CN101186026A

CN101186026A - 双工位珩磨头用液压站溢流阀的卸荷控制方法

Info

Publication number: CN101186026A
Application number: CNA2007101725944A
Authority: CN
Inventors: 时轮; 马春翔
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2007-12-20
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2027-12-20
Also published as: CN100542745C

Abstract

本发明公开了一种自动控制技术领域的双工位珩磨头用液压站溢流阀的卸荷控制方法，在两个相互独立的控制系统之间建立通讯联络，通过分别设置珩磨头的状态信号，利用共用的单一溢流阀对双工位的液压回路进行主动地卸荷控制，这样，基于同一溢流阀控制的粗、精珩磨头，它们独立的运动起停能对共用的溢流阀进行协调控制，实现了双工位珩磨加工的全自动化。本发明同时兼顾了控制上相互独立的双工位珩磨头的往复冲程运动，在没有珩磨头往复运动时，液压系统自动卸荷，降低了能耗，提高了自动化水平。

Description

双工位珩磨头用液压站溢流阀的卸荷控制方法

技术领域

本发明涉及的是一种液压技术领域的方法，具体是一种双工位珩磨头用液压站溢流阀的卸荷控制方法。

背景技术

珩磨机是加工汽车汽缸和喷油嘴等高难加工部件的核心装备，针对高精度加工的特点，普遍采用粗、精双工位，由两套控制器进行单独控制，对两工位珩磨头的往复冲程运动，采用同一套液压系统作为动力源。双工位珩磨头冲程运动彼此独立控制，可以独自起停，但为节省能源和延长电机、泵、阀等的使用寿命，目前还没有技术手段使两套独立的控制系统协调动作，使在同一溢流阀控制下的粗、精珩磨头的冲程运动的起停既互不影响又可对溢流阀进行协调的卸荷控制，以进一步降低能耗，提高自动化水平。

经对现有技术的文献检索发现，对溢流阀的国内外专利及文献绝大部分集中在各种新型溢流阀的结构设计上，如专利号200410053553发明公开了一种纯水卸荷溢流阀，该阀由主压力控制阀和纯水电磁换向球阀组成，通过有较大推力的电磁铁、力放大机构等实现快速卸荷；另外，还有专利对溢流阀回路内的卸荷力大小的控制技术进行了保护，如专利号200310104332发明属于一种旋回式破碎机的液压回路，设有由控制压力供给管线向其供给控制压力的液控溢流阀，当液压缸内产生异常压力时，泄放控制压力使液压缸内的工作油溢流，而在异常压力消除后使控制压力升高并将液控溢流阀关闭，该专利的溢流阀卸荷技术为被动卸荷，即在液压系统内部压力超限时，依靠溢流阀机械本体的机械设计结构进行自动卸荷。但对于多工位的液压系统，如何利用单一溢流阀对多液压回路进行主动地卸荷控制，即并非在液压系统内部压力超载的情况下进行卸荷控制，还没有公开报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种双工位珩磨头用液压站溢流阀的卸荷控制方法，利用单一溢流阀对双工位的液压回路进行主动地卸荷控制，使其同时兼顾了控制上相互独立的双工位珩磨头的往复冲程运动，在没有珩磨头往复运动时，液压系统自动卸荷，降低了能耗，提高了自动化水平。

本发明是通过以下技术方案实现的：本发明采用基于对立控制器的查询控制方法，在两个相互独立的控制系统之间建立通讯联络，通过分别设置珩磨头的状态信号，对共用的溢流阀进行协调、自动的卸荷控制，这样在同一溢流阀控制下的粗、精珩磨头，它们的运动起停能独立进行，且能对溢流阀进行协调的卸荷控制，实现了双工位珩磨机的全自动化控制。

本发明具体包括如下步骤：

第一步，粗精珩磨头的往复运动分别由两套控制系统进行控制，每套控制系统均包括数字量输出单元和数字量输入单元，其中，数字量输出单元用于向另一控制系统的数字量输入单元输出珩磨头运动状态信号，数字量输入单元用于输入另一控制系统的数字量输出单元所输出的珩磨头运动状态信号，两个控制系统的数字量输出单元和数字量输入单元应交叉连接。两套控制系统分别通过各自的中间继电器对溢流阀进行通断电的开关控制，两中间继电器常开触点并联，即其中的任何一个都可使溢流阀卸荷。这里的溢流阀是指在珩磨机液压主回路上的卸荷用溢流阀，为粗、精珩磨头冲程运动所共用。

第二步，当粗珩磨头或精珩磨头进行往复运动时，其各自的控制系统使珩磨头运动状态信号置位，并通过其数字量输出单元输出该状态信号，该信号被输入到另一控制系统的数字量输入单元。

第三步，当粗珩磨头或精珩磨头停止往复运动时，其控制系统复位珩磨头运动状态信号，同时通过其数字量输入单元检测另一珩磨头的运动状态信号，即需对另一工位珩磨头的状态进行查询，若其也为复位状态，则控制其中间继电器通电，使溢流阀工作，对液压系统卸荷。

本发明可以为每个工位的珩磨头往复冲程运动建立一个运动状态标志，在珩磨头起停操作时对运动状态标志进行相应的置位或复位操作。

与手动卸荷液压系统相比，采用本发明有助于实现双工位珩磨机的全自动化控制，杜绝了由于人为误卸荷液压系统导致产品报废的可能，同时节约了能源，与液压系统无卸荷相比，可以节省能源8％以上，同时降低液压系统噪音30％以上，另外，可延长电机、泵、阀等的使用寿命；与粗、精珩磨头各自配置溢流阀的方式相比，可以有效节约液压系统成本，减小了整机的体积。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本实施例在数控立式高精度珩磨机上采用，该珩磨机包括粗珩磨和精珩磨两个工位，控制系统采用可编程序控制器(PLC)和人机界面(触摸屏)，通过触摸屏设定加工参数和进行手动功能操作，采用变频电机控制珩磨头的旋转，转速范围：50-3000r/min；通过步进进给系统控制珩磨砂条的涨缩，最小涨缩量0.02μm；液压系统包括油泵电机、溢流阀、缩紧阀、电磁比例阀及伺服液压缸等，通过伺服液压缸来驱动珩磨头的往复运动，往复运动的冲程为0-150mm，最大速度为24m/min。

