扩散炉管舟位改进国产化备案

点赞:18154 浏览:81455 近期更新时间:2024-02-01 作者:网友分享原创网站原创

【摘 要 】本文主要是对现有扩散炉管的舟位状况进行分析,有就问题提出了详细的解决方案进行,可使扩散炉舟位故障大为减少,同时能大幅度降低其维护成本.

【关 键 词 】旋转编码器,加减法计数器,直流测速电机

0.前言

由于半导体集成电路的生产设备大多是国外的二手设备,设备的老化程度严重,以及由于昂贵而导致的备件稀缺,所以对现有二手设备的改进和国产化迫在眉睫.现分别就目前国内的扩散BTU炉管和THERMICO炉管的舟位改进方案进行简单阐述.

1.BTU炉管

1.1 目前状况

现有扩散BTU炉管有一半炉管还是用机械的方法来测量舟位,其舟位装置是由一条长约2.5米的钢丝绳,一条长约3米的高强度的圈形弹簧片,一个10圈精密耐磨电位器,还有几个用于装载钢丝绳和弹簧片的套圈组成.钢丝绳的一端固定在舟位装载器上,另一端固定在与装载弹簧片的套圈同轴并一起转动的套圈上,而电位器的轴与此轴连在一起.当进舟时,舟位装载器带动钢丝绳向炉管移动,使固定钢丝绳另一端的套圈转动,同时使装载弹簧片的同轴套圈向弹簧片拉伸的方向转动,也带动电位器转动,来测定舟的位置,此时弹簧片不断积聚势能,直到进舟完毕,同理,当出舟时,弹簧片利用积聚的势能,带动套圈和电位器反转,收回钢丝绳,使钢丝绳与舟位装载器始终同步.

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1.2 优缺点分析

这种测定方式的优点是直观,容易理解,但由于都是用钢丝绳和弹簧片的机械运动来实现的,对弹簧片和电位器的要求比较高,损耗比较大,经常需更换,特别是弹簧片,目前我们还需从国外的原厂购写,所以我们改用光电编码器的方式来实现.

1.3 改进方案的工作原理

把编码器装在舟的丝杆轴上,当进舟动作时,编码器顺时针方向旋转,编码器的A相输出超前B相输出900 ,触发器输出Q(W1)为高电平,(W2)为低电平,使与非门U2A打开,计数脉冲从U2A 通过,输出W3,而U2B禁止输出.使编码器的脉冲信号加给到计数器的TU 端进行加法计数,同理,当出舟时,编码器逆时针方向旋转,编码器的B相输出超前A相输出900 ,触发器输出Q(W1)为低电平,(W2)为高电平,使与非门U2B打开,计数脉冲从U2B通过,输出W4,而U2A禁止输出.使编码器的脉冲信号加给到计数器的TD 端进行减法计数.计数器由U4,U5,U6,U7四个四位计数器74193组成,计数后由14位数模转换器转换成0-15v的模拟量输出至舟位控制器进行处理.(如图1所示)

图1

经过测量,舟位从最外端进到最里端转动轴转动的最大圈数为140圈左右(由于不同炉管的限位开关的位置不同),放余量至150圈,而现在我们用的编码器的分辨率是360个/圈,所以编码器输出的最大脉冲数为150*360等于54000个,考虑到输出显示的精度最低为0.1cm,选用14位数模转换器AD7538,可对213 等于8192个脉冲进行计数,所以,要对编码器的输出脉冲通过U3进行1/8分频(54000/8192≈6.6),那么现在的输出精度为:(8/54000)*200≈0.03cm,注:舟位总长为200cm.

1.4 进一步完善

由于舟位要经常进行进出舟,会使编码器因经常顺时针和逆时针旋转而产生误差,而且随着使用时间增加,误差会累积增加,因此,我们在舟位的中点位置处放一个中点开关,当舟经过中点时,使计数器置为成8192,这样既避免了累积误差,又不会因为由于某种人为失误或故障而使计数器溢出.如果有必要,只要加几个逻辑门和继电器,就可以把前后限位开关取消,能如THERMICO炉管那样用位置限位.(图1中没有画出)

2.THERMICO炉管

THERMICO炉管的舟位电机是一只最大电压为24v的直流电机,并带有测速线圈和旋转编码器.目前问题是,由于设备使用时间过长,电机老化,使运行电流增大容易出现故障或烧坏,而要写一只这种同型号的新电机要好几万元,即使是旧电机,也要一万元左右.

解决的方法很简单,就是在国内找或一只电压、电流相同的带测速直流电机,再配一个分辨率一样的旋转编码器.因为电机电流和编码器分辨率都可以想办法测得.成本在2000-3000元左右.


3.结论

通过编码器测定舟位方式和的实现,降低的扩散炉舟位故障率和维护成本,同时出现故障时也不会因为没有备件而耽误生产,国产电机使用,更是降低的其运行及备件成本.

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