CN103057160A

CN103057160A - 一种用于铆装设备的控制系统

Info

Publication number: CN103057160A
Application number: CN2013100315350A
Authority: CN
Inventors: 曲杰; 钟伟斌
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2013-01-28
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2013-04-24

Abstract

本发明公开了一种用于铆装设备的控制系统，包括计算机，还包括速度伺服控制回路，所述速度伺服控制回路包括油箱、液压泵、伺服阀和液压缸，所述液压泵通过单向阀与伺服阀连接，液压缸进油口和出油口分别与伺服阀的出油口和回油口连接；油箱分别与液压泵及伺服阀连接，伺服阀与计算机连接。本发明有效提高了轴承单元的质量稳定性和可靠性，降低废品率。

Description

一种用于铆装设备的控制系统

技术领域

本发明涉及液压铆装设备技术领域，特别涉及一种用于铆装设备的控制系统。

背景技术

摆辗铆接机具有铆装压力小、无震动、噪声小、铆接件质量高、铆接时间短、铆接工具简单、设备成本低与易实现自动化控制等优点。另外，摆碾铆接作为冷加工的一个重要工艺技术，可以减去零件的加热工序，节约能源，有效降低排放。

近年来，随着对环保的要求越来越高，在汽车工业领域，研发多种新的工艺技术，使其既能确保零部件质量及可靠性的前提，又尽可能的节省能耗以及节约生产成本。其中，摆辗铆接机的轮毂轴承的装配方式就是一个典型的例子。传统的轮毂轴承单元是以螺帽卡紧固定在轮毂轴上的，如果螺帽松脱的话将可能造成严重的事故。而新的轮毂轴承单元使用了轴向切合的方式使得轮毂轴顶端产生塑性变形并压迫在轮毂轴承的内圈上。这种新型的轮毂轴承单元不仅更加安全可靠，而且由于减少了卡紧螺母，能够有效使轴承单元轻量化。同时，一体化的轴承单元可以大大减轻装配工作，并且显著降低汽车行驶过程中的能耗，达到了节能减排的目的。

摆辗铆接机的铆头的下压速率和下压位移直接影响了轴承单元的质量。现有的铆装设备的铆头的下压速率是恒定的，并且在铆装过程中没有对轴承单元的载荷进行反馈，不能有效防止由于加工误差引起的轮毂轴厚度不均而导致的局部铆装力过大或者不足的现象，严重影响了轴铆的可靠性和轴承单元的质量。

发明内容

本发明的发明目的是针对现有液压铆装设备的技术不足，提供一种用于铆装设备中，尤其是应用于轮毂轴承装配设备中的，能够根据计算机指令对铆头下压速度进行无级调速的，并能根据铆头反馈的压力值对铆头的下压速度进行补偿的伺服控制系统。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种用于铆装设备的控制系统，包括计算机，还包括速度伺服控制回路，所述速度伺服控制回路包括油箱、液压泵、伺服阀和液压缸，所述液压泵通过单向阀与伺服阀连接，所述液压缸进油口和出油口分别与伺服阀的出油口和回油口连接；油箱分别与液压泵及伺服阀连接，伺服阀与计算机连接，计算机发出伺服阀的流量控制信号；

液压缸上设有位移传感器，该位移传感器实时检测液压缸的位移，并将位移信号发送至计算机，计算机发出相应的控制信号；

液压缸上设有压力传感器，该压力传感器实时检测液压缸的载荷，并将压力信号发送至计算机，计算机发出相应的控制信号。所述计算机可以将所述压力传感器发出的压力信号与预设的理想压力曲线进行比较，并根据对比结果发出相应的控制信号；

优选地，还包括压力补偿回路，压力补偿回路包括依次连接的第二换向阀、压力继电器、蓄能器、第一换向阀与第一电液比例溢流阀；第二换向阀与液压泵和蓄能器连接，第一电液比例溢流阀则与液压缸的进油口连接；第一电液比例溢流阀、压力继电器、第一换向阀及第二换向阀均与计算机连接，计算机发出第一电液比例溢流阀的压力控制信号、第一换向阀及第二换向阀的工位切换信号。压力继电器用于检测蓄能器压力，并将压力信号发送至所述计算机，由计算机对系统进行控制。

优选地，所述第一换向阀及第二换向阀为二位二通换向阀。

优选地，所述速度伺服控制回路还包括设在液压泵与第二换向阀之间的第二电液比例溢流阀，所述第二电液比例溢流阀的进油口与液压泵连接，出油口与油箱连接。所述第二电液比例溢流阀与计算机连接并作为系统的安全阀，其溢流压力由所述计算机提供的电流信号决定。计算机预设铆装设备的理想速率曲线和理想压力曲线，与位移传感器和压力传感器反馈的信号进行对比后，对系统进行控制。

