多功能红外光压力机安全保护装置的制作方法

文档序号:9091阅读:392来源:国知局
专利名称:多功能红外光压力机安全保护装置的制作方法
本实用新型是一种压力机的红外光电安全保护装置,属于对偏离正常工作情况的有害变化直接起反应的自动断开紧急保护电路装置。
通常压力机的红外光电安全保护装置由调制脉冲光发射部分发射红外调制脉冲光,光电探测二极管把接受到的红外光进行转换,放大,处理后,驱动控制继电器,配合故障保护电路和伺服机构,以保证压力机安全工作。这种红外光安全保护装置结构比较简单,成本也较低。然而,由于它采用的是一般调制脉冲发光,各发光管发出的是同一脉冲光,所以各光束之间不易区分,容易相互干扰。采用聚光镜会聚光线,可以使各光束间得以隔离和增加发、收间的距离,但是光束只能在一个狭小的范围内有效,因此造成了发光器或受光器稍有偏离就对不成光路,对光不便和抗震性差的不足。其次,这种压力机的红外光安全保护装置中,控制继电器使用频繁,控制继电器的触点不加保护措施时,容易电蚀发黑,失效,使继电器寿命明显降低,从而不能适应长时间连续控制的需要。此外,这种压力机的红外光安全保护装置中采用的双通道自检电路还有不完善的地方,如工作一段时间,第一通道出故障,使一个控制继电器常吸而发不出“遮光”信号时;当再工作一段时间后,第二通道也出故障,使第二个控制继电器处在常吸状态时,就会使安全保护装置失灵而可能导致事故发生。因此,为了克服现有压力机的红外光安全保护装置的不足,使压力机较可靠,安全地工作,本实用新型改进了压力机的红外光安全保护装置。
本实用新型的目的是,提供一种多功能红外光压力机安全保护装置,采用扫描发射和接收红外光,以提高各光束间的隔离度;利用负载电磁铁交流电流过零点释放负载的消火花电路有效地消除继电器触点的电火花,从而提高控制继电器的寿命;利用压力机安全装置不保护功能区的时间间隔,自动循环送入信号使红外发光管依次“遮光”,对每束光路进行自检,从而使压力机工作更安全,更可靠。
图1是本实用新型的外形图。其中,1是控制箱;2是面板盒;3是电源插头;4是面板盒与控制箱的连线插头;5是控制箱上的插座;6是控制箱连接位置鉴别器的插头;7是连接位置鉴别器的控制箱上的插座;8是光电发射和探测器;9是光电发射和探测器连接控制箱的插头;10是光电发射和探测器连接控制箱的插座;11是断熔丝;12是面板盒连接控制箱的电源线插头;13是控制箱连接电磁铁的插头。
图2是本实用新型的电原理框图。其中,14是红外光发射和探测主电路;15是伺服机构;16是消火花电路;17是循环自检电路;18是20KHZ方波发生器;19是脉冲分配器;20是功放电路;21是红外光发射与指示;22是光接收及放大电路;23是扫描控制门电路;24是整流电路;25是与门电路;26是信号功放电路;27是自保电路;28是控制继电器J1;29是控制继电器J2;30是防踏电磁铁;31是紧急刹车电磁铁;32是负载电流取样电路;33是取样信号整流电路;34是光耦合器;35是放大倒相电路;36是锯齿波发生器;37是移相电路;38是单稳态电路1/2IC11;39是单稳态电路1/2IC′11;40是50毫秒延时电路;41是故障控制继电器J5;42是压力机机头位置鉴别器;43是上极位继电器J4;44是下极位继电器J3;45是计数电路;46是计数脉冲分配器;47是或门电路。
图3是本实用新型的电原理图。
