CN107471430A - 一种金刚石线锯生产用自动加砂装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种金刚石线锯生产用自动加砂装置及方法，所述装置包括控制模块、储料槽和位于储料槽下方的定量槽；储料槽内下部设有搅拌叶轮，搅拌叶轮上连接有竖直设置的搅拌轴，搅拌轴上传动连接有搅拌电机；储料槽和定量槽之间连接有过渡软管，定量槽的出料口上连接有下料软管，过渡软管和下料软管上分别设有第一下料阀和第二下料阀；控制模块包括处理单元和位于定量槽中的液位采集电路，液位采集电路将采集到的液位信息传输到处理单元，处理单元输出信号控制第一下料阀的工作。本发明所述的方法及装置在生产过程中基本不需要进行维护操作，不但成本低且故障率也会大幅度降低，便于推广。
Description
技术领域
本发明属于金刚石线锯生产领域，尤其涉及一种金刚石线锯生产用自动加砂装置。
背景技术
金刚石线锯就是将金刚石微粉颗粒电镀到钢线表面的一种产品，主要用于生产太阳能电池板原材料的切割加工、精密陶瓷切割加工及蓝宝石切割加工的相关行业。在制造金刚石线锯的过程中，金刚石微粉的投放都是由人工定时来完成，还没有发现通过机械装置来完成这项工作的成功例子。由于金刚石微粉颗粒的大小为纳米等级，如果采用普通设备进行添加，纳米大小的颗粒很容易钻进传动轴承、电磁阀间隙中去，很容易造成机械部分出现卡死的故障现象。且生产环境温湿度较高，容易造成纳米颗粒结成团状，就会阻碍微粉颗粒的下行，还会造成微粉颗粒不能使用等，因此采用普通机械的方法很难实现自动加砂的工作要求。人工加砂（加微粉颗粒）在实际工作中，存在着很大的弊端：第一、加砂时间间隔长，每两个小时左右加一次砂，通过在线检测仪可以发现，刚加砂后，钢线上的金刚砂颗粒密度很大，随着时间的推移，颗粒的密度在降低，直到第二次加砂，从整个钢线上微粉颗粒密度来看，呈阶梯状分布，从而也影响到了线径的变化（金刚砂颗粒越多，线径相对越大），因此，这种加砂方式严重影响到了产品的质量（线锯上金刚砂颗粒分布的均匀性会影响到切片的光洁度及锋利度，线径的变化会影响到切片的厚度均匀情况，也会增加在切割过程在阻力的变化而增加断线的风险。）第二、人工劳动强度大，有时还会出现加错砂的情况发生，这样不但增加人工成本，还会有很多的人为因素在里面，对产品质量的稳定控制带来很大的不利影响。
发明内容
本发明旨在提供一种结构简单、使用效果好的金刚石线锯生产用自动加砂装置及方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种金刚石线锯生产用自动加砂装置，包括控制模块、储料槽和位于储料槽下方的定量槽；储料槽内下部设有搅拌叶轮，搅拌叶轮上连接有竖直设置的搅拌轴，搅拌轴上传动连接有搅拌电机；储料槽和定量槽之间连接有过渡软管，定量槽的出料口上连接有下料软管，过渡软管和下料软管上分别设有第一下料阀和第二下料阀；控制模块包括处理单元和位于定量槽中的液位采集电路，液位采集电路将采集到的液位信息传输到处理单元，处理单元输出信号控制第一下料阀的工作。
所述第一下料阀和第二下料阀分部为第一夹管阀和第二夹管阀。
控制模块还包括搅拌电机控制电路、搅拌电机过热保护电路和夹管阀控制电路，搅拌电机过热保护电路连接处理单元的信号输入端，处理单元的信号输出端分别连接搅拌电机控制电路和夹管阀控制电路；
搅拌电机控制电路包括第一和第二反相器、第一和第二交流固态继电器，处理单元的信号输出端连接分别连接第一和第二反相器的输入端，第一和第二反相器的输出端分别连接第一和第二交流固态继电器正向输入端，第一和第二交流固态继电器的负向输入端接地；第一和第二交流固态继电器的输出端均连接搅拌电机的绕组。
搅拌电机过热保护电路包括设置于搅拌电机外壳上的温控开关，温控开关的信号输出端连接处理单元的信号输入端；
