一种基于单片机的自动横切装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及单片机控制切割【技术领域】，具体的说是一种基于单片机的自动横切装置，单片机分别与步进电机驱动器、看门狗芯片、接近传感器、旋转编码器、中间继电器、扩展接口芯片连接，利用单片机控制，让横切机复杂的动作要求通过单片机实现，简化硬件和控制线路，提高了整机的性价比，工作过程中，精确定长切断、自动计数、自动分组，无须人员参与，所以效率高，且减轻了工人劳动强度，针对薄带材薄而软的特点，采用步进电机送料，加编码器反馈检测送料长度，实现精确定长，主电机的切断速度和步进电机的送料时间匹配，由键盘输入切断长度后，通过单片机计算得到步进电机所需的脉冲个数和与之匹配的主电机转速信号，使用本实用新型废品率比人工大大降低。
【专利说明】一种基于单片机的自动横切装置
【【技术领域】】
[0001]本实用新型涉及单片机控制切割【技术领域】，具体的说是一种基于单片机的自动横切装置。
【【背景技术】】
[0002]随着家电工业、汽车工业、装潢业的迅速发展，市场对精整薄材、带材及箔材的需求日益扩大，对成品薄带材及箔材的精度要求也越来越高，开发研制高精度薄、带、箔材的精整设备是市场的需要，在带材的加工过程中，常需要把一卷料定长切断，误差要小；落料张数能自动计数，自动分组；切断时能自动压紧，连续切断。进料、压紧、切断都必须按一定的先后顺序循环往复。对于这样的控制要求，传统的控制系统很难实现。随着单片机、？IX技术的发展，传统的控制系统逐渐被新型智能控制系统取代，鉴于比单片机成本高，且输入和输出点数受到限制，目前也没有一款采用单片机控制的横切装置。
[0003]因此，为克服上述技术的不足而设计出利用单片机控制，提高了整机的性价比，工作过程中，精确定长切断、自动计数、自动分组，无须人员参与，效率高，且减轻了工人劳动强度的一种基于单片机的自动横切装置，正是发明人所要解决的问题。
【实用新型内容】
[0004]针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种基于单片机的自动横切装置，其结构简单，利用单片机控制，提高了整机的性价比，工作过程中，精确定长切断、自动计数、自动分组，无须人员参与，效率高，且减轻了工人劳动强度。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于单片机的自动横切装置，其包括机械部分及控制部分，所述机械部分包括送料滚筒、压紧滚筒、弹簧压紧机构、接近传感器、偏心主传动机构、上剪切刀、下剪切刀、转动卸料托盘、卸料电机，所述送料滚筒与压紧滚筒接触面连接，所述接近传感器设置在偏心主动传动机构上，偏心主动传动机构底部连接有弹簧压紧机构，弹簧压紧机构与上剪切刀连接，上剪切刀底部设置有下剪切刀，下剪切刀侧面安装有转动卸料托盘，转动卸料托盘底部设置有卸料电机。
[0006]进一步，所述控制部分包括步进电机驱动器、看门狗芯片、单片机、扩展接口芯片、变频器、旋转编码器、中间继电器、主电机，所述单片机分别与步进电机驱动器、看门狗芯片、接近传感器、旋转编码器、中间继电器、扩展接口芯片连接。
[0007]进一步，所述步进电机驱动器与步进电机连接。
[0008]进一步，所述中间继电器分别与卸料电机、变频器连接。
[0009]进一步，所述变频器分别与主电机、0/八转换器连接，0/八转换器与扩展接口芯片连接。
[0010]进一步，所述扩展接口芯片与显示屏连接。
[0011]本实用新型的有益效果是:
[0012]1、本实用新型利用单片机控制，让横切机复杂的动作要求通过单片机实现，简化硬件和控制线路，提高了整机的性价比。工作过程中，精确定长切断、自动计数、自动分组，无须人员参与，所以效率高，且减轻了工人劳动强度，特别适合于黄金、白银、铜等贵重金属的切断。
[0013]2、本实用新型针对薄带材薄而软的特点，采用步进电机送料，加编码器反馈检测送料长度，实现精确定长。
