CN103840717A

CN103840717A - 油浴送料机控制器

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Publication number: CN103840717A
Application number: CN201410075669.7A
Authority: CN
Inventors: 李世雄
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-03-04
Filing date: 2014-03-04
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2034-03-04
Also published as: CN103840717B

Abstract

本发明涉及一种油浴送料机的控制器，包括电机正反转控制电路，所述电机正反转控制电路包括5个继电器和一个微控制器，所述微控制器控制5个继电器实现电机正转和反转控制；所述5个继电器连接反向电动势吸收电路和继电器触头机械互锁电路，所述反向电动势吸收电路用于抑制反向电动势，所述继电器触头机械互锁电路用于控制电机仅处于正转状态或仅处于反转状态。本发明油浴送料机控制器采用继电器取代传统控制器中交流接触器的使用，可采用PCB布线，大大缩小了控制器的体积，降低成本。通过微控制器控制继电器实现电机正转和反转，避免了电机瞬时状态切换导致的继电器触头损坏、电机连轴断裂。

Description

油浴送料机控制器

技术领域

本发明涉及数控技术领域，特别是一种油浴送料机控制器。

背景技术

油浴送料机是数控车床送料机的一种。目前油浴送料机用控制器是采用低压电器原件组装成的互锁控制电路，如图1所示，包括一个时间继电器、两个交流接触器、一个控制变压器、三个常用低压电气按钮、一个带灯的低压电气蜂鸣器。控制器主要控制三相异步电机正转和反转，电机负载为一个齿轮油泵。当按下送料键时KM1吸合并自锁保持，电机正转泵油给一根金属棒材一定的推力，供给数控机床加工；推到尽头后液压油驱动压力开关，KM1跳开KM2吸合并自锁保持，控制器控制电机转为反转，收回液压油，一根推杆退回送料机内，反转延时一定时间后送料机自动停止工作。

在该控制电路中，使用了两个交流接触器以实现控制电机正转和反转，交流接触器体积大，实现正转和反转需要的外围电路复杂，使得该控制电路结构体积大，人工接线量大，电气元件成本高，可靠性低。此外，该控制电路控制电机正转与反转交替没有延时，使得设备运行时电机反向电动势很高，易导致接触器烧坏触头、电机连轴因金属疲劳而断裂。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的使用交流接触器的控制电路体积大，结构复杂，接触器易烧坏的问题，提供一种油浴送料机控制器，采用继电器代替交流接触器的使用，减小控制器的体积，提高生产效率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种油浴送料机控制器，包括电机正反转控制电路，所述电机正反转控制电路包括5个继电器和一个微控制器，所述微控制器控制5个继电器实现电机正转和反转控制；所述5个继电器连接反向电动势吸收电路和继电器触头机械互锁电路，所述反向电动势吸收电路用于抑制反向电动势，所述继电器触头机械互锁电路用于控制电机仅处于正转状态或仅处于反转状态。根据本发明实施例，所述微控制器为单片机。采用继电器取代传统控制器中交流接触器的使用，可采用PCB布线，大大缩小了控制器的体积，降低成本。通过微控制器控制继电器实现电机正转和反转转换时的延时启动，避免了电机瞬时状态切换导致的继电器触头烧坏、电机连轴断裂。

根据本发明实施例，所述5个继电器分别为第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器和第五继电器，第一继电器的常开触点与第四继电器的常开触点连接，第二继电器的常开触点与第五继电器的常开触点连接；第一继电器的公共触点与第五继电器的公共触点连接，第二继电器的公共触点与第四继电器的公共触点连接；5个继电器的常开触点均接入电源输入端，5个继电器的公共触点均接入电源输出端；第一继电器、第二继电器和第三继电器为一组，第三继电器、第四继电器和第五继电器为一组，两组继电器轮换闭合控制电机正转或反转。采用5个继电器控制电机正转和反转，一相电源用一个继电器驱动，利用继电器的密封结构将电弧密封在相序电路中，使得每相产生的电弧相互独立，从而消除电弧飞狐造成的短路问题。

根据本发明实施例，所述继电器触头机械互锁电路包括第七继电器和第八继电器，第七继电器和第八继电器组成机械互锁，当第七继电器和第八继电器其中一个处于常开状态另一个处于常闭状态时，则驱动其中一组继电器控制电机正转或反转；当第七继电器和第八继电器同时处于常闭状态或常开状态时，则无法驱动任何一组继电器。通过继电器触头机械互锁电路控制AK1B、AK2B和AK4B、AK5B两组触头在电力驱动下绝对不会同时闭合，保障电路电气安全。

