CN102515026B - 锻造起重机的随动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锻造起重机的随动控制系统，包括操作面板、起升控制手柄和按钮、可编程逻辑控制器、起升变频器、起升电机；可编程逻辑控制器在接收到来自起升控制手柄和按钮的启动信号后，控制变频器提升被加工件5秒钟，通过起升变频器的反馈值计算并存储所需力值。开始锻压时，可编程逻辑控制器输出给起升变频器命令，变频器得到输出命令后，控制起升电机以相应的力矩值提升被加工件，避免了水/油压机在接触锻件过程中对起重机的垂直冲击力，保证了起重机的安全作业；通过随动控制系统，取消锻造起重机上为了避免垂直冲击力而设置的塔簧组，降低锻造起重机的制造成本5％；且缩短了锻造周期50％，提高了锻造效率，减小了锻造厂的能耗。

Description

锻造起重机的随动控制系统

技术领域

本发明属于锻造起重机技术领域，尤其涉及一锻造起重机的随动控制系统。

背景技术

锻造起重机是一种与水/油压机配合以锻造大型工件的设备。如图1所示，现有技术的锻造起重机包括翻钢机(4)、主起升机构(5)、副起升机构(6)、呈“长桶状”的长套筒(7)、翻钢机链条(8)。主起升机构(5)通过翻钢机(4)牵引链条(8)，长套筒(7)一端用与锻件(2)固定；副提升机构(6)通过链条吊住长套筒(7)的另一端，以保持长套筒(7)在锻造过程中的位置平衡。

现有技术的该锻造起重机在一个工作循环周期内的锻造原理如下：1.锻造起重机将预热完成的锻件(2)提起并放置在水/油压机(3)下方的砧板(1)上；2.主起升机构(5)继续下降，脱离锻件(2)一定位置；3.水/油压机(3)下降，使得水/油压机(3)的上砧板(9)下压锻件(2)，完成预定下压尺寸；4.水/油压机(3)起升离开；5.锻造起重机的主起升机构(5)起升并提起锻件(2)；6.锻造起重机将锻件(2)起升一定高度后，水平翻转锻件(2)；7.主起升机构(5)下降放置锻件(2)至砧板(1)上；8.主起升机构(5)继续下降，脱离锻件(2)一定位置；。

达到数个锻压循环后，由于锻件(2)温度降低，锻件(2)必须返回加热炉重新加热，重复数次后，完成锻件的锻造工作。在锻造过程中，如果锻件(2)被起升机构下放的距离较短，或者，锻件(2)与起升机构尚未脱离，由于水/油压机(3)的下压力巨大，那么水/油压机(3)下压过程会使起重机承受这个垂直的冲击力，这个冲击力对于锻造起重机来讲是毁坏性的，而且对于地面工作人员和地面设备这个失误是致命的。另外，由于锻造过程需要两个人分别操作锻造起重机和水/油压机(3)配合完成锻造工作，在锻造工作过程中的，需要第三方调度人员进行调度指挥。

发明内容

针对现有技术中，水/油压机(3)下压过程会使起重机承受较大垂直冲击力；工作效率低下等问题，本发明提供了一锻造起重机的随动控制系统。

本发明的锻造起重机的随动控制系统包括操作面板(10)、设置于操作面板(10)上的起升手柄和按钮(11)、连接起升手柄和按钮(11)的可编程逻辑控制器(14)、连接可编程逻辑控制器(14)的起升变频器(15)、连接起升变频器(15)的起升电机(16)；

可编程逻辑控制器(14)在接收到起升手柄和按钮(11)被按下的启动信号后，控制起升变频器(15)输出电压，从而控制起升电机(16)以该电压相应的力矩值提升被加工件，直到5秒后检测数据完成，起升手柄和按钮回到初始状态。

本发明的锻造起重机的随动控制系统采用随动控制方式，在锻压过程中，以恒定的力提升锻件，当锻压的力大于提升力后，锻造起重机起升机构产生随动动作，从而避免了水/油压机在接触锻件瞬间对起重机的垂直冲力，保证了起重机的安全作业；且由于锻造起重机的起升机构所受到的冲击力被随动动作抵消，使得锻造起重机可以取消设置在起升机构中用于缓冲作用的的弹簧组，简化了锻造起重机的结构。另外，在该锻造起重机的随动控制系统的随动控制方式下，全程自动运行，整个锻造效率得到了很大提高，可以节约因为长时间锻压而再次加热的能耗成本。

附图说明

图1是现有的锻造起重机与水/油压机的配合图；

图2是本发明的锻造起重机的随动控制系统的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例。

如图2所示，本发明的锻造起重机的随动控制系统包括操作面板10、设置于操作面板10上的起升手柄和按钮11、连接起升手柄和按钮11的可编程逻辑控制器14、连接可编程逻辑控制器14的起升变频器15、连接起升变频器15的起升电机16。

