专利名称：三管配棉设备的节气活门换向机构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于棉花加工机械领域中的三管配棉设备的节气活门换向机构。
技术背景在棉花加工工艺中，需根据各台轧花机台时产量进行配棉，我国目前采用的配棉方式主要是气流配棉。气流配棉是利用负压抽吸作用将籽棉输送到轧花机上部的配棉箱内，气流配棉中，以三管配棉的应用最为普遍。三管配棉设备主要由籽棉管、三管配棉箱、回风管、配棉风机、除尘器、阻籽活门、两个节气活门及活门换向机构等组成。因为三管配棉是分两组工作的，故，籽棉管、阻籽活门、回风管、节气活门均要分两组与籽棉管、回风管连接。两个节气活门分别安装在回风管的三通支管内，两个节气活门成90°交叉焊接在节气活门换向机构中的节气活门轴上，由节气活门换向机构控制两组节气活门的启闭时间，实现有序的配棉工作。节气活门换向机构目前主要有两种，一种是机械定时盘式，另一种是电动推杆式。机械定时盘式节气活门的启、闭时间由凸轮定时盘的形状、转速来决定，该机构的主要缺点是结构复杂、节气活门的启、闭时间不能根据生产需要任意调节，经常是有的轧花机配棉过多，有的太少甚至停车等待。严重影响台时产量。由于定时盘处于长期运转状态不但能耗大，而且易磨损，维修率高。电动推杆式换向机构包括机架、电动推杆、连杆、节气活门轴、触板、两个成90°交叉布置的限位开关，连杆的一端与设在机架上的推杆外端铰接、另一端与节气活门轴相接，触板设在节气活门轴上并可与设在机架上的两个限位开关接触，使用时通过电动推杆的伸、缩实现节气活门的换向，节气活门的启、闭时间由时间继电器控制。该机构的缺点是生产中需打开控制盒调节时间继电器，而且调试时间不易把握，操作非常不便，安装调试也很困难。由于频繁转换限位开关极易磨损。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种结构简单，调试及操作均方便，能耗小，故障低的三管配棉设备的节气活门换向机构。
本实用新型所提供的三管配棉设备的节气活门换向机构，由电机、减速器、传动机构、节气活门轴组成，电机通过连轴器连接减速机，减速机通过传动机构带动节气活门轴转动，其特征在于电机和控制电路相连，所述的控制电路由电源电路、单片机控制电路、时间设定电路、显示电路组成，所述的电源电路由变压器B2，由整流二极管D9-D12、D13-D16构成的两组桥式整流电路，三端稳压器IC7、IC8，电源变换器IC6组成；所述的单片机控制电路由单片机IC1，光电耦合器U1、U2、U5，三极管Q1、Q2继电器K1、K2、降压电阻R28、变压器B1，运算放大器IC4、整流二极管D7、D8构成的全波整流电路、比较器IC5、可调电位器W1组成，其中光电耦合器U1、U2中发光管的正极接+5V电源、发光管的负极与单片机IC1的脚2、脚9相接，光电耦合器U1、U2收光管的发射极分别接三极管Q1、Q2的基极，控制电机正、反方向运转的继电器K1、K2分别接在三极管Q1、Q2的集电极上，降压电阻R28接在变压器B1的初级并与电机相接，运算放大器IC4的同相、反相输入分别通过电阻R33、R30接变压器B1的次级，运算放大器IC4的输出脚7接比较器IC5的反相输入脚6，比较器IC5的同相输入脚7与接在地线与+12V电源间的可调电位器W1的可调端相接，比较器IC5的输出脚1接光电耦合器U5发光管的负极，光电耦合器U5中发光管的正、负极分别通过电阻R5、R6接+12V电源，其收光管的集电极接单片机的输入脚10，收光管的发射极接+12V电源；时间设定电路由单片机IC1，串行存储器EEPROM IC2，按钮S1-S4组成，按钮S1-S4的一端接单片机IC1的输入脚1，另一端与显示电路相接；所述的显示电路由串行输入并行输出移位寄存器IC3，共阳数码管LED1-LED4组成，移位寄存器IC3的时钟输入、串行数据输入端分别接单片机IC1的输出脚12、11，其并行输出端接共阳数码管LED1-LED4。
