CN106438592B - 一种液压紧固装置和液压紧固装置的控制系统 - Google Patents

一种液压紧固装置和液压紧固装置的控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种液压紧固装置和液压紧固装置的控制系统。液压紧固装置的控制系统还包括用于连接在液压缸的油路上的电磁换向阀和开关阀、采集液压缸的进油压力的压力传感器、采集液压紧固装置的输出扭矩的扭矩传感器和控制器，所述压力传感器、扭矩传感器与控制器信号连接，所述换向阀、开关阀与控制器控制连接；所述换向阀通过其第一、二工位的换位对油路的进出方向切换以控制液压缸的活塞杆被加压输出动力或卸压回位；所述控制器根据压力传感器提供的信号控制电磁换向阀；所述控制器根据扭矩传感器提供的信号控制开关阀。通过控制系统实现了对液压缸的自动控制，不用人工反复启动操作，工作效率高。

Description

一种液压紧固装置和液压紧固装置的控制系统
技术领域
本发明属于机械装置技术领域，具体涉及一种液压紧固装置和液压紧固装置的控制系统。
背景技术
在一些大型设备的螺栓紧固、拆卸操作中，螺栓的规格较大，通常采用液压力矩扳手结合液压控制系统来实现螺栓的上紧和拆卸。液压力矩扳手包括液压缸、摇臂和与摇臂传动相连的工作头，液压缸具有用于驱动摇臂转动的活塞杆。在工作时，按下控制液压泵工作的控制按钮，直至液压缸的进油压力达到预定的压力时，液压泵驱动液压缸活塞杆完成一个工作行程，并通过摇臂驱动工作头实现一次有限角度的回转运动，然后松开控制按钮，液压系统卸压，活塞杆在复位弹簧的作用下回位。液压缸重复工作多个工作行程，直至工作头在预定的压力下转不动时为止，此时完成对螺栓的预紧。液压缸的每个工作行程需要按压、松开控制按钮，因此每预紧一个螺栓就要反复多次按压、松开控制按钮才能使螺栓达到预紧扭矩值，人工操作比较繁琐，工作效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操作简单、工作效率高的液压紧固装置的控制系统。本发明的目的还在于提供一种液压紧固装置。
为实现上述目的，本发明的液压紧固装置的控制系统的技术方案是：一种液压紧固装置的控制系统，其特征在于：包括用于连接在液压紧固装置的液压缸的油路上的电磁换向阀和开关阀、采集液压缸的进油压力的压力传感器、采集液压紧固装置的输出扭矩的扭矩传感器和控制器，所述压力传感器、扭矩传感器与控制器信号连接，所述电磁换向阀、开关阀与控制器控制连接；所述电磁换向阀通过其第一、二工位的换位对油路的进出方向切换以控制液压缸的活塞杆被加压输出动力或卸压回位；所述控制器根据压力传感器提供的信号控制电磁换向阀：在液压缸进油压力不足设定值时处于第一工位，在液压油缸进油压力达到设定值时由第一工位切换至第二工位；所述控制器根据扭矩传感器提供的信号控制开关阀：在扭矩不足设定值时打开向液压缸供油，在扭矩达设定值时切断向液压缸供油。
所述控制器包括具有检测反馈单元的继电器，继电器包括压力继电器和中间继电器，压力继电器具有用于采集液压缸的进油压力的压力采集模块，压力采集模块构成所述压力传感器，压力继电器的压力采集模块与压力继电器的检测反馈单元信号连接，扭矩传感器与中间继电器的检测反馈单元信号连接，压力继电器与电磁换向阀控制连接，中间继电器与开关阀控制连接。
电磁换向阀具有两个工作口、一个进油口和一个回油口，电磁换向阀的两个工作口通过油路分别用于与液压缸的有杆腔、无杆腔相连，电磁换向阀的进油口连接有进油管路，电磁换向阀的出油口连接有回油管路。