上述锻造起重机的随动控制系统还可以包括：连接可编程逻辑控制器14的翻钢变频器17、连接翻钢变频器17的翻钢电机18。

本发明中控制系统可以分三步执行，第一步为被加工锻件重力检测；第二步为锻压工作；第三步翻钢机带动锻件旋转。

在第一步中，可编程逻辑控制器14在接收到起升手柄和按钮11被按下的启动信号后，控制起升变频器15，起升变频器15此时控制电机方式是速度控制方式，输出与可编程逻辑控制器14输出电压，起升变频器15控制起升电机16以该电压相应的力矩值提升被加工锻件，5秒后完成被加工锻件重量值的检测。可编程逻辑控制器14从起升变频器15中读取并存储该重力值，之后，可编程逻辑控制器(14)根据该重力值和预设力值计算出在锻造此被加工锻件的所需要输出给起升变频器15的力值。

在第二步中，在可编程逻辑控制器14接收起升手柄和按钮11被按下的启动信号后，起升变频器15得到可编程逻辑控制器14的更改参数命令，使原起升变频器15的速度控制方式改为力矩控制方式。在起升变频器15完成电机控制方式更改后，立刻执行来自可编程逻辑控制器14的运行命令。假设锻件的重力值是G1，预设力值是a，则合力G2＝a-G1。此时合力方向是向上。水/油压机上砧板的向下压力为G3，G3远远大于G2。与G3相比，G2＝0。当检测到所需力值后，再次按下起升手柄和按钮11时，系统进入随动控制方式。在随动控制方式下，在锻压工作工程中，可编程逻辑控制器14控制主起升变频器15输出的电压是让电机正向旋转的，此时整个提升系统是使被加工锻件向上运行的，当被加工锻件2接触到向下运行的水/油压机的上砧板9时，水/油压机上砧板9的向下压力G3远远大于G2，那么，被加工锻件2会产生一个随动动作，随着上砧板9向下运行，直至被加工锻件2接触下砧板，被加工锻件2在上砧板9的挤压下开始变形，被加工锻件2达到预订变形量后，水/油压机的上砧板9高速向上运行。在这个过程中，可编程逻辑控制器14一直控制起升变频器15输出一个使电机正向旋转的固定电压值，而在上砧板9的下压力作用下，起升电机16反向运行，也就是起升电机16的力矩方向和实际运行方向反向，此时整个锻造起重机所承受的外力为起升电机16的正向力矩，并不承受来自水/油压机的垂直压力G3。在主起升电机16在力矩控制方式下，虽然输出力矩和运行方向反向，但是并不影响整个系统正常工作。这样就避免了因为主起升电机16反向而造成锻造起重机的损坏。

在第三步中，水/油压机的上砧板9向上运行离开时，被加工锻件2上的G3消失，此时被加工锻件2上的合力又变成了合力G2，被加工锻件2继续向上运行。1秒后，可编程逻辑控制器14控制翻钢机变频器17输出一定电压，翻钢机变频器17控制翻钢电机18通过链条带动被加工锻件，使被加工锻件转动一个预设的一个角度，以使得锻件翻转至另一个加工位置，从而改变了现有手动翻转锻件方式，极大的提高了锻压效率。其中的预设时间优选是1秒。

上述锻造起重机的随动控制系统还可以包括：连接可编程逻辑控制器14，向锻造起重机司机提供锻造起重机工作状态监控界面的人机界面12。

上述锻造起重机的随动控制系统还可以包括：连接可编程逻辑控制器14，向现场工作人员提供锻造起重机工作状态监控及操作接口界面的工程师站13。

下面结合图1和图2，对应用上述锻造起重机的随动控制系统的锻造过程加以说明：

1.当准备锻压被加工锻件时，锻造起重机首先将预热完成的锻件2由预热炉移至水/油压机3下方的砧板1上。

2.锻造起重机司机拉起起升手柄和按钮11。

3.可编程逻辑控制器14控制起升变频器15，进而控制起升电机16用低速挡起升锻件2离开砧板1，在距离砧板1约100mm的位置，系统运行5秒后将锻件2放回砧板1上。

4.经过上述操作，起升变频器15检测锻件2的重力值G1。

5.可编程逻辑控制器14通过系统总线读取起升变频器15中的重力值G1，并锁存在可编程逻辑控制器14的存储器内。

6.锻造起重机司机操作起升手柄和按钮11回到零位。

7.锻造起重机司机再次按下按钮11，可编程逻辑控制器14此时自动发送指令将起升变频器15的控制方式由最初的速度控制方式改变成力矩控制方式。

8.同时，可编程逻辑控制器14根据检测的G1值计算出需要输出给起升变频器15的a值。以使起升变频器15控制起升电机16输出力矩，以使a-G1达到预置的合力G2值。

