专利名称：磨床吸盘充退磁控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种充退磁控制器，特别是一种磨床电磁吸盘充退磁控制器。
背景技术：
平面磨床通常使用电磁吸盘装夹工件，为了可靠地吸合和方便地取下工件，电磁吸盘的充退磁控制电路设计显得尤为重要。我国目前采用的较先进的充退磁控制器，或是通过控制可控硅的触发导通来控制电压的大小，通过控制内部和外接继电器(或接触器)来完成电压的方向切换，或是通过由四只功率管以桥式连接形成H桥逆变的主回路，输出幅值和方向均可调的直流电压，进行无触点输出并直接接电磁吸盘，以实现电磁吸盘的充退磁控制。如本公司所申请的名称为“磨床电磁吸盘充退磁控制器”(专利号为95104101.0)的发明专利，就是采用主回路无触点输出的充退磁控制器。
但目前现有的这些充退磁装置仍存在许多不足之处①继电器触点频繁切换，会因拉弧而产生电蚀，影响导通或发生粘连，从而使产品失效；②简单的正反向切换不能很好的使工件退磁，退磁效果很差；③“磨床电磁吸盘充退磁控制器”虽然退磁效果良好，但主回路H桥输出功率较大，长时间工作器件容易发热而造成器件的损坏，故障率较高。另外，还有诸如可靠性差，退磁时间长且精度低，抗干扰性差等缺点。
发明内容
本发明的任务是设计一种改进的磨床吸盘充退磁控制器，该控制器应用继电器加整流和H桥逆变相组合的电路，实现退磁无触点输出，在充磁时由继电器输出，即不带载进行切换；采用单片机控制回路，各控制回路间设置有光电藕合、定时等器件。其特点既发挥了整流桥加继电器输出抗电压波动和抗干扰能力强的优点，又加强了PWM(Pulse-Width Modulation脉宽调制)驱动加H桥输出优良的退磁效果。
为完成上述任务，本发明提供一种磨床吸盘充退磁控制器技术解决方案，该方案由主回路和控制回路组成，主回路包括H桥逆变电路，控制回路包括输出电压正反切换控制及输出电压幅值控制，其特点是在H桥逆变电路的对角上连接有两个继电器K1、K2，其中继电器K1与功率管T2并联并与滤波电路连接，继电器K2与功率管T3并联并与整流电路D1相连，充磁时通过继电器输出直流电压，退磁时输出由继电器切换到H桥，并直接与电磁吸盘连接；控制回路由单片机、光电藕合器、定时器等组成并相互连接，控制回路对输出电压正反切换及输出电压幅值进行控制。
单片机通过光电藕合器控制继电器输出直流电压进行充磁，退磁时单片机通过光电藕合器控制定时器的触发端使输出端Q控制功率管T1、T4和功率管T2、T3轮换导通，使输出电压进行正反向切换，同时单片机输出信号可调的高频脉冲，通过光电藕合器件控制定时器的触发端，使输出端Q触发功率管T2、T4的导通，以调节退磁输出电压的幅值大小。
单片机的程序控制可根据不同磨床的技术指标和不同材料的退磁曲线进行编程。
本发明的贡献是消除了控制器在充磁时功率管的功耗，大大降低了对功率管的功耗要求。使其仅在退磁时作为H桥使用，提高了控制器的可靠性，降低了制造成本。另外，由单片机控制的充退磁过程，可满足需求的退磁周期和退磁时间，得到良好的退磁效果。
本发明在下面将结合附图和具体实施例进行详细说明
附图1为本发明的工作原理方框图；附图2为本发明的工作电路结构图；附图3为本发明的控制电路结构图；其中I电源；II输出驱动(触发器)；III输入(状态控制)；VI控制回路(单片机)。
具体实施例方式
本发明技术解决方案的思路是①磨床吸盘的充磁由单片机控制，主回路采用继电器输出，继电器触点维持保持状态，不频繁切换，避免了触点的电蚀。②退磁控制由单片机切换到退磁状态，由程序根据不同吸盘的指标和不同材料的退磁曲线要求综合分析，确定可满足需求的退磁周期和退磁时间，达到良好的退磁效果。③电路采用单片机PWM(Pulse-Width Modulation脉宽调制)方式驱动H桥输出退磁，在规定的时间内完成退磁，避免了功率管长时间处于工作状态，从而延长了功率管的寿命，降低了故障。
如附图1工作原理所示，本发明的交流输入分为两路，一路经过变压器的变压及整流稳压接控制回路，为控制部分提供电源；另一路经过整流、滤波再经过H桥逆变形成直流输出并直接与磨床的电磁吸盘相连。H桥逆变是由四只全控功率管组成的，控制部分发出的各种触发信号分别触发四只功率管的导通与否、控制继电器的吸合与否，进而使H逆变桥输出幅值和方向均可调的直流电压。
