一種專用25噸壓力機(jī)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于含能材料退模工序的專用25噸壓力機(jī)系統(tǒng)。一種專用25噸壓力機(jī)系統(tǒng)，包括機(jī)械系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，機(jī)械系統(tǒng)連接方式是油泵電機(jī)與單向閥相連接然后鏈接電磁溢流閥、回流閥流回油箱，將電液伺服閥安裝在溢流閥與單向閥中間，連接到油缸的一腔，將兩根油管連接到液壓缸的活塞端與桿端，在液壓缸內(nèi)部安裝用于測量沖頭位置的磁滯式位置傳感器，在兩根油管上安裝壓力傳感器用以測量沖頭壓力，將油管通過支架固定在工作臺上。本發(fā)明可以實現(xiàn)壓機(jī)沖頭全行程為700mm，并且沖頭壓力可以在25噸以內(nèi)自由調(diào)節(jié)。實現(xiàn)沖頭運(yùn)動速度與實時位置的反饋控制。
【專利說明】
一種專用25噸壓力機(jī)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于含能材料退模工序的專用25噸壓力機(jī)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，隨著工業(yè)自動化愈加受到國家重視。工業(yè)自動化水平不斷提高，自動化系統(tǒng)也被應(yīng)用在汽車制造業(yè)、醫(yī)藥制造業(yè)、食品制造等領(lǐng)域。其發(fā)展趨勢也向著智能化、開放性、網(wǎng)絡(luò)化、信息化等方向發(fā)展。并且，在很多領(lǐng)域中已經(jīng)可以實現(xiàn)信息采集、信息傳輸、信息處理以及信息綜合利用等。隨著工業(yè)自動化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，更多的自動化設(shè)備也可以被應(yīng)用在更多對精度與實時性要求更高的領(lǐng)域中。
[0003]含能材料的退模是指粉狀含能材料高壓下被制成所需形狀的均質(zhì)毛坯后，卸壓后毛坯由于體積膨脹附著于模套內(nèi)，采用小型壓力機(jī)將其從模套內(nèi)推出的過程。本發(fā)明的目的是針對含能材料裝配過程中材料退模這一工序，設(shè)計并實現(xiàn)專用壓力機(jī)系統(tǒng)。
[0004]目前，對含能材料退模工序?qū)崿F(xiàn)主要以人工操作半自動為主。在進(jìn)行此工序時操作人員操作半自動壓機(jī)在退模現(xiàn)場進(jìn)行退模操作。但是，由于含能材料具有高感度、人工操作具有的不穩(wěn)定性與現(xiàn)場環(huán)境溫濕度等的影響，一直存在很大的安全隱患。
[0005]目前，對壓力機(jī)的操作多是以現(xiàn)場操作，由人工對情況進(jìn)行判斷并給出下一步指令。使得操作人員長期處于現(xiàn)場工作環(huán)境中，并且由于人工操作具有不確定性與一定的經(jīng)驗性，延長了工作人員的培訓(xùn)時間提高了企業(yè)的生產(chǎn)成本也存在著很大的安全隱患。
[0006]目前，對于工業(yè)自動化設(shè)備的控制軟件多數(shù)是以監(jiān)測為主，也就是將設(shè)備的各種狀態(tài)通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控單元并顯示出來。而遠(yuǎn)程監(jiān)控單元對工作設(shè)備的控制與操作十分有限。在一定程度上束縛了遠(yuǎn)程控制的程度，在工作現(xiàn)場仍然需要專門的工作人員對設(shè)備進(jìn)行檢查與操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種針對含能材料裝配過程中將藥塊退模這一工序的專用25噸壓力機(jī)系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0009]—種專用25噸壓力機(jī)系統(tǒng)，包括機(jī)械系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，機(jī)械系統(tǒng)連接方式是油栗電機(jī)與單向閥相連接然后連接電磁溢流閥、回流閥流回油箱，將電液伺服閥安裝在溢流閥與單向閥中間，連接到油缸的一腔，將兩根油管連接到液壓缸的活塞端與桿端，在液壓缸內(nèi)部安裝用于測量沖頭位置的磁滯式位置傳感器，在兩根油管上安裝壓力傳感器用以測量沖頭壓力，將油管通過支架固定在工作臺上。
