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      排屑機防堵轉保護裝置的設計與實現

      發布日期:2021-5-12

        排屑機在數控機床上的應用非常廣泛,它的主要作用是將機床加工的廢料輸送出去,提高自動化程度,減小工人的勞動強度。但排屑機在遇到料多或體積較大的廢料時,傳送裝置常會被卡住,由于排屑機是靠電動機帶動的,遇到這種情況電動機會過載燒壞。目前多采用熱繼電器來對電動機進行過載保護,但是熱繼電器保護有一段反應時間,當通過的電流大于額定電流時,反應的時間約 1~2 min,在這個時間段內可能會導致電動機燒壞或部分機械部件損壞。針對此問題,我們設計了一種排屑機的防堵轉保護裝置,從機械和電氣方面對電動機和排屑機機械部件雙重防堵轉保護,一旦排屑機卡住,防堵轉機械保護裝置使電動機驅動的機械部分依然可以轉動,使其處于打滑狀態,避免了電動機過載而造成損壞,同時也防止排屑機的零部件由于被迫受力而造成損壞。本裝置還可以調整排屑的力矩,提升了防堵轉保護裝置的應用范圍。

      圖1.2
        1 機械保護裝置設計
        1. 1 可調摩擦片式機械保護裝置
        可調摩擦片式機械保護裝置結構示意圖如圖 1 所示,包括機械保護部件和電氣保護部件。機械保護部件包括鏈輪 1、摩擦片 2 和 5、法蘭盤 3 和 6、傳動軸 4、碟形彈簧 8 和圓螺母 9; 電氣保護部件包括感應支架 10 和傳感器 11。工作時,卷屑電動機通過鏈條帶動鏈輪 1 轉動,鏈輪 1 左面與左摩擦片 2 的右面摩擦傳動,左摩擦片 2 的左面與左法蘭盤 3 的右面摩擦傳動,從而帶動排屑機傳動軸 4 轉動; 鏈輪 1 右面與右摩擦片 5 的左面摩擦傳動,右摩擦片 5 的右面與右法蘭盤 6 的左面摩擦傳動,右法蘭盤 6 通過平鍵 7 帶動排屑機傳動軸 4 轉動。碟形彈簧 8 設置于圓螺母 9 與右法蘭盤 6 之間,碟形彈簧 8 往左給右法蘭盤 6、右摩擦片 5、鏈輪 1、左摩擦片 2 施加一定的壓力,這壓力的大小可以改變左摩擦片 2 與右摩擦片 5 產生的摩擦力大小,壓力的大小可以通過安裝在排屑機傳動軸 4 外端設置的螺紋上的圓螺母 9 來進行調節,如果順時針旋轉圓螺母 9,碟形彈簧 8 產生的壓力增大,進而摩擦傳動力增大,反之則減小,所以圓螺母 9 可以用來調節排屑機的力矩[1]。假如排屑機發生堵轉,當堵轉的力大于摩擦力時,鏈輪 1、左摩擦片 2、右摩擦片 5 空轉打滑[2],排屑機傳動軸 4 不轉,從而保護了電動機和排屑機機械零部件。

