專(zhuān)利名稱(chēng)：一種伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)高性能節(jié)能型雙動(dòng)液壓機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成形裝備領(lǐng)域的高性能液壓機(jī)，特別是一種伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)高性能
節(jié)能型雙動(dòng)液壓機(jī)，屬于液壓機(jī)的創(chuàng)新技術(shù)。
背景技術(shù)：
液壓機(jī)是一種重要的成形裝備，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵產(chǎn)生高壓液體，通過(guò)液壓缸 產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行工作。由于液壓機(jī)加工適應(yīng)性廣，廣泛應(yīng)用于金屬和非金屬的成形加工。 常規(guī)的液壓機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)本身一般不調(diào)速，液壓機(jī)的位置、速度、方向、壓力的控制由液壓 元件的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于現(xiàn)有高性能液壓機(jī)，存在以下問(wèn)題l)控制系統(tǒng)復(fù)雜，提高了成本 和故障率；2)速度控制若采用節(jié)流調(diào)速，能量損失嚴(yán)重，傳動(dòng)效率低。3)速度控制若采用容 積調(diào)速，雖然效率可以提高，但控制范圍小，且液壓元件(變量泵等)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，故 障率高；4)壓力控制采用溢流方法，消耗大量能量。5)待機(jī)時(shí)電機(jī)仍然工作，采用泵泄荷的 方法，由于泄荷壓力的存在，亦帶來(lái)不少能量損耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于考慮上述問(wèn)題而提供一種伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)高性能節(jié)能型雙動(dòng)液 壓機(jī)。本發(fā)明將大功率交流伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)用于液壓機(jī)，取代普通感應(yīng)異步電機(jī)，可以簡(jiǎn)化液 壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、提高性能、節(jié)省能量。 本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)高性能節(jié)能型雙動(dòng)液壓機(jī)，包括有 輔助缸、主缸、充液閥、換向閥、單向順序閥、換向閥、壓力表、截止閥、換向閥、換向閥、溢流 閥、伺服電機(jī)、定量油泵、濾油器、油箱、溢流閥及其控制器，其中主缸中的快速柱塞缸的上 腔油路與充液閥連接，并通過(guò)換向閥分別與截止閥、溢流閥、定量油泵連接，截止閥與壓力 表連接，溢流閥與油箱連接，且定量油泵通過(guò)濾油器與油箱連接，主缸中的下腔油路通過(guò)單 向順序閥、換向閥與定量油泵連接，主缸中的頂出缸通過(guò)二位換向閥與定量油泵連接，輔助 缸的下腔通過(guò)溢流閥與油箱連接，輔助缸的上腔通過(guò)換向閥與定量油泵連接，其中伺服電 機(jī)為大功率交流伺服電機(jī)，伺服電機(jī)與控制器連接，大功率交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量油泵作 為液壓機(jī)的油源，通過(guò)控制伺服電機(jī)的速度來(lái)實(shí)現(xiàn)流量的控制，實(shí)現(xiàn)主油路容積調(diào)速、調(diào) 壓。 上述主缸上腔油路中裝有壓力傳感器，壓力傳感器與控制器、伺服電機(jī)配合，實(shí)現(xiàn) 主缸活塞的壓力伺服控制。 上述主缸的頂出缸上還裝有位移傳感器，位移傳感器與液壓機(jī)的控制器及電機(jī)配 合，實(shí)現(xiàn)主缸活塞的位置和速度的伺服控制。 上述輔助油缸還裝有位移傳感器和比例溢流閥，位移傳感器和比例溢流閥與液壓 機(jī)的控制器及電機(jī)配合，實(shí)現(xiàn)輔助缸活塞變壓邊力的伺服控制。 上述輔助油缸的油路中還安裝有方向控制閥，實(shí)現(xiàn)輔助油缸的快、慢兩種速度上 行。
上述液壓機(jī)的控制器中存有參數(shù)化的供實(shí)際工作時(shí)調(diào)用的基本程序庫(kù)。 上述液壓機(jī)的控制器中存有的基本程序庫(kù)包括拉深、粉末壓制、擠壓、冷鍛等基本
