专利名称：油压机全闭环伺服控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及油压机的控制，具体为一种油压机全闭环伺服控制系统。
背景技术：
国外油压机控制水平较高，智能化、高精度、高速度，但价格昂贵。从国外的资料 分析油压机的发展水平和趋势是运行速度提高了 50%达到500MM/s;位置精度达到毫 米的百分级， 一般在土0.07mm以内；通过位置和压力的控制提高了成形产品的质量。 在油压机行业德国Muller Weingarten和Schuler公司是世界高品质压机的代表，尤其 以生产大吨位油压机闻名于世；而美国Beckwood公司以独特的伺服液压驱动压力机出 名，该公司的油压机数控系统具有产品数据存储(DLC)和零件质量保证功能(PQA)， 其位置控制精度达到土O. 02mm。
国内目前油压机发展也很迅速,广东某机床厂开发了一种高速精密油压机，其液压 系统采用了伺服、比例控制阀、压力传感器，电气系统采用了可编程序控制器、编程终 端，行程定位应用光栅尺检测，形成闭环系统，实现工作压力控制，控制精度较传统油 压机有明显提高。空程速度约为传统液压机的2.5倍， 一个工作行程可进行多次冲压， 冲压位置精度《0.05ram。 CPU可存储200个不同的工作程序，以实现单机或多机自动化 生产，是一种较为先进的机电一体化产品。
随着技术的不断改革和发展，电液伺服技术将逐步取代传统液压控制，该技术对提 高精度，速度和安全性以及智能化的实现都有着巨大的帮助，如何结合电液伺服技术， 使油压机的功能和性能得到完善和提高值得研究。
发明内容
本实用新型要解决的问题是结合电液伺服技术，设计一种高控制精度，多功能， 高性能的油压机控制系统。
本实用新型的技术方案是油压机全闭环伺服控制系统，包括油泵、油箱、压力控 制模块、主油缸控制模块和辅助油缸控制模块，油泵连接压力控制模块，再分别连接主 油缸控制模块和辅助油缸控制模块，压力控制模块包括两通插装阀、比例压力阀、安全 阀和两位四通电磁阀，油泵经过两通插装阀连接油箱，比例压力阀和安全阀并联连接在两通插装阀与油箱之间，两位四通电磁阀连接两通插装阀；主油箱控制模块包括主油缸、 油箱、充液阀、比例伺服阀、两通插装阀、安全阀和背压阀，主油缸上腔通过充液阀连 接油箱，充液阀与压力控制模块的两位四通电磁阀相连，主油缸上腔还连接比例伺服阀， 油泵的输出连接比例伺服阀的输入，两通插装阀和背压阀并联连接在主油缸下腔与比例 伺服阀之间，两通插装阀与比例伺服阔之间还设有换向阀，两通插装阀与换向阀的连接 油路上并联安全阀；辅助油缸控制模块包括辅助油缸、油箱、充液阀、比例伺服阀、两 通插装阀、安全阀和背压阀，辅助油缸上腔通过充液阔连接油箱，辅助油缸上腔还连接 比例伺服阀，油泵的输出连接比例伺服阀的输入，两通插装阀和背压阀并联连接在辅助 油缸下腔与比例伺服阀之间，两通插装阀与比例伺服阀之间还设有盖板，两通插装阀与 盖板的连接油路上并联安全阀，两通插装阀还连接一压力控制阀组，所述压力控制阀组 由一两通插装阀和一比例压力阀组成，辅助油缸控制模块的两通插装阀通过压力控制阀 组的两通插装阀连接油箱，压力控制阀组的比例压力阀并联在压力控制阀组的两通插装 阀与油箱的连接油路上。
