CN103146909A - 一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于工业自动控制技术领域，涉及一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统及控制方法。提出的一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统，包括：人机界面（3）、可编程控制器（4）、位置检测单元（5）、开关量输入单元（6）、开关量输出单元（7）、回转控制单元（8）；所述可编程控制器（4），安装在电控柜（19）内部；所述人机界面（3），安装在电控柜（19）上部操作台面上，且为人机之间传递、交换信息的对话接口，并与可编程控制器（4）相连。本发明有效地解决了：铲刀连接座在低速回转状态下的感应淬火“起点”位置和感应淬火“终点”位置的电控定位问题；铲刀连接座依据感应淬火工艺的需要实施多转速运行的电控调速问题。

Description

一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统及控制方法

技术领域

本发明属于工业自动控制技术领域，涉及一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统及控制方法。

背景技术

公知的，推土机上铲刀，系通过铲刀连接座与推土机上的油缸动力驱动配合，实现其铲刀所需的万向转动功能。所述铲刀连接座，是一合件统称，包括“带有凹球面”的上盖和“带有凹球面”的下座，且二者用连接螺栓连接成为一个整体。

下面，例举某推土机上所用铲刀连接座，简要说明其结构情况，如下：

1、铲刀连接座的上盖：由图1、图2知，在铲刀连接座上盖1上，设置有上盖凹球面1a、上盖连接面1b 、上盖尖角处α1，还标记有：上盖凹球面半径SR1尺寸、上盖宽度L1尺寸；

2、铲刀连接座的下座：由图3、图4知，在铲刀连接座下座2上，设置有下座凹球面2a、下座连接面2b、下座尖角处β1，还标记有：下座凹球面半径SR2尺寸、下座宽度L2尺寸。

在图1、图2、图3、图4中，上盖凹球面半径SR1 尺寸等于下座凹球面半径SR2尺寸；上盖宽度L1尺寸等于下座宽度L2尺寸。

进一步说明：推土机在实施作业时，铲刀连接座在其作业的过程中则需要承受较大的工作载荷。其中，作为合件的铲刀连接座的凹球面由于与铲刀尾部的球头为可转动配合，因此，在其发生转动的同时，将伴随有不可避免的转动摩擦，工作次数越多、载荷越大，转动摩擦越为严重，因此，铲刀连接座的凹球面（上盖凹球面1a和下座凹球面2a）应具有较高的耐磨性。

为提高铲刀连接座凹球面的耐磨性，目前所采用的方法如下：

1、整体淬火。即对铲刀连接座上盖与下座分别进行整体淬火，目的是获得铲刀连接座上的凹球面（上盖凹球面1a和下座凹球面2a）所需的硬度和淬硬层深度。

这种方法的不足之处是，凹球面以外无需硬化的部位淬火后硬度过高，难以满足实际的使用要求。另外，整体淬火的时间长达数小时，耗能高，因无其它更好的方法予以替代，故数十年来这种方法一直被沿用，其淬火质量难以保证，且生产耗时长、能源消耗大。

2、局部淬火。为解决整体淬火出现的问题，一些企业曾尝试采用火焰加热表面淬火等局部淬火的方法，对铲刀连接座凹球面（上盖凹球面1a和下座凹球面2a）进行淬火，以期获得所需的淬火硬度和淬硬层深度。

这种方法的不足之处是，火焰加热时间、加热距离、移动速度及距离凭操作者的经验手工操作，加热温度、加热速度、加热精确位置难以控制，使凹球面的淬火硬度、淬硬层深度、淬火均匀性难以满足使用要求，操作不当甚至引起凹球面烧熔、裂纹，造成铲刀连接座的报废。

为解决上述不足，对铲刀连接座的凹球面实施感应淬火处理，被认为是一种不错的选择。但是，由于存在以下问题，以致目前虽经多次研究尝试，却至今未能很好地解决所出现的淬火质量问题。如下：

1、尖角效应难以避免。由图1、图2、图3、图4知，在实施局部感应淬火时，铲刀连接座的上盖尖角处α1、下座尖角处β1处，易出现尖角效应，即尖角处的电流易出现密集，产生过热或过烧现象，甚至产生淬火裂纹。

2、感应间距难以控制。由图1、图2、图3、图4知，在实际作业中，淬火感应器的有效感应圈与上盖凹球面1a或下座凹球面2a之间的感应距离难以控制，不仅影响凹球面的淬硬层深度，而且影响其淬火的均匀性。 

3、低速回转难以实现。目前，通用淬火设备回转装置主轴的转速通常设定在6 - 210转/分以内，经试验研究确认，该转速范围内的最低转速过高，而铲刀连接座凹球面的局部感应淬火，需在转速约2转/分的情况下进行，故通用淬火设备不能满足铲刀连接座凹球面局部感应淬火的质量控制要求。

针对上述问题，本申请人在提出本发明申请的同日，另申请了两份专利，如下：

1、申请了一份“一种用于铲刀连接座凹球面的感应淬火装置及操作方法”专利，该专利发明内容为：通过在装置中采取屏蔽环措施，避免了上述尖角效应问题的出现；通过在装置中设置可调感应间距的的回转组件、旋转驱动组件，解决了上述感应间距难以控制和感应淬火时所需的低速回转的问题。

2、申请了一份“用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器及配用尺寸确定方法”专利，该专利发明内容为：通过制作感应圈有效感应弧端并采用导磁体固联有效感应弧端的方法，解决了感应加热效率提升以及解决圆环效应的影响问题；通过采取感应导电用冷却用水与感应淬火用冷却介质合二为一的方法，并在其感应圈上设置若干个淬火水孔，解决了感应淬火时所需淬火冷却介质的问题；通过采用配用尺寸确定方法，解决了淬火感应器所需的诸如有效感应弧端宽度、有效感应弧面半径等配用尺寸的确定问题。

需要说明的是，在上述两份专利中，虽然解决了尖角效应、感应间距、低速回转、加热效率、圆环效应、所需淬火冷却介质和配用尺寸确定的问题，但就其感应淬火装置的电控系统及控制方法而言，未深度涉及，如，在低速回转状态下，如何解决感应淬火“起点”位置和“终点”位置的电控定位问题；如何依据淬火工艺需要，解决多转速运行的电控调速问题以及在此运行过程中如何解决与外联配套使用的感应加热组件、淬火喷水组件的电控应用问题。

以上所述电控问题，应一并解决，只有这样，才能更好保证铲刀连接座凹球面的感应淬火质量，满足使用需要，为此，本申请人在研制“一种用于铲刀连接座凹球面的感应淬火装置及操作方法”、“用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器及配用尺寸确定方法”的同时，还研究了“一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统及控制方法”，且收到了良好的效果。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统及控制方法，即，采用可编程控制器为主控制器，且通过设置增量式编码器并与可编程控制器配合应用，有效地解决了铲刀连接座在低速回转状态下的感应淬火“起点”位置和感应淬火“终点”位置的电控定位问题；通过设置变频器并与可编程控制器配合应用，有效地解决了铲刀连接座依据感应淬火工艺需要实施多转速运行的电控调速问题；通过外联感应加热组件、淬火喷水组件并将其纳入可编程控制器的控制之中，有效地解决了感应淬火所需的感应加热电源及淬火冷却介质的电控应用问题；另外，该系统，构思新颖，布局合理，功能可靠，自动化程度高，易于制作，且工作方法简单可行，具有很好的使用价值。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统，包括：人机界面、可编程控制器、位置检测单元、开关量输入单元、开关量输出单元、回转控制单元；所述可编程控制器，安装在电控柜内部且为主控制器；所述人机界面，安装在电控柜上部的操作台面上，且为人机之间传递、交换信息的对话接口，并与可编程控制器相连；所述位置检测单元，包括：与可编程控制器上高速计数模块相连的增量式编码器以及所配置的电控线路，其中，增量式编码器安装在旋转执行器件的电机M1尾部电机轴上。

