雙向防撞擊電氣報(bào)警裝置研究

谷雨峰 任建文

（華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，河北 保定 071003）

0 引言

在很多領(lǐng)域，機(jī)械在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中都有遇到障礙物的可能。機(jī)械與障礙物發(fā)生碰撞可能造成部件損壞，帶來(lái)嚴(yán)重的后果。文獻(xiàn)［1］對(duì)防撞擊破壞的緩沖裝置進(jìn)行了研究，但該裝置只能應(yīng)用于附件的提取與交換過(guò)程中，不能應(yīng)用到其他運(yùn)動(dòng)的機(jī)械中。文獻(xiàn)［2］為防止鉆桿被拉彎的機(jī)械事故設(shè)計(jì)了鉆桿防撞擊系統(tǒng)，采用非接觸式檢測(cè)元件對(duì)鉆桿位置進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。文獻(xiàn)［3］介紹了一種保護(hù)數(shù)控機(jī)床等離子切割機(jī)的防撞擊裝置。

此前應(yīng)用較多的是單向防撞擊裝置，該類裝置由于功能單一、成本較高，已不能滿足實(shí)際的應(yīng)用需求。為避免與障礙物形成實(shí)質(zhì)性的撞擊而造成機(jī)械損壞，需設(shè)計(jì)一個(gè)可靠的報(bào)警裝置。本文對(duì)防撞擊報(bào)警裝置進(jìn)行了深入研究，根據(jù)不同的實(shí)際應(yīng)用需求，提出了2種雙向防撞擊電氣報(bào)警裝置，并詳細(xì)介紹了其工作原理。實(shí)際應(yīng)用表明，本文所設(shè)計(jì)的報(bào)警裝置具有良好的實(shí)用價(jià)值。

1 水平—垂直式防撞擊電氣報(bào)警裝置

1.1 報(bào)警裝置的構(gòu)成

水平—垂直式防撞擊電氣報(bào)警裝置可防止運(yùn)動(dòng)的機(jī)械受到水平和垂直方向的撞擊，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中，1為上下運(yùn)動(dòng)的滑塊，M1為驅(qū)動(dòng)滑塊1運(yùn)動(dòng)的電機(jī)，2為左右運(yùn)動(dòng)的滑塊，M2為驅(qū)動(dòng)滑塊2運(yùn)動(dòng)的電機(jī)，3為防撞桿，4為頂桿，5為彈簧，6和7分別為電機(jī)M1和M2帶動(dòng)的滾珠絲杠。

圖1 水平—垂直式防撞擊電氣報(bào)警裝置結(jié)構(gòu)圖

1.2 報(bào)警裝置的工作原理

電機(jī)M1帶動(dòng)滾珠絲杠6旋轉(zhuǎn)使得滑塊1由上向下運(yùn)動(dòng)，電機(jī)M2帶動(dòng)滾珠絲杠7旋轉(zhuǎn)使得滑塊2在滑塊1上由右向左運(yùn)動(dòng)。防撞桿3在重力作用下圍繞鉸鏈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，但頂桿在彈簧的作用下限定了防撞桿位置。防撞桿在此位置下不報(bào)警，其右端部頂住微動(dòng)開關(guān)的觸點(diǎn)，微動(dòng)開關(guān)處于常閉狀態(tài)。

當(dāng)防撞桿受到由左向右的水平力作用時(shí)，防撞桿將通過(guò)頂桿克服彈簧彈性力，離開原點(diǎn)位置，沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)微動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)脫開，處于斷開狀態(tài)，電機(jī) M1、M2斷電停止轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，移動(dòng)的部件停止運(yùn)動(dòng)，避免了與障礙物形成實(shí)質(zhì)性的撞擊。當(dāng)水平力作用消失后，防撞桿又恢復(fù)到原點(diǎn)位置。

當(dāng)防撞桿受到由下向上的垂直力作用時(shí)，防撞桿克服重力圍繞鉸鏈沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，離開原點(diǎn)位置，微動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)脫開，處于斷開狀態(tài)，同樣使電機(jī)M1、M2斷電停止轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，移動(dòng)的部件停止運(yùn)動(dòng)。當(dāng)垂直力作用消失后，防撞桿又恢復(fù)到原點(diǎn)位置。

本裝置電氣部分原理如圖2所示。

圖2 報(bào)警裝置電氣部分原理圖

2 雙向水平式防撞擊電氣報(bào)警裝置

2.1 報(bào)警裝置的構(gòu)成

雙向水平式防撞擊電氣報(bào)警裝置主要應(yīng)用在工件的裝配過(guò)程中，它可防止由于定位不準(zhǔn)確造成的工件受損事故的發(fā)生，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖中，A、B、C為待安裝的部件，MA和MB分別為驅(qū)動(dòng)部件A和B的電機(jī)，滾珠絲桿A和B分別被電機(jī)MA和MB帶動(dòng)，圖中還有碟型彈簧、光電開關(guān)等。

圖3 雙向水平式防撞擊電氣報(bào)警裝置結(jié)構(gòu)圖

2.2 報(bào)警裝置的工作原理

部件A或部件B要與裝置中的部件C進(jìn)行自動(dòng)對(duì)接，但不是同時(shí)對(duì)接。通過(guò)系統(tǒng)編程控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，電機(jī)MA或MB控制滾珠絲桿A或B轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)部件A或B到達(dá)預(yù)定位置，完成對(duì)接過(guò)程。在對(duì)接過(guò)程中由于定位不準(zhǔn)確等原因，可能使部件A或部件B的小軸沒(méi)有進(jìn)入部件C孔中，這種情況下，如果沒(méi)有一個(gè)帶有電氣檢測(cè)的保護(hù)裝置，電機(jī)MA和MB將繼續(xù)運(yùn)行，從而造成不良后果。

本裝置的工作原理為：當(dāng)部件A或B與部件C對(duì)接時(shí)，如果發(fā)生軸與孔沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)的情況，部件C的位置將改變，碟型彈簧B或碟型彈簧A受力被壓縮，光電開關(guān)檢測(cè)到異常情況，于是發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使電機(jī)MA和MB停止運(yùn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)不同的應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)了2種雙向防撞擊電氣報(bào)警裝置，即水平—垂直式和雙向水平式防撞擊電氣報(bào)警裝置。與目前應(yīng)用較多的單向防撞擊裝置相比，這2種雙向防撞擊電氣報(bào)警裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，功能得到了增加，具有很好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

［1］黃成軍，胡忠林.一種防撞擊破壞的緩沖裝置［J］.機(jī)械工程師，2007（10）

［2］朱宴南，王亞飛.DM30型鉆機(jī)鉆桿防撞擊系統(tǒng)［J］.工程機(jī)械，2010（10）

［3］李紅，李金煜.防碰撞裝置在數(shù)控等離子切割機(jī)上的應(yīng)用［J］.新技術(shù)新工藝，2001（4）