本实用新型在油泵出油口还设有滤油器过滤油液，压差发讯器防止油泵启动压力过 高，单向阔防止系统油液回流冲击油泵，所述滤油器、压差发讯器和单向阀并联连接在 油泵的出油口处；设有压力监控保障系统安全运行，主油缸控制模块和辅助油缸控制模 块在背压阀处分别设有背压测压口 ，在油泵与比例伺服阀之间的油路上分别设有系统压 力测压口，在主油缸上腔和辅助油缸上腔分别设有油缸上腔压力测压口；辅助油缸控制 模块的辅助油缸上设有位置传感器，用以控制位置精度。
本实用新型的两通插装阀均为16通径两通插装阀；比例伺服阀和比例压力阀采用 德国Rexroth比例伺服阀和比例压力阀，具有高稳定性,高频响等诸多优点。
本实用新型油压机可以同时实现压制、拉伸、脱模、冲裁等功能，具有相当高的加
工柔性；对冲头和液压垫油缸速度、位置、力量全闭环控制，通过位置传感器和各压力 测压口，获得的位置控制精度可达土0.02mm，可以对压制力、拉伸背压力监控，与传 统伺服油压机相比，压力监控为其安全运行提供了保障。
图l为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型拉伸模式动作时序图。
图3为本实用新型冲裁模式动作时序图。
具体实施方式
如图l，本实用新型包括油泵l、油箱l.O、压力控制模块2、主油缸控制模块3和 辅助油缸控制模块4，滤油器1. 1，压差发讯器1. 2和单向阀1. 3并联连接在油泵出油口 处,油泵1连接压力控制模块2，再分别连接主油缸控制模块3和辅助油缸控制模块4， 压力控制模块2包括两通插装阀2. 0、比例压力阀2.3、安全阀2.4和两位四通电磁阀 2.2，油泵2经过两通插装阀2.0连接油箱L0，比例压力阀2.3和安全阀2.4并联连 接在两通插装阀2.0与油箱l.O之间，两位四通电磁阀2.2连接两通插装阀2.0，两通 插装阀2. 0作为压力控制阀，比例压力阀2. 3用以调节整个系统压力，安全阀2. 4限制系 统最高压力，两位四通电磁阀2. 2用来控制主油缸控制模块的充液阀3. 6的开启和闭合， 两位四通电磁阀2. 2与两通插装阀2. 0之间还设有单向阀2. 1，防止油箱1. 0油液回流 冲击油泵l;主油箱控制模块3包括主油缸、油箱3.0、充液阀3.6、比例伺服阀3.2、 两通插装阀3. 4、安全阀3. 5和背压阀3. 3，主油缸上腔3. 11通过充液阀3. 6连接油箱 3. 0，充液阀3. 6与压力控制模块2的两位四通电磁阀2. 2相连，主油缸上腔3. 11还连 接比例伺服阀3. 2，油泵1的输出连接比例伺服阀3. 2的输入，两通插装阀3. 4和背压 阀3. 3并联连接在主油缸下腔3.12与比例伺服阀3. 2之间，两通插装阀3. 4与比例伺 服阀3. 2之间还设有换向阀3. 7,两通插装阀3. 4与换向阀3. 7的连接油路上并联安全 阀3. 5，其中主油缸上腔3. 11 (无杆腔)连接主油缸控制模块的3/V 口，主油缸下腔3.12(有 杆腔)连接3B 口 ，比例伺服阀3. 2控制油缸下行和返程，设有球阀3. 8控制两通插装阀
