CN108916137A - 一种陶瓷压机的伺服节能动力系统和驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陶瓷压机的伺服节能动力系统，包括控制器、伺服电机、压力传感器、主油泵、驱动油缸和油箱，主油泵与驱动油缸连接，主油泵和驱动油缸均与油箱相连通形成驱动回路，伺服电机和压力传感器均与控制器连接，控制器用于控制伺服电机的转速；压力传感器安装于驱动回路。本发明还公开了一种伺服节能动力系统的驱动方法。本发明的一种陶瓷压机的伺服节能动力系统及驱动方法能够延长陶瓷压机的运行寿命，实现生产过程的节能减排，大大降低了陶瓷行业的生产成本与能耗。

Description

一种陶瓷压机的伺服节能动力系统和驱动方法

技术领域

本发明涉及陶瓷压机技术领域，尤其涉及一种陶瓷压机的伺服节能动力系统和驱动方法。

背景技术

目前陶瓷砖压制工艺为：推砖布料-横梁急速下降-低压加压-振幅排气-中压加压-高压加压-高压保持-上模泄压上升-上模急速上升-推砖布料。有上述陶瓷砖压制工艺可以看出，在工艺的各个阶段需要的压力不同。那么也就需要陶瓷压机在各工艺阶段提供不同的压力。

现有的瓷砖压机的油泵马达以恒定的转速提供恒定的流量与压力。但在目前陶瓷砖压制工艺，需要高压力的时间较少，而油泵的电机需要一直以恒大功率工作，造成液压油不断循环。在非高压工作状态，液压系统中多余的液压油通过溢流阀回流到油箱。由于液压油长期的全速循环流动,与液压件、机械件的剧烈磨擦,造成油温过高,从而影响陶瓷压机的运行寿命。

现有的陶瓷压机的驱动电机采用风冷式，存在以下缺点：风扇长期通电，耗电量大；易积灰尘，时间长后造成动平衡不好，使用一至两年后易出故障；风扇电容也会随风扇问题烧坏；更换风扇操作困难。

发明内容

本发明的目的在于提出一种陶瓷压机的伺服节能动力系统，具有运行寿命高、节能的特点。

本发明的目的在于提出一种陶瓷压机的伺服节能动力系统的驱动方法，具有节能的特点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种陶瓷压机的伺服节能动力系统，包括控制器、伺服电机、压力传感器、主油泵、驱动油缸和油箱，主油泵与驱动油缸连接，主油泵和驱动油缸均与油箱相连通形成驱动回路，伺服电机和压力传感器均与控制器连接，控制器用于控制伺服电机的转速；压力传感器安装于驱动回路，用于采集驱动油缸的工作压力，并将该工作压力发送至控制器。

采用伺服电机与油泵组合，以及采用压力传感器采集驱动油缸的工作压力，控制器能根据压力传感器的反馈信号控制伺服电机的转速，以满足压制工艺中不同阶段压力要求，从而避免液压油高速循环，伺服电机能在相对低的转速下工作，延长陶瓷压机的运行寿命，并大大减少工作能耗。

优选的，陶瓷压机的伺服节能动力系统，还包括辅助油泵，伺服电机安装有温度驱控器；辅助油泵和伺服电机均与油箱连通形成液压油冷却回路；温度驱控器与辅助油泵连接，温度驱控器用于采集伺服电机温度信号和用于控制辅助油泵。伺服电机的冷却方式采用油冷式代替现有的风冷式，不仅可以减小占地面积，还可以提高系统的可靠性。

优选的，伺服电机设置有定子外壳冷却通道，辅助油泵和油箱分别与定子外壳冷却通道相连通。当伺服电机温度过高时，液压油进入有定子外壳冷却通道，能有效降低伺服电机的温度。

