本發(fā)明涉及一種對工件物品位置進(jìn)行精確定位的液壓傳動控制技術(shù)，尤其是涉及一種對直線運動工件、物品進(jìn)行精確定位和重復(fù)定位的方法和裝置。

背景技術(shù)：

目前我國的經(jīng)濟(jì)體質(zhì)改革已經(jīng)達(dá)到一定程度，現(xiàn)在正處于社會轉(zhuǎn)型、產(chǎn)業(yè)升級的重要時期。當(dāng)前勞動力成本升高、生產(chǎn)效率低的問題已嚴(yán)重制約了實體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而生產(chǎn)過程的自動化可以大大的提高生產(chǎn)效率。

在自動化生產(chǎn)過程中，對工件、物品的精確定位、重復(fù)定位直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率，關(guān)系到生產(chǎn)的可持續(xù)進(jìn)行。自動化生產(chǎn)線對工件、物品的精確定位要求相當(dāng)普遍，且精度要求比較高，有的要求在0.1mm以內(nèi)，有的精度0.1mm-2mm就能滿足使用要求。對于高于在0.1mm以內(nèi)高精度的定位要求，需要使用伺服控制才能滿足定位精確度要求。

伺服控制大體分為兩種方式：一種伺服電機(jī)驅(qū)動渦輪蝸桿的開環(huán)控制，一種是利用位移傳感器檢測油缸活塞桿運行距離、通過伺服閥控制油缸運行速度、運行距離的閉環(huán)控制。伺服電機(jī)驅(qū)動渦輪蝸桿的開環(huán)控制存在機(jī)械磨損，特別是在控制重量大、上、下運行使用時，磨損情況特別嚴(yán)重，導(dǎo)致精度短時間內(nèi)大幅降低，無法滿足要求，現(xiàn)在的解決辦法是定期成套更換，造成后期的保養(yǎng)成本增加、維護(hù)工期長。利用位移傳感器檢測油缸活塞桿運行距離、通過伺服閥控制油缸運行的閉環(huán)控制存在著元件采購成本很高，液壓系統(tǒng)制作要求、使用環(huán)境要求苛刻、使用維修技能要求高等缺點。滿足同樣定位精度伺服控制系統(tǒng)，利用位移傳感器檢測油缸活塞桿運行距離、通過伺服閥控制油缸運行的閉環(huán)控制比伺服電機(jī)驅(qū)動渦輪蝸桿的開環(huán)控制成本高出2.5倍以上。

生產(chǎn)實際中，在2mm至0.1mm范圍內(nèi)的定位精度要求相當(dāng)普遍，概率很高。而要求在這個精度范圍內(nèi)的精確定位、重復(fù)定位辦法，目前依舊采用伺服控制：在使用頻率不高的使用場合，一般選用伺服電機(jī)驅(qū)動渦輪蝸桿的開環(huán)控制，雖能降低前期設(shè)備投入成本，但后期維護(hù)、保養(yǎng)、使用成本高；在使用頻率高的條件下，一般選用利用位移傳感器檢測油缸活塞桿運行距離、通過伺服閥控制油缸運行的閉環(huán)控制，雖然使用壽命長、定位精度能長期保證，但前期設(shè)備投入大，經(jīng)濟(jì)效益差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出了一種對直線移動工件、物品進(jìn)行精確定位和重復(fù)定位的方法和裝置，利用普通液壓元件對在二維平面內(nèi)直線移動的物品、工件等做精確位置定位。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案：

一種直線運動工件、物品精確定位和重復(fù)定位方法，將工件或物品和液壓油缸的活塞桿連接，通過液壓油缸帶動工件或物品做直線運動或往復(fù)運動，通過下述過程實現(xiàn)工件或物品的精確定位和重復(fù)定位：

1）啟動液壓油泵，液壓油缸活塞桿帶著工件或物品運動；

2）利用位移檢測模塊實時檢測工件或物品的位移，獲得工件或物品的位移數(shù)據(jù)信息送入控制系統(tǒng)；

3）控制系統(tǒng)將獲得的工件或物品的實時位移數(shù)據(jù)信息和系統(tǒng)內(nèi)預(yù)先設(shè)定的工件或物品的定位點信息進(jìn)行對比，當(dāng)工件或物品接近設(shè)定位置點1mm-5mm時，啟動減速裝置降低液壓油缸活塞桿行進(jìn)速度；

