一種懸浮氣動起吊裝置及懸浮氣動起吊方法與流程
2023-05-16 14:46:36 3
本發明涉及起重設備技術領域，具體涉及一種懸浮氣動起吊裝置及懸浮氣動起吊方法。
背景技術：
目前國內的提升設備主要是氣動葫蘆、電動葫蘆、氣動平衡吊等。在機械生產和裝配行業，特別是要求提升定位精度高的場合，氣動葫蘆、電動葫蘆一般滿足不了要求。現在國內的氣動控制技術發展非常迅速，氣動平衡吊的應用也越來越廣泛，實現了恆定重量物料在平衡點附近的懸浮功能，為我國的裝配行業提供了便利條件。但是目前市場的氣動平衡吊在平衡控制方面採用空載平衡和重載平衡分開的控制方式，重載平衡控制方式針對的對象是恆定重量的重物，通過預先設置重載先導減壓閥的設置值，對恆定對象進行懸浮平衡起重。然而，對於非生產線裝配形式的場合，此類氣動平衡器無法實現不同重量重物的全程懸浮提升，操作者需要提供很大的操作力才能使重物上升或者下降，從而大大的縮小了氣動平衡器懸浮起重的範圍，降低了生產能力的可利用率。因此，目前的氣動平衡控制系統還存在許多的不足，有待於改進和完善。
技術實現要素：
針對現有技術中存在的技術問題，本發明的目的是：提供一種懸浮氣動起吊裝置。
本發明的另一目的是：提供一種懸浮氣動起吊方法。
本發明的目的通過下述技術方案實現：一種懸浮氣動起吊裝置，包括氣源、電源接入電路、換向閥、電氣比例閥、兩位三通電磁閥、氣動起吊裝置、控制器以及拉力傳感器，換向閥和電氣比例閥分別與氣源和兩位三通電磁閥連接，兩位三通電磁閥與氣動起吊裝置連接，電源接入電路具有用於控制向電氣比例閥、兩位三通電磁閥以及控制器供電的控制開關；
拉力傳感器設置於氣動起吊裝置執行端上，用於測量吊裝物的重量；
拉力傳感器和電氣比例閥分別與控制器連接，控制器用於接收拉力傳感器的檢測數據，並將檢測數據值與設定值進行對比，若小於設定值時，控制電氣比例閥將進氣口與兩位三通電磁閥連通，若大於設定值時，控制電氣比例閥將排氣口與兩位三通電磁閥連通。
優選的，所述拉力傳感器包括第一拉力傳感器以及第二拉力傳感器，第一拉力傳感器連接於氣動起吊裝置執行端上，第二拉力傳感器連接於第一拉力傳感器下方；
第一拉力傳感器和第二拉力傳感器分別與控制器連接，第一拉力傳感器用於測量連接於其下方的物件的總重量；
第二拉力傳感器用於測量吊裝物的重量；
控制器用於接收第一拉力傳感器和第二拉力傳感器的檢測數據，並將兩檢測數據值進行對比，若兩檢測數據值的差值小於設定值時，控制電氣比例閥將進氣口與兩位三通電磁閥連通，若兩檢測數據值的差值大於設定值時，控制電氣比例閥將排氣口與兩位三通電磁閥連通。
優選的，還包括操作手柄，氣動起吊裝置、第一拉力傳感器、操作手柄以及第二拉力傳感器依次連接，第二拉力傳感器下端為吊掛部。
優選的，所述換向閥為手動換向閥。
優選的，所述控制器為PLC控制器。
優選的，所述電源接入電路包括與市電連接的總開關以及將交流電轉換為直流電的直流電變換器，所述控制開關為常斷開關，所述總開關、常斷開關以及直流電變換器依次連接，電氣比例閥、兩位三通電磁閥以及控制器分別與直流電變換器連接。
優選的，還包括計算機，計算機與PLC控制器連接。
一種懸浮氣動起吊方法，所述方法具體包括：