[0010]所述的電氣控制系統(tǒng)分為電源模塊、PLC現(xiàn)場控制模塊、遠(yuǎn)程監(jiān)控計算機(jī)模塊三個部分組成;其中電源系統(tǒng)對PLC現(xiàn)場控制模塊與遠(yuǎn)程監(jiān)控計算機(jī)模塊供電，遠(yuǎn)程監(jiān)控計算機(jī)模塊通過數(shù)據(jù)卡向PLC現(xiàn)場控制模塊發(fā)送數(shù)據(jù)對壓機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制。
[0011]所述的PLC現(xiàn)場控制模塊通過將安裝在機(jī)械系統(tǒng)中的位移傳感器與壓力傳感器的實時數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控計算機(jī)模塊中，在計算機(jī)內(nèi)部經(jīng)過運(yùn)算后將下一步的指令發(fā)送到現(xiàn)場控制模塊中，通訊方式采用串口通訊方式，通過數(shù)據(jù)卡將串口數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)中，上位機(jī)將控制信號通過數(shù)據(jù)卡發(fā)送給現(xiàn)場控制模塊后完成機(jī)械動作。
[0012]在工作過程中，遠(yuǎn)程控制模塊將位移傳感器與壓力傳感器所發(fā)送的實時信息讀取并處理，決定接下來沖頭的動作與對應(yīng)的伺服閥開度。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:
[0014]本發(fā)明可以實現(xiàn)壓機(jī)沖頭全行程為700mm，并且沖頭壓力可以在25噸以內(nèi)自由調(diào)節(jié)。實現(xiàn)沖頭運(yùn)動速度與實時位置的反饋控制。
【附圖說明】
[0015]圖1是壓力機(jī)系統(tǒng)組成框圖；
[0016]圖2是壓力機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部油路示意圖；
[0017]圖3是定程壓制模式下的程序框圖；
[0018]圖4是定壓壓制模式下的程序框圖。
【具體實施方式】
[0019]下面將結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)的描述:
[0020]本發(fā)明提供一種針對含能材料裝填過程中將壓制完成的藥塊退模這一工序，采用電液伺服閥作為開度控制元件，采用上位機(jī)與PLC配合的方式將操作人員與工作現(xiàn)場分割開來并使用防爆攝像頭進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。本發(fā)明可以實現(xiàn)壓機(jī)沖頭全行程為700_，并且沖頭壓力可以在25噸以內(nèi)自由調(diào)節(jié)。實現(xiàn)沖頭運(yùn)動速度與實時位置的反饋控制。
[0021]—種通過電液伺服閥作為液壓開度控制元件的壓力機(jī)系統(tǒng)，利用電液伺服閥無級調(diào)節(jié)開度的特點(diǎn)配合液壓缸內(nèi)部的磁滯式位移傳感器，實現(xiàn)在沖頭運(yùn)動過程中移動速度與實時位置之間的反饋調(diào)節(jié)與壓制過程中壓力值與伺服閥開度的反饋關(guān)系。并且采用現(xiàn)場控制單元將工作現(xiàn)場各個傳感器的實時信息通過串口通訊在上位機(jī)中顯示出來。
[0022]機(jī)械系統(tǒng)連接方式是油栗電機(jī)與單向閥相連接然后連接電磁溢流閥、回流閥流回油箱，將電液伺服閥安裝在溢流閥與單向閥中間。然后連接到油缸的一腔，將兩根油管連接到液壓缸的活塞端與桿端。并且在液壓缸內(nèi)部安裝用于測量沖頭位置的磁滯式位置傳感器，在兩根油管上安裝壓力傳感器用以測量沖頭壓力。最后，將其通過支架固定在工作臺上。
[0023]電氣控制系統(tǒng)分為電源模塊、PLC現(xiàn)場控制模塊、遠(yuǎn)程監(jiān)控計算機(jī)模塊三個部分組成。其中電源系統(tǒng)對PLC現(xiàn)場控制模塊與遠(yuǎn)程監(jiān)控計算機(jī)模塊供電，遠(yuǎn)程監(jiān)控計算機(jī)模塊通過數(shù)據(jù)卡向PLC現(xiàn)場控制模塊發(fā)送數(shù)據(jù)對壓機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制。
[0024]PLC現(xiàn)場控制模塊通過將安裝在機(jī)械系統(tǒng)中的位移傳感器與壓力傳感器的實時數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控計算機(jī)模塊中。然后，在計算機(jī)內(nèi)部經(jīng)過運(yùn)算后將下一步的指令發(fā)送到現(xiàn)場控制模塊中。其通訊方式采用串口通訊方式，通過數(shù)據(jù)卡將串口數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)中。同樣，上位機(jī)將控制信號通過數(shù)據(jù)卡發(fā)送給現(xiàn)場控制模塊后完成相應(yīng)機(jī)械動作。