[0014]3、本实用新型中主电机的切断速度和步进电机的送料时间匹配，由键盘输入切断长度后，通过单片机计算得到步进电机所需的脉冲个数和与之匹配的主电机转速信号，使用本实用新型废品率比人工大大降低。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0015]图1为本实用新型机械结构示意图。
[0016]图2为本实用新型硬件组成结构示意图。
[0017]图3为本实用新型中变频器主电路及控制电路图。
[0018]附图标记说明:1_送料滚筒；2_被切带料；3_压紧滚筒；4_弹簧压紧机构；5-接近传感器；6_偏心主传动机构；7_上剪切刀；8_下剪切刀；9_转动卸料托盘；10_卸料电机；11_步进电机；12-步进电机驱动器；13-看门狗芯片；14-单片机；15-扩展接口芯片；16-显示屏；17-D/A转换器；18_变频器；19_旋转编码器；20_中间继电器；21_主电机。
【【具体实施方式】】
[0019]下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型，应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落在申请所附权利要求书所限定的范围。
[0020]参见图1为本实用新型机械结构示意图，机械部分包括送料滚筒1、压紧滚筒3、弹簧压紧机构4、接近传感器5、偏心主传动机构6、上剪切刀7、下剪切刀8、转动卸料托盘9、卸料电机10，送料滚筒I与压紧滚筒2接触面连接，接近传感器5设置在偏心主动传动机构6上，偏心主动传动机构6底部连接有弹簧压紧机构4，弹簧压紧机构4与上剪切刀7连接，上剪切刀7底部设置有下剪切刀8，下剪切刀8侧面安装有转动卸料托盘9，转动卸料托盘9底部设置有卸料电机10。
[0021]参见图2为本实用新型硬件组成结构示意图，控制部分包括步进电机11、步进电机驱动器12、看门狗芯片13、单片机14、扩展接口芯片15、显示屏16、D/A转换器17、变频器18、旋转编码器19、中间继电器20、主电机21，单片机14分别与步进电机驱动器12、看门狗芯片13、接近传感器5、旋转编码器19、中间继电器20、扩展接口芯片15连接，步进电机驱动器12与步进电机11连接，中间继电器20分别与卸料电机10、变频器18连接，变频器18分别与主电机21、D/A转换器17连接，D/A转换器17与扩展接口芯片15连接，扩展接口芯片15与显示屏16连接。
[0022]本实用新型在实用时候，通电，由键盘输入所切带料长度、每组的落料张数等参数。点击启动按钮，系统自动运行；启动主电机21，单片机14发出控制信号，通过光电隔离，使中间继电器20得电，变频器18正转控制端子接通，启动主电机21，带动偏心轮转动，再通过连杆带动上剪切刀7和压料机构作上下往复运动；接近传感器5检测上剪切刀7零位，剪切刀向上移动过程中，压紧机构刚好松开的位置，上剪切刀7退到零位后，继续往上走，直到偏心转过极限位置再回程；送料，接近传感器5检测到零位后，输出一个脉冲信号到单片机14，单片机14产生中断。在中断服务程序中，利用上剪切刀5从零位退到上极限位置后再返回下行到零位的时间，启动步进电机11，带动送料滚筒1输送被切带料2，送到要求长度时停止；压紧与切断:上剪切刀7通过零位后继续下行，通过压料机构的弹簧和压块先压紧带料，然后上剪切刀7下行剪断带料。剪断带料后，上剪切刀7继续下行到下极限位置，然后返回，到达零位时，压紧机构松开，启动下一次步进电机11送料。如此循环往复；单片机14收到接近传感器5的脉冲信号，既是剪切刀的零位信号，又是落料张数信号。通过单片机14计数器记录其脉冲数即可记录落料张数；落料张数达到设定值时，计数器中断，在中断服务程序中发信号给中间继电器20，启动卸料电机10，实现旋转卸料，并进入下一组的工作循环。
[0023]为了保证加工过程的连续性和生产效率，切刀必须连续不断地工作，同时因切断长度不同，步进电机11送料所花时间不一样，故主电机21应持续通电，且能够调速以适应不同切断长度需要。本实用新型中主电机21采用三相交流电机，并选用具有高效率驱动和良好控制特性的变频器18进行调速控制。变频器18的频率给定，由单片机14根据键盘输入长度计算给出数字量，再经0/八转换器17转换成电压信号，送入变频器18控制端子的电压信号输入端。