一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统，所述开关量输入单元，包括：与可编程控制器上的开关量输入端相连的工作模式选择开关、系统自动启停开关、系统手动启停开关、系统急停开关；其中，所述工作模式选择开关，包括：手动/自动选择旋钮SA1以及所配置的电控线路；所述系统自动启停开关，包括：自动运行按钮SB1、停止运行按钮SB2以及所配置的电控线路；所述系统手动启停开关，包括：旋转启动按钮SB3、旋转停止按钮SB4、加热启动按钮SB5、加热停止按钮SB6、喷水启动按钮SB7、喷水停止按钮SB8以及所配置的电控线路；所述系统急停开关，包括：系统急停按钮SBJ1以及所配置的电控线路；在上述开关量输入单元中，所涉及的旋钮及按钮均设置在电控柜上部的操作台面上。

一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统，所述开关量输出单元，包括：与可编程控制器上的开关量输出端相连的状态指示组件、淬火喷水组件和感应加热组件；其中，所述状态指示组件，包括：手动选择指示灯HL1、自动选择指示灯HL2、自动运行指示灯HL3、旋转指示灯HL4、加热指示灯HL5、喷水指示灯HL6以及所配置的电控线路；上述状态指示组件中，所涉及的指示灯均设置在电控柜上部的操作台面上；与感应淬火装置配套使用的所述淬火喷水组件，包括：水泵M2、喷射阀CT、喷液开启用中间继电器KA2、水泵启动用中间继电器KA4、水泵用接触器KM2及所配置的电控线路；与感应淬火装置配套使用的所述感应加热组件，包括：电源设备、变压器、加热启动用中间继电器KA3、加热组件用接触器KM1及所配置的电控线路。

一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统，所述回转控制单元，包括：旋转执行器件、变频器及所配置的电控线路；所述变频器，通过其所配置的电控线路，一端与可编程控制器上模拟量输出端相连，另一端与电机M1相连；所述旋转执行器件，包括：电机M1、旋转启动用中间继电器KA1，其中，中间继电器KA1与可编程控制器上的开关量输出端相连，其电机M1旋转不仅受到变频器的调速控制，而且还受到中间继电器KA1的启停控制。

一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统的控制方法，步骤如下：

1）接通感应淬火装置用电源：使一种用于铲刀连接座感应淬火装置处于可工作状态； 

2）选择自动控制模式：在电控柜上部的操作台面上，选择自动工作模式，即，将手动/自动选择旋钮SA1旋至自动位置上，自动选择指示灯HL2亮；

3）检查上次设置的参数是否可续用：依据淬火工艺要求，在人机界面上检查上次使用感应淬火装置时设置的参数是否可续用；所述设置参数，包括：预加热时间t0、回转组件所需的多种转速及相对应的运转时间； 

3-1）经检查，如果上次设置的参数可续用，则直接进入下一步骤4）；

3-2）经检查，如果上次设置的参数不可续用或上次没有设置参数，则应在人机界面上新设置所需的参数，即新设置预加热时间t0、回转组件所需的多种转速及相对应的运转时间，随后，进入下一步骤4）； 

4）放置上盖或下座和半圆带台阶屏蔽环：在感应淬火“起点”位置处，首先，将铲刀连接座的上盖或下座放置在已位于回转组件上的全圆带台阶屏蔽环上，并使其上盖连接面或下座连接面与俯视水平中心线δx间夹角，符合感应淬火“起点”位置转角θ'的要求；随后，将半圆带台阶屏蔽环放置在铲刀连接座的上盖或下座上；

5）启动自动运行按钮：按下电控柜上的自动运行按钮SB1，自动运行指示灯HL3亮，一种用于铲刀连接座感应淬火装置进入自动运行状态，即，依序自动完成如下的控制过程： 

5-1）预加热开始：与感应淬火装置配套使用的感应加热组件首先开始工作，即，加热启动用中间继电器KA3 得电吸合，感应加热组件中的电源设备、变压器及其上的变压器二次线圈通过淬火感应器，在感应淬火“起点”位置处，开始对处于非旋转状态下的上盖凹球面或下座凹球面进行预加热，直至设置的预加热时间t0到；

5-2）设置的预加热时间到：预加热时间t0到，预加热结束，此时，一方面，加热启动用中间继电器KA3 仍处于得电吸合状态，即，上盖凹球面或下座凹球面仍处于被加热状态；另一方面，旋转启动用中间继电器KA1得电吸合，电机M1启动并驱动减速机旋转，且使得回转组件及其上的上盖或下座，按照设定的第一转速n1由感应淬火“起点”位置向感应淬火“终点”位置即开始沿运转方向ω旋转，直至设置的第一运转时间t1到； 

5-3）设置的第一转速运转结束：第一运转时间t1到，第一转速n1运转结束，此时，一方面，旋转启动用中间继电器KA1仍处于得电吸合状态，回转组件及其上的上盖或下座，按照设置的且经变频调速后的第二转速n2继续沿运转方向ω旋转，直至设置的第二运转时间t2到；另一方面，喷水开启用中间继电器KA2得电吸合，喷射阀CT开启，与感应淬火装置配套使用的淬火喷水组件开始工作，即，淬火冷却介质开始通过淬火感应器上的淬火水孔ζ，喷射到正在实施感应加热的上盖凹球面或下座凹球面上；除此之外，加热启动用中间继电器KA3 仍处于得电吸合状态，仍在对正在旋转过程中的上盖凹球面或下座凹球面实施感应加热；

5-4）设置的第二转速运转结束：第二运转时间到t2，第二转速n2运转结束，此时，一方面，旋转启动用中间继电器KA1仍处于得电吸合状态，回转组件及其上的上盖或下座，按照设置的且经变频调速后的第三转速n3继续沿运转方向ω旋转，直至设置的第三运转时间t3到；另一方面，加热启动用中间继电器KA3和喷水开启用中间继电器KA2，二者仍处于得电吸合状态，且分别对旋转过程中的上盖凹球面或下座凹球面继续实施感应加热和淬火冷却；

5-5）设置的第三转速运转结束：第三运转时间t3到，第三转速n3运转结束，即，当第三转速n3将要运转结束时，电控系统借助设置的增量式编码器将上盖或下座运转至感应淬火“终点”位置时的旋转位移，转换成周期性的电信号继而转变成计数脉冲，且通过可编程控制器的实时分析处理，告知电控系统实施下一控制步骤； 

此时，一方面，旋转启动用中间继电器KA1仍处于得电吸合状态，与上所不同的是，回转组件及其上的上盖或下座，按照设置的且经变频调速后的第四转速n4，开始由感应淬火“终点”位置向感应淬火“起点”位置即沿着运转方向ω继续旋转，直至设置的第四运转时间t4到；另一方面，加热启动用中间继电器KA3断电释放，停止感应加热，而喷水开启用中间继电器KA2仍处于得电吸合状态，仍在对旋转过程中的上盖凹球面或下座凹球面继续实施淬火冷却；

5-6）设置的第四转速运转结束：第四运转时间t4到，第四转速n4运转结束，此时，一方面，旋转启动用中间继电器KA1仍处于得电吸合状态，与上所不同的是，回转组件及其上的上盖或下座，按照设置的且经变频调速后的第五转速n5沿着运转方向ω继续旋转，直至设置的第五运转时间t5到；另一方面，水开启用中间继电器KA2断电释放，喷射阀CT关闭，停止对上盖凹球面或下座凹球面实施淬火冷却；

5-7）设置的第五转速运转结束：第五运转时间t5到，第五转速n5运转结束，即，当第五转速n5将要运转结束时，电控系统借助设置的增量式编码器将上盖或下座运转至感应淬火“起点”位置时的旋转位移，转换成周期性的电信号继而转变成计数脉冲，且通过可编程控制器的实时分析处理，使得旋转启动用中间继电器KA1断电释放，电机M1、减速机、回转组件及其上的上盖或下座停止运转，且上盖或下座停留在感应淬火“起点”位置处，即重回放取上盖或下座的感应淬火“起点”位置处。

