專利名稱：熒光燈上粉自動設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種熒光燈上粉自動設備，主要適用于熒光燈的上粉。
背景技術：
目前的熒光燈上粉自動設備存在如下不足1、大多采用PLC單元作為系統的控制核心，存在系統升級困難的瓶頸；2、控制設備體積龐大，故占地面積大，運輸不方便；3、上粉設備中步進電機的定位采用編碼器提供反饋信號，加大了整個設備的成本；4、人機交互界面體現人性化的設計相對比較單一，實用的參數設置功能較少；5、目前通用型的PLC控制單元，實行一個步進電機驅動器控制一個步進電機的操作模式，毫無疑問，大量驅動器的安裝大大增加了產品的生產成本并無形中增加了產品的結構體積。
發明內容
本發明要解決的技術問題是針對上述存在的問題提供一種采用ARM9為控制核心并且人機界面相對友好、控制參數相對豐富的熒光燈上粉自動設備，以達到提高系統響應速度、方便系統升級、減小設備體積、降低生產成本的目的。本發明所采用的技術方案是熒光燈上粉自動設備，包括機械部分以及與之電氣連接的電氣控制部分，其中機械部分包括圓弧形烘箱、與烘箱同軸布置且邊緣伸入烘箱內的輪輻狀支架、用于帶動支架轉動的主電機、均布于支架邊緣處用于固定并帶動燈管轉動的一組步進電機，以及用于向燈管內加注熒光粉的加粉裝置，其特征在于所述電氣控制部分包括用于控制步進電機工作狀態的主電控箱，以及用于控制烘箱加熱溫度、主電機轉速、加粉裝置工作狀態并為主電控箱提供工作電壓的配電柜，所述主電控箱包括背板、觸摸顯示屏、電機主板和一組電機板；
觸摸顯示屏，通過CAN總線連接到背板上，用于設置和顯示步進電機的運行速度、反轉圈數、初始停止位置、停頓時間和啟轉方向；
電機主板，插接于背板上，并通過CAN總線與觸摸顯示屏連接，用于接收通過觸摸顯示屏設置好的參數，并將其轉換為步進電機控制信號，傳輸至各電機板；
電機板，插接于背板上，用于接收電機主板傳輸的信號并控制步進電機工作。所述烘箱內安裝有一組加熱電阻絲，并且每根加熱電阻絲旁設置一個熱電偶。所述加粉裝置包括依次連接的風機、風管和用于與燈管兩端對接的噴嘴。所述配電柜包括主斷路器，其輸入端接380V交流電，輸出端分別連接有主電機控制電路、風機控制電路和一組加熱控制電路，其中主電機控制電路和風機控制電路輸出端分別與主電機和風機連接，每根加熱電阻絲和與之相應的熱電偶對應連接一個加熱控制電路。所述主電機控制電路包括主電機斷路器，其輸入端接380V交流電，輸出端連接帶有帶鎖急停按鈕、啟停旋鈕和復位按鈕的變頻器，該變頻器的輸出端接主電機。所述風機控制電路包括相互連接的中間繼電器和交流接觸器，其中交流接觸器輸出端接風機。所述加熱控制電路包括分斷路器，其輸入端接220V交流電，輸出端的相線分別連接固態繼電器和溫控儀，零線分別連接溫控儀和加熱電阻絲其中一端，固態繼電器輸出端與加熱電阻絲另一端連接；同時溫控儀與熱電偶連接，用于接收熱電偶反饋的溫度信號，并控制固態繼電器的通斷。所述配電柜的輸出端還依次連接有位于外部的斷路器QF、濾波器、用于向電機主板提供工作電壓的主板開關電源，以及一組用于向電機板提供工作電壓的電機板開關電源。本發明的有益效果是1、本發明采用ARM9為整個系統的控制核心，其指令周期更短，從而大大縮短了響應時間，提高了系統運行速度；2、ARM9支持更多的外圍擴展功能，給系統的升級帶來了更大的方便性和靈活性；3、以ARM9為核心的電機主板同時連接多個電機板，各電機板又同時控制多個步進電機，較之現有技術一個步進電機驅動器控制一個步進電機的結構，不僅大大降低了生產成本，而且減小了產品體積；4、豐富了人機交互界面(觸摸顯示屏)的菜單內容，進一步完善了實用參數設置的功能；5、主電控箱采用構造更加科學的八面體結構，不僅改善了散熱效果，而且方便了內部布局和出線。