S1、將吊裝物掛在拉力傳感器上；
S2、通過換向閥將氣源與兩位三通電磁閥連通，此時，常斷開關處於斷開狀態，兩位三通電磁閥處於初始狀態，將換向閥與氣動起吊裝置連通，氣動起吊裝置帶動吊裝物上升；
S3、當上升到所需位置時，將常斷開關合上，此時，兩位三通電磁閥與電源接入電路接通，兩位三通電磁閥切換方向，斷開與換向閥的連接，切換到與電氣比例閥連通；
S4、拉力傳感器實時測量吊裝物的重量，並將檢測得到的檢測數據發送給控制器；
S5、控制器將接收到的檢測數據與設定值進行對比，得到的結果為：檢測數據值等於設定值，電氣比例閥保持在中位，不進氣也不排氣，氣動起吊裝置保壓；
S6、若需要吊裝物進行抬升時，手動對吊裝物施加向上的力，此時，控制器將接收到的檢測數據與設定值進行對比，得到的結果為：檢測數據值小於設定值，控制器控制電氣比例閥將進氣口與兩位三通電磁閥連通向氣動起吊裝置泵氣，氣動起吊裝置帶動吊裝物上升，當上升到所需位置時，撤消對吊裝物施加向上的力，此時，控制器將接收到的檢測數據與設定值進行對比，得到的結果為：檢測數據值等於設定值，電氣比例閥切換回中位，不進氣也不排氣，氣動起吊裝置保壓；
S7、若需要吊裝物進行下降時，可選擇以下兩種操作方式之一：
操作方式一：手動對吊裝物施加向下的力，此時，控制器將接收到的檢測數據與設定值進行對比，得到的結果為：檢測數據值大於設定值，控制器控制電氣比例閥將排氣口與兩位三通電磁閥連通，將氣動起吊裝置中的氣體進行排出，氣動起吊裝置帶動吊裝物下降，當下降到所需位置時，撤消對吊裝物施加向下的力，此時，控制器將接收到的檢測數據與設定值進行對比，得到的結果為：檢測數據值等於設定值，電氣比例閥切換回中位，不進氣也不排氣，氣動起吊裝置保壓；
操作方式二：將常斷開關斷開，兩位三通電磁閥復位，斷開與電氣比例閥的連接，切換到與換向閥連通，手動控制換向閥，將換向閥排氣口與兩位三通電磁閥連通，將氣動起吊裝置中的氣體進行排出，氣動起吊裝置帶動吊裝物下降，當下降到所需位置時，控制換向閥切換到中位，不進氣也不排氣，氣動起吊裝置保壓。
優選的，所述拉力傳感器包括第一拉力傳感器以及第二拉力傳感器，第一拉力傳感器連接於氣動起吊裝置執行端上，第二拉力傳感器連接於第一拉力傳感器下方；
所述步驟S4具體為：第一拉力傳感器測量連接於其下方的物件的總重量；
第二拉力傳感器測量吊裝物的重量；
所述步驟S5具體為：此時，兩檢測數據值的差值等於設定值，電氣比例閥保持在中位，不進氣也不排氣，氣動起吊裝置保壓；
所述步驟S6具體為：若需要吊裝物進行抬升時，手動對吊裝物施加向上的力，此時，控制器將接收到的兩檢測數據值進行對比，得到的結果為：兩檢測數據值的差值小於設定值，控制電氣比例閥將進氣口與兩位三通電磁閥連通，向氣動起吊裝置泵氣，氣動起吊裝置帶動吊裝物上升，當上升到所需位置時，撤消對吊裝物施加向上的力，此時，控制器將接收到的兩檢測數據值進行對比，得到的結果為：兩檢測數據值的差值等於設定值，電氣比例閥切換回中位，不進氣也不排氣，氣動起吊裝置保壓；
所述步驟S7具體為：若需要吊裝物進行下降時，可選擇以下兩種操作方式之一：
