CN105090173A - 一种双作用油缸无位移传感器的加压方法 - Google Patents

Abstract

一种双作用油缸无位移传感器的加压方法，包括如下步骤：利用实验和插值计算方法，获取油液弹性模量与主油缸位移内压力的关系，将该关系存储到控制器的存储介质中；根据实际压力值的变化情况判断出增压器在高压阶段的位移；检测低压设置力的变化，判断出低压阶段所需的增速位移，比较增压位移与增速位移；决策是否使用减压增速压制功能。解决了无位移传感器情况下双作用油缸在高压增压与低压增速的位移评估问题，避免了增压行程与增速行程不平衡时导致的低压压制力无法达到，而影响砖坯成品率的问题。减少检测环节，增加设备的鲁棒性，减少传感环节受到干扰的情况，降低设备的故障率，降低客户的设备维护成本。

Description

一种双作用油缸无位移传感器的加压方法

技术领域

本发明属于工业用液压系统集成的制造装备领域，特别涉及一种采用可编程控制器、工业控制计算机对陶瓷粉料液压自动压制机在减压增速压制中对增速器活塞的控制方法。

背景技术

当前粉料液压自动压制机大都是使用直接加压模式或使用增速器进行减压增速压制模式完成一次完整的加压动作。其中增速器在减压增速节能模式中具有流量放大器的作用，可以耗费较少能量实现流量放大功能。但受结构限制，其所能达到的最大压制力比直接加压模式要小，通常为放大率的反比；直接加压模式按1：1传动比输出压制，无节能功能，但可以获得泵的最大输出压力。鉴于上述特点，当前加压方式存在如下缺点：1、使用减压增速节能模式存在液压缸内压力不能达到操作者设定目标压力的可能性。2、使用直接加压模式存在不节能的缺点。此外，粉料的最终成型压力较高，系统工作压力无法直接达到，故在高压阶段时需要使用增压器进行增压后使油缸获得较高的工作压力是一种较为普遍的做法。

鉴于上述低压和高压的工作要求，及耗能的综合考虑。现阶段通常使用减压增速、增压功能集成在一个双作用油缸上，如图1所示，其中件1为主油缸，件2为活塞，件3为上模芯，件4为上模芯位移传感器，件5为待压制粉料件，件6为下模框，件7为工作台，件8为主油缸压力传感器，件9为增速(压)器。其中，该油缸在低压阶段时执行减压增速功能，在高压阶段时执行增压功能。双作用油缸在压制动作中的应用，可降低能耗，但面临双作用活塞行程平衡的问题。

如图1所示，活塞2由液压功率驱动，模芯3与活塞2刚性联接，模框6内装有疏松的待压制粉料5。活塞运动实时位置由上模芯位移传感器4检测，主油缸内压制力由压力传感器9检测。在低压阶段，如果使用减压增速模式，液压油功率的流向为：液压油源→增速压制阀→增速器9小端→增速器9大端→增速导通阀→复位截止阀→主油缸。此期间增压压制阀、增压或复位导通阀、直接加压阀以及复位阀关闭。增速器的工作原理如图2所示，当液压功率进入到增速器9小端时，活塞向增速器大端运动，输出液压功率，由帕斯卡原理，在增速器小端输出的流量比Q＝A₂/A₃，在系统的流量一定时，经过增压缸可以使流量放大Q倍，达到增速目的。高压时液压功率流向为：液压油源→增压压制阀→增速器9大端→增速器9小端→增压或复位导通阀→复位截止阀→主油缸，此期间增速压制阀、增速导通阀、直接加压阀，及复位阀关闭。由图2，当液压功率进入到增压器大端时，活塞向增速器小端运动，

输出液压功率，由帕斯卡原理知，增压器9小端输出的压力增压比C＝A₂/A₃，在系统的压力一定时，经过增压缸可以使压力放大C倍，达到增压目的。直接加压时，液压功率流向为：液压油源→直接加压总成→复位截止阀→主油缸，其他阀关闭。