为实现上述目的，本发明的液压紧固装置的技术方案是：一种液压紧固装置，包括液压力矩扳手和液压紧固装置的控制系统，液压力矩扳手包括摇臂和与摇臂传动相连的工作头，液压力矩扳手还包括液压缸，液压缸具有有杆腔和无杆腔，液压缸具有用于推动摇臂转动的活塞杆，其特征在于：液压紧固装置的控制系统还包括用于连接在液压缸的油路上的电磁换向阀和开关阀、采集液压缸的进油压力的压力传感器、采集液压紧固装置的输出扭矩的扭矩传感器和控制器，所述压力传感器、扭矩传感器与控制器信号连接，所述换向阀、开关阀与控制器控制连接；所述换向阀通过其第一、二工位的换位对油路的进出方向切换以控制液压缸的活塞杆被加压输出动力或卸压回位；所述控制器根据压力传感器提供的信号控制电磁换向阀：在液压缸进油压力不足设定值时处于第一工位，在液压油缸进油压力达到设定值时由第一工位切换至第二工位；所述控制器根据扭矩传感器提供的信号控制开关阀：在扭矩不足设定值时打开向液压缸供油，在扭矩达设定值时切断向液压缸供油。
所述控制器包括具有检测反馈单元的继电器，继电器包括压力继电器和中间继电器，压力继电器具有用于采集液压缸的进油压力的压力采集模块，压力采集模块构成所述压力传感器，压力继电器的压力采集模块与压力继电器的检测反馈单元信号连接，扭矩传感器与中间继电器的检测反馈单元信号连接，压力继电器与电磁换向阀控制连接，中间继电器与开关阀控制连接。
电磁换向阀具有两个工作口、一个进油口和一个回油口，电磁换向阀的两个工作口通过油路分别与液压缸的有杆腔、无杆腔相连，电磁换向阀的进油口连接有进油管路，电磁换向阀的出油口连接有回油管路。
液压缸的无杆腔内设有用于活塞杆复位的复位弹簧。
本发明的有益效果是：当压力传感器的压力值没有达到设定值时，液压缸处于第一工位，向液压缸的有杆腔进油，活塞杆输出动力，推动工作头转动，当压力传感器的压力值达到设定值时，控制器控制电磁换向阀换向，电磁换向阀从第一工位切换到第二工位，液压缸的有杆腔卸压，活塞杆回位，液压缸完成一个工作行程，同时液压缸的进油压力下降，控制器控制电磁阀从第二工位切换到第一工位，开始下一个工作行程，如此往复，直至扭矩传感器检测到的值达到设定值时，控制器控制开关阀切断向液压缸供油，通过控制系统实现了对液压缸的自动控制，不用人工反复启动液压缸，操作简单，工作效率高。
附图说明
图1为本发明中液压紧固装置的控制系统的控制原理图；
图2为本发明中液压紧固装置的控制系统的液压系统图；
图3为本发明中液压紧固装置的控制系统的电气系统图；
图4为本发明中液压紧固装置的控制系统的主电路图；
图5为本发明中液压紧固装置的控制流程图。
图中：1、油箱；2、过滤器；3、电机；4、液压泵；5、压力表；6、扭矩传感器；7、液压缸；8、压力继电器；9、电磁换向阀；10、溢流阀；11、电磁开关阀；12、活塞杆；13、复位弹簧。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的液压紧固装置的具体实施例，如图1至图5所示。液压紧固装置包括液压力矩扳手和液压紧固装置的控制系统。液压力矩扳手包括摇臂和与摇臂传动相连的工作头，还包括液压缸7，液压缸7具有有杆腔和无杆腔，还具有用于推动液压力矩扳手的摇臂转动的活塞杆12，无杆腔内设有用于活塞杆12复位的复位弹簧13。液压紧固装置的控制系统包括液压系统和电气系统。
液压系统的原理图如图2所示。液压系统包括液压泵4、液压缸7、油箱1和电磁换向阀9。液压泵4为电动液压泵，液压泵4由电机3驱动。电磁换向阀9为两位四通电磁换向阀，电磁换向阀9具有两个工作口、一个进油口和一个回油口。电磁换向阀9的两个工作口分别通过油路与液压缸7的有杆腔、无杆腔相连，电磁换向阀9的进油口与液压泵4通过进油管路相连，进油管路上于液压泵4与油箱1之间连接有过滤器2。电磁换向阀9的出油口与油箱1通过回油管路相连。电磁换向阀9上与有杆腔相连的工作口和有杆腔之间的油路上连接有用于与电磁换向阀9控制相连的压力继电器8。电磁换向阀具有两个工位：电磁换向阀处于第一工位时，液压缸的有杆腔进油，活塞杆推动摇臂转动，电磁换向阀处于第二工位时，液压缸的有杆腔卸压，活塞杆在复位弹簧13的作用下复位。进油管路上连接有电磁开关阀11、溢流阀10和压力表5。