6）取下半圆带台阶屏蔽环和上盖或下座：在感应淬火“起点”位置处，首先，将放置在铲刀连接座的上盖或下座上的半圆带台阶屏蔽环取下，随后，将放置在全圆带台阶屏蔽环上的铲刀连接座的上盖或下座取下；

7）确定是否进入下一工作循环：如下：

7-1）经确定，如果需要对下一个铲刀连接座的凹球面继续实施感应淬火，则返回步骤3），并重复其后的步骤，进入下一工作循环，直至不再需要为止；

7-2）经确定，如果不需要对下一个铲刀连接座的凹球面实施继续感应淬火，则按以下步骤实施：

7-2-1）按下电控柜上的停止运行按钮SB2，自动运行指示灯HL3灭，即不再显示；

7-2-2）断开感应淬火装置用电源，使一种用于铲刀连接座的感应淬火装置处于非工作状态，即结束本项工作。

 由于采用以上所述的技术方案，本发明可达到以下有益效果：

1、本发明所述的一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统，由于采用可编程控制器为主控制器，且通过设置增量式编码器及所配置的电控线路并与可编程控制器中的高速计数模块配合应用，有效地解决了铲刀连接座在低速回转状态下的感应淬火“起点”位置和感应淬火“终点”位置的电控定位问题；

2、本发明所述的一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统，由于采用可编程控制器为主控制器，且通过设置变频器、旋转执行元件及所配置的电控线路并与可编程控制器中的模拟量输出端、开关量输出端配合应用，有效地解决了铲刀连接座依据感应淬火工艺的需要实施多转速运行的电控调速问题；

3、本发明所述的一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统，由于采用可编程控制器为主控制器，且通过外联配套使用的感应加热组件、淬火喷水组件及所配置的电控线路并与可编程控制器中的开关量输出端相连，并纳入可编程控制器的控制之中，有效地解决了在变频调速运行过程中可依据感应淬火工艺的需要适时使用感应加热组件和淬火喷液组件确保所需的加热电源、淬火冷却介质的电控应用问题；

4、本发明所述的一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统及控制方法，构思新颖，布局合理，功能可靠，自动化程度高，易于制作，且工作方法简单可行，具有很好的使用价值。

附图说明   

图1为铲刀连接座上盖结构示意图；

图2为图1的A-A视图；

图3为铲刀连接座下座结构示意图；

图4为图3的B-B视图；

图5为本发明一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统配置图；

图6为本发明一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统原理框图；

图7为本发明一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统电气原理图；

图8 为本发明一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统在感应淬火装置上的配置示意图；

图9 为图8的局部Ⅰ放大示意图；

图10为铲刀连接座的上盖使用屏蔽环示意图；

图11为铲刀连接座的下座使用屏蔽环示意图；

图12为淬火感应器立体结构示意图；

图13为淬火感应器与上盖凹球面实施感应淬火时的相互位置示意图；

图14为图13的C - C视图；

图15为图14的局部Ⅱ放大示意图；

图16为本发明一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统与外联组件的现场配置示意图；

图17为图16的局部Ⅲ放大示意图；

图18为图16的P向视图；

图19 为本发明一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统的控制流程图；

图20为本发明一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统的控制流程续图；

图21为铲刀连接座的下座在感应淬火“起点”位置时的示意图；

图22为铲刀连接座的下座在感应淬火“终点”位置时的示意图。

图中：

1、上盖（系指铲刀连接座的上盖）；1a、上盖凹球面；1b 、上盖连接面；α1、上盖尖角处；SR1、上盖凹球面半径；L1、上盖宽度； 2、下座（铲刀连接的下座）；2a、下座凹球面；2b、下座连接面；β1、下座尖角处；SR2、下座凹球面半径；L2、下座宽度。

3、人机界面；4、可编程控制器；5、位置检测单元；6、开关量输入单元；7、开关量输出单元；8、回转控制单元；9、增量式编码器；10、工作模式选择开关；11、系统自动启停开关；12、系统手动启停开关；13、系统急停开关；14、状态指示组件；15、淬火喷水组件；16、感应加热组件；17、旋转执行器件；18、变频器；

M1、电机；M2、水泵；CT、喷射阀； SA1、手动/自动选择旋钮；SB1、自动运行按钮；SB2、停止运行按钮；SB3、旋转启动按钮 ；SB4、旋转停止按钮 ；SB5、加热启动按钮；SB6、加热停止按钮；SB7、喷水启动按钮；SB8、喷水停止按钮；SBJ1、系统急停按钮；HL1、手动选择指示灯；HL2、自动选择指示灯；HL3、自动运行指示灯；HL4、旋转指示灯；HL5、加热指示灯；HL6、喷水指示灯；KA1、旋转启动用中间继电器；KA2、喷水开启用中间继电器；KA3、加热启动用中间继电器；KA4、水泵启动用中间继电器；KM1、加热组件用接触器；KM2、水泵用接触器；

19、电控柜；20、减速机；20a、圆托盘；20b输出轴；21、回转组件；22、全圆带台阶屏蔽环；22a、全圆台阶面；23、半圆带台阶屏蔽环；23a、半圆台阶面；24、柜体组件；24a、减速机固定板；a、第一连接用控制线；b、第二连接用控制线；c、第三连接用控制线；d、第四连接用控制线；

25、淬火感应器；25a、双匝感应圈；25a’、有效感应弧端；25a”、有效感应弧端；25b、长方凹型导磁体；SR3 、有效感应弧面半径；s、进水方向；w、出水方向；ζ、淬火水孔 ；σ、导磁体俯视平分线；

26、水泵组件；26a、水泵槽体；26b、出水管；26c、第一回水管；26d、第二回水管；27、电源设备；27a、按钮组件；27a’、加热按钮；27b、指示灯组件；27b’、加热指示灯；27c、反馈手轮；27d、耦合手轮；27e、变压器；27f、变压器二次线圈；δz、回转中心线；δx、俯视水平中心线；δy、俯视竖直中心线；ε、漏水孔；

t0、预加热时间；n1、第一转速；t1、第一运转时间；n2、第二转速；t2、第二运转时间；n3、第三转速；t3、第三运转时间；n4、第四转速；t4、第四运转时间；

θ'、“起点”位置转角；θ"、“终点”位置转角；ω、运转方向。

编号说明之一：在俯视图上，回转中心线δz为一个点，如图14、图18、图21、图22所示；

编号说明之二：“起点”位置转角θ'，是指上盖连接面1b或下座连接面2b在感应淬火“起点”位置时，与俯视水平中心线δx之间的夹角，如图21所示；

编号说明之三：“终点”位置转角θ"，是指上盖连接面1b或下座连接面2b在感应淬火“终点”位置时，与俯视水平中心线δx之间的夹角，如图22所示。

具体实施方式

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进。

由图5并结合图8知，一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统，包括：人机界面3、可编程控制器4、位置检测单元5、开关量输入单元6、开关量输出单元7、回转控制单元8；所述可编程控制器4，安装在电控柜19内部且为主控制器；所述人机界面3，安装在电控柜19上部的操作台面上，且为人机之间传递、交换信息的对话接口，并与可编程控制器4相连，即，对人机界面3上输入的诸如感应加热时间、回转转速和回转时间等信息，均可通过可编程控制器4实施分析处理，满足实际使用的需要。

由图5、图6、图7并结合图8知，一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统，所述位置检测单元5，包括：与可编程控制器4上高速计数模块相连的增量式编码器9以及所配置的电控线路，目的是为了解决铲刀连接座在低速回转状态下的感应淬火“起点”位置和感应淬火“终点”位置的电控定位问题，其中，增量式编码器9安装在电控柜19之外旋转执行器件17的回转用电机M1的尾部电机轴上。

