CN108788499B - 一种应用于激光切割机升降台的液压装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于激光切割机升降台的液压装置，属于特种加工技术领域，包括升降台体、缸体、油缸杆、上升到位开关、下降到位开关、下降到位限位装置、液压系统、第一料台和第二料台。本发明的液压升降台在上升到位点和下降到位点增加机械限位装置，上下限位之间的距离就是升降的行程。现有技术均只在升降距离的两个位置设定到位信号开关来确定行程。另外固定的上升到位开关和下降到位开关保证了升降台体到位位置的准确性，始终保持升降台体侧导轨同床身侧导轨的等高，提高了液压升降交换台的稳定性，通过增加机械限位和设定油缸工作台压力，限制升降台偏移的方向，达到稳定升降台的目的。

Description

一种应用于激光切割机升降台的液压装置及其控制方法

技术领域

本发明属于特种加工技术领域，特别涉及一种应用于激光切割机升降台的液压装置。本发明还涉及一种应用于激光切割机升降台的液压装置的控制方法。

背景技术

目前，激光切割机升降台有上下两个固定的料台，当升降台下降到位，上层的料台导轨与床身导轨等高，上层台前进至床身切割区域；当升降台上升到位，下层的料台导轨与床身导轨等高，下层料台前进至床身切割区域。当其中一个料台离开升降台（或者回到升降台）时，升降台的负载发生变化，工作台的在位位置会发生偏移，不能满足下部动作要求，系统会报警并终止程序。该技术涉及激光切割机领域，特别是激光切割机工作台的液压系统控制。

如图4-7所示为激光切割机的液压式升降工作台最为普遍的是利用液压缸直接举升和下降，其工作流程如下：

图1、油缸举升升降台架，保持台架导轨下层与床身导轨等高。系统反馈升降台架上升到位信号；

图2、系统检测到台架上升到位信号，执行料台2从床身加工区后退退入下层台架。系统反馈台架上升到位信号和料台2退到位信号；

图3、油缸下降，升降台架上层导轨与床身导轨等高，系统反馈台架下降到位信号；

图4、系统检测台架下降到位信号，执行料台1前进进入床身加工区，并反馈料台1前进到位信号，完成一次料台的交换。

每一动作有相应的检测开关提供反馈信号，当信号不满足时，交换动作终止。

导致原因：

上述激光切割机液压式工作台在完成第一料台和第二料台互换的过程中，油缸的负载会发生变化。例如图5所示过程，当第二料台退入的过程中，油缸负载从举升一个料台的重量加大到两个料台的重量，会导致油缸杆向下沉降，压缩油缸下腔液压油，提高下腔的压强，直到活塞杆上下面受力再次达到平衡。升降台架的下行，会导致台架的上升到位信号消失，整套液压系统将终止运行，交换台系统出现故障报警。

反之，图7所示过程，当第一料台前进逐步脱离升降台架，油缸负载从举升两个料台重量减小一个料台的重量，会导致油缸杆上行，直到活塞杆上下面受力再次均衡。升降台架的下行，会导致台架的上升到位信号消失，整套液压系统将终止运行，交换台系统出现故障报警。

这类激光切割机液压升降台主要依靠行程开关获取信号，升降及料台在升降过程中油缸负载变化时，会导致台架及料台位置发生偏移，引起信号的缺失，使系统终止工作。

发明内容

发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种应用于激光切割机升降台的液压装置，本申请主要为解决激光切割机液压式升降台在升降过程中，因负载变化造成平台位置发生偏移的问题。

技术方案：一种应用于激光切割机升降台的液压装置，包括升降台体、缸体、油缸杆、上升到位开关、下降到位开关、下降到位限位装置、液压系统、第一料台和第二料台，所述第一料台和第二料台可设置于升降台体上，所述油缸杆的下端部置于缸体内，并且油缸杆的上端部与升降台体连接，所述升降台体的一侧设有上升到位开关和下降到位开关，所述下降到位限位装置设置在缸体的上端面上，所述液压系统与缸体连接。本发明的应用于激光切割机升降台的液压装置，液压升降台在上升到位点和下降到位点增加机械限位装置，上下限位之间的距离就是升降的行程。现有技术均只在升降距离的两个位置设定到位信号开关来确定行程。另外固定的上升到位开关和下降到位开关保证了升降台体到位位置的准确性，始终保持升降台体侧导轨同床身侧导轨的等高，提高了液压升降交换台的稳定性。