成形工藝，并實(shí)行參數(shù)化運(yùn)作。 本發(fā)明由于采用將大功率交流伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)用于液壓機(jī)，取代普通感應(yīng)異步電機(jī) 的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明充分利用大功率交流伺服電動(dòng)機(jī)具有效率高，可控、可調(diào)、可靠性好的優(yōu)點(diǎn)，
從而可以簡(jiǎn)化液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，節(jié)省能量，提高性能，克服傳統(tǒng)液壓機(jī)的一系列缺 點(diǎn)。本發(fā)明保留了普通液壓機(jī)的快速油路及方向控制，增加主缸壓力傳感器、主缸和輔助缸 位移傳感器。本發(fā)明不但能實(shí)現(xiàn)普通液壓機(jī)主缸快速下行、回程，慢速工作行程、保壓、快速 回程以及輔助缸上行、下行等工作模式，且工作行程的主缸速度、壓力可進(jìn)行實(shí)時(shí)控制；可 實(shí)現(xiàn)變壓力浮動(dòng)壓邊。本發(fā)明充分利用伺服電機(jī)可頻繁啟動(dòng)、可變速的特性，實(shí)現(xiàn)伺服控 制，從而提高液壓機(jī)性能和減少能耗，使液壓機(jī)工作性能提高。實(shí)現(xiàn)容積調(diào)速、取消待機(jī)泄 荷，大大減少能耗。本發(fā)明是一種設(shè)計(jì)巧妙，性能優(yōu)良，方便實(shí)用的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)高性能節(jié) 能型雙動(dòng)液壓機(jī)。


圖l為本發(fā)明的原理圖。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例 本發(fā)明的原理圖如圖1所示，本發(fā)明的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)高性能節(jié)能型雙動(dòng)液壓機(jī)， 包括有輔助缸2、主缸7、充液閥10、換向閥11、單向順序閥12、換向閥13、壓力表14、截止閥 15、換向閥16、換向閥17、溢流閥18、伺服電機(jī)19、定量油泵20、濾油器21、油箱22、溢流閥 23及其控制器，其中主缸7中的快速柱塞缸8的上腔油路與充液閥IO連接，并通過(guò)換向閥 11分別與截止閥15、溢流閥18、定量油泵20連接，截止閥15與壓力表14連接，溢流閥18 與油箱22連接，且定量油泵20通過(guò)濾油器21與油箱22連接，主缸7中的下腔油路通過(guò)單 向順序閥12、換向閥13與定量油泵20連接，主缸7中的頂出缸5通過(guò)二位換向閥4與定量 油泵20連接，輔助缸2的下腔通過(guò)溢流閥23與油箱22連接，輔助缸2的上腔通過(guò)換向閥 17與定量油泵20連接，其中伺服電機(jī)19為大功率交流伺服電機(jī)，伺服電機(jī)19與控制器連 接，大功率交流伺服電機(jī)19驅(qū)動(dòng)定量油泵20作為液壓機(jī)的油源，通過(guò)控制伺服電機(jī)19的 速度來(lái)實(shí)現(xiàn)流量的控制，實(shí)現(xiàn)主油路容積調(diào)速、調(diào)壓。 本實(shí)施例中，上述主缸7上腔油路中裝有壓力傳感器9，壓力傳感器9與控制器、伺 服電機(jī)配合，實(shí)現(xiàn)主缸活塞的壓力伺服控制。 本實(shí)施例中，上述主缸7的頂出缸5上還裝有位移傳感器6，位移傳感器6與液壓
機(jī)的控制器及伺服電機(jī)19配合，實(shí)現(xiàn)主缸活塞的位置和速度的伺服控制。 本實(shí)施例中，上述輔助油缸2還裝有位移傳感器3和比例溢流閥l，位移傳感器3
和比例溢流閥1與液壓機(jī)的控制器及伺服電機(jī)19配合，實(shí)現(xiàn)輔助缸2活塞變壓邊力的伺服控制。 本實(shí)施例中，上述輔助油缸2的油路中還安裝有方向控制閥16，實(shí)現(xiàn)輔助油缸2的 快、慢兩種速度上行。
4
上述液壓機(jī)的控制器中存有參數(shù)化的供實(shí)際工作時(shí)調(diào)用的基本程序庫(kù)。本實(shí)施例
中，上述液壓機(jī)的控制器中存有的基本程序庫(kù)包括拉深、粉末壓制、擠壓、冷鍛等基本成形
工藝，并實(shí)行參數(shù)化運(yùn)作。 本發(fā)明的工作原理如下 1)液壓源定量油泵20由交流伺服電機(jī)19驅(qū)動(dòng)，為系統(tǒng)提供所需要的高壓油，溢
流閥18作為液壓系統(tǒng)安全閥。交流伺服電機(jī)速度和扭矩由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，油泵輸出流量