较优的，所述油浴送料机控制器中还设有外部送料信号接口电路，所述外部送料信号接口电路包括有至少四个接入点的接口件，其中两个接入点为控制电机正转接入点，该两个接入点之间连接有第一整流桥，所述第一整流桥与第七继电器连接；另外两个接入点为控制电机反转接入点，该两个接入点之间连接有第二整流桥，所述第二整流桥与第八继电器连接。

根据本发明实施例，所述反向电动势吸收电路包括三组相互并联的容阻对，每组容阻对由至少一个电阻和一个电容串联组成。在三相电电源输出端，当有反馈电动势产生时，电流经过三个电阻由三个电容吸收，从而抑制由负载端停止时反馈出的反向电动势。

较优的，所述油浴送料机控制器中还设有数控车床停机信号接口电路，所述数控车床停机信号接口电路包括一个接口器件，所述接口器件连接第六继电器，通过第六继电器实现数控车床停机信号通过常开/常闭的开关信号接入，或者通过高电平/低电平的电平信号接入。

较优的，所述油浴送料机控制器中还设有无线遥控器接入口。利用无线遥控器来控制送料机的“送料”、“停止”和“退杆”功能。

作为另一种实施方式，上述油浴送料机控制器中，所述电机正反转控制电路中的5个继电器由5个双向可控硅晶体管代替。

较优的，所述油浴送料机控制器设有用于输入三种控制命令的三个控制按键，所述三个控制按键还用于配合实现时间设置。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明油浴送料机控制器，采用5个继电器（或双向可控硅晶体管）代替传统控制器的交流接触器实现控制电机正转和反转，克服了交流接触器体积大、接线多、电气成本高的缺陷，体积缩小至传统控制器的1/5，适合各种场合安装；控制器电路可采用PCB布线代替手工连线，且接线量小，极大的提高了生产效率，降低了生产成本。

2、5个继电器由单片机控制，通过控制电机正转与反转切换时延时，避免了继电器实现电机正反转时快速切换产生的高反向电动势，进而避免了继电器触头烧坏、电机连轴易产生金属疲劳而断裂的问题。

附图说明

图1为传统的油浴送料机控制电路示意图；

图2是本发明油浴送料机控制器（不含单片机）的电路结构图；

图3为实施例中油浴送料机控制器的单片机连接示意图；

图4为ULN2004与PC817连接示意图；

图5为5个继电器连接示意图；

图6为反向电动势吸收电路示意图；

图7为继电器触头机械互锁电路示意图；

图8为外部送料信号接口电路；

图9为数控车床停机信号接口电路。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图2、图3，本实施例列举的油浴送料机控制器包括电机正反转控制电路，电机正反转控制电路包括5个继电器和单片机。5个继电器由单片机控制，实现控制电机正转和反转。当然的，可以采用6个继电器实现控制电机正转和反转，为了降低成本采用5个继电器，其中一个继电器作为公共相开关使用，与另外4个继电器分别组成两组，控制电机正转和反转。5个继电器连接由电容和电阻组成的反向电动势吸收电路，5个继电器同时连接继电器触头机械互锁电路，实现继电器AK1B、AK2B与AK4B、AK5B不可同时吸合，从而避免因错误指令而造成电气短路的现象。若负载出现不可避免的故障时，首先会烧坏F1、F2从而切断控制变压器接口JP4的电路，使得控制电源断电达到保护控制器和电机的目的。