优选地，所述伺服阀为三位四通伺服阀。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本发明相对于现有技术，本发明所述的铆装设备通过速度伺服控制回路使铆头以计算机发出的理想速度曲线下压，在下压过程中同时监测铆头的压力值，如果铆头的压力值超过理想压力曲线的允许范围，则由压力补偿回路对系统的下压速度进行补偿，把工件所受载荷控制在一定的范围内，防止由于加工误差所造成的铆装压力过大或者不足的现象，有效提高了轴承单元的质量稳定性和可靠性，降低废品率。

附图说明

图1是本发明用于铆装设备的控制系统示意图；

图2是本发明的系统方框图；

图中：101-油箱；102-液压泵； 103-液压缸；104-伺服阀；105-第二电液比例溢流阀；201-第一电液比例溢流阀；202-第一换向阀；203-蓄能器；204-压力继电器；205-第二换向阀；301-位移传感器；302-压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的发明目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。除非特别说明，本发明采用的材料和加工方法为本技术领域常规材料和加工方法。

如图1所示，一种用于铆装设备的控制系统，包括控制铆头以预定速度曲线下压的速度伺服控制回路和当工件压力值超过理想压力曲线允许范围时对铆头进行速度补偿的压力补偿回路、计算机、位移传感器301和压力传感器302。计算机预定的速度曲线和理想压力范围曲线以及位移传感器301、压力传感器302、压力继电器204等传输的信号对伺服阀104、202、205以及比例溢流阀105、202产生相应的控制信号，该控制系统控制铆头对轴承单元进行装配。本实施例中，铆头通过液压缸103的活塞驱动；系统工作原理参照图2。

如图1所示，该速度伺服控制回路包括油箱101、液压泵102、液压缸103、伺服阀104和第二电液比例溢流阀105。

该伺服阀104为三位四通伺服阀，其四个接口分别与油箱101、液压泵102、液压缸103上腔1031以及液压缸下腔1032连接，其中进油口与液压泵102通过单向阀连接。该伺服阀104的开口情况由计算机控制，通过控制伺服阀104的开口情况，可对液压缸103的运动进行无极调速和改变运动方向。

第二电液比例溢流阀105作为系统的安全阀，其安全压力值由计算机给定的电流信号决定。第二电液比例溢流阀105的进油口与液压泵102连接，出油口与油箱101连接；压力补偿回路旁接在速度伺服控制回路上，包括第一电液比例溢流阀201、第一换向阀202、蓄能器203、压力继电器204和第二换向阀205，其功能是：当铆头载荷超过理想压力曲线允许范围时，通过第一电液比例溢流阀溢流或者蓄能器对液压缸补油把铆头载荷控制在适当范围内。该第一电液比例溢流阀201的开启压力值由计算机给定的电流信号决定。该第一电液比例换向阀用于当铆头压力超过理想压力上限时，开启阀门溢流，降低进入液压缸103的流量进而将铆头的载荷控制在适当范围内。

蓄能器203用于当铆头的压力值小于理想压力下限时，为系统补油，增加进入液压缸103的流量，进而提高铆头载荷并控制在合理范围内。

为了使压力补偿回路不影响速度伺服控制回路的正常运行，该压力补偿回路还包括了第一换向阀202，该第一换向阀202为二位二通电磁换向阀，具有上下两个工位，在不需要对速度伺服控制回路进行压力补偿的情况下，该第一换向阀202处于上工位，此时蓄能器203与液压缸103上腔不导通；当需要对速度伺服控制回路进行压力补偿的情况下，该第一换向阀202处于下工位，蓄能器203与液压缸103上腔导通，与液压泵102一起为液压缸103上腔供油。

为了使蓄能器203保证足够的能量，该压力补偿回路还包括了压力继电器204和第二换向阀205，当压力继电器204检测到蓄能器203的压力值不够时，给计算机发出信号，由计算机控制第二换向阀的工位，从而使液压泵102为蓄能器203补充能量。该第二换向阀205为二位二通电磁换向阀，具有左右两个工位，当其处于左工位时，液压泵102的出油口与蓄能器203的油口连接；当其处于右工位时，液压泵102的出油口与蓄能器203的油口互相隔绝，不再导通。上述提到各阀的具体动作过程将在后述进行论述。