珩磨头的往复冲程运动由液压伺服阀的PID控制器进行直接控制，采用全闭环的控制结构，由液压缸体内的磁性位移传感器提供位置反馈信号，由可编程控制器(PLC)系统的D/A单元对位移的设定值进行模拟量控制，通过伺服液压缸来驱动珩磨头的往复运动。

具体实施步骤如下：

1、本实施例采用的控制平台包括分别控制粗珩磨和精珩磨的两套独立的控制系统，控制系统采用可编程序控制器(PLC)，PLC系统采用德国西门子公司的小型S7系列产品，CPU为S7-224，整个系统由CPU单元、数字量输入单元、数字量输出单元和D/A单元等部分组成。粗精两个工位的两套独立的PLC系统结构形式完全相同(称为PLC1和PLC2)。两珩磨头液压系统共用一个卸荷溢流阀，通过各自的PLC输出单元经由中间继电器对溢流阀进行控制。

PLC1输出通道中的一个输出控制信号连接到PLC2的输入通道，作为粗珩磨头的运动状态信号；PLC2输出通道中的一个输出控制信号连接到PLC1的输入通道作为精珩磨头的运动状态信号。

2、当粗珩磨头往复运动时，PLC1置位其状态信号；并通过其数字量输出单元输出该状态信号，该信号同时被输入到PLC2系统的数字量输入单元；当精珩磨头往复运动时，PLC2置位其状态信号；并通过其数字量输出单元输出该状态信号，该信号同时被输入到PLC1系统的数字量输入单元。

3、当粗珩磨头往复运动停止时，其控制PLC1复位该状态信号。同时通过其数字量输入单元对精珩磨头的运动状态进行查询，若其为复位状态，则使其控制的中间继电器通电，溢流阀卸荷液压系统；当精珩磨头往复运动停止时，其控制PLC2复位该状态信号。同时通过其数字量输入单元对粗珩磨头的运动状态进行查询，若其为复位状态，则使其控制的中间继电器通电，溢流阀卸荷液压系统。

由于两个珩磨头的状态信号彼此交叉输入，可以相互协调，确保对共用溢流阀的自动控制。控制PLC在对溢流阀进行卸荷操作前，需对另一工位珩磨头的状态进行查询。

本发明采用基于独立控制器的查询控制方法，使得在同一溢流阀控制下的粗、精珩磨头的运动起停既互不影响又可对溢流阀进行协调的卸荷控制，实现了双工位珩磨机的全自动化控制，在全自动模式下，获得的加工工件的圆度为0.4μm、圆柱度为1μm、直线度为1μm/90mm、表面粗糙度为Ra0.04μm。同时，节省了能源，与溢流阀不卸荷相比，预期可以延长电机、泵、阀等的使用寿命20％以上；与原计划采用的双溢流阀方案相比，液压系统节约成本5％；同时，有效减小了整机的体积，提高了液压系统的可靠性和可维护性；提高了整机的自动化水平。

Claims

1.一种双工位珩磨头用液压站溢流阀的卸荷控制方法，其特征在于，在两个相互独立的控制系统之间建立通讯联络，通过分别设置双工位珩磨头的运动状态信号，对共用的溢流阀进行协调、主动地自动卸荷控制，这样在单一溢流阀控制下，可对粗、精双工位的珩磨头进行主动的卸荷控制，实现了双工位珩磨机的全自动化控制。

2.根据权利要求1所述的双工位珩磨头用液压站溢流阀的卸荷控制方法，其特征是，包括如下步骤：

第一步，粗精珩磨头的往复运动分别由两套控制系统进行控制，每套控制系统均包括数字量输出单元和数字量输入单元，其中，数字量输出单元用于向另一控制系统的数字量输入单元输出珩磨头运动状态信号，数字量输入单元用于输入另一控制系统的数字量输出单元所输出的珩磨头运动状态信号，两个控制系统的数字量输出单元和数字量输入单元应交叉连接，两套控制系统分别通过各自的中间继电器对溢流阀进行通断电的开关控制，两中间继电器常开触点并联，即其中的任何一个都可使溢流阀卸荷，这里的溢流阀是指在珩磨机液压主回路上的卸荷用溢流阀，为粗、精珩磨头冲程运动所共用；

第二步，当粗珩磨头或精珩磨头进行往复运动时，其各自的控制系统使珩磨头运动状态信号置位，并通过其数字量输出单元输出该状态信号，该信号被输入到另一控制系统的数字量输入单元；

第三步，当粗珩磨头或精珩磨头停止往复运动时，其控制系统复位珩磨头运动状态信号，同时通过其数字量输入单元检测另一珩磨头的运动状态信号，即对另一工位珩磨头的状态进行查询，若其也为复位状态，则控制其中间继电器通电，使溢流阀工作，对液压系统卸荷。

3.根据权利要求1或者2所述的双工位珩磨头用液压站溢流阀的卸荷控制方法，其特征是，为每个工位的珩磨头往复冲程运动建立一个运动状态标志，在珩磨头起停操作时对运动状态标志进行相应的置位或复位操作。

4.根据权利要求1或者2所述的双工位珩磨头用液压站溢流阀的卸荷控制方法，其特征是，所述控制系统采用可编程序控制器。