CN109228507A - 用于框架式jco成型机的多缸同步控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于框架式JCO成型机的多缸同步控制系统，其包括：机架，包括上梁和下梁；多个主缸，各主缸均包括第一缸体和第一柱塞；模具组件，其包括彼此平行的活动梁上模和下模，各第一柱塞的端部均接触但不连接到活动梁上模；多个回程缸，其一端安装到上梁，另一端连接到活动梁上模；多个补偿缸；控制模块，其包括通信连接的同步控制器、多个第一伺服阀及多个第一位移传感器，各第一位移传感器的固定部分固定于固定支架，移动部分连接到第一柱塞的端部，第一位移传感器用于测量第一柱塞的端部相对于零平面的相对位置，零平面设定为距离地面一定高度的参考面，且假定零平面的高度为零。本发明的工艺参数简单，通过闭环伺服控制，控制精度高。

Description

用于框架式JCO成型机的多缸同步控制系统

技术领域

本发明涉及钢管成型技术领域，尤其涉及一种用于框架式JCO成型机的多缸同步控制系统。

背景技术

目前，中国国内大口径直缝埋弧焊管的生产工艺主要为JCOE成型工艺，该工艺的主要成型过程是先将钢板铣边后，经纵边预弯，再按J型→C型→O型的顺序成型，每一步冲压均以三点弯曲为基本原理，多次渐进式压制成型。该工艺中使用的主要设备为框架式成型机。

传统的框架式成型机主要包括机架、主缸、活动梁上模、下模、同步控制器、伺服阀、及位移传感器。上述机架可包括上梁和下梁。管坯可置于活动梁上模和下模之间成型。同步控制器、伺服阀及位移传感器可属于上述框架式成型机的控制系统的组成部分。

一般而言，主缸的缸体可安装在机架的上梁上，活塞的端部可连接到活动梁上模，以推动活动梁上模往返移动。下模可安装在设置于机架下梁上的四个补偿缸上。常规地，主缸可具有六个，上述六个主缸的活塞可同时推动活动梁上模，使得活动梁上模逐渐接近下模，以实现管坯的折弯成型。为了保证产品的直线度，要求在工作过程中，六个主缸的活塞端部始终保持在同一水平面上，以与下模的上表面平行。

上述框架式成型机的控制系统可为多缸闭环同步控制系统，其原理大致如下：六个位移传感器可用于分别实时测量六个主缸的压下量，即活塞相对于主缸的伸出量，再将上述压下量反馈到同步控制器，同步控制器根据位移传感器的反馈值控制伺服阀的开口度，以确保压下过程中六个主缸的活塞端部始终保持在同一水平面上。一般而言，上述位移传感器可包括固定部分和移动部分，其中，上述移动部分可安装到活动梁上模。伺服阀通常可安装在主缸缸体的尾端，上述尾端即缸体的远离活塞的一端。相似地，传统框架式成型机还可包括安装在机架的下梁上的补偿缸，补偿缸的活塞端部可连接到下模。上述原理也可适合下模。

传统的框架式成型机在工作过程中可存在下述问题。

首先，在加载管坯时，由于机架的上梁和下梁的跨度较大，因此在折弯过程中，机架的上梁和下梁可产生弹性变形，如图2例示的中部高、两侧低的拱形形状，但为了确保折弯过程中活动梁上模和下模平行，因此六个主缸的伸出量就各不相同。如图2例示，主缸C1和主缸C6的伸出量可表示为L，主缸C2和主缸C5的伸出量可表示为L1＝L+ΔL1，主缸3和主缸4的伸出量可表示为L2＝L+ΔL2。而且，折弯力不同，相应的伸出量差量ΔL1、ΔL2也不同。相似地，上述情况也可适于四个补偿缸。因此，诸如不同压力下的活塞伸出量等工艺参数很难确定。

其次，在空载时，由于主缸的活塞端部与活动梁上模连接在一起，且活动梁上模为整体刚性梁，因此，在工作过程中，如果有两个或三个主缸向下运动时，则活动梁上模就可跟着向下运动，因而所有的位移传感器都产生向下运动的信号，于是同步控制器判断伺服阀目前的开口度是合适的。然而，实际上并非所有主缸都在工作。因此，位移传感器给同步控制器反馈了虚假信号，可导致设备不正常工作，甚至可损坏设备。

因此，本领域需要一种改进的用于框架式JCO成型机的多缸同步控制系统。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种用于框架式JCO成型机的多缸同步控制系统，其具有如下特点：

第一，位移传感器不直接检测主缸的绝对伸出量，而检测柱塞的端部相对于零平面的相对位置，以使每个主缸的柱塞端部在同一高度，下模同理，以使每个补偿缸的柱塞端部也在同一高度，从而确保活动梁上模和下模平行，并且保持间距ΔT，简化工艺参数，其中，零平面是假定平面，其设定为距离地面一定高度的参考面，且假定零平面的高度为零；

第二，空载时，使位移传感器测量的值为真实的柱塞伸出量而不是被动的伸出量，以确保位移传感器反馈的是主缸的柱塞端部的真实位置。

为此，根据本发明一实施方式，提供一种用于框架式JCO成型机的多缸同步控制系统，其中，所述多缸同步控制系统包括：

机架，其包括上梁和下梁；

多个主缸，各主缸均包括第一缸体和第一柱塞，各第一缸体均安装到上梁；

模具组件，其包括彼此平行的活动梁上模和下模，各第一柱塞的端部均接触但不连接到活动梁上模；

多个回程缸，各回程缸一端安装到上梁，另一端连接到活动梁上模；

多个补偿缸，各补偿缸均一端安装到下梁，另一端接触但不连接到下模；

控制模块，其包括通信连接的同步控制器、多个第一伺服阀及多个第一位移传感器，其中，各第一伺服阀相应地安装到各第一缸体，其中，各第一位移传感器均包括移动部分和固定部分；

