本發(fā)明專利涉及液壓機技術領域，尤其是一種液壓機電液比例調節(jié)控制系統(tǒng)。

背景技術：

液壓機是進行板料成形的必要設備之一，其通過液壓系統(tǒng)提供成形所需要的壓力，并作用于模具，以使金屬板料成形為各種零件。常規(guī)單動液壓機只能以勻速控制滑塊的運動速度，且無法通過壓機實現(xiàn)壓邊力的控制；而在板料塑性成形中，沖壓速度和壓邊力是影響板料的成形性能的重要因素；當沖壓速度過大，加工硬化造成的強度上升尚未達到最大值便被迅速上升的應力超過，從而造成了板料破裂，浪費了板料的成形性能；當沖壓速度過小，雖然能充分發(fā)揮加工硬化帶來的抗拉強度和延仲率增大帶來的成形性能變好的優(yōu)勢，但卻增大了成形零件所需的時間，降低了加工效率；壓邊力的大小影響了成形中板料的流動，壓邊力過大，板料由于過大的摩擦力而難以流動，使得凹模圓角處的拉應力過大，從而易于發(fā)生破裂；壓邊力過小，會使得壓邊處容易產生起皺。

因此，通過對液壓機壓邊力和沖壓速度的合理控制能夠提高板料的成形性能，研發(fā)能夠進行沖壓速度和壓邊力控制的液壓機以及對應的控制系統(tǒng)對于提高板料成形技術具有積極的意義。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種液壓機電液比例調節(jié)控制系統(tǒng)，目的是為了解決現(xiàn)有液壓機控制系統(tǒng)無法提供變沖壓速度和變壓邊力控制的問題，該系統(tǒng)能夠針對不同工藝條件，按照設定的沖壓速度和壓邊力進行沖壓，并通過閉環(huán)控制實現(xiàn)對沖壓速度和壓邊力的精確控制。

本發(fā)明所述的一種液壓機電液比例調節(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)包括：PC，數(shù)模轉換器，油箱，泵，主缸壓力傳感器，流量傳感器，比例調速閥，比例減壓閥，頂缸壓力傳感器，主缸，滑塊，光柵尺位移傳感器，壓邊圈，頂桿，頂缸；所述PC與數(shù)模轉換器之間通過并口通信，數(shù)據信息為雙向傳遞，PC的調節(jié)指令通過數(shù)模轉換器以電信號形式傳遞給比例調速閥與比例減壓閥，進而調節(jié)主缸進油口流量與頂缸進油口壓力；所述主缸壓力傳感器安裝于主缸進油口，檢測主缸進油口壓力，并將其檢測到的壓力信息傳遞給數(shù)模轉換器；所述頂缸壓力傳感器安裝于頂缸進油口，檢測頂缸進油口壓力，并將其檢測到的壓力信息傳遞給數(shù)模轉換器；所述流量傳感器安裝于比例調節(jié)閥與主缸進油口之間，檢測該油路的流量信息，并將其檢測到的流量信息傳遞給數(shù)模轉換器；所述光柵尺位移傳感器安裝于液壓機側壁，檢測滑塊的位移信息，并將其檢測到的位移信息傳遞給數(shù)模轉換器。

所述系統(tǒng)PC用于顯示、修改、選擇、接收和處理系統(tǒng)中的數(shù)據信息，光柵尺位移傳感器、流量傳感器、頂缸壓力傳感器及主缸壓力傳感器所采集的數(shù)據信息經由數(shù)模轉換器通過并口通信方式傳遞給PC，同時，系統(tǒng)的工作狀態(tài)及各項參數(shù)將通過PC彩色顯示屏進行實時顯示。

所述系統(tǒng)采用比例調速閥實現(xiàn)對滑塊下行時主缸進油口流量的控制，從而達到控制滑塊下行速度的目的；同時，系統(tǒng)采用比例減壓閥實現(xiàn)對頂缸進油口油壓的控制，從而控制壓邊圈所提供的壓邊力。

所述系統(tǒng)滑塊位移信息由安裝于液壓機側壁上的光柵尺位移傳感器進行采集并通過數(shù)模轉換器反饋給PC；同時，通過安裝于主缸進油口的流量傳感器監(jiān)測主缸進油口流量，并通過數(shù)模轉換器反饋給PC，從而形成沖壓速度的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

