基于電子控制的自動化旋轉裝置研究

胡云 劉俊杰

摘 要：目前，旋轉工作臺大多無法進行多工件的連續加工。為適應裝備制造業智能化生產的需求，本文提出了一種基于電子控制的自動化旋轉裝置。其間通過對其結構設計、控制系統進行闡述，介紹其實現自動升降旋轉的原理，并通過軟件進行運動仿真，驗證該結構的合理性。

關鍵詞：自動化旋轉;控制;升降

中圖分類號：TP273文獻標識碼：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

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

1 自動化旋轉裝置結構設計

基于電子控制的自動化旋轉裝置如圖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動電機、支撐臺、工作軸、第一齒輪、旋轉臺、第二齒輪、固定軸。利用第二驅動電機帶動第一齒輪和第二齒輪來進行旋轉臺的旋轉操作。本設計利用時間繼電器來控制第二驅動電機的開啟和停止，從而確定工作臺的位置，通過控制旋轉臺的旋轉時間來進行工件的轉移和加工。

升降機構部分包括升降臺、驅動裝置和活動支架，升降裝置結構如圖3所示，第二支撐臂上端、下端均設置有滑輪，底座上對應設置有限位擋塊，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，可通過驅動控制液壓缸的動作，從而控制升降臺的高低，可實現自動升降，以適應不同高度的工件加工要求。

2 控制系統的設計

控制器部分包含驅動控制和時間繼電器控制兩個部分，其中，驅動控制由第一驅動電機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;時間繼電器設定好時間，控制工作臺面的定時旋轉，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，從而控制第二驅動電機對工作臺面進行旋轉。

升降機構的驅動控制系統如圖5所示，液壓油通過過濾器從油箱吸出，經過齒輪泵后形成一定的壓力，齒輪泵和液壓油缸之間設置有單向閥、溢流閥、節流閥、電磁支撐閥和單向節流閥，液壓油通過這些元件進入液缸下端，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過電磁支撐閥回到油箱，其額定壓力通過溢流閥進行調整，通過壓力表觀察壓力數值。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，液壓油經過電磁支撐閥進入液壓油缸上端，液壓油缸下端回油分別通過單向閥、溢流閥、節流閥、電磁支撐閥和單向節流閥回到油箱，完成液壓控制。

系統利用液壓傳動系統控制各閥、電機及開關動作，控制齒輪的轉動，從而帶動工作臺旋轉。該系統可以進行多工件的連續加工。同時，該系統可智能調節工作臺高低，用控制器控制液壓系統，可實現自動升降，適應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工作臺所處位置并將信息傳輸至處理旋轉臺的旋轉操作。

3 運動仿真模擬

為了驗證該機構的結構合理性，本研究通過UG10.0軟件對該機構進行運動仿真，先依照圖6所示定義好運動連桿件，然后對其逐個進行運動約束的設置，分別設置運動副，建立解算方案，將時間設為10 s，將步數設為300，對其模型進行運動仿真，結果較為理想，動作順暢沒有干涉現象的發生，能較好實現預想的動作。

4 結論

通過對基于電子控制的自動化旋轉裝置的結構、控制系統設計，該裝置具有自動化旋轉和升降功能。為了保證結構的合理性，本研究對其進行運動仿真，經驗證，各部件活動通暢順利，符合預期效果。其結構簡單輕巧，價格低廉，可實現多工件的連續加工，可以智能調節工作臺高低，實現自動升降，適應不同高度的工件加工要求，大大提高了生產效率。本項研究對生產具有很好的指導作用。

參考文獻：

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

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

[3]屈鐵軍.智能升降旋轉舞臺控制系統開發[J].機械工程師，2014（6）：263-264.