CN102555256B - 一种液压机系统及其泄荷方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种液压机系统及其泄荷方法，首先人机交互界面预先设定油缸泄荷反转启动压力值及其反转目标压力值，然后当压力传感器测定的实时压力值达到反转启动压力值时，控制器控制伺服驱动器驱动伺服电机反转，并当实时压力值达到反转目标压力值时控制伺服驱动器停止驱动伺服电机反转，这样，通过伺服电机反转输出大扭矩可实现油缸上腔的液压能和系统部分积蓄的弹性形变能的平稳释放，从而油缸平稳、有效地泄荷，保护了设备并延长了其使用寿命，并且消除了泄荷噪音；可预先设定泄荷的目标压力，并通过压力传感器进行压力的闭环控制，提高了设备的控制精度，并且可应用于液压机系统工作过程中泄荷。

Description

一种液压机系统及其泄荷方法

技术领域

本发明涉及液压机领域，尤其涉及一种液压机系统及其泄荷方法。

背景技术

在液压机系统中，由于工作压力很高，当油缸上腔通入高压油进行冲压时，高压油具有很大的能量，除了推动油缸活塞下行完成工作外，还会使油缸机架、油缸本身、液压元件、管道和接头等处会产生不同程度的弹性形变，积蓄大量的能量。当保压完成之后，油缸上行时，油缸上腔接通油箱，上腔继续的液压能和机架等部分积蓄的弹性形变能突然释放出来，而机架系统也迅速回弹，会瞬间产生强烈的振动和巨大的声响。在此泄荷过程中，油缸内过饱和溶解的气体的析出和破裂更加剧了这一现象，对设备的正常运行极为不利，例如会造成压力表指针强烈抖动和系统产生“炮鸣”现象，传统液压机系统通过设置专用的泄荷阀来泄荷，但是并不能完全消除这种现象，同时其泄荷时间较长，导致系统工作效率低下。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种液压机系统及其泄荷方法，以平稳、有效地泄荷，保护设备并消除泄荷时的噪音。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种液压机系统，包括：

通过油路相连的油箱及油缸；

在所述油缸泄荷时将高压油从所述油缸排回油箱的油泵；

用于设定所述油缸泄荷反转启动压力值及其反转目标压力值的人机交互界面；

与所述油泵相连的伺服电机；

与所述伺服电机相连的伺服驱动器；

用于测定所述油泵出口的实时压力值的压力传感器；

与所述人机交互界面、伺服驱动器及压力传感器相连的，用于当所述实时压力值达到反转启动压力值时控制所述伺服驱动器驱动所述伺服电机反转，并当所述实时压力值达到反转目标压力值时控制所述伺服驱动器停止驱动所述伺服电机反转的控制器。

进一步地，所述人机交互界面包括：

第一设定模块，用于设定所述反转启动压力值及反转目标压力值；

第二设定模块，用于设定所述油缸泄荷时所述伺服电机的目标转速值，

所述控制器包括：

第一控制模块，用于当所述实时压力值达到反转启动压力值时向所述伺服驱动器输出所述反转启动信号，当所述实时压力值达到反转目标压力值时向所述伺服驱动器输出所述反转停止信号；

第二控制模块，用于以所述目标转速值输出转速控制信号，

所述液压机系统还包括：

与所述伺服电机及伺服驱动器相连、用于测定所述伺服电机的实时转速值的旋转编码器，

所述伺服驱动器包括：

第一驱动模块，用于根据所述反转启动信号控制所述伺服电机反转泄荷，并根据所述反转停止信号控制所述伺服电机停止反转；

第二驱动模块，用于根据所述转速控制信号及实时转速值控制所述伺服电机以所述目标转速值反转泄荷。

进一步地，所述第一控制模块包括：

反转控制模块，用于当所述实时压力值达到反转启动压力值时向所述伺服驱动器输出所述反转启动信号，当所述实时压力值达到反转目标压力值时向所述伺服驱动器输出所述反转停止信号；