[0025]在系統(tǒng)工作過程中，遠(yuǎn)程控制模塊將位移傳感器與壓力傳感器所發(fā)送的實時信息讀取并處理，以決定接下來沖頭的動作與對應(yīng)的伺服閥開度。并以此位基礎(chǔ)設(shè)計出定程壓制與定壓壓制兩種工作模式。
[0026]本發(fā)明采用液壓動力利用電液伺服閥可以無級控制開度的特點(diǎn)，實現(xiàn)在沖頭運(yùn)動過程中運(yùn)動速度與實時位置之間的反饋關(guān)系。并且通過數(shù)據(jù)卡實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制模塊與現(xiàn)場控制模塊之間的相互通訊。
[0027]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)措施實現(xiàn)的:
[0028]采用歐姆龍的CPM2AH-60⑶R-A型號CPU單元，帶有60節(jié)點(diǎn)繼電器輸出。用于對整套壓機(jī)系統(tǒng)的各個部分進(jìn)行開關(guān)控制。在此基礎(chǔ)上外掛A/D轉(zhuǎn)換模塊與D/A轉(zhuǎn)換模塊。其中，使用D/A轉(zhuǎn)換模塊與放大器配合對伺服閥的開度進(jìn)行控制，從而控制液壓油的流量實現(xiàn)對沖頭速度和位移的控制。使用A/D轉(zhuǎn)換模塊將位于液壓缸內(nèi)的磁滯式位移傳感器與桿端和活塞端的壓力傳感器不斷采集沖頭的位移與壓力信號轉(zhuǎn)換并送入PLC現(xiàn)場控制模塊進(jìn)行反饋運(yùn)算。然后PLC通過串口通信模塊接收上位機(jī)的控制指令并將現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)顯示。
[0029]采用CSDYl型射流管電液伺服閥，通過電信號在內(nèi)部銜鐵的兩端產(chǎn)生磁力使銜鐵擋板組件偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)伺服閥開度與其接收電信號值成正比。擋板的偏移將一側(cè)噴嘴擋板可變節(jié)流口減小，液流阻力增大，噴嘴的背壓升高推動閥芯移動使得反饋桿的力矩等于輸入控制電流產(chǎn)生的力矩，從而使閥芯位置與輸入控制電流大小成正比。整套壓力機(jī)系統(tǒng)的油路連接方式是將油栗電機(jī)與單向閥相連接然后鏈接電磁溢流閥、回流閥流回油箱，將電液伺服閥安裝在溢流閥與單向閥中間。然后連接到油缸的一腔，將兩根油管連接到液壓缸的活塞端與桿端。并且在液壓缸內(nèi)部安裝用于測量沖頭位置的磁滯式位置傳感器，在兩根油管上安裝壓力傳感器用以測量沖頭壓力。最后，將其通過之間安裝在工作臺上。
[0030]利用位移傳感器將沖頭的實時位置通過數(shù)據(jù)卡發(fā)送到遠(yuǎn)程控制模塊中，然后由上位機(jī)進(jìn)行計算，并根據(jù)不同模式對應(yīng)的不同開度將控制指令發(fā)送到現(xiàn)場控制模塊中。
[0031]如圖1所示，壓力機(jī)系統(tǒng)的實際工作過程中，操作人員可以通過上位機(jī)或現(xiàn)場手動控制箱與PLC通信控制系統(tǒng)運(yùn)行，PLC的控制信號通過D/A轉(zhuǎn)換模塊經(jīng)放大器對伺服閥的開度進(jìn)行控制，從而控制液壓油的流量實現(xiàn)對沖頭速度和位移的控制。工作過程中，位于液壓缸內(nèi)的磁滯式位移傳感器與桿端和活塞端的壓力傳感器不斷采集沖頭的位移與壓力信號，通過A/D轉(zhuǎn)換模塊送入PLC現(xiàn)場控制模塊進(jìn)行反饋運(yùn)算，然后PLC通過串口通信模塊接收上位機(jī)的控制指令并將現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)顯示。此外，待退模的整裝模具放置在滑軌工作臺上，放穩(wěn)后將工作臺推到?jīng)_頭的正下方開始退模工序?；壍哪┒搜b有行程開關(guān)，工作臺到位后將觸發(fā)開關(guān)信號，該信號作為系統(tǒng)的安全使能信號送入PLC，防止退模過程中出現(xiàn)誤動作。整個工作過程由位于工作現(xiàn)場的防爆攝像頭經(jīng)采集卡在遠(yuǎn)程監(jiān)控計算機(jī)屏幕上顯示和記錄。
[0032]如圖2所示，本發(fā)明采用CSDYl型射流管電液伺服閥，通過電信號在內(nèi)部銜鐵的兩端產(chǎn)生磁力使銜鐵擋板組件偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)伺服閥開度與其接收電信號值成正比。擋板的偏移將一側(cè)噴嘴擋板可變節(jié)流口減小，液流阻力增大，噴嘴的背壓升高推動閥芯移動使得反饋桿的力矩等于輸入控制電流產(chǎn)生的力矩，從而使閥芯位置與輸入控制電流大小成正比。由于閥芯的驅(qū)動控制需要借助供油壓力，為防止系統(tǒng)誤動作，伺服閥的控制信號要先于溢流閥的開關(guān)信號給出。
