石材仿形機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)

摘 要：本文介紹了石材仿形機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)，從工藝分析、電路設(shè)計(jì)到線路安裝，很好地引導(dǎo)學(xué)生的思路，指導(dǎo)學(xué)生的設(shè)計(jì)與安裝。

關(guān)鍵詞：石材機(jī)械 繼電器控制 課程設(shè)計(jì)

為充實(shí)和加強(qiáng)云浮市技工學(xué)校電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)石材仿形機(jī)械的電氣控制系統(tǒng)課程，提供了基于繼電器的電氣控制系統(tǒng)的教學(xué)方案。該機(jī)械的電氣控制系統(tǒng)難易程度適中，很適合中級(jí)電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，本土本色，大大增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

一、石材仿形機(jī)械概述

石材仿形機(jī)械是一種石材加工行業(yè)廣泛應(yīng)用的一種機(jī)械，專(zhuān)門(mén)用于加工石材曲面和異形石線的自動(dòng)化機(jī)械，另外還具有切邊機(jī)的功能。學(xué)生可以通過(guò)參觀學(xué)校車(chē)間，掌握石材機(jī)械仿形加工的工藝過(guò)程。石材仿形機(jī)械的主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)形式如圖1所示。

二、石材仿形機(jī)械的工藝分析

加工之前先用紙板剪出需要加工的弧線，制作出模板。石材仿形機(jī)械加工工藝，要求在石板表面加工出和模板一樣的弧面。這是一個(gè)粗加工的過(guò)程，石材加工的結(jié)

圖1 石材仿形機(jī)械的主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)形式

1.立柱；2.模板；3.紅外線傳感器；4.垂直滑塊；5.水平滑塊；6.橫梁；7.主軸；8.石材板料（工件）；9.工作臺(tái)；10.底座。

果是表面帶有小臺(tái)階的弧面。刀具在石板上切下一刀就形成一個(gè)小臺(tái)階，緊密排列的小臺(tái)階就形成了和模板一樣的粗弧面，這些弧面經(jīng)手工打磨光滑，最終形成和模板一樣的弧面。但是在加工工藝中應(yīng)該怎樣控制刀路，需要學(xué)生思考。因?yàn)楣に嚪治鍪窃O(shè)計(jì)電路的根本，學(xué)生通過(guò)工藝分析才能設(shè)計(jì)電路實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程。教師可以從以下三個(gè)階段引導(dǎo)學(xué)生分析解決工藝問(wèn)題。

1.提出解決問(wèn)題的建議

現(xiàn)在需要根據(jù)模板加工一個(gè)弧線。要在板材上加工出這樣的弧線，需要知道加工刀具的行走路線；要找出刀具的行走路線，就需要學(xué)生拓展思路，大膽設(shè)想。這時(shí)教師要求學(xué)生不考慮可行性，只要有想法，都可以提出，從而得到各種解決問(wèn)題的方法。

2.可行性評(píng)估

在以上階段，學(xué)生提出很多解決問(wèn)題的方法，對(duì)此要讓學(xué)生根據(jù)現(xiàn)有的知識(shí)和條件分析，找出其中可行的方案。

3.實(shí)現(xiàn)

這個(gè)階段需要學(xué)生利用所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，從設(shè)想的方法轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)成解決問(wèn)題的方案?；诶^電器的控制系統(tǒng)，這個(gè)解決方案就是用繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)的順序控制。也就是把電力拖動(dòng)控制線路與技能訓(xùn)練的順序控制與自動(dòng)循環(huán)控制的知識(shí)，有機(jī)地結(jié)合到這個(gè)石材機(jī)械加工電氣控制系統(tǒng)中。教師除了對(duì)學(xué)生加以引導(dǎo)外，還要提供一套標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)方案供學(xué)生參考。

為了加工出和模板一樣的弧面，教師先要設(shè)計(jì)刀架的運(yùn)動(dòng)順序，然后再實(shí)現(xiàn)電氣控制。開(kāi)始先要得到一個(gè)典型的刀架運(yùn)動(dòng)順序，把刀架先調(diào)整到板材上方，然后下降到弧線所在的深度由工作臺(tái)帶著工件走一刀。這樣就完成了弧線的一小段（即一個(gè)小臺(tái)階）；走完這一刀，刀架上升后沿橫梁的方向橫移一小段距離（這個(gè)距離需要在加工的時(shí)候根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整），橫移完成后就可以重復(fù)第一刀的工作了。整個(gè)順序分為四個(gè)工步，見(jiàn)下表。