所述系統(tǒng)壓邊圈提供的壓邊力信息通過安裝于頂缸進油口處的頂缸壓力傳感器采集并通過數(shù)模轉換器反饋給PC；同時，安裝于主缸進油口處的主缸壓力傳感器監(jiān)測頂缸進油口壓力，并通過數(shù)模轉換器反饋給PC，從而形成壓邊力的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

所述系統(tǒng)根據光柵尺位移傳感器采集的位移信息可以得到在該位移處的即時速度，對比預設速度-位移函數(shù)中該位移對應的速度值，根據對比結果向比例調速閥發(fā)送指令信號，進而調整主缸進油口流量，以此實現(xiàn)對滑塊下行速度的調節(jié)，從而形成對沖壓速度進行閉環(huán)控制，保證沖壓速度和位移的關系滿足預設函數(shù)，同時安裝于主缸進油口的流量傳感器可以將主缸流量信息及時反饋給系統(tǒng)PC，根據流量傳感器反饋的流量信息能夠有效增強系統(tǒng)的反應速度。

所述系統(tǒng)根據安裝于頂缸進油處的壓力傳感器采集的壓力信息可以得到在該位移處的即時壓邊力，對比預設壓邊力-位移函數(shù)，根據對比結果向比例減壓閥發(fā)送指令信號，從而調整頂缸進油口壓力，以此實現(xiàn)對壓邊圈壓力的調節(jié)，同時安裝于主缸進油口處的主缸壓力傳感器監(jiān)測頂缸進油口壓力，并通過數(shù)模轉換器反饋給PC，根據主缸壓力傳感器監(jiān)測到的主缸進油口壓力與頂缸壓力傳感器采集到的壓力信息進行整合分析，從而保證壓邊力和位移的關系滿足預設函數(shù)。

所述系統(tǒng)的閉環(huán)控制方法如下：

啟動系統(tǒng)PC及液壓機，通過PC選擇系統(tǒng)運行方式，然后進入安裝于PC內的控制系統(tǒng)程序，輸入沖壓速度和壓邊力的函數(shù)關系表達式并保存；沖壓開始后，通過PC上的按鈕開關，發(fā)送滑塊下行指令。

在滑塊下行過程中，通過安裝于液壓機側壁上的光柵尺位移傳感器采集的位移信息可以得到在該位移處的即時速度，該位移信息會進過PC處理后顯示在PC顯示屏上，并且對比預設速度-位移函數(shù)中該位移對應的速度值，根據對比結果采取相應措施向比例調速閥發(fā)送指令信號，進而調整主缸進油口流量，以此實現(xiàn)對滑塊下行速度的調節(jié)，從而形成對沖壓速度進行閉環(huán)控制，保證沖壓速度和位移的關系滿足預設函數(shù)，與此同時，安裝于主缸進油口的流量傳感器可以將主缸流量信息及時反饋給系統(tǒng)PC，此內嵌控制回路與光柵尺位移傳感器控制回路一起形成沖壓速度的閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過該閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠有效增強系統(tǒng)對沖壓速度進行調整的速度與精度。

在板料塑性成形過程中，通過安裝于頂缸進油處的壓力傳感器采集的壓力信息可以得到在該位移處的即時壓邊力，對比預設壓邊力-位移函數(shù)，根據對比結果采取相應措施向比例減壓閥發(fā)送指令信號，從而調整頂缸進油口壓力，同時，安裝于主缸進油口處的主缸壓力傳感器監(jiān)測頂缸進油口壓力，并通過數(shù)模轉換器反饋給PC，此主缸壓力傳感器控制回路與頂缸壓力傳感器控制回路一起形成壓邊力的閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過該閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠有效增強系統(tǒng)對壓邊力的調整。

當沖壓完成后，滑塊迅速回升至零位移處，壓邊圈及頂桿下降回原位。

在系統(tǒng)運行的過程中，沖壓速度、壓邊力、滑塊位移、主缸進油口流量、主缸進油口壓力及頂缸進油口壓力會以曲線形式在PC彩色顯示屏上進行實時顯示，其中，主缸進油口流量、主缸進油口壓力及頂缸進油口壓力曲線可以隱藏；沖壓完成后，各項設置參數(shù)、過程參數(shù)及結果參數(shù)可以以表格形式進行存儲和打印，以方便后期進行數(shù)據處理與分析。

本發(fā)明提供了一種液壓機電液比例調節(jié)控制系統(tǒng)，相比于普通液壓機控制系統(tǒng)，其具有以下優(yōu)勢：

1)調整方便，可直接通過PC輸入液壓機系統(tǒng)的控制壓力及沖壓速度，實現(xiàn)系統(tǒng)壓力及沖壓速度的精確調整，不僅節(jié)省了調整時間，而且避免了手動調整的不精確。

