胡云 劉俊杰

摘 要：目前，旋轉(zhuǎn)工作臺大多無法進(jìn)行多工件的連續(xù)加工。為適應(yīng)裝備制造業(yè)智能化生產(chǎn)的需求，本文提出了一種基于電子控制的自動化旋轉(zhuǎn)裝置。其間通過對其結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制系統(tǒng)進(jìn)行闡述，介紹其實現(xiàn)自動升降旋轉(zhuǎn)的原理，并通過軟件進(jìn)行運動仿真，驗證該結(jié)構(gòu)的合理性。

關(guān)鍵詞：自動化旋轉(zhuǎn);控制;升降

中圖分類號：TP273文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2020）23-0069-03

Abstract： At present， most of the rotary tables cannot perform continuous processing of multiple workpieces. In order to meet the needs of intelligent production in the equipment manufacturing industry， this paper proposed an automatic rotating device based on electronic control. In the meantime， the principle of realizing automatic lifting and rotation was introduced by explaining its structural design and control system， and the software was used for motion simulation to verify the rationality of the structure.

Keywords： automatic rotation;control;up and down

旋轉(zhuǎn)工作臺是通過一種帶有可轉(zhuǎn)動的臺面、用以加工工件的機(jī)床結(jié)構(gòu)，加工時可利用齒輪傳動帶動旋轉(zhuǎn)工作臺進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使得工件加工更加方便，這種旋轉(zhuǎn)工作臺一直被廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工等領(lǐng)域。現(xiàn)如今，市場上存在的旋轉(zhuǎn)工作臺大都是利用齒輪來帶動旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)和升降操作的，齒輪傳動結(jié)構(gòu)有安裝精度大、價格高昂等弊端，傳動時效率非常低，而且現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)工作臺大多無法實現(xiàn)多工件的連續(xù)加工，都需要人工來輔助加工，同時也無法實現(xiàn)電子控制自動化旋轉(zhuǎn)[1-2]，這在加工過程中給人們帶來了極大的不便，浪費人力。為適應(yīng)裝備制造業(yè)智能化的發(fā)展需要，人們需要對旋轉(zhuǎn)工作臺進(jìn)行以控制自動化、質(zhì)量輕量化、功能多樣化為目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計研究[3]，從而通過簡單的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)工作臺的自動化旋轉(zhuǎn)和升降，節(jié)省空間，提高效率。

1 自動化旋轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計

基于電子控制的自動化旋轉(zhuǎn)裝置如圖1所示。該裝置包含底座、升降裝置、齒輪傳動裝置、旋轉(zhuǎn)臺和控制器五個部分。其中，齒輪傳動部分具體情況如圖2所示，齒輪傳動裝置包括第二驅(qū)動電機(jī)、支撐臺、工作軸、第一齒輪、旋轉(zhuǎn)臺、第二齒輪、固定軸。利用第二驅(qū)動電機(jī)帶動第一齒輪和第二齒輪來進(jìn)行旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)操作。本設(shè)計利用時間繼電器來控制第二驅(qū)動電機(jī)的開啟和停止，從而確定工作臺的位置，通過控制旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)時間來進(jìn)行工件的轉(zhuǎn)移和加工。

升降機(jī)構(gòu)部分包括升降臺、驅(qū)動裝置和活動支架，升降裝置結(jié)構(gòu)如圖3所示，第二支撐臂上端、下端均設(shè)置有滑輪，底座上對應(yīng)設(shè)置有限位擋塊，第一支撐臂下端通過軌道滑輪活動連接，第一支撐臂上端通過固定鉸鏈與升降臺連接。液壓油缸一端固定在第二支撐臂底端，可通過驅(qū)動控制液壓缸的動作，從而控制升降臺的高低，可實現(xiàn)自動升降，以適應(yīng)不同高度的工件加工要求。