加压过程中，低压可选择直接加压方式或减压增速方式来完成，高压仅能使用增压方式完成。为了保证完成压制动作，增压器9在高压阶段必须有足够的增压器可移动行程l₃，即高压阶段增压器必须保证大端向小端方向有足够的可移动距离l₃。若需要低压使用减压增速而高压使用增压，则必须考虑如下情况，在低(高)压增速(压)加压模式中，加压期间主油缸需油量V_Require必须由增速(压)器活塞移动而驱动增速(压)器大(小)端产生的流动液压油体积V₂₍₃₎填充，即V_Require＝V₂₍₃₎。增速(压)器要产生V_Require＝V₂₍₃₎的流动油液，由增速(压)器大(小)端面积A₂₍₃₎和增速(压)器活塞可移动距离l₂₍₃₎来决定，即V₂₍₃₎＝A₂₍₃₎×l₂₍₃₎。否则，主油缸将不能建立预期的压力。譬如，增速器大端面积为0.002(0.001)m²，主油缸需要0.02m³的油液才能建立80(320)bar的压力，增速(压)器必须移动活塞向大(小)端方向移动，驱使大(小)端产生0.02m³的油液，才能使主油缸建立80(320)bar的压力。则产生这0.02m³油液增速器需要移动的距离l₂₍₃₎＝₂₍₃₎/A₂₍₃₎＝0.02/0.002(0.001)＝0.1(0.2)m。

通过上述举例，可以看出使用增速(压)加压时，使主油缸能产生预期压力的条件之一就是增速(压)器必须具备的足够可移动行程l₂₍₃₎。当l₂₍₃₎过小时，将不能使主油缸内压力达到预期压力值。同时，当前粉料液压机都是采用循环压制的方式进行连续生产，其工艺流程中单次循环的步骤是：低压→卸压→排气→高压→卸压。当完成单次循环以后，第二次循环再次重复这些工艺步骤。因为是双作用油缸，故低压增速压制后增速器从小端向大端移动了l₂的距离，该距离对于高压增压来讲，相当于高压具备了l₂的增压可移动距离。

所以理论上低压阶段的增速位移l₂等于高压阶段增压器的增压需求位移l₃时最节省能量。

但是在实际的生产中，还面临着低压压制力和高压压制力变更的问题。而且低压压制力和高压压制力的变更是独立无关的，无统一的方向性。譬如，低压设定值低时，高压设定值有可能低，也有可能高。高压设定值高时，低压设定值有可能低，也有可能高。

如果低压阶段因使用了减压增速而使增速器活塞从小端向大端上移动了距离l₂，但是该l₂比高压阶段的增压器所需位移l₃小，l₂<l₃时，意味着高压增压压制时，主油缸无法达到预期的压力值。故高压压制增压器可移动行程l₃不足时，需要使用液压功率对增压器进行复位，如图1所示，液压功率流向为：液压油源→直接加压阀→卸压增速器小端→卸压增压器大端→复位阀→油箱，期间增速压制阀、增速导通阀、增压压制阀、增压或复位导通阀以及复位截止阀关闭。由于复位增压器时液压功率只驱动增压器活塞，活塞腔油液流入油箱内，故增压器复位的能量浪费较大。

现阶段，主要采用在增速(压)器内安装位移传感器的方式来解决增速(压)双作用油缸的位移平衡问题。该方法能够精确地检测到双作用油缸在执行增速功能时活塞移动距离l₂和双作用油缸在执行增压功能时的移动距离l₃，并且还能实时监测到增速(压)活塞的实时位置，以此判断使用何种压制方式。但是该方式存在如下问题：

安装双作用油缸位移传感器导致设备成本上升；

双作用油缸位移传感器安装在油缸内，维护成本上升；

双作用油缸位移传感器故障时，需要的维护时间较长；

双作用油缸位移传感器受到信号干扰时，设备无法正常运行。

故有必要提供一种既不需要安装位移传感器又能准确判断决策低压压制时使用减压增速方式或是直接压制方式的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种双作用油缸无位移传感器的加压方法，可以既不需要安装位移传感器又能准确判断决策低压压制时使用减压增速方式或是直接压制方式。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：包括如下步骤