4）當(dāng)工件或物品到達(dá)設(shè)定點時，控制系統(tǒng)停止液壓系統(tǒng)的工作，并通過液控單向閥對工件或物品進(jìn)行鎖定，將工件或物品停留在設(shè)定點。

一種直線運動工件、物品精確定位和重復(fù)定位裝置，包括液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)（8）以及液壓減速裝置（3），所述液壓系統(tǒng)包括液壓油泵（1）、電磁換向閥（2）以及液壓油缸（5），所述定位裝置還包括位移檢測模塊（6）以及液控單向閥（4），位移檢測模塊（6）實時檢測工件或物品的位移數(shù)據(jù)信息并送入控制系統(tǒng)（8）；所述控制系統(tǒng)（8）控制連接液壓系統(tǒng)以及液壓減速裝置（3），所述液壓系統(tǒng)通過減速裝置（3）和液控單向閥（4）連接液壓油缸（5）。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明對工件、物品進(jìn)行精確定位、重復(fù)定位的方法和裝置，利用普通液壓油缸（使用常規(guī)的液壓元件，而不是使用成本很高的比例伺服控制）對在二維平面內(nèi)、直線移動的物品、工件等做精確位置定位，不僅克服了伺服電機(jī)驅(qū)動渦輪蝸桿的開環(huán)控制系統(tǒng)使用磨損快、壽命短、后期維護(hù)成本高的缺陷，而且制造、使用、維護(hù)成本遠(yuǎn)低于利用位移傳感器檢測油缸活塞桿運行距離、通過伺服閥控制油缸運行距離的閉環(huán)控制，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

2、本發(fā)明對工件、物品進(jìn)行精確定位、重復(fù)定位的方法和裝置，使用普通常規(guī)液壓元件，具有結(jié)構(gòu)簡單、低成本、無復(fù)雜精密液壓元件、壽命長、穩(wěn)定可靠、便于技術(shù)掌握及維修，使用范圍廣的特點，也可以使用總線方式控制數(shù)量眾多的設(shè)備進(jìn)行位置的精確定位、重復(fù)定位?？捎糜趯C(jī)加工設(shè)備、工裝裝備、生產(chǎn)設(shè)備、組裝設(shè)備、軋鋼設(shè)備、起重吊裝設(shè)備、自動生產(chǎn)線、工程機(jī)械、礦山機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、儀器儀表、內(nèi)燃機(jī)、文化辦公設(shè)備、石油化工通用設(shè)備、機(jī)床工具、電工電器、機(jī)械基礎(chǔ)件、食品包裝機(jī)械、采礦業(yè)設(shè)備、農(nóng)林牧漁設(shè)備、制造業(yè)設(shè)備、交通運輸設(shè)備及其他民用機(jī)械中需要對工件物品位置進(jìn)行精確定位的液壓裝置。

附圖說明

圖1是本發(fā)明工件、物品精確定位、重復(fù)定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明定位裝置電磁單向閥工作原理圖；

圖3是本發(fā)明中使用的液壓減速裝置原理圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

實施例1

參見圖1、圖2，本發(fā)明直線運動工件、物品精確定位和重復(fù)定位方法，將工件或物品和液壓油缸的活塞桿連接，通過液壓油缸帶動工件或物品做直線運動或往復(fù)運動，通過下述過程實現(xiàn)工件或物品的精確定位和重復(fù)定位：

1）啟動液壓油泵，液壓油缸活塞桿帶著工件或物品運動；

2）利用位移檢測模塊實時檢測工件或物品的位移，獲得工件或物品的位移數(shù)據(jù)信息送入控制系統(tǒng)；

3）控制系統(tǒng)將獲得的工件或物品的實時位移數(shù)據(jù)信息和系統(tǒng)內(nèi)預(yù)先設(shè)定的工件或物品的定位點信息進(jìn)行對比，當(dāng)工件或物品接近設(shè)定位置點1mm-5mm時，啟動減速裝置降低液壓油缸活塞桿行進(jìn)速度；

