一种全自动多工位液压机脱模控制系统及控制方法与流程

1.本发明属于液压机脱模技术领域，尤其涉及一种全自动多工位液压机脱模控制系统及控制方法。


背景技术：

2.液压机是一种以液体为工作介质，根据帕斯卡原理制成的用于传递能量以实现各种工艺的机器，一般用于加工金属、塑料、橡胶、木材、粉末等制品；常用于压制工艺和压制成形工艺，如：锻压、冲压、冷挤、校直、弯曲、翻边、薄板拉深、粉末冶金、压装等等。典型的工件成形过程为：墩粗-第一次成型-第二次成型
‑…‑
第n次成型。为了提高成型效率，通常采用多工位液压机进行多个工件的依次成型，并采用机械手对工件进行转运，大致生产工艺如下：工件n在一号工位成型完成后，2号夹爪抓取工件n到二号工位、同时1号夹爪抓取工件n+1到一号工位；工件n在二号工位成型完成后，3号夹爪抓取工件n到三号工位、同时2号夹爪抓取工件n+1到二号工位、1号夹爪抓取工件n+2到一号工位；工件n在三号工位成型完成后，4号夹爪抓取工件四号工位、同时3号夹爪抓取工件n+1到三号工位、2号夹爪抓取工件n+2到二号工位，1号夹爪抓取工件n+3到一号工位；如此循环。但是多个工位在成型的过程中，很难保证多个工位准确同时到达各个夹爪抓取的位置，导致先到达位置的夹爪需要等待后到达的夹爪，从而降低了生产效率。并且各个工位的压力难以分配，导致工件脱模的过程中容易发生拉伤或变形。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种全自动多工位液压机脱模控制系统及控制方法，以解决现有技术在工件脱模的过程中各个工位的压力难以分配，容易发生拉伤或变形的问题；并且很难保证多个工位准确同时到达各个机械手抓取的位置，降低了生产效率。
4.为了达到上述目的，本发明的技术方案为：一种全自动多工位液压机脱模控制系统，用于控制主缸和若干个顶缸的运作；包括人机界面触摸屏、机械手控制器、运动控制器、模拟量输入模块、模拟量输出模块、ssi信号接入模块、位移检测组件、压力检测组件、伺服泵、伺服电机、伺服驱动器和蓄能器；人机界面触摸屏、机械手控制器、ssi信号接入模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块分别与运动控制器连接；所述人机界面触摸屏用于设置、实时显示运动控制器的控制参数；所述机械手控制器用于控制若干个夹爪，实现对工件的搬运控制；所述位移检测组件用于检测主缸和若干个顶缸位移量并通过所述ssi信号接入模块发送给所述运动控制器；所述压力检测组件用于检测蓄能器和若干个顶缸的压力值，所述压力检测组件将蓄能器的压力值发送给伺服驱动器，伺服驱动器再将蓄能器的压力值传递给模拟量输入模块；所述压力检测组件将若干个顶缸的压力值通过模拟量输入模块发送给运动控制器；所述模拟量输出模块用于接受并转换输出运动控制器的计算输出值，从而控制若干个顶缸的进油量和压力；所述伺服驱动器通过所述伺服电机来控制所述伺服泵，所述伺服泵与油箱连接；所述伺服泵用于向所述蓄能器供油，所述蓄能器用于向若干个
顶缸供油。
5.进一步，所述伺服驱动器能够驱动所述伺服泵向蓄能器内输送液压油；所述运动控制器和伺服驱动器能够使蓄能器的压力保持为p。
6.进一步，所述蓄能器的出口端连接cz1二通插装阀的a油口，所述cz1二通插装阀的x油口连接有yv1电磁阀；所述cz1二通插装阀的b油口分别与若干个伺服阀的p油口连接；若干个伺服阀的b油口分别与若干个顶缸的塞腔连接；若干个伺服阀的a油口分别与若干个顶缸的杆腔连接；若干个伺服阀的t油口分别与油箱连接。
7.进一步，所述压力检测组件包括用于检测蓄能器压力值的xp0压力传感器以及用于检测若干个顶缸压力值的xp1压力传感器、xp2压力传感器、xp3压力传感器
…
xpn压力传感器；所述位移传感器包括用于检测主缸位移量的lx0位移传感器以及用于检测若干个顶缸压力值的lx1位移传感器、lx2位移传感器、lx3位移传感器
…
lxn位移传感器，n代表第n个顶缸。
