CN113708585A - 一种电机机壳加热装置及其加热方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电机机壳加热装置及其加热方法，它包括用于放置机壳的加热台面、用于加热机壳的加热机构、用于与机壳直接接触并测量机壳温度的温度传感器和用于驱动温度传感器朝向机壳表面一侧运动或朝向远离机壳表面一侧运动的驱动装置；加热机构包括固定于加热台面上、通过感应电流加热机壳内部的高频感应线圈和与其连接的高频加热控制器。通过开放式的加热台面配合高频感应线圈的结构，在实现自动化上下料的同时，利用高频感应加热的原理提升了加热效率，缩短了加热时间。在气缸推进的作用下，通过热电偶式温度传感器实现了直接接触测量电机壳体加热温度的目的，并可将温度实时反馈回加热系统，在设定的温度范围内自动调节。

Description

一种电机机壳加热装置及其加热方法
技术领域
本发明涉及车辆加工设备技术领域，具体地指一种电机机壳加热装置及其加热方法。
背景技术
目前的电机机壳加热方式为加热炉加热，即通过封闭式的电加热炉，将一批六个机壳放入炉内，设定好温度后启动加热设备，通过电热管的发热对电机机壳进行加热，同时，炉内通过循环风机将热源均匀分布到炉腔内，温度传感器测量炉内热空气的温度，间接反映机壳的加热温度。该方式加热时间长(需要60分钟)且温度测量为间接测量方式，机壳的测量温度与实际温度间存在一定的偏差，且由于加热炉为封闭式结构，不能实现自动化的上下料。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种可直接测量机壳温度、避免测量偏差且能实现自动化上下料的电机机壳加热装置及其加热方法。
为实现此目的，本发明所设计的电机机壳加热装置，其特征在于：它包括用于放置机壳的加热台面、用于加热所述机壳的加热机构、用于与所述机壳直接接触并测量所述机壳温度的温度传感器和用于驱动所述温度传感器朝向所述机壳表面一侧运动或朝向远离所述机壳表面一侧运动的驱动装置；所述加热机构包括固定于所述加热台面上、通过感应电流加热所述机壳内部的高频感应线圈和与其连接的高频加热控制器。
进一步的，所述高频感应线圈上还固定有用于防止其过热的冷却装置。
进一步的，所述高频感应线圈包括沿竖直方向间隔布置的多层导线环，所述冷却装置为缠绕固定于相邻两层所述导向环之间的冷却水管，所述高频感应线圈的下端和所述冷却水管的下端均穿过所述加热台面连接所述高频加热控制器。
进一步的，所述驱动装置为驱动气缸，所述驱动气缸的活塞杆与所述温度传感器固定。
更进一步的，电机机壳加热装置还包括支撑框架，所述支撑框架上设置有至少两个工位，每个工位均包括一个所述加热台面。
一种电机机壳的加热方法，其特征在于：抓取机壳放置于加热台面上，驱动装置驱动温度传感器朝向机壳表面一侧运动，温度传感器与机壳表面接触测量机壳表面温度，高频加热控制器启动高频感应线圈对机壳进行加热，机壳达到设定加热温度后，抓取机壳至下一工位。
进一步的，若机壳达到设定加热温度后，下一工位不处于空闲状态，则高频感应线圈进入恒温工作状态，机壳保持在设定加热温度，直至下一工位处于空闲状态，抓取机壳至下一工位。
进一步的，所述高频感应线圈进入恒温工作状态的方法是：根据所述机壳的设定加热温度，计算机壳在单位时间内保持在设定加热温度所需要的热量，由高频加热控制器控制高频感应线圈的电流，使高频感应线圈在单位时间内产生的热量与机壳在单位时间内保持在设定加热温度所需要的热量相等。
进一步的，所述高频加热控制器实时检测所述高频感应线圈的温度，若所述高频感应线圈的温度超过设定温度上限，启动冷却装置对高频感应线圈进行降温。
还进一步的，所述启动冷却装置对高频感应线圈进行降温的方法是：高频加热控制器向所述冷却装置供水，实时监测进入所述冷却装置内的水流量，当进入所述冷却装置内的水流量低于设定流量下限时，高频加热控制器停止向所述高频感应线圈供电。
