专利名称：一种大型铸型数控加工成形机防碰撞缓冲系统的制作方法
技术领域：
本发明属于特种加工机床附件领域，具体涉及一种大型铸型数控加工成形机的安全系统结构。
背景技术：
铸型数控加工成形技术是CAD技术、铸造技术、数控技术、切削技术等技术的系统集成，是一种全新的快速铸型制造技术。采用该技术的铸型数控成形机可以完全不用模具， 制造出各种形状的铸件砂型，为解决铸件的单件、小批量的生产试制提供了新的载体，同时使用该设备可以缩短生产周期，提高生产率，尤其适用于大件、小批量、形状复杂的铸型加工。铸型数控切削加工成形机由含有多轴(三轴及以上)运动系统、通用或专用砂型切削刀具系统及排砂系统的主体部分和与砂型切削工艺相配套的专用控制软件组成。目前，该技术及设备已经在发动机等新产品样件铸型的试制过程中得到成功应用。大型铸型数控加工成形机工作过程中，X/Y/Z直线运动系统都安装有机械式安全限位装置，但一旦该安全限位装置损坏或失效，可能因操作不当或编程错误导致直线运动系统与轨道梁或机床其它部件发生碰撞，造成设备及加工砂型的损坏，严重时甚至会对工作人员造成伤害。
发明内容
本发明主要是提供一种大型铸型数控加工成形机防碰撞缓冲系统。本发明解决大型铸型数控加工成形机防碰撞缓冲问题所采用的技术方案当机床直线运动系统超出设定行程范围运行时，位移传感器向机床主控制系统发出信号进行报警并切断运动系统电源，同时对由于运动系统惯性产生的碰撞通过减震弹簧和液压缸进行被动和主动给力的双重复合缓冲，延长碰撞时间，使碰撞能量转移到运动系统之外的防碰撞缓冲系统中，达到保护运动系统和机床部件的目的。这种大型铸型数控加工成形机防碰撞缓冲系统，包括承力板，导向柱，通过螺栓联接与机架固定在一起的基座，所述基座粘贴有缓冲橡胶并设有导向套，所述的导向柱一端垂直伸入所述的导向套中并可以在所述的导向套内滑动，另一端与所述的承力板通过螺栓固定联接在一起；套在导向柱上的减震弹簧；固定安装在基座上的位移传感器，粘贴在承力板上可起到碰撞缓冲作用的橡胶垫，安装在承力板上的压力传感器，所述橡胶垫内嵌一块金属块，可将设备与该装置碰撞产生的负载传递给压力传感器，所述位移传感器和压力传感器接口分别与设备主机接口连接可在液晶显示屏显示相关数据，实现碰撞过程的记录和监控；安装在基座上的油缸、油箱，所述油缸的活塞杆外露端与承力板铰接在一起；固定安装在油箱上的电机，安装在油箱内部的液压阀组、油泵机座，所述油泵安装在油泵机座上，通过联轴器和电机相连，电机驱动油泵向液压阀组供油，压力油经液压阀组送至油缸， 实现活塞杆的直线运动，所述液压阀组由溢流阀、单向阀、控制阀组成；设备主控制系统设定程序通过压力传感器输送的信号可以分析出碰撞力大小，可无级调节所述液压阀组改变油缸压力和流量的大小，使油缸产生相适应的阻力，达到最佳的碰撞减震缓冲效果；当所述油缸活塞杆所受外力超过额定的输出力或活塞已到终点，电机仍在转动，这时油路中油压增高到调定的压力，溢流阀溢流，实现过载自动保护。本发明有益的效果是本发明是一种机、电、液一体化的新型柔性防碰撞缓冲系统，整个系统碰撞安全由两路信号同时监控，可靠性和安全性大大增加；通过减震缓冲弹簧和液压缸阻尼减震的双重作用，对承压板承受的碰撞冲击进行双重复合缓冲，延长碰撞时间，使碰撞能量转移到运动系统之外的防碰撞缓冲系统中，达到保护运动系统和机床部件的目的；本发明是一种结构简单、可靠性高，便于安装维护的高技术产品，可以大大减少由于操作或编程错误造成的运动系统碰撞等事故，提高设备的使用寿命。