振動盤自動控制裝置的製作方法
2023-05-18 23:51:31
本實用新型涉及振動盤自動控制裝置。
背景技術：
振動盤是一種自動組裝或自動加工機械的輔助送料設備。它能把各種產品有序地排列出來，配合自動組裝設備將產品各個部位組裝起來成為完整的一個產品，或者配合自動加工機械完成對工件的加工。振動盤料盤下面有脈衝電磁鐵，可以使料盤作垂直或左右方向振動，由傾斜的彈簧片帶動料鬥繞其垂直軸做扭擺振動。料鬥內零件，由於受到這種振動而沿螺旋軌道上升。在上升的過程中經過一系列軌道的篩選或者姿態變化，零件能夠按照組裝或者加工的要求呈統一狀態自動進入組裝或者加工位置。其工作目的是通過振動將無序工件自動有序定向排列整齊、準確地輸送到下道工序。振動盤廣泛應用於電子、五金、化工、塑膠、鐘錶業、電池、食品、連接器、醫療器械、醫藥、食品、玩具、文具、日常用品的製造等各個行業，是解決工業自動化設備供料的必須設備。振動盤除滿足產品的定向排序外還可用於分選、檢測、計數包裝等，是一種現代化高科技產品。
另外，目前使用傳感器+較為複雜的啟動停止控制裝置完成振動盤的自動控制。傳感器為遮擋傳感器或者壓力傳感器，當遮擋傳感器被遮擋和不被遮擋的情況下，傳感器能夠輸出兩種不同的信號；或者當壓力傳感器檢測到物件的壓力或者沒有檢測到物件的壓力時，也能夠對應輸出兩種信號。傳感器設置在振動盤的傳輸軌道上，當物件正常通過傳感器時，振動盤不能停振，而只有物件停留在傳感器處(軌道物件滿料)才能停振。目前，市場上的常規的振動盤控制裝置結構中的控制部分由軟體控制器以及外圍的電路構成，不但比較複雜，易出現控制失效的情況，而且成本較高。
技術實現要素：
本實用新型的目的是提供一種振動盤自動控制裝置，用以解決現有的控制裝置結構比較複雜的問題。
為實現上述目的，本實用新型的方案包括一種振動盤自動控制裝置，包括有：用於接入交流電的交流電源接口、用於接入傳感器的傳感器接口、用於接入振動盤線圈的振動盤接口、用於接入可變電阻的可變電阻接口、控制電源、啟停控制模塊、觸發開關、單相觸衝形成電路和開關裝置；
所述傳感器接口輸出連接所述啟停控制模塊；
所述啟停控制模塊，包含有比較器U1和電容C2，電容C2的電位變化的一端連接比較器U1的一個輸入端，比較器U1的輸出端為該啟停控制模塊的輸出端；當傳感器上有物料時，傳感器輸出低電位，對電容C2進行慢速充電或慢速放電；當傳感器上無物料時，傳感器輸出高電位，對電容C2進行快速放電或快速充電；
所述的單相觸衝形成電路包含有所述可變電阻接口、雙向觸發二極體DB、二極體D0、電容C、電阻R9、二極體D和電阻R10，所述串聯支路中還串設有電阻R9和電阻R10，所述可變電阻接口、觸發開關、電阻R9、電阻R10和電容C串聯，電容C的電位變化的一端通過雙向觸發二極體DB控制連接所述開關裝置，所述二極體D0與電容C反向並聯，二極體D正向並聯在電阻R10上；所述啟停控制模塊的輸出端控制連接所述觸發開關；
所述振動盤接口和所述開關裝置串聯；
所述控制電源，用於為傳感器和啟停控制模塊提供直流工作電壓。
所述開關裝置為可控矽，所述觸發開關為光耦元件，所述啟停控制模塊的輸出端控制連接所述光耦元件的原邊，所述光耦元件的副邊串設在所述串聯支路上。
所述的啟停控制模塊還包括比較器U2、電阻R1、電阻R2、電阻R3和電阻R4，控制電源正極通過電阻R1連接比較器U2的反相輸入端，傳感器的信號輸出端連接比較器U2的反相輸入端，電阻R2與電容C2串聯後連接控制電源，電阻R2和電容C2的連接點連接比較器U2的輸出端和比較器U1的同相輸入端，電阻R3和電阻R4串聯後連接控制電源，電阻R3和電阻R4的連接點連接比較器U2的同相輸入端和比較器U1的反相輸入端。