三、電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.主電路部分的設(shè)計(jì)思路

4臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別是主電動(dòng)機(jī)、垂直移動(dòng)電動(dòng)機(jī)、水平移動(dòng)電動(dòng)機(jī)和工作臺(tái)電動(dòng)機(jī)，其中工作臺(tái)電動(dòng)機(jī)由變頻器調(diào)速。

2.控制電路的設(shè)計(jì)思路

（1）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)的思路。教師根據(jù)電力拖動(dòng)控制線路與技能訓(xùn)練里面第二單元的課題四中，有關(guān)工作臺(tái)自動(dòng)循環(huán)控制線路的介紹，拋磚引玉，引導(dǎo)學(xué)生從這個(gè)課題內(nèi)容尋求解決辦法。自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)在于工作臺(tái)觸碰到行程開(kāi)關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)“往返”的切換。用中間繼電器控制執(zhí)行“進(jìn)態(tài)”和“退態(tài)”動(dòng)作，然后在“進(jìn)態(tài)”完成電路的工步1、2、3和4的工作臺(tái)前進(jìn)的控制。工作臺(tái)前進(jìn)到行程開(kāi)關(guān)位置，觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)使電路進(jìn)入到工作臺(tái)后退的“退態(tài)”?！巴藨B(tài)”的控制同理。這樣，從自動(dòng)往返的“往”與“返”轉(zhuǎn)變成了現(xiàn)在的“進(jìn)態(tài)”與“退態(tài)”，不同的是，“往”與“返”只是簡(jiǎn)單地對(duì)一個(gè)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，而“進(jìn)態(tài)”與“退態(tài)”都控制著工步1～4。學(xué)生們還有一個(gè)很難解決的疑問(wèn)，即工步1～4所需要的電器怎么執(zhí)行復(fù)位？這個(gè)時(shí)候教師再給學(xué)生復(fù)習(xí)一下工作臺(tái)自動(dòng)往返電路的行程開(kāi)關(guān)的動(dòng)作順序，問(wèn)題就迎刃而解了。下面是電路的主要部分，如圖2所示。

（2）實(shí)現(xiàn)順序控制。電力拖動(dòng)控制線路與技能訓(xùn)練第二單元課題五有關(guān)于順序控制線路的介紹。該電路的要求是工步1～4需要按順序啟動(dòng)，同時(shí)在KA1與KA2常開(kāi)切換瞬間復(fù)位。實(shí)現(xiàn)順序控制部分的主要電路如圖3所示。

圖2

圖3

3.控制面板的設(shè)計(jì)

石材仿形機(jī)械除了仿形加工功能外，還要充當(dāng)切邊機(jī)的角色，即能手動(dòng)模式切割石板，所以要具備以下功能的按鈕：手動(dòng)自動(dòng)模式切換、上升、下降、左平移右平移切換、工作臺(tái)前進(jìn)、工作臺(tái)后退、工作臺(tái)停止、主機(jī)啟動(dòng)停止等。值得提醒學(xué)生的是，控制面板的按鈕設(shè)計(jì)將會(huì)影響控制電路的設(shè)計(jì)，而且控制面板設(shè)計(jì)的服務(wù)對(duì)象是機(jī)械的使用者，而不是電路本身，也就是面板取決于用戶(hù)的操作方便，電路必須服從于控制面板。

4.電氣線路的安裝與檢修

（1）元件明細(xì)表的填寫(xiě)。在元件明細(xì)表中，應(yīng)該寫(xiě)明所需要元件的名稱(chēng)、型號(hào)規(guī)格、數(shù)量，甚至大概價(jià)格和采購(gòu)渠道等信息，根據(jù)電路圖和安裝的實(shí)際情況詳細(xì)列出，做到一個(gè)不漏。

（2）安裝訓(xùn)練與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。此項(xiàng)內(nèi)容可參考中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社出版的《電力拖動(dòng)控制線路與技能訓(xùn)練》（第四版）安裝訓(xùn)練和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)部分。

參考文獻(xiàn)：

[1]勞動(dòng)和社會(huì)保障部教材辦公室.電力拖動(dòng)控制線路與技能訓(xùn)練（第三版）[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2004.

[2]何國(guó)金.機(jī)械電氣自動(dòng)控制[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2002.

（作者單位：廣東省云浮市技工學(xué)校）