一種液壓升降平臺(tái)定點(diǎn)啟停裝置的設(shè)計(jì)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(lèi)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(chǎng)地，影響了生產(chǎn)效率。

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

1 總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及工作過(guò)程概述

1.1 整體機(jī)械結(jié)構(gòu)

該裝置主要由料庫(kù)和升降平臺(tái)組成。

其中料庫(kù)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(pán)，料盤(pán)可順著導(dǎo)軌拉進(jìn)拉出，類(lèi)似抽屜結(jié)構(gòu)。板料放于料盤(pán)之上。

圖1 料庫(kù)結(jié)構(gòu)示意圖

升降平臺(tái)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(guò)載保護(hù)等功能，而液壓傳動(dòng)具有很容易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)、自動(dòng)實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)、易實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自動(dòng)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(tái)。

升降的極限位置與剪叉的數(shù)量和長(zhǎng)度尺寸有關(guān)，根據(jù)料庫(kù)的最高、高低高度所確定的升降平臺(tái)行程并考慮料盤(pán)的尺寸，經(jīng)過(guò)pro-e模擬，最終確定的剪式液壓升降平臺(tái)機(jī)械部分如圖2所示，它由兩對(duì)剪叉組成，剪叉一端通過(guò)鉸接固定在底座上，另一端上裝有滾輪，可在導(dǎo)槽中移動(dòng)，這樣，上升時(shí)平臺(tái)始終沿垂直方向平動(dòng)，保證與料庫(kù)之間的對(duì)接。與料庫(kù)每一層相對(duì)應(yīng)，升降平臺(tái)上也有導(dǎo)軌，便于與料庫(kù)中的導(dǎo)軌對(duì)接。另外，導(dǎo)槽終端有限位裝置（圖2中略去），用于限定平臺(tái)下降時(shí)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(shí)加注潤(rùn)滑油，這樣便減小了摩擦，延長(zhǎng)了機(jī)器的維修周期和使用壽命。

1.2 工作過(guò)程概述

圖2 剪式升降平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 剪式升降平臺(tái)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(shí)，升降平臺(tái)升至該層所在位置，導(dǎo)軌彼此對(duì)應(yīng)，料盤(pán)從料庫(kù)中被拉到升降平臺(tái)上，然后動(dòng)用行車(chē)和帶吸盤(pán)的吊具對(duì)板材進(jìn)行吊取。反之，當(dāng)某種板材被購(gòu)進(jìn)來(lái)時(shí)，先將升降平臺(tái)升至該板材應(yīng)放的某層位置上，拉出料盤(pán)至升降平臺(tái)上，然后用行車(chē)和吸盤(pán)吊具將板材吊到料盤(pán)上，再將其推入料庫(kù)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(jì)與實(shí)現(xiàn)

表1 電磁換向閥動(dòng)作表

如圖3所示，由于板料尺寸較大，從而液壓升降平臺(tái)兩剪叉之間跨距較大，用兩個(gè)液壓缸同步運(yùn)動(dòng)，保證了上升過(guò)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(shí)靠被升舉的物體自重下降即可滿足要求。回油管路上設(shè)有截流閥，用來(lái)調(diào)節(jié)液壓油流量以調(diào)節(jié)提升平臺(tái)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(lái)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(duì)油缸供油與否，它采用無(wú)泄漏設(shè)計(jì)，該閥由濕式頂桿推力電磁鐵直接控制閥芯的開(kāi)啟或關(guān)閉，由于閥座閥芯設(shè)計(jì)成兩側(cè)面積相等和壓力平衡結(jié)構(gòu)，所以沒(méi)有額外關(guān)閉和開(kāi)啟力，可以實(shí)現(xiàn)油液的雙向通流和雙向無(wú)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(tái)停在某一位置時(shí)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)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(shí)緊急卸荷，進(jìn)一步保證了安全。整個(gè)液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)約、可靠，節(jié)省制造成本且滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2 電氣控制部分的設(shè)計(jì)

本裝置采用接近開(kāi)關(guān)分布于料庫(kù)每一層需要停的位置上，用于精確定位，接近開(kāi)關(guān)選用常開(kāi)型，接近金屬物體時(shí)，發(fā)出24V高電平。同時(shí)，選用PHOENIX產(chǎn)中間繼電器與接近開(kāi)關(guān)配合使用，型號(hào)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(shí)，線圈通電動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)11、12斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)11、14閉合。這時(shí)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(kāi)關(guān)按鈕，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)按鈕分別對(duì)應(yīng)著料庫(kù)從第1層到第6層的層號(hào)。這些按鈕分布于控制面板上，同時(shí)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(lái)講，當(dāng)需要取用存入料庫(kù)中第3層的原料時(shí)，先將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA3旋轉(zhuǎn)到通電位置，這時(shí)固定在料庫(kù)第三層的接近開(kāi)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(tái)緩緩上升，到達(dá)第三層時(shí)，接近開(kāi)關(guān)SQ3動(dòng)作，發(fā)出24V高電平，中間斷電器KA3動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，導(dǎo)致交流接觸器線圈失電，電機(jī)停轉(zhuǎn)，同時(shí)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(tái)停止，這時(shí)開(kāi)始進(jìn)行存取板料的操作。存取板料過(guò)程完成后，平臺(tái)需要下降時(shí)，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(shí)得電，單向液壓缸卸荷，在重力作用下升降平臺(tái)緩慢下降，最后按下停止按鈕S1，結(jié)束整個(gè)操作過(guò)程。該過(guò)程中，利用按鈕開(kāi)關(guān)和繼電器的常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)上升與下降過(guò)程的互鎖。

結(jié)語(yǔ)

該裝置實(shí)現(xiàn)了升降平臺(tái)多個(gè)位置定點(diǎn)起停，自動(dòng)化程度較高，并與料庫(kù)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(shí)對(duì)其它需要液壓升降多位置定點(diǎn)啟停的場(chǎng)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(jì)手冊(cè)[M].北京： 北京出版社，1999：59-109.

[2]PHOENIX電氣繼電器選型手冊(cè)[M].