一种液压升降平台定点启停装置的设计及应用

吴晓飞 张建广

（许昌烟草机械有限责任公司，河南 许昌 461000）

钣金件具有结构巧、质量小、成型速度快等优点，在烟草机械的外观罩壳和承受较小静应力的结构件处得到了广泛应用。我公司钣金件种类繁多，所需的原材料为板材，按厚度分有1mm、1.5mm、2mmm、2.5mm、3mm等品种，按材料分有Q235-A、1Cr18Ni9、3Cr13等，它们占用了大量生产场地，影响了生产效率。

为改善此种状况，我们设计了一套具有多层结构的料库，将钣金件原料板材按种类放于不同的层中，需要用到某种板材时能够运用升降平台很方便的取出。

1 总体结构的设计及工作过程概述

1.1 整体机械结构

该装置主要由料库和升降平台组成。

其中料库由型材焊接而成，设有六层空间，每一层中有导轨，导轨上有装料盘，料盘可顺着导轨拉进拉出，类似抽屉结构。板料放于料盘之上。

图1 料库结构示意图

升降平台可用的机械结构很多，由于所需升举的板料质量较大，并且需要具有过载保护等功能，而液压传动具有很容易实现直线运动、自动实现过载保护、易实现机器的自动化和操作控制方便的优点，故这里采用剪式液压升降平台。

升降的极限位置与剪叉的数量和长度尺寸有关，根据料库的最高、高低高度所确定的升降平台行程并考虑料盘的尺寸，经过pro-e模拟，最终确定的剪式液压升降平台机械部分如图2所示，它由两对剪叉组成，剪叉一端通过铰接固定在底座上，另一端上装有滚轮，可在导槽中移动，这样，上升时平台始终沿垂直方向平动，保证与料库之间的对接。与料库每一层相对应，升降平台上也有导轨，便于与料库中的导轨对接。另外，导槽终端有限位装置（图2中略去），用于限定平台下降时的最低位置。

值得注意的是，如果磨擦副金属的的互溶性强，则粘附倾向大，剪叉铰接处若皆为同一种材料，则其粘附磨损很大，故各铰接处均镶有铜合金整体轴套，同时加注润滑油，这样便减小了摩擦，延长了机器的维修周期和使用寿命。

1.2 工作过程概述

图2 剪式升降平台结构示意图

图3 剪式升降平台液压控制示意图

当需要取某一种板材进行激光切割时，升降平台升至该层所在位置，导轨彼此对应，料盘从料库中被拉到升降平台上，然后动用行车和带吸盘的吊具对板材进行吊取。反之，当某种板材被购进来时，先将升降平台升至该板材应放的某层位置上，拉出料盘至升降平台上，然后用行车和吸盘吊具将板材吊到料盘上，再将其推入料库中。

图4 中间继电器接线原理图

图5 电气控制线路示意图

2 液压及其电气控制原理

2.1 液压系统的设计与实现

表1 电磁换向阀动作表

如图3所示，由于板料尺寸较大，从而液压升降平台两剪叉之间跨距较大，用两个液压缸同步运动，保证了上升过程的平稳。被升举板料质量较大，采用单作用液压缸8，回程时靠被升举的物体自重下降即可满足要求。回油管路上设有截流阀，用来调节液压油流量以调节提升平台的下降速度，此阀也有背压阀的作用，避免管路高压状态下突然卸荷给系统带来冲击。溢流阀5用作安全阀，控制系统最高压力，保证安全。二位二通电磁阀7切换对油缸供油与否，它采用无泄漏设计，该阀由湿式顶杆推力电磁铁直接控制阀芯的开启或关闭，由于阀座阀芯设计成两侧面积相等和压力平衡结构，所以没有额外关闭和开启力，可以实现油液的双向通流和双向无泄漏关闭，能够完成完全密封的加载、提升和夹紧等所有重要功能，确保升降平台停在某一位置时长时间无微小下滑。阀9带紧急卸荷按钮，在电气控制失灵或其它情况时紧急卸荷，进一步保证了安全。整个液压系统简约、可靠，节省制造成本且满足设计要求。

2.2 电气控制部分的设计

本装置采用接近开关分布于料库每一层需要停的位置上，用于精确定位，接近开关选用常开型，接近金属物体时，发出24V高电平。同时，选用PHOENIX产中间继电器与接近开关配合使用，型号为DEK-REL-G24/21。其原理及接线图如图4所示，当A1、A2间有24V电压时，线圈通电动作，常闭触点11、12断开，常开触点11、14闭合。这时中间继电器自带的LED发光，便于指示工作状态。

电气控制原理如图5所示，SE为急停按钮，SB1为停止按钮，SB2为上升按钮，SB3为下降按钮，SA1到 SA6为转换开关按钮，转换开关按钮分别对应着料库从第1层到第6层的层号。这些按钮分布于控制面板上，同时有指示灯（图5中略去）显示工作状态。

其具体工作原理不妨举例来讲，当需要取用存入料库中第3层的原料时，先将转换开关SA3旋转到通电位置，这时固定在料库第三层的接近开关被接通，处于工作状态，再按下上升按钮SB2，液压升降平台缓缓上升，到达第三层时，接近开关SQ3动作，发出24V高电平，中间断电器KA3动作，常闭触点断开，导致交流接触器线圈失电，电机停转，同时二位二通电磁阀7（YV1）失电，处于闭合位置，液压缸被锁住，升降平台停止，这时开始进行存取板料的操作。存取板料过程完成后，平台需要下降时，按下下降按钮SB3，电磁控制止回阀9（YV2）和二位二通电磁阀7（YV1）同时得电，单向液压缸卸荷，在重力作用下升降平台缓慢下降，最后按下停止按钮S1，结束整个操作过程。该过程中，利用按钮开关和继电器的常开、常闭触点，实现上升与下降过程的互锁。

结语

该装置实现了升降平台多个位置定点起停，自动化程度较高，并与料库结合在一起，实现了对钣金原材料的整理，优化了生产环境，提高了生产效率，同时对其它需要液压升降多位置定点启停的场合亦有一定借鉴意义。

[1]彭荣济．现代综合机械设计手册[M].北京： 北京出版社，1999：59-109.

[2]PHOENIX电气继电器选型手册[M].