CN106003785A - 一种精冲液压机及精冲液压机控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精冲液压机及精冲液压机控制方法，属于液压机技术领域，解决了现有技术中精冲液压机无法检测废料的技术问题，本发明的精冲液压机，包括上横梁、位于所述上横梁下方的主滑块、用于驱动所述主滑块运动的液压缸和通过油路与液压缸连通的液压控制系统，上横梁安装有上冲压模具，主滑块安装有下冲压模具，液压控制系统包括控制器、压力传感器和位移传感器，压力传感器用于检测与液压缸连通油路的油压，位移传感器用于检测主滑块的运动位移，控制器根据压力传感器和位移传感器反馈的检测信号进行废料检测，液压机控制方法至少包括快速上行阶段、废料检测阶段、冲裁阶段和开模阶段，控制器根据废料检测阶段的判断结果控制主滑块的运行状态。

Description

一种精冲液压机及精冲液压机控制方法

【技术领域】

本发明涉及液压机技术领域。

【背景技术】

精冲液压机是一种利用液体静压力来加工金属、塑料、橡胶、木材、粉末等制品的机械。它常用于压制工艺和压制成形工艺，如:锻压、冲压、冷挤、校直、弯曲、翻边、薄板拉深、粉末冶金、压装等等。

精冲液压机包括上横梁、位于所述上横梁下方的主滑块、用于驱动所述主滑块运动的液压缸和通过油路与液压缸连通的液压控制系统，上横梁安装有上冲压模具，主滑块安装有下冲压模具，在下冲压模具和上冲压模具对工件冲裁完成后，废料会落在下冲压模具上，此时精冲液压机上的吹气装置会将废料从下冲压模具上吹落使其进入出料筒中。当废料面积较小、厚度较薄时，这种废料在精冲液压机自动连续运行过程中，很难保证被及时可靠的吹脱出去，如果废料未被吹气装置吹脱出去，由于精冲液压机仍然会自动连续运行，废料则会对工件的冲裁过程造成严重影响，进而缩短了模具的使用寿命和降低了工件的质量。

【发明内容】

本发明所要解决的问题就是提供一种精冲液压机及精冲液压机控制方法，能够有效检测废料。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种精冲液压机，包括上横梁、位于所述上横梁下方的主滑块、用于驱动所述主滑块运动的液压缸和通过油路与液压缸连通的液压控制系统，所述上横梁安装有上冲压模具，所述主滑块安装有下冲压模具，所述液压控制系统包括控制器、压力传感器和位移传感器，所述压力传感器用于检测与液压缸连通油路的油压，所述位移传感器用于检测主滑块的运动位移，所述控制器根据压力传感器和位移传感器反馈的检测信号进行废料检测。

进一步的，所述液压缸与所述主滑块之间还设有缓冲弹簧。

进一步的，所述位移传感器为光栅尺位移传感器，所述光栅尺位移传感器包括标尺光栅和光栅读数头，所述标尺光栅安装在主滑块上，所述光栅读数头安装在上横梁上。

一种精冲液压机控制方法，所述精冲液压机包括上横梁、位于所述上横梁下方的主滑块、用于驱动所述主滑块运动的液压缸和通过油路与液压缸连通的液压控制系统，所述上横梁安装有上冲压模具，所述主滑块安装有下冲压模具，所述液压控制系统包括控制器、压力传感器和位移传感器，所述压力传感器用于检测与液压缸连通油路的油压，所述位移传感器用于检测主滑块的运动位移，所述控制器根据压力传感器和位移传感器反馈的检测信号进行废料检测，所述精冲液压机控制方法至少包括快速上行阶段、废料检测阶段、冲裁阶段和开模阶段，所述控制器根据废料检测阶段的判断结果控制主滑块的运行状态。

进一步的，所述废料检测阶段包括以下步骤：

01)所述位移传感器实时检测所述主滑块的运动位移L，并将位移检测信号反馈给所述控制器，若所述控制器检测到所述主滑块的运动位移L，满足L1＜L＜L2时，则进入02)步骤；

02)所述压力传感器实时检测与液压缸连通油路的油压值P′，并将油压检测信号反馈给所述控制器，若所述油压值P′大于控制器预设的油压值P时，则判断有废料存在，进入03)步骤；若所述油压值P′小于控制器预设的油压值P时，则判断无废料存在，进入04)步骤；

03)所述控制器控制油路泄压，以使所述液压缸停止驱动主滑块上行并带动主滑块回程；

04)所述控制器控制油路增压，以使所述液压缸驱动主滑块继续上行并进入冲裁阶段。

进一步的，所述主滑块在所述快速上行阶段内的运动速度为V1，所述主滑块在所述废料检测阶段内的运动速度为V2，所述主滑块在所述冲裁阶段内的运动速度为V3，且V1＞V2＞V3。

