双向防撞击电气报警装置研究

谷雨峰 任建文

（华北电力大学电气与电子工程学院，河北 保定 071003）

0 引言

在很多领域，机械在运动过程中都有遇到障碍物的可能。机械与障碍物发生碰撞可能造成部件损坏，带来严重的后果。文献［1］对防撞击破坏的缓冲装置进行了研究，但该装置只能应用于附件的提取与交换过程中，不能应用到其他运动的机械中。文献［2］为防止钻杆被拉弯的机械事故设计了钻杆防撞击系统，采用非接触式检测元件对钻杆位置进行实时检测。文献［3］介绍了一种保护数控机床等离子切割机的防撞击装置。

此前应用较多的是单向防撞击装置，该类装置由于功能单一、成本较高，已不能满足实际的应用需求。为避免与障碍物形成实质性的撞击而造成机械损坏，需设计一个可靠的报警装置。本文对防撞击报警装置进行了深入研究，根据不同的实际应用需求，提出了2种双向防撞击电气报警装置，并详细介绍了其工作原理。实际应用表明，本文所设计的报警装置具有良好的实用价值。

1 水平—垂直式防撞击电气报警装置

1.1 报警装置的构成

水平—垂直式防撞击电气报警装置可防止运动的机械受到水平和垂直方向的撞击，其结构如图1所示。图中，1为上下运动的滑块，M1为驱动滑块1运动的电机，2为左右运动的滑块，M2为驱动滑块2运动的电机，3为防撞杆，4为顶杆，5为弹簧，6和7分别为电机M1和M2带动的滚珠丝杠。

图1 水平—垂直式防撞击电气报警装置结构图

1.2 报警装置的工作原理

电机M1带动滚珠丝杠6旋转使得滑块1由上向下运动，电机M2带动滚珠丝杠7旋转使得滑块2在滑块1上由右向左运动。防撞杆3在重力作用下围绕铰链逆时针转动，但顶杆在弹簧的作用下限定了防撞杆位置。防撞杆在此位置下不报警，其右端部顶住微动开关的触点，微动开关处于常闭状态。

当防撞杆受到由左向右的水平力作用时，防撞杆将通过顶杆克服弹簧弹性力，离开原点位置，沿逆时针方向转动。这时微动开关触点脱开，处于断开状态，电机 M1、M2断电停止转动。此时，移动的部件停止运动，避免了与障碍物形成实质性的撞击。当水平力作用消失后，防撞杆又恢复到原点位置。

当防撞杆受到由下向上的垂直力作用时，防撞杆克服重力围绕铰链沿顺时针方向转动，离开原点位置，微动开关触点脱开，处于断开状态，同样使电机M1、M2断电停止转动。此时，移动的部件停止运动。当垂直力作用消失后，防撞杆又恢复到原点位置。

本装置电气部分原理如图2所示。

图2 报警装置电气部分原理图

2 双向水平式防撞击电气报警装置

2.1 报警装置的构成

双向水平式防撞击电气报警装置主要应用在工件的装配过程中，它可防止由于定位不准确造成的工件受损事故的发生，其结构如图3所示。图中，A、B、C为待安装的部件，MA和MB分别为驱动部件A和B的电机，滚珠丝杆A和B分别被电机MA和MB带动，图中还有碟型弹簧、光电开关等。

图3 双向水平式防撞击电气报警装置结构图

2.2 报警装置的工作原理

部件A或部件B要与装置中的部件C进行自动对接，但不是同时对接。通过系统编程控制伺服电机转动的圈数，电机MA或MB控制滚珠丝杆A或B转动，从而驱动部件A或B到达预定位置，完成对接过程。在对接过程中由于定位不准确等原因，可能使部件A或部件B的小轴没有进入部件C孔中，这种情况下，如果没有一个带有电气检测的保护装置，电机MA和MB将继续运行，从而造成不良后果。

本装置的工作原理为：当部件A或B与部件C对接时，如果发生轴与孔没有对准的情况，部件C的位置将改变，碟型弹簧B或碟型弹簧A受力被压缩，光电开关检测到异常情况，于是发出报警信号，使电机MA和MB停止运行。

3 结语

本文根据不同的应用需求，设计了2种双向防撞击电气报警装置，即水平—垂直式和双向水平式防撞击电气报警装置。与目前应用较多的单向防撞击装置相比，这2种双向防撞击电气报警装置结构简单，成本较低，功能得到了增加，具有很好的实际应用价值。

［1］黄成军，胡忠林.一种防撞击破坏的缓冲装置［J］.机械工程师，2007（10）

［2］朱宴南，王亚飞.DM30型钻机钻杆防撞击系统［J］.工程机械，2010（10）

［3］李红，李金煜.防碰撞装置在数控等离子切割机上的应用［J］.新技术新工艺，2001（4）