9.锻造起重机的司机启动按钮11，此时，作用在锻件2上的合力G2方向向上，开始向上运行。

10.水/油压机3的司机开始操作，开始锻压工作。

11.水/油压机3的上砧板9向下运行。假设水/油压机3的上砧板9接触锻件2表面时，水/油压机3的垂直压力设为G3，由于G3远远大于锻造起重机起升机构5的合力G2，此时，G2可以忽略为“0”。因此，锻件2此时的合力为G3，锻件2在水/油压机3的压力作用下以与水/油压机3同步的速度向下运行，产生随动动作。

12.当锻件2接触下砧板1后，水/油压机3的上砧板继续下降锻压锻件2，并当压缩到预定的锻压距离后，水/油压机3的司机操作，使水/油压机的上砧板9，向上快速运行。当水/油压机3离开锻件2瞬间，锻件2的合力又恢复为G2，此时，锻件2继续向上运行。因为起升机构5在锻造锻件2过程中，始终输出有合力值G2，使得锻件2始终向上合力G2，同时起升机构5一直与锻件2保持接触。当水/油压机3离开瞬间，锻件2也就离开了砧板1。

13.1秒钟后，锻造起重机的翻钢机4控制链条，带动锻件2自动转动一个角度，翻转锻件2至另一个加工位置后，继续下一个工作循环。

本发明的锻造起重机的随动控制系统采用随动控制方式，通过在一次锻压过程中，以恒定的力提升锻件，过程中锻造起重机始终承受一个恒定的拉力a，从而避免了水/油压机3的上砧板9在接触锻件2瞬间对起重机的垂直冲力，保证了起重机的安全作业；且由于锻造起重机的起升机构所受到的冲击力消失，使得锻造起重机可以取消置于起升机构顶端、对起升机构起缓冲保护作用的弹簧组，简化了锻造起重机的结构。另外，在该锻造起重机的随动控制系统的随动控制方式下，提高了锻造的效率，减少了因为锻造时间长而需要反复加热锻件需要的能耗。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种锻造起重机的随动控制系统，其特征在于，所述系统包括操作面板（10）、设置于操作面板(10)上的起升手柄和按钮(11)、连接起升手柄和按钮(11)的可编程逻辑控制器(14)、连接可编程逻辑控制器(14)的起升变频器(15)、连接起升变频器(15)的起升电机(16)；

可编程逻辑控制器(14)在接收到起升手柄和按钮(11)的启动信号后，控制起升变频器(15)输出电压，从而控制起升电机(16)以该电压相应的力矩值提升被加工件，直到5秒后检测数据完成，起升手柄和按钮(11)回到初始状态；

在可编程逻辑控制器（14）接收起升手柄和按钮（11）被按下的启动信号时，可编程逻辑控制器（14）控制起升变频器（15）输出电压，起升变频器（15）控制起升电机（16）提升被加工件停留5秒预设时间，检测被加工件的重力值，可编程逻辑控制器（14）从起升变频器（15）中读取并存储该重力值，之后，可编程逻辑控制器(14)根据该重力值和预设力值，计算得到所需力值；

开始工作后，操作员按下起升手柄和按钮（11）后，起升变频器（15）得到可编程逻辑控制器（14）的更改参数命令，使原起升变频器（15）的速度控制方式改为力矩控制方式；按下起升手柄和按钮（11）的100毫秒内起升变频器（15）完成参数更改，并开始以所需力值为目标开始输出控制起升电机（16）带动翻钢机（4）向上运行；直到整个锻压工作结束前，操作员都不松开起升手柄和按钮（11），翻钢机（4）在起升电机（16）的带动下一直向上运行，直到水/油压机的上砧板（9）压下时，翻钢机（4）在上砧板（9）的向下的力的作用下向下运行。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，系统还包括：连接可编程逻辑控制器（14）的翻钢机变频器（17）、连接翻钢机变频器（17）的翻钢机电机（18）；

当水/油压机离开被加工件第一时间时，来自上砧板（9）向下的力消失，翻钢机（4）带动被加工件继续向上运行，当向上运行1秒后，可编程逻辑控制器（14）控制控制翻钢机变频器（17）输出以控制翻钢电机（18）输出，通过翻钢机（4）上的链条（8）带动被加工锻件，旋转到预设的角度，以使得锻件翻转至另一个加工位置。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，系统还包括：连接可编程逻辑控制器（14），向锻造起重机司机提供锻造起重机工作状态监控界面的人机界面（12）。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，系统还包括：连接可编程逻辑控制器（14），向现场工作人员提供锻造起重机工作状态、监控及操作接口界面的工程师站(13)。

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