步骤一：设定低压设定值P_set1与高压设定值P_set2；

步骤二：通过存储介质储存从0压到公称压制力范围内，在低压压制期间与高压增压期间主油缸压力变化量与油液弹性模量的对应关系；

步骤三：通过存储介质储存从0压到低压压制力范围内，在低压压制期间主油缸压力变化量与上模芯移动距离的对应关系；

步骤四：根据主油缸压力变化量与油液弹性模量的对应关系以及主油缸压力变化量与上模芯移动距离的对应关系，获取低压设定值P_set1所对应的弹性模量к₂以及所对应的上模芯移动距离△L₂；

步骤五：根据P_set1、к₂与△L₂计算出采用减压增速模式压制时活塞所需的增速位移l_Predict＝(V×P_set1/к₂+△L₂×A)/A₂；其中，V为加压前油液的体积、A为主油缸的活塞面积、A₂为油缸活塞大端的面积；

步骤六：将活塞恢复到小端的极限位置，并赋值活塞在减压增速模式下的可移动距离l_Available＝Max，Max为活塞可移动的机械极限距离；

步骤七：读取当前的l_Available的值并比较l_Predict与l_Available，若l_Predict小于或等于l_Available，则采用减压增速模式进行压制；若l_Predict大于l_Available，则采用直接加压模式压制；

步骤八：在减压增速模式或直接加压模式压制下，判断主油缸的压力是否达到P_set1，若未达到，则继续采用当前的模式压制，否则停止当前的模式压制并在将活塞恢复到大端的极限位置后采用高压增压模式压制；

步骤九：在高压增压模式压制下，判断主油缸的压力是否达到P_set2，若未达到，则继续采用高压增压模式压制，否则停止压制并结束。

本方法发明一种在双作用油缸无位移传感器情况下，利用实验和插值计算方法，获取油液弹性模量与主油缸位移内压力的关系，将该关系存储到控制器的存储介质中。在实际的生产压制中，根据实际压力值的变化情况判断出增压器在高压阶段的位移。检测低压设置力的变化，判断出低压阶段所需的增速位移，比较增压位移与增速位移。决策是否使用减压增速压制功能。解决了无位移传感器情况下双作用油缸在高压增压与低压增速的位移评估问题，避免了增压行程与增速行程不平衡时导致的低压压制力无法达到，而影响砖坯成品率的问题。减少检测环节，增加设备的鲁棒性，减少传感环节受到干扰的情况，降低设备的故障率，降低客户的设备维护成本。

进一步，在步骤七中，判断采用减压增速模式压制时所用的时间，若超出预定的时间，则发出报警信息并切换至直接压制模式压制，否则继续采用减压增速模式压制。

进一步，在步骤六之前，判断是否为首次压制，若为是则进入步骤六并赋值惩罚系数q＝0；否则跳过步骤六直接进入步骤七；

在步骤九结束高压增压模式后，通过主油缸压力传感器测定高压增压模式期间主油缸的压力变化值△P₃；通过主油缸位移传感器测定高压增压模式期间上模芯的位移变化值△L₃；

根据弹性模量与压力的关系获取△P₃对应的弹性模量к₃；计算在高压增压模式下所产生的增压位移l₃,其中，l₃＝(V×△P₃/к₃+△L₃×A)/A₃；A₃为油缸活塞小端的面积；

判断在本次循环中是否发生增速器行程报警，若为是则令q＝q+1；否则令q＝1；

计算下一次循环中减压增速模式下的可移动距离l_Available，并通过存储介质覆盖原数值存储起来，其中l_Available＝l₃-q×l_Safe；l_Safe为安全距离，为预设的定值；结束。在此改进中，如果在减压增速模式压制时每产生一次增速器行程报警，惩罚因子q就增加1，预测计算的增速可用行程l_Available被减小，在下一循环中判断l_Available与l_Predict关系时，是系统向直接加压判断分支倾斜，以保证低压压制力能够达到低压设定值。