2 控制系統(tǒng)的設(shè)計

控制器部分包含驅(qū)動控制和時間繼電器控制兩個部分，其中，驅(qū)動控制由第一驅(qū)動電機(jī)帶動一系列液壓閥控制液壓缸的活動，從而控制工作臺的升降;時間繼電器設(shè)定好時間，控制工作臺面的定時旋轉(zhuǎn)，如圖4所示，每一個工作位置連接一個采位置集器，對處理器進(jìn)行信號反饋，控制時間繼電器的動作，智能化感知工件位置，從而控制第二驅(qū)動電機(jī)對工作臺面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

升降機(jī)構(gòu)的驅(qū)動控制系統(tǒng)如圖5所示，液壓油通過過濾器從油箱吸出，經(jīng)過齒輪泵后形成一定的壓力，齒輪泵和液壓油缸之間設(shè)置有單向閥、溢流閥、節(jié)流閥、電磁支撐閥和單向節(jié)流閥，液壓油通過這些元件進(jìn)入液缸下端，使液缸的活塞向上運動，配合第一活動支架和第二活動支架來完成升降臺上升操作，在這個過程中，液壓油缸上端回油經(jīng)過電磁支撐閥回到油箱，其額定壓力通過溢流閥進(jìn)行調(diào)整，通過壓力表觀察壓力數(shù)值。升降臺下降時，受自身重力原因影響，液壓油缸的活塞向下運動，液壓油經(jīng)過電磁支撐閥進(jìn)入液壓油缸上端，液壓油缸下端回油分別通過單向閥、溢流閥、節(jié)流閥、電磁支撐閥和單向節(jié)流閥回到油箱，完成液壓控制。

系統(tǒng)利用液壓傳動系統(tǒng)控制各閥、電機(jī)及開關(guān)動作，控制齒輪的轉(zhuǎn)動，從而帶動工作臺旋轉(zhuǎn)。該系統(tǒng)可以進(jìn)行多工件的連續(xù)加工。同時，該系統(tǒng)可智能調(diào)節(jié)工作臺高低，用控制器控制液壓系統(tǒng)，可實現(xiàn)自動升降，適應(yīng)不同高度的工件加工要求，智能化感知工件位置，每個位置傳感器檢測對應(yīng)工作臺所處位置并將信息傳輸至處理旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)操作。

3 運動仿真模擬

為了驗證該機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)合理性，本研究通過UG10.0軟件對該機(jī)構(gòu)進(jìn)行運動仿真，先依照圖6所示定義好運動連桿件，然后對其逐個進(jìn)行運動約束的設(shè)置，分別設(shè)置運動副，建立解算方案，將時間設(shè)為10 s，將步數(shù)設(shè)為300，對其模型進(jìn)行運動仿真，結(jié)果較為理想，動作順暢沒有干涉現(xiàn)象的發(fā)生，能較好實現(xiàn)預(yù)想的動作。

4 結(jié)論

通過對基于電子控制的自動化旋轉(zhuǎn)裝置的結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)設(shè)計，該裝置具有自動化旋轉(zhuǎn)和升降功能。為了保證結(jié)構(gòu)的合理性，本研究對其進(jìn)行運動仿真，經(jīng)驗證，各部件活動通暢順利，符合預(yù)期效果。其結(jié)構(gòu)簡單輕巧，價格低廉，可實現(xiàn)多工件的連續(xù)加工，可以智能調(diào)節(jié)工作臺高低，實現(xiàn)自動升降，適應(yīng)不同高度的工件加工要求，大大提高了生產(chǎn)效率。本項研究對生產(chǎn)具有很好的指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧建勝，羅庚興.全自動升降旋轉(zhuǎn)清洗裝置的設(shè)計[J].清洗世界，2017（33）：34-36.

[2]侯孟暉.一種具有可升降旋轉(zhuǎn)功能的自動化殺菌鞋柜設(shè)計[J].科技傳播，2019（1）：151-152.

[3]屈鐵軍.智能升降旋轉(zhuǎn)舞臺控制系統(tǒng)開發(fā)[J].機(jī)械工程師，2014（6）：263-264.