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作详细说明图1为本大型铸型数控加工成形机防碰撞缓冲系统结构示意图；图2为图1中I的放大图。附图标记1-橡胶垫 2-承力板 3-金属块4-压力传感器5-减震弹簧6-电机7-基座 8-油缸9-油箱 10-液压阀组 11-油泵 12-联轴器13-油泵机座14-位移传感器15-机架 16-缓冲橡胶17-导向套 18-导向柱下面结合实施例对本发明做进一步描述。这种大型铸型数控加工成形机防碰撞缓冲系统，包括承力板2，导向柱18，通过螺栓联接与机架15固定在一起的基座7，所述基座7 粘贴有减震橡胶16并设有导向套17，所述的导向柱18—端垂直伸入所述的导向套17中并可以在所述的导向套17内滑动，另一端与所述的承力板2通过螺栓固定联接在一起；套在导向柱18上的减震弹簧5 ；固定安装在基座7上的位移传感器14，粘贴在承力板2上可起到碰撞缓冲作用的橡胶垫1，安装在承力板2上的压力传感器4，所述橡胶垫1内嵌一块金属块3，可将设备与该装置碰撞产生的负载传递给压力传感器4，所述位移传感器14和压力传感器4接口分别与设备主机接口连接，可在液晶显示屏显示相关数据，实现碰撞过程的记录和监控；安装在基座7上的油缸8、油箱9，所述油缸8的活塞杆外露端与承力板2铰接在一起；固定安装在油箱9上的电机6，安装在油箱9内部的液压阀组10、油泵机座13，所述油泵11安装在油泵机座13上，通过联轴器12和电机6相连，电机6驱动油泵11向液压阀组10供油，压力油经液压阀组10送至油缸8，实现活塞杆的直线运动，所述液压阀组10 由溢流阀、单向阀、控制阀组成。实施例。某型号大型铸型数控机床运动系统重为500kg，允许最大运行速度1. 5m/ s，在该运动系统轨道梁上安装本发明提供的一个防碰撞缓冲系统。该防碰撞缓冲系统的橡胶垫1和缓冲橡胶16由高强度合成橡胶制成，抗压性能好，而且有一定的柔软度，在碰撞发生时能有效保护撞击部件，减少碰撞损失；当运动系统超出设定行程运行时，位移传感器 14向主控制系统发出电信号，使运动系统电机断电，同时发出报警；运动系统由于惯性撞击橡胶垫1压缩减震弹簧5，导向柱18沿导向套17滑动，橡胶垫1和缓冲橡胶16可减轻设备碰撞造成的部件变形或损坏，减震弹簧5发生弹性形变，被动给力，将碰撞动能转化为弹性势能；碰撞发生瞬间，为避免位移传感器14失灵造成严重碰撞事故，压力传感器4向主控制系统发出电信号，再次检测、控制运动系统电机断电，同时主控制系统控制防碰撞缓冲系统电机6通电，驱动油泵11输出压力油，压力油经液压阀组10送至油缸8，实现活塞杆定压运动，主动给力；主控制系统设定程序通过压力传感器14输送的信号分析出碰撞力大小，调节液压阀组10改变油缸8压力和流量的大小，达到最佳的碰撞减震缓冲效果，如碰撞冲击力超出活塞杆额定输出力或活塞已到终点，电机6仍在转动，则油路油压相应增高到设定压力，溢流阀溢流，实现过载自动保护；通过系统减震弹簧5的被动给力和油缸8的可调阻尼力的双重作用，对承压板2承受的碰撞冲击进行双重复合缓冲，延长碰撞时间，使碰撞能量转移到运动系统之外的防碰撞缓冲系统中，达到保护运动系统和机床部件的目的。
