专利名称：抓具、吸盘两用开关电源设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于牵引、提升的吸住、放开装置，更确切地说是涉及电磁装置的电源设备。
安装在行走设备如行车或门吊上搬运装卸钢材的电磁吸盘或液压抓具，其两用电源设备应具有抓紧、吸料和放开、卸料两种正、反向工作的过程控制及切换的功能，液压抓具为串激电机正、反向驱动，用电阻限，电磁吸盘全压大电流吸料，保压维持吸力；反激放料时，打开续流通路退磁。
目前国内使用较多的常规电源设备，采用带15KVA、60A以上变压器的整流柜变压整流，采用恒压供电方式，控制五个接触器切换工作状态。用于液压抓具的两个接触器分别用于电机的正、反转，电源回路串接同一个电阻限流；用于电磁吸盘有三个接触器，一个用于正向工作，二个用于反向工作，反向时，将二极管串接电阻的续流电路并接在吸盘线圈两端，再串接限流电阻，泄放反激能量，因而构成分别用于抓具、吸盘的两套电源主回路。这种电源设备最突出的缺点是体大笨重，由于电压高、电流大，需采用灭弧能力强的大接触器，如CZO－100，回路中串入限流电阻，白白耗去相当多的能量，此外，用电阻泄放反激能量，速度较慢，因而这种设备一般需要7秒钟才能将料放干净。
从节能、缩小体积、减轻重量的目的出发，取消电源变压器，采用第二代开关元件，诸如可控硅，并用单片机一类智能部件进行过程控制的开关电源设备，如日本专利特开昭64－57604，采用两套可逆三相桥式电路共12支可控硅管，构成电磁吸盘正向、反向二个工作回路，也用电阻泄放反激能量，并根据对回路电流的判零情况执行正、反向切换操作，设备需要一套电流同步检测电路、零电流检测电路来反映设备运行状况，再通过命令电路，操纵相位控制电路，以调整12支可控硅触发脉冲的相位、宽度、及与电源的同步等问题，因而其电源设备具有两套电源主回路，线路结构复杂、使用元器件大多，正反向切换稍有偏差将造成两套可控硅电路短路的问题，烧毁元件，而且放料速度很慢，大概20秒才能卸净。
本实用新型的目的在于仅以一个简单的公用开关电源主回路，满足液压抓具、电磁吸盘两种负载可逆工作要求，并具有反激放料速度快，快速地正反向切换的特点。
本实用新型省去电源变压器采用三相另式整流电路加滤波电容，将交流源转变成直流源，由两个双触点接触器的四组触点自家相对接成桥式电路，液压抓具负载或电磁吸盘负载跨接在该桥的一对对角间，另一对对角间并接续流二极管并与整流电路输出相连，构成电源主回路，本实用新型在电源主回路中串入两只发射极、集电极分别并接的达林顿开关管，开关管导通时电源电压几乎全部加到负载上，开关管截止时，并断负载电源。以单片机为设备的核心控制部件，输出两个脉宽调制的触发脉冲信号，经驱动电路分别接至两开关管的基极，控制它们按一定占空比同步或不同步交替叠加态工作。不同步交替叠加工作时，输出全压大电流，同步工作时，按负载要求输出不同的调整电压。与此同时，受单片机控制，改变接触器的通断状态，以完成两种负载正反向工作的切换。
本实用新型发电源主回路中直流电源输出正即达林顿开关管集电极至电源负间并接的滤波电容作为泄放吸盘反激能量的储能电容，除有省能源、简化电路设计的优点外，还使吸盘快速退磁，卸料干净利落，因为用电容吸收储存能量比用电阻消耗能量速度快又节能。
下面结合实施例附图详细说明本实用新型的技术。
附
图1是液压抓具、电磁吸盘开关电源主回路电原理图。
附图2是电磁吸盘运行流程图。
附图3是液压抓具运行流程图。