由图5、图6、图7、图8、图9、并结合图12、图13、图14、图15知，一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统，所述开关量输入单元6，包括：与可编程控制器4上开关量输入端相连的工作模式选择开关10、系统自动启停开关11、系统手动启停开关12、系统急停开关13；

其中，所述工作模式选择开关10，包括：手动/自动选择旋钮SA1以及所配置的电控线路；所述系统自动启停开关11，包括：自动运行按钮SB1、停止运行按钮SB2以及所配置的电控线路；所述系统手动启停开关12，包括：旋转启动按钮SB3、旋转停止按钮SB4、加热启动按钮SB5、加热停止按钮SB6、喷水启动按钮SB7、喷水停止按钮SB8以及所配置的电控线路；所述系统急停开关13，包括：系统急停按钮SBJ1以及所配置的电控线路；

需要说明的是，在上述开关量输入单元6中，所涉及的旋钮及按钮均设置在电控柜19上部的操作台面上；另外，上述旋转启动按钮SB3和旋转停止按钮SB4，系指用于控制旋转执行器件17上回转用电机M1的旋转启动和停止；上述加热启动按钮SB5和加热停止按钮SB6，系指用于外联配套使用的感应加热组件16且通过淬火感应器25的双匝感应圈25a上有效感应弧端25a’及其上有效感应弧端25a”对外实施的加热启动和停止；上述喷水启动按钮SB7和喷水停止按钮SB8，系指用于外联配套使用的淬火喷水组件15且通过淬火感应器25的双匝感应圈25a上设置的若干个淬火水孔ζ对外实施淬火冷却介质的喷水启动和停止。

由图5、图6、图7、图8、图9、图12、图13、图14、图15并结合图16知，一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统，所述开关量输出单元7，包括：与可编程控制器4上的开关量输出端相连的状态指示组件14、淬火喷水组件15和感应加热组件16；

其中，所述状态指示组件14，包括：手动选择指示灯HL1、自动选择指示灯HL2、自动运行指示灯HL3、旋转指示灯HL4、加热指示灯HL5、喷水指示灯HL6以及所配置的电控线路；所述旋转指示灯HL4，系指用于在手动选择状态下电机M1的旋转指示；所述加热指示灯HL5，系指用于在手动选择状态下的感应加热组件16通过淬火感应器25的双匝感应圈25a上有效感应弧端25a’及其上有效感应弧端25a”对外实施的加热指示；所述喷水指示灯HL6，系指用于在手动选择状态下的喷水组件15通过淬火感应器25的双匝感应圈25a上设置的若干个淬火水孔ζ对外实施的喷水指示；在上述状态指示组件14中，所涉及的指示灯均设置在电控柜19上部的操作台面上；所述与感应淬火装置配套使用的淬火喷水组件15，包括：水泵M2、喷射阀CT、喷液开启用中间继电器KA2、水泵启动用中间继电器KA4、水泵用接触器KM2及所配置的电控线路，目的是为了解决所需淬火冷却介质的电控应用问题；所述与感应淬火装置配套使用的感应加热组件16，包括：电源设备27、加热启动用中间继电器KA3、加热组件用接触器KM1及所配置的电控线路，目的为了解决所需感应加热电源的电控应用问题；

由图5、图6、图7、图8并结合图16知，一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统，所述回转控制单元8，包括：旋转执行器件17、变频器18及所配置的电控线路；所述变频器18，通过其所配置的电控线路，一端与可编程控制器4上模拟量输出端相连，另一端与电机M1相连，目的是为了解决铲刀连接座依据感应淬火工艺需要实施多转速运行的电控调速问题；所述旋转执行器件17，包括：电机M1、旋转启动用中间继电器KA1，其中，中间继电器KA1与可编程控制器4上开关量输出端相连，其电机M1旋转不仅受到变频器VVVF的调速控制，而且还受到中间继电器KA1的启停控制。

一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统的控制方法，分为自动控制方法（简称控制方法）和手动控制方法两种，其自动控制方法为正常生产运行之用，手动控制方法为维护调试之用。有关手动控制方法，在此不作说明。 

电控系统的控制方法，步骤如下：

1）接通感应淬火装置用电源：使一种用于铲刀连接座感应淬火装置处于可工作状态； 

2）选择自动控制模式：由图19、图20并结合图5、图6、图7、图8、图9、图16予以说明，在电控柜19上部的操作台面上，选择自动工作模式，即，将手动/自动选择旋钮SA1，旋至自动位置上，自动选择指示灯HL2亮；

3）检查上次设置的参数是否可续用：由图19、图20并结合图8、图9、图16予以说明，依据淬火工艺要求，在人机界面3上检查上次使用感应淬火装置时设置的参数是否可续用；所述设置参数，包括：对上盖凹球面1a或下座凹球面2a实施的预加热时间t0、回转组件21所需的多种转速及相对应的运转时间，其中，回转组件21转速，系指通过电机M1且经减速机20减速后所获得的低速回转速度； 

3-1）经检查，如果上次设置的参数可续用，即适用于本次铲刀连接座的上盖凹球面1a或下座凹球面2a的感应淬火需要，则直接进入下一步骤4）；

3-2）经检查，如果上次设置的参数不可续用或上次没有设置参数，则应在人机界面3上新设置所需的参数，即新设置预加热时间t0、回转组件21所需的多种转速及相对应的运转时间，随后，进入下一步骤4）； 

4）放置上盖或下座和半圆带台阶屏蔽环：由图19、图20、图21并结合图8、图10、图11、图16、图17予以说明，在感应淬火“起点”位置处（见图21），首先，将铲刀连接座的上盖1或下座2放置在已位于回转组件21上的全圆带台阶屏蔽环22上，并使其上盖连接面1b或下座连接面2b与俯视水平中心线δx间夹角，符合感应淬火“起点”位置转角θ'的要求；随后，将半圆带台阶屏蔽环23 放置在铲刀连接座的上盖1或下座2上；

5）启动自动运行按钮：由图19、图20、图21、图22并结合图5、图6、图7、图8、图9、图13、图16予以说明，按下电控柜19上的自动运行按钮SB1，自动运行指示灯HL3亮，一种用于铲刀连接座感应淬火装置进入自动运行状态，即，依序自动完成如下的控制过程： 

5-1）预加热开始：与感应淬火装置配套使用的感应加热组件16首先开始工作，即，加热启动用中间继电器KA3 得电吸合，感应加热组件16中的电源设备27及其上的变压器二次线圈27f通过淬火感应器25的双匝感应圈25a上有效感应弧端25a’及其上有效感应弧端25a”，在感应淬火“起点”位置处（见图21），开始对处于非旋转状态下的上盖凹球面1a或下座凹球面2a进行预加热，直至设置的预加热时间t0到；

5-2）设置的预加热时间到：预加热时间t0到，预加热结束，此时，一方面，加热启动用中间继电器KA3 仍处于得电吸合状态，即，上盖凹球面1a或下座凹球面2a仍处于被加热状态，与上所不同的是，系处于边旋转、边被感应加热的状态；另一方面，旋转启动用中间继电器KA1得电吸合，电机M1启动并驱动减速机20旋转，且使得回转组件21及其上的上盖1或下座2，按照设定的第一转速n1由感应淬火“起点”位置（见图21）向感应淬火“终点”位置（见图22）即开始沿运转方向ω旋转，直至设置的第一运转时间t1到； 

5-3）设置的第一转速运转结束：第一运转时间t1到，第一转速n1运转结束，此时，一方面，旋转启动用中间继电器KA1仍处于得电吸合状态，与上所不同的是，回转组件21及其上的上盖1或下座2，按照设置的且经变频调速后的第二转速n2继续沿运转方向ω旋转，直至设置的第二运转时间t2到；另一方面，喷水开启用中间继电器KA2得电吸合，喷射阀CT开启，与感应淬火装置配套使用的淬火喷水组件15开始工作，即，淬火冷却介质开始通过淬火感应器25的感应器有效圈25a上的淬火水孔ζ，喷射到正在实施感应加热的上盖凹球面1a或下座凹球面2a上；除此之外，加热启动用中间继电器KA3 仍处于得电吸合状态，仍在对正在旋转过程中的上盖凹球面1a或下座凹球面2a实施感应加热；

