CN101973500A - 一种重载顶门自动升降装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种重载顶门自动升降的装置，所述装置采用的主体机构的数量为4，4部相同的主体机构分别固定安装在风洞顶门的四个角上。顶门支撑臂通过横移滚轮安装在活动导轨上端；活动导轨下端通过自调整柔性机构与顶升螺旋升降机上端连接；活动导轨两侧通过导向滚轮与导向板连接，导向板与基座及固定导轨连接；活动导轨下端左右两侧分别安装可调节定位支撑柱；抽板运动电机与抽板连接。在所述工业控制计算机中设置有操作界面和运动控制程序，通过计算机的运动控制卡和IO扩展卡，利用控制卡的运动控制功能实现对交流伺服电机的运动控制。采用本发明可实现重载顶门的自动化开启和关闭，本发明的装置运行稳定、可靠、安全。

Description

一种重载顶门自动升降装置

技术领域

本发明属于升降装置技术领域，具体涉及一种重载顶门自动升降装置。本发明适用于风洞顶门的自动升降或其它重载物体的自动升降。

背景技术

现有技术中的大型低速风洞主要由直流式、闭口串列双试验段组成，风洞结构包括风洞洞体、测控系统、动力系统、模型支撑系统和顶门升降系统等。由于风洞的顶门自重为13吨，跨度10米，通过顶门的开启及关闭控制试验模型、试验设备的进洞安装放置或取出，顶门升降系统控制顶门的开启及关闭。现有的顶门升降系统通常采用液压控制系统，液压控制系统难以保证如此重载的顶门在运动过程中的同步精度、定位精度，运行过程不平稳，使用不方便，安全隐患较大。因此现有的低速风洞的改进顶门的升降系统，需要一种新的、更加安全可靠的自动升降装置用于重载顶门的开闭控制。

发明内容

为解决现有的低速风洞用顶门的升降系统运行不稳定、使用不方便、安全隐患大、不能满足风洞试验需要的问题，本发明提供一种重载顶门自动升降装置。

本发明的重载顶门自动升降装置包括:主体机构和控制系统两部分。所述主体机构安装在风洞顶门支撑梁上。

主体机构部分包括：顶门支撑臂、横移滚轮、活动导轨、导向滚轮Ⅰ、导向滚轮Ⅱ、固定导轨、导向板Ⅰ、导向板Ⅱ、自调整柔性机构、定位支撑柱、顶升螺旋升降机、抽板运动电机、抽板、检测开关、顶升伺服电机。其连接关系是：顶门支撑臂通过横移滚轮安装在活动导轨上端；活动导轨下端通过自调整柔性机构与顶升螺旋升降机上端连接；活动导轨两侧通过导向滚轮Ⅰ、导向滚轮Ⅱ与导向板Ⅰ、导向板Ⅱ连接，导向板Ⅰ、导向板Ⅱ连接与基座及固定导轨端连接；活动导轨下端左右两侧分别安装可调节定位支撑柱；抽板运动电机与抽板连接。

控制系统部分包括：工业控制计算机、液晶显示器、运动控制卡、IO扩展卡、伺服驱动器、伺服电机等。在所述工业控制计算机中设置有操作界面和运动控制程序，通过计算机的PCI插槽连接运动控制卡和IO扩展卡，利用控制卡的运动控制功能实现对交流伺服电机的运动控制。

控制系统中的交流伺服电机与主体机构中的顶升螺旋升降机连接。顶升螺旋升降机通过自调整柔性结构与活动导轨连接，从而带动活动导轨上下升降。

本发明利用控制卡的运动控制功能实现对交流伺服电机的同步运动控制，同时驱动四台螺旋升降机对顶门实现升降。升到位后，另外四台电机分别驱动八个抽板进行定位，保证升到位后顶门横移过程不会出现倾覆。

本发明重载顶门自动升降装置的工作流程是：

升起时，顶门从关闭位置开始顶升到活动导轨高于固定导轨面，抽板插入到支撑柱下方；、顶门活动导轨下降，支撑柱与抽板接触；此时顶门升到位。

下降时，顶门活动导轨先升高；此时抽板伸出支撑柱下方；待抽板伸出到位后，顶门开始下降到关闭位置。抽板运行处设置有到位信号检测。

本发明通过主体机构和控制系统部分的结合实现了实现重载顶门自动升降，采用伺服电机同步控制，配合结构精密、强度高、设计合理的机械升降机构，能够有效保证升降过程中运行平稳、可靠。本发明适用于风洞顶门的自动升降，也可用于类似同步及定位精度要求较高的重载设备自动升降。

