一種液壓升降平臺定點(diǎn)啟停裝置的設(shè)計及應(yīng)用

吳曉飛 張建廣

（許昌煙草機(jī)械有限責(zé)任公司，河南 許昌 461000）

鈑金件具有結(jié)構(gòu)巧、質(zhì)量小、成型速度快等優(yōu)點(diǎn)，在煙草機(jī)械的外觀罩殼和承受較小靜應(yīng)力的結(jié)構(gòu)件處得到了廣泛應(yīng)用。我公司鈑金件種類繁多，所需的原材料為板材，按厚度分有1mm、1.5mm、2mmm、2.5mm、3mm等品種，按材料分有Q235-A、1Cr18Ni9、3Cr13等，它們占用了大量生產(chǎn)場地，影響了生產(chǎn)效率。

為改善此種狀況，我們設(shè)計了一套具有多層結(jié)構(gòu)的料庫，將鈑金件原料板材按種類放于不同的層中，需要用到某種板材時能夠運(yùn)用升降平臺很方便的取出。

1 總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計及工作過程概述

1.1 整體機(jī)械結(jié)構(gòu)

該裝置主要由料庫和升降平臺組成。

其中料庫由型材焊接而成，設(shè)有六層空間，每一層中有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上有裝料盤，料盤可順著導(dǎo)軌拉進(jìn)拉出，類似抽屜結(jié)構(gòu)。板料放于料盤之上。

圖1 料庫結(jié)構(gòu)示意圖

升降平臺可用的機(jī)械結(jié)構(gòu)很多，由于所需升舉的板料質(zhì)量較大，并且需要具有過載保護(hù)等功能，而液壓傳動具有很容易實現(xiàn)直線運(yùn)動、自動實現(xiàn)過載保護(hù)、易實現(xiàn)機(jī)器的自動化和操作控制方便的優(yōu)點(diǎn)，故這里采用剪式液壓升降平臺。

升降的極限位置與剪叉的數(shù)量和長度尺寸有關(guān)，根據(jù)料庫的最高、高低高度所確定的升降平臺行程并考慮料盤的尺寸，經(jīng)過pro-e模擬，最終確定的剪式液壓升降平臺機(jī)械部分如圖2所示，它由兩對剪叉組成，剪叉一端通過鉸接固定在底座上，另一端上裝有滾輪，可在導(dǎo)槽中移動，這樣，上升時平臺始終沿垂直方向平動，保證與料庫之間的對接。與料庫每一層相對應(yīng)，升降平臺上也有導(dǎo)軌，便于與料庫中的導(dǎo)軌對接。另外，導(dǎo)槽終端有限位裝置（圖2中略去），用于限定平臺下降時的最低位置。

值得注意的是，如果磨擦副金屬的的互溶性強(qiáng)，則粘附傾向大，剪叉鉸接處若皆為同一種材料，則其粘附磨損很大，故各鉸接處均鑲有銅合金整體軸套，同時加注潤滑油，這樣便減小了摩擦，延長了機(jī)器的維修周期和使用壽命。

1.2 工作過程概述

圖2 剪式升降平臺結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 剪式升降平臺液壓控制示意圖

當(dāng)需要取某一種板材進(jìn)行激光切割時，升降平臺升至該層所在位置，導(dǎo)軌彼此對應(yīng)，料盤從料庫中被拉到升降平臺上，然后動用行車和帶吸盤的吊具對板材進(jìn)行吊取。反之，當(dāng)某種板材被購進(jìn)來時，先將升降平臺升至該板材應(yīng)放的某層位置上，拉出料盤至升降平臺上，然后用行車和吸盤吊具將板材吊到料盤上，再將其推入料庫中。