[0024]变频器18的主电路及控制电路如图3所示，送料需要精确定长，所以采用步进电机11送料，步进电机11带动送料滚筒1转动，压紧滚筒3在弹簧作用下将被切带料2夹紧在两滚筒之间，由送料滚筒1带动送料。在送料过程中，影响送料精度的因素主要有:第一，步进电机11可能出现的丢步；第二，送料滚筒1和带料之间可能存在打滑现象，为了克服这两个问题，考虑到压紧滚筒3与带料之间不存在打滑，故在压紧滚筒3的轴上装一个旋转编码器19来检测压紧滚筒3的转角，从而反馈送料长度，如与设定值不同，再次启动步进电机11，以修正由于丢步或打滑所产生的送料误差，从而获得较高的送料精度。
[0025]卸料电机10采用普通三相交流电机，当每组张数达到设定值时，由单片机14发出信号给中间继电器20常开触点闭合，启动卸料电机10，实现转位卸料，由于单片机14自身的抗干扰能力差，尤其是在一些条件比较恶劣、噪声大的场合，常会由于外界干扰而死机。看门狗芯片13具有后备电池切换、掉电判别、看门狗监控等功能。在系统遇到干扰，程序跑飞时对系统复位。接口扩展芯片15主要用于键盘输入与显示屏16显示。显示屏16采用一般的120八段码就能满足要求，需要显示六位数字，其中二位用于显示组数，其余四位用于适时显示每组的切断张数。输出驱动部分完成控制信号的输出和功率放大，驱动各执行元件工作。在输出板上的电路有变压器电路，继电器驱动电路、步进电机驱动电路。变压器将2207强电转换为2价、127和讯弱电，为单片机14和步进电机11提供电源。交流接触器用于对强电回路进行控制，其触点接于电源与变频器之间，控制信号来源于变频器启动按钮382。步进电机11的驱动电路用于光电隔离和功率放大，以弱电信号控制强电信号，实现对步进电机11的驱动。
[0026]为了保证系统可靠工作，单片机14的电源与外部控制通道的电源必须隔离。将22(^交流电通过变压器变压得到57、12乂及2价交流电，2价交流电用于机床照明，57、12乂交流电再经整流、滤波、稳压得到5V、12V直流电。其中5V为单片机14供电，12V为中间继电器20供电，步进电机11的电源根据需要单独配置。
【权利要求】
1.一种基于单片机的自动横切装置，其特征在于:其包括机械部分及控制部分，所述机械部分包括送料滚筒、压紧滚筒、弹簧压紧机构、接近传感器、偏心主传动机构、上剪切刀、下剪切刀、转动卸料托盘、卸料电机，所述送料滚筒与压紧滚筒接触面连接，所述接近传感器设置在偏心主动传动机构上，偏心主动传动机构底部连接有弹簧压紧机构，弹簧压紧机构与上剪切刀连接，上剪切刀底部设置有下剪切刀，下剪切刀侧面安装有转动卸料托盘，转动卸料托盘底部设置有卸料电机。
2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的自动横切装置，其特征在于:所述控制部分包括步进电机驱动器、看门狗芯片、单片机、扩展接口芯片、变频器、旋转编码器、中间继电器、主电机，所述单片机分别与步进电机驱动器、看门狗芯片、接近传感器、旋转编码器、中间继电器、扩展接口芯片连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于单片机的自动横切装置，其特征在于:所述步进电机驱动器与步进电机连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于单片机的自动横切装置，其特征在于:所述中间继电器分别与卸料电机、变频器连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于单片机的自动横切装置，其特征在于:所述变频器分别与主电机、D/A转换器连接，D/A转换器与扩展接口芯片连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于单片机的自动横切装置，其特征在于:所述扩展接口芯片与显示屏连接。
【文档编号】G05B19/414GK204256482SQ201420751812
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月27日 优先权日:2014年11月27日
【发明者】赵伟 申请人:河北联合大学