专利名称：一种冷旋压封头翻边机的三油缸四连杆仿型控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种金属冷旋压封头翻边机的液压仿型机构控制系统，特别涉及
一种冷旋压封头翻边机的三油缸四连杆仿型控制装置。
背景技术：
上世纪80年代，我国引进和仿制的冷旋压封头翻边机有两种结构，即意大利的 "一"字形结构和德国的"T"字形结构。因两种翻边机的结构各有优缺点，因此我国将意大 利翻边机的"回"字形框架、传动机构和德国翻边机的液压仿型机构进行组合和改造；同时， 电气部分也作了相应的调整，将原来的接触器和按钮等联锁或互锁的常规元件改造成了 PLC系统控制，这也是目前国内普遍采用的冷旋压封头翻边机。我国的冷旋压封头翻边机 电气系统是由基板、电源模块、CPU模块、数字量输入模块、数字量输出模块、开关、继电器、 电磁阀线圈和执行元件等组成，因控制部分全部为数字量接口，所以，在仿型机构运动时， 就会因通电的电磁阀线圈把阀芯全部打开，系统液压油就从这里流过，失电后，阀芯在弹簧 力的作用下，就会全部关闭，系统液压油就从这里截止。所以，仿型机构中的斜拉油缸、同步 油缸组就会按照流量控制阀设定好的流量供油，也就是说斜拉油缸和同步油缸组是定速运 行的。其中同步油缸组是由两个直径不同、长度相同的油缸构成，分为前油缸和后油缸；后 油缸的前油腔圆环面积与前油缸的后油腔面积相等，前油缸和后油缸为串联连接方式，从 而保证前油缸和后油缸在伸縮尺寸相同的情况下，保持两活塞间的前油腔和后油腔排出、 供给的液压油容积不变；前油缸和后油缸的平行间距由压力轮主轴连接位置决定，因此，长 度相同并且平行的两个油缸分别通过旋转销轴与压力轮主轴和翻边机框架固定端连接，就 构成了一个以旋转销轴为圆心点的平行四边形铰链机构，并始终保持以平行四边形的运动 方式给压力轮主轴提供上下推、拉的动力；斜拉油缸是控制仿型尺寸用的，油缸的长度必须 和成型轮模具的轴线截面半径相等，并且相互平行，平行线的间距由压力轮主轴长度决定， 这样，斜拉油缸两端用旋转销轴分别和框架、压力轮主轴构成两个圆心点，压力轮主轴和成 型轮的压点构成一个圆心点，成型轮模具的轴线截面半径构成虚拟圆心点，这样，两个固定 点、一个压点和一个虚拟点就构成了运动仿型的平行四边形铰链机构。虽然改进后的翻边 机融入了二者的优点，但由于液压仿型机构仍采用德国传统的电磁控制方向阀、流量阀、压 力阀的控制技术，所以，该液压仿型机构仍存在如下缺点 1、难以控制加工质量。翻边机在加工产品时，因采用的常规的三位四通电磁阀不 能调整油缸进出口流量，致使油缸的伸縮的速度不能调整，为解决封头加工质量问题，只能 将经常加工的封头种类的最低速度设定为油缸的工作进给速度，因此，生产效率较低、通用 性较差。 2、不适合新产品的开发试制。当翻边机加工封头种类的最低油缸设定速度不能满 足钛合金、铝镁合金、镍合金、双向钢、复合板封头旋压加工质量时，就要调整液压站的流量 控制阀，以改变同步油缸的工进速度；因此，既费时、又麻烦，不适合新产品的开发试制和单 件或小批量生产。[0005] 3、增加了产品加工前的辅助准备时间。翻边机在旋压封头时，因同步油缸的控制 距离是以设定后的速度来伸出或縮回的，而斜拉油缸在同步油缸的推动或拉动下，运行的 是平行四边形的铰链轨迹，由铰链轨迹点构成曲线，由于曲线的存在，就会出现螺距不等的 现象，进而影响产品的型腔质量和材质密度的均匀性；为满足产品的型腔质量要求，通常都 要选取产品要旋压的球缺高度弧长的中点作为参照，并计算球缺周长旋转一周所需要的时 间，测算同步油缸伸出或縮回的速度来调整液压站的流量控制阀；所以，增加了产品加工前 的辅助准备时间，造成首件产品加工周期过长、日均衡生产不易控制。