[0033]如圖2所示，系統(tǒng)工作時首先啟動油栗電機(jī)，油箱中的液壓油經(jīng)吸油過濾器被齒輪栗吸入，栗排出的液壓油經(jīng)單向閥、電磁溢流閥、回油濾流回油箱，此時系統(tǒng)處于空載卸荷狀態(tài)。當(dāng)需液壓缸動作時，電磁溢流閥的線圈通電，電液伺服閥接收控制信號并在線圈磁力作用下產(chǎn)生一個正比于輸入電流的開度，此時栗排出的壓力油經(jīng)單向閥、電液伺服閥進(jìn)入油缸的一腔，推動油缸運(yùn)行，油缸另一腔的油經(jīng)節(jié)流閥、電液伺服閥、回油濾流回油箱。
[0034]如圖3、4所示，在定程壓制模式下，統(tǒng)針對不同情況將伺服閥分為幾個工作狀態(tài)。當(dāng)目標(biāo)位移與實時位移差距較大時伺服閥的開度較大處于快速移動狀態(tài)，當(dāng)沖頭距離目標(biāo)位移較近時伺服閥開度較小處于慢速移動狀態(tài)最后沖頭停止于目標(biāo)位移處。使得系統(tǒng)的動態(tài)過程更加穩(wěn)定，工作誤差更小。由于沖頭的移動速度與伺服閥的開度成正比，可以通過調(diào)節(jié)伺服閥開度靈活控制沖頭的移動速度。此外，在定壓壓制模式下，由于沖頭壓力會在與模具接觸以后才會產(chǎn)生，所以沖頭會先慢速下降并且在接觸到模具后壓力緩慢升高伺服閥處于加壓狀態(tài)，在壓力到達(dá)指定壓力值的時伺服閥處于閉合狀態(tài)即保持壓力狀態(tài)。在定壓壓制過程中由于液壓系統(tǒng)的特性，當(dāng)系統(tǒng)處于保持狀態(tài)時壓力值會出現(xiàn)緩慢下降的情況，這時會再次觸發(fā)加壓狀態(tài)。因此定壓壓制工作過程是一個動態(tài)的過程，在人工停止這一過程之前，系統(tǒng)會一直對壓力進(jìn)行檢測以保證接觸面的壓力值。
【主權(quán)項】
1.一種專用25噸壓力機(jī)系統(tǒng)，包括機(jī)械系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，其特征在于:機(jī)械系統(tǒng)連接方式是油栗電機(jī)與單向閥相連接然后連接電磁溢流閥、回流閥流回油箱，將電液伺服閥安裝在溢流閥與單向閥中間，連接到油缸的一腔，將兩根油管連接到液壓缸的活塞端與桿端，在液壓缸內(nèi)部安裝用于測量沖頭位置的磁滯式位置傳感器，在兩根油管上安裝壓力傳感器用以測量沖頭壓力，將油管通過支架固定在工作臺上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的專用25噸壓力機(jī)系統(tǒng)，其特征在于:所述的電氣控制系統(tǒng)分為電源模塊、PLC現(xiàn)場控制模塊、遠(yuǎn)程監(jiān)控計算機(jī)模塊三個部分組成;其中電源系統(tǒng)對PLC現(xiàn)場控制模塊與遠(yuǎn)程監(jiān)控計算機(jī)模塊供電，遠(yuǎn)程監(jiān)控計算機(jī)模塊通過數(shù)據(jù)卡向PLC現(xiàn)場控制模塊發(fā)送數(shù)據(jù)對壓機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的專用25噸壓力機(jī)系統(tǒng)，其特征在于:所述的PLC現(xiàn)場控制模塊通過將安裝在機(jī)械系統(tǒng)中的位移傳感器與壓力傳感器的實時數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控計算機(jī)模塊中，在計算機(jī)內(nèi)部經(jīng)過運(yùn)算后將下一步的指令發(fā)送到現(xiàn)場控制模塊中，通訊方式采用串口通訊方式，通過數(shù)據(jù)卡將串口數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)中，上位機(jī)將控制信號通過數(shù)據(jù)卡發(fā)送給現(xiàn)場控制t吳塊后完成機(jī)械動作。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的專用25噸壓力機(jī)系統(tǒng)，其特征在于:在工作過程中，遠(yuǎn)程控制模塊將位移傳感器與壓力傳感器所發(fā)送的實時信息讀取并處理，決定接下來沖頭的動作與對應(yīng)的伺服閥開度。
【文檔編號】B30B15/22GK105965952SQ201610421402
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】朱齊丹, 石彥韜, 呂曉龍, 夏桂華, 蔡成濤
【申請人】哈爾濱工程大學(xué)