圖4 中間繼電器接線原理圖

圖5 電氣控制線路示意圖

2 液壓及其電氣控制原理

2.1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

表1 電磁換向閥動作表

如圖3所示，由于板料尺寸較大，從而液壓升降平臺兩剪叉之間跨距較大，用兩個液壓缸同步運(yùn)動，保證了上升過程的平穩(wěn)。被升舉板料質(zhì)量較大，采用單作用液壓缸8，回程時靠被升舉的物體自重下降即可滿足要求?；赜凸苈飞显O(shè)有截流閥，用來調(diào)節(jié)液壓油流量以調(diào)節(jié)提升平臺的下降速度，此閥也有背壓閥的作用，避免管路高壓狀態(tài)下突然卸荷給系統(tǒng)帶來沖擊。溢流閥5用作安全閥，控制系統(tǒng)最高壓力，保證安全。二位二通電磁閥7切換對油缸供油與否，它采用無泄漏設(shè)計，該閥由濕式頂桿推力電磁鐵直接控制閥芯的開啟或關(guān)閉，由于閥座閥芯設(shè)計成兩側(cè)面積相等和壓力平衡結(jié)構(gòu)，所以沒有額外關(guān)閉和開啟力，可以實現(xiàn)油液的雙向通流和雙向無泄漏關(guān)閉，能夠完成完全密封的加載、提升和夾緊等所有重要功能，確保升降平臺停在某一位置時長時間無微小下滑。閥9帶緊急卸荷按鈕，在電氣控制失靈或其它情況時緊急卸荷，進(jìn)一步保證了安全。整個液壓系統(tǒng)簡約、可靠，節(jié)省制造成本且滿足設(shè)計要求。

2.2 電氣控制部分的設(shè)計

本裝置采用接近開關(guān)分布于料庫每一層需要停的位置上，用于精確定位，接近開關(guān)選用常開型，接近金屬物體時，發(fā)出24V高電平。同時，選用PHOENIX產(chǎn)中間繼電器與接近開關(guān)配合使用，型號為DEK-REL-G24/21。其原理及接線圖如圖4所示，當(dāng)A1、A2間有24V電壓時，線圈通電動作，常閉觸點(diǎn)11、12斷開，常開觸點(diǎn)11、14閉合。這時中間繼電器自帶的LED發(fā)光，便于指示工作狀態(tài)。

電氣控制原理如圖5所示，SE為急停按鈕，SB1為停止按鈕，SB2為上升按鈕，SB3為下降按鈕，SA1到 SA6為轉(zhuǎn)換開關(guān)按鈕，轉(zhuǎn)換開關(guān)按鈕分別對應(yīng)著料庫從第1層到第6層的層號。這些按鈕分布于控制面板上，同時有指示燈（圖5中略去）顯示工作狀態(tài)。

其具體工作原理不妨舉例來講，當(dāng)需要取用存入料庫中第3層的原料時，先將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3旋轉(zhuǎn)到通電位置，這時固定在料庫第三層的接近開關(guān)被接通，處于工作狀態(tài)，再按下上升按鈕SB2，液壓升降平臺緩緩上升，到達(dá)第三層時，接近開關(guān)SQ3動作，發(fā)出24V高電平，中間斷電器KA3動作，常閉觸點(diǎn)斷開，導(dǎo)致交流接觸器線圈失電，電機(jī)停轉(zhuǎn)，同時二位二通電磁閥7（YV1）失電，處于閉合位置，液壓缸被鎖住，升降平臺停止，這時開始進(jìn)行存取板料的操作。存取板料過程完成后，平臺需要下降時，按下下降按鈕SB3，電磁控制止回閥9（YV2）和二位二通電磁閥7（YV1）同時得電，單向液壓缸卸荷，在重力作用下升降平臺緩慢下降，最后按下停止按鈕S1，結(jié)束整個操作過程。該過程中，利用按鈕開關(guān)和繼電器的常開、常閉觸點(diǎn)，實現(xiàn)上升與下降過程的互鎖。

結(jié)語

該裝置實現(xiàn)了升降平臺多個位置定點(diǎn)起停，自動化程度較高，并與料庫結(jié)合在一起，實現(xiàn)了對鈑金原材料的整理，優(yōu)化了生產(chǎn)環(huán)境，提高了生產(chǎn)效率，同時對其它需要液壓升降多位置定點(diǎn)啟停的場合亦有一定借鑒意義。

[1]彭榮濟(jì)．現(xiàn)代綜合機(jī)械設(shè)計手冊[M].北京： 北京出版社，1999：59-109.

[2]PHOENIX電氣繼電器選型手冊[M].