正转控制模块，用于当所述第一设定模块设定所述油缸加压正转时，输出正转控制信号，

所述第一驱动模块包括：

反转驱动模块，用于根据所述反转启动信号控制所述伺服电机反转泄荷，并根据所述反转停止信号控制所述伺服电机停止反转；

正转驱动模块，用于根据所述正转控制信号控制所述伺服电机正转加压。

进一步地，所述反转启动信号为低电平信号，所述正转控制信号为高电平信号，或者，所述反转启动信号为高电平信号，所述正转控制信号为低电平信号。

进一步地，所述控制器还包括：

与所述压力传感器相连、用于根据所述实时压力值进行工序切换控制的第三控制模块。

进一步地，所述人机交互界面为触摸屏；所述油泵为内啮合定量齿轮油泵；所述伺服电机为交流永磁伺服电机或直流电动机；所述控制器为现场可编程门阵列或可编程逻辑控制器或微控制单元。

相应地，本发明实施例还提供了一种液压机系统的泄荷方法，其基于上述液压机系统，包括：

通过所述人机交互界面预先设定所述反转启动压力值及其反转目标压力值；

所述控制器当所述实时压力值达到反转启动压力值时控制所述伺服驱动器驱动所述伺服电机反转，并当所述实时压力值达到反转目标压力值时控制所述伺服驱动器停止驱动所述伺服电机反转。

本发明实施例通过提供一种液压机系统及其泄荷方法，首先人机交互界面预先设定油缸泄荷反转启动压力值及其反转目标压力值，然后当压力传感器测定的实时压力值达到反转启动压力值时，控制器控制伺服驱动器驱动伺服电机反转，并当实时压力值达到反转目标压力值时控制伺服驱动器停止驱动伺服电机反转，这样，通过伺服电机反转输出大扭矩可实现油缸上腔的液压能和系统部分积蓄的弹性形变能的平稳释放，从而油缸平稳、有效地泄荷，保护了设备并延长了其使用寿命，并且消除了泄荷噪音；可通过人机交互界面预先设定反转启动压力值及反转目标压力值（即泄荷的目标压力），并通过压力传感器进行压力的闭环控制，提高了设备的控制精度，并且可应用于液压机系统工作过程中泄荷，而不必等液压机系统停机之后再发送零压力指令泄荷；另外，还可设定泄荷时伺服电机的转速，从而可进行转速的闭环控制，进一步提高了设备的控制精度。

附图说明

图1是本发明第一实施例的液压机系统的结构图。

图2是本发明第一实施例的液压机系统的泄荷方法的流程图。

图3是本发明第二实施例的液压机系统的结构图。

图4是本发明第二实施例的液压机系统的泄荷方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例进行详细说明。

参照图1，本发明第一实施例的液压机系统，其主要包括：

通过油路相连的油箱1及油缸2；

在油缸2泄荷时将高压油从油缸2排回油箱1的油泵3；

用于设定油缸2泄荷反转启动压力值（即保压压力值）及其反转目标压力值的人机交互界面4；

与油泵3相连的伺服电机6；

与伺服电机6相连的伺服驱动器8；

用于测定油泵3出口的实时压力值的压力传感器7；

与人机交互界面4、伺服驱动器8及压力传感器7相连的，用于当实时压力值达到反转启动压力值时控制伺服驱动器8驱动伺服电机6反转，并当实时压力值达到反转目标压力值时控制伺服驱动器8停止驱动伺服电机6反转的控制器5。

而采用上述第一实施例的液压机系统可完成本发明第一实施例的液压机系统的泄荷方法，其主要包括如图2所示的流程：

201，通过人机交互界面4预先设定油缸2泄荷反转启动压力值及其反转目标压力值；

202，控制器5当实时压力值达到反转启动压力值时控制伺服驱动器8驱动伺服电机6反转，并当实时压力值达到反转目标压力值时控制伺服驱动器8停止驱动伺服电机6反转。

下面以一个具体实例，说明上述第一实施例的泄荷方法：

根据工艺要求在人机交互界面4上预先设定泄荷开始时油泵3出口的压力，即反转启动压力值，以及泄荷完成时油泵3出口的压力，即反转目标压力值。当保压完成后，控制器5通过比较得到压力传感器7向控制器5反馈的实时压力值达到反转启动压力值时，控制器5向伺服驱动器8发送一个低电平信号作为反转启动信号，伺服驱动器8接收到低电平信号后控制伺服电机6进行反转，此时油泵3会将油缸2活塞腔内的高压油排回油箱1，油缸2活塞腔的压力随之降低，控制器5通过比较得到压力传感器7向控制器5反馈的实时压力值达到反转目标压力值时，控制器5切断发送到伺服驱动器8的低电平信号，伺服驱动器8停止驱动伺服电机6反转，油缸2泄荷完成。