8.为了达到上述目的，本发明还提供一种技术方案：一种使用上述全自动多工位液压机脱模控制系统的控制方法，包括以下步骤：
9.s1：顶缸有n个，在人机界面触摸屏上分别设置若n个顶缸的脱模力p1、p2、p3…
pn，设置n个顶缸的脱模到位位置x1、x2、x3…
xn，设置n个顶缸的夹爪抓料位置x
11
、x
21
、x
31
…
x
n1
，设置蓄能器需要保持的目标压力值p，设置主缸的脱模速度v；
10.s2：运动控制器通过模拟量输出模块输出蓄能器的目标压力值p和伺服驱动器的运转信号到伺服驱动器，伺服驱动器通过伺服电机驱动伺服泵转动，液压油通过伺服泵进入到蓄能器内，xp0压力传感器实时监测蓄能器的压力值并将压力值传输至伺服驱动器，伺服驱动器再将该压力值信号通过模拟量输入模块传输至运动控制器，当xp0压力传感器检测到的压力值接近p时，伺服驱动器通过控制伺服电机降低或停止转速，使蓄能器的压力保持为p的动态稳定；
11.s3：主缸下行，对工件进行压制，压制完成后，开始泄压开模，主缸以设定的脱模速度v上行，lx0位移传感器实时检测主缸的位移量并传输给运动控制器，运动控制器计算出主缸的实际运行速度v0；运动控制器控制yv1电磁阀得电工作；运动控制器通过分别控制各个伺服阀的开口大小使n个顶缸均以v0的速度向上顶出，并始终保证n个顶缸的脱模力分别保持为p1、p2、p3…
pn，当n个顶缸顶出的位置分别到达设定的脱模到位位置x1、x2、x3…
xn时停止顶出动作；
12.s4：当n个顶缸分别顶出到脱模到位位置后，主缸以速度v上行，v＞v，n个顶缸继续向上顶出至各个设定的夹爪抓料位置，运动控制器通过控制各个伺服阀的开口大小来保证n个顶缸同时到达对应的夹爪抓料位置；
13.s5：当n个顶缸同时到达对应的夹爪抓料位置后，运动控制器发出信号给机械手控制器，请求各个夹爪进行抓料，夹爪抓取工件后，n个顶缸均退回，各个夹爪将工件转移至下一工位。
14.进一步，在步骤s3中，运动控制器控制各个伺服阀开口大小的方法为：根据公式计算得出伺服阀的理论开口大小，其中k为开口大小，v为设定速度，s为顶缸的截面积，α为伺服阀的特性系数，p
进-p
出
为伺服阀进油口和出油口的压力
差；带入已知变量，计算得出伺服阀的理论开口大小其中，dn为各个顶缸的塞腔缸径，p0各个伺服阀的进油口压力值，pn为各个伺服阀出油口压力值，即各个顶缸的塞腔压力值；使用pid算法进行压力闭环控制，计算得出伺服阀的微调开口k
″n，最终输出给伺服阀的开口大小kn＝k
′n+k
″n，运动控制器通过模拟量输出模块将各个伺服阀的开口大小发送给各个伺服阀，液压油依次通过蓄能器、cz1二通插装阀的a油口、cz1二通插装阀的b油口、各个伺服阀的p油口、各个伺服阀的b油口和各个顶缸的塞腔，各个顶缸杆腔内液压油依次通过各个伺服阀的a油口、各个伺服阀的t油口回到油箱，从而使得顶缸向上顶出，直至顶到设定的脱模到位位置。
15.进一步，在步骤s4中，运动控制器控制各个伺服阀开口大小的方法为：在此阶段中，各个顶缸的顶出行程分别为δx1＝x
11-x1、δx2＝x
21-x2、δx3＝x
31-x3…
δxn＝x
n1-xn；使用流量分配原则计算得出若干个顶缸的流量分配系数α1、α2、α3…
αn，，根据公式计算得出伺服阀的理论开口k
′
nn
＝f*v
a1
*d
02
*αn，其中v
a1
为蓄能器皮囊运行的最大工作速度，d0为蓄能器的缸径，f为转换常量系数，通过实际测试得出；再使用pid算法进行位置闭环控制，计算得出伺服阀的微调开口k
″
nn
，最终输出给伺服阀的开口大小k
nn
＝k
′
nn
+k
″
nn
；运动控制器通过模拟量输出模块将各个伺服阀的开口大小发送给各个伺服阀，液压油依次通过蓄能器、cz1二通插装阀的a油口、cz1二通插装阀的b油口、各个伺服阀的p油口、各个伺服阀的b油口和各个顶缸的塞腔，各个顶缸杆腔内液压油依次通过各个伺服阀的a油口、各个伺服阀的t油口回到油箱，从而使得顶缸向上顶出，直至顶到设定的夹爪抓料位置。
16.本技术方案的有益效果在于：
①
本方案中通过控制各个伺服阀的开口大小来保证若干个顶缸的脱模力，从而保证了工件脱模时不会拉伤或变形。