夹管阀控制电路包括包括第三和第四反相器、第三和第四交流固态继电器，处理单元的信号输出端连接分别连接第三和第四反相器的输入端，第三和第四反相器的输出端分别连接第三和第四交流固态继电器正向输入端，第三和第四交流固态继电器的负向输入端接地；第三和第四交流固态继电器的输出端分别连接第一夹管阀和第二夹管阀；第三和第四交流固态继电器的输出端上均连接有夹管阀状态指示电路，两个夹管阀状态指示电路均包括发光二极管和电阻，两个发光二极管的正极分别连接第三和第四交流固态继电器的输出端；两个发光二极管的负极分别通过两个电阻连接直流电源。
控制模块还包括通信电路和报警电路，通信电路和报警电路分别连接处理单元的信号输出端；通信电路包括通信芯片，通信芯片连接处理单元的信号输出端；报警电路包括第一三极管、第二三极管、报警电路和蜂鸣器，处理单元的信号输出端连接第一三极管的基极，第一三极管的集电极连接电源，第一三极管的发射极通过报警电阻连接第二三极管的基极，第二三极管的发射极接地，第二三极管的集电极连接蜂鸣器。
控制模块还包括显示电路，显示电路包括液晶屏和排阻，处理单元的信号输出端连接排阻和液晶屏的信号输入端。
控制模块还包括存储电路，处理单元的信号输出端连接存储电路。
液位采集电路还包括液位电阻、可调电阻、比较器和两个探针，两个探针伸入到定量槽中，其中一个探针接地，另外一个探针连接比较器的同相输入端，比较器的反相输入端连接可调电阻的可调端，可调电阻的第一端连接电源，可调电阻的第二端接地；比较器的信号输出端连接处理单元的信号输入端。
过渡软管和储料槽之间连接有硬质管道，硬质管道和储料槽密封连接；硬质管道顶端位于储料槽内，硬质管道顶端封闭，且硬质管道顶端上分布有至少1个镀液滤孔。
还包括料斗，料斗的下部伸入到储料槽中。
储料槽为透明材质；储料槽侧壁上设有刻度。
本发明还公开了一种利用上述装置进行的金刚石线锯生产用自动加砂方法，包括如下步骤：（1）将砂和电镀液通过料斗加入到储料槽中；
（2）搅拌电机采用正转一段时间，停止一段时间，再反转一段时间对储料槽中的物料进行搅拌；
（3）下料过程中，第一夹管阀开启，储料槽中的物料通过过渡软管下落到定量槽中直到物料接触到定量槽中的探针第一夹管阀关闭，第二夹管阀开启，定量槽中的物料通过下料软管进入到需要加砂的设备中
通过以上技术方案，本发明的有益效果为：（1）、可以实现短时间隔、精确定量加砂，使钢线上的颗粒分布密度均匀，可以很大程度上提高产品质量。（2）、在设备工作时，一个班只需向加砂机中添加一个班的用砂量，中间不再需要添加，可以降低人工的劳动强度，同时也避免了大部分人为因素对生产过程造成的不利影响。（3）、本装置具有完善的保护机制，可以起到保护的项目有：停电保护、搅拌电机出现异常保护、出料部分出现异常保护等，为安全可靠的生产带来保证。（4）、本装置机械结构简单，生产过程中基本不需要进行维护操作，不但成本低且故障率也会大幅度降低，便于推广应用。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明原理框图；
图3为本发明电路原理图；
图4为夹管阀控制电路；
图5为通信电路；
图6为液位检测电路；
图7为报警电路；
图8为电机控制电路；
图9为电源电路；
图10为显示电路。
具体实施方式
一种金刚石线锯生产用自动加砂装置，如图1~10所示，包括控制模块、储料槽3和位于储料槽3下方的定量槽9。
储料槽3为透明材质；储料槽3侧壁上设有刻度6，从而可以轻易观察到储料槽3中的液位。在储料槽3上连接有料斗1，料斗1自上而下口径逐渐变小，从而易于物料进入到储料槽3中，另外，料斗1的下部伸入到储料槽3中，防止贱液现象的发生。