2)以光柵尺位移傳感器控制回路為主體，通過內嵌流量傳感器控制回路，構建了沖壓速度的閉環(huán)控制系統(tǒng)，有效增強了系統(tǒng)對沖壓速度進行調整的響應速度與精度。

3)由安裝于頂缸進油口處的頂缸壓力傳感器與安裝于主缸進油口處的主缸壓力傳感器形成了壓邊力的閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過對主缸進油口壓力與頂缸進油口的壓力信息進行整合分析，能夠更為清晰的反應出此時板料成形所受到壓邊力，提高了系統(tǒng)的控制性能及壓邊力數(shù)據的準確性。

4)壓邊力參數(shù)和沖壓速度參數(shù)可存儲，液壓機設定的各種壓力參數(shù)和沖壓速度參數(shù)可存儲和調入，為制造工藝的合理制定提供數(shù)據支持。

附圖說明

圖1為一種液壓機電液比例調節(jié)控制系統(tǒng)工作原理圖。

圖2為一種液壓機電液比例調節(jié)控制系統(tǒng)框圖；(a)沖壓速度控制系統(tǒng)框圖

(b)壓邊力控制系統(tǒng)框圖。

具體實施方式

下面通過實例對照附圖，進一步說明本發(fā)明的具體結構及其實施方式。

如圖1所示，一種液壓機電液比例調節(jié)控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：PC1，數(shù)模轉換器2，油箱3，泵4，主缸壓力傳感器5，流量傳感器6，比例調速閥7，比例減壓閥8，頂缸壓力傳感器9，主缸10，滑塊11，光柵尺位移傳感器12，壓邊圈13，頂桿14，頂缸15；PC1與數(shù)模轉換器2之間通過并口通信，數(shù)據信息為雙向傳遞；PC的調節(jié)指令通過數(shù)模轉換器2以電信號形式傳遞給比例調速閥7與比例減壓閥8，進而調節(jié)主缸10進油口流量與頂缸14進油口壓力；所述主缸壓力傳感器5安裝于主缸10進油口，檢測主缸10進油口壓力，并將其檢測到的壓力信息傳遞給數(shù)模轉換器2；所述頂缸壓力傳感器9安裝于頂缸14進油口，檢測頂缸15進油口壓力，并將其檢測到的壓力信息傳遞給數(shù)模轉換器2；所屬流量傳感器6安裝于比例調節(jié)閥7與主缸10進油口之間，并檢測該油路的流量信息，并將其檢測到的流量信息傳遞給數(shù)模轉換器2；所述光柵尺位移傳感器12安裝于液壓機側壁，檢測滑塊11的位移信息，并將其檢測到的壓力信息傳遞給數(shù)模轉換器2。

所述系統(tǒng)PC1用于顯示、修改、選擇、接收和處理系統(tǒng)中的數(shù)據信息，光柵尺位移傳感器12、流量傳感器6、頂缸壓力傳感器9及主缸壓力傳感器5所采集的數(shù)據信息經由數(shù)模轉換器2通過并口通信方式傳遞給PC1，系統(tǒng)電器元件動作指令信息也是經由數(shù)模轉換器2通過并口通信方式與PC1進行交流，同時，系統(tǒng)的工作狀態(tài)及各項參數(shù)將以設定形式通過PC彩色顯示屏進行實時顯示。

所述系統(tǒng)采用比例調速閥7實現(xiàn)對滑塊11下行時主缸10進油口流量的控制，從而達到控制滑塊11下行速度的目的；同時，系統(tǒng)采用比例減壓閥8實現(xiàn)對頂缸15進油口油壓的控制，從而控制壓邊圈13所提供的壓邊力。

所述系統(tǒng)滑塊11位移信息由安裝于液壓機側壁上的光柵尺位移傳感器12進行采集并通過數(shù)模轉換器2反饋給PC1；同時，通過安裝于主缸10進油口的流量傳感器6監(jiān)測主缸10進油口流量，并通過數(shù)模轉換器2反饋給PC1，此內嵌控制回路與光柵尺位移傳感器12控制回路一起形成沖壓速度的閉環(huán)控制系統(tǒng)；根據光柵尺位移傳感器12采集的位移信息可以得到在該位移處的即時速度，對比預設速度-位移函數(shù)中該位移對應的速度值，根據對比結果采取相應措施向比例調速閥7發(fā)送指令信號，進而調整主缸10進油口流量，以此實現(xiàn)對滑塊11下行速度的調節(jié)，從而形成對沖壓速度進行閉環(huán)控制，保證沖壓速度和位移的關系滿足預設函數(shù)，同時安裝于主缸10進油口的流量傳感器6可以將主缸10流量信息及時反饋給系統(tǒng)PC1，根據流量傳感器6反饋的流量信息能夠有效提高系統(tǒng)對沖壓速度進行調整的響應速度。