附图说明

图1是本发明的重载顶门自动升降装置的正视图。

图2是本发明的重载顶门自动升降装置的俯视图。

图3是本发明的重载顶门自动升降装置中的控制系统框图。

图中，1.顶门支撑臂    2.横移滚轮     3.活动导轨     4.导向滚轮Ⅰ     5.导向滚轮Ⅱ     6.固定导轨     7.导向板Ⅰ     8.导向板Ⅱ     9.自调整柔性机构     10.定位支撑柱     11.顶升螺旋升降机     12.抽板运动电机     13.抽板     14.检测开关     15.顶升伺服电机     16.液晶显示器     17.工业控制计算机     18.运动控制卡     19.IO扩展卡     20.伺服驱动器、21.交流伺服电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步的详细说明。

本发明的重载顶门自动升降装置包括主体机构和控制系统两部分。

图1是本发明的顶门自动升降装置的正视图，图2是本发明的顶门自动升降装置俯视图。如图1图2所示，本发明的重载顶门自动升降装置的主体机构部分包括：顶门支撑臂1、横移滚轮2、活动导轨3、导向滚轮Ⅰ4、导向滚轮Ⅱ5、固定导轨6、导向板Ⅰ7、导向板Ⅱ8、自调整柔性机构9、定位支撑柱10、顶升螺旋升降机11、抽板运动电机12、抽板13、检测开关14、顶升伺服电机15。其连接关系是：所述主体机构的顶门支撑臂1通过横移滚轮2安装在活动导轨3上端；活动导轨3下端通过自调整柔性机构9与顶升螺旋升降机11上端连接；活动导轨3两侧通过导向滚轮Ⅰ4、导向滚轮Ⅱ5与导向板Ⅰ7、导向板Ⅱ8连接，导向板Ⅰ7、导向板Ⅱ8之间距离为535mm，导向板Ⅰ7、导向板Ⅱ8与基座及固定导轨6连接；活动导轨3下端左右两侧分别安装可调节定位支撑柱10；抽板运动电机12与抽板13连接。

本发明的重载顶门自动升降装置实施例采用的主体机构的数量为4，4部相同的主体机构分别固定安装在风洞顶门的四个角上。

所述顶升螺旋升降机11采用日本MAKISHINKO公司生产的JA075螺旋升降机。

所述导向滚轮Ⅰ4采用韩国太敬公司生产的NUKR2462R轨迹滚轮轴承。

所述导向滚轮Ⅱ5采用韩国太敬公司生产的NUTR2552R轨迹滚轮轴承。

图3是本发明的重载顶门升降装置中的控制系统的框图。如图3所示，本发明的重载顶门升降装置的控制系统包括：液晶显示器16、工业控制计算机17、运动控制卡18、IO扩展卡19、伺服驱动器20、交流伺服电机21。在所述工业控制计算机17中用C语言编制控制界面和运动控制程序，通过计算机的PCI插槽连接运动控制卡18和IO扩展卡19，利用控制卡18的运动控制功能实现对伺服驱动器20和交流伺服电机21的运动控制。工业控制计算机17与液晶显示器16连接。

控制系统中的交流伺服电机21与主体机构中的顶升螺旋升降机11连接。

所述工业控制计算机17采用台湾研华公司生产的IPC-610BP-30H工业控制计算机。

所述运动控制卡18采用台湾研华公司生产的PCI-1240UPCL-101100M-1运动控制卡。

所述伺服驱动器20采用日本安川公司生产的SGDM-30ADA伺服驱动器。

所述交流伺服电机21采用日本安川公司生产的SGMGH-30A2A6C 3KW交流伺服电机。

所述重载顶门自动升降装置工作过程描述如下：

系统运行时，首先接电，由计算机发出运动控制指令，通过运动控制卡的运动控制功能对交流伺服电机的进行运动控制，交流伺服电机驱动顶升螺旋升降机带动活动导轨做升降运动，活动导轨的上下升降从而带动顶门完成上下升降。

重载顶门升起时，四台顶升伺服电机15同时带动活动导轨3从顶门关闭位置开始升高到高于固定导轨6顶面8mm处，以便抽板13伸出到定位支撑柱10下方，在升起过程中导向滚轮Ⅰ4和导向滚轮Ⅱ5配合导向板Ⅰ7和导向板Ⅱ8起导向作用，导向板Ⅰ7和导向板Ⅱ8之间的距离为535mm；抽板12插入到定位支撑柱9下方；顶门活动导轨3下降8mm，定位支撑柱9与抽板12接触，此时顶门升到位，活动导轨3与固定导轨6接平，自调整柔性机构9起保护作用。