圖I是本發明的結構圖。圖2是圖I的A部放大圖。圖3是本發明的電氣連接圖。圖4是本發明中主電控箱的電氣連接圖。圖5是本發明中配電柜的電氣連接圖。
具體實施例方式如圖I、圖2所示，本實施例包括機械部分以及與之電氣連接的電氣控制部分，其中機械部分包括圓弧形烘箱I、輪輻狀支架2、主電機3、一組步進電機4，以及用于向熒光燈燈管內加注熒光粉的加粉裝置；其中烘箱I橫截面呈矩形，其內側弧面上開有缺口，同時在烘箱I內部均布有六根加熱電阻絲1-1，并且每根加熱電阻絲1-1旁設置一個熱電偶1-2 ；支架2與烘箱I同軸布置，且其邊緣處通過烘箱I上的缺口伸入烘箱I內部；主電機3輸出軸與支架2連接，用于帶動支架2轉動；步進電機4 (本例中共有120個)均勻布置于支架2的邊緣處，并可隨支架2 —起轉動，其輸出轉軸上安裝有用于固定熒光燈燈管的燈管夾13，燈管安裝完成后可隨步進電機4轉軸一起轉動，將熒光分均勻的涂在燈管內壁上；加粉裝置包括依次連接的風機7、風管8和噴嘴9，所述噴嘴9有三個，分別對準熒光燈燈管管口，風管8采用一進一出的雙管結構，分別與三個噴嘴9連接，使熒光粉得到了充分的利用，不至于造成昂貴的熒光粉的浪費。 如圖3所示，所述電氣控制部分包括主電控箱5和配電柜6，其中主電控箱5用于控制步進電機4的工作狀態(包括正轉、反轉和停止三種狀態)，配電柜6可用于控制加熱電阻絲1-1的加熱溫度，也可用于調節主電機3的轉速，同時也可用于控制風機7的工作狀態，向燈管內加注熒光淀粉，另外，配電柜6還可用于間接的向主電控箱5提供工作電壓。
如圖4所示，所述主電控箱5包括背板5-1、觸摸顯示屏5-2、電機主板5_3和一組電機板5-4 (本例中共有12塊電機板，每塊電機板對應控制10個步進電機)。其中，觸摸顯示屏5-2插接于背板5-1上，并采用NXP的ARM芯片——LPC2919為內核，可以直觀方便的對步進電機4運行速度、反轉圈數、初始停止位置、停頓時間和啟轉方向進行設置；電機主板5-3 (采用LPC2919為MCU，并通過Local Bus總線連接譯碼電路)插接于背板5_1上，并通過CAN數據總線與觸摸顯示屏5-2連接，電機主板5-3的MCU——LPC2919接收通過觸摸顯示屏5-2設置好的參數，并將其轉換為步進電機4的控制信號，然后通過Local Bus總線傳輸至譯碼電路(譯碼電路主要由型號MM74HCT138MX、MM74HCT245S和光耦等組成)，經其譯碼擴展I/O并采用MM74HCT245SJ加強驅動能力，通過互聯的背板5-1傳輸至各電機板5_4 ；各電機板5-4 (包括譯碼電路和電機驅動芯片)均插接于背板5-1上，各電機板5-4上的譯碼器(型號74HC259)接收電機主板5-3傳輸的信號進行譯碼之后鎖存輸出，控制光稱的導通與否來控制電機驅動芯片(采用東芝的TB6560AHQ)的力矩TQl、力矩TQ2、細分Ml、細分M2、使能ENABLE、時鐘CLK、正反轉CW/CCW，最后通過電機驅動芯片(TB6560AHQ)輸出驅動信號AP、BP、AM、BM,控制步進電機4的轉子正轉、反轉或停止。為保證設備運行的準確性和穩定性，所述支架2和步進電機4上分別安裝有霍爾傳感器，本例中共安裝有122個傳感器，其中兩個安裝于支架2上，分別用于實現主電機3的零位感應和電機進入停止區的計數；另外120個則分別安裝于120個步進電機4上，主要實現步進電機4的零位感應，實現每個電機負載的支架進入停止區保持水平。如圖5所示，所述配電柜6包括主斷路器6-1，其輸入端接380V交流電，輸出端分別連接有主電機控制電路、風機控制電路和六個加熱控制電路，其中主電機控制電路和風機控制電路輸出端分別與主電機3和風機7連接，每個加熱控制電路對應連接一根加熱電阻絲1-1和一個與該加熱電阻絲1-1對應的熱電偶1-2。所述主電機控制電路包括主電機斷路器6-2，其輸入端接380V交流電，輸出端連接帶有帶鎖急停按鈕、啟動/停止旋鈕和復位按鈕的變頻器6-3，該變頻器的輸出端接主電機3，以便于調節主電機3的轉速，這樣可以控制燈管在烘箱I里的加熱時間，確保燈管從烘箱I出口出來時恰好上粉加熱完畢也不至于浪費時間。