本实用新型所提供的三管配棉设备的节气活门换向机构工作原理如下在开始配棉工作之前，根据与风管A、风管B相连接的配棉箱、轧花机的台时产量用时间设定电路中的S1-S4设定风管A与风管B的进风时间，并通过单片机IC1，将此设定数值存入串行存储器EEPROM。控制盒通电后，由变压器B2，整流二极管D9-D12、D13-D16构成的两组桥式整流电路，三端稳压器IC7、IC8，电源变换器IC6组成的电源电路为控制电路提供12V、5V的工作电压。在程序控制下单片机IC1脚2输出低电位，使光电耦合器U1、三极管Q1导通，继电器K1得电吸合，电机M正转，通过减速机和传动机构使节气活门轴向使三管配棉设备的风管A活门开、风管B活门关的方向运转。当运转到风管A活门全开后，由于限位装置的作用，会使电机堵转而停止运转。在电机没有堵转的情况下，电机在额定电流以下工作，当电机堵转后，电流会迅速增加，为防止烧毁电机，单片机控制电路调整为电流稍大于额定电流时电机即断电。具体原理是当电机通电运转后，降压电阻R28会根据电流变化在两端产生相应电压，通过选择一定变比的变压器B1升至为0-5V的交流电压，然后，进入运算放大器IC4组成的全波整流电路，在运算放大器IC4的7脚得到平坦的0-5V的直流电压，此直流电压进入电压比较器IC5的反相输入端，当此电压大于比较电压时电压比较器IC5的输出端脚1电位瞬时下降，使光电耦合器U5导通，与其收光管的输出相接的单片机IC1脚10变为低电位，单片机IC1检测到此信号后输出电平信号使其脚2变为高电位，继电器K1断电打开。此时，设于控制盒面板上的数码管即显示预先设定的A管进风时间，进入倒计时。当倒计时结束后单片机IC1脚9输出低电平，光电耦合器U2导通，继电器K2得电吸合，电机M反转，通过减速机和传动机构使节气活门轴向使三管配棉设备的风管B活门开、风管A活门关的方向运转。同上原理，由于控制电路的工作，到位后使继电器K2断电，进入B管进风倒计时，然后周而复始的工作。
本实用新型三管配棉设备的节气活门换向机构由一个与电机连接的控制盒控制节气活门的换向，它可根据配套轧花机的台时产量，通过控制电路中时间设定电路的按钮S1-S4随意设定风管A与风管B的进风时间，也可在生产过程中根据生产情况随时调节，显示电路可显示设定数值及实时运行时间，所以调试及操作都十分方便，由于控制电机运转的控制电路采用了单片机技术，控制灵敏且自动化程度高，控制电路在强弱电信号之间采用了光电隔离，所以保证了系统的安全性，故障率很低，同时，电机及控制电机正、反转的继电器K1、K2仅在活门开启过程中通电，在风管A或风管B进气过程中均处于断电状态，控制盒的控制电路采用的是单片机控制，控制电路耗能很低，故本实用新型所提供的三管配棉设备的节气活门换向机构具有结构简单、调试及操作均方便，能耗小，故障低的优点。
图1本实用新型实施例1中的机械结构使用时的轴侧图；图2是图1的A向视图；图3本实用新型实施例1控制盒内控制电路的电源理图；图4本实用新型实施例2控制盒内控制电路的电源理图。
图1、图2中1、电动机，2、减速器，3、链条，4、节气活门轴，5、风管，6、轴承，7、机架，8节气活门。
具体实施方式
以下结合附图说明本实用新型的实施。
参见图1、图2本实施例所提供的三管配棉设备的节气活门换向机构的机械部分是由电机、减速器、传动机构、节气活门轴几部分构成，电机通过连轴器连接减速机，减速机通过链条传动带动节气活门轴往复运动，驱动两个节气活门中的一个开启、另一个关闭。节气活门的启、闭时间由控制电路控制。本节气活门换向机构的电动机及与其通过连轴器相连的减速器设在机架上，节气活门轴贯穿两组回风管(这两组回风管分别为三管配棉装置中回风管的三通支管)后，每组回风管与节气活门轴通过设在该组回风管上的两个轴承座联接，使得节气活门轴可转动地设在两组回风管上，节气活门轴靠近减速器的一端通过链条与该减速器相连。链条采用套筒滚子链。
参见图3该图是与图1、图2中本实用新型机械部分结合使用的控制电路，该控制电路放在控制盒内，控制盒安装在操作台上(控制盒在图中未画)。