        1. 2 可調超力離合器式機械保護裝置可調超力離合器式機械保護裝置結構示意圖如圖 2 所示,包括由外向內依次安裝圓螺母 4、碟形彈簧 5、擋盤 6、鏈輪 2、法蘭盤 7,傳動軸 1 與法蘭盤 7 通過平鍵 8 固定連接,鏈輪 2 套在傳動軸 1 上,鏈輪 2 輪面的同一圓周上均勻設置有多個圓孔 9,與每個圓孔 9 對應的法蘭盤 7 的外表面上都設置有球形槽 10,鏈輪 2 的圓孔 9 內部都安裝有鋼球 3,每個鋼球 3 的內端位于法蘭盤 7 的球形槽 10 內,擋盤 6 通過套在傳動軸 1 上的碟形彈簧 5 和安裝在傳動軸 1 外端的圓螺母 4,壓緊所有的鋼球 3,從而組成了一個可調超力離合器裝置[3]。工作時,卷屑電動機帶動鏈輪 2 轉動,由于鋼球 3受到擋盤 6 的擠壓,鋼球 3 與球形槽 10 嚙合,從而帶動法蘭盤 7 旋轉,法蘭盤 7 通過平鍵 8 帶動傳動軸 1 轉動。當排屑機因外力卡住時,傳動軸 1 與法蘭盤 7 停轉,因外力超過了鋼球 3 與球形槽 10 的嚙合力,鋼球 3 脫離法蘭盤 7 的球形槽,鏈輪 2 繼續由電動機驅動空轉,實現了超力保護[4]。一旦外部卡住的故障被排除,鋼球 3 重新進入法蘭盤 7 的球形槽,從而恢復卷屑動作。通過調節圓螺母 9,繼而調節鋼球 3 與球形槽 10 的嚙合力,以實現不同場合下所需的卷屑力矩。

        2 電氣反饋保護裝置設計如果上述機械保護裝置失靈,當出現排屑機因外力卡住時,上述兩個機械保護裝置的鏈輪不空轉打滑,仍然與傳動軸連接,這樣卷屑電動機將無法帶動傳動軸,電動機將因過載而損壞,排屑機的零部件因強制受力而造成損壞。參照閉環反饋的原理,時刻“監控”傳動軸是否卡死停轉,及時將此信號反饋給數控系統,由數控系統控制卷屑電動機的工作[5]。

        因此,增加了一種電氣保護方式進行聯保,如圖 1 所示,在碟形彈簧 8 與圓螺母 9 之間安裝一個感應支架 10,感應支架是隨傳動軸旋轉的,感應支架 10 上有 4 個金屬感應片,均勻分配在圓周上,每 90°一個金屬感應片,在感應支架正上方安裝有一個接近傳感器 11,型號為 PRT12-4DO( 感測距離為 4 mm,PNP 常開型) 。當傳感器正對著金屬感應片時,傳感器指示燈亮,指示燈亮的時間大概是 1 s 左右,同時監控信號為 1 并反饋給數控系統,控制電路如圖 3 所示。在兩個金屬感應片之間,傳感器指示燈滅,指示燈滅的時間大概是 4 s 左右,監控信號為 0。 2. 1 排屑機輸入輸出控制電路設計圖 3 為排屑機輸入輸出控制電路,PNP 傳感器感應信號一端接在 CB105 的+24 V( B01 端子) 上,另一端接在 B10 端子上,其輸入信號地址為 X9. 1; 排屑機正轉啟動按鈕的一端接在 B01 端子上,另一端接在 A07 端子上,其輸入信號地址為 X8. 2; 排屑機反轉啟動按鈕的一端接在 B01 端子上,另一端接在 B07 端子上,其輸入信號地址為 X8.     

        3?刂凭硇茧妱訖C正轉的繼電器 KA1 接 在 B16 端 子 上,其 輸 出 信 號 地 址 為 Y2. 1; 控制卷屑電動機反轉的繼電器 KA2 接在 A17 端子上,其輸出信號地址為 Y2. 2。例如當正轉按鈕按下時,X8. 2 為 1,否則為 0; 當 PNP 傳感器感測到金屬感應片時,X9. 1 為 1,否則為 0; 當 Y2. 1 為 1 時,KA1 繼電器得電吸合,排屑機正轉。

        2. 2 防堵轉保護梯形圖設計思路假如排屑機因卡住而堵轉,排屑機傳動軸不動,傳感器會一直亮,或一直滅。因此在電動機控制程序中設置傳感器感應信號超時判斷功能,監控傳感器感應信號持續為 1 的時間和持續為 0 的時間,持續為 1 的信號大于 1 s 或持續為 0 的信號大于 4 s 時,切斷卷屑電動機正反轉輸出控制信號,從而保護電動機和排屑機機械零部件。