風機控制電路為三相缺相保護電路，包括相互連接的中間繼電器6-4和交流接觸器6-5，以及位于外圍的常開開關和常閉開關，其中交流接觸器6-5輸出端接風機7，常開和常閉開關完成風機7的啟動和停止功能。所述加熱控制電路包括分斷路器6-6，其輸入端接220V交流電，輸出端的相線分別連接固態繼電器6-7的輸入端和溫控儀6-8的“相”接口，零線連接溫控儀6-8的“中”接口和“低”接口 ；加熱電阻絲1-1 一端通過熔斷器與固態繼電器6-7輸出端連接，另一端接零線；熱電偶1-2兩端分別與溫控儀6-8的“高”接口和“總”接口連接。實際使用中，利用溫控儀6-8設置溫控點，同時加熱電阻絲1-1加熱，熱電偶1-2實時采集當前溫度并反饋至溫控儀6-8，當溫度達到設置的溫控點時，溫控儀6-8控制固態繼電器6-7斷開加熱回路，停止加熱；一旦溫度低于預設的溫控點，溫控儀6-8控制固態繼電器6-7導通加熱回路，進 行加熱，如此循環，以保證加熱電阻絲i-ι的溫度控制在一個比較恒定的范圍內。本例中利用六個溫控儀6-8設置六檔不同的加熱溫度，對燈管進行加熱，從烘箱I的入口到出口方向(即支架轉動方向)其加熱溫度由低到高，然后又由高變低，即烘箱I入口處溫度較低，沿支架2轉動方向加熱溫度逐漸升高，至某一溫度值后又逐步下降，烘箱I出口處的加熱溫度大于入口處的溫度，但小于加熱過程中的最高溫度值。由于步進電機4和固定于其上的燈管隨支架2 —起轉動，支架2轉動一圈，燈管通過六檔不同溫度的加熱，完成整個上粉加熱過程。
所述配電柜6的輸出端(輸出220V交流電)還依次連接有位于外部的斷路器QF、濾波器10、主板開關電源11，以及12個電機板開關電源12 ;其中主板開關電源用于向電機主板5-3提供工作電壓,每個電機板開關電源12對應連接一個電機板5-4,向其提供工作電壓。本實施例的工作原理如下首先通過觸摸顯示屏5-2設置步進電機4運行速度、反轉圈數、初始停止位置、停頓時間和啟轉方向，同時將上述參數通過CAN數據總線傳輸至電機主板5-3上的MCU——LPC2919，并將其處理成電機控制信號；同時利用溫控儀6_8、加熱電阻絲1-1和熱電偶1-2將烘箱I內溫度設置成六檔，且各檔溫度均恒定；然后控制風機7和風管8自動為燈管加注熒光粉，加粉完成后，電機主板5-3上的MCU——LPC2919通過Local Bus總線將電機控制信號傳輸至譯碼器(麗74HCT138MX)譯碼擴展I/O并用MM74HCT245SJ加強驅動能力，通過互聯的背板5_1傳輸至各電機板5_4，經74HC259譯碼之后鎖存輸出，控制光耦的導通與否來控制東芝的TB6560AHQ電機驅動芯片的力矩TQ1、力矩TQ2、細分Ml、細分M2、使能ENABLE、時鐘CLK、正反轉CW/CCW，最后通過TB6560AHQ電機驅動芯片輸出驅動信號AP、BP、AM、BM,并配合圓盤圈信號、電機計數信號和反饋定位信號(其中圓盤圈信號即為主電機零位信號，主要是完成整個設備的初始化和啟動，電機計數信號實現電機進入停止區的計數，反饋定位信號主要檢測所在步進電機是否走到零位，用以實現支架的水平)來給控制步進電機的轉子何時正轉、反轉、停止，將熒光粉均勻的涂在燈管的內壁上；最后，利用變頻器6-3控制主電機3轉動，將燈管送入烘箱I內進行加熱，并調節主電機3轉速，控制加熱時間，以確保燈管從烘箱I出口出來時上粉加熱剛好完成。
權利要求