由图3可知控制电路由电源电路、单片机控制电路、时间设定电路、显示电路组成，所述的电源电路由变压器B2，由整流二极管D9-D12、D13-D16构成的两组桥式整流电路，三端稳压器IC7、IC8，电源变换器IC6组成；所述的单片机控制电路由单片机IC1，光电耦合器U1、U2、U5，三极管Q1、Q2继电器K1、K2、降压电阻R28、变压器B1，运算放大器IC4、整流二极管D7、D8构成的全波整流电路、比较器IC5、可调电位器W1组成。其中光电耦合器U1、U2中发光管的正极接+5V电源、发光管的负极与单片机IC1的脚2、脚9相接，光电耦合器U1、U2收光管的发射极分别接三极管Q1、Q2的基极，控制电机正、反方向运转的继电器K1、K2分别接在三极管Q1、Q2的集电极上，降压电阻R28接在变压器B1的初级，并与电机相接，运算放大器IC4的同相、反相输入分别通过电阻R33、R30接变压器B1的次级，运算放大器IC4的输出脚7接比较器IC5的反相输入端，比较器IC5的同相输入端与接在地线与+12V电源间的可调电位器W1的可调端相接，比较器IC5的输出脚1接光电耦合器U5发光管的负极，光电耦合器U5中发光管的正、负极分别通过电阻R5、R6接+12V电源，其收光管的集电极接单片机的输入脚10，收光管的发射极接+12V电源；时间设定电路由单片机IC1，串行存储器EEPROM IC2，按钮S1-S4组成，按钮S1-S4设在控制盒面板上，按钮S1-S4的一端接单片机IC1的输入脚1，另一端与显示电路相接；所述的显示电路由串行输入并行输出移位寄存器IC3，共阳数码管LED1-LED4组成；移位寄存器IC3的时钟输入、串行数据输入端分别接单片机IC1的输出脚12、11，其并行输出端接共阳数码管LED1-LED4，共阳数码管LED1-LED4也安装在控制盒面板上。该控制电路可通过控制盒面板上的按钮对风管A、风管B管进风时间分别进行0-99秒任意设定，工作时可显示A、B两管实时运行时间，由于控制电路上设有存储器EEPROM，设定值掉电也不丢失。该电路上，单片机IC1采用P87LPC764，存储器EEPROMIC2采用24C02，光电耦合器U1、U2、U5采用PC817，三极管Q1、Q2采用NPN型9013，移位寄存器IC3采用74HC164，继电器K1、K2采用12V继电器，共阳数码管LED1-LED4采用SM4105，电源电路中整流二极管D9-D12、D13-D16采用4007，三端稳压器IC7采用7805，三端稳压器IC8采用7812，电源变换器IC6采用7660，运算放大器IC4采用LM358。，比较器IC5采用LM339，变压器B1采用1∶10升压变压器，变压器B2采用初级220V，次级15V、9V变压器。
图4所示是本实用新型所提供的三管配棉设备的节气活门换向机构中控制盒内控制电路的第二个实施例。该控制电路可与现有技术中电动推杆式换向机构的机械部分配合使用，用来控制推杆的伸缩，从而实现节气活门的换向。该实施例在图3所说的控制电路基础上，增设了一个传感控制电路。增设的电路由接近开关KS1、KS2、光电耦合器U3、U4组成；接近开关KS1、KS2的输出分别与光电耦合器U3、U4中发光管的负极相接，光电耦合器U3、U4中发光管的正极通过电阻R3、R4接+12V电源，光电耦合器U3、U4中收光管的集电极分别与单片机IC1的脚3、脚8相接。其原理如下在机架上原来安装限位开关的位置处分别装有两接近开关KS1和KS2当节气活门轴在运转到使风管A开、风管B关方向到位时，节气活门轴上的触板靠近接近开关KS1，使其导通，接近开关KS1输出信号CLK1变为低电位，光电耦合器U3导通，单片机IC1脚3变为低电平，单片机IC1检测到此信号后，使其输出脚2变为高电平，使继电器K1断电。显示电路中的数码管即显示预先设定的A管配风时间，进入倒计时。当倒计时结束后，同理运转到风管A关、风管B开处，触板靠近接近开关KS2使其导通，使CLK2变为低电位，光电耦合器U4导通，单片机IC1脚8变为低电位，继电器K2断电。该控制电路代替现有技术中电动推杆式换向机构的继电器，使用该控制电路后，使得电动推杆式换向机构的控制比较简单，可通过电路中时间设定电路的按钮S1-S4随意设定风管A与风管B的进风时间，也可在生产过程中根据生产情况随时调节，因按钮设在控制盒面板上，调试及操作都十分方便，由于控制电机运转的控制电路采用了单片机技术，控制灵敏且自动化程度高，在强弱电信号之间采用了光电隔离，所以系统安全性好，故障率很低，同时，电机及控制电机正、反转的继电器K1、K2仅在活门开启过程中通电，在风管A或风管B进气过程中均处于断电状态，控制盒电路采用的是单片机控制，控制电路耗能很低，故本实用新型所提供的三管配棉设备的节气活门换向机构耗能低，由于用接近开关代替限位开关，接近开关与触板靠近时就能发出信号，避免了由于与触板反复接触造成限位开关的磨损，该两个接近开关使用寿命较长。该电路中接近开关采用NPN型，光电耦合器U3、U4采用PC817。