进一步，在步骤三中，判断是否更换了粉料，若为是则令完整压制次数k＝0，否则保持k值；

判断k的值是否等于m，其中m为预设的大于1的整数；若为是则直接进入步骤四；否则，

以直接加压模式在0压至低压压制力之间进行压制，并通过存储介质储存从0压到低压压制力范围内，在低压压制期间主油缸压力变化量与上模芯移动距离的对应关系；

直接加压模式加压完毕后，再采用高压增压模式压制；

完成高压增压模式后，令k＝k+1；

再次判断k的值是否等于m，若为是则将活塞恢复到小端的极限位置并l_Available＝Max，结束；否则直接结束。

附图说明

图1是增速(压)双作用油缸工作示意图

图2增压器原理图

图3a与图3b是本发明的一种双作用油缸无位移传感器的加压方法的流程图

下面参见附图及具体实施例，对本发明作进一步说明。

具体实施方式

请参阅图3a与图3b，其是本发明的一种双作用油缸无位移传感器的加压方法的流程图，包括以下步骤：

S1：预设参量：通过存储介质存储油缸活塞在减压增速模式下的可移动距离l_Available、低压设定值P_set1、高压设定值P_set2、限制时间T_Limited、加压前油液的体积V、主油缸的活塞面积A、油缸活塞大端的面积A₂、油缸活塞小端的面积A₃、油缸内两机械极限位置的距离值Max、安全距离l_Safe、惩罚因子q以及m，其中l_Available为一变量，P_set1、P_set2、T_Limited、l_Safe、q、m为由操作员预设的定值，V、A、A₂、A₃、Max为机械设计决定的定值常量。

S2：通过预先实验，根据κ＝(V×△P)/△V获取粉料压制机从0压到减压增速模式下最大压力值，系统工作压力至设备公称压力范围内的油液弹性模量κ。

测试方法为，在增速(压)器内装置位移传感器，该位移传感器反映了增压器活塞的实时位置，同时需要注明的是，增速(压)器位移传感器主要用于测量油液弹性模量，故只在实验阶段使用，当量产设备时将增速(压)器传感器拆除。将待压制粉料5布置于模框6内部。让上模芯接触粉料开始压制位置，准备加压。进行减压增速压制，利用模数转换模块读取主油缸的实时压力，增压器活塞的减压增速行程位移。获取压力变化与增速器活塞减压增速压制的关系。