进一步的，上述的应用于激光切割机升降台的液压装置，所述液压系统包括单向阀、滤油器、齿轮泵、电磁卸荷阀、储能器、流量调节阀、液压锁、减压阀和电磁换向阀，所述流量调节阀的一端与缸体连接，并且流量调节阀的另一端与液压锁连接，所述液压锁与减压阀连接，所述减压阀与电磁换向阀连接，所述电磁换向阀产生两个分支，分别与储能器和单向阀连接，所述单向阀产生两个分支，分别与滤油器和电磁卸荷阀连接，所述滤油器与齿轮泵连接，所述齿轮泵通过电机驱动。增加电磁卸荷阀，控制液压系统加压和泄压时间。考虑到料台和升降台架的自重，在油缸第一腔体进油管路增加减压阀，降低第一腔体供油压力，减小下降时冲击力。

进一步的，上述的应用于激光切割机升降台的液压装置，所述液压系统上还设有压力表。

进一步的，上述的应用于激光切割机升降台的液压装置，所述下降到位限位装置可采用机械限位或者电气限位。本申请升降到位采用机械限位优先于电气限位，先到位停止再反馈信号。不同于现有技术的先反馈信号再停止后到位的方式。本申请方式通过增加机械限位和设定油缸工作台压力，限制升降台偏移的方向，达到稳定升降台的目的。

进一步的，上述的应用于激光切割机升降台的液压装置，所述升降台体上设有光栅尺或者旋变器。在台架升降机构上增加光栅尺或者旋变器，精确反馈升降台架的运动距离，标定上升到位点和下降到位点。当台架发生偏移后位移传感器反馈偏移量信号，通过电液伺服阀进行信号转换和放大，控制进入油缸的油量，补偿位置的偏移量，直到移传感器无信号变化为止。

进一步的，上述的应用于激光切割机升降台的液压装置，所述上升到位开关和下降到位开关可采用位移传感器。

一种应用于激光切割机升降台的液压装置的控制方法，包括以下步骤：

1）升降台体上升，电机、电磁卸荷阀和电磁换向阀启动；

2）液压站向缸体供油，缸体油压逐渐增大到M₁，能够举升第一料台，油缸活塞继续运行到缸体行程的极限点停止；

3）触发上升到位开关反馈上升到位信号，液压系统继续延时加压，直到缸体内压力达到系统最大设计负载压力M_max，此时电磁卸荷阀和电磁换向阀关闭；

4）系统接第二料台回退到位信号后，电磁阀电磁卸荷阀和电磁换向阀启动；

5）缸体的压力经减压后为5MPa；

6）升降台体下降，直到接触下降到位开关后停止；

7）触发下降到位开关反馈下降到位信号，电磁卸荷阀关闭，电磁换向阀延时关闭直到缸体下腔内的压力由M₁卸荷到零。

进一步的，上述的应用于激光切割机升降台的液压装置，所述缸体内分为第一腔体和第二腔体，所述电磁换向阀包括第一换向端和第二换向端。

一种应用于激光切割机升降台的液压装置的控制方法，还包括以下步骤：

1）升降台体上升，电机、电磁卸荷阀和第一换向端启动；

2）液压站向第一腔体供油，第一腔体油压逐渐增大到M₁，能够举升第一料台，油缸活塞继续运行到缸体行程的极限点停止；

3）触发上升到位开关反馈上升到位信号，液压系统继续延时加压，直到缸体内压力达到系统最大设计负载压力M_max，此时电磁卸荷阀和第一换向端关闭；

4）系统接第二料台回退到位信号后，电磁阀电磁卸荷阀和第二换向端启动；

5）第二腔体进油第一腔体回油，第二腔体的压力经减压后为5MPa，第一腔体压力为M₁；

6）升降台体下降，直到接触下降到位开关后停止；

7）触发下降到位开关反馈下降到位信号，电磁卸荷阀关闭，第二换向端延时关闭直到第一腔体内的压力由M₁卸荷到零。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的应用于激光切割机升降台的液压装置，其结构设计合理，易于实现，并且具有如下优点：