②
本方案中通过控制各个伺服阀的开口大小来进行流量分配和位置闭环控制，使得各个顶缸能够同时准确到达对应的夹爪抓料位置，使得夹爪抓取更加可靠，并且提高了生产效率。
附图说明
17.图1为本发明一种全自动多工位液压机脱模控制系统的连接图；
18.图2为本发明一种全自动多工位液压机脱模控制系统的控制图。
具体实施方式
19.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
20.说明书附图中的附图标记包括：运动控制器1、机械手控制器2、人机界面触摸屏3、模拟量输入模块4、ssi信号接入模块5、模拟量输出模块6、伺服驱动器7、伺服电机8、lx0位移传感器9、lx1位移传感器10、lx2位移传感器11、lx3位移传感器12、xp1压力传感器13、xp2压力传感器14、xp3压力传感器15、by1伺服阀16、by2伺服阀17、by3伺服阀18、主缸19、顶缸20、杆腔21、塞腔22、蓄能器23、伺服泵24、油箱25、yv1电磁阀26、xp0压力传感器27、cz1二通
插装阀28。
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.实施例一
23.基本如附图1、2所示：一种全自动多工位液压机脱模控制系统，用于控制主缸19和若干个顶缸20的运作，本实施例中以3个顶缸20为例；包括人机界面触摸屏3、机械手控制器2、运动控制器1、模拟量输入模块4、模拟量输出模块6、ssi信号接入模块5、位移检测组件、压力检测组件、伺服泵24、伺服电机8、伺服驱动器7和蓄能器23；人机界面触摸屏3用于设置、实时显示运动控制器1的控制参数；机械手控制器2用于控制4个夹爪，实现对工件的搬运控制；人机界面触摸屏3、机械手控制器2、ssi信号接入模块5、模拟量输入模块4和模拟量输出模块6分别与运动控制器1连接。
24.位移检测组件用于检测主缸19和3个顶缸20位移量并通过ssi信号接入模块5发送给运动控制器1。压力检测组件用于检测蓄能器23和3个顶缸20的压力值，压力检测组件将蓄能器23的压力值发送给伺服驱动器7，伺服驱动器7再将蓄能器23的压力值传递给模拟量输入模块4；压力检测组件还将3个顶缸20的压力值通过模拟量输入模块4发送给运动控制器1。模拟量输出模块6用于接受并转换输出运动控制器1的计算输出值，从而控制3个顶缸20的进油量和压力，通过控制进油量能够控制3个顶缸20的运动速度，通过控制压力能够保证3个顶缸20的压力保持稳定，从而保证工件脱模时不会发生拉伤。
25.伺服驱动器7通过伺服电机8来控制伺服泵24，伺服泵24与油箱25连接；伺服驱动器7能够驱动伺服泵24向蓄能器23内输送液压油；运动控制器1和伺服驱动器7能够使蓄能器23的压力保持为p，蓄能器23用于向3个顶缸20供油。蓄能器23的出口端连接cz1二通插装阀28的a油口，cz1二通插装阀28的x油口连接有yv1电磁阀26；cz1二通插装阀28的b油口分别与3个伺服阀的p油口连接,3个伺服阀分别为by1伺服阀16、by2伺服阀17、by3伺服阀18；3个伺服阀的b油口分别与3个顶缸20的塞腔22连接；3个伺服阀的a油口分别与3个顶缸20的杆腔21连接；3个伺服阀的t油口分别与油箱25连接。
26.压力检测组件包括用于检测蓄能器23压力值的xp0压力传感器27以及用于检测3个顶缸20压力值的xp1压力传感器13、xp2压力传感器14、xp3压力传感器15；位移传感器包括用于检测主缸位移量的lx0位移传感器9以及用于检测3个顶缸20压力值的lx1位移传感器10、lx2位移传感器11、lx3位移传感器12。
27.实施例二
28.如图1、2所示，一种全自动多工位液压机脱模控制方法，使用实施例一种的控制系统，包括以下步骤：
29.s1：顶缸20有3个，在人机界面触摸屏3上分别设置若3个顶缸20的脱模力p1、p2、p3，设置3个顶缸20的脱模到位位置x1、x2、x3，设置3个顶缸20的夹爪抓料位置x
11
