CN107725506A - 一种数控冲床用电液伺服控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种数控冲床用电液伺服控制系统，包括位移传感器、伺服作动器、伺服阀一、泵站、CNC控制器和伺服控制器；所述CNC控制器与所述伺服控制器信号连接；所述伺服控制器分别与所述伺服作动器和伺服阀一电性连接；所述伺服控制器与所述位移传感器信号连接；所述伺服阀一与所述泵站电性连接。本发明能耗低，发热量低，节能且性能稳定，为数控转塔冲床的主传动提供高性能的液压伺服动力机构，从而为数控转塔冲床提供高性能的技术方案和产品。

Description

一种数控冲床用电液伺服控制系统
技术领域
本发明属于数控冲床传动部件技术领域，特别涉及一种数控冲床用电液伺服控制系统。
背景技术
数控转塔冲床在电子电器、机械制造行业、通信航空、汽车制造、医疗器械等领域都有着广泛的应用，它的主传动系统主要是控制冲头上模具的上下运动速度及位置，来实现对板材的冲孔、冷压成型等工艺。目前传动主要采用机械式和液压传动式。主传动部分的冲压频率直接影响数控冲床的生产效率，是机床最主要的性能指标，一直是数控冲床制造商和用户极为关注的焦点。
机械传动数控转塔冲床是发展最早的一类机床，这类数控转塔冲床是通过一个主电机带动飞轮旋转，利用飞轮的惯性进行冲压,由离合器进行冲压控制。这种传动的缺点是显而易见的，首先，机械式数控转塔冲床必须等飞轮转过一圈，才进行一次冲压，冲压行程是固定的，所以冲压速度没法提高，目前最高才180次/分钟左右。这也是现在许多厂商不再生产这类数冲的主要原因。其次，由于击打头的行程没法控制，进行成型冲压时不易控制。像这类机床必须要通过调节数冲压模具才能达到理想成型，调节难度较大。另外，这类机床还有耗电量较大、冲压噪音大及摩擦片损耗快等缺点。随着技术的发展，出现了液压传动式数控转塔冲床。这类机床由于液压传动本身的许多优点，如功率--重量比(或力--质量比)大，具有很大的功率传递密度，可以构成体积小、重量轻、响应速度快的大功率控制单元，全行程均能发出最大冲压力，具有很好的无级调速性等优点，因而得到了广泛的应用。液压传动也是目前的主流配置。与机械式主传动相比，油缸取代了复杂的曲轴连杆等机械结构，液压站提供动力，两者由主液压阀块连接，通过专门的电子卡程序化控制整个系统的动作。
近年来，钣金冲压的工艺性得到进一步扩展，不仅要求可以对钣金进行高速打标、快速冲孔，而且还要完成一些如拉伸和滚压等特殊成型工艺。这时液压传动由于本身属于开环控制，对于精确的位置控制、保压控制就显得力不从心。于是国外首先开发出了电液伺服系统。它是以伺服阀的为基础开发的，在拥有液压传动所有优点的基础上，可以实现冲头的高精度位置控制、速度控制等功能，但现有的动力系统的技术缺陷是：根据最大力和最大速度来计算实现的，从而造成动力系统在整个运动过程中都以最大功率输出，即在不需要大功率运动时也以最大功率运行。国内数控机床行业电液伺服系统此前处于被国外垄断状态，国内此系统的开发处于空白状态。国外主要生产厂家有德国力士乐，施耐德，但他们的产品均存在能耗及发热量大和由此导致的性能不稳定等缺点。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种数控冲床用电液伺服控制系统，可达到能耗低，发热量低，节能且性能稳定，为数控转塔冲床的主传动提供高性能的液压伺服动力机构，从而为数控转塔冲床提供高性能的技术方案和产品的有益效果。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种数控冲床用电液伺服控制系统，包括位移传感器、伺服作动器、伺服阀一、泵站、CNC控制器和伺服控制器；
所述CNC控制器与所述伺服控制器信号连接；所述伺服控制器分别与所述伺服作动器和伺服阀一电性连接；所述伺服控制器与所述位移传感器信号连接；所述伺服阀一与所述泵站电性连接。
作为优选，所述泵站包括蓄能器、伺服阀二、安全阀、冷却器、过滤器一、液态泵、电机、温度开关、液位开关、温度计、空滤器、过滤器二和单向阀；
所述蓄能器与所述伺服阀二连接；所述伺服阀二与所述安全阀连接；所述安全阀与所述单向阀连接；所述单向阀与所述过滤器二连接；所述过滤器二与所述液态泵连接；所述电机与所述液态泵电性连接；所述过滤器一与所述冷却器连接；所述冷却器与所述液态泵连接。
作为优选，所述泵站设有负载敏感切换阀。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：本发明能耗低，发热量低，节能且性能稳定，为数控转塔冲床的主传动提供高性能的液压伺服动力机构，从而为数控转塔冲床提供高性能的技术方案和产品。
附图说明
图1为本发明的电液伺服工作站总体结构框图；
图2为本发明的泵站的结构框图；
图3为本发明的冲头的原理图；
图4为本发明的实施效率显示图；
图5为本发明的所采用的负责敏感切换阀的结构图。
图中1-位移传感器，2-伺服作动器，3-伺服阀一，4-泵站，5-CNC控制器，6- 伺服控制器；
401-蓄能器，402-伺服阀二，403-安全阀，404-冷却器，405-过滤器一，406- 液态泵，407-电机，408-温度开关，409-液位开关，410-温度计，411-空滤器，412- 过滤器二，413-单向阀。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。
