激光切割機(jī)工作臺(tái)升降裝置的改進(jìn)

楊 吉吉，劉文華，張 玉，郭 俊

（濟(jì)南鑄造鍛壓機(jī)械研究所有限公司，山東 濟(jì)南 250022）

激光切割機(jī)工作臺(tái)升降裝置的改進(jìn)

楊 吉吉，劉文華，張 玉，郭 俊

（濟(jì)南鑄造鍛壓機(jī)械研究所有限公司，山東 濟(jì)南 250022）

激光切割機(jī)工作臺(tái)的升降裝置為液壓系統(tǒng)控制加機(jī)械機(jī)構(gòu)導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)板材的送料動(dòng)作。但是原液壓系統(tǒng)為調(diào)速閥控制，在實(shí)際操作中存在調(diào)節(jié)困難，不易實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)動(dòng)作的問題。本文針對(duì)此問題，提出了解決方法。

機(jī)械制造；工作臺(tái)；激光切割機(jī)；控制系統(tǒng)；改進(jìn)

1 前言

激光切割機(jī)用于切割金屬板材零件，尤其適于切割形狀復(fù)雜的產(chǎn)品，加工板材最大厚度25mm，因此，在制造業(yè)得到廣泛應(yīng)用。機(jī)器工作臺(tái)為送料機(jī)構(gòu)，通過它的升降把板材送到加工區(qū)域。工作臺(tái)采用液壓缸升降加機(jī)械導(dǎo)向的方式動(dòng)作，工作臺(tái)的四角布置四個(gè)直徑相同的油缸及導(dǎo)向裝置，通過液壓系統(tǒng)控制油缸來驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)上升或下降。最初的液壓系統(tǒng)采用調(diào)速閥控制方案，即每一個(gè)油缸對(duì)應(yīng)一個(gè)調(diào)速閥，調(diào)速閥通過調(diào)節(jié)流量的大小來調(diào)整油缸的升降速度，要求通過調(diào)節(jié)達(dá)到4個(gè)油缸速度基本一致，起到工作臺(tái)輔助同步的作用。同時(shí)，導(dǎo)向裝置在工作臺(tái)升降過程中起糾偏作用，保證升降動(dòng)作的平穩(wěn)與同步。

2 老系統(tǒng)的問題

（1）根據(jù)油缸速度=進(jìn)入油缸的流量/油缸面積的原理，液壓油進(jìn)入油缸流量的大小直接決定油缸的升降速度。在液壓系統(tǒng)的總流量一定的情況下，雖然每個(gè)油缸的流量都可以調(diào)節(jié)，但也出現(xiàn)了調(diào)節(jié)某一個(gè)油缸流量時(shí)其他油缸流量受影響的現(xiàn)象，再加上油缸數(shù)量較多，導(dǎo)致油缸速度越調(diào)越亂，不能平穩(wěn)升降。此外調(diào)速閥調(diào)節(jié)困難，不易調(diào)節(jié)同步。

（2）原有液壓系統(tǒng)在布局上沒有考慮壓差對(duì)油缸升降動(dòng)作的影響，從調(diào)速閥到每一個(gè)油缸的管路長(zhǎng)度不同，沿程流阻不同，導(dǎo)致油缸剛開始動(dòng)作時(shí)就出現(xiàn)偏差，雖有糾偏導(dǎo)向裝置，但往往反應(yīng)滯后，影響精度。

（3）油缸與工作臺(tái)、油缸與導(dǎo)向裝置底座若為剛性連接，一旦油缸升降速度差異較大，易發(fā)生憋勁的現(xiàn)象，工作臺(tái)被動(dòng)鎖緊，既不能上升，也不能下降。

產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因在于多缸動(dòng)作不同步。多缸同步運(yùn)動(dòng)是液壓技術(shù)中的一大難題，液壓缸數(shù)目越多，同步難度越大，因?yàn)椴煌膱?zhí)行機(jī)構(gòu)在制造質(zhì)量、結(jié)構(gòu)剛度、負(fù)載、摩擦、泄漏等方面都存在差異。