、x
21
、x
31
，设置蓄能器23需要保持的目标压力值p，设置主缸19的脱模速度v；
30.s2：运动控制器1通过模拟量输出模块6输出蓄能器23的目标压力值p和伺服驱动器7的运转信号到伺服驱动器7，伺服驱动器7通过伺服电机8驱动伺服泵24转动，液压油通
过伺服泵24进入到蓄能器23内，xp0压力传感器27实时监测蓄能器23的压力值并将压力值传输至伺服驱动器7，伺服驱动器7再将该压力值信号通过模拟量输入模块4传输至运动控制器1，当xp0压力传感器27检测到的压力值接近p时，伺服驱动器7通过控制伺服电机8降低或停止转速，使蓄能器23的压力保持为p的动态稳定；
31.s3：主缸19下行，对工件进行压制，压制完成后，开始泄压开模，主缸19以设定的脱模速度v上行，lx0位移传感器9实时检测主缸19的位移量并传输给运动控制器1，运动控制器1计算出主缸19的实际运行速度v0，可通过公式物理公式v＝δs/δt计算得出；运动控制器1控制yv1电磁阀26得电工作；运动控制器1通过分别控制各个伺服阀的开口大小使3个顶缸20均以v0的速度向上顶出，并始终保证3个顶缸20的脱模力分别保持为p1、p2、p3，当3个顶缸20顶出的位置分别到达设定的脱模到位位置x1、x2、x3时停止顶出动作；运动控制器1控制各个伺服阀开口大小的方法为：根据公式计算得出伺服阀的理论开口大小，其中k为开口大小，v为设定速度，s为顶缸20的截面积，α为伺服阀的特性系数，p
进-p
出
为伺服阀进油口和出油口的压力差；带入已知变量，计算得出伺服阀的理论开口大小其中，dn为各个顶缸20的塞腔22缸径，p0各个伺服阀的进油口压力值，使用pid算法进行压力闭环控制，计算得出伺服阀的微调开口k
″n，最终输出给伺服阀的开口大小kn＝k
′n+k
″n，运动控制器1通过模拟量输出模块6将各个伺服阀的开口大小发送给各个伺服阀，液压油依次通过蓄能器23、cz1二通插装阀28的a油口、cz1二通插装阀28的b油口、各个伺服阀的p油口、各个伺服阀的b油口和各个顶缸20的塞腔22，各个顶缸20杆腔21内液压油依次通过各个伺服阀的a油口、各个伺服阀的t油口回到油箱25，从而使得顶缸20向上顶出，直至顶到设定的脱模到位位置；
32.s4：当3个顶缸20分别顶出到脱模到位位置后，主缸19以速度v上行，v＞v，3个顶缸20继续向上顶出至各个设定的夹爪抓料位置，运动控制器1通过控制各个伺服阀的开口大小来保证3个顶缸20同时到达对应的夹爪抓料位置；运动控制器1控制各个伺服阀开口大小的方法为：在此阶段中，各个顶缸20的顶出行程分别为δx1＝x
11-x1、δx2＝x
21-x2、δx3＝x
31-x3；使用流量分配原则计算得出3个顶缸的流量分配系数α1、α2、α3，，根据公式计算得出伺服阀的理论开口k
′
nn
＝f*v
a1
*d
02
*αn，其中v
a1
为蓄能器23皮囊运行的最大工作速度，d0为蓄能器23的缸径，f为转换常量系数，通过实际测试得出；再使用pid算法进行位置闭环控制，计算得出伺服阀的微调开口k
″
nn
，最终输出给伺服阀的开口大小k
nn
＝k
′
nn
+k
″
nn
；运动控制器1通过模拟量输出模块6将各个伺服阀的开口大小发送给各个伺服阀，液压油依次通过蓄能器23、cz1二通插装阀28的a油口、cz1二通插装阀28的b油口、各个伺服阀的p油口、各个伺服阀的b油口和各个顶缸20的塞腔22，各个顶缸20杆腔21内液压油依次通过各个伺服阀的a油口、各个伺服阀的t油口回到油箱25，从而使得顶缸20向上顶出，直至顶到设定的夹爪抓料位置；
33.s5：当3个顶缸20同时到达对应的夹爪抓料位置后，运动控制器1发出信号给机械手控制器2，请求各个夹爪进行抓料，夹爪抓取工件后，3个顶缸20均退回，各个夹爪将工件转移至下一工位。
34.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
35.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。