重载顶门下降时，顶门活动导轨3先升8mm，以便抽板13离开定位支撑柱10下方；此时抽板退出支撑柱下方；待抽板13退到位后，四台顶升伺服电机15同时带动顶门活动导轨3，从而带动顶门开始下降到关闭位置，在下降过程导向滚轮Ⅰ4和导向滚轮Ⅱ5配合导向板Ⅰ7和导向板Ⅱ8导向作用。

在重载顶门上升或下降过程中，通过检测开关14对抽板运行到位情况进行检测并及时发出到位信号。

在重载顶门升降过程中，导向滚轮Ⅰ4和导向滚轮Ⅱ5配合导向板Ⅰ7和导向板Ⅱ8起导向作用，有效的保证升降过程的稳定、可靠。自调整柔性机构对于重载顶门自动升降装置起到至关重要的保护作用。

按上述工作过程往复循环运动，可实现顶门开启和关闭的全自动化，减少人工参与环节，提高顶门运行稳定性、可靠性、安全性以及试验效率和定位精度。

本发明的重载顶门自动升降装置可用于不同大小、不同形状、重量较重、定位精度要求高的多种产品自动升降。

本发明的重载顶门自动升降装置中的顶升螺旋升降机11可以采用其它功能类似且能够负载4-10吨的螺旋升降机。工业控制计算机17可以采用其它功能类似且能够防震、防尘的工业控制计算机。运动控制卡18可以采用其它功能类似且具有四轴以上直线插补功能的运动控制卡。

Claims (5)

1.一种重载顶门自动升降装置，其特征在于：所述的自动升降装置包括主体机构和控制系统；主体机构固定安装在风洞顶门支撑梁上；

所述主体机构包括顶门支撑臂（1）、横移滚轮（2）、活动导轨（3）、导向滚轮Ⅰ（4）、导向滚轮Ⅱ（5）、固定导轨（6）、导向板Ⅰ（7）、导向板Ⅱ（8）、自调整柔性机构（9）、定位支撑柱（10）、顶升螺旋升降机（11）、抽板运动电机（12）、抽板（13）、检测开关（14）、顶升伺服电机（15）；其连接关系是：所述主体机构的顶门支撑臂（1）通过横移滚轮（2）安装在活动导轨（3）上端；活动导轨（3）下端通过自调整柔性机构（9）与顶升螺旋升降机（11）上端连接；活动导轨（3）两侧通过导向滚轮Ⅰ（4）、导向滚轮Ⅱ（5）与导向板Ⅰ（7）、导向板Ⅱ（8）连接，导向板Ⅰ（7）、导向板Ⅱ（8）与基座及固定导轨（6）连接；活动导轨（3）下端左右两侧分别安装可调节定位支撑柱（10）；抽板运动电机（12）与抽板（13）连接；

所述控制系统包括：液晶显示器（16）、工业控制计算机（17）、运动控制卡（18）、IO扩展卡（19）、伺服驱动器（20）、交流伺服电机（21）；在所述工业控制计算机（17）中设置有操作界面和运动控制程序，通过计算机的PCI插槽连接运动控制卡（18）和IO扩展卡（19），利用控制卡（18）的运动控制功能实现对伺服驱动器（20）和交流伺服电机（21）的运动控制；工业控制计算机（17）与液晶显示器（16）连接；

控制系统中的交流伺服电机（21）与主体机构中的顶升螺旋升降机（11）连接；顶升螺旋升降机（11）通过自调整柔性机构（9）与活动导轨（3）连接，从而带动活动导轨（3）上下升降。

2.根据权利要求1所述重载顶门自动升降装置，其特征在于：所述重载顶门自动升降装置中的顶升螺旋升降机（11）采用负载4-10吨的螺旋升降机。

3.根据权利要求1所述装置顶门自动升降装置，其特征在于：所述载顶门自动升降装置中的工业控制计算机（17）采用防震、防尘的工业控制计算机。

4.根据权利要求1所述装置顶门自动升降装置，其特征在于：所述载顶门自动升降装置中的运动控制卡（18）采用具有四轴以上直线插补功能的运动控制卡。

5.根据权利要求1所述重载顶门自动升降装置，其特征在于：所述自动升降装置采用的主体机构的数量为4。

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