本发明的有益效果是：通过开放式的加热台面配合高频感应线圈的结构，在实现自动化上下料的同时，利用高频感应加热的原理提升了加热效率，缩短了加热时间。在气缸推进的作用下，通过热电偶式温度传感器实现了直接接触测量电机壳体加热温度的目的，并可将温度实时反馈回加热系统，在设定的温度范围内自动调节，避免了电机机壳温度测量的偏差，同时实现了电机机壳加热的自动化。
附图说明
图1为本发明中电机机壳加热装置的立体图；
图2为本发明中电机机壳加热装置的主视图；
图3为本发明中电机机壳加热装置的俯视图；
图4为本发明中电机机壳加热装置的左视图；
图5为本发明中电机机壳的加热工艺流程图；
其中，1—加热台面，2—温度传感器，3—驱动气缸，4—高频感应线圈，5—高频加热控制器，6—冷却水管，7—支撑框架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1—4所示的电机机壳加热装置，包括用于放置机壳的加热台面1；固定于加热台面1上、通过感应电流加热机壳内部的高频感应线圈4和与其连接的高频加热控制器5；用于与机壳直接接触并测量机壳温度的温度传感器2和用于驱动温度传感器2朝向机壳表面一侧运动或朝向远离机壳表面一侧运动的驱动气缸3，驱动气缸3的活塞杆与温度传感器2固定。高频感应线圈4包括沿竖直方向间隔布置的多层导线环，相邻两层导向环之间固定有冷却水管6，高频感应线圈4的下端和冷却水管6的下端均穿过加热台面1连接高频加热控制器5。为了保护高频感应线圈4在加热过程中温度过高，延长其使用寿命，在高频感应线圈4中安装有冷却循环水管，并具备水流量检测报警功能，缺水时可断电保护。温度传感器2在不使用时由驱动气缸3收回，工作台上除了安装有高频感应线圈4外无其他框架，机器人夹取搬运无障碍物遮挡，实现了自动化的上下料操作。
如图5所示，本发明所设计的电机机壳加热装置在具体应用上为：工业机器人从上一工位夹取搬运电机机壳放于加热台面1上，驱动气缸3推动温度传感器2与机壳直接接触，启动高频感应线圈4加热电机壳体，到达设定温度后自动停止加热，机械人将机壳搬运至下一工位继续加工，如果下一工位无空闲，本加热装置将在程序控制下维持恒定温度，直至下一个工位出现空闲后由机器人夹取抓走，进行下一步工序。
如图1所示，在加热装置工位的平台上，设置一预留空工位，以后扩充产能时可以在预留工位在重复安装一套加热线圈，降低改造成本，提升产能。
本装置具备手动与自动两种控制模式，手动模式启动/停止和调节功率操作在装置面板上完成。自动模式为上位PLC通过通讯的方远程式控制，上位PLC发出通讯指令完成启动/停止、调节电流、功率、温度等参数。本装置内置温控算法，可以完成闭环控制，例如：在装置上设定目标温度且机壳达到目标温度后，装置将自动进入恒温闭环运行，此时可以将对应温度的4-20mA的电流输入至加热机构，通过加热机构使机壳处于恒温状态。
当装置控制电路出现故障，无法自动运行时，可使用手动运行模式，在局部故障情况下能继续运行，保证正常生产。
本装置通过RS485/RS232C接口协议，与上位PLC进行通讯，可以完成如下功能：上传设备状态；取得设备工作电量数据，设备状态；启动/取消远控功能；设置运行控制量(包括启动、停止、暂停、取消暂停、运行方式)；设置运行目标值(电流值或功率值或温度值)；取得变压器端状态，并上传至PLC；复位故障代码；向PLC上传目前的故障代码。
本装置具有如下报警和保护功能：输出过流报警；功率元件过温报警；风机异常报警；输出过流保护；谐振过压保护；谐振超频保护；输入过压保护；输出短路保护；功率元件过温保护；缺相保护；感应器断水/水流量低保护；变压器过温保护；电容器过温保护。
当装置发生报警或保护状态时，实时与上位PLC进行通讯，并且显示在人机界面上，方便操作人员查询所发生，并且可以通过以太网上传到上级MES系统中，便于以后进行追溯。