为了能够检测铆头的位置以及铆头的载荷以便让计算机发出相应的控制信号，在铆头上还同时安装了位移传感器301和压力传感器302。

本发明所述的一种用于铆装设备的控制系统，其工作状况可分为正常运作、过压溢流、低压补油以及蓄能器充油。以下分别详细描述该控制系统的各工况及其具体动作过程：

（1）正常运作：伺服阀104按照计算机给定的下压速度曲线调整阀门开口度，从而进入液压缸103的流量按照服从计算机给定的速度曲线，进而使铆头以计算机给定的速度曲线下压。铆头在下压的同时，位移传感器301和压力传感器302实时向计算机反馈位移和压力的信号。当位移传感器301检测到的位移信号与计算机中设定的铆压终止位移一致时，计算机给伺服阀104发出泄压回程的控制信号，使液压缸103开始回程并进入下一个工作循环。期间，第一比例溢流阀的电流信号为计算机根据理想压力上限曲线所确定的电信号，第二电液比例溢流阀的电流信号为计算机给定的某一恒定的电流信号。第一、第二换向阀分别处于上工位、上工位和右工位。

（2）过压溢流：当铆装过程中任意位移对应的压力信号超过计算机设定的理想压力曲线的上限时，液压油顶开第一电液比例伺服阀201的阀门，一部分油液通过第一电液比例溢流阀201流回油箱，当系统压力值再次回到正常范围时，第一电液比例溢流阀201关闭，铆头继续保持计算机给定的速度曲线下压。这种工况下，第一、第二换向阀的工位状态与正常运作的工位状态一样。

（3）低压补油：当压力传感器302检测到的铆装过程中任意位移对应的压力信号低于计算机设定的理想压力曲线下限时，计算机发出控制指令，使第一换向阀202从上工位切换到下工位，蓄能器203与液压泵102同时给液压缸103上腔供油。当压力值再次回到正常范围时，计算机发出控制信号使第一换向阀再次切换回上工位，蓄能器203停止给液压缸103上腔供油。

（4）蓄能器充油：当压力继电器204检测到蓄能器203的压力值不足时，计算机发出控制信号，将伺服阀104切换回中位，液压泵102暂时停止给液压缸供油，同时，第二换向阀205从右工位切换到左工位，液压泵102给蓄能器203充油。当蓄能器203的压力值回复正常时，压力继电器再次给计算机发出反馈信号，计算机发出控制信号，将第二换向阀205切换回右工位，停止为蓄能器203充油。同时，伺服阀104恢复正常开口状态，液压泵102继续为液压缸103供油。

相对现有技术，本发明能实现铆头以任意理想速度曲线下压，并在铆装过程中实时监控铆头的载荷并对铆头下压速率进行补偿，从而把工件所受载荷控制在一定的范围内，防止由于加工误差所造成的铆装压力过大或者不足的现象，有效提高了轴承单元的质量稳定性和可靠性，降低废品率。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims

1.一种用于铆装设备的控制系统，包括计算机，其特征在于：还包括速度伺服控制回路，所述速度伺服控制回路包括油箱、液压泵、伺服阀和液压缸，所述液压泵通过单向阀与伺服阀连接；所述液压缸进油口和出油口分别与伺服阀的出油口和回油口连接；所述油箱分别与液压泵及伺服阀连接，所述伺服阀与计算机连接；

液压缸上设有压力传感器，该压力传感器实时检测液压缸的载荷，并将压力信号发送至计算机，计算机发出相应的控制信号。

2.根据权利要求1所述的用于铆装设备的控制系统，其特征在于：还包括压力补偿回路，压力补偿回路包括依次连接的第二换向阀、压力继电器、蓄能器、第一换向阀与第一电液比例溢流阀；第二换向阀与液压泵和蓄能器连接，第一电液比例溢流阀则与液压缸的进油口连接；第一电液比例溢流阀、压力继电器、第一换向阀及第二换向阀均与计算机连接。

3.根据权利要求2所述的用于铆装设备的控制系统，其特征在于：所述第一换向阀及第二换向阀为二位二通换向阀。

4.根据权利要求2所述的用于铆装设备的控制系统，其特征在于：所述速度伺服控制回路还包括设在液压泵与第二换向阀之间的第二电液比例溢流阀，所述第二电液比例溢流阀的进油口与液压泵连接，出油口与油箱连接；所述第二电液比例溢流阀与计算机连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的用于铆装设备的控制系统，其特征在于：所述伺服阀为三位四通伺服阀。