电气系统的原理图如图3所示：图中SB1为停机按钮；SB2为液压泵启动按钮；SB3为电磁开关阀控制按钮；SP为液压压力继电器；为扭矩传感器；KM1、KM2为接触器线圈及其触头；KM3为中间继电器线圈及其触头；YV1为电磁开关阀线圈及其触头；YV2为电磁换向阀线圈及其触头；u1为控制电路电压；u3为扭矩传感器电源电压。压力继电器是具有检测反馈单元的继电器，压力继电器还具有用于采集液压缸的进油压力的压力采集模块，压力采集模块与检测反馈单元信号连接，压力继电器与电磁换向阀控制连接，通过压力继电器8控制电磁换向阀9得电换向和失电复位。工作头上设有采集液压紧固装置的输出扭矩的扭矩传感器6，中间继电器是具有检测反馈单元的继电器，扭矩传感器6与中间继电器8的检测反馈单元信号连接，中间继电器与开关阀控制连接。中间继电器的线圈KM3未得电时，电磁开关阀的线圈YV1得电，电磁开关阀将回油路关闭，打开向液压缸供油的回路；中间继电器的线圈KM3的得电而使中间继电器的常闭触点KM3断开，进而使与中间继电器的线圈KM3串连的电磁开关阀的线圈YV1失电，电磁开关阀复位，电磁开关阀将回油路打开，液压管路的压力为零，切断向液压缸供油。在本实施例中，压力继电器的检测反馈单元和中间继电器的检测反馈单元构成了控制器，分别通过压力继电器控制电磁换向阀，通过中间继电器控制电磁开关阀开断。
控制系统的主电路图如图4所示：图中M为电机；KM1、KM2为接触器主触头；R为熔断器；u2为主电路电压。
控制系统的控制流程图如图5所示。在对螺栓预紧时，控制系统的工作过程如下：第一步，按下按钮SB2，接触器线圈KM2得电，主回路上的接触线圈常开触点KM2和控制回路中的接触线圈常开触点KM2均闭合；第二步，电机启动，液压泵通电运行；第三步，此时，液压力矩扳手进油管压力(即液压缸的进油压力)为零；第四步，按下按钮SB3，电磁开关阀的线圈YV1得电，电磁开关阀关闭，打开向液压缸供油；第五步，液压油进入液压缸的有杆腔，推动活塞杆运动，液压力矩扳手进油管压力升高；第六步，判断液压力矩扳手进油管压力是否达到设定值，第七步，当液压力矩扳手进油管压力达到设定值，压力继电器SP接通，电磁换向阀的线圈YV2得电而换向，电磁换向阀从第一工位切换为第二工位；第八步，液压力矩扳手进油管卸压，液压力矩扳手进油管压力下降；第九步；电磁换向阀的线圈YV2得电，电磁换向阀复位，电磁换向阀从第二工位回到第一工位；第十步，判断扭矩传感器检测到的液压力矩扳手输出扭矩(即液压紧固装置的输出扭矩)是否达到设定值，如果未达到设定值，重复第五到第八步过程；第十一步，如果扭矩达到设定值，扭矩传感器输出信号；第十二步，中间继电器KM3动作，线圈KM3的得电，常闭触点KM3断开；第十三步，电磁开关阀的线圈YV1失电，电磁开关阀复位，电磁开关阀切断向液压缸供油；第十四步，进油管路与油箱连通，液压管路的压力为零；第十五步，按下按钮SB1，液压泵停机。
本发明中在液压系统的进油管路上增加一个压力继电器8和一个电磁换向阀9，当液压缸7的进油压力达到设定值P时，压力继电器8开关导通，电磁换向阀9线圈得电启动换向、进油管卸压，活塞杆12在复位弹簧13作用下回位，一个工作行程结束。同时，压力继电器8开关因为进油管压力下降而断开，电磁换向阀9失电并在复位弹簧13的作用下回位，液压系统的进油管压力再次升高，下一个行程又开始。如此周而复始，直到液压力矩扳手驱动扭矩达到安装在驱动头上的扭矩传感器6所设定的扭矩值M时，扭矩传感器6输出的控制信号通过中间继电器的作用，打开电磁开关阀11，进油管路卸压，整个工作过程结束。整个螺栓紧固过程不需要多次重复按下、松开控制按钮来实现液压缸的加压和卸荷，减少了人工的重复劳动，提高了工作效率。
在本实施例中压力继电器的压力采集模块构成了采集液压缸的进油压力的压力传感器，同时压力继电器的检测反馈单元和中间继电器的检测反馈单元构成了控制器，在其他实施例中，可在液压缸的进油油路上另设压力传感器，控制器也可为单片机控制器或PLC控制器。比如控制器为单片机控制器时，压力传感器、扭矩传感器与单片机控制器信号连接，电磁换向阀、开关阀与单片机控制器控制连接，单片机控制器根据压力传感器提供的信号控制电磁换向阀：在液压缸进油压力不足设定值时处于第一工位，在液压油缸进油压力达到设定值时由第一工位切换至第二工位；单片机控制器根据扭矩传感器提供的信号控制开关阀：在扭矩不足设定值时打开向液压缸供油，在扭矩达设定值时切断向液压缸供油。