4）當(dāng)工件或物品到達(dá)設(shè)定點時，控制系統(tǒng)停止液壓系統(tǒng)的工作，并通過液控單向閥對工件或物品進(jìn)行鎖定，將工件或物品停留在設(shè)定點。

實施例2

參見圖1，本實施例直線運動工件、物品精確定位和重復(fù)定位方法，所述液壓減速裝置3包含電磁單向閥15、雙向節(jié)流閥16；控制系統(tǒng)8包含可控編程器9、控制交流接觸器10的中間繼電器11、控制電磁換向閥2的a端電磁鐵線圈的中間繼電器13、控制電磁換向閥2的b端電磁線圈的中間繼電器14、控制電磁單向閥15電磁線圈的中間繼電器12、控制電機(jī)的交流接觸器10及其輔助電路。

定位控制實現(xiàn)過程如下：控制系統(tǒng)8讓電磁換向閥2的a端電磁鐵線圈得電，同時起動液壓油泵1，高壓油流經(jīng)電磁換向閥2、液壓減速裝置3、液控單向閥4進(jìn)入液壓油缸5的A側(cè)，推動活塞桿帶著工件或物品向右高速移動，同時位移檢測模塊6（測量工具）實時檢測物品的位移距離，通過數(shù)據(jù)采集模塊7將實時位移數(shù)據(jù)送入控制系統(tǒng)8進(jìn)行運算、比較，當(dāng)工件或物品接近設(shè)定位置點1mm-5mm時，控制系統(tǒng)8控制液壓減速裝置3起動，降低工件或物品的運行速度，以很低的速度向設(shè)定點運行，當(dāng)工件或物品到達(dá)設(shè)定點時，控制系統(tǒng)8停止液壓油泵1運行、斷開電磁換向閥2的a端電磁鐵線圈電路，停止液壓油向液壓油缸5 A端的供油，工件或物品停止向右移動，并通過液控單向閥4將工件或物品鎖定在設(shè)置點，防止工件或物品發(fā)生移動。

本發(fā)明直線運動工件、物品精確定位和重復(fù)定位的方法，控制系統(tǒng)通過電磁換向閥改變液壓油缸活塞桿的行進(jìn)方向，使工件或物品正向運行或反方向運行。反方向運行時，通過控制系統(tǒng)8讓電磁換向閥2的b端電磁鐵線圈得電，同時起動液壓油泵1，高壓油流經(jīng)液壓電磁換向閥2、減速裝置3、液控單向閥4進(jìn)入液壓油缸5的B側(cè)，推動活塞桿帶著工件或物品向左高速移動，同時測量工具6時時檢測物品的位移距離，通過數(shù)據(jù)采集模塊7、將實時位移數(shù)據(jù)送入控制系統(tǒng)8進(jìn)行運算、比較，當(dāng)工件或物品接近設(shè)定位置點1mm-5mm時，控制系統(tǒng)8控制液壓減速裝置3起動，降低工件或物品的運行速度，以很低的速度向設(shè)定點運行，當(dāng)工件或物品到達(dá)設(shè)定點時，控制系統(tǒng)8停止液壓油泵1運行、斷開電磁換向閥2的b端電磁鐵線圈電路，停止液壓油向液壓油缸5的B端的供油，工件或物品停止向左移動，并通過液控單向閥4將工件或物品鎖定在設(shè)置點，防止工件或物品發(fā)生移動。

本發(fā)明直線運動工件、物品精確定位和重復(fù)定位方法，控制系統(tǒng)通過液壓系統(tǒng)及液壓減速裝置控制液壓油缸活塞桿的起動、運行快慢和停止?？刂葡到y(tǒng)通過控制液壓減速裝置的啟停，減少液壓油的通過量，降低油缸活塞桿的運行速度。