改进后的红外光扫描发射和接收如图3,由二个1/4IC1与非门组成20KHZ方波发生器。方波发生器产生的方脉冲输入二个1/2IC2D型触发器和四个1/4IC3与门构成的脉冲分配器,分成四路(当然可改变脉冲分配器变成n路,n=1,2,3…)分别送到晶体管BG4-BG7的基极,放大,点燃设置在面板盒上的4个可见光指示发光管4D1-4D4和串联的设置在工作台两边的光电发射和探测器上的4个红外发光管3D1-3D4。红外发光管发出的光束分别被设置在光电发射和探测器上的探测二极管3D5-3D8接收,转换,放大,输入控制电路。下面以第一束红外光为例,说明本实用新型提高光束间隔高度的过程,其它光束完全类同。如图3,第一束光路中,从脉冲分配器1/4IC3的第10脚输出正脉冲,经电阻R8输入晶体管BG4的基极,晶体管BG4和BG8将其放大后,点燃指示发光二极管4D4和红外发光二极管3D1。红外发光管发出的红外光被光电探测二极管3D5接收,转换成电信号送入脉冲放大器中放大,输出,经电容C7送入扫描控制门电路1/4IC5的第9脚。同时,扫描控制门电路还必须收到从脉冲分配器1/4IC3的第10脚输出的经电阻R38送入的扫描控制正脉冲才打开,输出正脉冲,否则,其它干扰光束不可能使扫描控制门电路输出正脉冲。因此,有效地消除了干扰,提高了各光束间的隔离度,保证了压力机工作更安全、可靠。
本实用新型中增加的消火花电路,按图3,由JQX-13F型控控制继电器J1、J2连接触点交流电过零点控制电路构成。常用的JQX-13F型继电器的常开触点从继电器释放到接点开始分离,时间为2.5-3.0毫秒(不是指释放结束)。因此,继电器释放应比电流过零点导前2.5-3.0毫秒,继电器释放时间与电移相时间对应才能有效地消除电火花。不然,则相反。本实用新型采用了控制继电器J1、J2释放时间比电流过零点迟后7-7.5毫秒,从而使控制继电器J1、J2释放导前后一个电流过零点2.5-3.0毫秒,达到释放与电移相对应而消除电火花。即在消火花电路中,调节电阻R57使控制继电器J1、J2的释放时间比过零点迟后7-7.5毫秒,再调节电阻R53,使单稳态电路1/2IC11的输出端
Q输出脉宽为1.5-2毫秒负脉冲,通过触点J1-5和J2-5输入到功放管BG17,BG19的基极,控制继电器J1、J2释放,从而有效地消除控制继电器J1、J2触点的电火花。其次,由于本实用新型中使用了8公斤牵引电磁铁,它吸合后的电流为400毫安/220伏。但是它起始吸合电流可达2安培以上。为避免消火花电路中的电阻2R1、整流桥堆、光耦合器烧坏,本实用新型在电阻2R1上並联了二个静合接点DT1和DT2。它们的作用是,只有当电磁铁快要完全吸合时,即电流较小时,接点才启开。从而保证了消火花电路的正常工作。当然,消火花电路中的稳压管2D1也起了保护作用。此外,为防止“遮光”引起控制继电器J1、J2抖动,本实用新型还加接了J1-5和J2-5接点。接上这二个接点后,“遮光”,继电器J1、J2释放,同时也断开了接点J1-5和J2-5,消火花电路不起作用。此外,为了使消火花电路本身出现故障时也能报警,本实用新型还在单稳态电路1/2IC11后面连接了另一个单稳态电路1/2IC′11。正常情况下,消火花电路的单稳态电路1/2IC11输出端Q1(第6脚)输出一个正脉冲到另一个单稳态电路1/2IC′11的第12脚,单稳态电路1/2IC′11第9脚输出频率为100HZ的方波。这个方波经电阻R52、电容C21延时后,在电容C21上产生一定的电位,但这一交变电位不足以使晶体管BG21导通,然而,当消火花电路出故障无脉冲输出时,单稳态电路1/2IC′11的第9脚输出端将保持高电位输出,这个高电位经延时电路R52、C21延时50毫秒后,电容C21上的电位足以使晶体管BG21导通,而晶体管BG22则截止,连接在晶体管BG22上的故障监视继电器J5释放,常闭触点接通故障指示红色发光二极管4D5发光、告警、直到排除故障为止。
本实用新型改进的循环自检是利用压力机回程,“遮光”后压力机运动状态不变,即压力机进入不保护功能区进行的。区分压力机处在行程状态还是回程状态,采用了二只常开接点干簧管进行监视。永久磁铁固定在压力机的转轴上。当压力机在起始位置时,转轴上的永久磁铁靠近上极位干簧管,上极位干簧管接点闭合,继电器J4吸合;当压力机运动到下极位置,进入不保护功能区时,转轴上的永久磁铁靠近下极位干簧管,下极位干簧管接点闭合,送出接地信号,使继电器J3吸合。