在低压减压增速实验过程中，增速器活塞大端向主油缸输送的油液体积为V₂，

V₂＝A₂×l_Test；

其中，

A₂——由增速器大端面积；

l_Test——主缸压力值达到减压增速压制模式最大压力值时，增速器活塞的位移；

同时可以看出，V₂被两部分油耗体积组成，一部分是粉料被压缩而产生的油耗体积

△L_LP__Test×A，另一部分是油液被压缩产生的油耗体积△V_LP，亦即

V₂＝△L_LP__Test×A+△V_LP。

式中，

△L_LP__Test——实验阶段，减压增速压制期间主油缸的位移，可通过上模芯位移传感器4检测。

A——主油缸的活塞面积；

△V_LP——实验阶段，减压增速低压加压期间容腔内油液被压缩的体积。

由于

V₂＝△L_LP__Test×A+△V_LP＝A₂×l_Test

△V_LP＝(V×△P_LP)/κ

所以，

κ＝(V×△P_LP)/△V_LP＝(V×△P_LP)/(A₂×l_Test-△L_LP__Test×A)。

以同样的方式测量高压增压压制时，高于系统工作压力阶段的油液弹性模量κ。

高压增压压制时，增压器活塞小端向主油缸输送的油液体积为V₃，

V₃＝A₃×L_Test。

其中，

A₃——由增速器小端面积；

L_Test——主缸压力值达到增压制模式下设备公称压力值时，增压器活塞的位移；

同样，V₃被两部分油耗体积组成，一部分是坯体被压缩而产生的油耗体积△L_HP__Test×A，另一部分是油液被压缩产生的油耗体积△V_HP，亦即

V₃＝△L_HP__Test×A+△V_HP。

式中，

△L_HP__Test——实验阶段，增压压制期间主油缸的位移，可通过上模芯位移传感器4检测。

A——主油缸的活塞面积；

△V_HP——实验阶段，增压压制期间容腔内油液被压缩的体积。

由于

V₃＝△L_HP__Test×A+△V_HP＝A₃×L_Test

△V_HP＝(V×△P_HP)/κ

所以，

κ＝(V×△P_HP)/△V_HP＝(V×△P_HP)/(A₃×L_Test-△L_HP__Test×A)。

上述实验过程中，上模芯位移传感器4和增速(压)器位移传感器检测出压制力从0压到减压增速模式下最大压力值，系统工作压力至设备公称压力范围内的上模芯位移情况以及增速(压)器的位移情况，主油缸压力传感器检测出上模芯位移从开始加压位置到结束加压位置的主油缸内压力变化情况。加压前主油缸容纳的液压介质的V，就是主油缸的压前容积，已经有机械设计确定，是一个定值。利用控制器快速采集的方式，在每个△t采集一个压力变化△P、位移变化△L，根据κ＝(V×△P)/△V，可确定出从0压到减压增速模式下最大压力值，系统工作压力至设备公称压力范围内的n个油液弹性模量κ。利用插值方法，将这n个离散点拟合成一个连续的弹性模量κ_n。将这些弹性模量存储到控制器存储介质中。

譬如，假设粉料压制机的公称压制力为350bar，控制器对压力变化△P、位移变化△L的采集时间是10ms，加压前，装乘在主油缸内的油液体积是1m³，主油缸面积是A＝1m²，增速器大端活塞面积A₂＝0.015m²。用上述实验方法，当开始加压后，经过第一个10ms，获取压力变化△P_LP＝1bar，上模芯位移变化△L_LP1＝0.1mm，L_Test1＝10mm则对于压力1bar，油液的弹性模量κ₁＝(V×△P_LP1)/△V_LP1＝(V×△P_LP1)/(A₂×l_Test1-△L_LP1×A)＝(1×1)/(10×0.015-0.1×

1)＝20bar；第二个10ms时，△P_LP2＝5bar，△L_LP2＝0.15mm，L_Test2＝25mm，则κ₂＝(V×

△P_LP2)/△V_LP2＝(V×△P_LP2)/(A₂×l_Test2-△L_LP2×A)＝(1×5)/(25×0.015-0.15×1)＝22.2bar。随着缸内压力及时间不断地增长，控制获取到不同压力情况下的油液弹性模量κ_n，直至主缸压力达到减压增速模式的最大压力值，加压结束，如此就可以获取n个从0压到减压增速模式下压力最大值对应的油液弹性模量。利用插值方法，将这n个离散点拟合成一个连续的弹性模量κ_n。将这些弹性模量存储到控制器存储介质中。

以同样的方式处理获得高压增压压制阶段的弹性模量κ。

S3:通过存储介质储存从0压到低压压制力范围内，在低压压制期间主油缸压力变化量与上模芯移动距离的对应关系。

在本实施例中，通过在先压制记录主油缸压力变化量与上模芯移动距离，并进行多次学习，包括步骤S31至S36。

S31：判断是否更换了待压制粉料。如果更换了，将完成完整压制的次数k置位为0，即k＝0，并跳转步骤S32；如果未更换，k值保持，并跳转S32。

因为各种粉料的压缩比不一样，在相同的压制力作用下，粉料产生的位移不一样。故更换待压制粉料以后，其压缩比发生变化，加压过程中因粉料被压缩而导致上模芯3下移的位移量也不一样。本步骤为获取不同粉料在加压过程中上模芯3的真实的位移量，以完成完整的压制次数进行判断，以k作为其标志符。每完成一次完整的压制，系统即完成一次学习，学习方法见步骤S33。当设备完成m次压制以后，系统学习到该粉料在各压制力下产生的位移关系。当更换粉料时，系统需要重新学习“压力-位移”，故需要将k置零。

S32：判断完成完整压制次数k是否小于m，跳转S33；否则，跳转S4。本处的m是大于1的正整数，如m＝5。当完整压制次数达到m次时，直接进入S4。

S33：以直接加压模式在0压至低压压制力之间进行压制，并通过存储介质储存从0压到低压压制力范围内，在低压压制期间主油缸压力变化量与上模芯移动距离的对应关系并执行因粉料压缩而产生的“压力-位移”关系的采集和关系曲线拟合，方法如下：