权利要求
1.一种大型铸型数控加工成形机防碰撞缓冲系统，包括承力板2，导向柱18，通过螺栓联接与机架15固定在一起的基座7，所述基座7粘贴有缓冲橡胶16并设有导向套17，所述的导向柱18 —端垂直伸入所述的导向套17中并可以在所述的导向套17内滑动，另一端与所述的承力板2通过螺栓固定联接在一起；套在导向柱18上的减震弹簧5 ；固定安装在基座7上的位移传感器14，粘贴在承力板2上可起到碰撞缓冲作用的橡胶垫1，安装在承力板 2上的压力传感器4，所述橡胶垫1内嵌一块金属块3，可将设备与该装置碰撞产生的负载传递给压力传感器4，所述位移传感器14和压力传感器4接口分别与设备主机接口连接，可在液晶显示屏显示相关数据，实现碰撞过程的记录和监控；安装在基座7上的油缸8、油箱9， 所述油缸8的活塞杆外露端与承力板2铰接在一起；固定安装在油箱9上的电机6，安装在油箱9内部的液压阀组10、油泵机座13，所述油泵11安装在油泵机座13上，通过联轴器12 和电机6相连，电机6驱动油泵11向液压阀组10供油，压力油经液压阀组10送至油缸8， 实现活塞杆的直线运动，所述液压阀组10由溢流阀、单向阀、控制阀组成；
2.根据权利要求1所述的大型铸型数控加工成形机防碰撞缓冲系统，其特征在于，整个装置碰撞安全由位移传感器14和压力传感器4两路信号同时监控，可靠性和安全性大大增加；
3.根据权利要求1所述的大型铸型数控加工成形机防碰撞缓冲系统，其特征在于，通过缓冲弹簧5被动给力和液压缸8阻尼减震主动给力的双重作用，对承压板2承受的碰撞冲击进行双重复合缓冲，延长碰撞时间，使碰撞能量转移到运动系统之外的防碰撞缓冲系统中，达到保护运动系统和机床部件的目的；
4.根据权利要求1所述的大型铸型数控加工成形机防碰撞缓冲系统，其特征在于，主控制系统设定程序通过压力传感器14输送的信号分析出碰撞力大小，可无级调节液压阀组10改变油缸8压力和流量的大小，使油缸8产生相适应的阻力，达到最佳的碰撞减震缓冲效果；
5.根据权利要求1所述的大型铸型数控加工成形机防碰撞缓冲系统，其特征在于，该系统具有过载自动保护功能，如油缸8活塞杆所受外力超过额定的输出力或活塞已到终点，电机6仍在转动，这时油路中油压增高到调定的压力，溢流阀溢流，实现过载自动保护， 虽然电机6在转动，但不会烧毁。
全文摘要
一种大型铸型数控加工成形机防碰撞缓冲系统，属于特种加工机床附件领域。本发明的大型铸型数控加工成形机防碰撞缓冲系统主要由能判别碰撞力大小的压力传感器和运动系统当前位置的位移传感器、弹簧被动减震系统、油缸主动减震系统及承压板、基座、橡胶垫组成。本发明是一种机、电、液一体化的新型柔性防碰撞缓冲系统，结构简单，便于安装维护，整个系统碰撞安全由两路信号同时监控，可靠性和安全性大大增加；通过减震弹簧和液压缸阻尼减震的双重复合缓冲作用，可延长碰撞时间，使碰撞能量转移到运动系统之外的防碰撞缓冲系统中，达到保护运动系统和机床部件，提高设备使用寿命的目的。
文档编号B22C19/00GK102198491SQ20101060372
公开日2011年9月28日 申请日期2010年12月24日 优先权日2010年12月24日
发明者刘丰, 单忠德, 李勍, 李柳 申请人:机械科学研究总院先进制造技术研究中心