3. 4，安全阀3. 5以及换向阀3. 7，并为两通插装阀3. 4和背压阀3. 3在压制，拉伸，冲裁 过程中提供压力，安全阀3. 5限制主油缸下腔3. 12的最大压力；辅助油缸控制模块4包 括辅助油缸、油箱4.0、充液阀4.6、比例伺服阀4.2、两通插装阀4.4、安全阀4. 5和 背压阀4.3，辅助油缸上腔4. 11通过充液阀4.6连接油箱4.0，辅助油缸上腔4.11还 连接比例伺服阀4. 2，油泵1的输出连接比例伺服阀4. 2的输入，两通插装阔4. 4和背 压阀4. 3并联连接在辅助油缸下腔4. 12与比例伺服阀4. 2之间，两通插装阔4. 4与比 例伺服阀4. 2之间还设有盖板4. 7，两通插装阀4. 4与盖板4. 7的连接油路上并联安全 阀4.5，两通插装阀4.4还连接一压力控制阀组，用于控制辅助油缸压力，所述压力控 制阀组由一两通插装阀4. 81和一比例压力阀4. 82组成，两通插装阀通4. 4过压力控制 阀组的两通插装阀4. 81连接油箱4. 0，压力控制阀组的比例压力阀4. 82并联在两通揷 装阀4. 81与油箱4. 0的连接油路上，其中辅助油缸上腔4. 11 (有杆腔)接辅助油缸控制 模块的4A口，辅助油缸下腔4.12(无杆腔)连接4B 口，设有球阀4.8控制两通插装阀
4. 4,安全阀4. 5，，辅助油缸还设有位置传感器4. 9,用以控制位置精度。与传统伺服油压机相比,本实用新型具有压力监控为其提供安全保障，其中主油缸 控制模块和辅助油缸控制模块在背压阀处分别设有背压测压口 M3. 3和M4. 3，用来监控 背压；在油泵与比例伺服阀之间的油路上分别设有测压口 M3. 1和M4. 1，用来监控系 统压力，在主油缸上腔和辅助油缸上腔分别设有测压口 M3. 2和M4. 2，用来监控油缸上 腔压力。
本实用新型的两通插装阀均为16通径两通插装阀；比例伺服阀和比例压力阀采用 德国Rexroth比例伺服阀和比例压力阀，具有高稳定性,高频响等诸多优点。
本实用新型工作过程说明 压力控制启动油泵电机，通过比例压力阀(2.3)控制两通插装阀(2)来调节系统压力， 压力阀(2. 4)用来控制系统最高压力。
一.拉伸、压制工作循环，主油缸动作，动作时序图如图2:
1) 等待所有阀均不得电，压力控制模块的油液通过两通插装阀2.0返回油箱；
2) 快下给比例伺服阀3.2负电压(100%),球阀3.8得电，油缸活塞由于自重下滑，油 液通过充液阀3. 6吸入主油缸上腔3. 11，同时油泵1排出油液经过比例伺服阀3. 2(P— A)也进入主油缸上腔3. 11，主油缸下腔3. 12油液经过两通插装阀3. 4再经过比例伺服 阀3. 2(B—T)流回油箱3. 0，快下速度可以通过调节比例伺服阀3. 2的控制电压从而控 制比例伺服阀3.2的开口来实现；
3) 减速当拉伸模具到达速度转换点时，比例伺服阀3.2的电压由负电压线性逐步降 到0V。
4) 压制比例压力阀2.3的电压由0V逐渐线性增大到24V,两位四通电磁阀2.2得电 使充液阀3. 6关闭，比例伺服阀3. 2得电，油液经过比例伺服阀3. 2(P—A)进入主油缸上 腔3.11，球阀3. 8失电，主油缸下腔3.12油液进过背压阀3. 3、比例伺服阀3. 2流入油 箱3. 0;
5) 保压当拉伸模具到达下死点时，比例伺服阀3. 2失电，阀口关闭,切断主油缸上下腔 的油液回路,使拉伸模具停留在下死点；
6) 泻压比例伺服阀3. 2得正电(10%),压力控制模块的比例压力阀2. 3失电，将主油缸 上腔3. 11压力泻掉,油液经过比例伺服阀3. 2(A—T)流入油箱；
7) 快速返程比例伺服阔3.2得电(100%),压力控制模块的比例压力阀2.3得电(80%), 两位四通电磁阀2. 2失电使充液阀3. 6打开，油液经过比例伺服阀3. 2进入主油缸下腔 3.12,主油缸上腔3. 11由充液阀3. 6和比例伺服阀3. 2同时泻油，通过调节比例压力阀 3. 2的电压可以控制返程速度；8) 减速比例伺服阀3.2电压逐渐线性减小，但不完全将阀口关闭，保证模具缓慢停于 上死点位置；