所述的啟停控制模塊還包括電阻R1、電阻R2、二極體D5、電阻R3和電阻R4，電阻R1、電阻R2和電容C2串聯後連接控制電源，傳感器的信號輸出端連接電阻R1與電阻R2的連接點，電阻R2與電容C2的連接點連接比較器U1的反相輸入端，電阻R3和電阻R4串聯後連接控制電源，電阻R3和電阻R4的連接點連接比較器U1的同相輸入端，電阻R2與二極體D5正向並聯。
所述控制電源由電阻R5、電容C1、電容C3、穩壓二極體DW、二極體D1、二極體D2、二極體D3和二極體D4構成；二極體D1、二極體D2、二極體D3和二極體D4組成一個單相全波整流橋，整流橋的直流端為控制電源的正負極，交流電的火線通過電容C3連接二極體D1和D2的連接點，電容C3與電阻R5並聯，交流電的地線連接二極體D3和D4的連接點，電容C1與穩壓二極體DW並聯後連接控制電源。
所述的控制電源由電阻R5、電容C1、電容C3、穩壓二極體DW、二極體D1和二極體D2構成；二極體D1和D2組成一個單相半波整流橋，整流橋的直流端為控制電源的正負極，交流電的火線通過電容C3連接二極體D1和D2的連接點，電容C3與電阻R5並聯，電容C1與穩壓二極體DW並聯後連接控制電源。
所述的控制電源由降壓變壓器B2、電容C1、二極體D1、二極體D2、二極體D3和二極體D4構成；二極體D1、二極體D2、二極體D3和二極體D4組成一個單相全波整流橋，整流橋的直流端為控制電源的正負極，交流電通過降壓變壓器B2整流橋的交流側，電容C1連接控制電源。
所述的可控矽為單向可控矽或雙向可控矽。
本實用新型提供的振動盤自動控制裝置中，當物件堆積在振動盤上時，此時就需停止振動盤，所以，當物件堆積在振動盤上時，控制振動盤振動迴路中的開關斷開，振動迴路斷開，振動盤不再振動，節約了電能，保證了振動盤的正常工作，防止物件堆積在振動盤上造成生產停滯的後果。與現有裝置相比，本裝置結構簡單、傳感器及控制電路均不帶危險的交流電，效率高，設有各種專業的接口以方便非專業人員安裝維護，實現了振動盤控制的一體化。啟停控制模塊設置了無料快速復位部分，及時清除記憶的有料信號，能有效避免振動盤卡振現象的發生，提高了振動盤的效率和壽命。該控制裝置由純硬體構成，避免控制器因內部軟體故障而造成控制出現錯誤的情況，並且該控制裝置中的組成元器件均為日常使用的元器件，並不涉及昂貴或者複雜的器件，投入成本較低。
附圖說明
圖1是振動盤自動控制裝置整體結構組成框圖；
圖2是振動盤自動控制裝置第一種實施例的電路結構圖；
圖3是振動盤自動控制裝置第二種實施例的電路結構圖；
圖4是振動盤自動控制裝置第三種實施例的電路結構圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明。
如圖1所示，振動盤自動控制裝置，主要包括：用於接入交流電的交流電源接口，用於接入傳感器的傳感器接口，用於接入振動盤線圈的振動盤接口，用於接入可變電阻的可變電阻接口，控制電源，啟停控制模塊，單相觸衝形成電路和開關裝置；控制電源用於為傳感器和啟停控制模塊提供直流工作電壓。
傳感器接口輸出連接啟停控制模塊。
啟停控制模塊，包含有比較器U1和電容C2，電容C2的電位變化的一端連接比較器U1的一個輸入端，比較器U1的輸出端為該啟停控制模塊的輸出端；當傳感器上有物料時，傳感器輸出低電位，對電容C2進行慢速充電或者慢速放電；當電容C2上的電壓小於設定值時，比較器U1輸出低電位，當電容C2上的電壓大於設定值時，比較器U1輸出高電位；當傳感器上無物料時，傳感器輸出高電位，對電容C2進行快速放電或快速充電；根據比較器U1輸出的信號並根據後續的電路控制振動盤振動。
