恆流式無觸點加磁排釘包裝方法及設備的製作方法

2023-06-02 03:46:21 2

專利名稱：恆流式無觸點加磁排釘包裝方法及設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種自動鐵釘包裝方法及設備，具體的說涉及一種以恆定電磁場 對4失釘進行排序裝箱的自動包裝方法及i殳備。
技術背景我國鐵釘生產廠家很多，釘子行業也已M成一^M^莫，釘子生產面臨大批 量生產和大批量外運的局面，在鐵釘外運過程中需要對其進行裝箱。鐵釘是大量 零亂的散件，它不像其它產品的裝箱那麼容易，通常會出現釘子在包裝箱中交錯 不齊，使得箱子裝不實，在搬運過程中容易^^皮等質量問題。此時，若採用人工 裝箱，對釘子進行排序裝箱不^A工勞動量大，裝箱效率低，而且包雜量難以 滿足出國要求。另外，鐵釘包裝是釘子生產的猛一道工序。如果鐵釘包裝的生 產效率與質量提高不上去，將會影響整個釘子生產流水線工序的正常進行，制約 鐵釘生產廠家的M。因此，自動包裝對於鐵釘企業是至關重要的關鍵技術之一。我國尚沒有專門生產釘子包裝設備的廠家，現在國內僅有為數4艮少的廠家從 國外進口自動鐵釘包裝設備。目前國內外使用的自動鐵釘包裝設備是採用有級調 壓式加》茲氺H丁裝箱方法，即釆用恆壓式直流激-磁電源來產生一個直流電磁場，鐵 4丁AU茲場中通過時就自動沿磁場方向排序入箱。這種方法的主要問題首先是難以 準確控制其激磁電流值，力o磁鐵芯中鐵釘量變化、電網電壓波動、加磁線圈溫升 變化等因素都能影響恆壓式直流激磁電源輸出電流值，從而不能在加磁過程中保 持其激磁電流與磁場強度恆定，進而影響鐵釘排序包M量。其次，這種恆壓式 直流激磁電源在加磁結束時不能自動衰減電流至零，只能靠接觸器強行切斷電路， 這樣電路沖擊大，直流接觸器觸點容易起弧燒損、力w茲電路壽命短、故障多。此 外，當電網電壓長時間過高時，會^^口磁線圈發熱老化，影響其壽命。本發明提出的恆流式無觸點力口磁#4丁包裝新方法可保持加磁電流及磁場恆定 不受電網電壓波動Ai口磁線圈溫升等因素影響，並能根據磁場實測值閉環調節磁 場電流，優化控制加磁效果。恆流式加磁方法還可實現平滑衰減加磁電流，^> 磁電路在零電流^f牛下開斷，提高設備的穩定性與可靠性。發明內容本發明的目的在於克服現有技術的缺點，提供一種以恆定電磁場對鐵釘進行 排序裝箱的自動包裝方法及設備。本發明的技術方案是這樣實現的此方法採用恆流式無觸點激磁電源，使鐵釘在恆定電磁場中排序；在#4丁結束時此電源平滑衰減電流，實現在零電流^f牛 下切斷加磁電路。此方法並採用逆變換向開關技術，實現無觸點切換激磁電流方 向，控制加磁與去磁全過程。電磁式鐵釘自動包裝設備包括直流激磁電源與激磁開關電路，在鐵釘包裝 過程中要求直流激磁電源輸出電《d急定，以保證電磁場強度穩定，加磁排序質量 穩定；還要求激石茲電路頻f^通斷，以每分衝包裝2箱4失4丁計，每天三班主要正反 加i茲通斷近5千次，每年則上百萬次，由於加磁電流高達上百安培，對電源與電 路衝擊大，則要求激磁電流與開關電路有足夠的柔順性與可靠性。