为了实现转速的闭环控制，本发明第二实施例的液压机系统在上述第一实施例基础上还进行了如下配置，如图3所示：

人机交互界面4包括：

第一设定模块41，用于设定油缸2泄荷反转启动压力值及反转目标压力值；

第二设定模块43，用于设定油缸2泄荷时伺服电机6的目标转速值，

控制器5包括：

第一控制模块51，用于当实时压力值达到反转启动压力值时向伺服驱动器8输出反转启动信号，当实时压力值达到反转目标压力值时向伺服驱动器8输出反转停止信号；

第二控制模块52，用于以目标转速值输出转速控制信号，

而液压机系统还包括：

与伺服电机6及伺服驱动器8相连、用于测定伺服电机的实时转速值的旋转编码器9，

伺服驱动器8包括：

第一驱动模块81，用于根据反转启动信号控制伺服电机6反转泄荷，并根据反转停止信号控制伺服电机6停止反转；

第二驱动模块82，用于根据转速控制信号及实时转速值控制伺服电机6以目标转速值反转泄荷。

而采用上述第二实施例的液压机系统可完成本发明第二实施例的液压机系统的泄荷方法，其在第一实施例的泄荷方法的基础上还包括如图4所示的流程：

401，与201同时，通过人机交互界面4预先设定油缸2泄荷时伺服电机6的目标转速值；

402，与202同时，控制器5向伺服驱动器8发送转速控制信号；

403，与203同时，伺服驱动器8根据转速控制信号及旋转编码器9测定的实时转速值控制伺服电机6目标转速值反转泄荷。

下面以一个具体实例，说明上述第二实施例的泄荷方法：

根据工艺要求在人机交互界面4上预先设定泄荷开始时油泵3出口的压力值，即反转启动压力值，泄荷时伺服电机6的目标转速值，以及泄荷完成时油泵3出口的压力，即反转目标压力值，例如，当伺服电机6的最大转速值为2000转/分，则当取50%时，其目标转速值即为1000转/分，通常，可在0-99%之间取值。当保压完成后，控制器5通过比较得到压力传感器7向控制器5反馈的实时压力值达到反转启动压力值时，控制器5向伺服驱动器8发送一个低电平信号作为反转启动信号，伺服驱动器8接收到低电平信号后控制伺服电机6以目标转速值指示的转速进行反转，此时油泵3会将油缸2活塞腔内的高压油排回油箱1，油缸2活塞腔的压力随之降低，控制器5通过比较得到压力传感器7向控制器5反馈的实时压力值达到反转目标压力值时，控制器5切断发送到伺服驱动器8的低电平信号，伺服驱动器8停止驱动伺服电机6反转，油缸2泄荷完成。

当然，上述反转泄荷控制方式同样可应用与正转加压过程中，此时，上述液压机系统需要进行如下配置：

第一控制模块51包括：

反转控制模块，用于当实时压力值达到反转启动压力值时向伺服驱动器8输出反转启动信号，当实时压力值达到反转目标压力值时向伺服驱动器8输出反转停止信号；

正转控制模块，用于当第一设定模块41设定油缸加压正转时，输出正转控制信号，

第一驱动模块81包括：

反转驱动模块，用于根据反转启动信号控制伺服电机6反转泄荷，并根据反转停止信号控制伺服电机6停止反转；

正转驱动模块，用于根据正转控制信号控制伺服电机6正转加压。

当上述反转启动信号为低电平信号时，正转控制信号即可为高电平信号，当然，当反转启动信号为高电平信号时，正转控制信号即可为低电平信号。

为了进行工序控制，控制器5还可包括：

与压力传感器7相连、用于根据实时压力值进行工序切换控制的第三控制模块53，具体地，第三控制模块可当压力传感器7检测到实时压力值达到一定值时，以开关量控制油路上对应阀门动作，或者控制伺服电机6正反转之间切换，或者进行其他动作的控制。