发明内容为了解决上述现有技术中存在的缺点和不足，本实用新型的目的是要设计一种冷 旋压封头翻边机的三油缸四连杆仿型机构，可实现三油缸四连杆在磁栅尺和角旋转编码器 反馈部分的控制下，在线调整油缸的进出口流量，控制油缸伸縮速度，使不同材质的单件封 头或小批量封头在旋压过程中更具通用性，不但可提高生产效率，又可很好地解决连续多 曲率旋压封头的技术问题，满足设备精艺生产的工艺需求。本实用新型的技术方案如下 —种冷旋压封头翻边机的三油缸四连杆仿型控制装置，其特征在于包括电源模 块、CPU模块、RS232通讯模块、数字量输入模块、数字量输出模块、高速计数模块、D/A输出 模块、触摸屏、磁栅尺、旋转编码器和比例阀放大器； 其中CPU模块通过基板上的总线分别与电源模块、RS232通讯模块、数字量输入模 块、数字量输出模块、高速计数模块、D/A输出模块相连；电源模块输入端与隔离变压器输 出端相连；RS232通讯模块通过数据线与触摸屏相连；数字量输入模块分别与行程开关和 按钮相连；数字量输出模块分别与继电器、电磁阀线圈和指示灯连接；高速计数模块分别 与磁栅尺和旋转编码器相连；D/A输出模块与比例阀放大器相连。 所述的电源模块是通过基板总线给RS232通讯模块、数字量输入模块、数字量输
出模块、高速计数模块和D/A输出模块供电的。 CPU模块为PLC，通过RS232通讯模块同触摸屏相连接。 磁栅尺或角旋转编码器是将旋转信号或是直线信号转变为A、 B相正交编码脉冲 的位置反馈信号后通过高速计数模块与计数器存储，和PLC内的数据存储单元的十进制数 字给定值比较再通过D/A输出模块给比例阀放大器发出速度调整或停止动作指令。 所述的D/A输出模块包括比例阀放大器和比例阀。所述PLC采用Q64DA型号PLC，高速计数器模块采用的是QD602D型号计数器。 与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果 1、由于本实用新型的同步油缸采用了比例阀调速技术，因此，翻边机可在线调整 油缸进出口流量，使油缸的伸縮速度范围达到0 10m/min，较好的满足了不同材质、不同 加工直径和多曲率加工范围的要求，解决了翻边机存在的通用性差和油缸伸縮速度不可控 的共性问题；同时也显著提高了生产效率、明显降低了废品率。 2、由于本实用新型可以通过磁栅尺和角旋转编码器的闭环反馈技术控制同步油 缸比例阀的出口流量，从而可随时改变同步油缸工进速度，解决了上升螺旋线螺距一致性 不好的型腔问题，满足了产品质量、日均衡和精艺生产的需求。 3、由于本实用新型可在线调整斜拉油缸和同步油缸的伸縮速度，因此翻边机可柔性加工各类别、系列封头产品，不需调整液压站的流量控制阀，非常适合新产品开发或是单 件产品或是批量产品的加工生产。
本实用新型共有附图4幅 图1为本实用新型结构框图； 图2为本实用新型磁栅尺原理图； 图3为本实用新型角旋转编码器原理图； 图4为本实用新型数模转换模块的电路原理图； 图5是冷旋压封头翻边机的三油缸四连杆仿型机构的液压控制原理图； 图6是冷旋压封头翻边机的三油缸四连杆仿型机构的液压控制油缸位置图； 图7是冷旋压封头翻边机的三油缸四连杆仿型机构的液压控制联动示意图。
具体实施方式如图1 图4所示，该冷旋压封头翻边机的三油缸四连杆仿型控制装置包括基 板、电源模块、CPU模块、RS232通讯模块、数字量输入模块、数字量输出模块、高速计数模 块、D/A输出模块、A/D输入模块、触摸屏、磁栅尺、旋转编码器、比例阀放大器，其特征在于 设置CPU模块通过基板分别与电源模块、RS232通讯模块、数字量输入模块、数字量输出模 块、高速计数模块、D/A输出模块相连，电源模块输入端与隔离变压器输出端相连，RS232通 讯模块通过数据线与触摸屏相连，数字量输入模块分别与行程开关、按钮相连，数字量输出 模块分别与继电器、电磁阀线圈和指示灯连接，高速计数模块分别与磁栅尺、旋转编码器相 连，D/A输出模块与比例阀放大器相连。PLC采用Q64DA型号PLC，高速计数器模块采用的 是QD602D型号计数器。 其中电源模块是通过基板给RS232通讯模块、数字量输入模块、数字量输出模块、 高速计数模块、D/A输出模块供电使用的。