液压伺服油压机高精控制的实现.pdf

文 章 编 号 1 6 7 2 01 2 1 2 01 0 0 1 0 0 5 9 0 2 液压 伺 服 油压 机 高精 控 制 的 实 现 仝超 。乔 礼 惠 z 1 ． 南京埃 斯 顿数 字技 术有 限公 司， 江苏 南 京 2 1 1 1 0 0； 2 ． 扬力集 团江 苏 国力锻压 机 床有 限公 司 ， 江苏 扬 州 2 2 5 0 0 9 摘 要 介 绍 了伺 服 液 压 机 的 精 度 控 制 原 理 ， 以及 保 证 精 度 需 要 的 配 置 及 它 们 的 功 能 。 具 体 阐述 了埃 斯 顿 双 液 压 轴 控 制 器 F l e x c o n、 西 门 子 HMI 和 P i l z的 安 全 模 块 的应 用 。 关 键词 机械 制造 ； 精度 控 制 ； 液 压机 ； 液压 伺服 系统 中 图 分 类 号 T G3 1 5 ． 4 6 文 献 标 识 码 B 1引 言 液 压 机 包 括 水 压 机 和 油 压 机 ， 是 锻 压 机 械 的一 个大 类 ， 广 泛应 用 于 国 民经 济建 设 各 个 领 域 ， 在 制 R t 业 中 占有 重 要 地 位 。 液 压 机 既适 应 于 冲压 、 拉伸 、 校正 等 金属 板 材成 形 ， 也 适 应 于锻 造 、粉 末 压 制 等 金 属 体 积 成 形 液压能 等 。 目前 ， 市场 上通用 的液压机 速度 慢 、 精度低 、 安 全 保护不 够 ， 不能满 足 日益发 展 的要求 。 随着航 空航 天 以及汽 车制 造等2 1 2 业 的快速 发展 ，对 液压 机控 制 系 统 的数 控化 以及液 压机 的宜 人化 要求 越来 越高 。本 文 主要介 绍采 用南 京埃斯 顿 技术有 限公 司的双 液压 轴 控 制 器 F l e x c o n、 西 门 子 HMI以及 P i l z安 全 模 块 ， 实 现 扬 力 集 团生 产 的 1 6 0 0 k N 液 压 机 的 高 精 度 控 制 ， 以及对 设备 、 人身 安全 的 防护 。 2伺 服 液 压 机 的 控 制 原 理 以 及 配 置 液 压 伺 服 系 统 基 本 上 由 液 压 马 达 或 油 缸 、 伺 服阀 、 传 感器 以及伺 服放 大器 等执 行元 件组 成 。 液压 伺 服控制 与反 馈机 构是 一种 自控 系统 ，在该 系统 中 检测 到 的信号 位置 、 速度 、 压 力等 总是 被传 递 以跟 随任 意想 要 的 目标 ， 直至检 测 到 的信 号 等于 目标 ， 偏 差 等 于 零 。系 统 的控 制 原 理 见 图 1 。 液 压 机 的 主 要 控 制器都 通过 DP总线相 连 ， 系统 框 图见 图 2 。 图 中 s 7 3 0 0参 与外 部 动作 的辅 助 控 制 ； HMI 作 为人机 界 面的 窗 口， 进 行模 具 的选择 、 系统 数 据 的 读 、 写 以及 在线 诊 断等 ； 南 京埃 斯顿 公 司 的液压 机专 用控 制 器 F l e x c o n作 为 系统 控 制 的 核心 ，主 要用 来 检测外 部 反馈信 号 ，并参 与 系统 的整个 工艺 以及 伺 服 阀的控 制 ； P i l z可编 程 安全 模 块对 光栅 、安 全 门 、 收稿 日期 2 0 0 9 0 9 1 4 图 1 伺服液压机控制原理图 图 2 1 6 0 0 k N液压机 的电控 系统配置 图 急停等 输入 以及 输 出提供 迅疾 的安 4 “ - 防护 ，确 保人 身 和 设 备 的 安 全 。 埃 尔 法 电液 公 司 的液 压 系 统 与 F i e x c o n产 品 的 配 合使 用 ， 闭环控 制 ， 实现 滑 块 的 快下 、 工 进 、 保 压 、 卸荷 、 回程 ， 顶 出缸 顶 出等 过程 。 根 据检 测 的位 置 、 压 力 、 阀开度 等 反馈 信 号 ， 实 现 位 置 、 压 力 等高 精 度 的 闭 环 控 制 。 3系 统 的 配 置 与 功 能 实 现 3 ． 