由于继电器J3的常开触点J3-2並联在控制继电器触点J1-2、J2-2上,故继电器J3吸合后,控制继电器J1、J2就不再起作用,“遮光”自检也不影响压力机正常工作。自检中,干簧管送出的接地信号同时也使晶体管BG16基极接地,晶体管BG16截止,它的集电极输出高电位正脉冲,经电阻R47和电容C17延时后,送入双D触发器组成的计数电路IC9和IC10中,再经译码器IC8分成四路输入或门IC7,送出四路信号到二极管D10-D13。由二极管D10-D13控制晶体管BG4-BG7的基极,使晶体管依次截止,“遮光”检验压力机的运动状态正常与否。下面以第一路为例说明“遮光”自检过程,其它几路依次类推。当干簧管第一次在压力机回程时,接点闭合,送出接地信号后,晶体管BG16截止,输出正脉冲,经R47、C17,送入计数电路IC9和IC10及译码器IC8后,输入或门IC7。或门IC7的第3脚输出负脉冲,使二极管D10导通,晶体管BG4截止,第一路红外发光管3D1也截止,不发光(即“遮光”)。这时,对应的第一路光电探测二极管3D5收不到红外光而无信号输出。当然,其后面的IC5电路也无信号输出,二极管D6、D7无电流流过,电路IC6无输出信号,控制继电器J1、J2随之释放。但是,这时压力机处在不保护功能区,继电器J3已吸合,故J1、J2释放不起控制作用,压力机正常回程,完成第一路“遮光”自检。当这一回程结束后,压力机又进入起始上极位置,继电器J4吸合,而继电器J3释放,译码器的四路均输出高电位,二极管D10-D13都被截止,红外发光管无“遮光”,压力机脱离自检过程。又当压力机再次运行到下极位置时,压力机再次进入回程不保护功能区,转轴上的永久磁铁吸动下极位干簧管,送出接地信号,继电器J3重新吸合自锁,晶体管BG16再次截止,双D触发器构成的计数电路IC9、IC10进一位,通过译码器IC8和或门IC7输出负脉冲,使二极管D13导通,晶体管BG7截止,第四路进入“遮光”自检过程。其余几几路“遮光”自检由计数电路控制,依次进行。程序为,第一路→第四路→第三路→第二路→第一路。自检中,当压力机出现故障(如寄生振荡、开路、短路等)使控制继电器J1、J2中有一个或二个不释放时,则可通过继电器的接点J3-3、J1-3、J2-3使晶体管BG22的基极接地,截止,故障监视继电器J5释放,接点J5-2使电磁铁同时释放,压力机处在刹车状态。本实用新型采用了二组四路“遮光”循环自检后,较好地保护了压力机正常、安全、可靠地工作。
本实用新型的优点是,采用红外光扫描发射和接收后,提高了各光束间的隔离度,有效地防止了各光束之间的干扰;采用负载电磁铁电流过零点释放负载的消火花电路后,有效地减少了继电器接触点的电火花腐蚀,提高了继电器接点寿命6倍以上,从而适应了压力机连续频繁工作的需要;采用二组四路循环“遮光”自检后,避免了双通道自检的弊病,提高了装置的自检功能,保护了压力机安全、可靠。
下面结合本实用新型的实施例。
按图2、3本实用新型中改进后的红外光扫描发射和接收部分由20KHZ方波发生器18、脉冲分配器19、功放电路20、红外光发射和可见光指示21、红外光接收放大电路22以及扫描控制门电路23连接构成。其中,20KHZ方波发生器18由二个1/2IC1与非门连接构成;脉冲分配器19由二个D型触发器1/2IC2和四个与门1/4IC3连接构成;功放电路20由晶体管BG4-BG11构成;红外光发射和可见光指示21分别由4只发光二极管LED4D1-4D4和4只红外发光管3D1-3D4构成;红外光接收、放大电路22分别由4只光电探测二极管3D5-3D8和4个脉冲放大器连接构成;扫描控制门电路23由4个1/4IC5门电路构成。实现扫描发射和接收,提高各光束间隔离度的过程如下,方波发生器18产生的方脉冲输入脉冲分配器19,分成四路,分别送入功放电路20的晶体管BG4-BG7的基极和扫描控制门电路23。送入功放电路20的脉冲经晶体管BG4-BG11放大后,点燃设置在面板盒2上的4只指示发光二极管4D1-4D4和设置在压力机工作台两边的光电发射和探测器8上的4只红外发光管3D1-3D4。