操作方式一：手動對吊裝物施加向下的力，此時，控制器將接收到的兩檢測數據值進行對比，得到的結果為：兩檢測數據值的差值大於設定值，控制器控制電氣比例閥將排氣口與兩位三通電磁閥連通，將氣動起吊裝置中的氣體進行排出，氣動起吊裝置帶動吊裝物下降，當下降到所需位置時，撤消對吊裝物施加向下的力，此時，控制器將接收到的兩檢測數據值進行對比，得到的結果為：兩檢測數據值的差值等於設定值，電氣比例閥切換回中位，不進氣也不排氣，氣動起吊裝置保壓；
操作方式二：將常斷開關斷開，兩位三通電磁閥復位，斷開與電氣比例閥的連接，切換到與換向閥連通，手動控制換向閥，將換向閥排氣口與兩位三通電磁閥連通，將氣動起吊裝置中的氣體進行排出，氣動起吊裝置帶動吊裝物下降，當下降到所需位置時，控制換向閥切換到中位，不進氣也不排氣，氣動起吊裝置保壓；
當產生震動時，由於第一拉力傳感器以及第二拉力傳感器檢測到的檢測數據同時增加或減少，兩檢測數據值的差值不變仍等於設定值，電氣比例閥保持在中位，不進氣也不排氣，氣動起吊裝置保壓。
優選的，還包括操作手柄，氣動起吊裝置執行端、第一拉力傳感器、操作手柄以及第二拉力傳感器依次連接，第二拉力傳感器下端為吊掛部；
步驟S6中的手動對吊裝物施加向上的力為手動向上拉操作手柄；
步驟S7中的手動對吊裝物施加向下的力為手動向下拉操作手柄。
本發明相對於現有技術具有如下的優點及效果：
1、本發明的懸浮氣動起吊裝置和懸浮氣動起吊方法可以對任意重量的吊裝物實現快速上升和快速下降的功能；操作人員可以在操作手柄上施加很小的操作力(如：可施加3N以上的力)使拉力傳感器檢測到力的變化，控制器即根據變化，控制吊裝物在豎直方向上從一個位置移動到另一個位置(即上升和下降到所需高度)，當操作人員的手離開操作手柄時，吊裝物可以在其當時所處的位置平穩停下來，使吊裝物在空中達到一種懸浮的效果，可見本發明能針對不同重量的負載在整個上升、下降和傳送過程中實現全程懸浮的效果，提高了裝配精度和生產效率，特別在工業生產的裝配過程中，本發明能將各部件平穩的進行搬運並保證很高的定位精度。
當突然停電時，兩位三通電磁閥馬上復位切換到與換向閥連接，從而達到斷電保護的效果，吊裝物會保持原來位置而不會突然下降，避免造成安全事故。
2、本發明的第一拉力傳感器和第二拉力傳感器能夠避免由于震動導致控制器誤判斷而產生的誤執行，保證了懸浮效果具有一定的穩定性，從而有利於工業的裝配過程。
3、本發明相對於純氣控懸浮控制系統，通過採用電氣控制大大簡化了氣控迴路及減少了氣控元件。
4、採用PLC控制器有利於實現複雜精密的控制算法，有利於提高本發明的控制精度及減少響應時間。
附圖說明
圖1是本發明實施例一的懸浮氣動起吊裝置的結構示意圖。
圖2是本發明實施例二的懸浮氣動起吊裝置的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。
實施例一：
一種懸浮氣動起吊裝置，包括氣源1、電源接入電路、換向閥2、電氣比例閥3、兩位三通電磁閥4、常斷開關5、氣動起吊裝置6、控制器7、單向閥18以及拉力傳感器，換向閥和電氣比例閥分別與氣源和兩位三通電磁閥連接，兩位三通電磁閥與氣動起吊裝置連接，電源接入電路具有用於控制向電氣比例閥、兩位三通電磁閥以及控制器供電的常斷開關，單向閥設置於氣源的輸出口上；