如果由于偶然因素(例如电网闪变、短时断水、雷电等)导致装置停止输出，在自动运行模式下，上位PLC发出指令，装置启动自检程序，扫描各报警信号输出点，如没有后续故障，装置将立即自动重新启动，并稳定输出在事件发生前的设定值运行。如果停止运行后，仍然存在后续故障报警，或者装置自检的结果不符合继续启动运行的条件，装置不会自动重新启动输出。
自动重启动功能能够显著提高设备连续运行的能力。如重启动不成功，会重复两次，重启动期间装置不发出故障信号，如两次均不成功，则对外发送故障信号。
原有加热装置与本发明加热装置的效果对比：
Figure BDA0003245822240000051
本发明所设计的加热装置在单位时间内能耗降低16％，产能提升233％，温度控制精度提升70％。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种电机机壳加热装置，其特征在于：它包括用于放置机壳的加热台面(1)、用于加热所述机壳的加热机构、用于与所述机壳直接接触并测量所述机壳温度的温度传感器(2)和用于驱动所述温度传感器(2)朝向所述机壳表面一侧运动或朝向远离所述机壳表面一侧运动的驱动装置；所述加热机构包括固定于所述加热台面(1)上、通过感应电流加热所述机壳内部的高频感应线圈(4)和与其连接的高频加热控制器(5)。
2.如权利要求1所述的电机机壳加热装置，其特征在于：所述高频感应线圈(4)上还固定有用于防止其过热的冷却装置。
3.如权利要求2所述的电机机壳加热装置，其特征在于：所述高频感应线圈(4)包括沿竖直方向间隔布置的多层导线环，所述冷却装置为缠绕固定于相邻两层所述导向环之间的冷却水管(6)，所述高频感应线圈(4)的下端和所述冷却水管(6)的下端均穿过所述加热台面(1)连接所述高频加热控制器(5)。
4.如权利要求1所述的电机机壳加热装置，其特征在于：所述驱动装置为驱动气缸(3)，所述驱动气缸(3)的活塞杆与所述温度传感器(2)固定。
5.如权利要求1所述的电机机壳加热装置，其特征在于：它还包括支撑框架(7)，所述支撑框架(7)上设置有至少两个工位，每个工位均包括一个所述加热台面(1)。
6.一种电机机壳的加热方法，其特征在于：抓取机壳放置于加热台面(1)上，驱动装置驱动温度传感器(2)朝向机壳表面一侧运动，温度传感器(2)与机壳表面接触测量机壳表面温度，高频加热控制器(5)启动高频感应线圈(4)对机壳进行加热，机壳达到设定加热温度后，抓取机壳至下一工位。
7.如权利要求6所述的电机机壳的加热方法，其特征在于：若机壳达到设定加热温度后，下一工位不处于空闲状态，则高频感应线圈(4)进入恒温工作状态，机壳保持在设定加热温度，直至下一工位处于空闲状态，抓取机壳至下一工位。
8.如权利要求7所述的电机机壳的加热方法，其特征在于：所述高频感应线圈(4)进入恒温工作状态的方法是：根据所述机壳的设定加热温度，计算机壳在单位时间内保持在设定加热温度所需要的热量，由高频加热控制器(5)控制高频感应线圈(4)的电流，使高频感应线圈(4)在单位时间内产生的热量与机壳在单位时间内保持在设定加热温度所需要的热量相等。
9.如权利要求6所述的电机机壳的加热方法，其特征在于：所述高频加热控制器(5)实时检测所述高频感应线圈(4)的温度，若所述高频感应线圈(4)的温度超过设定温度上限，启动冷却装置对高频感应线圈(4)进行降温。
10.如权利要求9所述的电机机壳的加热方法，其特征在于：所述启动冷却装置对高频感应线圈(4)进行降温的方法是：高频加热控制器(5)向所述冷却装置供水，实时监测进入所述冷却装置内的水流量，当进入所述冷却装置内的水流量低于设定流量下限时，高频加热控制器(5)停止向所述高频感应线圈(4)供电。
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