红外发光管3D1-3D4发出的红外光束由设置在对应工作台二边的光电探测二极管接受,转换,放大,输入1/4IC5扫描控制门电路23中。至此,扫描控制门电路23中同时收到了由脉冲放大器22和脉冲分配器19输出的二个同极性脉冲信号,扫描控制门电路23打开,输出正脉冲,使控制继电器J1、J2工作。否则,其它任何光束的干扰都不可能使扫描门电路23同时收到二个同极性脉冲信号,输出正脉冲,使控制继电器J1、J2工作。因此,扫描发射和接收有效地提高了光束之间的隔离度,提高了压力机工作的安全性和可靠性。
按图2、3本实用新型中增加的消火花电路16由负载电流取样电路32、取样信号整流电路33、光耦合器34、放大倒相器35、锯齿波发生器36、移相电路37、单稳态电路1/2IC11、1/2IC′1138、39、50毫秒延时电路40连接构成。其中,负载电流取样电路32由防踏电磁铁30、紧急刹车电磁铁31、继电器接点J4-2、J4-3、J3-2、J1-2、J2-2、电阻2R1和静合接点DT1、DT2连接构成;取样信号整流电路33由整流桥堆、稳压管2D1、电阻2R2和电阻2R3连接构成;光耦合器34采用GD-101或其它型号产品;放大倒相器35由晶体管BG23、电阻R54、R55连接构成;锯齿波发生器36由晶体管BG24、电容C22、电阻R56连接构成;移相电路37由电阻R57、晶体管BG25、电容C23、电阻R58、R59、二极管D24连接构成;负窄脉冲输出电路由电阻R53、电容C24和单稳态电路IC1138连接构成;50毫秒延时电路40由电阻R52、电容C21、二极管D22和D23连接构成。在这样连接成的消火花电路中,调节移相电路37中的电阻R57,使晶体管BG25输出脉冲迟后7-7.5毫秒;调节负窄脉冲输出电路中的电阻R53,使脉宽为1.5-2毫秒。这样调节好的脉宽为1.5-2毫秒的负窄脉冲经J1-5、J2-5和二极管D17、D19输入控制继电器J1、J2的放大电路,以使继电器J1和J2的释放时间和输入的电流移相时间对应,有效地消除控制继电器J1、J2的接点J1-2、J2-2电火花,延长控制继电器的使用寿命。另外,为了防止电磁铁开始吸合时的大电流烧坏电阻2R1、整流桥堆和光耦合器34,本实用新型还在电阻2R1上並联了二个静合接点DT1、DT2。它们的作用是,只有在电磁铁快要完全吸合时,继电器接点DT1、DT2才打开,从而保护护了消火花电路的正常工作。当然,电路中的稳压管也起了保护作用。此外,为了防止“遮光”时,消火花电路使继电器J1、J2抖动,电路中还加接了继电器接点J1-5和J2-5,以便在“遮光”后,控制继电器J1、J2释放,接点J1-5和J2-5断开,切断消火花电路。其次,为了知道消火花电路本身出故障,无窄脉冲输出。本实用新型还在单稳态电路1/2IC1138的输出端Q1连接了另一个单稳态电路1/2IC′1139和延时电路R52、C21以及晶体管BG22以便发出故障告警信号。
改进的循环“遮光”自检电路17按图2、3由压力机机头位置鉴别器42、上极位继电器J443、下极位继电器J344、计数电数45、计数脉冲分配器46、或门电路47、二极管D10-D13以及故障继电器J541连接构成。其中,压力机机头位置鉴别器42由压力机转轴上的永久磁铁和上极位干簧管、下极位干簧管构成;计数电路45由二组双D触发器1/2IC9、1/2IC10连接构成;计数脉冲分配器46由二个1/2IC8译码器连接构成。这样连接成的循环“遮光”自检电路,在压力机每次回程运行,即压力机进入不保护功能区时,由计数电路45依次控制红外发光管“遮光”,自检。自检过程如下,当压力机机头运行到下极位置,进入不保护功能区时,转轴上的永久磁铁靠近下极位干簧管,干簧管接点吸合,输出信号,使继电器J3吸合。吸合的继电器J3因其触点J3-2並联在控制继电器触点J1-2、J2-2上,故控制继电器J1、J2在“遮光”后就不再起作用。