在储料槽3内下部设有搅拌叶轮5，搅拌叶轮5上连接有竖直设置的搅拌轴4，搅拌轴4上传动连接有搅拌电机2，搅拌电机2启动时带动搅拌轴4和搅拌叶轮5在储料槽3中转动，从而搅拌叶轮5对储料槽3中的物料进行搅拌。其中搅拌叶轮5包括水平段和两个连接于水平段两端的倾斜段，两个倾斜段一个的端部向上倾斜设置，一个向下倾斜设置。
在储料槽3和定量槽9之间连接有过渡软管7，过渡软管7和储料槽3之间连接有硬质管道，硬质管道和储料槽3密封连接；硬质管道顶端位于储料槽3内，硬质管道顶端封闭，且硬质管道顶端上分布有至少1个镀液滤孔。储料槽3中的物料通过硬质管道进入到过渡软管7中，设置的镀液滤孔对进入到硬质管道中的镀液进行过渡，防止大块物料进入到管道中造成堵塞。
在定量槽9的出料口上连接有下料软管11，过渡软管7和下料软管11上分别设有第一下料阀和第二下料阀，其中第一下料阀和第二下料阀分部为第一夹管阀8和第二夹管阀10。
控制模块包括按键电路、通信电路、报警电路、显示电路、存储电路、处理单元、搅拌电机控制电路、搅拌电机过热保护电路、夹管阀控制电路和位于定量槽中的液位采集电路。其中，处理单元包括单片机U1（型号为AT89S52）和单片机的***电路。
按键电路和液位采集电路的信号输出端连接处理单元的信号输出端，处理单元的信号输出端分别连接通信电路、报警电路、显示电路、存储电路、搅拌电机控制电路、搅拌电机过热保护电路和夹管阀控制电路。
其中，单片机U1的***电路包括时钟电路和复位电路，时钟电路包括第二电容C2、第三电容C3和晶振Y1。复位电路包括第四电容C4和第四电阻R4。时钟电路和复位电路保证了单片机U1的基本运行。
按键电路包括第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第一按键S1、第二按键S2、第三按键S3、第四按键S4，第一按键S1、第二按键S2、第三按键S3和第四按键S4的第一端均接地，第一按键S1、第二按键S2、第三按键S3、第四按键S4的第二端分别连接单片机U1的信号输入端（端子P11/T、P12、P13、P14），第一按键S1、第二按键S2、第三按键S3、第四按键S4的第二端还分别通过第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8接地；另外，第五按键S5的第一端接地，第五按键S5的第二端连接单片机U1的信号输入端（端子P15），使用者可以通过按键电路实现单片机工作过程中参数的设定。
存储电路包括存储芯片U2（型号为AT24C02），存储信号的信号输入端连接单片机U1的信号输出端（端子P21），通过存储芯片可以对单片机工作过程中的信号进行存储，防止掉电后数据丢失。
夹管阀控制电路用于实现夹管阀是否开启的控制，其中夹管阀控制电路包括第一夹管阀控制电路和第二夹管阀控制电路，夹管阀控制电路包括第三反相器U3C和第四反相器U3D、第三交流固态继电器SSR3和第四交流固态继电器SSR4，单片机U1的信号输出端（端子P16、P17）分别通过第一端口P1和第二端口P2连接第三反相器U3C和第四反相器U3D的输入端，第三反相器U3C和第四反相器U3D的输出端分别连接第三交流固态继电器SSR3和第四交流固态继电器SSR4的正向输入端，第三交流固态继电器SSR3和第四交流固态继电器SSR4的负向输入端接地；第三交流固态继电器SSR3和第四交流固态继电器SSR4的输出端分别连接第一夹管阀JGF1和第二夹管阀JGF2的负极，第一夹管阀JGF1和第二夹管阀JGF2的正极接电源，第一夹管阀JGF1和第二夹管阀JGF2的正极和负极之间分别连接有第一二极管D1和第二二极管D2。第三交流固态继电器SSR3和第四交流固态继电器SSR4的输出端上均连接有夹管阀状态指示电路，两个夹管阀状态指示电路分别包括第一发光二极管LED1、第二发光二极管LED2、第一电阻R1和第二电阻R2，第一发光二极管LED1、第二发光二极管LED2的正极分别连接第三交流固态继电器SSR3和第四交流固态继电器SSR4的输出端；第一发光二极管LED1、第二发光二极管LED2的负极分别通过第一电阻R1和第二电阻R2连接直流电源。