實施例3

如圖1所示，本發(fā)明控制系統(tǒng)中的可控編程器CPU 224XP 6ES7 214-2BD23-OXB8西門子PLC通過中間繼電器JQX-13F(D)/006-2Z6導(dǎo)通交流接觸器CJ20-25、啟動液壓油泵CBW-F210-AFPR，同時通過中間繼電器JQX-13F(D)/006-2Z6使電磁換向閥4WE6J-60B/W220-50NZ4a端電磁線圈得電，電磁換向閥2置于左側(cè)位置，導(dǎo)通液壓油泵1、經(jīng)電磁單向閥DHF08-227 B通路和雙向節(jié)流閥LF8-00/4GN05、液控單向閥Z2S6到液壓油缸5 A側(cè)的油路，推動液壓油缸5活塞桿帶動工件、物品向右高速運行，同時位移測量模塊6實時檢測物品的位移距離，通過數(shù)據(jù)采集模塊C2000-A2-5MX2800-AC1將實時位移數(shù)據(jù)送入西門子CPU 224XP 6ES7 214-2BD23-OXB8進(jìn)行運算、比較，當(dāng)工件或物品接近設(shè)定位置點1mm-5mm時，西門子CPU 224XP 6ES7 214-2BD23-OXB8通過中間繼電器JQX-13F(D)/006-2Z6導(dǎo)通電磁單向閥DHF08-227電磁線圈電路，電磁單向閥DHF08-227置于A通路，截斷液壓油經(jīng)過電磁單向閥DHF08-227通路，僅流經(jīng)雙向節(jié)流閥LF8-00/4GN05向液壓油缸5 A側(cè)供油，減少液壓油缸5 A側(cè)的供油量，降低液壓油缸5活塞桿帶動工件、物品的運行速度，以很低的速度向設(shè)定點運行，當(dāng)工件或物品到達(dá)西門子CPU 224XP 6ES7 214-2BD23-OXB8內(nèi)預(yù)設(shè)定位點時，西門子CPU 224XP 6ES7 214-2BD23-OXB8通過中間繼電器JQX-13F(D)/006-2Z6停止液壓油泵CBW-F210-AFPR 運行、同時斷開電磁換向閥4WE6J-60B/W220-50NZ4 a端電磁鐵線圈電路，電磁換向閥4WE6J-60B/W220-50NZ4置于中位，斷開液壓油向液壓油缸5 A端的通路，停止向液壓油缸5供油，工件或物品停止向右移動，并通過液控單向閥Z2S6將工件或物品鎖定在設(shè)置點，防止工件或物品發(fā)生移動。

實施例4

參見圖1，本發(fā)明直線運動工件、物品精確定位和重復(fù)定位裝置，包括液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)8以及液壓減速裝置3，所述液壓系統(tǒng)包括液壓油泵1、電磁換向閥2以及液壓油缸5，所述定位裝置還包括位移檢測模塊6以及液控單向閥4，位移檢測模塊6實時檢測工件或物品的位移數(shù)據(jù)信息并送入控制系統(tǒng)8；所述控制系統(tǒng)8控制連接液壓系統(tǒng)以及液壓減速裝置3，所述液壓系統(tǒng)通過液壓減速裝置3和液控單向閥4連接液壓油缸5。

實施例5

本實施例的直線運動工件、物品精確定位和重復(fù)定位裝置，與實施例1不同的是：參見圖3，液壓減速裝置3包含電磁單向閥15、雙向節(jié)流閥16，所述電磁單向閥15、雙向節(jié)流閥16并聯(lián)構(gòu)成液壓減速裝置。

電磁單向閥型號可采用DHF08-227。如圖2所示，電磁單向閥的電磁線圈不通電時，液壓油流經(jīng)電磁單向閥DHF08-227的B通路，P1到P2、P2到P1可以雙向?qū)?，液壓油可以通過；當(dāng)電磁單向閥DHF08-227電磁線圈通電時，電磁單向閥DHF08-227置于A通路，P1到P2、P2到P1雙向關(guān)閉，截斷液壓油經(jīng)過電磁單向閥的B通路，液壓油不可以通過電磁單向閥。

液壓減速裝置工作原理如下：當(dāng)電磁單向閥DHF08-227電磁線圈不通電，液壓油流經(jīng)電磁單向閥DHF08-227的B通路、雙向節(jié)流閥LF8-00/4GN05，可以雙向全流速通過，液壓油缸5活塞桿高速運行；當(dāng)電磁單向閥DHF08-227電磁線圈通電，電磁單向閥DHF08-227轉(zhuǎn)換到A路截斷液壓油流經(jīng)電磁單向閥DHF08-227的通路，僅經(jīng)雙向節(jié)流閥LF8-00/4GN05通過，減少液壓油缸5的供油量，降低液壓油缸5活塞桿的運行速度。