在加低压过程中，利用控制器快速采集的方式，在每个时间间隔△t，譬如10ms，通过主油缸压力传感器8采集一个主缸压力变化△P、通过上模芯位移传感器4采集上摸芯3位移变化△L_LP，经过n个时间间隔△t后，控制器获取n组主缸压力变化△P和上摸芯3位移变化△L_LP的对应关系。利用插值拟合方法，将这n组数据拟合成一条连续的曲线。由此获取了低压阶段的因粉料压缩而产生的“压力-位移”关系，“△P-△L_LP”。将这些关系存储到存储介质中。

S34：直接加压模式加压完毕后，再采用高压增压模式压制。

S35：完成高压增压模式压制后，令k＝k+1。

S36：判断完成完整压制次数k是否小于m，若为是则直接结束本方法；否则将活塞恢复到小端的极限位置并l_Available＝Max，并结束本方法。

S4：根据P_set1和根据实验获取的弹性模量-压力关系，计算出采用减压增速模式压制时增速器预计所需的移动行程l_Predict。因为加压期间主油缸需油量V必须由增速器活塞移动而驱动增速器大端产生的流动液压油体积V₂填充。亦即，

因

V_Require＝V₂＝A₂×l_Predict＝△L_LP×A+△V；

κ＝(V×△P)/△V

所以

l_Predict＝(V×△P/κ+△L_LP×A)/A₂＝(V×P_set1/κ+△L₂×A)/A₂；

式中

V——加压前油液的体积，其值有机械设计确定，是一个定值常量；

V_Require——低压期间主油缸的需油量；

△L_LP——低压期间上模芯的移动距离，由步骤S3获取，P_set1对应的△L_LP为△L₂；

A——主油缸的活塞面积；

V₂——降压增速低压期间增速器向主油缸内提供的液压油体积；

A₂——增速器大端的面积，由机械设计确定，是一个定值常量；

l_Predict——降压增速低压期间增速器预计需要的可移动距离；

△P——加压期间压力变化值，对于减压增速，△P＝P_set1-0＝P_set1；

κ——是预先由实验及插值拟合获取弹性模量，并预置于控制器存储介质内。

S5：对定时器清零，并判断设备是否属于首次压制，若为是，则跳转至步骤S6；否则跳转至步骤S7。此处的首次压制，指代的是设备由于维护或其它原因而导致的长时间停机后，譬如停机1天，再次启动设备的那次压制循环。

S6：将油缸活塞恢复至其小端正对的油缸一端的机械极限位置；赋值l_Available＝Max，q＝0，并通过存储介质存储起来，其中，Max为油缸内两机械极限位置的距离值，q是惩罚因子。此步骤是为了保证低压减压增速时，增速器有足够的可移动行程。如果不是首次压制，由于上次循环时高压增压压制导致增压器产生了一定的增速行程l₃，此时不用对增速器进行复位。增速器的机械位置复位方式如图1中，液压功率流向：液压油源→直接加压阀→卸压增速器小端→卸压增压器大端→复位阀→油箱，期间增速压制阀、增速压制导通阀、增压压制阀、增压或复位阀以及复位截止阀关闭。并保证复位时间充分，以此确保增速器充分复位。

S7：读取存储介质里的l_Available参量的值。在此步骤中，如果是首次压制，由于步骤S6中进行了增速器复位，其l_Available达到增速器的机械行程最大值。如果不是首次压制，则l_Available由步骤S17中确定。

S8：比较l_Available与l_Predict，若l_Available大于l_Predict，则进入步骤S9，否则进入步骤S12。

S9：采用减压增速模式进行低压压制，并通过所述定时器记录当前时刻T_Real，通过一主油缸压力传感器检测主油缸的当前压力P_Real；将T_Real与P_Real通过存储介质存储起来。

S10：比较T_Real与T_Limited，若T_Real大于T_Limited，则向人机交互界面发出报警信息并跳转至步骤S12，否则跳转至步骤S11。加压开始，对压制运行时间计时，并比较压制运行时间T_Real与压制限制时间T_Limited的大小。如果T_Real≥T_Limited，将增速器行程报警标识符DistanceAlarm置位True，DistanceAlarm＝True，向人机交互界面发出报警信息。此步骤的目的在于，由于增速器无位移传感器，加压期间增速器不能判断自身活塞的实时位置，为避免增速器活塞行程用完而主油缸内压力P_Real尚未达到设定压力P_Set，用时间限制该加压方式。限制时间耗尽时压制必须被迫中断。