1、液压升降台在上升到位点和下降到位点增加机械限位装置，上下限位之间的距离就是升降的行程。现有技术均只在升降距离的两个位置设定到位信号开关来确定行程；

2、液压升降台每次举升时，要求油缸的工作压力必须达到系统承载料台满载负荷所对应的压力。现有技术油缸的工作压力是随升降台负载变化的，不是一个固定值；

3、控制程序中对液压系统的加压时间和泄压时间进行参数化控制。现有技术不做此类处理。

附图说明

图1为本发明所述的应用于激光切割机升降台的液压装置上升到位时的结构示意图；

图2为本发明所述的应用于激光切割机升降台的液压装置下降到位时的结构示意图；

图3为本发明所述的液压系统的结构示意图；

图4-7为本发明所述的现有技术中激光切割机的液压式升降工作台升降过程的结构示意图。

图中：升降台体1、缸体2、油缸杆3、上升到位开关4、下降到位开关5、下降到位限位装置6、液压系统7、单向阀71、滤油器72、齿轮泵73、电磁卸荷阀74、储能器75、流量调节阀76、液压锁77、减压阀78、电磁换向阀79、电机710、第一料台8、第二料台9、油缸活塞10。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

如图1-3所示的应用于激光切割机升降台的液压装置，包括升降台体1、缸体2、油缸杆3、上升到位开关4、下降到位开关5、下降到位限位装置6、液压系统7、第一料台8和第二料台9，所述第一料台8和第二料台9可设置于升降台体1上，所述油缸杆3的下端部置于缸体2内，并且油缸杆3的上端部与升降台体1连接，所述升降台体1的一侧设有上升到位开关4和下降到位开关5，所述下降到位限位装置6设置在缸体2的上端面上，所述液压系统7与缸体2连接。其中，液压系统7包括单向阀71、滤油器72、齿轮泵73、电磁卸荷阀74、储能器75、流量调节阀76、液压锁77、减压阀78和电磁换向阀79，所述流量调节阀76的一端与缸体2连接，并且流量调节阀76的另一端与液压锁77连接，所述液压锁77与减压阀78连接，所述减压阀78与电磁换向阀79连接，所述电磁换向阀79产生两个分支，分别与储能器75和单向阀71连接，所述单向阀71产生两个分支，分别与滤油器72和电磁卸荷阀74连接，所述滤油器72与齿轮泵73连接，所述齿轮泵73通过电机710驱动。液压系统7上还设有压力表。下降到位限位装置6可采用机械限位或者电气限位。升降台体1上设有光栅尺或者旋变器。上升到位开关4和下降到位开关5可采用位移传感器。相对本申请将升降台体1固定在行程极限位置的方法，也可以采用位移传感器和电液伺服阀的组合，通过实时补偿位置偏差的方法也可以实现同样的目的。此外，在升降台体1上增加光栅尺或者旋变器，精确反馈升降台体1的运动距离，标定上升到位点和下降到位点。当升降台体1发生偏移后位移传感器反馈偏移量信号，通过电液伺服阀进行信号转换和放大，控制进入油缸的油量，补偿位置的偏移量，直到移传感器无信号变化为止。