傳感器的輸出信號送入啟停控制模塊，當物料通過傳感器時，通過相應的控制電路慢速向記憶電容C2充電；未檢測到物料時，通過相應的控制電路使記憶電容C2快速放電，使記憶電容C2記憶的信息迅速復位，使記憶電容C2記憶的有料信息均從零位開始。只有記憶電容C2記憶的有物料信息量大於設定值時，即物料經過傳感器的時間大於設定值時，才使比較器U1輸出端與直流電源負極斷開，停止振動盤振動。啟停控制模塊除完成對振動盤的啟動停止控制外，還有效避免了振動盤卡振現象的發生。本實用新型中的快速和慢速只是用於區別這兩個速度，說明這兩個速度中，其中一個要比另一個快，即快速比慢速要快，並不是指代兩者的具體速度。
單相觸衝形成電路包含有可變電阻接口、雙向觸發二極體DB、二極體D0和電容C，可變電阻接口、觸發開關和電容C串聯構成的串聯支路與開關裝置並聯，二極體D0與電容C反向並聯，電容C的電位變化的一端通過雙向觸發二極體DB控制連接開關裝置，啟停控制模塊的輸出端控制連接觸發開關。在本實施例中，觸發開關為光耦元件，開關裝置為可控矽，作為其他的實施例，觸發開關可開關裝置均可以為其他類型的控制開關，比如：IGBT或者其他的全控型開關器件。所以，啟停控制模塊的輸出信號經光電隔離後送入單相觸衝形成電路，單相觸衝形成電路中的觸發二極體DB控制連接可控矽。
振動盤接口和開關裝置串聯形成供電線路，該供電線路連接交流電之後形成振動盤的供電迴路。
當傳感器上無物料時，傳感器輸出高電位，對電容C2進行快速放電，比較器U1輸出低電位，或者當電容C2上的電壓小於設定值時，控制光電隔離元件的輸出側接通，如果加在可控矽上的電壓為正時，該正電壓通過可變電阻和光電隔離元件的輸出側向電容C充電，當電容C上的電壓大於雙向觸發二極體DB的擊穿電壓時，電容C通過觸發二極體DB向可控矽的觸發極放電，可控矽導通，振動盤線圈得電振動；另外，通過調整可變電阻的大小，可以方便改變觸發二極體DB擊穿的動作時機，從而方便改變振動盤的振幅；而當可控矽上的電壓為負時，在二極體D0的作用下，電容C兩端電壓維持在二極體D0的導通壓降上，觸發二極體DB無法擊穿，可控矽反向無法導通，實現了振動盤的單向調壓。而當傳感器上有物料時，光電隔離的輸出側斷開，無論加在可控矽上的電壓正負，電容C兩側電壓不會改變，觸發二極體DB無法擊穿，可控矽無法導通，從而實現了振動盤的啟動和停止控制。
交流電源通過交流電源接口引入本裝置，其一路通過整流後變成控制電源，供外接的傳感器及本裝置的啟停控制模塊工作電源；另一路直接送入可控矽及單相觸衝形成電路，作為供電電源。
單相觸衝形成電路綜合啟停控制模塊輸出的開關信號和經可變電阻接口送入的電阻阻值變化連續模擬信號，形成可控矽的單向觸發脈衝，直接控制可控矽的開通時機，完成可控矽實現啟動停止控制和單向調壓功能。
針對該控制裝置，以下給出幾種具體的控制電路。
控制裝置的電路一
如圖2所示，該控制裝置包括控制電源、啟停控制模塊、單相觸衝形成電路、光電隔離、可控矽和J1、J2、J3、J4四個對外連接的接口。其中，J1接口外接振動盤線圈；J2接口外接振幅調整可變電阻；J3接口外接傳感器；J4接口外接交流電源。
控制電源由電阻R5、電容C1、電容C3、穩壓二極體DW、二極體D1、二極體D2、二極體D3和二極體D4構成；二極體D1、二極體D2、二極體D3和二極體D4組成一個單相全波整流橋，整流橋的直流端為控制電源的正負極，交流電的火線通過電容C3連接二極體D1和D2的連接點，電容C3與電阻R5並聯，交流電的地線連接二極體D3和D4的連接點，電容C1與穩壓二極體DW並聯後連接控制電源。該控制電源除向整個控制部份提供直流電源外，還通過J3接口向傳感器提供電源。