CPU模块为PLC通过RS232通讯模块同触摸屏进 行交换信息和数据使用的。高速计数模块还包括磁栅尺和角旋转编码器，磁栅尺或是角旋 转编码器是将旋转信号或是直线信号转变为A、 B相正交编码脉冲的位置反馈信号，并将该 位置反馈信号通过高速计数模块与计数器存储，和PLC内的数据存储单元的十进制数字给 定值比较，并由CPU通过D/A输出模块给比例阀放大器发出速度调整或停止动作指令；D/A 输出模块，包括比例阀放大器和比例阀，是将PLC十进制数字信号转换成直流+/-10V模拟 信号的，比例阀放大器是将+/-10V模拟控制信号转变为大功率+/_1200mA信号的；工作原 理为触摸屏作为上位机将旋压的封头参数发送到PLC中，由PLC通过比较、运算后输出，通 过继电器、比例阀等控制旋压机的压制过程，磁栅尺、旋转编码器和输入模块将操作信息和 旋压过程中的一些数据收集、整理到PLC，由PLC通过数据线上传至触摸屏。 下面结合具体实例对本实用新型进行进一步说明，如图5 7所示，该冷旋压封头 翻边机的三油缸四连杆仿型机构包括斜拉油缸601、压力轮主轴16、同步油缸、斜拉油缸液 压锁501、同步油缸液压锁502、斜拉油缸溢流阀201、同步油缸溢流阀202、斜拉油缸油泵 301、同步油缸油泵302和液压油；所述的斜拉油缸601的后油腔702与翻边机的上横梁通 过可旋转的销轴15连接、前油腔701通过可旋转的销轴15与压力轮主轴16的上端连接；所述的斜拉油缸601和同步油缸的进出口分别通过管路与斜拉油缸液压锁501和同步油缸 液压锁502连接；所述的同步油缸由前油缸602和后油缸603组成，前油缸602的后油腔 702的进出口与后油缸603的前油腔701的进出口通过管路连接；所述的前油缸602和后油 缸603的后油腔702分别通过旋转销轴15与翻边机的下横梁的两个固定端点连接、前油腔 701分别通过可旋转销轴15与压力轮主轴16的下端连接，所述的前油缸602的前油腔701 和后油缸603的后油腔702的进出口通过管路与同步油缸液压锁502连接；所述的斜拉油 缸溢流阀201的出口和同步油缸溢流阀202的出口均与回油管路连接，所述的回油管路与 油箱1连接，所述的斜拉油缸油泵301和同步油缸油泵302的进口均插在油箱1的液压油 里；所述的斜拉油缸液压锁501和同步油缸液压锁502的进出口分别通过管路与斜拉油缸 比例阀401和同步油缸比例阀402连接，所述的斜拉油缸比例阀401的进口通过三通管分 别与斜拉油缸油泵301的出口和斜拉油缸溢流阀201进口连接，所述的同步油缸比例阀402 的进口通过三通管分别与同步油缸油泵302的出口和同步油缸溢流阀202进口连接，所述 的斜拉油缸比例阀401的出口和同步油缸比例阀402的出口均与回油管路连接。所述的斜 拉油缸比例阀401和同步油缸比例阀402均是可以按照电控信号的强弱自动调节液压油流 量的比例阀。 准备程序将仿型封头9按照模具的形状挤压成形半径、弧长、螺旋曲线压制起 点、上升螺旋线螺距、同步油缸位移速度参数通过触摸屏传送到翻边机控制系统的PLC中， 由PLC自动调用现场球感尺的位置信号进行比较、计算、PID调节并输出士1200mA的比例
阀模拟信号，调节比例阀进出口的液压油流量并改变油缸的伸出与縮回速度。 运行程序启动液压泵斜拉油缸油泵301和同步油缸油泵302给密闭的系统管路 和液压元件提供32MPa不稳定的承压液压油，当该液压油流经设定好压力的斜拉油缸溢流 阀201和同步油缸溢流阀202时，斜拉油缸溢流阀201和同步油缸溢流阀202便把不稳定 的32MPa液压油转化为稳定的25MPa系统液压油，系统液压油在斜拉油缸比例阀401和同 步油缸比例阀402的自动调节下，通过斜拉油缸液压锁501和同步油缸液压锁502给斜拉 油缸601和同步油缸供油，供油量按照流量与体积的关系改变斜拉油缸601和同步油缸的 伸出F或縮回V速度；其中同步油缸的供油方式为当同步油缸需要伸出F时，同步油缸比 例阀402的YV2得到一个+0. 