實施例6

參見圖1，本實施例的直線運動工件、物品精確定位和重復(fù)定位裝置，控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、可控編程器或微處理器以及執(zhí)行單元；位移檢測模塊輸出工件或物品的位移數(shù)據(jù)信息并通過數(shù)據(jù)采集模塊送入可控編程器或微處理器，可控編程器或微處理器通過執(zhí)行單元控制連接液壓系統(tǒng)及減速裝置；所述位移檢測模塊采用模擬量位移傳感器或脈沖高速計數(shù)器。

可控編程器或微處理器將輸入的模擬量、高速脈沖進(jìn)行分析、運算，將油缸活塞桿的運行距離時時和設(shè)定的定位點進(jìn)行對比，根據(jù)對比結(jié)果，在工件、物品接近定位點前1mm-5mm范圍內(nèi)控制減速裝置的動作，在工件、物品到達(dá)設(shè)定的定位點時，關(guān)閉液壓系統(tǒng)中的換向閥，停止油缸活塞桿的運行，同時鎖閉液控單向閥，鎖定工件、物品的停留位置。

實施例7

參見圖1，本實施例的直線運動工件、物品進(jìn)行精確定位和重復(fù)定位裝置，液壓減速裝置3包含電磁單向閥15、雙向節(jié)流閥16；控制系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)采集模塊7、可控編程器9、控制交流接觸器10的中間繼電器11、控制電磁換向閥2 a端電磁鐵線圈的中間繼電器13、控制電磁換向閥2 b端電磁線圈的中間繼電器14、控制電磁單向閥15電磁線圈的中間繼電器12、控制電機(jī)的交流接觸器10及其輔助電路。位移檢測模塊輸出信號通過數(shù)據(jù)采集模塊7接入可控編程器9，所述可控編程器9控制連接各中間繼電器。

液壓減速裝置是降低液壓系統(tǒng)介質(zhì)流量的遠(yuǎn)程可控裝置，用于降低液壓系統(tǒng)的介質(zhì)流量。在接到可控編程器的指令時，開關(guān)減速裝置的電磁閥電源，減少液壓油的通過量，降低油缸活塞桿的運行速度。

液壓減速裝置品種很多，型號千變?nèi)f化。可以使用電磁調(diào)速閥、電磁減速閥、電磁節(jié)流閥或電磁流量控制閥等，生產(chǎn)廠家不一樣，名稱和型號也不一樣。

本發(fā)明中所述的液壓系統(tǒng)包含油泵電機(jī)組、壓力溢流閥、電磁換向閥、調(diào)速閥、油箱、濾油器、過濾器、壓力表、液位計及其連接管路。其中電磁換向閥用于油缸的供油、并根據(jù)位置的不同改變油缸活塞桿的運行方向。根據(jù)可控編程器的指令，相應(yīng)的電磁鐵通電，打開通往油缸相應(yīng)一側(cè)的供油油路，高壓油推動油缸活塞桿以一定的方向帶動工件、物品的運行。當(dāng)接到可控編程器的停止指令時，斷開電磁換向閥的電路，切斷油缸的供油，促使油缸的活塞桿停止運行。

本發(fā)明利用低成本的液壓裝置，通過控制液壓油缸活塞桿的直線往復(fù)運動，在油缸活塞桿運動中，不做限速，在工件、物品接近定位點前1mm-5mm范圍內(nèi)，通過電磁調(diào)速閥降低油缸活塞桿的運行速度，消除因液壓油管的膨脹收縮、控制系統(tǒng)的命令延時、液壓閥關(guān)閉的滯后、液壓油內(nèi)少量空氣的彈性而造成的油缸活塞桿停止運行滯后，沖過定位點，而是在將液壓油缸活塞桿的運行速度降低到很低，慢慢地靠近定位點，到達(dá)定位點時，停止油缸活塞桿的運行，并通過液控單向閥鎖閉液壓油路，就能將油缸活塞桿固定在定位點。結(jié)構(gòu)簡單，成本低，容易實現(xiàn)。