1 HMI的 工 艺 曲线 以及 模 具 功 能 通 过高精 度 的位 置 、压力 检测 能够 实 时检测 到 系统 的压 力 曲线 、 位置 曲线 、 伺服 阀 的开 口曲线 以及 位移 变化 与压 力 的分析 曲线 等 ，有助 于厂 家根 同 的产 品特点 ， 设 置不 同 的工 艺参 数 。 现 场生 产 具 选 择见 图 3 。曲线显 示及 分析 见 图 4。 3 ． 2 F l e x c o n实 现位 置与 压力 控制 3 ． 2 ． 1 F l e x c o n产 品 的 接 口 F l e x c o n集 成 了两 路 编码 器接 口， 用来 连 接 尺 ， 检测 滑块 以及 顶 出缸 的位置 检测 ； 两 路模 拟 ■重 T 图 3 模具选择与编辑 图 4 曲线 的显示与分析 入用 来检 测系 统 以及 滑块 的工作 压力 ；两 路模 拟量 输 出接 口用来 控 制 两 个 轴 的伺 服 阀开度 ； R S 4 8 5接 口用 在 与 s 7 3 0 0 P L C进行 Mo d b u s RT U通讯 ；备 用 的几 个 I 点 可 以任 意 编程 为 已有 的 I 点 功 能 ，防止 某个 I 点 损坏 ； 所有 的 0点 都可 以 随意映像 编程 ， 为 系 统维 护 和 设 计提 供 了方 便 。 图 5所 示 是 F l e x c o n 的外 部 接 口 图 。 控 高 保 为 0 ． 0 0 5 mm 1 p u l s e ， 滑 块 的快 下 、 工进 、 回程 的速度 以 及 顶 出缸 的速 度可 调 ； 快 下 、 工 进 、 保 压 以及 回程 的 加减 速度 、 增益积 分 时间等通 过调 整 ， 重复定 位精 度 可 以 达 到 0 ． 0 2 mm， 甚 至 更 好 。 定 压 控 制 顶 出 缸 顶 出一 滑 块 快 下 一 工 进 设 定 压 力 闭 环 一 保 压 一 卸 荷 一 陕速 回 程 。 压 力 检 测 元 件 采 用 At o s的压 力传 感器 ，保 压 增益 经 过调 整 ， 并 经 过 长 时 间 的保 压 测 试 ，压 力 误 差 范 围 控 制 在 l ％ 以 内 ， 实现 了 比较好 的压 力控 制 。 通 过简单 的参 数调 整 ， 以及 调用 不 同的模 具 ， 可 以 方 便 地 实 现 不 同 产 品 在 不 同 工 艺 下 的 精 确 控 制 。 经 大量测 试 ，重复 定位精 度 能够 控制 在 O ． 0 2 mm 以 内 ， 压 力 控 制 精 度 达 到 1 ％以 内 ， 完 全 满 足 设 计 的要 求 。 3 ． 2 ． 3 P i l z安全模 块在 液压机 系统 中的应 用 我 国制定 了相 关 的液 压机 安全技 术条 件等 行业 标 准 ， 并 在 设 备 制 造 中得 到 越 来 越 多 的 重 视 。 本 系 统 采 用 P i l z公 司的可 编程安 全模块 对安 全 阀等 阀进行 控 制 ， 检测 安全 阀的位置反 馈 ， 确保 阀 的开 启或 者关 闭 ； 设备前 后装 备 了两组安 全光 幕 ， 也 通过 安全 模块 编 程进行 控制 ； 急停 按钮也 经过 安全模 块进 行控 制 。 部 分 安 全 模 块 内部 程 序 逻 辑 图见 图 6 。 簦 - - 蠹 ～ 一 r⋯ 圈 |I 蠢 ∞ ⋯ 一～ ～ { 黼 0 | 4 罐 q蚺 秘 i t | i 氍 * 图 6 安全模块内部程序 4结 束 语 本 文介 绍 的液 压机精 度控 制 系统 抗 干扰 能力较 强 ， 稳定 可靠 ； 静 、 动态控 制精 度较高 。 系统 由埃斯顿 公 司旗 下 的 埃 尔 法 电 液 公 司设 计 制 造 ， 插 装 阀 CV 与伺服 阀 的完美配 合 ， 使 得液 压系统 抗 污染能 力强 、 工 艺性 好 、 响应快 、 效率 高 。 系统 经优化 设计 ， 运行快 速 而无 超调 ， 达到 了很好 的运 行效果 。 针对 目前伺 服 液 压 机 的控 制现 状 ，采 用 F l e x c o n将大 大减 少 伺 服 液 压机 的成 套时 间 ， 降低 对 电气维 护的技 术要 求 ， 也 不 同程 度 的提高 了设备 的生 产效率 。