5个继电器如图2中AK1～AK5所示，图中AK*表示某个继电器，AK*B表示某个继电器的触头开关，例如AK1B为继电器AK1的触头开关。AK1B～AK5B为三相电电源的切换部分，即控制电机正转或反转，其中，AK1B、AK2B、AK3B为一组，控制电机反转，AK3B、AK4B、AK5B为一组，控制电机正转。参考图5，电源输入端的AK1B的第三接线脚（常开触点）与AK4B的第三接线脚连接，AK2B的第三接线脚与AK5B的第三接线脚连接；电源输出端的AK1B的第四接线脚（公共触点）与AK5B的第四接线脚连接，AK2B的第四接线脚与AK4B的第四接线脚连接；5个继电器的常开触点均接入电源输入/输出接口JP5的电源输入端，其公共触点均接入电源输入/输出接口JP5的电源输出端。AK1B和AK2B为一组，AK4B和AK5B为一组，AK1B和AK2B与AK4B和AK5B组成三相电源相序对换点，两组中任意一组与AK3B同时闭合，输出端则会输出一个完整的三相正弦波电源信号，控制AK1B、AK2B、AK3B或者AK4B、AK5B、AK3B两组触头开关的轮换闭合，即可驱动电机的反时旋转或者正时旋转。AK1B、AK2B和AK3B为一组，AK3B、AK4B和AK5B为一组，分别组成三相电源相序对换点，即是说，三相电网中每相序的每个开关点采用一个继电器来作为电气的开关点，一相电源用一个继电器驱动，利用继电器的密封结构将电弧密封在相序电路中，这样每相所产生的电弧是独立的，不会飞到相连相序上，从而消除电弧飞狐造成的短路问题。5个继电器可采用5个双向可控硅晶体管代替，双向可控硅晶体管在开关过程中没有机械试触点，不会产生电弧。

参考图6，本实施例中，反向电动势吸收电路由三个耐高压电阻（R9、R10、R11）和三个电容（C7、C8、C9）并联组成。在三相电电源输出端，当有反馈电动势产生时，电流经过R9、R10、R11分别由电容C7、C8、C9吸收，从而抑制由负载端停止时反馈出的反向电动势。

如图7所示，C1为驱动电源+24V，继电器触头机械互锁电路包括两个继电器AK7、AK8，AK7与AK8的四个常开、常闭触点组成机械互锁，AK7C的第6接线脚（常闭触点）连接AK5和AK4的线圈，AK7C的第7接线脚（公共触点）连接AK8C的第5接线脚（常开触点）；AK8B的第3接线脚连接AK2和AK1的线圈，AK8B的第2接线脚连接AK7B的第4接线脚。图7所示的继电器触头机械互锁电路中，只有当AK7与AK8中的一个要处于常开状态、且另一个处于常闭状态才能够驱动其中的一组继电器（AK1B、AK2B、AK3B或者AK4B、AK5B、AK3B）的吸合，AK7与AK8处于同种状态则不能驱动任何继电器。通过继电器触头机械互锁电路控制AK1B、AK2B和AK4B、AK5B两组触头在电力驱动下绝对不会同时闭合，保障电路电气安全。

参考图3、图4，由一个单片机(STC15F204EA)发出控制指令，单片机通过光电耦合器PC817连接一驱动模块ULN2004，驱动块ULN2004再与继电器AK7A、AK8A连接，采用带限流电阻直接耦合的驱动模式驱动AK7B、AK7C、AK8B、AK8C闭合或断开。

在此单片机上可实现三位数码显示管显示退杆时间以及可调整的两个时间。配置“送料”“停止”“退杆”三个按键，在三个按键中穿插调整功能，具体实施操作为：长按3秒停止键进入时间设置状态，此时送料、退杆键将变为修改时间参数的“+”和“-”。第二次长按3秒停止键将进入单件加工时长（第二时间）状态，此时送料、退杆键将转换为修改时间参数的“+”和“-”。第三次长按3秒停止键则保存这两段时间并进入待机状态。通过单片机配置按键可大大减少硬件设计。为使得操控送料机更方便，本实施例提供的油浴送料机控制器中还设有无线遥控器的接入口，利用无线遥控器来控制送料机的“送料”、“停止”和“退杆”功能，使得操作更方便简洁。

参考图8，本实施例提供的油浴送料机控制器中还设有外部送料信号接口电路，电路中包括有四个接入点的接口件（图中的J3），其中两个接入点为控制电机正转接入点，该两个接入点之间连接有由四个二极管组成的整流桥，整流桥与AK7A连接；另外两个接入点为控制电机反转接入点，该两个接入点之间也连接有整流桥，整流桥与AK8A连接。当外部送料信号与送料机执行信号发生冲突时，通过继电器AK7、AK8的触点机械互锁功能来保障电气安全。设置外部送料信号接口电路，可利用数控车床系统的指令来控制送料机控制器，当数控车床系统发出送料或退杆信号时，控制器接收后相应发出送料或退杆指令。当送料机控制器的信号与数控车床系统的信号发生冲突时，送料机将停止不再发出任何动作指令。