為解決上述問題，本發明提出恆流式無觸點力口磁排釘包裝方法，專門設計的 設備包括(1)採用恆流式可控矽整流電源作為直流激磁電源，其輸出電流由計 算才M呈序設定，實行電流閉環控制，由於電源輸出電流是與數字設定值比較反饋 實時控制可控矽導通角，因而電源在^j可情況下均按電流設定值輸出恆定電流， 不受網壓或負栽電阻變化的影響；同時，在加磁結束，通過計算機將電流設定值 減少到零，就可使電源輸出電流衰減為零，實現零電流斷開電路；(2)採用IGBT 逆變換向開關電路來作為對激磁繞組正向加磁與反向去磁的電路無觸點切換開 關，逆變換向開關電路由一次逆變電路與二次逆變電路組成， 一次逆變電路採用 半橋式逆變電路，用於將上述恆流電源輸出的直流電流逆變為20KHZ的中頻恆 流電流，二次逆變電路採用推挽式逆變電路，用於將中頻恆流逆變為通斷時間可 調的正向與反向交變激一磁電流；當恆流激^茲電源輸出的直流電流通過》茲逆變開關 電路時，由計算機控制其二次4m式逆變電路中兩個IGBT開關管交替導通，就 可實現無觸點切換激磁繞組中的電流方向；(3)採用計算^4呈序控制激磁電源的 輸出電流波形與逆變換向開關電路的正反向激磁電流通斷，使之與自動包裝各工 序協調一致，使自動包裝設備性能柔性可調。本發明的上述關鍵技術解決了現有電磁式自動包裝設備存在的加磁電流不穩 定，不精確可調，加磁開關電路衝擊大，壽命短，可靠性差等問題，是一種可靠 實用的新型鐵釘加磁排序包裝方法。由於採用上述措施，解決了現有技術包括進口鐵釘包裝設備存在著的加磁設 備發熱易損、加磁線圏壽命短故障多的重大技術隱患。本發明的優點和效果如下1、 恆流式無觸點激磁電源能準確控制其激磁電流值，在加>^4失芯中4失4丁量變 化、電網電壓波動、加磁線圈溫升變化等情況下都能保持加磁過程中的激磁電流 與磁場強度恆定，保證包M量穩定。2、 採用無觸點恆流激石茲電源在加》茲結束時能自動進行去》茲處理並衰減電流至 零，實現了無觸點換向與切斷電路，解決了直流接觸器觸點容易起弧燒損、力口磁電路壽命、故障多的問題。3、 大幅度提高了鐵釘包裝設備的可靠性與柔性化程度，在實際生產中穩定可靠。4、 當電網電壓長時間過高時，電流也保持恆定，不^fc^磁線圈產生發熱老 化，影響壽命等問題。5、 自動去磁處理禾呈序可調，去磁效果好。


圖1為恆流式無觸點加^茲系統電鴻^原理框中1、三相橋式可控矽整流電路，2、 IGBT逆變換向開關電路，3、鐵芯 繞組式加》茲才幾構，4、料鬥，5、三相觸發電路，6、電沭uS^齎;故大電路，7、光電 才企測電路，8、計算機D/A接口模塊，9、計算機I/0接口模塊，10、控制面板， 11、 PLC控制器微圖2為恆流式無觸點激》茲電源主電鴻，原理3為恆^^t磁電源電流負反饋控制電路原理4為恆流激磁電源輸出特性圖中1、恆^#性曲線，2、激磁繞組負載特性曲線圖5為恆流無觸點加磁#4丁包裝方法激磁電流波形示意中1、可控矽整流電聘^輸出電流波形，2、開關管IGBT3開通時序，3、 開關管IGBT4開通時序，4、激磁電流波形圖6為恆流無觸點加磁排釘方法控制程序^f呈7為恆流無觸點才幾構結構原理中1、石茲靱，2、激磁繞組，3、電^茲鐵芯具體實施方式
現結合附圖詳細描述本發明的最佳實施例。一種恆流式無觸點加磁氺M丁包裝方法及設備，主要採用恆流式可控矽整流電 源作為激磁電源，採用IGBT逆變換向電路實現激磁電流無觸點換向，採用可編 禾呈控制器對、激;茲電源輸出電流與換向時間i^f亍悽t控。如圖l示，三相橋式可控矽全波整流電路l與電^u^饋放大電路6、三相觸 發電路5及計算機D/A接口模塊8組成恆流式可控矽整流電源。