基于电子控制的自动化旋转装置研究

胡云 刘俊杰

摘 要：目前，旋转工作台大多无法进行多工件的连续加工。为适应装备制造业智能化生产的需求，本文提出了一种基于电子控制的自动化旋转装置。其间通过对其结构设计、控制系统进行阐述，介绍其实现自动升降旋转的原理，并通过软件进行运动仿真，验证该结构的合理性。

关键词：自动化旋转;控制;升降

中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：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

旋转工作台是通过一种带有可转动的台面、用以加工工件的机床结构，加工时可利用齿轮传动带动旋转工作台进行旋转，使得工件加工更加方便，这种旋转工作台一直被广泛应用于机械加工等领域。现如今，市场上存在的旋转工作台大都是利用齿轮来带动旋转台的旋转和升降操作的，齿轮传动结构有安装精度大、价格高昂等弊端，传动时效率非常低，而且现有的旋转工作台大多无法实现多工件的连续加工，都需要人工来辅助加工，同时也无法实现电子控制自动化旋转[1-2]，这在加工过程中给人们带来了极大的不便，浪费人力。为适应装备制造业智能化的发展需要，人们需要对旋转工作台进行以控制自动化、质量轻量化、功能多样化为目标的优化设计研究[3]，从而通过简单的结构来实现工作台的自动化旋转和升降，节省空间，提高效率。

1 自动化旋转装置结构设计

基于电子控制的自动化旋转装置如图1所示。该装置包含底座、升降装置、齿轮传动装置、旋转台和控制器五个部分。其中，齿轮传动部分具体情况如图2所示，齿轮传动装置包括第二驱动电机、支撑台、工作轴、第一齿轮、旋转台、第二齿轮、固定轴。利用第二驱动电机带动第一齿轮和第二齿轮来进行旋转台的旋转操作。本设计利用时间继电器来控制第二驱动电机的开启和停止，从而确定工作台的位置，通过控制旋转台的旋转时间来进行工件的转移和加工。

升降机构部分包括升降台、驱动装置和活动支架，升降装置结构如图3所示，第二支撑臂上端、下端均设置有滑轮，底座上对应设置有限位挡块，第一支撑臂下端通过轨道滑轮活动连接，第一支撑臂上端通过固定铰链与升降台连接。液压油缸一端固定在第二支撑臂底端，可通过驱动控制液压缸的动作，从而控制升降台的高低，可实现自动升降，以适应不同高度的工件加工要求。

2 控制系统的设计

控制器部分包含驱动控制和时间继电器控制两个部分，其中，驱动控制由第一驱动电机带动一系列液压阀控制液压缸的活动，从而控制工作台的升降;时间继电器设定好时间，控制工作台面的定时旋转，如图4所示，每一个工作位置连接一个采位置集器，对处理器进行信号反馈，控制时间继电器的动作，智能化感知工件位置，从而控制第二驱动电机对工作台面进行旋转。

升降机构的驱动控制系统如图5所示，液压油通过过滤器从油箱吸出，经过齿轮泵后形成一定的压力，齿轮泵和液压油缸之间设置有单向阀、溢流阀、节流阀、电磁支撑阀和单向节流阀，液压油通过这些元件进入液缸下端，使液缸的活塞向上运动，配合第一活动支架和第二活动支架来完成升降台上升操作，在這个过程中，液压油缸上端回油经过电磁支撑阀回到油箱，其额定压力通过溢流阀进行调整，通过压力表观察压力数值。升降台下降时，受自身重力原因影响，液压油缸的活塞向下运动，液压油经过电磁支撑阀进入液压油缸上端，液压油缸下端回油分别通过单向阀、溢流阀、节流阀、电磁支撑阀和单向节流阀回到油箱，完成液压控制。

系统利用液压传动系统控制各阀、电机及开关动作，控制齿轮的转动，从而带动工作台旋转。该系统可以进行多工件的连续加工。同时，该系统可智能调节工作台高低，用控制器控制液压系统，可实现自动升降，适应不同高度的工件加工要求，智能化感知工件位置，每个位置传感器检测对应工作台所处位置并将信息传输至处理旋转台的旋转操作。

3 运动仿真模拟

为了验证该机构的结构合理性，本研究通过UG10.0软件对该机构进行运动仿真，先依照图6所示定义好运动连杆件，然后对其逐个进行运动约束的设置，分别设置运动副，建立解算方案，将时间设为10 s，将步数设为300，对其模型进行运动仿真，结果较为理想，动作顺畅没有干涉现象的发生，能较好实现预想的动作。

4 结论

通过对基于电子控制的自动化旋转装置的结构、控制系统设计，该装置具有自动化旋转和升降功能。为了保证结构的合理性，本研究对其进行运动仿真，经验证，各部件活动通畅顺利，符合预期效果。其结构简单轻巧，价格低廉，可实现多工件的连续加工，可以智能调节工作台高低，实现自动升降，适应不同高度的工件加工要求，大大提高了生产效率。本项研究对生产具有很好的指导作用。

参考文献：

[1]邓建胜，罗庚兴.全自动升降旋转清洗装置的设计[J].清洗世界，2017（33）：34-36.

[2]侯孟晖.一种具有可升降旋转功能的自动化杀菌鞋柜设计[J].科技传播，2019（1）：151-152.

[3]屈铁军.智能升降旋转舞台控制系统开发[J].机械工程师，2014（6）：263-264.