参见附图1，由整流二极管D11、D12、D13，压敏电阻RV1、RV2、RV3，滤波储能电容C1构成三相另式整流电路，其极性如图中所示下正上负，双触点接触器KM1、KM2的四组触点KM1－1、KM1－2、KM2－1、KM2－2自家相对接成桥式。该桥路的一对对角间接有压敏电阻RV5和液压抓具电机M(或电磁吸盘线圈L)，另一对对角的一端串接达林顿开关管Q1、Q2的发射极、集电极后接至直流电源输出正极，另一端接直流电源输出负极，构成本开关电源设备的电源主回路。
图中1为单片机，是本开关电源设备的核心控制部件，2为操作盒由人工操纵盒上的一组开关执行吸盘操作或抓具操作，以启动相应的过程控制程序，3为接触器KM1、KM2、KM3线圈及其驱动电路，由单片机输出控制信号，命令其导通吸合或截止关断，4为达林顿开关管Q1、Q2的驱动电路及其过压、过流(短路)保护电路，过压过流保护电路拾取开关管集电极C点电位和通过霍尔传感器7取开关管发射极电流与设定的其准值比较，以便在发生过压情况时使开关管全通，发生过流情况时关断开关管。5为霍尔电流传感器，它的作用是检测电源主回路中的负载电流，并转换为电压，经电压频率转换器转换成相应频率值供单片机识别判断，以调整两开关管基极触发脉冲的占空比，选择同步工作还是不同步交替叠加工作。
当设备处于正向工作状态时，抓具抓紧或吸盘吸料，Q1、Q2导通，接触器KM1吸合，电源输出正经Q1、Q2的ce极，触点KM1－2，抓具电机M或吸盘线圈L，触点KM1－1至电源负，构成回路，电机正转或吸盘建立磁场。
当设备处于反向工作状态，如负载为抓具，此时执行抓具放开操作。接触器KM2吸合，Q1、Q2导通，电尖源输出正经Q1、Q2的ce极，触点KM2－1，电机M，触点KM2－2至电源负，构成回路，电机M反转，如果负载为吸盘，此时执行吸盘卸料操作。Q1、Q2截止，接触器KM1导通，在短时间内，吸盘电流继续经触点KM1－1，续流二极管D4，触点KM1－2流动。然后使接触器KM2吸合，吸盘电流在四个触点构成的回路中流动。再关断接触器KM1，强迫吸盘电流经触点KM2－1，并接在Q1、Q2集射(ce)两极间的二极管D2、D3，对滤波储能电容C1充电，并经触点KM2－2构成回路，快速吸收磁盘能量，电容C1电压升高，回路电流迅速降为零值。再使开关管Q1、Q2导通，在0.2秒时间内对吸盘L进行反激，电源正经Q1、Q2，触点KM2－1，吸盘L、触点KM2－2至电源负构成回路，关断开关管后，吸盘L较小的反电势经触点KM2－2，二极管D4，触点KM2－1构成泄放回路，经过上述步骤，可在3秒钟内将料卸放干净，提高了工作效率。
开关管Q1、Q2工作时，根据负载要求，大部分时间是同步开关工作，此时双管电流分配均匀，有时双管工作在不同步交替叠加开关工作状态，由于对单个管子来说是处于脉宽控制下间歇工作，因而正向导通安全区增大，而从双管的叠加效果看，是处于直流全通态工作。这种不同步交替叠加开关状态应用于吸盘负载时，使建立磁场场强大，吸力足。
图中压敏电阻RV1、RV2、RV3、RV4、RV5的作用是吸收回路中的高压，作过压保护用，接触器触点KM1－1、KM1－2两触点间并接由双触点接触器KM3的触点KM3－1、KM3－2控制接通的电容C2、C3，以便在从吸料转入卸料时，使KM1－1、KM1－2有良好的灭弧消火花作用。