1 1200mA模拟信号，使比例阀的阀芯左移，后油缸603的后 油腔702的液压油压力大于前油缸602的前油腔701的液压油压力，迫使油缸活塞23向F 方向移动；如果同步油缸比例阀402的YV2得到一个_0. 1 _1200mA模拟信号，使比例阀 的阀芯右移，前油缸602的前油腔701的液压油压力大于后油缸603的前油腔702的液压 油压力，迫使油缸活塞23向V方向移动。 仿型原理根据仿型半径确定成型轮模具8，使成型轮模具8曲率半径圆心点17 的长度和角度等于斜拉油缸601R的长度和角度，由压力轮主轴16和斜拉油缸601的铰链 点24与压力轮主轴16和成型轮模具8的螺旋曲线压制起点12或螺旋曲线压制终点18的 长度确定平行四边形的长度。 以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用 新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之 内。
权利要求一种冷旋压封头翻边机的三油缸四连杆仿型控制装置，其特征在于包括电源模块、CPU模块、RS232通讯模块、数字量输入模块、数字量输出模块、高速计数模块、D/A输出模块、触摸屏、磁栅尺、旋转编码器和比例阀放大器；其中CPU模块通过基板上的总线分别与电源模块、RS232通讯模块、数字量输入模块、数字量输出模块、高速计数模块、D/A输出模块相连；电源模块输入端与隔离变压器输出端相连；RS232通讯模块通过数据线与触摸屏相连；数字量输入模块分别与行程开关和按钮相连；数字量输出模块分别与继电器、电磁阀线圈和指示灯连接；高速计数模块分别与磁栅尺和旋转编码器相连；D/A输出模块与比例阀放大器相连。
2. 根据权利要求1所述的一种冷旋压封头翻边机的三油缸四连杆仿型控制装置，其特征在于所述的电源模块是通过基板总线给RS232通讯模块、数字量输入模块、数字量输出模块、高速计数模块和D/A输出模块供电的。
3. 根据权利要求1所述的一种冷旋压封头翻边机的三油缸四连杆仿型控制装置，其特征在于CPU模块为PLC，通过RS232通讯模块同触摸屏相连接。
4. 根据权利要求3所述的一种冷旋压封头翻边机的三油缸四连杆仿型控制装置，其特征在于磁栅尺或角旋转编码器是将旋转信号或是直线信号转变为A、 B相正交编码脉冲的位置反馈信号后通过高速计数模块与计数器存储，和PLC内的数据存储单元的十进制数字给定值比较再通过D/A输出模块给比例阀放大器发出速度调整或停止动作指令。
5. 根据权利要求3所述的一种冷旋压封头翻边机的三油缸四连杆仿型控制装置，其特征在于所述的D/A输出模块包括比例阀放大器和比例阀。
6. 根据权利要求3所述的一种冷旋压封头翻边机的三油缸四连杆仿型控制装置，其特征在于所述PLC采用Q64DA型号PLC，高速计数器模块采用的是QD602D型号计数器。
专利摘要本实用新型公开了一种冷旋压封头翻边机的三油缸四连杆仿型控制装置，其特征在于CPU模块通过基板上的总线分别与电源模块、RS232通讯模块、数字量输入模块、数字量输出模块、高速计数模块、D/A输出模块相连；电源模块输入端与隔离变压器输出端相连；RS232通讯模块通过数据线与触摸屏相连；数字量输入模块分别与行程开关和按钮相连；数字量输出模块分别与继电器、电磁阀线圈和指示灯连接；高速计数模块分别与磁栅尺和旋转编码器相连；D/A输出模块与比例阀放大器相连。该装置能够加工各类别、系列封头产品，不需调整液压站的流量控制阀，非常适合新产品开发或是单件产品或是批量产品的加工生产。
文档编号G05B19/05GK201482849SQ20092020298
公开日2010年5月26日 申请日期2009年8月31日 优先权日2009年8月31日
发明者刘国富, 李艳, 杨伟 申请人:大连顶金通用设备制造有限公司