拉力傳感器設置於氣動起吊裝置執行端上，用於測量吊裝物的重量；
拉力傳感器和電氣比例閥分別與控制器連接，控制器用於接收拉力傳感器的檢測數據，並將檢測數據值與設定值進行對比，若小於設定值時，控制電氣比例閥將進氣口與兩位三通電磁閥連通，若大於設定值時，控制電氣比例閥將排氣口與兩位三通電磁閥連通。
優選的，所述換向閥為手動換向閥。
優選的，所述控制器為PLC控制器。
優選的，所述電源接入電路包括與市電14連接的總開關15以及將交流電轉換為直流電的直流電變換器16，所述總開關、常斷開關以及直流電變換器依次連接，電氣比例閥、兩位三通電磁閥以及控制器分別與直流電變換器連接。
優選的，還包括計算機17，計算機與PLC控制器連接。計算機可輔助PLC控制器對部分數據進行處理和輔助進行編程。
實施例二：
本實施例與實施例一不同之處在於：所述拉力傳感器包括第一拉力傳感器8以及第二拉力傳感器9，第一拉力傳感器連接於氣動起吊裝置執行端10上，第二拉力傳感器連接於第一拉力傳感器下方；
第一拉力傳感器和第二拉力傳感器分別與控制器連接，第一拉力傳感器用於測量連接於其下方的物件的總重量；
第二拉力傳感器用於測量吊裝物11的重量；
控制器用於接收第一拉力傳感器和第二拉力傳感器的檢測數據，並將兩檢測數據值進行對比，若兩檢測數據值的差值小於設定值時，控制電氣比例閥將進氣口與兩位三通電磁閥連通，若兩檢測數據值的差值大於設定值時，控制電氣比例閥將排氣口與兩位三通電磁閥連通。
優選的，還包括操作手柄12，氣動起吊裝置、第一拉力傳感器、操作手柄以及第二拉力傳感器依次連接，第二拉力傳感器下端為吊掛部13。
本發明的工作過程及工作原理：
S1、將吊裝物掛在拉力傳感器上；
S2、通過換向閥將氣源與兩位三通電磁閥連通，此時，常斷開關處於斷開狀態，兩位三通電磁閥處於初始狀態，將換向閥與氣動起吊裝置連通，氣動起吊裝置帶動吊裝物上升；
S3、當上升到所需位置時，將常斷開關合上，此時，兩位三通電磁閥與電源接入電路接通，兩位三通電磁閥切換方向，斷開與換向閥的連接，切換到與電氣比例閥連通；
S4、拉力傳感器實時測量吊裝物的重量，並將檢測得到的檢測數據發送給控制器；
S5、此時，控制器將接收到的檢測數據與設定值進行對比，得到的結果為：檢測數據值等於設定值，電氣比例閥保持在中位，不進氣也不排氣，氣動起吊裝置保壓；
S6、若需要吊裝物進行抬升時，手動對吊裝物施加向上的力，此時，控制器將接收到的檢測數據與設定值進行對比，得到的結果為：檢測數據值小於設定值，控制器控制電氣比例閥將進氣口與兩位三通電磁閥連通向氣動起吊裝置泵氣，氣動起吊裝置帶動吊裝物上升，當上升到所需位置時，撤消對吊裝物施加向上的力，此時，控制器將接收到的檢測數據與設定值進行對比，得到的結果為：檢測數據值等於設定值，電氣比例閥切換回中位，不進氣也不排氣，氣動起吊裝置保壓；
S7、若需要吊裝物進行下降時，可選擇以下兩種操作方式之一：