随着埃 斯顿公 司 F l e x D a c以及 F l e x c o n产 品 的逐步 推 向市 场 ， 必 将 推 动整 个液 压机控 制领 域 的进步 。 【 参考 文献 】 [ 1 ] S I MAN T I C HMI MP 3 7 7 Wi n c c fl e x i b l e Ma n u 1 ． s i e me n s ． 文 章 编 号 - 1 6 7 2 0 1 21 2 0 1 0 O 1 0 0 61 0 3 汽 车 纵 梁 数 控 生产 线 的检 测 装 置 周 丽 丽 。赵 新 天 ，迟 志 波 济 南铸造 锻 压机械 研 究所 ， 山东 济 南 2 5 0 0 2 2 摘 要 以包 含 四主机 的汽 车纵 梁 三面 冲数 控 生产 线为 例 ， 介绍 了其 检 测装 置 的机械 结 构 及原 理 ， 以及传 感 器 的 精 度 补 偿 方 法 和 效 果 。 实 践 证 明该 装 置 简 单 适 用 ， 满 足 客 户 的精 度 要 求 。 关 键词 机械 制 造 自动化 ； 检测 ； 汽 车纵 梁 ； 数 控冲 孔 生产 线 中 图 分 类 号 T G3 8 5 ． 9 文 献 标 识 码 - B 1前 言 如 今 ， 汽 车纵 梁腹 面 、 翼 面或 三 面数控 冲孔线 正 在越来 越广 泛地 应用 于各 汽车制 造 厂 的纵 梁 加工 之 中。 纵 梁是 汽 车底盘 众多 零部 件安装 的基体 ， 若实 际 加工过 程 中纵梁 上 的孑 L 超差 较 大 ，会 使后 续 的纵 梁 装 配 颇 为 困难 ， 甚 至 无 法 进 行 ， 这 就 对 汽 车 纵 梁 的 数 控 生产 线提 出 了严 格要求 。如何 确保孔 的精度 在公 差 范 围之 内 ， 生 产 出合格 的产 品就 显得 极为 重要 了。 2检 测 装 置 的 结 构 及 工 作 原 理 现 以 通 常 的 包 含 四 主 机 即 两 腹 面 冲 孔 主 机 两 翼 面 冲 孔 主 机 的 三 面 数 控 冲 孔 线 为 例 来 说 明 检 测 装 置 的 原 理 。 图 1所 示 为 翼 面 冲 孔 机 上 所 用 的 检 测 装 置 ， 它 结构 简单 ， 运动 灵巧 ， 其成 本相 对来 说也 较低 。装置 收稿 日期 2 0 o 9 0 9 0 3 作者简 介 周 丽丽 1 9 7 5 一 ， 女， 工程 师， 从事数控机床 的开发设计 图 1 翼面冲孔机上的检测装置 主要 由检 测座 、 直线 导轨 、 气 缸 、 精 密 位移 传感 器 、 滚 轮等 组成 ， 其 中 ， 位 移传 感器 为检 测装 置 的核 心 。每 台翼 面 冲主机 配有 四组 传感 器 ，以保 证翼 面 上 的孔 到 腹 面 的 位 置 精 度 。 传 感 器 前 端 有 滚 轮 ， 由气 缸 驱 动 压 到 腹 板 上 ， 在 靠 近 圆 角 的 直 面 处 检 测 ， 检 测 外 翼 面 的位 置偏 差 ， 冲孔 时此偏 差被 补偿 。 当梁 进入 翼 面冲 主机 后检测 滚 轮才 下落 ， 纵梁 通过 后滚 轮退 回。 最 靠 近 即将 冲压 的孔 的传 感器 ，在 主机 z向定 位 后检 测 纵 梁误 差 ， 数控 系统根 据 检测 值修 正 z向定位 值后 ， 冲 孔 才 能 开 始 。 【 2 ] 俞新 陆． 液压机 的设计与应用． 北京 机械工业 出版社 ， 2 0 0 6 1 2 [ 3 】 P i l z P N O Z mu h i Mo d u l a r S a l t y S y s t e m， S a f t y S o l u t i o n s F o r P r e s s ． [ 4 ] F l e x C o n用户手册．南京埃斯顿数字技术有 限公 司． 【 5 ] 液 压与应用 ．油研 工业株式会社 ． [ 6 ] 吴 根茂 ， 邱敏秀 ， 王 庆丰 ， 等． 新编实用 电液比例技术 ． 杭州 浙江 大学 出版社 ， 2 0 0 6 0 9 ．