单片机输出控制信号，通过第三反相器U3C和第四反相器U3D进行反相放大，放大后的信号电压直接连接到第三交流固态继电器SSR3和第四交流固态继电器SSR4上面。单片机输出高电平信号时，相应的第三交流固态继电器SSR3和第四交流固态继电器SSR4处于关闭状态，反之，单片机输出低电平时，相应的第三交流固态继电器SSR3和第四交流固态继电器SSR4就处于导通状态，从而单片机输出不同的控制信号，达到控制两个夹管阀吸合和断开的目的。第一二极管D1和第二二极管D2为续流二极管，第一发光二极管LED1、第二发光二极管LED2分别是第一夹管阀和第二夹管阀的输出指示灯。电路中采用第三交流固态继电器SSR3和第四交流固态继电器SSR4是为了减少控制过程中对单片机的干扰，还可以提高产品寿命。
通信电路可以实现工作过程中参数的传输，包括通信芯片U4（型号为MAX485）、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8，通信芯片U4的信号输入端通过端口P6、P5、P7连接单片机U1的信号输出端，从而实现单片机U1与电脑进行485通信，以方便使用电脑联网控制及数据采集。
液位检测电路用于检测定量槽中的液位信息，实现定量槽中的自动定量加料，其中液位采集电路还包括液位电阻R3、可调电阻RW1、比较器U5A、第一探针T1和第二探针T2，第一探针T1和第二探针T2伸入到定量槽中，其中第二探针T2接地，第一探针T1连接比较器U5A的同相输入端，第一探针T1还分别通过液位电阻R3连接电源，通过液位电容C1接地。比较器U5A的反相输入端连接可调电阻RW1的可调端，可调电阻RW1的第一端连接电源，可调电阻RW1的第二端接地；比较器U5A的信号输出端通过端口P3连接单片机的信号输入端（端子INT1）。
通过调节可调电阻RW1，就可以改变不同液体的导电电压比较值，第一探针T1和第二探针T2要求采用耐腐蚀的不锈钢或钛金属来制作。当定量槽内的液面没有碰到第一探针T1和第二探针T2时，液位电容C1上面的电压为5V，单片机输出高电平。当液面到达探针位置时，第一探针T1和第二探针T2被液体导通，此时液位电容C1上面的电压是液位电阻R3与第一探针T1之间液体的电阻的分压值。在调试时，让探针被液体导通，然后调节可调电阻RW1，使单片机输出低电平。但灵敏度不能调的太高，否则容易变得工作不可靠。当第一探针T1和第二探针T2输出低电平时，该电压传递给单片机，单片机就会输出信号停止第一夹管阀的输出。
报警电路用于在出现异常时，发出报警声，其中报警电路包括第一三极管Q1、第二三极管Q2和蜂鸣器FMQ1，单片机的信号输出端（端子INT0）通过端口P4连接第一三极管Q1的基极，第一三极管Q1的集电极连接电源，第一三极管Q1的发射极通过报警电阻R5连接第二三极管Q2的基极，第二三极管Q2的发射极接地，第二三极管Q2的集电极连接蜂鸣器FMQ1。当出现异常时，单片机U1输出高电平，该电压经第一三极管Q1缓冲后通过报警电阻R5加到第二三极管Q2的基极上面，第二三极管Q2就会导通，报警器FMQ1就会发出声光信号，以提示操作人员进行处理。
