雙向防撞擊電氣報警裝置研究

谷雨峰 任建文

（華北電力大學電氣與電子工程學院，河北 保定 071003）

0 引言

在很多領域，機械在運動過程中都有遇到障礙物的可能。機械與障礙物發生碰撞可能造成部件損壞，帶來嚴重的后果。文獻［1］對防撞擊破壞的緩沖裝置進行了研究，但該裝置只能應用于附件的提取與交換過程中，不能應用到其他運動的機械中。文獻［2］為防止鉆桿被拉彎的機械事故設計了鉆桿防撞擊系統，采用非接觸式檢測元件對鉆桿位置進行實時檢測。文獻［3］介紹了一種保護數控機床等離子切割機的防撞擊裝置。

此前應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，已不能滿足實際的應用需求。為避免與障礙物形成實質性的撞擊而造成機械損壞，需設計一個可靠的報警裝置。本文對防撞擊報警裝置進行了深入研究，根據不同的實際應用需求，提出了2種雙向防撞擊電氣報警裝置，并詳細介紹了其工作原理。實際應用表明，本文所設計的報警裝置具有良好的實用價值。

1 水平—垂直式防撞擊電氣報警裝置

1.1 報警裝置的構成

水平—垂直式防撞擊電氣報警裝置可防止運動的機械受到水平和垂直方向的撞擊，其結構如圖1所示。圖中，1為上下運動的滑塊，M1為驅動滑塊1運動的電機，2為左右運動的滑塊，M2為驅動滑塊2運動的電機，3為防撞桿，4為頂桿，5為彈簧，6和7分別為電機M1和M2帶動的滾珠絲杠。

圖1 水平—垂直式防撞擊電氣報警裝置結構圖

1.2 報警裝置的工作原理

電機M1帶動滾珠絲杠6旋轉使得滑塊1由上向下運動，電機M2帶動滾珠絲杠7旋轉使得滑塊2在滑塊1上由右向左運動。防撞桿3在重力作用下圍繞鉸鏈逆時針轉動，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警，其右端部頂住微動開關的觸點，微動開關處于常閉狀態。

當防撞桿受到由左向右的水平力作用時，防撞桿將通過頂桿克服彈簧彈性力，離開原點位置，沿逆時針方向轉動。這時微動開關觸點脫開，處于斷開狀態，電機 M1、M2斷電停止轉動。此時，移動的部件停止運動，避免了與障礙物形成實質性的撞擊。當水平力作用消失后，防撞桿又恢復到原點位置。

當防撞桿受到由下向上的垂直力作用時，防撞桿克服重力圍繞鉸鏈沿順時針方向轉動，離開原點位置，微動開關觸點脫開，處于斷開狀態，同樣使電機M1、M2斷電停止轉動。此時，移動的部件停止運動。當垂直力作用消失后，防撞桿又恢復到原點位置。

本裝置電氣部分原理如圖2所示。

圖2 報警裝置電氣部分原理圖

2 雙向水平式防撞擊電氣報警裝置

2.1 報警裝置的構成

雙向水平式防撞擊電氣報警裝置主要應用在工件的裝配過程中，它可防止由于定位不準確造成的工件受損事故的發生，其結構如圖3所示。圖中，A、B、C為待安裝的部件，MA和MB分別為驅動部件A和B的電機，滾珠絲桿A和B分別被電機MA和MB帶動，圖中還有碟型彈簧、光電開關等。

圖3 雙向水平式防撞擊電氣報警裝置結構圖

2.2 報警裝置的工作原理

部件A或部件B要與裝置中的部件C進行自動對接，但不是同時對接。通過系統編程控制伺服電機轉動的圈數，電機MA或MB控制滾珠絲桿A或B轉動，從而驅動部件A或B到達預定位置，完成對接過程。在對接過程中由于定位不準確等原因，可能使部件A或部件B的小軸沒有進入部件C孔中，這種情況下，如果沒有一個帶有電氣檢測的保護裝置，電機MA和MB將繼續運行，從而造成不良后果。

本裝置的工作原理為：當部件A或B與部件C對接時，如果發生軸與孔沒有對準的情況，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，光電開關檢測到異常情況，于是發出報警信號，使電機MA和MB停止運行。

3 結語

本文根據不同的應用需求，設計了2種雙向防撞擊電氣報警裝置，即水平—垂直式和雙向水平式防撞擊電氣報警裝置。與目前應用較多的單向防撞擊裝置相比，這2種雙向防撞擊電氣報警裝置結構簡單，成本較低，功能得到了增加，具有很好的實際應用價值。

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

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

［3］李紅，李金煜.防碰撞裝置在數控等離子切割機上的應用［J］.新技術新工藝，2001（4）