所述系統(tǒng)壓邊圈13提供的壓邊力信息通過安裝于頂缸15進油口處的頂缸壓力傳感器9采集并通過數(shù)模轉換器2反饋給PC1；同時，安裝于主缸10進油口處的主缸壓力傳感器5監(jiān)測頂缸10進油口壓力，并通過數(shù)模轉換器2反饋給PC1，此主缸壓力傳感器5控制回路與頂缸壓力傳感器9控制回路一起形成壓邊力的閉環(huán)控制系統(tǒng)；根據安裝于頂缸10進油處的頂缸壓力傳感器5采集的壓力信息可以得到在該位移處的即時壓邊力，對比預設壓邊力-位移函數(shù)，根據對比結果采取相應措施向比例減壓閥8發(fā)送指令信號，從而調整頂缸10進油口壓力，以此實現(xiàn)對壓邊圈13壓力的調節(jié)，同時安裝于主缸10進油口處的主缸壓力傳感器5監(jiān)測頂缸15進油口壓力，并通過數(shù)模轉換器2反饋給PC1，根據主缸壓力傳感器5監(jiān)測到的主缸10進油口壓力與頂缸壓力傳感器9采集到的壓力信息進行整合分析，為板料成形過程中實際所受到壓邊力提供準確的數(shù)據信息。

所述系統(tǒng)的閉環(huán)控制工作流程具體如下：

(1)啟動系統(tǒng)PC1及液壓站泵，通過PC1選擇系統(tǒng)運行方式。

(2)然后進入安裝于PC1內的控制系統(tǒng)程序，輸入沖壓速度和壓邊力的函數(shù)表達式并保存。

(3)沖壓開始后，通過PC1上的指令開關，發(fā)送滑塊11下行指令。

(4)在滑塊11下行過程中，通過安裝于液壓機側壁上的光柵尺位移傳感器12采集的位移信息可以得到在該位移處的即時速度，該位移信息會進過PC1處理后顯示在PC顯示屏上，并且對比預設速度-位移函數(shù)中該位移對應的速度值，根據對比結果采取相應措施向比例調速閥7發(fā)送指令信號，進而調整主缸10進油口流量，以此實現(xiàn)對滑塊11下行速度的調節(jié)，從而形成對沖壓速度進行閉環(huán)控制，保證沖壓速度和位移的關系滿足預設函數(shù)，與此同時，安裝于主缸10進油口的流量傳感器6可以將主缸10進油口流量信息及時反饋給系統(tǒng)PC1，此內嵌控制回路與光柵尺位移傳感器6控制回路一起形成沖壓速度的閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過該閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠有效增強系統(tǒng)對沖壓速度進行調整的速度與精度。

(5)在板料塑性成形過程中，通過安裝于頂缸10進油處的頂缸壓力傳感器5采集的壓力信息可以得到在該位移處的即時壓邊力，對比預設壓邊力-位移函數(shù)，根據對比結果采取相應措施向比例減壓閥8發(fā)送指令信號，從而調整頂缸15進油口壓力，同時，安裝于主缸10進油口處的主缸壓力傳感器5監(jiān)測頂缸10進油口壓力，并通過數(shù)模轉換器2反饋給PC1，此主缸壓力傳感器5控制回路與頂缸壓力傳感器9控制回路一起形成壓邊力的閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過該閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠有效增強系統(tǒng)對壓邊力的調整性能。

(6)當沖壓完成后，滑塊11迅速回升至零位移處，壓邊圈13及頂桿14下降回原位。

(7)在系統(tǒng)運行的過程中，沖壓速度、壓邊力、滑塊位移、主缸進油口流量、主缸進油口壓力及頂缸進油口壓力會以曲線形式在PC彩色顯示屏上進行實時顯示，其中，主缸進油口流量、主缸進油口壓力及頂缸進油口壓力曲線可以隱藏；沖壓完成后，各項設置參數(shù)、過程參數(shù)及結果參數(shù)可以以表格形式進行存儲和打印。