搅拌电机控制电路包括第一反相器U3A和第二反相器U3B、第一交流固态继电器SSR1和第二交流固态继电器SSR2，单片机U1的信号输出端（端子RD、WR）分别通过端口P8和端口P9连接分别连接第一反相器U3A和第二反相器U3B的输入端，第一反相器U3A和第二反相器U3B的输出端分别连接第一交流固态继电器SSR1和第二交流固态继电器SSR2正向输入端，第一交流固态继电器SSR1和第二交流固态继电器SSR2的负向输入端接地；第一交流固态继电器SSR1和第二交流固态继电器SSR2的输出端均连接搅拌电机的绕组；另外，在搅拌电机的两个绕组之间连接有控制电容C16。
单片机输出两路信号，分别为搅拌电机的正方向控制信号。第一反相器U3A和第二反相器U3B分别组成一个反相缓冲器，两个缓冲后的电压信号分别加到第一交流固态继电器SSR1和第二交流固态继电器SSR2的输入端上面。单片机输出高电平信号时，相应的第一交流固态继电器SSR1和第二交流固态继电器SSR2截止；反之，单片机输出低电平时，相应的第一交流固态继电器SSR1和第二交流固态继电器SSR2处于导通状态。从而单片机的两个引脚输出不同的控制信号，就可以达到控制搅拌电机正反转或停止的目的。
为了保证搅拌电机的正常工作，还包括搅拌电机保护电路，搅拌电机保护电路包括熔断器、第九电阻、第十电阻、光电耦合器和第十五电容。在正常状态下，交流220v的电压经过第九电阻R9、第三二极管D3连接到光电耦合器U6的输入端，第十五电容C15为滤波电容，光电耦合器的输出端与第十电阻R10进行串联。此时光电耦合器处于导通状态，第十电阻R10上的电压约为4.7v，第九电容C9也是起到滤波作用，电压直接加到单片机的输入端上。当电机出现短路时，熔断器F1熔断，光电耦合器处于截止状态，单片机的信号输入端变为低电平，就会执行故障处理程序。
搅拌电机过热保护电路包括设置于搅拌电机外壳上的温控开关TK1，温控开关TK1的信号输出端连接单片机U1的信号输入端（端子P10/T）。
温控开关TK1是80度的常开点温度开关，该温度开关固定在搅拌电机外壳上面，当电机外壳温度达到80度时，温度开关接通，单片机引脚变为低电平，就会执行故障处理程序。
显示电路，显示电路包括液晶屏YJP1和排阻RP1，单片机的信号输出端分别通过端口P10~P22连接排阻RP1和液晶屏YJP1的信号输入端。
可以实现短时间隔、精确定量加砂，使钢线上的颗粒分布密度均匀，可以很大程度上提高产品质量。
工作过程为：向储料槽中加镀液，搅拌电机正反转实现镀液的搅拌；当定量槽中需要加入镀液时，第一夹管阀打开，向定量槽中加入镀液；放液时，第二夹管阀打开，通过下料软管下料即可。
本发明还公开了一种利用上述装置进行的金刚石线锯生产用自动加砂方法，所述方法依次包括如下步骤：（1）将砂和电镀液通过料斗加入到储料槽中；（2）搅拌电机采用正转一段时间，停止一段时间，再反转一段时间对储料槽中的物料进行搅拌；（3）下料过程中，第一夹管阀开启，储料槽中的物料通过过渡软管下落到定量槽中直到物料接触到定量槽中的探针第一夹管阀关闭，第二夹管阀开启，定量槽中的物料通过下料软管进入到需要加砂的设备中。
本发明所述的装置机械结构简单，所述方法在生产过程中基本不需要进行维护操作，不但成本低且故障率也会大幅度降低，便于推广，在设备工作时，一个班只需向加砂机中添加一个班的用砂量，中间不再需要添加，可以降低人工的劳动强度，同时也避免了大部分人为因素造成的不利影响。
Claims (10)
1.一种金刚石线锯生产用自动加砂装置，其特征在于：包括控制模块、储料槽和位于储料槽下方的定量槽；储料槽内下部设有搅拌叶轮，搅拌叶轮上连接有竖直设置的搅拌轴，搅拌轴上传动连接有搅拌电机；储料槽和定量槽之间连接有过渡软管，定量槽的出料口上连接有下料软管，过渡软管和下料软管上分别设有第一下料阀和第二下料阀；控制模块包括处理单元和位于定量槽中的液位采集电路，液位采集电路将采集到的液位信息传输到处理单元，处理单元输出信号控制第一下料阀的工作。
2.如权利要求1所述的金刚石线锯生产用自动加砂装置，其特征在于：所述第一下料阀和第二下料阀分部为第一夹管阀和第二夹管阀。