與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比；油壓力與電機(jī)扭矩成正比。液體流量和壓力可以在一定范圍內(nèi)任意調(diào)
節(jié)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。
2)主缸7工作模式 主缸快速下行(空行程)；三位四通換向閥13右電磁鐵得電，左位工作，油經(jīng)閥13 進(jìn)入快速柱塞缸8，使主缸7的活塞快速下降，同時(shí)充液閥10開(kāi)啟，大量液體通過(guò)充液閥10 進(jìn)入主缸7上腔；主缸下腔的液體則經(jīng)過(guò)單向順序閥12和換向閥13回到油箱，計(jì)算機(jī)通過(guò) 位移傳感器6檢測(cè)滑塊位移和速度，壓力傳感器9檢測(cè)主缸上腔壓力。
主缸慢速接近當(dāng)滑塊下降至規(guī)定的位置(上模接近工件)，計(jì)算機(jī)發(fā)出信號(hào)，閥 11切換，右位工作，高壓油不僅進(jìn)入快速缸8，而且通過(guò)閥11進(jìn)入主缸7上腔，上腔壓力升 高，充液閥IO關(guān)閉。由于進(jìn)入快速缸液體減少，主缸下降速度減慢。 工作行程(帶負(fù)荷下行及保壓)和保壓當(dāng)上模接觸工件，工作行程開(kāi)始。利用壓 力傳感器9或和位移傳感器6，可形成傳感器-一 控制器-一 伺服電機(jī)-一 油泵-一 油缸的 壓力或速度(位置)閉環(huán)控制系統(tǒng)，控制器可以按多種模式控制工作行程，其中兩種基本模 式是基于壓制力的控制和基于壓制速度的控制。 卸載壓制工作結(jié)束，閥11切換，充液閥11的泄荷閥芯開(kāi)啟，主缸上腔壓力下降， 為滑塊回程做準(zhǔn)備，避免了換向時(shí)的液壓沖擊。
主缸回程閥13切換，右位工作，壓力油經(jīng)閥13進(jìn)入主缸7下腔，由于液壓系統(tǒng)需 克服活塞上升阻力，液壓系統(tǒng)仍有一定壓力，充液閥開(kāi)啟，主缸上腔液體經(jīng)充液閥回油箱。 由于主缸下腔面積較小，主缸活塞快速上行(回程)至原位。
3)輔助缸2工作模式 原位如圖示位置，換向閥中位，輔助缸2下腔油路封閉，輔助缸活塞原位靜止不動(dòng)。 下行閥17右位工作，閥16不通電，下位工作，壓力油經(jīng)閥17、閥16到輔助缸上 腔，而下腔則通過(guò)閥17與油箱相通。輔助缸活塞下行。下行停止位置由位移傳感器3檢測(cè)， 控制器實(shí)施控制。 上行當(dāng)閥17切換，左位工作，壓力油由閥17進(jìn)入輔助缸下腔，輔助缸上腔油液經(jīng) 閥16、閥17回油箱，輔助缸活塞上行(慢速)。此時(shí)，當(dāng)閥16得電，切換至下位工作，輔助 缸形成差動(dòng)右路，活塞快速上行。 浮動(dòng)壓邊如圖示狀態(tài)，閥16、閥17均處常態(tài)，輔助缸上腔經(jīng)閥16、17與油箱相 通，下腔經(jīng)比例溢流閥l通油箱。壓邊活塞在負(fù)荷(壓邊力)作用下下行，控制器通過(guò)比例 閥控制壓邊力的大小。溢流閥23作為浮動(dòng)壓邊的安全閥。
4)頂出缸5工作模式 僅有兩個(gè)極限位置和兩個(gè)動(dòng)作頂出和復(fù)位，由換向閥4進(jìn)行控制。
5)運(yùn)動(dòng)的組合和工藝過(guò)程優(yōu)化 在拉深一類(lèi)的工作中，輔助缸2可以與主缸7同步工作，實(shí)現(xiàn)"浮動(dòng)"壓邊，一般情 況下，主缸7、輔助缸2和頂出缸5不同時(shí)動(dòng)作。 作為一種高性能液壓機(jī)，可以根據(jù)不同的工藝要求，三個(gè)油缸的各種動(dòng)作可以適 當(dāng)組合，形成最適宜的工作模式，達(dá)到工藝過(guò)程的優(yōu)化。在液壓機(jī)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中存有 參數(shù)化的基本程序庫(kù)，包括拉深、粉末壓制、擠壓、冷鍛等多種工藝，在實(shí)際工作時(shí)調(diào)用，并 實(shí)行參數(shù)化運(yùn)作，即各工藝參數(shù)可以臨時(shí)設(shè)定和改變。
權(quán)利要求
一種伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)高性能節(jié)能型雙動(dòng)液壓機(jī)，包括有輔助缸(2)、主缸(7)、充液閥(10)、換向閥(11)、單向順序閥(12)、換向閥(13)、壓力表(14)、截止閥(15)、換向閥(16)、換向閥(17)、溢流閥(18)、伺服電機(jī)(19)、定量油泵(20)、濾油器(21)、油箱(22)、溢流閥(23)，其中主缸(7)中的快速柱塞缸(8)的上腔油路與充液閥(10)連接，并通過(guò)換向閥(11)分別與截止閥(15)、溢流閥(18)、定量油泵(20)連接，截止閥(15)與壓力表(14)連接，溢流閥(18)與油箱(22)連接，且定量油泵(20)通過(guò)濾油器(21)與油