同时,继电器J3吸合,晶体管BG16也截止,BG16的集电极输出正脉冲到计数电路1/2IC9、1/2IC1045、经译码器1/2IC8分成四路依次控制二极管D10-D13以使扫描发射功放晶体管BG4-BG7依次截止,红外发光二极管3D1-3D4依次“遮光”自检。以第一路为例,红外发光管3D1“遮光”后,对应的光电探测二极管3D5收不到红外光,也无信号输出,其后面的控制继电器J1、J2不工作,呈释放状态。但是,压力机已进入不保护功能区,压力机仍照常工作。第一路“遮光”自检完成。又当压力机机头再次运行到下极位置时,计数电路45进一位使第四路进入“遮光”自检。循环“遮光”自检的程序依次为第一路→第四路→第三路→第二路→第一路。自检中,出现故障,控制继电器J1、J228、29中有一个或二个不释放,则可通过继电器接点J3-5、J1-3和J2-3使晶体管BG22截止,其后面的继电器J5释放,故障告警,且紧急刹车。采用这种二组四路循环“遮光”自检能较有效地保护压力机正常、安全工作。
除此之外,须注意的是,本实用新型在刚开机时,固故障报警继电器J5的接点呈断开状态,故需先按动“故障复位”按钮K2-1,才能使压力机进入正常运行。
权利要求
1.一种压力机的红外光电安全保护装置,包括压力机、伺服机构15中的防踏电磁铁30、紧急刹车电磁铁31、控制继电器J1、J2、信号功放电路26、与门电路25、整流电路24和装置的箱体,其特征在于a、红外光扫描发射和接收电路由方波脉冲发生器18连接脉冲分配器19,连接n路功放电路20,连接指示二极管和红外光发射二极管以及红外光接收、放大器连接扫描控制门电路23和脉冲分配器19连接扫描控制门电路23构成,b、增加的消火花电路16由负载电流取样电路32连接取样信号整流电路33,连接光耦合器34、连接放大倒相电路35,连接锯齿波发生器36,连接移相电路37、连接单稳态电路1/2IC11,连接控制继电器J1、J2的功放电路及单稳态电路1/2IC′11和50毫秒延时电路40构成,其中有防止电磁铁起始吸合大电流的,並联在电阻2R1上的二个静合接点DT1和DT2;有“遮光”时防止控制继电器J1、J2抖动的,切断消火花电路的继电器接点J1-5和J2-5;移相电路37中有调节脉冲间隔的电阻R57,单稳态电路38中有调节脉冲宽度的电阻R53。c、改进的循环自检电路17由压力机机头位置鉴别器42连接上极位继电器J4和下极位继电器J3,连接计数电路45,连接计数脉冲分配器46,连接或门电路47,连接红外光发射功放电路20以及计数电路45输入端连接故障报警电路和报警继电器J5构成,其中,压力机机头位置鉴别器42由固定在压力机转轴上的永久磁体以及上、下极位干簧管组成;且有下极位继电器J3的,並联在控制继电器接点J1-2、J2-2上的接点J3-2;有压力机回程时同步工作,循环计数的两组四路计数电路45和两组四路计数脉冲分配器46;有由继电器接点J3-3、J1-3、J2-3、晶体管BG22和继电器J5构成的循环“遮光”自检故障告警电路。
专利摘要
本实用新型是一种压力机的红外光多功能安全保护装置。其中,改进的红外光扫描发射和接收电路,仅在控制门同时收到相同脉冲信号时才输出信号驱动控制继电器,故提高了光束间的隔离度;增加的利用负载电磁铁交流电流过零点释放负载的消火花电路,有效地消除了控制继电器触点的电火花腐蚀,提高了继电器触点寿命6倍以上;改进的利用压力机回程不保护功能区进行“遮光”循环自检电路,提高了装置的自检能力,从而达到了多功能、可靠、安全。
文档编号F16P3/00GK87207253SQ87207253
公开日1988年6月29日 申请日期1987年6月30日
发明者唐顺田 申请人:上海市松江县华阳光学零件厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan
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