3.如权利要求2所述的金刚石线锯生产用自动加砂装置，其特征在于：控制模块还包括搅拌电机控制电路、搅拌电机过热保护电路和夹管阀控制电路，搅拌电机过热保护电路连接处理单元的信号输入端，处理单元的信号输出端分别连接搅拌电机控制电路和夹管阀控制电路；
搅拌电机控制电路包括第一和第二反相器、第一和第二交流固态继电器，处理单元的信号输出端连接分别连接第一和第二反相器的输入端，第一和第二反相器的输出端分别连接第一和第二交流固态继电器正向输入端，第一和第二交流固态继电器的负向输入端接地；第一和第二交流固态继电器的输出端均连接搅拌电机的绕组；
搅拌电机过热保护电路包括设置于搅拌电机外壳上的温控开关，温控开关的信号输出端连接处理单元的信号输入端；
夹管阀控制电路包括包括第三和第四反相器、第三和第四交流固态继电器，处理单元的信号输出端连接分别连接第三和第四反相器的输入端，第三和第四反相器的输出端分别连接第三和第四交流固态继电器正向输入端，第三和第四交流固态继电器的负向输入端接地；第三和第四交流固态继电器的输出端分别连接第一夹管阀和第二夹管阀；第三和第四交流固态继电器的输出端上均连接有夹管阀状态指示电路，两个夹管阀状态指示电路均包括发光二极管和电阻，两个发光二极管的正极分别连接第三和第四交流固态继电器的输出端；两个发光二极管的负极分别通过两个电阻连接直流电源。
4.如权利要求3所述的金刚石线锯生产用自动加砂装置，其特征在于：控制模块还包括通信电路和报警电路，通信电路和报警电路分别连接处理单元的信号输出端；通信电路包括通信芯片，通信芯片连接处理单元的信号输出端；报警电路包括第一三极管、第二三极管、报警电路和蜂鸣器，处理单元的信号输出端连接第一三极管的基极，第一三极管的集电极连接电源，第一三极管的发射极通过报警电阻连接第二三极管的基极，第二三极管的发射极接地，第二三极管的集电极连接蜂鸣器。
5.如权利要求4所述的金刚石线锯生产用自动加砂装置，其特征在于：控制模块还包括显示电路，显示电路包括液晶屏和排阻，处理单元的信号输出端连接排阻和液晶屏的信号输入端。
6.如权利要求5所述的金刚石线锯生产用自动加砂装置，其特征在于：控制模块还包括存储电路，处理单元的信号输出端连接存储电路。
7.如权利要求6所述的金刚石线锯生产用自动加砂装置，其特征在于：液位采集电路还包括液位电阻、可调电阻、比较器和两个探针，两个探针伸入到定量槽中，其中一个探针接地，另外一个探针连接比较器的同相输入端，比较器的反相输入端连接可调电阻的可调端，可调电阻的第一端连接电源，可调电阻的第二端接地；比较器的信号输出端连接处理单元的信号输入端。
8.如权利要求7所述的金刚石线锯生产用自动加砂装置，其特征在于：过渡软管和储料槽之间连接有硬质管道，硬质管道和储料槽密封连接；硬质管道顶端位于储料槽内，硬质管道顶端封闭，且硬质管道顶端上分布有至少1个镀液滤孔。
9.如权利要求8所述的金刚石线锯生产用自动加砂装置，其特征在于：还包括料斗，料斗的下部伸入到储料槽中，储料槽为透明材质；储料槽侧壁上设有刻度。
10.一种利用权利要求1所述的装置进行的金刚石线锯生产用自动加砂方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
（1）将砂和电镀液通过料斗加入到储料槽中；
（2）搅拌电机采用正转一段时间，停止一段时间，再反转一段时间对储料槽中的物料进行搅拌；
（3）下料过程中，第一夹管阀开启，储料槽中的物料通过过渡软管下落到定量槽中直到物料接触到定量槽中的探针第一夹管阀关闭，第二夹管阀开启，定量槽中的物料通过下料软管进入到需要加砂的设备中。
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