      圖567

        可以假設兩種排屑機堵轉的情況:

        ( 1) 傳感器正好檢測到金屬感應片時發生堵轉,則此時 X9. 1 為 1 的狀態持續 2 s,即認為排屑機卡住堵轉。此時數控系統通過 PMC 命令卷屑電動機停止工作,同時在系統屏幕上出現排屑機卡住報警信息,以提醒操作人員檢查排屑機卡住的故障。

         ( 2) 傳感器沒有檢測到金屬感應片時發生堵轉,則此時 X9. 1 為 0 的狀態持續 5 s,即認為排屑機卡住堵轉。此時數控系統通過 PMC 命令卷屑電動機停止工作,同時在系統屏幕上出現排屑機卡住報警信息,以提醒操作人員檢查排屑機卡住的故障。 2. 3 防堵轉保護梯形圖設計根據上述設計思路,設計排屑機防堵轉保護梯形圖。如圖 4 所示,X8. 2 是排屑機正轉啟動輸入信號, Y2. 1 是卷屑電動機正轉輸出信號,X8. 3 是排屑機反轉啟動輸入信號,Y2. 2 是卷屑電動機反轉輸出信號,X9. 1 是傳感器監控信號,R1000. 4 排屑機卡住報警信號。梯形圖中的 Y2. 2 與 Y2. 1 常閉觸點為互鎖觸點,起到正反轉互鎖保護作用,X8. 4 為急停信號,正常情況下,該信號為 1 [6],一旦出現排屑機卡住故障,R1000. 4 線圈得電,R1000. 4 常閉觸點斷開,Y2. 1 與 Y2. 2 線圈失電為 0,卷屑電動機停轉。

        圖 5 是排屑機正轉或反轉時,X9. 1 信號狀態為 1 持續 2 s 的梯形圖,利用 TMRB 定時器功能指令[7],時間常數設定為 2 000 ms。排屑機正轉或反轉時,Y2. 1 與 Y2. 2 其中一個為 1,當傳感器感測到金屬片時, X9. 1 為 1,圖中的 X9. 1 常開觸點導通,此時 TMRB 定時器開始計時,計時到 2 s 時,線圈 R565. 0 得電為 1,圖 7 中的 R565. 0 常開觸點閉合,線圈 R1000. 4 得電為 1,R1000. 4 的常開觸點閉合,報警線圈 A0. 4 得電,觸發報警信息,緊接著在屏幕上顯示“1004 排屑機卡住報警( A0. 4-R1000. 4) ”。同時,圖 4 中的 R1000. 4 常閉觸點斷開,Y2. 1 與 Y2. 2 線圈失電為 0,卷屑電動機停止轉動,從而保護了電動機。

        圖 6 是 X9. 1 信號狀態為 0 持續 5 s 的梯形圖,利用 TMRB 定時器功能指令,時間常數設定為 5 000 ms。排屑機正轉或反轉時,Y2. 1 與 Y2. 2 其中一個為 1,當傳感器沒有檢測到金屬片時,X9. 1 為 0,圖中的 X9. 1 常閉觸點導通,此時 TMRB 定時器開始計時,計時 5 s 時,線圈 R565. 1 得電為 1。圖 7 中的 R565. 1 常開觸點閉合,線圈 R1000. 4 得電為 1,R1000. 4 的常開觸點閉合,報警線圈 A0. 4 得電,觸發報警信息,緊接著在屏幕上顯示“1004 排屑機卡住報警( A0. 4 -R1000. 4) ”[8]。同時,圖 4 中的R1000. 4 常閉觸點斷開,Y2. 1 與 Y2. 2 線圈失電為 0,卷屑電動機停止轉動,從而保護了電動機。

      關鍵字:鋼鋁拖鏈 排屑機 鋼制拖鏈 尼龍拖鏈 
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