基于上述结构的基础上，本发明还提供一种应用于激光切割机升降台的液压装置的控制方法，包括以下步骤：

1）升降台体1上升，电机710、电磁卸荷阀74和电磁换向阀79启动；

2）液压站向缸体2供油，缸体2油压逐渐增大到M₁，能够举升第一料台8，油缸活塞继续运行到缸体2行程的极限点停止；

3）触发上升到位开关4反馈上升到位信号，液压系统继续延时加压，直到缸体2内压力达到系统最大设计负载压力M_max，此时电磁卸荷阀74和电磁换向阀79关闭；

4）系统接第二料台9回退到位信号后，电磁阀电磁卸荷阀74和电磁换向阀79启动；

5）缸体2的压力经减压后为5MPa；

6）升降台体1下降，直到接触下降到位开关5后停止；

7）触发下降到位开关5反馈下降到位信号，电磁卸荷阀74关闭，电磁换向阀79延时关闭直到缸体2下腔内的压力由M₁卸荷到零。

所述缸体2内分为第一腔体21和第二腔体22，所述电磁换向阀79包括第一换向端791和第二换向端792。

一种应用于激光切割机升降台的液压装置的控制方法，其还包括以下步骤：

1）升降台体1上升，电机710、电磁卸荷阀74和第一换向端791启动；

2）液压站向第一腔体21供油，第一腔体21油压逐渐增大到M₁，能够举升第一料台8，油缸活塞继续运行到缸体2行程的极限点停止；

3）触发上升到位开关4反馈上升到位信号，液压系统继续延时加压，直到缸体2内压力达到系统最大设计负载压力M_max，此时电磁卸荷阀74和第一换向端791关闭；

4）系统接第二料台9回退到位信号后，电磁阀电磁卸荷阀74和第二换向端792启动；

5）第二腔体22进油第一腔体21回油，第二腔体22的压力经减压后为5MPa，第一腔体21压力为M₁；

6）升降台体1下降，直到接触下降到位开关5后停止；

7）触发下降到位开关5反馈下降到位信号，电磁卸荷阀74关闭，第二换向端792延时关闭直到第一腔体21内的压力由M₁卸荷到零。

另外，本申请的具体改进如下：

1、改进液压装置液压原理图。增加电磁卸荷阀，控制液压系统加压和泄压时间。考虑到料台和升降台架的自重，在油缸B腔进油管路增加减压阀，降低B腔供油压力，减小下降时冲击力；

2、升降台体上升到位时，要求油缸活塞运行缸体自身行程的极限；

3、液压升降台下降到位增加机械限位。在本申请装置中，下降到位的限位装置集成在液压缸的缸体上。升降台架下降碰到机械限位，同时触发到位信号。 此时油缸的活塞尚未到油缸自身行程的下极限，一是留出升降行程调节余量，二是当升降台不工作停留在下降到位的状态时，避免油缸杆长时间承受负载而引起变形；

4、优化控制程序，调整液压系统举升时的工作压力。现有技术上的液压系统参数只强调液压系统所能提供的最大使用压力，但每次升降动作中，系统的输出压力是逐渐增大，增加到能将负载举升就保持平衡。控制系统接收到位信号后，液压系统卸荷，缸体内保持之前的平衡点压力。此时负载变化，缸内压力平衡失去 ，活塞位置发生变化，直到再次压力平衡为止。但是在本申请中，液压装置要求升降台体1举升到位后，液压系统工作压力均要求达到工作台最大负载所对应的压力M_max（即举升第一料台8和第二料台9满载时对应的压力14MPa）。为此本申请所涉及装置的控制程序中，增加了控制液压系统加压和泄压时间的功能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种应用于激光切割机升降台的液压装置的控制方法，其特征在于：包括升降台体（1）、缸体（2）、油缸杆（3）、上升到位开关（4）、下降到位开关（5）、下降到位限位装置（6）、液压系统（7）、第一料台（8）和第二料台（9），所述第一料台（8）和第二料台（9）可设置于升降台体（1）上，所述油缸杆（3）的下端部置于缸体（2）内，并且油缸杆（3）的上端部与升降台体（1）连接，所述升降台体（1）的一侧设有上升到位开关（4）和下降到位开关（5），所述下降到位限位装置（6）设置在缸体（2）的上端面上，所述液压系统（7）与缸体（2）连接；所述液压系统（7）包括单向阀（71）、滤油器（72）、齿轮泵（73）、电磁卸荷阀（74）、储能器（75）、流量调节阀（76）、液压锁（77）、减压阀（78）和电磁换向阀（79），所述流量调节阀（76）的一端与缸体（2）连接，并且流量调节阀（76）的另一端与液压锁（77）连接，所述液压锁（77）与减压阀（78）连接，所述减压阀（78）与电磁换向阀（79）连接，所述电磁换向阀（79）产生两个分支，分别与储能器（75）和单向阀（71）连接，所述单向阀（71）产生两个分支，分别与滤油器（72）和电磁卸荷阀（74）连接，所述滤油器（72）与齿轮泵（73）连接，所述齿轮泵（73）通过电机（710）驱动；