9) 停止整个控制系统所有阀均失电，系统压力为O，模具停于上死点位置；
10) 减速当拉伸模具到达速度转换点时比例伺服阀3.2由负电压逐步线性降到OV。
二. 脱模工作循环，辅油缸动作
1) 顶出在主油缸等待过程中，辅助油缸控制模块的比例伺服阀4.2得正电，压力控制 阀组的比例压力阀4.82得电，油液经过辅助油缸控制模块中的比例伺服阀4.2，两通 插装阀4. 4进入辅助油缸下腔4. 12，辅助油缸上腔4. 11的油液经过比例伺服阀4. 2 流回油箱；
2) 减速在主油缸等待过程中，辅助油缸控制模块的比例伺服阀4.2逐渐线性失电， 使阀开逐渐减小，减缓油缸顶出速度；
3) 保持位置，等待，压回保持位置在主油缸等待过程中，等待在主油缸快下和压制过程 中，压回在主油缸压制，保压和泻压阶段；
4) 返回在主油缸快速返程和减速阶段，此时辅助油缸控制模块的比例伺服岡4. 2得负 电，球阀4. 8得电，压力使油液进入油缸上腔，辅助油缸下腔油液经过两通插装阀4. 4 和比例伺服阀4.2流回油箱；
5) 停于起始位置,停止分别和主油缸停于起始位置和停止相对应，整个控制系统的 所有阀均失电，油缸停于下死点。
三. 冲裁工作循环，主油缸动作，动作时序图如图3:
1) 快下:主油缸控制模块的比例伺服阀3. 2得负电，由于活塞自重,油液通过充液阀3. 6 进入主油缸上腔3. 11，球阀3. 8得电，主油缸下腔3. 12的油液经过两通插装阀3. 4和 比例伺服阀3.2排回油箱；
2) 冲压压力控制模块的比例压力阀2.3得电，调节比例压力阀2.3的电压可调节冲 压力大小，两位四通电磁阀2. 2得电使充液阔3. 6关闭，压力使油经过比例伺服阀3. 2 进入主油缸上腔3.11,主油缸下腔3.12的油液通过两通插装阀3. 4和比例伺服阀3. 2 流回油箱；
3) 返回比例伺服阀3.2得电，压力控制模块的两位四通电磁阀2.2失电，使充液阀
3. 6打开，球阀3. 8失电，油液经过比例伺服阀3. 2、两通插装阀3. 4进入主油缸下腔
3.12,主油缸上腔3. 11油液通过充液阀3. 6排回油箱；4)送料所有阀均失电，油缸停于冲压点，等待送料。
本实用新型还具有产品数据存储功能(DLC)和零件质量分析功能(PQA):产品 数据存储功能DLC将各种材质，厚度，形状不同的板材需要加工成的形状以及成型所 需的压力，速度等各项参数进行编程存储，在实际工作中针对材料特征及成型形状调用 不同的程序而不需要重新进行参数设定；零件质量分析功能PQA:首先进行试加工，
成品称为试样，对试样进行测绘，如果该试样合格，则对加工该试样过程中的各种参数 (压力，速度，位移等)进行保存，然后在批量加工的过程中，每个成品的成型参数都 会与之对比，在误差范围内的则合格，反之则是废品。
