一種折疊式氣動(dòng)提升門(mén)的設(shè)計(jì)

（江蘇六維智能裝備股份有限公司，江蘇 南京 210019）

1 引言

近年來(lái)隨著人力成本不斷增加，加之自動(dòng)化技術(shù)日趨成熟，越來(lái)越多企業(yè)開(kāi)始向機(jī)械化和自動(dòng)化靠攏。為了減少倉(cāng)儲(chǔ)用地，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，加快貨物存儲(chǔ)速度，便于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體優(yōu)化，提高生產(chǎn)和管理水平，選擇智能設(shè)備已是必然。折疊式氣動(dòng)提升門(mén)（簡(jiǎn)稱(chēng)提升門(mén)）作為設(shè)備與設(shè)備、人與設(shè)備之間的安全紐帶，在鈑金行業(yè)智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

2 提升門(mén)描述

提升門(mén)主要用于鈑金行業(yè)智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中的堆垛機(jī)與周邊自動(dòng)化設(shè)備的對(duì)接中，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備聯(lián)動(dòng)、設(shè)備與人之間的安全防護(hù)功能。

提升門(mén)是由氣源壓力為動(dòng)力來(lái)現(xiàn)實(shí)升降的。結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小、整體高度低、提升高度高、跨距大、安全可靠。其穿梭車(chē)在電控系統(tǒng)控制下，（可與其它設(shè)備進(jìn)行互鎖控制）通過(guò)調(diào)整氣缸上的磁性開(kāi)關(guān)位置來(lái)調(diào)節(jié)提升高度。該提升門(mén)在斷電斷氣的情況下，懸停在任意位置而不墜落。

2.1 提升門(mén)主要技術(shù)指標(biāo)

提升門(mén)的主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

2.2 提升門(mén)的結(jié)構(gòu)及工作原理

提升門(mén)由門(mén)網(wǎng)（一）、門(mén)網(wǎng)（二）、懸臂支架、立柱、定滑輪組件、橫梁、鋼絲繩（一）、定滑輪、鋼絲繩（二）、導(dǎo)軌、氣缸以及氣動(dòng)輔助元件組成，如圖1所示。

門(mén)網(wǎng)（一）型材焊接而成，兩側(cè)裝有導(dǎo)向輪，利用導(dǎo)向輪在導(dǎo)軌槽內(nèi)側(cè)滾動(dòng)使門(mén)網(wǎng)（一）在導(dǎo)軌內(nèi)平穩(wěn)運(yùn)行，門(mén)網(wǎng)（一）上方裝有動(dòng)滑輪組。門(mén)網(wǎng)（二）兩側(cè)也裝有導(dǎo)向輪，目的也是使門(mén)網(wǎng)（二）在導(dǎo)軌內(nèi)平穩(wěn)運(yùn)行。懸臂支架固定在立柱上。橫梁與兩根立柱之間使用螺栓連接，橫梁上面裝有兩組定滑輪組。鋼絲繩（一）一端提升連接門(mén)網(wǎng)（一）一端連接氣缸活塞桿，中間經(jīng)過(guò)橫梁上的定滑輪。鋼絲繩（二）一端提升連接門(mén)網(wǎng)（二）一端連接固定在立柱上的懸臂支架，中間經(jīng)過(guò)門(mén)網(wǎng)（一）上的動(dòng)滑輪。

表1 提升門(mén)主要技術(shù)指標(biāo)

圖1 提升門(mén)結(jié)構(gòu)示意圖

折疊式氣動(dòng)提升門(mén)采用雙氣缸同步控制，通過(guò)調(diào)節(jié)氣缸進(jìn)出口調(diào)速閥來(lái)實(shí)現(xiàn)雙氣缸的同步上升及下降，在電氣控制下利用電磁換向閥控制上升與下降間的切換。當(dāng)換向閥左側(cè)通電時(shí)，壓縮空氣進(jìn)入氣缸無(wú)桿腔，活塞桿伸出，與鋼絲繩（一）連接的門(mén)網(wǎng)（一）在向下移動(dòng)，與鋼絲繩（二）連接的門(mén)網(wǎng)（二），由于動(dòng)滑輪特性門(mén)網(wǎng)（二）以門(mén)網(wǎng)（一）的兩倍速度向下移動(dòng)。如果中途突遇斷氣斷電等情況，門(mén)網(wǎng)（一）和門(mén)網(wǎng)（二）懸停，不墜落，不下滑。下降到設(shè)定位置觸發(fā)磁性開(kāi)關(guān)CK2和CK4后停止，當(dāng)換向閥右側(cè)通電時(shí)，壓縮空氣進(jìn)入氣缸有桿腔，活塞桿縮回，門(mén)網(wǎng)（一）和門(mén)網(wǎng)（二）提升，提升到設(shè)定的位置觸發(fā)CK1和CK4后停止，兩扇門(mén)折疊合并起來(lái)，如圖2所示。

2.3 提升門(mén)的參數(shù)計(jì)算

門(mén)網(wǎng)（一）：m1=50Kg；

圖2 氣動(dòng)控制原理圖

門(mén)網(wǎng)（二）：m2=50Kg；

氣源壓力：P=0.6MPa；

門(mén)網(wǎng)的提升速度為S=0-20m/min；

提升高度：H=2m；

重力加速度：g=10m/s2

定滑輪半徑r1/動(dòng)滑輪半徑r2：r1=3cm，r2=8.2cm；

μ--滾動(dòng)摩擦系數(shù)，取0.05；

η--機(jī)械傳動(dòng)效率，取0.9；

由于采用的是雙氣缸同步工作，所以只需要分析單氣缸受力情況：

F=（m1g+m2g+f）（1+μ/r1）（1+μ/r2）/η

=（50·10+50·10+50·10)(1+0.05/3)（1+0.05/8.2）/0.9

=1 705N；

氣缸有效行程T計(jì)算：

T=H/2=2/2=1m；

根據(jù)F=1 705N，T=1m選定合適的氣缸。

提升門(mén)受力示意圖如圖3所示。

2.4 提升門(mén)特點(diǎn)

（1）折疊式氣動(dòng)提升門(mén)結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小、整體高度低、提升高度高、跨距大；

（2）雙氣缸同步控制，氣缸自帶緩沖裝置，運(yùn)行平穩(wěn)、可靠、噪音??；

（3）折疊式氣動(dòng)提升門(mén)安全性能高，在斷電斷氣情況下不墜落、不下滑；

圖3 提升門(mén)受力示意圖

（4）采用壓縮空氣作為動(dòng)力源既環(huán)保又經(jīng)濟(jì)；

（5）定位準(zhǔn)確：電氣控制后通過(guò)調(diào)整磁性開(kāi)關(guān)的位置，可改變門(mén)提升高度；

（6）調(diào)速：調(diào)節(jié)調(diào)速閥可改變提升門(mén)上升和下降的速度；

（7）安裝迅速快捷，操作簡(jiǎn)單。

3 結(jié)束語(yǔ)

折疊式氣動(dòng)提升門(mén)是根據(jù)滑輪原理演變而來(lái)，由于其結(jié)構(gòu)緊湊、跨距大、快速、安全、節(jié)能、環(huán)保等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于國(guó)家電網(wǎng)數(shù)控鈑金線與智能物倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中，得到用戶(hù)的一致好評(píng)。