啟停控制模塊除了比較器U1和電容C2之外，還包括比較器U2、電阻R1、電阻R2、電阻R3和電阻R4，控制電源正極通過電阻R1連接比較器U2的反相輸入端，傳感器的信號輸出端連接比較器U2的反相輸入端，電阻R2與電容C2串聯後連接控制電源，電阻R2和電容C2的連接點連接比較器U2的輸出端和比較器U1的同相輸入端，電阻R3和電阻R4串聯後連接控制電源，電阻R3和電阻R4的連接點連接比較器U2的同相輸入端和比較器U1的反相輸入端。當傳感器未檢測到物料時輸出高電位，比較器U2的輸出端對直流電源負極接通，記憶電容C2迅速放電，比較器U1輸出端對直流電源負極接通，光電隔離的輸入側得電，光電隔離的輸出接通，振動盤得電線圈振動；當傳感器檢測到物料時輸出低電位，比較器U2的輸出端對直流電源負極斷開，記憶電容C2通過電阻R2緩慢充電，只要其充電電壓低於分壓電阻R3、R4間的電壓，比較器U1輸出端仍然維持對直流電源負極接通，光電隔離的輸入側得電，光電隔離的輸出接通，振動盤線圈仍然得電振動，從而保證了物料正常通過時，振動盤不停止振動；只有物料通過時間超過C2電容充電到分壓電阻R3、R4間的電壓時，比較器U1輸出端才斷開，振動盤才停止振動。
光電隔離元件為可控矽光電耦合器MOC，它的輸入側一端連接直流電源正極，另一端通過電阻R8連接比較器U1的輸出端。
單相觸衝形成電路包含有雙向觸發二極體DB、二極體D0、二極體D、電阻R9、電阻R10和電容C；可變電阻接口、光耦元件的輸出端、電阻R9、電阻R10和電容C依次串聯形成一個串聯支路，二極體D0與電容C反向並聯，電阻R10與二極體D正向串聯，該串聯支路與可控矽並聯，即該支路的兩端分別連接可控矽的陽極和陰極；電容C的電位變化的一端通過雙向觸發二極體DB控制連接可控矽。
當傳感器上無物料時，傳感器輸出高電位，對電容C2進行放電，比較器U1輸出低電位，或者當電容C2上的電壓小於電阻R3和電阻R4的分壓電壓時，控制光電隔離元件的輸出側接通，如果此時加在可控矽上的電壓為正時，該正電壓通過可變電阻、光電隔離的輸出側、電阻R9、二極體D向電容C充電，當電容C上的電壓大於雙向觸發二極體DB的擊穿電壓時，電容C通過觸發二極體DB向可控矽的觸發極放電，可控矽導通，振動盤線圈得電振動；另外，通過調整可變電阻的大小，可以方便改變觸發二極體DB擊穿的動作時機，從而方便改變振動盤的振幅；而如果可控矽上的電壓為負時，在二極體D0的作用下，電容C兩端電壓維持在二極體D0的導通壓降上，觸發二極體DB無法擊穿，可控矽反向無法導通，實現了振動盤的單向調壓。而當傳感器上有物料時，且物料通過時間超過C2電容充電到分壓電阻R3、R4間的電壓時，比較器U1輸出端斷開，光電隔離的輸出側斷開，無論加在可控矽上的電壓正負，電容C兩側電壓不會改變，觸發二極體DB無法擊穿，可控矽無法導通，從而實現了振動盤的啟動和停止控制。
作為一個具體的實施方式，選用一塊LM393雙比較器集成電路作為兩個電壓比較器U1、U2；其六個二極體均選用1N4004整流二極體；電容C0選用0.01μF/630V的電容；電容C3選用0.47μF/400V的電容；電容C選用0.10μF/63V；電容C2選用0.47μF/63V；電容C1選用1000μF/35V；電阻R1、R2、R3、R4、R5、R8、R9、R10分別選用5.1kΩ、1MΩ、51kΩ、51kΩ、1MΩ、300Ω、20kΩ和1MΩ，其功率均選1/8W；電阻R0選用20Ω1/4W；穩壓二極體DW選用9.1V、1W；可控矽光電耦合器MOC選用MOC4060；雙向觸發二極體DB選用DB3；可控矽BT選用普通單向可控矽。另外，J4接口接入220V/50Hz的交流電壓後，經過電容C1、C3，電阻R5，整流二極體D1、D2、D3、D4和穩壓二極體DW構成的控制電源電路後，會得到近10V(±5V)的控制直流電壓，滿足本控制裝置及外接的傳感器的供電要求(常規傳感器工作電壓為5-36V)。