3 系統(tǒng)的改進(jìn)

針對(duì)該問題，根據(jù)同步精度要求的不同，有多種解決方案。裝置采用液壓缸速度同步和機(jī)械導(dǎo)向相結(jié)合的方案，液壓系統(tǒng)根據(jù)流量均衡分配的思路，使用分流集流閥對(duì)進(jìn)入四個(gè)油缸的流量進(jìn)行平均分配。

液壓系統(tǒng)總流量先由一個(gè)分流集流閥將總流量平均分成兩路，再通過另兩組分流集流閥將流量平均分成四路。通過這樣“一分二，二分四”的方法保證油缸的升降速度相同。分流集流閥在安裝時(shí)必須保持閥芯軸線水平，防止因閥芯自重影響精度。液壓原理見圖1所示。

同時(shí)分流集流閥安裝時(shí)采取對(duì)稱布置（圖 2），使分流集流閥到各個(gè)油缸管路長(zhǎng)度一致，盡量消除管路容積壓差對(duì)油缸啟動(dòng)的影響。

除了上述的主要措施以外，在生產(chǎn)加工過程中，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)尺寸控制液壓缸內(nèi)徑及活塞桿徑的加工誤差，使各缸的工作面積盡可能一致。

由于采用分流集流閥控制同步，同步性能很好，所以可增加機(jī)械輔助導(dǎo)向，也可不要機(jī)械輔助導(dǎo)向。若不要機(jī)械輔助導(dǎo)向，則直接采用油缸內(nèi)部結(jié)構(gòu)導(dǎo)向，這種方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；若采用機(jī)械導(dǎo)向，則油缸與底座采用球鉸連接，油缸只傳遞動(dòng)力，另外采用導(dǎo)向桿導(dǎo)向，見圖3所示。

導(dǎo)向桿2和油缸8固定在工作臺(tái)1上，可以和工作臺(tái)一起移動(dòng)。油缸8下端的球鉸7可在滑靴6內(nèi)作360°任意角度擺動(dòng)，滑靴6用螺釘固定在底座5上。油缸缸體帶動(dòng)工作臺(tái)升降，同時(shí)導(dǎo)向桿2在銅套3內(nèi)上下滑動(dòng)，起導(dǎo)向作用。

4 結(jié)束語

本方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，且成本低，具有較高的性價(jià)比。采用本裝置的激光切割機(jī)，工作臺(tái)升降平穩(wěn)，同步性能好，操作簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)方便，特別適用于大批量生產(chǎn)使用。

[1]雷天覺.新編液壓工程手冊(cè).北京理工大學(xué)出版社，1998-12.

[2]徐 灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000-6.

[3]路甬祥.液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊(cè)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[4]陳 愈.液壓閥.北京：中國(guó)鐵道出版社，1982-12.

[5]李宇順.中國(guó)大功率激光裝備的發(fā)展.鍛壓裝備與制造技術(shù)，2008，43（3）:9-12.

[6]周鵬飛.數(shù)控激光切割機(jī)光路補(bǔ)償措施的探討.鍛壓裝備與制造技術(shù)，2009，44（5）:50-53.

Improvement of lifting device on working table for laser cutting machine

YANG Zhe，LIU Wenhua，ZHANG Yu,GUO Jun
（Jinan foundry&Metalforming Machinery Research Institute Co.，Ltd.,Jinan 250022，Shandong China）

The traditional lifting device for working table of the laser cutting machine has been controlled by hydraulic system and guided by mechanical part，which can realize the feeding process of the sheet metal.But the hydraulic system has been controlled by speed control valve，which makes the adjustment difficult in stable movement.The solution has been put forward in the text.

Working table；Laser cutting machine；Control system;Improvement

TG485

B

1672－0121(2011)04－0040－02

2011-04-21

楊 吉吉（1980-），男，工程師，從事液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究