S11：比较P_Real与P_set1，若P_Real小于P_set1，则跳转至步骤S9，否则结束加压并进入步骤S14。

S12：采用直接加压模式进行低压压制，并通过主油缸压力传感器检测主油缸的当前压力P_Real；将P_Real通过存储介质存储起来。

S13：比较P_Real与P_set1，若P_Real小于P_set1，则跳转至步骤S12，否则结束加压并进入步骤S14。

S14：将油缸活塞恢复至其大端正对的油缸一端的机械极限位置,同时对下模框排气。利用排气期间对增压器复位。因为排气动作是现阶段粉料压制机无法避免的动作流程，在此阶段进行增压器复位使排气和增压器复位任务并行，减少时间耗时。无论选择了步骤S9的减压增速模式，还是步骤S12中的直接加压模式。都有可能存在高压阶段的增压行程不够的情况。故在排气阶段进行增压器复位是为了保证高压阶段有足够的增压器行程。同时，如果减压增速阶段的增速位移等于增压阶段的位移，此时进行复位，也不会浪费能量。因为增压器活塞已经运动至机械极限位置，无法再移动。故此时液压介质进入增压器活塞杆腔，活塞也不再运动，故不会浪费能量。

S15：采用高压增压模式进行高压压制，并通过主油缸压力传感器检测主油缸的当前压力P_Real。

S16：比较P_Real与P_set2，若P_Real大于或等于P_set2，则结束加压并跳转至步骤S17，否则跳转至步骤S5。

S17：计算本循环的高压增压模式下的增压器位移l₃并根据l₃计算下一循环的增速器可用行程l_Available。

计算方法如下：高压时，主油缸的需油量V_Require填充均由增压器小端容腔内流动液压油体积V₃提供，V_Require＝V₃。

V_Require＝△L×A+△V＝V₃＝A₃×l₃；

κ＝(V×△P)/△V；

所以

l₃＝(V×△P/κ+△L_HP×A)/A₃＝(V×△P₃/к3+△L₃×A)/A₃；

式中，

△L_HP——高压期间上模芯的位移，由位移传感器测量获取，P_set2对应的△L_HP为△L₃；

△P₃——为高压增压期间主油缸内压力变化值，P_Set2确定，由主油缸压力传感器检测获取；

l₃——高压增压期间，增压器活塞的位移，计算获取；

V——加高压前油液的体积，其值有机械设计确定，是一个定值常量；

A₃——增速器小端的面积，由机械设计确定，是一个定值常量。

κ₃——由步骤S2预先由实验及插值拟合获取弹性模量，并预置于控制器存储介质内。

安全距离l_Safe是一个安全冗余设计，由经验确定，譬如取值2mm。

判断在减压增速低压期间，是否发生行程报警，是则将惩罚因子q+1，否则q＝0。

并赋值增速可用行程l_Available＝l₃-q×l_Safe。

本步骤中，如果在步骤S9中减压增速时每产生一次增速器行程报警，惩罚因子q就增加1，安全距离被增大1倍，则预测计算的增速可用行程l_Available被减小，在下一循环S8中判断l_Available与l_Predict关系时，系统向直接加压判断分支倾斜，以保证低压压制力能够达到低压设定值。

在本发明中，低压阶段的增速位移l_Predict、高压阶段的增压位移l₃以及油缸内的两机械极限距离Max三者相等时耗费的能量最少，因为免去了复位到极限位置的过程。