本发明的有益效果：

1、本发明中精冲液压机上的液压控制系统包括控制器、压力传感器和位移传感器，压力传感器用于检测与液压缸连通油路的油压，位移传感器用于检测主滑块的运动位移，控制器根据压力传感器和位移传感器反馈的检测信号进行废料检测，精冲液压机控制方法至少包括合模阶段、废料检测阶段和开模阶段，控制器根据废料检测阶段的判断结果控制主滑块的运行状态。在废料检测阶段，当控制器根据压力传感器和位移传感器反馈的检测信号检测到下冲压模具上存在废料时，控制器控制油路泄压，使液压缸停止驱动主滑块上行并带动主滑块回程，以避免废料在后续冲裁阶段对冲压模具造成损坏和降低工件的质量；当控制器根据压力传感器和位移传感器反馈的检测信号检测到下冲压模具上不存在废料时，控制器会控制油路的增压，使液压缸继续驱动主滑块上行并进入冲裁阶段，完成对工件的加工。与现有技术相比，本发明中精冲液压机采用液压控制系统可以对废料进行有效的检测，防止废料在后续的冲裁阶段中对上冲压模具和下冲压模具造成损坏，同时也保证了工件的加工质量；此外，本发明中的液压控制系统为闭环控制，闭环控制系统的稳定性高，响应时间短，精确度高，能够及时避免废料进入冲裁阶段；最后，本发明中的精冲液压机和液压控制系统的整体结构更加简单，生产成本更低。

2、液压缸与主滑块之间还设有缓冲弹簧。当控制器检测到下冲压模具上存在废料时，控制器会控制油路泄压，使液压缸停止驱动主滑块上行并带动主滑块回程，在这个过程中，如果液压控制系统未能马上泄压或者未能立刻停止，缓冲弹簧可利用自身的弹力对主滑块的上行进行一定阻止，为液压控制系统提供了足够的反应时间，避免了液压控制系统因反应时间过长造成对冲压模具的损坏。

3、位移传感器为光栅尺位移传感器，光栅尺位移传感器包括标尺光栅和光栅读数头，标尺光栅安装在主滑块上，光栅读数头安装在上横梁上。光栅尺位移传感器具有检测范围大、响应速度快的特点。

4、主滑块在快速上行阶段内的运动速度为V1，主滑块在废料检测阶段内的运动速度为V2，主滑块在冲裁阶段内的运动速度为V3，且V1＞V2＞V3。如此设计，可保证在控制器检测到废料时，液压控制系统可以立即停止精冲液压机，有效保护下冲压模具和上冲压模具；此外，主滑块经过两次减速进入冲裁阶段后，可避免精冲液压机在由快速直接转换为慢速时产生冲击、振动，有利于保证冲压模具的使用寿命和工件的质量。

本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。

【附图说明】

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明优选实施例中精冲液压机的结构示意图；

图2为本发明优选实施例中主滑块的运动速度和位移关系图。

【具体实施方式】

下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明优选实施例中的精冲液压机，包括底座1、上横梁2和主滑块3，底座1上连接有用于驱动主滑块3上下往复运动的液压缸11，液压缸11与主滑块3之间还设有缓冲弹簧4，在底座1上还连接有主油缸5，主滑块3上固定连接有反压油缸31和下冲压模具32，下冲压模具32上设有顶料杆33，顶料杆33固定连接在反压油缸31的活塞上，缓冲弹簧4足够支撑主滑块3和安装在主滑块3上的其他结构的重量。上横梁2与底座1固定连接并安装在主滑块3的上方，上横梁2上固定连接有压边油缸21和上横梁垫板22，压边油缸21上连接有顶杆23，顶杆23穿过上横梁垫板22后与齿圈压板24连接，齿圈压板24用于固定工件7，在上横梁2上还安装有上冲压模具25，上冲压模具25为冲头，冲头固定连接在上横梁垫板22上并穿过齿圈压板24。本领域技术人员对现有的精冲液压机的结构是熟知的，故而不再对其进行详细说明。

为了实时检测主滑块3的运动位移，本发明在主滑块3上还安装有位移传感器6，位移传感器6为光栅尺位移传感器，光栅尺位移传感器包括标尺光栅和光栅读数头，标尺光栅安装在主滑块3上，栅读数头安装在上横梁2上，光栅尺位移传感器具有检测范围大、响应速度快的特点。