5-4）设置的第二转速运转结束：第二运转时间t2到，第二转速n2运转结束，此时，一方面，旋转启动用中间继电器KA1仍处于得电吸合状态，与上所不同的是，回转组件21及其上的上盖1或下座2，按照设置的且经变频调速后的第三转速n3继续沿运转方向ω旋转，直至设置的第三运转时间t3到；另一方面，加热启动用中间继电器KA3和喷水开启用中间继电器KA2，二者仍处于得电吸合状态，且分别对旋转过程中的上盖凹球面1a或下座凹球面2a继续实施感应加热和淬火冷却；

5-5）设置的第三转速运转结束：第三运转时间t3到，第三转速n3运转结束，即，当第三转速n3将要运转结束时，电控系统借助设置的增量式编码器9将上盖1或下座2运转至感应淬火“终点”位置（见图22）时的旋转位移，转换成周期性的电信号继而转变成计数脉冲，且通过可编程控制器4的实时分析处理，告知电控系统实施下一控制步骤； 

此时，一方面，旋转启动用中间继电器KA1仍处于得电吸合状态，与上所不同的是，回转组件21及其上的上盖1或下座2，按照设置的且经变频调速后的第四转速n4，开始由感应淬火“终点”位置（见图22）向感应淬火“起点”位置（见图21）即继续沿着运转方向ω旋转，直至设置的第四运转时间t4到；另一方面，加热启动用中间继电器KA3断电释放，停止感应加热，而喷水开启用中间继电器KA2仍处于得电吸合状态，仍在对旋转过程中的上盖凹球面1a或下座凹球面2a继续实施淬火冷却；

5-6）设置的第四转速运转结束：第四运转时间t4到，第四转速n4运转结束，此时，一方面，旋转启动用中间继电器KA1仍处于得电吸合状态，与上所不同的是，回转组件21及其上的上盖1或下座2，按照设置的且经变频调速后的第五转速n5继续沿着运转方向ω旋转，直至设置的第五运转时间t5到；另一方面，水开启用中间继电器KA2断电释放，喷射阀CT关闭，停止对上盖凹球面1a或下座凹球面2a实施淬火冷却；

5-7）设置的第五转速运转结束：第五运转时间t5到，第五转速n5运转结束，即，当第五转速n5将要运转结束时，电控系统借助设置的增量式编码器9将上盖1或下座2运转至感应淬火“起点”位置（见图21）时的旋转位移，转换成周期性的电信号继而转变成计数脉冲，且通过可编程控制器4的实时分析处理，使得旋转启动用中间继电器KA1断电释放，电机M1、减速机20、回转组件21及其上的上盖1或下座2停止运转，且上盖1或下座2停留在感应淬火“起点”位置处（见图21），即重回放取上盖1或下座2的感应淬火“起点”位置处。

6）取下半圆带台阶屏蔽环和上盖或下座：由图19、图20、图21并结合图8、图10、图11、图16、图17予以说明，在感应淬火“起点”位置处（见图21），首先，将放置在铲刀连接座的上盖1或下座2上的半圆带台阶屏蔽环23取下，随后，将放置在全圆带台阶屏蔽环22上的铲刀连接座的上盖1或下座2取下；

7）确定是否进入下一工作循环：由图19、图20并结合图5、图6、图7、图8、图9、图16予以说明，如下：

7-1）经确定，如果需要对下一个铲刀连接座的凹球面继续实施感应淬火，则返回步骤3），并重复其后的步骤，进入下一工作循环，直至不再需要为止；

7-2）经确定，如果不需要对下一个铲刀连接座的凹球面实施继续感应淬火，则按以下步骤实施：

7-2-1）按下电控柜19上停止运行按钮SB2，自动运行指示灯HL3灭，即不再显示；

7-2-2）断开感应淬火装置用电源，使一种用于铲刀连接座凹球面的感应淬火装置处于非工作状态，即告结束本项工作。

需要补充说明的是：在图8、图16、图17、图18、图21、图22中，未以铲刀连接座“上盖1图形”作出示例表示，系因为：铲刀连接座的下座2的“下座宽度L2尺寸、下座凹球面半径SR2尺寸，均分别等同于上盖1的“上盖宽度L1尺寸、凹球面半径SR1尺寸，故此，用“下座2图形”替代“上盖1图形”在上述视图中示例表示，其结果是一样的，即，在本发明所述的凹球面感应淬火方面，二者示例可以等同应用，特此说明。  

下面，举一实施例，具体说明所述电控系统的具体配置情况。

由图8、图9并结合图10、图11知，在一种用于铲刀连接座的感应淬火装置上，本发明所述的电控系统的相配物件，主要包括：电控柜19、减速机20、回转组件21、全圆带台阶屏蔽环22、半圆带台阶屏蔽环23、柜体组件24。

在电控柜19上，放置有：本发明所述电控系统中的人机界面3、可编程控制器4、变频器18及相关的旋钮、按钮和信号指示灯。

在柜体组件24上，放置有：本发明所述电控系统中的增量式编码器9和电机M1。另外，还放置有：减速机20、回转组件21、全圆带台阶屏蔽环22、半圆带台阶屏蔽环23；其中，减速机20紧固在减速机固定板24a上；回转组件21紧固在圆托盘20a上，上方放置有全圆带台阶屏蔽环22；在全圆带台阶屏蔽环22上方，放置上盖1或下座2；在上盖1或下座2的上方，放置有半圆带台阶屏蔽环23；在具体使用时，全圆带台阶屏蔽环22的全圆台阶面22a面朝上放置，半圆带台阶屏蔽环23的半圆台阶面23a面朝下放置。

由图16、图17、图18并结合图8、图9、图12、图13知，本发明所述的电控系统与外联组件的现场配置物件，主要包括：淬火感应器25、水泵组件26、电源设备27。

在淬火感应器25上，设置有：双匝感应圈25a上有效感应弧端25a’及其上有效感应弧端25a”和长方凹型导磁体25b；在水泵组件26上，设置有：水泵M2、水泵槽体26a、出水管26b、第一回水管26c、第二回水管26d；在电源设备27上，设置有：按钮组件27a、加热按钮27a’、指示灯组件27b、加热指示灯27b’、反馈手轮27c、耦合手轮27d；变压器27e；变压器二次线圈27f。

另外，进一步说明以下三点：

1、由图16并结合图7知，本发明所述的电控系统与外联组件在现场配置时，第一连接用控制线a应与放置在在柜体组件24上旋转执行器件17中的电机M1相连；第二连接用控制线b应与放置在柜体组件24上电机M1尾部的增量式编码器9相连；第三连接用控制线c应与感应加热组件16中电源设备27相连；第四连接用控制线d应与淬火喷水组件15中的水泵M2及喷射阀CT相连。

2、由图18并结合图14、图16、图17、图21、图22知，以俯视水平中心线δx为基准，淬火感应器25的长方凹型导磁体25b的导磁体俯视平分线σ与俯视水平中心线δx重合，即，淬火感应器25固联在变压器二次线圈27f上，且其上的长方凹型导磁体25b、双匝感应圈25a，均位于俯视竖直中心线δy左侧，并在感应淬火的工作过程中始终处于静止不动的位置。

3、由图16并结合图8、图12、图15、图18知，当淬火喷水组件15中的喷射阀CT开启时，来自出水管26b的淬火冷却介质沿进水方向s进入淬火感应器25内腔，当通过双匝感应圈25a时，一部分淬火冷却介质通过淬火水孔ζ对正在实施感应淬火的上盖1或下座2实施淬火冷却，随后，通过设置的漏水孔ε流入柜体组件24内，且经第二回水管26d回流至水泵槽体26a内，以便重复循环应用，另一部分淬火冷却介质沿感应器出水方向w经第一回水管26c回流至水泵槽体26a内。