本发明中液压紧固装置的控制系统的实施例中，液压紧固装置的控制系统的结构与本发明中液压紧固装置的实施例中的液压紧固装置的控制系统的结构相同，不再在此赘述。

Claims (7)

1.一种液压紧固装置的控制系统，其特征在于：包括用于连接在液压紧固装置的液压缸的油路上的电磁换向阀和开关阀、采集液压缸的进油压力的压力传感器、采集液压紧固装置的输出扭矩的扭矩传感器和控制器，所述压力传感器、扭矩传感器与控制器信号连接，所述电磁换向阀、开关阀与控制器控制连接；所述电磁换向阀通过其第一、二工位的换位对油路的进出方向切换以控制液压缸的活塞杆被加压输出动力或卸压回位；所述控制器根据压力传感器提供的信号控制电磁换向阀：在液压缸进油压力不足设定值时处于第一工位，在液压缸进油压力达到设定值时由第一工位切换至第二工位；所述控制器根据扭矩传感器提供的信号控制开关阀：在扭矩不足设定值时打开向液压缸供油，在扭矩达设定值时切断向液压缸供油；所述控制器为单片机控制器或PLC控制器。
2.根据权利要求1所述的液压紧固装置的控制系统，其特征在于：所述控制器包括具有检测反馈单元的继电器，继电器包括压力继电器和中间继电器，压力继电器具有用于采集液压缸的进油压力的压力采集模块，压力采集模块构成所述压力传感器，压力继电器的压力采集模块与压力继电器的检测反馈单元信号连接，扭矩传感器与中间继电器的检测反馈单元信号连接，压力继电器与电磁换向阀控制连接，中间继电器与开关阀控制连接。
3.根据权利要求1所述的液压紧固装置的控制系统，其特征在于：电磁换向阀具有两个工作口、一个进油口和一个回油口，电磁换向阀的两个工作口通过油路分别用于与液压缸的有杆腔、无杆腔相连，电磁换向阀的进油口连接有进油管路，电磁换向阀的回油口连接有回油管路。
4.一种液压紧固装置，包括液压力矩扳手和液压紧固装置的控制系统，液压力矩扳手包括摇臂和与摇臂传动相连的工作头，液压力矩扳手还包括液压缸，液压缸具有有杆腔和无杆腔，液压缸具有用于推动摇臂转动的活塞杆，其特征在于：液压紧固装置的控制系统还包括用于连接在液压缸的油路上的电磁换向阀和开关阀、采集液压缸的进油压力的压力传感器、采集液压紧固装置的输出扭矩的扭矩传感器和控制器，所述压力传感器、扭矩传感器与控制器信号连接，所述换向阀、开关阀与控制器控制连接；所述换向阀通过其第一、二工位的换位对油路的进出方向切换以控制液压缸的活塞杆被加压输出动力或卸压回位；所述控制器根据压力传感器提供的信号控制电磁换向阀：在液压缸进油压力不足设定值时处于第一工位，在液压缸进油压力达到设定值时由第一工位切换至第二工位；所述控制器根据扭矩传感器提供的信号控制开关阀：在扭矩不足设定值时打开向液压缸供油，在扭矩达设定值时切断向液压缸供油；所述控制器为单片机控制器或PLC控制器。
5.根据权利要求4所述的液压紧固装置，其特征在于：所述控制器包括具有检测反馈单元的继电器，继电器包括压力继电器和中间继电器，压力继电器具有用于采集液压缸的进油压力的压力采集模块，压力采集模块构成所述压力传感器，压力继电器的压力采集模块与压力继电器的检测反馈单元信号连接，扭矩传感器与中间继电器的检测反馈单元信号连接，压力继电器与电磁换向阀控制连接，中间继电器与开关阀控制连接。
6.根据权利要求4所述的液压紧固装置，其特征在于：电磁换向阀具有两个工作口、一个进油口和一个回油口，电磁换向阀的两个工作口通过油路分别与液压缸的有杆腔、无杆腔相连，电磁换向阀的进油口连接有进油管路，电磁换向阀的回油口连接有回油管路。
7.根据权利要求4所述的液压紧固装置，其特征在于：液压缸的无杆腔内设有用于活塞杆复位的复位弹簧。
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