本发明中的精冲液压机还包括液压控制系统8，液压控制系统8通过油路9与液压缸11连通，其中液压控制系统8包括控制器81、伺服电机82、液压泵83、管路84、压力传感器85、安全阀86和人机交互界面，控制器81为伺服控制器，操作人员通过人机交互界面控制控制器81，以使其控制伺服电机82转动使液压泵83将机械能转化为压力，推动液压油进入管路84内，通过油路9进入液压缸11内，压力传感器85用于检测油路9的油压值。

本发明中的液压控制方法包括开机、快速上行阶段、废料检测阶段、冲裁阶段、开模阶段、排料阶段和关机，其中快速上行阶段和废料检测阶段是指主滑块3带动下冲压模具32上行至靠近工件7下端面的运动过程；在废料检测阶段，控制器81根据压力传感器85和位移传感器6反馈的检测信号进行废料检测，以判断顶料杆33和下冲压模具32上是否存在废料10，并根据判断结果控制主滑块3的运行状态；冲裁阶段是指主滑块3带动下冲压模具32继续上行并向上推动齿圈垫板2和顶杆23，此时冲头相对下冲压模具32向下运动，顶料杆33在冲头的作用下向下移动，以对工件7进行冲裁；开模阶段是指液压控制系统8进行泄压，以使液压缸11带动主滑块3下行至下死点位置的过程，在此过程中，顶杆23在压边油缸21的作用下推动齿圈压板24向下运动，以使其下端面与冲头25的下端面持平，顶料杆33在反压油缸31的作用下向上运动，并使其上端面与下冲压模具32的上端面持平，为下一次冲裁做好准备；排料阶段是指精冲液压机上的吹气装置将废料10从下冲压模具32上吹落使其进入出料筒中的过程。

如图2所示，本发明中废料检测阶段具体包括以下步骤：

01)位移传感器6实时检测主滑块3的运动位移L，并将位移检测信号反馈给控制器81，若控制器81检测到主滑块3的运动位移L，满足L1＜L＜L2时，则进入02)步骤；

02)压力传感器85实时检测与液压缸连通油路9的油压值P′，并将油压检测信号反馈给控制器81，若油压值P′大于控制器81预设的油压值P时，则判断有废料10存在，进入03)步骤；若油压值P′小于控制器81预设的油压值P时，则判断无废料10存在，进入04)步骤；

03)控制器81控制油路9泄压，以使液压缸11停止驱动主滑块3上行并带动主滑块3回程；

04)控制器8控制油路9增压，以使液压缸11驱动主滑块3继续上行并进入冲裁阶段。

本发明中的快速上行阶段为主滑块3从0运动到L1时的过程；废料检测阶段为主滑块3从L1运动到L2时的过程，且L2与L1之间的距离大于废料10的高度，其中L2为顶料杆33的顶面与工件7的下端面之间的距离；冲裁阶段为主滑块3从从L2运动到L3时的过程。上述02)步骤中，控制器81预设的油压值P是指在无废料存在的情况下，且在快速上行阶段和废料检测阶段过程中，压力传感器85所检测到的最大油压值，P略大于主滑块3上行时的必须压力。

在快速上行阶段和废料检测阶段中，液压缸11的负载为主滑块3及安装主滑块3上的各个结构，此时压力传感器85检测油路的油压值P′小于等于预设的油压值P，当下冲压模具32和顶料杆33与工件7相抵时，液压缸11的负载将迅速上升，此时压力传感器85检测到油路9的油压值P′大于设定的油压值P。

本发明中的精冲液压机在废料检测阶段的具体检测方法为：控制器81根据位移传感器6的位移信号实时监测主滑块3的位移，若控制器81检测到主滑块3运动至L1和L2之间，则此时的控制器81会根据压力传感器85检测到油路9的油压值P′的大小进一步判断顶料杆33和下冲压模具32上是否存在废料10，若在废料检测阶段内，压力传感器85检测到油路9的油压值P′小于设定的油压值P，则说明顶料杆33和下冲压模具32上不存在废料10，此时控制器8控制油路9增压，以使液压缸11驱动主滑块3继续上行并进入冲裁阶段，完成对工件7的加工；若压力传感器85检测到油路9的油压值P′大于设定的油压值P，则表明顶料杆33和下冲压模具32上存在废料10，其主要因为废料10的高度可以缩短主滑块3上行的最大位移，此时控制器81给伺服电机82发出停止信号，系统泄压，以使液压缸11停止驱动主滑块3上行并带动主滑块3回程，在这个过程中，如果液压控制系统8未能马上泄压或者未能立刻停止，缓冲弹簧4可利用自身的弹力对主滑块3的上行进行一定阻止，为液压控制系统8提供了足够的反应时间，避免了液压控制系统8因反应时间过长造成对冲头、下冲压模具32和顶料杆33的损坏和降低工件7的质量。与现有技术相比，本发明中精冲液压机采用的液压控制系统8可以对废料10进行有效的检测，防止废料10在后续的冲裁阶段中对上冲压模具25和下冲压模具32造成损坏，同时也保证了工件7的加工质量；此外，本发明中的液压控制系统8为闭环控制，闭环控制系统的稳定性高，响应时间短，精确度高，能够及时避免废料10进入冲裁阶段；最后，本发明中的精冲液压机和液压控制系统8的整体结构更加简单，生产成本更低。