优选的，陶瓷压机的伺服节能动力系统，还包括液压管路系统，主油泵和驱动油缸均与液压管路系统连接。液压管路系统能实现主油泵与驱动油缸的连通。

优选的，控制器为PLC、工控机或微机，以便于设计交互式的软件系统进行工艺参数的调整。

一种伺服节能动力系统的驱动方法，包括以下步骤：

在控制器预设压制工艺每个阶段驱动油缸的压力值；

压力传感器采集驱动油缸的工作压力的压力信号，将压力信号实时上传至控制器；

控制器根据压力信号判断压制工艺所处的阶段，根据预设的压力值调整伺服电机的转速。

通过采用结合压力反馈实现伺服电机转速的精确控制方法，在保证陶瓷压机达到正常工艺参数的同时，实现生产过程的节能减排，大大降低了陶瓷行业的生产成本与能耗。

优选的，控制器根据接收的压力信号和预设的压力值进行比较计算得到伺服电机的转速目标值，利用比例-积分控制方式调节伺服电机的转速达到转速目标值。因此，控制器可以精准控制伺服电机的转速。

优选的，压制工艺的阶段包括上模板下降、低压加压、振幅排气、中压加压、高压加工、高压保持、上模板泄压上升和上模板急速上升；

上模板下降、高压加压、上模板急速上升三个阶段中的主油泵的液压油流量高于低压加压、振幅排气、中压加压、高压保持、上模板泄压上升五个阶段的中的主油泵的液压油流量。

在压制工艺的不同阶段驱动油缸的工作压力值不同，伺服电机以不同的转速驱动主油泵，主油泵注入驱动油缸不同量的液压油。

优选的，还包括辅助油泵，伺服电机安装有温度驱控器，辅助油泵和伺服电机均与油箱连通形成液压油冷却回路；

温度驱控器采集伺服电机的温度信号，当伺服电机的温度达到预设值时，温度驱控器控制辅助油泵启动，将油箱中的液压油泵入伺服电机进行热交换。

在液压油箱外接基于温度驱控器控制的伺服电机冷却回路，实现伺服电机冷却自动控制，实现占地面积小、系统可靠性高。

优选的，伺服电机设置有定子外壳冷却通道，辅助油泵和油箱分别与定子外壳冷却通道相连通；当伺服电机的温度达到预设值时，温度驱控器控制辅助油泵启动，将油箱中的液压油泵入定子外壳冷却通道进行热交换。

本发明的有益效果为：

本发明陶瓷压机的伺服节能动力系统和基于该系统的驱动方法，采用伺服电机与油泵组合，以及采用压力传感器采集驱动油缸的工作压力，控制器能根据压力传感器的反馈信号控制伺服电机的转速，以满足压制工艺中不同阶段压力要求，从而避免液压油高速循环，伺服电机能在相对低的转速下工作，在保证陶瓷压机达到正常工艺参数的同时，延长陶瓷压机的运行寿命，并大大减少工作能耗，实现生产过程的节能减排；

油箱外接一个基于温度驱控器器控制的伺服电机冷却回路，实现伺服电机工作过程的温度控制，采用油冷式代替传统的风冷式的伺服电机冷却方式，具备了全封闭结构的特点，能承受灰尘大及湿气大的恶劣环境，运行噪音低，还实现了占地面积小，同时伺服动力系统提高了可靠性；

控制器可以交互式进行工艺参数调整，并可以根据现场情况放置在环境较好的地方，从而保障了整个控制系统的安全性和可靠性，克服传统电柜只能在压机附近，造成了控制系统的易受恶劣工作环境影响的缺点。

附图说明

图1是本发明一个实施例的陶瓷压机的伺服节能动力系统的结构示意图；

图2是本发明一个实施例的陶瓷压机的压制工艺阶段液压油流量的示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，一种陶瓷压机的伺服节能动力系统，包括控制器1、伺服电机2、压力传感器3、主油泵4、驱动油缸5和油箱6。主油泵4与驱动油缸5连接，主油泵4和驱动油缸5均与油箱6相连通形成驱动回路，伺服电机2和压力传感器3均与控制器1连接，控制器1用于控制伺服电机2的转速；压力传感器3安装于驱动回路，用于采集驱动油缸5的工作压力，并将该工作压力发送至控制器1。

本实施方式中的控制器为PLC。在其他实施方式中，控制器可以是工控机或微机，以便于设计交互式的软件系统进行工艺参数的调整。

采用伺服电机2与主油泵4组合，以及采用压力传感器3采集驱动油缸5的工作压力，控制器1能根据压力传感器3的反馈信号控制伺服电机2的转速，以满足压制工艺中不同阶段压力要求，从而避免液压油高速循环，伺服电机2能在相对低的转速下工作，延长陶瓷压机的运行寿命，并大大减少工作能耗。