上述的应用于激光切割机升降台的液压装置的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）升降台体（1）上升，电机（710）、电磁卸荷阀（74）和电磁换向阀（79）启动；

2）液压站向缸体（2）供油，缸体（2）油压逐渐增大到M₁，能够举升第一料台（8），油缸活塞继续运行到缸体（2）行程的极限点停止；

3）触发上升到位开关（4）反馈上升到位信号，液压系统继续延时加压，直到缸体（2）内压力达到系统最大设计负载压力M_max，此时电磁卸荷阀（74）和电磁换向阀（79）关闭；

4）系统接第二料台（9）回退到位信号后，电磁阀电磁卸荷阀（74）和电磁换向阀（79）启动；

5）缸体（2）的压力经减压后为5MPa；

6）升降台体（1）下降，直到接触下降到位开关（5）后停止；

7）触发下降到位开关（5）反馈下降到位信号，电磁卸荷阀（74）关闭，电磁换向阀（79）延时关闭直到缸体（2）下腔内的压力由M₁卸荷到零。

2.根据权利要求1所述的应用于激光切割机升降台的液压装置的控制方法，其特征在于：所述液压系统（7）上还设有压力表。

3.根据权利要求1所述的应用于激光切割机升降台的液压装置的控制方法，其特征在于：所述下降到位限位装置（6）可采用机械限位或者电气限位。

4.根据权利要求1所述的应用于激光切割机升降台的液压装置的控制方法，其特征在于：所述升降台体（1）上设有光栅尺或者旋变器。

5.根据权利要求1所述的应用于激光切割机升降台的液压装置的控制方法，其特征在于：所述上升到位开关（4）和下降到位开关（5）可采用位移传感器。

6.根据权利要求1所述的应用于激光切割机升降台的液压装置的控制方法，其特征在于：所述缸体（2）内分为第一腔体（21）和第二腔体（22），所述电磁换向阀（79）包括第一换向端（791）和第二换向端（792）。

7.根据权利要求6所述的应用于激光切割机升降台的液压装置的控制方法，其特征在于：还包括以下步骤：

1）升降台体（1）上升，电机（710）、电磁卸荷阀（74）和第一换向端（791）启动；

2）液压站向第一腔体（21）供油，第一腔体（21）油压逐渐增大到M₁，能够举升第一料台（8），油缸活塞继续运行到缸体（2）行程的极限点停止；

3）触发上升到位开关（4）反馈上升到位信号，液压系统继续延时加压，直到缸体（2）内压力达到系统最大设计负载压力M_max，此时电磁卸荷阀（74）和第一换向端（791）关闭；

4）系统接第二料台（9）回退到位信号后，电磁阀电磁卸荷阀（74）和第二换向端（792）启动；

5）第二腔体（22）进油第一腔体（21）回油，第二腔体（22）的压力经减压后为5MPa，第一腔体（21）压力为M₁；

6）升降台体（1）下降，直到接触下降到位开关（5）后停止；

7）触发下降到位开关（5）反馈下降到位信号，电磁卸荷阀（74）关闭，第二换向端（792）延时关闭直到第一腔体（21）内的压力由M₁卸荷到零。

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