权利要求1.一种三管配棉设备的节气活门换向机构，由电机、减速器、传动机构、节气活门轴组成，电机通过连轴器连接减速机，减速机通过传动机构带动节气活门轴转动，其特征在于电机和控制电路相接，所述的控制电路由电源电路、单片机控制电路、时间设定电路、显示电路组成，所述的电源电路由变压器(B2)，由整流二极管(D9-D12)、(D13-D16)构成的两组桥式整流电路，三端稳压器(IC7、IC8)，电源变换器(IC6)组成；所述的单片机控制电路由单片机(IC1)，光电耦合器(U1、U2、U5)，三极管(Q1、Q2)继电器(K1、K2)、降压电阻(R28)、变压器(B1)，运算放大器(IC4)、整流二极管(D7、D8)构成的全波整流电路、比较器(IC5)、可调电位器(W1)组成，其中光电耦合器(U1、U2)中发光管的正极接+5V电源、发光管的负极与单片机(IC1)的输出脚2、脚9相接，光电耦合器(U1、U2)收光管的发射极分别接三极管(Q1、Q2)的基极，控制电机正、反方向运转的继电器(K1、K2)分别接在三极管(Q1、Q2)的集电极上，降压电阻(R28)接在变压器(B1)的初级并与电机相接，运算放大器(IC4)的同相、反相输入分别通过电阻(R33、R30)接变压器(B1)的次级，运算放大器(IC4)的输出脚7接比较器(IC5)的反相输入脚6，比较器(IC5)的同相输入脚7与接在地线与+12V电源间的可调电位器(W1)的可调端相接，比较器(IC5)的输出脚1接光电耦合器(U5)发光管的负极，光电耦合器(U5)中发光管的正、负极分别通过电阻(R5、R6)接+12V电源，其收光管的集电极接单片机的输入脚10；时间设定电路由单片机(IC1)，串行存储器EEPROM(IC2)，按钮(S1-S4)组成，按钮(S1-S4)的一端接单片机(IC1)的输入脚1，另一端与显示电路相接；所述的显示电路由串行输入并行输出移位寄存器(IC3)，共阳数码管(LED1-LED4)组成；移位寄存器(IC3)的时钟输入、串行数据输入端分别接单片机(IC1)的输出脚12、脚11，其并行输出端接共阳数码管(LED1-LED4)。
2.根据权利要求1所述的三管配棉设备的节气活门换向机构，其特征在于所述控制电路中还有一个传感控制电路，该电路由接近开关(KS1、KS2)、光电耦合器(U3、U4)组成；接近开关(KS1、KS2)的输出分别与光电耦合器(U3、U4)中发光管的负极相接，光电耦合器(U3、U4)中发光管的正极通过电阻(R3、R4)接+12V电源，光电耦合器(U3、U4)中收光管的集电极分别与单片机(IC1)的脚3、脚8相接。
3.根据权利要求1所述的三管配棉设备的节气活门换向机构，其特征在于所述的传动机构采用链条，节气活门轴靠近减速器的一端通过链条与该减速器相连。
专利摘要本实用新型属于棉花加工机械领域中三管配棉设备的节气活门换向机构。它由电机、减速器，通过传动机构带动节气活门轴转动，特点是电机和一控制电路相接，控制电路由电源电路、单片机控制电路、时间设定电路、显示电路组成。该节气活门换向机构可根据配套轧花机的台时产量，通过时间设定电路随意设置与各轧花机配套风管的进风时间，也可在生产过程中根据生产情况随时调节，调节及操作都十分方便，由于控制电机运转的控制电路采用了单片机技术，具有控制灵敏，自动化程度高，故障率低，耗能低的优点。
文档编号D01B1/00GK2835270SQ20042009829
公开日2006年11月8日 申请日期2004年12月9日 优先权日2004年12月9日
发明者左敬东 申请人:固镇县棉麻公司