同时，避免液压油高速循环的同时，能够降低液压油温度，使得伺服驱动系统的运行噪音大大降低。

本实施方式的陶瓷压机的伺服节能动力系统，还包括液压管路系统7，主油泵4和驱动油缸5均与液压管路系统7连接。液压管路系统7能实现主油泵4与驱动油缸5的连通。

主油泵4与液压管路系统7通过第一出油管8相连通，驱动油缸5与液压管路系统7通过第二出油管9向连通，压力传感器3安装在第二出油管9上。压力传感器3能够准确采集驱动油缸5的工作压力。

本实施方式的陶瓷压机的伺服节能动力系统，可基于现有的陶瓷压机改造而成，可沿用原陶瓷压机的驱动油缸、液压管路系统和油箱，仅对电机和油箱做变动。

本实施方式的陶瓷压机的伺服节能动力系统，还包括辅助油泵10，伺服电机2安装有温度驱控器11；辅助油泵10和伺服电机2均与油箱6连通形成液压油冷却回路；温度驱控器11与辅助油泵10连接，温度驱控器11用于采集伺服电机2温度信号和用于控制辅助油泵10。

进一步的，伺服电机2设置有定子外壳冷却通道(图中未示出)，辅助油泵10和油箱6分别与定子外壳冷却通道相连通。当伺服电机2温度过高时，液压油进入有定子外壳冷却通道，能有效降低伺服电机2的温度。

伺服电机2的冷却方式采用油冷式代替现有的风冷式，不仅可以减小占地面积，还可以提高系统的可靠性。油冷式的冷却设备具备了全封闭结构的特点，运行噪音低，能承受灰尘大及湿气大的恶劣环境。

基于上述陶瓷压机的伺服节能动力系统的驱动方法，包括以下步骤：

(1)在控制器1预设压制工艺每个阶段驱动油缸5的压力值；

(2)压力传感器3采集驱动油缸5的工作压力的压力信号，将压力信号实时上传至控制器1；

(3)控制器1根据压力信号判断压制工艺所处的阶段，根据预设的压力值调整伺服电机2的转速。

在步骤(3)中，控制器1根据接收的压力信号和预设的压力值进行比较计算得到伺服电机2的转速目标值，利用比例-积分控制方式调节伺服电机2的转速达到转速目标值。因此，控制器1可以精准控制伺服电机2的转速。

驱动油缸5与陶瓷压机的上模板12相连接，可以带动上模板12移动。如图2所示，压制工艺的阶段包括上模板下降、低压加压、振幅排气、中压加压、高压加工、高压保持、上模板泄压上升和上模板急速上升。压制工艺的阶段还具有布料阶段，此时，驱动油缸5不工作，处于待机状态。

上模板下降、高压加压、上模板急速上升三个阶段中的主油泵4的液压油流量高于低压加压、振幅排气、中压加压、高压保持、上模板泄压上升五个阶段的中的主油泵4的液压油流量。

在压制工艺的不同阶段驱动油缸5的工作压力值不同，伺服电机2以不同的转速驱动主油泵4，主油泵4注入驱动油缸5不同量的液压油。

当压制工艺处于上模板下降、高压加压、上模板急速上升阶段时，控制器1控制伺服电机2高转速驱动主油泵4，液压油大流量进入驱动油缸5，动作快速实现。

当压制工艺处于低压加压、振幅排气、中压加压、高压保持、上模板泄压上升阶段时，控制器1控制伺服电机2低转速驱动主油泵4，使得液压油小流量进入驱动油缸5，少量供油以维持压机系统在一个稳定的压力值附近。

该驱动方法中的油冷式降温步骤为：

温度驱控器11实时采集伺服电机2的温度信号，当伺服电机2的温度达到预设值时，温度驱控器11控制辅助油泵10启动，将油箱6中的液压油泵入伺服电机2进行热交换。

在本实施方式中，伺服电机2的温度预设值为40℃，当伺服电机2的温度达到40℃时候，温度驱控器11驱动辅助油泵10启动，将油箱6中液压油进入伺服电机2的定子外壳冷却通道中进行冷却换热，保证伺服电机2工作时候的最高温度不超过65℃这个安全工作温度上限。