控制裝置的電路二
如圖3所示，該電路與圖2所示的電路的區別在於：由全控整流變成單相整流，因單相整流輸出的電流只有全控整流的一半，因此，相應的C3電容容量由圖2中的0.47μF提高到1μF；啟停控制模塊由雙比較器變成單比較器，相應的控制電路作了調整。
具體不同如下：
控制電源由電阻R5、電容C1、電容C3、穩壓二極體DW、二極體D1和二極體D2構成；二極體D1和D2組成一個單相半波整流橋，整流橋的直流端為控制電源的正負極，交流電的火線通過電容C3連接二極體D1和D2的連接點，電容C3與電阻R5並聯，電容C1與穩壓二極體DW並聯後連接控制電源。在電容C1和穩壓二極體DW的共同作用下，使直流電壓維持在穩壓二極體DW的穩壓值上。
啟停控制模塊除了比較器U1和電容C2外，還包括電阻R1、電阻R2、二極體D5、電阻R3和電阻R4，電阻R1、電阻R2和電容C2串聯後連接控制電源，傳感器的信號輸出端連接電阻R1與電阻R2的連接點，電阻R2與電容C2的連接點連接比較器U1的反相輸入端，電阻R3和電阻R4串聯後連接控制電源，電阻R3和電阻R4的連接點連接比較器U1的同相輸入端，電阻R2與二極體D5正向並聯。該方案與上方案相比，不同之處在於：當未檢測到物料時，通過二極體D5向電容C2迅速充電；而當檢測到物料時，因二極體D5反向截止，電容C2隻能通過R2緩慢放電；因比較器U1輸入側的接線與上方案相反，兩次相反之後，比較器U1的輸出效果與上方案完全相同。
從表面看，該電路結構節省了一個比較器，節省了一個二極體，但因市場一個比較器的集成電路與兩個比較器的集成電路價格相當，且LM393雙比較器的價格只有一元左右，該方式還是選用LM393，因此，沒有節省集成電路的成本。同時，因電容C3的容量增加，反而增加了成本。
控制裝置的電路三
如圖4所示，該電路結構與圖2中的電路結構的區別在於：交流電源通過一個變壓器連接到整流橋，所以電流由電容降壓式變為變壓器降壓式；可控矽BT由單向變為雙向。
具體不同如下：
控制電源由降壓變壓器B2、電容C1、二極體D1、二極體D2、二極體D3和二極體D4構成；二極體D1、二極體D2、二極體D3和二極體D4組成一個單相全波整流橋，整流橋的直流端為控制電源的正負極，交流電通過降壓變壓器B2整流橋的交流側，電容C1連接控制電源。降壓變壓器無論成本、體積和損耗均比電容降壓高，因此，本方案成本適當要提高。但因控制電路及外接的傳感器與交流電源之間沒有電氣連接，因此，比方案1和方案2更安全。
可控矽BT由單向變為雙向，因單相觸衝形成電路，只在交流電源電壓為正是才能形成觸發脈衝，因此，無論可控矽是單向或是雙向的，其控制效果完全相同。
該電路具體的控制過程與圖2中的電路的控制過程相同，這裡不做贅述。
上述三個電路分別屬於三個不同的實施方式，所以，三個附圖中的各個元器件的標記可以重複使用，根據不同的電路來各自區分。
上述三個實施例中，直流電源為該控制裝置中的整流模塊的直流端，作為其他的實施例，整流模塊無需設置，直流電源使用獨立的電源裝置。
以上給出了具體的實施方式，但本實用新型不局限於所描述的實施方式。本實用新型的基本思路在於上述基本方案，對本領域普通技術人員而言，根據本實用新型的教導，設計出各種變形的模型、公式、參數並不需要花費創造性勞動。在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下對實施方式進行的變化、修改、替換和變型仍落入本實用新型的保護範圍內。