操作方式一：手動對吊裝物施加向下的力，此時，控制器將接收到的檢測數據與設定值進行對比，得到的結果為：檢測數據值大於設定值，控制器控制電氣比例閥將排氣口與兩位三通電磁閥連通，將氣動起吊裝置中的氣體進行排出，氣動起吊裝置帶動吊裝物下降，當下降到所需位置時，撤消對吊裝物施加向下的力，此時，控制器將接收到的檢測數據與設定值進行對比，得到的結果為：檢測數據值等於設定值，電氣比例閥切換回中位，不進氣也不排氣，氣動起吊裝置保壓；
操作方式二：將常斷開關斷開，兩位三通電磁閥復位，斷開與電氣比例閥的連接，切換到與換向閥連通，手動控制換向閥，將換向閥排氣口與兩位三通電磁閥連通，將氣動起吊裝置中的氣體進行排出，氣動起吊裝置帶動吊裝物下降，當下降到所需位置時，控制換向閥切換到中位，不進氣也不排氣，氣動起吊裝置保壓。
優選的，所述拉力傳感器包括第一拉力傳感器以及第二拉力傳感器，第一拉力傳感器連接於氣動起吊裝置執行端上，第二拉力傳感器連接於第一拉力傳感器下方；
所述步驟S4具體為：第一拉力傳感器測量連接於其下方的物件的總重量；
第二拉力傳感器測量吊裝物的重量；
所述步驟S5具體為：此時，兩檢測數據值的差值等於設定值，電氣比例閥保持在中位，不進氣也不排氣，氣動起吊裝置保壓；
所述步驟S6具體為：若需要吊裝物進行抬升時，手動對吊裝物施加向上的力，此時，控制器將接收到的兩檢測數據值進行對比，得到的結果為：兩檢測數據值的差值小於設定值，控制電氣比例閥將進氣口與兩位三通電磁閥連通，向氣動起吊裝置泵氣，氣動起吊裝置帶動吊裝物上升，當上升到所需位置時，撤消對吊裝物施加向上的力，此時，控制器將接收到的兩檢測數據值進行對比，得到的結果為：兩檢測數據值的差值等於設定值，電氣比例閥切換回中位，不進氣也不排氣，氣動起吊裝置保壓；
所述步驟S7具體為：若需要吊裝物進行下降時，可選擇以下兩種操作方式之一：
操作方式一：手動對吊裝物施加向下的力，此時，控制器將接收到的兩檢測數據值進行對比，得到的結果為：兩檢測數據值的差值大於設定值，控制器控制電氣比例閥將排氣口與兩位三通電磁閥連通，將氣動起吊裝置中的氣體進行排出，氣動起吊裝置帶動吊裝物下降，當下降到所需位置時，撤消對吊裝物施加向下的力，此時，控制器將接收到的兩檢測數據值進行對比，得到的結果為：兩檢測數據值的差值等於設定值，電氣比例閥切換回中位，不進氣也不排氣，氣動起吊裝置保壓；
操作方式二：將常斷開關斷開，兩位三通電磁閥復位，斷開與電氣比例閥的連接，切換到與換向閥連通，手動控制換向閥，將換向閥排氣口與兩位三通電磁閥連通，將氣動起吊裝置中的氣體進行排出，氣動起吊裝置帶動吊裝物下降，當下降到所需位置時，控制換向閥切換到中位，不進氣也不排氣，氣動起吊裝置保壓。
當產生震動時，由於第一拉力傳感器以及第二拉力傳感器檢測到的檢測數據同時增加或減少，兩檢測數據值的差值不變仍等於設定值，電氣比例閥保持在中位，不進氣也不排氣，氣動起吊裝置保壓；
優選的，還包括操作手柄，氣動起吊裝置執行端、第一拉力傳感器、操作手柄以及第二拉力傳感器依次連接，第二拉力傳感器下端為吊掛部；
步驟S6中的手動對吊裝物施加向上的力為手動向上拉操作手柄；
步驟S7中的手動對吊裝物施加向下的力為手動向下拉操作手柄。
上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。