采用上述的陶瓷压机的伺服节能动力系统和基于该系统的驱动方法，对多个陶瓷厂家的压机进行改造，在不改变现有压机结构和维持现有产能的情况下，实现了压砖工艺循环过程的节能降耗，耗电量明显降低。具体如下表所示。

例1广西某陶瓷厂家

例2广西某陶瓷厂家

例3福建某陶瓷厂家

例4广东某陶瓷厂家

由上述陶瓷厂的陶瓷压机改造实例可知，采用本发明的陶瓷压机的伺服节能动力系统和基于该系统的驱动方法，平均节电率能达到25％以上，液压油温度降低4℃以上，甚至能达到10℃以上。经测试，现场噪音能降低3～5分贝。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种陶瓷压机的伺服节能动力系统，其特征在于，包括控制器、伺服电机、压力传感器、主油泵、驱动油缸和油箱，所述主油泵与驱动油缸连接，所述主油泵和驱动油缸均与油箱相连通形成驱动回路，所述伺服电机和压力传感器均与控制器连接，所述控制器用于控制伺服电机的转速；所述压力传感器安装于驱动回路，用于采集驱动油缸的工作压力，并将该工作压力发送至控制器。

2.根据权利要求1所述的陶瓷压机的伺服节能动力系统，其特征在于，还包括辅助油泵，所述伺服电机安装有温度驱控器；所述辅助油泵和伺服电机均与油箱连通形成液压油冷却回路；所述温度驱控器与辅助油泵连接，所述温度驱控器用于采集伺服电机温度信号和用于控制辅助油泵。

3.根据权利要求2所述的陶瓷压机的伺服节能动力系统，其特征在于，所述伺服电机设置有定子外壳冷却通道，所述辅助油泵和油箱分别与定子外壳冷却通道相连通。

4.根据权利要求1所述的陶瓷压机的伺服节能动力系统，其特征在于，还包括液压管路系统，所述主油泵和驱动油缸均与液压管路系统连接。

5.根据权利要求1～4任一项所述的陶瓷压机的伺服节能动力系统，其特征在于，所述控制器为PLC、工控机或微机。

6.权利要求1所述的陶瓷压机的伺服节能动力系统的驱动方法，其特征在于，包括以下步骤：

在所述控制器预设压制工艺每个阶段驱动油缸的压力值；

所述压力传感器采集驱动油缸的工作压力的压力信号，将压力信号实时上传至控制器；

所述控制器根据压力信号判断压制工艺所处的阶段，根据预设的压力值调整所述伺服电机的转速。

7.根据权利要求6所述的驱动方法，其特征在于，所述控制器根据接收的压力信号和预设的压力值进行比较计算得到伺服电机的转速目标值，利用比例-积分控制方式调节伺服电机的转速达到转速目标值。

8.根据权利要求6所述的驱动方法，其特征在于，所述压制工艺的阶段包括上模板下降、低压加压、振幅排气、中压加压、高压加工、高压保持、上模板泄压上升和上模板急速上升；

所述上模板下降、高压加压、上模板急速上升三个阶段中的主油泵的液压油流量高于所述低压加压、振幅排气、中压加压、高压保持、上模板泄压上升五个阶段的中的主油泵的液压油流量。

9.根据权利要求6所述的驱动方法，其特征在于，还包括辅助油泵，所述伺服电机安装有温度驱控器，所述辅助油泵和伺服电机均与油箱连通形成液压油冷却回路；

温度驱控器采集伺服电机的温度信号，当伺服电机的温度达到预设值时，温度驱控器控制辅助油泵启动，将油箱中的液压油泵入伺服电机进行热交换。

10.根据权利要求9所述的驱动方法，其特征在于，所述伺服电机设置有定子外壳冷却通道，所述辅助油泵和油箱分别与定子外壳冷却通道相连通；当伺服电机的温度达到预设值时，温度驱控器控制辅助油泵启动，将油箱中的液压油泵入定子外壳冷却通道进行热交换。