箱(22)連接，主缸(7)中的下腔油路通過(guò)單向順序閥(12)、換向閥(13)與定量油泵(20)連接，主缸(7)中的頂出缸(5)通過(guò)二位換向閥(4)與定量油泵(20)連接，輔助缸(2)的下腔通過(guò)溢流閥(23)及比例溢流閥(1)與油箱(22)連接，輔助缸(2)的上腔通過(guò)換向閥(17)與定量油泵(20)連接，其特征在于伺服電機(jī)(19)為大功率交流伺服電機(jī)，伺服電機(jī)(19)與控制器連接，大功率交流伺服電機(jī)(19)驅(qū)動(dòng)定量油泵(20)作為液壓機(jī)的油源，通過(guò)控制伺服電機(jī)(19)的速度來(lái)實(shí)現(xiàn)流量的控制，實(shí)現(xiàn)主油路容積調(diào)速、調(diào)壓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)高性能節(jié)能型雙動(dòng)液壓機(jī)，其特征在于上述主 缸(7)上腔油路中裝有壓力傳感器(9)，壓力傳感器(9)與控制器、伺服電機(jī)配合，實(shí)現(xiàn)主缸 活塞的壓力伺服控制。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)高性能節(jié)能型雙動(dòng)液壓機(jī)，其特征在于上述主 缸(7)的頂出缸(5)上還裝有位移傳感器(6)，位移傳感器(6)與液壓機(jī)的控制器及電機(jī) (19)配合，實(shí)現(xiàn)主缸活塞的位置和速度的伺服控制。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)高性能節(jié)能型雙動(dòng)液壓機(jī)，其特征在于上述輔 助油缸(2)還裝有位移傳感器(3)，位移傳感器(3)和比例溢流閥(1)與液壓機(jī)的控制器及 電機(jī)(19)配合，實(shí)現(xiàn)輔助缸(2)活塞變壓邊力的伺服控制。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)高性能節(jié)能型雙動(dòng)液壓機(jī)，其特征在于上述輔 助油缸(2)的油路中還安裝有方向控制閥(16)，實(shí)現(xiàn)輔助油缸(2)的快、慢兩種速度上行。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)高性能節(jié)能型雙動(dòng)液壓機(jī)，其特征 在于上述液壓機(jī)的控制器中存有參數(shù)化的供實(shí)際工作時(shí)調(diào)用的基本程序庫(kù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)高性能節(jié)能型雙動(dòng)液壓機(jī)，其特征在于上述液 壓機(jī)的控制器中存有的基本程序庫(kù)包括拉深、粉末壓制、擠壓、冷鍛的基本成形工藝，并實(shí) 行參數(shù)化運(yùn)作。
全文摘要
本發(fā)明是一種伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)高性能節(jié)能型雙動(dòng)液壓機(jī)。本發(fā)明保留普通液壓機(jī)中的快速充液和方向控制回路，但將交流伺服電機(jī)加定量油泵組成的可控液壓源取代普通感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的不可控液壓源，與各種傳感器結(jié)合，通過(guò)電機(jī)控制、調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能性壓力、位置、速度控制；在主缸和輔助缸中增加位移傳感器，并在主缸進(jìn)油路中增設(shè)壓力傳感器，實(shí)現(xiàn)位置、速度、壓力的閉環(huán)控制；在輔助缸出油口增設(shè)比例溢流閥，以實(shí)現(xiàn)輔助缸變壓邊力浮動(dòng)壓邊。其中電機(jī)為大功率交流伺服電機(jī)，電機(jī)與控制器連接，通過(guò)控制電機(jī)的速度來(lái)實(shí)現(xiàn)流量的控制，實(shí)現(xiàn)主油路容積調(diào)速、調(diào)壓。本發(fā)明充分利用大功率交流伺服電動(dòng)機(jī)具有效率高，可控、可調(diào)、可靠性好的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的優(yōu)化、從而提高液壓機(jī)性能、減少能量消耗。
文檔編號(hào)B30B1/32GK101712207SQ20091019214
公開(kāi)日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月8日
發(fā)明者何繼平, 劉偉, 孫友松, 查曉春, 潘曉濤, 鄭洪波, 黎勉 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)