下面，仍以上述实施例，具体说明一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统的控制方法。

在该实施例中，所用人机界面3型号为6ES7 6AV6 643-0DD0-1AX1，生产厂家为西门子公司；可编程控制器4型号为6AV7 315 – 2AG10 -0ABO，生产厂家为西门子公司；变频器18的型号为6SE7 440 - 2UD15 - 5AA1，生产厂家为西门子公司；增量式编码器9的型号为YJ099215/1，生产厂家为瑞士宜科（天津）电子有限公司；减速机20的全称为硬齿面减速机，型号为DRCF57/97，速比为1：824，生产厂家为台州清华机电制造有限公司；电机M1的型号为YS7124，额定转速为 1400转/分，生产厂家为浙江德东电机股份有限公司。

在该实施例中，所用电源设备27型号为GP100 – 型高频感应淬火机，生产厂家为丹东无线电二厂。

在该实施例中，由于电机M1额定转速为 1400转/分，减速机20减速比为1：824，故可使减速机20输出轴20b转速为1.7转/分；另由于在电控柜19内采用了可编程控制器4、变频器18，故而可在转速为1.7转/分基础上进一步调整输出轴20b的转速，继而进一步保证铲刀连接座的凹球面在实施感应淬火时所需的低速回转需求。

在该实施例中，系以某企业生产的铲刀连接座的下座2（即为图3、图4所示的下座2结构）为例，予以说明，其下座凹球面2a的耐磨性要求为: 凹球面淬火硬度≥52HRC；凹球面淬硬层深度1～3mm，且硬化层要求沿球面均匀分布；凹球面的尖角处无过烧、裂纹现象发生。

在该实施例中，感应淬火所需的技术参数，确定如下：

1、电源设备27技术参数：

① 电源频率： 200KHz；

② 电压：阳极电压：9000V；槽路电压：8500V；

③ 电流：阳极电流：3.5～4A；栅极电流：1.2～1.5A；

④ 输出功率：30KW；

2、感应淬火工艺技术参数：

① 预加热时间参数：t0为2s；

② 由感应淬火“起点”位置运转至感应淬火“终点”位置的转速及运转时间参数：

a、第一转速n1为2.06转/分，第一运转时间t1为0.050min，即为3s；

b、第二转速n2为1.85转/分，第二运转时间t2为0.117min，即为7s；

c、第三转速n3为1.95转/分，第三运转时间t3为0.033min，即为2s；

③ 由感应淬火“终点”位置运转至感应淬火“起点”位置的转速及运转时间参数：

d、第四转速n4为1.64转/分，第四运转时间t4为0.050min，即为3s；

e、第五转速n5为1.94转/分，第五运转时间t5为0.283min，即为17s；

上述技术参数确定之后，接通电源设备27电源，随后按下按钮组件27a上的加热按钮27a’，指示灯组件27b上加热指示灯27b’亮，且边升温、边调整反馈手轮27c和偶合手轮27d，直至达到所需的电压（阳极电压、槽路电压）、电流（阳极电流、栅极电流）技术参数；接通水泵M2电源，并使其喷射阀CT开启时处于可供水（淬火冷却介质）状态；另外，完成一种用于铲刀连接座的感应淬火装置的电控系统配置，包括其现场配置。

随后，进入本发明所述的“一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统的控制方法”的控制过程，步骤如下：

1）接通感应淬火装置用电源：使一种用于铲刀连接座感应淬火装置处于可工作状态； 

2）选择自动控制模式：由图19、图20并结合图5、图6、图7、图8、图9、图16予以说明，在电控柜19上部的操作台面上，选择自动工作模式，即，将手动/自动选择旋钮SA1，旋至自动位置上，自动选择指示灯HL2亮；

3）检查上次设置的参数是否可续用：由图19、图20并结合图8、图9、图16予以说明，依据淬火工艺要求，在人机界面3上检查上次使用感应淬火装置时设置的参数是否可续用； 

经检查，上次设置的参数不可续用，则应在人机界面3上新设置所需的参数，即新设置预加热时间t0、回转组件21所需的多种转速及相对应的运转时间，如下：

① 预加热时间参数：t0为2s；

② 由感应淬火“起点”位置运转至感应淬火“终点”位置的转速及运转时间参数：

a、第一转速n1为2.06转/分，第一运转时间t1为0.050min，即为3s；

b、第二转速n2为1.85转/分，第二运转时间t2为0.117min，即为7s；

c、第三转速n3为1.95转/分，第三运转时间t3为0.033min，即为2s；

③ 由感应淬火“终点”位置运转至感应淬火“起点”位置的转速及运转时间参数：

d、第四转速n4为1.64转/分，第四运转时间t4为0.050min，即为3s；

e、第五转速n5为1.94转/分，第五运转时间t5为0.283min，即为17s；

上述参数输入之后，进入下一步骤4）； 

4）放置下座2和半圆带台阶屏蔽环23：由图19、图20、图21并结合图8、图10、图11、图16、图17予以说明，在感应淬火“起点”位置处（见图21），首先，将铲刀连接座的下座2放置在已位于回转组件21上的全圆带台阶屏蔽环22上，并使其下座连接面2b与俯视水平中心线δx间夹角，符合感应淬火“起点”位置转角θ'（即依淬火工艺设置θ'为10°）的要求；随后，将半圆带台阶屏蔽环23 放置在铲刀连接座的下座2上；

5）启动自动运行按钮：由图19、图20、图21、图22并结合图5、图6、图7、图8、图9、图13、图16予以说明，按下电控柜19上的自动运行按钮SB1，自动运行指示灯HL3亮，一种用于铲刀连接座感应淬火装置进入自动运行状态，即，依序自动完成如下的控制过程： 

5-1）预加热开始：与感应淬火装置配套使用的感应加热组件16首先开始工作，即，加热启动用中间继电器KA3 得电吸合，感应加热组件16中的电源设备27、变压器27e及其上的变压器二次线圈27f通过淬火感应器25的双匝感应圈25a上有效感应弧端25a’及其上有效感应弧端25a”，在感应淬火“起点”位置处（见图21），开始对处于非旋转状态下的下座凹球面2a进行预加热，直至设置的预加热时间t0为2s时间到；

5-2）设置的预加热时间到：设置的预加热时间到，预加热结束，此时，一方面，加热启动用中间继电器KA3 仍处于得电吸合状态，即，下座凹球面2a仍处于被加热状态，与上所不同的是，系处于边旋转、边被感应加热的状态；另一方面，旋转启动用中间继电器KA1得电吸合，电机M1启动并驱动减速机20旋转，且使得回转组件21及其上的下座2，按照设定的第一转速n12.06转/分由感应淬火“起点”位置（见图21）向感应淬火“终点”位置（见图22）即开始沿运转方向ω旋转，直至设置的第一运转时间t1为3s时间到； 

5-3）设置的第一转速运转结束：第一运转时间t1到，第一转速n1运转结束，此时，一方面，旋转启动用中间继电器KA1仍处于得电吸合状态，与上所不同的是，回转组件21及其上的下座2，按照设置的且经变频调速后的第二转速n2为1.85转/分继续沿运转方向ω旋转，直至设置的第二运转时间t2为7s时间到；另一方面，喷水开启用中间继电器KA2得电吸合，喷射阀CT开启，与感应淬火装置配套使用的淬火喷水组件15开始工作，即，淬火冷却介质开始通过淬火感应器25的双匝感应圈25a上设置的淬火水孔ζ，喷射到正在实施感应加热的下座凹球面2a上；除此之外，加热启动用中间继电器KA3 仍处于得电吸合状态，仍在对正在旋转过程中的下座凹球面2a实施感应加热；