本发明的实施例公开了一种数控冲床用电液伺服控制系统，如图所示，其包括位移传感器1、伺服作动器2、伺服阀一3、泵站4、CNC控制器5和伺服控制器6；
CNC控制器5与伺服控制器6信号连接；伺服控制器6分别与伺服作动器2和伺服阀一3电性连接；伺服控制器6与位移传感器1信号连接；伺服阀一3与泵站4电性连接。
本实施例中，泵站4包括蓄能器401、伺服阀二402、安全阀403、冷却器404、过滤器一405、液态泵406、电机407、温度开关408、液位开关409、温度计410、空滤器411、过滤器二412和单向阀413；
蓄能器401与伺服阀二402连接；伺服阀二402与安全阀403连接；安全阀403与单向阀413连接；单向阀413与过滤器二412连接；过滤器二412与液态泵406连接；电机 407与液态泵406电性连接；过滤器一405与冷却器404连接；冷却器404与液态泵406 连接。
本实施例中，泵站4设有负载敏感切换阀。
本实施例中，产热量最大的泵站部分采用负载敏感原理，对应于不同的工况，液压缸有不同的功率输出，可以大大节约输入功率。工作时可根据负载的实际要求输出所需的力和流量，极大地减少了功率消耗。具体为泵站上设计一个负载敏感切换阀，引入负载压力，与泵站压力相比较，在低负载工作时，切换阀处于低压力供给状态，使液压缸输出功率降低，当遇到大吨位时，引入的负载压力自动切换到高压供给回路，以输出大吨位，而在负载消失后，切换阀又自动切换到低压供给状态。可实现切换时间至2ms。经过此设计，泵站的实际输入功率可达11KW，低于同类产品的15-18.5KW，从而实现了泵站的节能及降低发热量，提高稳定性的作用。
本实施例中，数控转塔冲床用电液伺服控制系统主要由伺服控制器、电液伺服阀、作动器(如伺服马达、伺服缸等)、传感器等构成，它是数控转塔冲床的动力组成部分，控制冲头的上下冲裁运动，可以实现位置控制、速度控制、加速度控制及随动控制等。它的性能决定了冲床的能耗及工作频率。
本实施例中，如图1所示，泵站提供系统需要的流量及压力，通过伺服控制器的给定输出来控制伺服作动器的上下运动控制，由连接于油缸活塞杆上的位移传感器适时测量和反馈，将位移信号反馈给伺服放大器实现闭环控制，最终实现对冲头位置、行程及速度的精确控制。
由此实现冲头对板材的冲孔等工艺要求，如图3所示。现有的动力系统是根据最大力和最大速度来计算实现的，从而造成动力系统在整个运动过程中都以最大功率输出，即在不需要大功率运动时也以最大功率运行。
为解决这个问题，在泵站上，具体为泵站上设计一个负载敏感切换阀，引入负载压力，与泵站压力相比较，在低负载工作时，切换阀处于低压力供给状态，使液压缸输出功率降低，当遇到大吨位冲裁时，引入的负载压力自动切换到高压供给回路，以输出大吨位，而在负载消失后，切换阀又自动切换到低压供给状态。自动高速负载敏感切换阀，响应时间2ms。
本实施例中，如图3所示，冲床工作时因为工艺要求，冲头在冲压开始前要距离板材1mm距离空载行程(图中①)，冲过板材后要2mm距离空载行程(图中③)，回程时(图中④)要5mm空载行程。此三个过程只要很小的力就可以实现。
本实施例中，如图5所示，泵站功率降低，效率不变，从而使整个电液伺服工作站功率降低，从而大大降低发热量，性能稳定，也达到了节能的效果。
以上通过实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的示例性实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。本发明的保护范围由权利要求书限定。凡利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，在本发明的实质和保护范围内，设计出类似的技术方案而达到上述技术效果的，或者对申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖保护范围之内。

Claims (3)

1.一种数控冲床用电液伺服控制系统，其特征在于，包括位移传感器、伺服作动器、伺服阀一、泵站、CNC控制器和伺服控制器；
所述CNC控制器与所述伺服控制器信号连接；所述伺服控制器分别与所述伺服作动器和伺服阀一电性连接；所述伺服控制器与所述位移传感器信号连接；所述伺服阀一与所述泵站电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种数控冲床用电液伺服控制系统，其特征在于，所述泵站包括蓄能器、伺服阀二、安全阀、冷却器、过滤器一、液态泵、电机、温度开关、液位开关、温度计、空滤器、过滤器二和单向阀；
所述蓄能器与所述伺服阀二连接；所述伺服阀二与所述安全阀连接；所述安全阀与所述单向阀连接；所述单向阀与所述过滤器二连接；所述过滤器二与所述液态泵连接；所述电机与所述液态泵电性连接；所述过滤器一与所述冷却器连接；所述冷却器与所述液态泵连接。
3.根据权利要求1所述的一种数控冲床用电液伺服控制系统，其特征在于，所述泵站设有负载敏感切换阀。
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