具体在应用时，为增强操作性及便捷性，人机交互界面4可以为触摸屏，当然其他具有同等功能的按钮控制面板同样可以适用；油泵3为内啮合定量齿轮油泵；伺服电机6为成本较低廉的交流永磁伺服电机或成本较高的直流电动机；而控制器5为现场可编程门阵列（Filed Programmable Gate Array，FPGA）或可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）或微控制单元（Micro Control Unit，MCU）等，当然控制器5将要加载一定的软件进行配合处理。

以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1. 一种液压机系统，其特征在于，包括：

通过油路相连的油箱及油缸；

在所述油缸泄荷时将高压油从所述油缸排回油箱的油泵；

用于设定所述油缸泄荷反转启动压力值及其反转目标压力值的人机交互界面；

与所述油泵相连的伺服电机；

与所述伺服电机相连的伺服驱动器；

用于测定所述油泵出口的实时压力值的压力传感器；

与所述人机交互界面、伺服驱动器及压力传感器相连的，用于当所述实时压力值达到反转启动压力值时控制所述伺服驱动器驱动所述伺服电机反转，并当所述实时压力值达到反转目标压力值时控制所述伺服驱动器停止驱动所述伺服电机反转的控制器。

2. 如权利要求1所述的液压机系统，其特征在于，所述人机交互界面包括：

第一设定模块，用于设定所述反转启动压力值及反转目标压力值；

第二设定模块，用于设定所述油缸泄荷时所述伺服电机的目标转速值，

所述控制器包括：

第一控制模块，用于当所述实时压力值达到反转启动压力值时向所述伺服驱动器输出所述反转启动信号，当所述实时压力值达到反转目标压力值时向所述伺服驱动器输出所述反转停止信号；

第二控制模块，用于以所述目标转速值输出转速控制信号，

所述液压机系统还包括：

与所述伺服电机及伺服驱动器相连、用于测定所述伺服电机的实时转速值的旋转编码器，

所述伺服驱动器包括：

第一驱动模块，用于根据所述反转启动信号控制所述伺服电机反转泄荷，并根据所述反转停止信号控制所述伺服电机停止反转；

第二驱动模块，用于根据所述转速控制信号及实时转速值控制所述伺服电机以所述目标转速值反转泄荷。

3. 如权利要求2所述的液压机系统，其特征在于，所述第一控制模块包括：

反转控制模块，用于当所述实时压力值达到反转启动压力值时向所述伺服驱动器输出所述反转启动信号，当所述实时压力值达到反转目标压力值时向所述伺服驱动器输出所述反转停止信号；

正转控制模块，用于当所述第一设定模块设定所述油缸加压正转时，输出正转控制信号，

所述第一驱动模块包括：

反转驱动模块，用于根据所述反转启动信号控制所述伺服电机反转泄荷，并根据所述反转停止信号控制所述伺服电机停止反转；

正转驱动模块，用于根据所述正转控制信号控制所述伺服电机正转加压。

4. 如权利要求3所述的液压机系统，其特征在于，所述反转启动信号为低电平信号，所述正转控制信号为高电平信号，或者，所述反转启动信号为高电平信号，所述正转控制信号为低电平信号。

5. 如权利要求2所述的液压机系统，其特征在于，所述控制器还包括：

与所述压力传感器相连、用于根据所述实时压力值进行工序切换控制的第三控制模块。

6. 如权利要求1至5中任一项所述的液压机系统，其特征在于，所述人机交互界面为触摸屏；所述油泵为内啮合定量齿轮油泵；所述伺服电机为交流永磁伺服电机或直流电动机；所述控制器为现场可编程门阵列或可编程逻辑控制器或微控制单元。

7. 一种液压机系统的泄荷方法，其基于如权利要求1至6中任一项所述的液压机系统，其特征在于，包括：

通过所述人机交互界面预先设定所述反转启动压力值及其反转目标压力值；

所述控制器当所述实时压力值达到反转启动压力值时控制所述伺服驱动器驱动所述伺服电机反转，并当所述实时压力值达到反转目标压力值时控制所述伺服驱动器停止驱动所述伺服电机反转。