参考图9，本实施例提供的油浴送料机控制器中还设有数控车床停机信号接口电路，电路中包括一个包含6个接入点的接口器件，该接口器件连接一个继电器AK6（图中的AK6B、AK6C），为适应不同的数控车床系统，通过继电器AK6，AK6B的第2接线脚连接24V驱动电源，AK6B的第3、第4接线脚连接接口器件的两个接入点，AK6C的第5、第6、第7接线点分布连接接口器件的3个接入点，实现两种模式四种状态的接入方式，即常开、常闭的开关信号和高电平、低电平的电平信号。增设数控车床停机信号接口电路，在送料机送完整根原材料，控制器记录完成退杆时间的同时也记录完成最后一个工件所需的加工时间，等待车床加工完成最后一个工件的工序后，送料机即发出停机信号，车床即停止工作。该接口器件的接入点较多，还可通过该接口器件的两个接入点控制蜂鸣器。

为适应以后的扩展功能，还可在此控制器上增设扩展功能接口板，例如该接口板包含“送料”、“停止”、“退杆”和蜂鸣器的信号接入口，连接三节显示灯、蜂鸣器，或作为车床系统判断送料机状态的信号输出点，使得车床系统可随时掌控送料机的工作状态。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种油浴送料机控制器，包括电机正反转控制电路，其特征在于，所述电机正反转控制电路包括5个继电器和一个微控制器，所述微控制器控制5个继电器实现电机正转和反转控制；所述5个继电器连接反向电动势吸收电路和继电器触头机械互锁电路，所述反向电动势吸收电路用于抑制反向电动势，所述继电器触头机械互锁电路用于控制电机仅处于正转状态或仅处于反转状态。

2.根据权利要求1所述的油浴送料机控制器，其特征在于，所述5个继电器分别为第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器和第五继电器，第一继电器的常开触点与第四继电器的常开触点连接，第二继电器的常开触点与第五继电器的常开触点连接；第一继电器的公共触点与第五继电器的公共触点连接，第二继电器的公共触点与第四继电器的公共触点连接；5个继电器的常开触点均接入电源输入端，5个继电器的公共触点均接入电源输出端；第一继电器、第二继电器和第三继电器为一组，第三继电器、第四继电器和第五继电器为一组，两组继电器轮换闭合控制电机正转或反转。

3.根据权利要求2所述的油浴送料机控制器，其特征在于，所述继电器触头机械互锁电路包括第七继电器和第八继电器，第七继电器和第八继电器组成机械互锁，当第七继电器和第八继电器其中一个处于常开状态另一个处于常闭状态时，则驱动其中一组继电器控制电机正转或反转；当第七继电器和第八继电器同时处于常闭状态或常开状态时，则无法驱动任何一组继电器。

4.根据权利要求3所述的油浴送料机控制器，其特征在于，所述油浴送料机控制器中还设有外部送料信号接口电路，所述外部送料信号接口电路包括有至少四个接入点的接口件，其中两个接入点为控制电机正转接入点，该两个接入点之间连接有第一整流桥，所述第一整流桥与第七继电器连接；另外两个接入点为控制电机反转接入点，该两个接入点之间连接有第二整流桥，所述第二整流桥与第八继电器连接。

5.根据权利要求1所述的油浴送料机控制器，其特征在于，所述反向电动势吸收电路包括三组相互并联的容阻对，每组容阻对由至少一个电阻和一个电容串联组成。

6.根据权利要求1所述的油浴送料机控制器，其特征在于，所述油浴送料机控制器中还设有数控车床停机信号接口电路，所述数控车床停机信号接口电路包括一个接口器件，所述接口器件连接有第六继电器，通过第六继电器实现数控车床停机信号通过常开/常闭的开关信号接入，或者通过高电平/低电平的电平信号接入。

7.根据权利要求1所述的油浴送料机控制器，其特征在于，所述油浴送料机控制器中还设有无线遥控器接入口。

8.根据权利要求1至7之一所述的油浴送料机控制器，其特征在于，所述电机正反转控制电路中的5个继电器由5个双向可控硅晶体管代替。

9.根据权利要求8所述的油浴送料机控制器，其特征在于，所述油浴送料机控制器设有用于输入三种控制命令的三个控制按键，所述三个控制按键还用于配合实现时间设置。

10.根据权利要求8所述的油浴送料机控制器，其特征在于，所述微控制器为单片机。