本方法发明一种在双作用油缸无位移传感器情况下，利用实验和插值计算方法，获取油液弹性模量与主油缸位移内压力的关系，将该关系存储到控制器的存储介质中。在实际的生产压制中，根据实际压力值的变化情况判断出增压器在高压阶段的位移。检测低压设置力的变化，判断出低压阶段所需的增速位移，比较增压位移与增速位移。决策是否使用减压增速压制功能。解决了无位移传感器情况下双作用油缸在高压增压与低压增速的位移评估问题，避免了增压行程与增速行程不平衡时导致的低压压制力无法达到，而影响砖坯成品率的问题。减少检测环节，增加设备的鲁棒性，减少传感环节受到干扰的情况，降低设备的故障率，降低客户的设备维护成本。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种双作用油缸无位移传感器的加压方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：设定低压设定值P_set1与高压设定值P_set2；

步骤二：通过存储介质储存从0压到公称压制力范围内，在低压压制期间与高压增压期间主油缸压力变化量与油液弹性模量的对应关系；

步骤三：通过存储介质储存从0压到低压压制力范围内，在低压压制期间主油缸压力变化量与上模芯移动距离的对应关系；

步骤四：根据主油缸压力变化量与油液弹性模量的对应关系以及主油缸压力变化量与上模芯移动距离的对应关系，获取低压设定值P_set1所对应的弹性模量к₂以及所对应的上模芯移动距离△L₂；

步骤五：根据P_set1、к₂与△L₂计算出采用减压增速模式压制时活塞所需的增速位移l_Predict＝(V×P_set1/к₂+△L₂×A)/A₂；其中，V为加压前油液的体积、A为主油缸的活塞面积、A₂为油缸活塞大端的面积；

步骤六：将活塞恢复到小端的极限位置，并赋值活塞在减压增速模式下的可移动距离l_Available＝Max，Max为活塞可移动的机械极限距离；

步骤七：读取当前的l_Available的值并比较l_Predict与l_Available，若l_Predict小于或等于l_Available，则采用减压增速模式进行压制；若l_Predict大于l_Available，则采用直接加压模式压制；

步骤八：在减压增速模式或直接加压模式压制下，判断主油缸的压力是否达到P_set1，若未达到，则继续采用当前的模式压制，否则停止当前的模式压制并在将活塞恢复到大端的极限位置后采用高压增压模式压制；

步骤九：在高压增压模式压制下，判断主油缸的压力是否达到P_set2，若未达到，则继续采用高压增压模式压制，否则停止压制并结束。

2.根据权利要求1所述的加压方法，其特征在于：

在步骤七中，判断采用减压增速模式压制时所用的时间，若超出预定的时间，则发出报警信息并切换至直接压制模式压制，否则继续采用减压增速模式压制。

3.根据权利要求2所述的加压方法，其特征在于：

在步骤六之前，判断是否为首次压制，若为是则进入步骤六并赋值惩罚系数q＝0；否则跳过步骤六直接进入步骤七；

在步骤九结束高压增压模式后，通过主油缸压力传感器测定高压增压模式期间主油缸的压力变化值△P₃；通过主油缸位移传感器测定高压增压模式期间上模芯的位移变化值△L₃；

根据弹性模量与压力的关系获取△P₃对应的弹性模量к₃；计算在高压增压模式下所产生的增压位移l₃,其中，l₃＝(V×△P₃/к₃+△L₃×A)/A₃；A₃为油缸活塞小端的面积；

判断在本次循环中是否发生增速器行程报警，若为是则令q＝q+1；否则令q＝1；

计算下一次循环中减压增速模式下的可移动距离l_Available，并通过存储介质覆盖原数值存储起来，其中l_Available＝l₃-q×l_Safe；l_Safe为安全距离，为预设的定值；

结束。

4.根据权利要求3所述的加压方法，其特征在于：

在步骤三中，判断是否更换了粉料，若为是则令完整压制次数k＝0，否则保持k值；

判断k的值是否等于m，其中m为预设的大于1的整数；若为是则直接进入步骤四；否则，

以直接加压模式在0压至低压压制力之间进行压制，并通过存储介质储存从0压到低压压制力范围内，在低压压制期间主油缸压力变化量与上模芯移动距离的对应关系；

直接加压模式加压完毕后，再采用高压增压模式压制；

完成高压增压模式后，令k＝k+1；

再次判断k的值是否等于m，若为是则将活塞恢复到小端的极限位置并l_Available＝Max，结束；否则直接结束。