5-4）设置的第二转速运转结束：第二运转时间t2到，第二转速n2运转结束，此时，一方面，旋转启动用中间继电器KA1仍处于得电吸合状态，与上所不同的是，回转组件21及其上的下座2，按照设置的且经变频调速后的第三转速n3为1.95转/分继续沿运转方向ω旋转，直至设置的第三运转时间t3为2s时间到；另一方面，加热启动用中间继电器KA3和喷水开启用中间继电器KA2，二者仍处于得电吸合状态，且分别对旋转过程中的下座凹球面2a继续实施感应加热和淬火冷却；

5-5）设置的第三转速运转结束：第三运转时间t3到，第三转速n3运转结束，即，当第三转速n3将要运转结束时，电控系统借助设置的增量式编码器9将下座2运转至感应淬火“终点”位置（见图22）时的旋转位移，转换成周期性的电信号继而转变成计数脉冲，且通过可编程控制器4的实时分析处理，告知电控系统实施下一控制步骤； 

此时，一方面，旋转启动用中间继电器KA1仍处于得电吸合状态，与上所不同的是，回转组件21及其上的下座2，按照设置的且经变频调速后的第四转速n4为1.64转/分，开始由感应淬火“终点”位置（见图22）向感应淬火“起点”位置（见图21）即继续沿着运转方向ω旋转，直至设置的第四运转时间t4为3s时间到；另一方面，加热启动用中间继电器KA3断电释放，停止感应加热，而喷水开启用中间继电器KA2仍处于得电吸合状态，仍在对旋转过程中的下座凹球面2a继续实施淬火冷却；

5-6）设置的第四转速运转结束：第四运转时间t4到，第四转速n4运转结束，此时，一方面，旋转启动用中间继电器KA1仍处于得电吸合状态，与上所不同的是，回转组件21及其上的下座2，按照设置的且经变频调速后的第五转速n5为1.94转/分继续沿着运转方向ω旋转，直至设置的第五运转时间t5为17s时间到；另一方面，水开启用中间继电器KA2断电释放，喷射阀CT关闭，停止对下座凹球面2a实施淬火冷却；

5-7）设置的第五转速运转结束：第五运转时间t5到，第五转速n5运转结束，即，当第五转速n5将要运转结束时，电控系统借助设置的增量式编码器9将下座2运转至感应淬火“起点”位置（见图21）时的旋转位移，转换成周期性的电信号继而转变成计数脉冲，且通过可编程控制器4的实时分析处理，使得旋转启动用中间继电器KA1断电释放，电机M1、减速机20、回转组件21及其上的下座2停止运转，且下座2停留在感应淬火“起点”位置处（见图21）；即重回放取下座2的感应淬火“起点”位置处。

6）取下半圆带台阶屏蔽环和下座：由图19、图20、图21并结合图8、图10、图11、图16、图17予以说明，在感应淬火“起点”位置处（见图21），首先，将放置在铲刀连接座的下座2上的半圆带台阶屏蔽环23取下，随后，将放置在全圆带台阶屏蔽环22上的下座2取下；

7）确定是否进入下一工作循环：由图19、图20并结合图5、图6、图7、图8、图9、图16予以说明，如下：

经确定，仍需继续对另外的铲刀连接座的下座2实施感应淬火工作，则返回步骤3），并重复其后的步骤，进入下一工作循环，直至不再需要为止；

当不再需继续对下座2实施感应淬火后，则按以下步骤实施：

7-2-1）按下电控柜19上的停止运行按钮SB2，自动运行指示灯HL3灭，即不再显示；

7-2-2）断开感应淬火装置用电源，使一种用于铲刀连接座凹球面的感应淬火装置处于非工作状态，即结束本项工作。

随后，断开（关闭）电源设备27、变压器28、水泵M2、喷射阀CT的电源，结束其工作状态。  

最后，进一步说明以下5点：

1、上述n1、n2、n3、n4、n5转速，系为减速机20输出轴20b转速，另外，由图8、图17知，回转组件21及其上放置的全圆带台阶屏蔽环22、下座2、半圆带台阶屏蔽环23转速，等同于输出轴20b转速；

2、上述减速机20输出轴20b的转速调整，即“n1 → n2 → n3 → n4 →n5”的依序转速变化，系通过电控柜19设置的变频器18变频调速，且通过可编程控制器4实时分析判断处理，予以实现；

3、上述提及的“起点”位置转角θ'、“终点”位置转角θ"的转角值，依据淬火工艺需要设定，在本实施例中，二者设定为10°；该角度的保证，系通过设置的增量式编码器9提供计数脉冲、且经可编程控制器4实时分析、判断处理，予以实现； 

4、针对上述实施情况，本申请人又依据前述淬火工艺对下座2凹球面耐磨性的要求，即:“凹球面淬火硬度≥52HRC，淬硬层深度1～3mm，且硬化层要求沿球面均匀分布，凹球面的尖角处无过烧、裂纹现象发生”的技术要求，随机抽取了10件进行了硬度、金相检测，结果全部符合要求，其中，表面硬度检测，系每件随机检测4个淬火部位进行，如下：  

上述结果表明，本发明所述的“一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统及控制方法”，可以满足其淬火工艺的要求，且收到了良好的效果。

5、为公开本发明的目的而在本文具体实施方式中所选用的上述实施例，当前认为是适宜的，但是应说明的是，本发明旨在包括一切属于本构思和本发明  范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (5)

1.一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统，其特征在于：所述电控系统包括：人机界面（3）、可编程控制器（4）、位置检测单元（5）、开关量输入单元（6）、开关量输出单元（7）、回转控制单元（8）；所述可编程控制器（4），安装在电控柜（19）内部且为主控制器；所述人机界面（3），安装在电控柜（19）上部的操作台面上，且为人机之间传递、交换信息的对话接口，并与可编程控制器（4）相连；所述位置检测单元（5），包括：与可编程控制器（4）上高速计数模块相连的增量式编码器（9）以及所配置的电控线路，其中，增量式编码器（9）安装在旋转执行器件（17）的电机（M1）尾部电机轴上。

2.按照权利要求1所述的一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统，其特征在于：所述开关量输入单元（6），包括：与可编程控制器（4）上的开关量输入端相连的工作模式选择开关（10）、系统自动启停开关（11）、系统手动启停开关（12）、系统急停开关（13）；其中，所述工作模式选择开关（10），包括：手动/自动选择旋钮SA1以及所配置的电控线路；所述系统自动启停开关（11），包括：自动运行按钮SB1、停止运行按钮SB2以及所配置的电控线路；所述系统手动启停开关（12），包括：旋转启动按钮SB3、旋转停止按钮SB4、加热启动按钮SB5、加热停止按钮SB6、喷水启动按钮SB7、喷水停止按钮SB8以及所配置的电控线路；所述系统急停开关（13），包括：系统急停按钮SBJ1以及所配置的电控线路；在上述开关量输入单元（6）中，所涉及的旋钮及按钮均设置在电控柜（19）上部的操作台面上。

3.按照权利要求1所述的一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统，其特征在于：所述开关量输出单元（7），包括：与可编程控制器（4）上的开关量输出端相连的状态指示组件（14）、淬火喷水组件（15）和感应加热组件（16）；其中，所述状态指示组件（14），包括：手动选择指示灯HL1、自动选择指示灯HL2、自动运行指示灯HL3、旋转指示灯HL4、加热指示灯HL5、喷水指示灯HL6以及所配置的电控线路；上述状态指示组件（14）中，所涉及的指示灯均设置在电控柜（19）上部的操作台面上；与感应淬火装置配套使用的所述淬火喷水组件（15），包括：水泵M2、喷射阀CT、喷液开启用中间继电器KA2、水泵启动用中间继电器KA4、水泵用接触器KM2及所配置的电控线路；与感应淬火装置配套使用的所述感应加热组件（16），包括：电源设备（27）、加热启动用中间继电器KA3、加热组件用接触器KM1及所配置的电控线路。