此外，本发明中的主滑块3在快速上行阶段内的运动速度为V1，主滑块3在废料检测阶段内的运动速度为V2，主滑块3在冲裁阶段内的运动速度为V3，且V1＞V2＞V3。由于从V1减速到V2和从V2减速到V3的过程中，加速度非常大，减速时间非常短，因此可以忽略减速过程，认为主滑块3在上述三个阶段处于匀速运动。如此一来，当控制器81检测到废料10时，由于伺服电机82位于废料检测阶段时的转速较低，因此液压控制系统8可以在较短的时间内停止精冲液压机，有效保护下冲压模具32和上冲压模具25；此外，由于主滑块3是经过两次减速后进入冲裁阶段，因此可避免精冲液压机在由快速直接转换为慢速时产生的冲击和振动，有利于保证下冲压模具32和上冲压模具25的使用寿命和工件7的质量，也不会影响工作节拍。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (6)

1.一种精冲液压机，包括上横梁、位于所述上横梁下方的主滑块、用于驱动所述主滑块运动的液压缸和通过油路与液压缸连通的液压控制系统，所述上横梁安装有上冲压模具，所述主滑块安装有下冲压模具，其特征在于，所述液压控制系统包括控制器、压力传感器和位移传感器，所述压力传感器用于检测与液压缸连通油路的油压，所述位移传感器用于检测主滑块的运动位移，所述控制器根据压力传感器和位移传感器反馈的检测信号进行废料检测。

2.根据权利要求1所述的精冲液压机，其特征在于：所述液压缸与所述主滑块之间还设有缓冲弹簧。

3.根据权利要求1至2任一项所述的精冲液压机，其特征在于：所述位移传感器为光栅尺位移传感器，所述光栅尺位移传感器包括标尺光栅和光栅读数头，所述标尺光栅安装在主滑块上，所述光栅读数头安装在上横梁上。

4.一种精冲液压机控制方法，所述精冲液压机包括上横梁、位于所述上横梁下方的主滑块、用于驱动所述主滑块运动的液压缸和通过油路与液压缸连通的液压控制系统，所述上横梁安装有上冲压模具，所述主滑块安装有下冲压模具，其特征在于，所述液压控制系统包括控制器、压力传感器和位移传感器，所述压力传感器用于检测与液压缸连通油路的油压，所述位移传感器用于检测主滑块的运动位移，所述控制器根据压力传感器和位移传感器反馈的检测信号进行废料检测，所述精冲液压机控制方法至少包括快速上行阶段、废料检测阶段、冲裁阶段和开模阶段，所述控制器根据废料检测阶段的判断结果控制所述主滑块的运行状态。

5.根据权利要求4所述的精冲液压机控制方法，其特征在于：所述废料检测阶段包括以下步骤：

01)所述位移传感器实时检测所述主滑块的运动位移L，并将位移检测信号反馈给所述控制器，若所述控制器检测到所述主滑块的运动位移L，满足L1＜L＜L2时，则进入02)步骤；

02)所述压力传感器实时检测与液压缸连通油路的油压值P′，并将油压检测信号反馈给所述控制器，若所述油压值P′大于控制器预设的油压值P时，则判断有废料存在，进入03)步骤；若所述油压值P′小于控制器预设的油压值P时，则判断无废料存在，进入04)步骤；

03)所述控制器控制油路泄压，以使所述液压缸停止驱动主滑块上行并带动主滑块回程；

04)所述控制器控制油路增压，所述液压缸驱动主滑块继续上行并进入冲裁阶段。

6.根据权利要求4至5之一所述的精冲液压机控制方法，其特征在于：所述主滑块在所述快速上行阶段内的运动速度为V1，所述主滑块在所述废料检测阶段内的运动速度为V2，所述主滑块在所述冲裁阶段内的运动速度为V3，且V1＞V2＞V3。