权利要求1、油压机全闭环伺服控制系统，其特征是包括油泵、油箱、压力控制模块、主油缸控制模块和辅助油缸控制模块，油泵连接压力控制模块，再分别连接主油缸控制模块和辅助油缸控制模块，压力控制模块包括两通插装阀、比例压力阀、安全阀和两位四通电磁阀，油泵经过两通插装阀连接油箱，比例压力阀和安全阀并联连接在两通插装阀与油箱之间，两位四通电磁阀连接两通插装阀；主油箱控制模块包括主油缸、油箱、充液阀、比例伺服阀、两通插装阀、安全阀和背压阀，主油缸上腔通过充液阀连接油箱，充液阀与压力控制模块的两位四通电磁阀相连，主油缸上腔还连接比例伺服阀，油泵的输出连接比例伺服阀的输入，两通插装阀和背压阀并联连接在主油缸下腔与比例伺服阀之间，两通插装阀与比例伺服阀之间还设有换向阀，两通插装阀与换向阀的连接油路上并联安全阀；辅助油缸控制模块包括辅助油缸、油箱、充液阀、比例伺服阀、两通插装阀、安全阀和背压阀，辅助油缸上腔通过充液阀连接油箱，辅助油缸上腔还连接比例伺服阀，油泵的输出连接比例伺服阀的输入，两通插装阀和背压阀并联连接在辅助油缸下腔与比例伺服阀之间，两通插装阀与比例伺服阀之间还设有盖板，两通插装阀与盖板的连接油路上并联安全阀，两通插装阀还连接一压力控制阀组，所述压力控制阀组由一两通插装阀和一比例压力阀组成，辅助油缸控制模块的两通插装阀通过压力控制阀组的两通插装阀连接油箱，压力控制阀组的比例压力阀并联在压力控制阀组的两通插装阀与油箱的连接油路上。
2、 根据权利要求1所述的油压机全闭环伺服控制系统，其特征是设有滤油器、压 差发讯器和单向阀，所述滤油器、压差发讯器和单向阀并联连接在油泵的出油口处。
3、 根据权利要求1或2所述的油压机全闭环伺服控制系统，其特征是主油缸控制 模块和辅助油缸控制模块在背压阀处分别设有背压测压口，在油泵与比例伺服阀之间的 油路上分别设有系统压力测压口，在主油缸上腔和辅助油缸上腔分别设有油缸上腔压力 测压口。
4、 根据权利要求1或2所述的油压机全闭环伺服控制系统，其特征是辅助油缸控 制模块的辅助油缸上设有位移传感器。
5、 根据权利要求3所述的油压机全闭环伺服控制系统，其特征是辅助油缸控制模 块的辅助油缸上设有位移传感器。
6、 根据权利要求1或2所述的油压机全闭环伺服控制系统，其特征是两通插装阀均为16通径两通插装阀，比例伺服阀和比例压力阀均采用德国Rexroth比例伺服阀和比 例压力阀。
7、 根据权利要求3所述的油压机全闭环伺服控制系统，其特征是两通插装阀均为 16通径两通插装阀，比例伺服阀和比例压力阀均采用德国Rexroth比例伺服阔和比例压 力阔。
8、 根据权利要求4所述的油压机全闭环伺服控制系统，其特征是两通插装阀均为 16通径两通插装阀，比例伺服阀和比例压力阀均釆用德国Rexroth比例伺服阀和比例压 力阀。
9、 根据权利要求5所述的油压机全闭环伺服控制系统，其特征是两通插装阀均为 16通径两通插装阀，比例伺服阀和比例压力阀均采用德国Rexroth比例伺服阀和比例压 力阀。
专利摘要油压机全闭环伺服控制系统，包括油泵、油箱、压力控制模块、主油缸控制模块和辅助油缸控制模块。包括油泵、油箱、压力控制模块、主油缸控制模块和辅助油缸控制模块，油泵连接压力控制模块，再分别连接主油缸控制模块和辅助油缸控制模块，本实用新型油压机可以同时实现压制、拉伸、脱模、冲裁等功能，具有相当高的加工柔性；对冲头和液压垫油缸速度、位置、力量全闭环控制，通过位置传感器和各压力测压口，获得的位置控制精度可达±0.02mm，可以对压制力、拉伸背压力监控，与传统伺服油压机相比，压力监控为其安全运行提供了保障。
文档编号B30B15/18GK201220490SQ200820035239
公开日2009年4月15日 申请日期2008年5月6日 优先权日2008年5月6日
发明者余继军, 柳倩希 申请人:南京埃尔法电液技术有限公司