控制回路可分为三个部分1)外部状态控制，2)电压方向控制，3)电压幅值控制。外部状态控制部分主要是接收外来的充、退、停磁控制信号并通过光电藕合器输入给单片机，由单片机判断控制信号，如果为充磁信号则单片机使继电器闭合输出直流电压；如果为退磁信号则单片机通过触发器分别触发H桥逆变中的四只功率管，通过其导通与否及导通与关断的比例来控制输出电压的方向及正反向频率。通过以上控制回路，可使得充磁时H桥逆变输出恒定电压；停磁时H桥逆变无输出；退磁时电压正反向变化且幅值逐渐衰减至零。
参照图2的工作电路结构图，主回路部分四个全控功率管(T1、T2、T3、T4)如三极管、场效应管等，以桥式连接形成H桥逆变，在控制回路的作用下，H桥逆变电路输出幅值和方向均可调的直流电压，继电器K1、K2分别并联在T3、T2上，H桥逆变输出直接接电磁吸盘。当输入电压时，继电器K2的常闭触点短接T3整流电压，通过二极管D3、电阻R1给电容C1充电，为输出作好准备；当充磁时，闭合继电器K1的常开触点输出直流110V电压；停磁时，首先使功率管T2触发导通，再断开继电器K1的触点，然后撤消触发功率管T2的触发脉冲，以保证K1的触点在零电流时切换；退磁时，功率管T1、T3轮换导通，相对应地功率管T4、T2轮换触发导通，输出方向正反变换，幅值逐渐衰减至零电压；停磁时，功率管T2、T4无触发脉冲，继电器K1无闭合信号，其输出为零。
图3的控制电路结构图是由多抽头变压器及整流、滤波、稳压电路等组成，为整个控制部分提供所需的各种直流电压源。
控制部分从功用上可将其分为三部分，即外部状态控制、逻辑控制、功率管驱动，并且这三部分相互联系，共同完成对功率管(T1、T2、T3、T4)导通与否的控制外部状态控制部分，充磁时，通过外部状态开关使端子P5、P8接通，光电藕合器U8输入端上电，输出端导通；退磁时，端子P5、P7接通，光电藕合器U7输入端上电，输出端导通；停磁时，端子P5、P7、P8都不接通，无信号输入。
逻辑控制部分，由单片机IC4完成。它根据外部输入状态来控制继电器K1、K2、功率管T1、T2、T3、T4的打开与关闭，及打开与关闭的比例，完成充磁输出的电压；其输出方向正反向变换，幅值逐渐衰减至零的退磁电压及没有输出的停磁状态。
功率管驱动，这部分主要由触发器(IC1、IC2、IC3)等组成，对单片机输出的控制信号进行电平转换，实现对功率管的可靠触发。
本发明的优点及积极效果本发明的磨床吸盘充退磁控制器经过测试后，各项性能指标均优于现有技术。如充磁时功耗小，大大降低了控制器在充磁时对功率管的功耗；退磁时间缩短，仅为6秒左右；退磁精度高达2g/cm2以下；充磁为有触点输出方式，退磁为无触点输出方式。本发明提高了控制器的可靠性，降低了制造成本，还具有抗干扰性好；结构简单、安装方便等优点。
权利要求
1.一种磨床吸盘充退磁控制器，由主回路和控制回路组成，主回路包括H桥逆变电路，控制回路包括输出电压正反切换控制及输出电压幅值控制，其特征在于在H桥逆变电路的对角上连接有两个继电器K1、K2，其中继电器K1与功率管T2并联并与滤波电路连接，继电器K2与功率管T3并联并与整流电路D1相连，充磁时通过继电器输出直流电压，退磁时输出由继电器切换到H桥，并直接与电磁吸盘连接；控制回路由单片机、光电藕合器、定时器等组成并相互连接，控制回路对输出电压正反切换及输出电压幅值进行控制。
2.根据权利要求1所述的磨床吸盘充退磁控制器，其特征在于单片机通过光电藕合器控制继电器输出直流电压进行充磁，退磁时单片机通过光电藕合器控制定时器的触发端使输出端Q控制功率管T1、T4和功率管T2、T3轮换导通，使输出电压进行正反向切换，同时单片机输出信号可调的高频脉冲，通过光电藕合器件控制定时器的触发端，使输出端Q触发功率管T2、T4的导通，以调节退磁输出电压的幅值大小。
3.根据权利要求1所述的磨床吸盘充退磁控制器，其特征在于单片机的程序控制可根据不同磨床的技术指标和不同材料的退磁曲线进行编程。
全文摘要
本发明提供了一种磨床吸盘充退磁控制器，该控制器应用继电器加整流桥和H桥逆变相组合的主回路，采用单片机控制回路，主回路包括H桥逆变电路，在H桥逆变电路的对角上连接有两个继电器，充磁时通过继电器输出直流电压，退磁时输出由继电器切换到H桥，并直接与电磁吸盘连接，控制回路由单片机对输出电压正反切换及输出电压幅值进行控制；本发明发挥了整流桥加继电器输出抗电压波动和抗干扰能力强的优点，又加强了H桥输出优良的退磁效果，经测试各项性能指标均优于现有技术，充磁时的功耗大大降低，增强了产品的可靠性，同时还具有抗干扰性好，结构简单，安装方便等优点。
文档编号B24B41/06GK1887527SQ20061010440
公开日2007年1月3日 申请日期2006年7月27日 优先权日2006年7月27日
发明者蒋高峰, 王云富 申请人:西安鸣士机电开发有限公司