其中，三相橋式 可控矽整流電翻奪三相工頻交流點全波整流為直流，點Id,其最重輸出電流1(12採 才權與計算才鹹過D/A才狹8給出的電流設定值才勤以量Us在電流反饋放大電路 6中進行比較後輸出閉環控制信號Uk,此信號由三相觸發電鴻傳化為三相全橋可 控石緣發信號來調導可控矽導通角，最終實時控制激磁電流Id2,使之恆定為計算 機設定值。IGBT逆變換向電路2與計算機I/O模塊9、光電檢測電路7及可編程控制器 ll組成加磁與去磁時序控制系統。當裝有鐵釘的料鬥4到ii^口磁機構時，光電檢 測電路7發出信號Ud表明加磁排序周期開始，PLC控制器隨即通過I/O接口模 塊9發出正向加^^信號Ud,則IGBT逆變換向電路對加磁才W勾3輸出正向力口磁 電流Id2，正向加磁電流作用時間h由控制面板10上的力口磁時間設定旋鈕確定， 當加磁時間t,到時，PLC控制器就通過I/0接口才^^出逆變開關換向信號Ut2, 此Ut2開關量信號使IGBT逆變換向電路切換輸出電流方向，開始對加磁機構4 輸出反向去磁電流，去磁到t2時間後，PLC控制器開始來回切換IGBT逆變開關 電路輸出電流方向，對裝箱鐵釘進行反覆去磁，與此同時PLC控制器通過D/A 才狹連接減小電流設定值才對以量Uc，以不斷減少激磁電流Id2,其綜輯用是PLC 控制器在去磁階段可使電流交變數次，其幅值則不斷減小，對已排序裝入包裝箱 中的鐵釘^1去磁，以取得較好的去磁效果。PLC控制器的上iiio磁與去磁的流程如圖6示，其相應加磁與去磁電流波形 Id2 (t)如圖5示。本發明的恆流式無觸點激磁電源系統主電路組成如圖2示。圖中，三相降壓 變壓器TV可控矽SCRi、 SCR2、 SCR3，整流珪管D,、 D2,D3，濾波電抗器Lp 續流^L管D4等器件組成恆流三相橋式可控矽整流電路，開關管IGBTV IGBT2，換向電容器d、 C2以及中頻變壓器T2的一次繞組等器件組成板橋式一次逆變電路；整流^^4及管Ds、 D6、 D7、 D8與中頻變壓器T2的二次繞組等器件組成板橋式 二次逆變電路。恆流式無觸點激^茲電源系統主電路的工作原理如下三相380v工頻交流電經三相降壓變壓器Tj變為3目lOOv工頻交流電後，由三相半控橋式可控矽整流器SCRl 2, 3與Dl 2, 3進行全波整流，經電抗器L濾波後向IGBT逆變換向電，出直流電流I山；逆變換向電路的一次逆變電路通過開關管IGBTt與IGBT2交替導通和關斷， 在中頻變壓器丁2的一次繞組產生20KHz的中頻交流電；中頻變壓器T2的二次繞組有中間抽頭O，當二次逆變電路的IGBT3開關管導 通而IGBT4關斷，T2二次繞組的中頻交流電經繞組l端，二玟管D5換向電感L2， 開關管IGBT3，加磁機構的激磁繞組R，回至繞組中間抽頭O端構成中頻交流電 正半波整流迴路；中頻交流電負半波時的整流迴路則為丁2二次繞組2端一一整流 管D6——電感L2—~r開關管IGBT3——激磁繞組R——T2二次繞組中間抽頭O 端；貝"，當開關管IGBT3導通時，逆變換向電5^T出正向加磁電流Id2;同理，當IGBT4導通，而IGB丁3關斷時，逆變換向電路經D7、 Dg與IGBT4 向激磁繞組R輸出反向去磁電流。恆流無觸點激磁電源系統的電流負反饋控制電路原理見圖3。圖中，Ut為電 流霍爾傳感器，U2、 U3、 U4為運算放大器，Us為三相觸發電路，此電流負反饋電 路的恆流控制原理如下激磁電流Id2通過電流傳感器Ui時產生電流傳感信號電 壓Ui,此電壓信號經過U2同相放大後與PLC控制器D/A才狹發出的電流設定值 才勤以量信號電壓Us在U3單元進行比較，其產生的電流負反饋信號經U4單元反向 積分放大為三相觸發電路Us的控制信號電壓Uk。