4.按照权利要求1所述的一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统，其特征在于：所述回转控制单元（8），包括：旋转执行器件（17）、变频器（18）及所配置的电控线路；所述变频器（18），通过其所配置的电控线路，一端与可编程控制器（4）上模拟量输出端相连，另一端与电机M1相连；所述旋转执行器件（17），包括：电机M1、旋转启动用中间继电器KA1，其中，中间继电器KA1与可编程控制器（4）上的开关量输出端相连，其电机M1旋转不仅受到变频器（18）的调速控制，而且还受到中间继电器KA1的启停控制。

5.权利要求1所述一种用于铲刀连接座感应淬火装置的电控系统的控制，其特征在于：所述控制方法的步骤如下：

1）接通感应淬火装置用电源：使一种用于铲刀连接座感应淬火装置处于可工作状态； 

2）选择自动控制模式：在电控柜（19）上部的操作台面上，选择自动工作模式，即，将手动/自动选择旋钮SA1旋至自动位置上，自动选择指示灯HL2亮；

3）检查上次设置的参数是否可续用：依据淬火工艺要求，在人机界面（3）上检查上次使用感应淬火装置时设置的参数是否可续用；所述设置参数，包括：预加热时间t0、回转组件所需的多种转速及相对应的运转时间； 

3-1）经检查，如果上次设置的参数可续用，则直接进入下一步骤4）；

3-2）经检查，如果上次设置的参数不可续用或上次没有设置参数，则应在人机界面（3）上新设置所需的参数，即新设置预加热时间t0、回转组件（21）所需的多种转速及相对应的运转时间，随后，进入下一步骤4）； 

4）放置上盖（1）或下座（2）和半圆带台阶屏蔽环（23）：在感应淬火“起点”位置处，首先，将铲刀连接座的上盖（1）或下座（2）放置在已位于回转组件（21）上的全圆带台阶屏蔽环（22）上，并使其上盖连接面（1b）或下座连接面（2b）与俯视水平中心线δx间夹角，符合感应淬火“起点”位置转角θ'的要求；随后，将半圆带台阶屏蔽环（23）放置在铲刀连接座的上盖（1）或下座（2）上；

5）启动自动运行按钮：按下电控柜（19）上的自动运行按钮SB1，自动运行指示灯HL3亮，一种用于铲刀连接座感应淬火装置进入自动运行状态，即，依序自动完成如下的控制过程： 

5-1）预加热开始：与感应淬火装置配套使用的感应加热组件（16）首先开始工作，即，加热启动用中间继电器KA3 得电吸合，感应加热组件（16）中的电源设备（27）、变压器（27e）及其上的变压器二次线圈（27f）通过淬火感应器（25），在感应淬火“起点”位置处，开始对处于非旋转状态下的上盖凹球面（1a）或下座凹球面（2a）进行预加热，直至设置的预加热时间t0到；

5-2）设置的预加热时间到：预加热时间t0到，预加热结束，此时，一方面，加热启动用中间继电器KA3 仍处于得电吸合状态，即，上盖凹球面（1a）或下座凹球面（2a）仍处于被加热状态；另一方面，旋转启动用中间继电器KA1得电吸合，电机M1启动并驱动减速机（20）旋转，且使得回转组件（21）及其上的上盖（1）或下座（2），按照设定的第一转速n1由感应淬火“起点”位置向感应淬火“终点”位置即开始沿运转方向ω旋转，直至设置的第一运转时间t1到； 

5-3）设置的第一转速运转结束：第一运转时间t1到，第一转速n1运转结束，此时，一方面，旋转启动用中间继电器KA1仍处于得电吸合状态，回转组件（21）及其上的上盖（1）或下座（2），按照设置的且经变频调速后的第二转速n2沿运转方向ω继续旋转，直至设置的第二运转时间t2到；另一方面，喷水开启用中间继电器KA2得电吸合，喷射阀CT开启，与感应淬火装置配套使用的淬火喷水组件（15）开始工作，即，淬火冷却介质开始通过淬火感应器（25）上的淬火水孔ζ，喷射到正在实施感应加热的上盖凹球面（1a）或下座凹球面（2a）上；除此之外，加热启动用中间继电器KA3 仍处于得电吸合状态，仍在对正在旋转过程中的上盖凹球面（1a）或下座凹球面（2a）实施感应加热；

5-4）设置的第二转速运转结束：第二运转时间到t2，第二转速n2运转结束，此时，一方面，旋转启动用中间继电器KA1仍处于得电吸合状态，回转组件（21）及其上的上盖（1）或下座（2），按照设置的且经变频调速后的第三转速n3继续沿运转方向ω旋转，直至设置的第三运转时间t3到；另一方面，加热启动用中间继电器KA3和喷水开启用中间继电器KA2，二者仍处于得电吸合状态，且分别对旋转过程中的上盖凹球面（1a）或下座凹球面（2a）继续实施感应加热和淬火冷却；

5-5）设置的第三转速运转结束：第三运转时间t3到，第三转速n3运转结束，即，当第三转速n3将要运转结束时，电控系统借助设置的增量式编码器（9）将上盖（1）或下座（2）运转至感应淬火“终点”位置时的旋转位移，转换成周期性的电信号继而转变成计数脉冲，且通过可编程控制器（4）的实时分析处理，告知电控系统实施下一控制步骤； 

此时，一方面，旋转启动用中间继电器KA1仍处于得电吸合状态，与上所不同的是，回转组件（21）及其上的上盖（1）或下座（2），按照设置的且经变频调速后的第四转速n4，开始由感应淬火“终点”位置向感应淬火“起点”位置即沿着运转方向ω继续旋转，直至设置的第四运转时间t4到；另一方面，加热启动用中间继电器KA3断电释放，停止感应加热，而喷水开启用中间继电器KA2仍处于得电吸合状态，仍在对旋转过程中的上盖凹球面（1a）或下座凹球面（2a）继续实施淬火冷却；

5-6）设置的第四转速运转结束：第四运转时间t4到，第四转速n4运转结束，此时，一方面，旋转启动用中间继电器KA1仍处于得电吸合状态，与上所不同的是，回转组件（21）及其上的上盖（1）或下座（2），按照设置的且经变频调速后的第五转速n5沿着运转方向ω继续旋转，直至设置的第五运转时间t5到；另一方面，水开启用中间继电器KA2断电释放，喷射阀CT关闭，停止对上盖凹球面（1a）或下座凹球面（2a）实施淬火冷却；

5-7）设置的第五转速运转结束：第五运转时间t5到，第五转速n5运转结束，即，当第五转速n5将要运转结束时，电控系统借助设置的增量式编码器将上盖（1）或下座（2）运转至感应淬火“起点”位置时的旋转位移，转换成周期性的电信号继而转变成计数脉冲，且通过可编程控制器（4）的实时分析处理，使得旋转启动用中间继电器KA1断电释放，电机M1、减速机、回转组件及其上的上盖（1）或下座（2）停止运转，且上盖（1）或下座（2）停留在感应淬火“起点”位置处，即重回放取上盖（1）或下座（2）的感应淬火“起点”位置处；

6）取下半圆带台阶屏蔽环（23）和上盖（1）或下座（2）：在感应淬火“起点”位置处，首先，将放置在铲刀连接座的上盖（1）或下座（2）上的半圆带台阶屏蔽环（23）取下，随后，将放置在全圆带台阶屏蔽环（22）上的铲刀连接座的上盖（1）或下座（2）取下；

7）确定是否进入下一工作循环：如下：

7-1）经确定，如果需要对下一个铲刀连接座的凹球面继续实施感应淬火，则返回步骤3），并重复其后的步骤，进入下一工作循环，直至不再需要为止；

7-2）经确定，如果不需要对下一个铲刀连接座的凹球面实施继续感应淬火，则按以下步骤实施：

7-2-1）按下电控柜（19）上的停止运行按钮SB2，自动运行指示灯HL3灭，即不再显示；

7-2-2）断开感应淬火装置用电源，使一种用于铲刀连接座的感应淬火装置处于非工作状态，即结束本项工作。

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