附图2为吸盘运行流程图，当开关电源服务于吸盘负载时，将图1中吸盘L接入电源主回路中，图中“吸盘开关合“指将操作盒的开关打向吸盘，启动吸盘控制程序。“吸盘开关打开“指将操作盒的开关打向卸料。在最初10秒内，回路中电流不足80A时，控制开关管不同步交替叠加工作，全压(约260V)大电流供电，建立强磁场，可比常规电源多吸15％～30％的料。当回路中电流大于或等于80A时，控制开关管同步工作，占空比0.9，即导通与截止时间之比0.9比0.1。10秒后转保压(约190V)节能态工作，维持吸盘吸力。操作盒开关置于卸料后，程序控制并断开开关管。延时1秒后，检测回路电流，当I＜13A时，接通或关断相应的接触器。吸盘电流对滤波储能电容充电。再判回路电流为零时，转反激状态工作，驱动开关管不同步交替叠加工作，持续0.2秒后，最后关断开关管，本实用新型可在2～3秒内将料卸净。比常规恒压陆续放料节省时间和能量。
附图3为抓具运行流程图，当开关电源服务于抓具负载时，将图1中抓具电机M接入电源主回路中，操作盒2的开关打向抓具，启动抓具控制程序，抓具按初始1V，以后每隔55m3增加13V的平稳方式起动，0.8秒后根据电流霍尔传感器、电压频率转换器测得的回路电流值I判是否起动，1.2秒后再判是否带载起动，使本设备在无冲击电流的情况下达到起动的电压值，起动后进入正常工作程序。
本实用新型完成正、反向工作切换的接触器，其吸合或关断，都是在回路中无电流或少电流的状态下进行的。在正反向工作时，先让接触器吸合，然后在单片机控制下向两开关管送脉宽调制的触发信号，停机时先关断开关管，再关断接触器，只有在吸盘反激放料时，是在有20A左右电感电流的情况下打开接触器，因此接触器可以用灭弧能力较弱，体积小的如MZJ－200AMC型直流接触器。
按本实用新型所公开的电源主回路及其吸盘、抓具的运行流程，再使用目前已广泛使用的单片机技术，过压过流(短路)保护技术及其开关管；接触器的驱动技术，即可实施本实用新型。此外还可实现其他多种智能控制，如事故自诊断、音响报警、操作音响提示等。
权利要求1.一种液压抓具、电磁吸盘两用开关电源设备，主要包括有抓具电机或吸盘线圈的电源主回路和控制主回路中开关部件工作的单片机，并有电源设备的过压、过流保护电路，单片机接收操作盒上手动开关命令，启动抓具抓紧、放开的正反向运行程序或吸盘吸料、卸料的正反向运行程序，由单片机通过检测电源主回路电流，输出命令信号经驱动电路放大，控制电源主路中电子开关部件的开关和触点式开关部件的开关，完成抓具或吸盘的正、反向运行，其特征在于所述的电源主回路是1)由三相另式整流滤波电路将交流源转变为直流源；2)所述的触点式开关部件是两个双触点直流接触器，其四组触点自家相对接成桥式电路，其一对对角间跨接吸盘线圈或抓具电机，另一对对角的一端接续流二管正极再串接电子开关部件后与直流源正极相接，另一端与续流二极管负极、电流源负极相接，构成电源主回路。
2.根据权利要求1所述的液压抓具，电磁吸盘两用开关电源设备，其特征在于所述的电子开关部件是两只发射极、集电极分别并接的达林顿开关管，其集电极接于直流电源正极，其发射极与所述的桥式电路相连，其基极分别经驱动电路与单片机输出相连，由单片机根据负载需要输出同步或不同步脉宽调制触发信号，控制两达林顿开关管按一定占空比同步开关工作或不同步交替叠加开关工作。
专利摘要本实用新型涉及一种用于电磁装置的电源设备。目的是以一个简单的公用开关电源主回路，满足吸盘、抓具正反向工作的要求。主要包括含抓具电机或吸盘线圈的电源主回路和控制主回路中开关部件的单片机，由直流电源串接电子开关后与触点式桥式开关电路相接，构成电源主回路。电子开关是两个ce并接的达林顿管，基极受单片机脉宽调制触发信号控制，按一定占空比同步或不同步开关工作。具有简单、节能、卸料速度快等特点。
文档编号B66C3/14GK2106821SQ91219438
公开日1992年6月10日 申请日期1991年8月6日 优先权日1991年8月6日
发明者杨建宁, 楚晓明 申请人:冶金工业部北京冶金液压机械