當激磁電流Id2高於PLC控制器設定值時，其電流傳感信號Ui經U2放M大於電流設定值信號Us,負反饋放 大電路U3輸出正電壓，經U4單元反向積分放大使控制信號Uk下降，三相觸發電路Us產生的觸發脈衝相位右移，則三相可控^L件導通角減小，激磁電源輸出電 流Id2隨之減小，此電流負反饋過程一直進行到激磁電源輸出電流Id2恆定等於設 定值。同理，當ld2值變小時，電流負反饋電路U3輸出負電壓，經U4反向積分放 大後，使控制電壓Uk增加，可控矽導通角增加，激磁電源輸出電流1(12增加，直至恆定為設定值。由此，本發明的恆流無觸點激磁電源系統獲得恆流輸出特性，如圖4示，圖中，曲線1為電源的恆滬u^T出伏安特性，曲線2為力口磁才贈激磁繞 組(見圖7)的電阻性負載特性曲線，二者交點為穩定工作點，則在電流設定值 U—定時，電源輸出電流1(12恆定，只有調節U值才能改變Id2值。
權利要求
1. 一種恆流式無觸點加磁排釘包裝方法，它包括採用恆流式無觸點激磁電源，使鐵釘在恆定電磁場中排序；在排釘結束時此電源平滑衰減電流，實現在零電流條件下切斷加磁電路；此方法並採用逆變換向開關技術，實現無觸點切換激磁電流方向，控制加磁與去磁全過程。
2、 一種^JU權利要求1所述的方法的設備，它包括(1) 釆用恆流式可控矽整流電源作為直流激磁電源，其輸出電流由計算機 程序設定，實行電流閉環控制，由於電源輸出電流是與數字設定值比4汰 饋實時控制可控矽導通角，因而電源在^f可情況下均按電流設定值輸出恆 定電流，不受網壓或負載電阻變化的影響；同時，在加磁結束，通過計算 才W尋電流設定值減少到零，就可使電源輸出電流滾減為零，實現零電流斷 開電路；(2) 採用IGBT逆變換向開關電路來作為對激磁繞組正向加磁與反向去磁 的電路無觸點切換開關，逆變換向開關電路由一次逆變電路與二次逆變電 路組成， 一次逆變電路採用半橋式逆變電路，用於將上述恆流電源輸出的 直流電流逆變為20KHZ的中頻恆流電流，二次逆變電路釆用推挽式逆變 電路，用於將中頻恆流逆變為通斷時間可調的正向與反向交變激i茲電流； 當恆流激》茲電源輸出的直流電流通過;茲逆變開關電路時，由計算才幾控制其 二次推恍式逆變電路中兩個IGBT開關管交替導通，就可實現無觸點切換 激磁繞組中的電流方向；(3 ) 採用電腦程式控制激磁電源的輸出電流波形與逆變換向開關電路的 正反向激磁電流通斷，使之與自動包裝各工序協調一致，使自動包裝設備 性能柔性可調。
全文摘要
一種恆流式無觸點加磁排釘包裝方法及設備，它包括採用恆流式無觸點激磁電源，使鐵釘在恆定電磁場中排序；在排釘結束時此電源平滑衰減電流，實現在零電流條件下切斷加磁電路；此方法並採用逆變換向開關技術，實現無觸點切換激磁電流方向，控制加磁與去磁全過程。本發明提出的恆流式無觸點加磁排釘包裝新方法可保持加磁電流及磁場恆定不受電網電壓波動及加磁線圈溫升等因素影響，並能根據磁場實測值閉環調節磁場電流，優化控制加磁效果。恆流式加磁方法還可實現平滑衰減加磁電流，使加磁電路在零電流條件下開斷，提高設備的穩定性與可靠性。
文檔編號B65B35/56GK101274674SQ20071008666
公開日2008年10月1日 申請日期2007年3月29日 優先權日2007年3月29日
發明者俞建榮, 張甲英, 焦向東, 蔣力培 申請人:北京石油化工學院