1.一種熒光燈上粉自動設備，包括機械部分以及與之電氣連接的電氣控制部分，其中機械部分包括圓弧形烘箱(I)、與烘箱(I)同軸布置且邊緣伸入烘箱(I)內的輪輻狀支架(2)、用于帶動支架(2)轉動的主電機(3)、均布于支架(2)邊緣處用于固定并帶動燈管轉動的一組步進電機(4)，以及用于向燈管內加注熒光粉的加粉裝置，其特征在于所述電氣控制部分包括用于控制步進電機(4)工作狀態的主電控箱(5 )，以及用于控制烘箱(I)加熱溫度、主電機(3)轉速、加粉裝置工作狀態并為主電控箱(5)提供工作電壓的配電柜(6)，所述主電控箱(5)包括背板(5-1)、觸摸顯不屏(5-2)、電機主板(5-3)和一組電機板(5-4)； 觸摸顯示屏(5-2)，通過CAN總線連接到背板(5-1)上，用于設置和顯示步進電機(4)的運行速度、反轉圈數、初始停止位置、停頓時間和啟轉方向； 電機主板(5-3 )，插接于背板(5-1)上，并通過CAN總線與觸摸顯示屏(5-2 )連接，用于接收通過觸摸顯示屏(5-2 )設置好的參數，并將其轉換為步進電機控制信號，傳輸至各電機板(5-4)； 電機板(5-4),插接于背板(5-1)上,用于接收電機主板(5-3)傳輸的信號并控制步進電機(4)工作。
2.根據權利要求I所述的熒光燈上粉自動設備，其特征在于所述烘箱(I)內安裝有一組加熱電阻絲(1-1)，并且每根加熱電阻絲(1-1)旁設置一個熱電偶(1-2 )。
3.根據權利要求2所述的熒光燈上粉自動設備，其特征在于所述加粉裝置包括依次連接的風機(7)、風管(8)和用于與燈管兩端對接的噴嘴(9)。
4.根據權利要求3所述的熒光燈上粉自動設備，其特征在于所述配電柜(6)包括主斷路器(6-1)，其輸入端接380V交流電，輸出端分別連接有主電機控制電路、風機控制電路和一組加熱控制電路，其中主電機控制電路和風機控制電路輸出端分別與主電機(3)和風機(7)連接，每根加熱電阻絲(1-1)和與之相應的熱電偶(1-2)對應連接一個加熱控制電路。
5.根據權利要求4所述的熒光燈上粉自動設備，其特征在于所述主電機控制電路包括主電機斷路器(6-2)，其輸入端接380V交流電，輸出端連接帶有帶鎖急停按鈕、啟停旋鈕和復位按鈕的變頻器(6-3)，該變頻器的輸出端接主電機(3)。
6.根據權利要求4所述的熒光燈上粉自動設備，其特征在于所述風機控制電路包括相互連接的中間繼電器(6-4)和交流接觸器(6-5)，其中交流接觸器(6-5)輸出端接風機(7)。
7.根據權利要求4所述的熒光燈上粉自動設備，其特征在于所述加熱控制電路包括分斷路器(6-6)，其輸入端接220V交流電，輸出端的相線分別連接固態繼電器(6-7)和溫控儀(6-8 )，零線分別連接溫控儀(6-8 )和加熱電阻絲(1-1)其中一端，固態繼電器(6-7 )輸出端與加熱電阻絲(1-1)另一端連接；同時溫控儀(6-8)與熱電偶(1-2)連接，用于接收熱電偶(1-2)反饋的溫度信號，并控制固態繼電器(6-7)的通斷。
8.根據權利要求1-7任意一項所述的熒光燈上粉自動設備，其特征在于所述配電柜(6)的輸出端還依次連接有位于外部的斷路器QF、濾波器(10)、用于向電機主板(5-3)提供工作電壓的主板開關電源(11)，以及一組用于向電機板(5-4)提供工作電壓的電機板開關電源(12)。
全文摘要
本發明涉及一種熒光燈上粉自動設備。本發明的目的是提供一種熒光燈上粉自動設備，以達到提高系統響應速度、方便系統升級、減小設備體積、降低生產成本的目的。本發明的技術方案是包括機械部分以及與之電氣連接的電氣控制部分，其中機械部分包括圓弧形烘箱、輪輻狀支架、主電機、均布于支架邊緣處用于固定并帶動燈管轉動的一組步進電機，以及加粉裝置，其特征在于所述電氣控制部分包括用于控制步進電機工作狀態的主電控箱，以及用于控制烘箱加熱溫度、主電機轉速、加粉裝置工作狀態并為主電控箱提供工作電壓的配電柜，所述主電控箱包括背板、觸摸顯示屏、電機主板和一組電機板。本發明適用于熒光燈的上粉。
文檔編號H01J9/22GK102623279SQ20121008987
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月30日 優先權日2012年3月30日
發明者毛碧會, 王之磊, 謝平 申請人:杭州佳谷數控技術有限公司