其中，所述机架还包括固定于地面上的固定支架，

其中，各第一位移传感器的固定部分固定于固定支架，移动部分连接到第一柱塞的端部，其中，第一位移传感器用于测量第一柱塞的端部相对于零平面的相对位置，其中，零平面设定为距离地面一定高度的参考面，且假定零平面的高度为零。

在一示例中，第一位移传感器的移动部分可包括磁环，所述磁环可安装到主缸的第一柱塞的端部。

在一示例中，在多缸同步控制系统的工作过程中，所述多个主缸的所有第一柱塞的端部均保持在同一水平面上，并与下模的上表面平行。

在一示例中，各第一伺服阀可分别安装于各第一缸体的远离第一柱塞的尾端。

在一示例中，各补偿缸均可包括第二缸体和第二柱塞，各第二缸体均可安装到下梁，各第二柱塞接触但不连接到下模。

在一示例中，在多缸同步控制系统的工作过程中，所述多个补偿缸的所有第二柱塞的端部均可保持在同一水平面上。

在一示例中，所述控制模块还可包括与同步控制器通信连接的多个第二伺服阀及多个第二位移传感器，其中，各第二伺服阀可相应地安装到各补偿缸，其中，第二位移传感器可一端固定于固定支架，另一端连接到第二柱塞的端部，以随着第二柱塞移动。

根据本发明实施方式的用于框架式JCO成型机的多缸同步控制系统的工作原理如下：

首先，为了避免加载状态时机架上梁和下梁的变形对系统的影响，确保活动梁上模与下模平行及其间距ΔT(如图2所示)，本发明直接测量加载状态时主缸的第一柱塞端部相对于零平面的相对位置，而不是测量每个缸的伸出量；另外，本发明还提供用于安装位移传感器的固定支架，上述固定支架固定在地面或基础上。

其次，为了避免空载时部分主缸被动工作而导致主缸内部形成负压的情况，本发明设计成使传感器测量的值为真实的柱塞伸出量，而不是被动的伸出量；进而，本发明设计将所有传感器的磁环安装到主缸的第一柱塞，主缸不与活动梁上模连接，并增加若干个回程缸，将这些回程缸与活动梁上模连接。主缸主动压下，以确保传感器反馈的是主缸的第一柱塞端部的真实位置。

再次，位移传感器将每个主缸的位置实时信号反馈到同步控制器，同步控制器根据返回的信号控制伺服阀的开口度，从而分别控制每个主缸的伸出量及速度，保证所有主缸的第一柱塞端部在同一绝对高度，以实现同步控制。

因此，根据本发明实施方式提供的用于框架式JCO成型机的多缸同步控制系统可具有如下有益效果：

本发明通过在加载状态下直接测量主缸的第一柱塞端部相对于零平面的相对位置、以及在空载状态下使传感器测量的值为真实的柱塞伸出量，以确保传感器反馈主缸的第一柱塞端部的真实位置，使得工艺参数可简单确定；以及

本发明通过闭环伺服控制，使得对框架式JCO成型机的控制精度高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施实施方式的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。各附图中，相同元件用相同或相似标号标示。在附图中：

图1示意性示出处于空载状态下的根据本发明一实施方式的用于框架式JCO成型机的多缸同步控制系统；

图2示意性示出处于加载状态下的图1的用于框架式JCO成型机的多缸同步控制系统；以及

图3示意性示出图1中的用于框架式JCO成型机的多缸同步控制系统的位移传感器和固定支架。

附图元件标号

100：多缸同步控制系统；110：机架；120：上梁；130：下梁；140：固定支架；150：地面；200：主缸；210：第一缸体；220：第一柱塞；230：回程缸；300：模具组件；310：活动梁上模；320：下模；400：补偿缸；500：控制模块；510：同步控制器；520：第一伺服阀；530：第一位移传感器；

C1：第一缸体；C2：第一缸体；C3：第一缸体；C4：第一缸体；C5：第一缸体；C6：第一缸体；L：伸出量；L1：伸出量；L2：伸出量；ΔL1：伸长量的差量；ΔL2：伸长量的差量；ΔT：间距。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施方式及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的实施方式中，可以理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等类似语的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的实施方式中，可以理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区别类似的部件或部分，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解，这样术语“第一”、“第二”等(如果存在)在适当情况下可以互换，以便在这里描述的本申请实施方式能够以除这里示出顺序外的其它顺序实施。

以下结合附图，详细说明根据本发明实施例提供的技术方案。

图1示意性示出处于空载状态下的根据本发明一实施方式的用于框架式JCO成型机的多缸同步控制系统。图2示意性示出处于加载状态下的用于框架式JCO成型机的多缸同步控制系统。

参见图1和2，提供一种用于框架式JCO成型机的多缸同步控制系统100，其包括：

机架110，其包括上梁120和下梁130；

多个主缸200，各主缸200均包括第一缸体210和第一柱塞220，各第一缸体210均安装到上梁120；

模具组件300，其包括彼此平行的活动梁上模310和下模320，各第一柱塞220的端部均接触但不连接到活动梁上模310；

多个回程缸230，各回程缸230一端安装到上梁120，另一端连接到活动梁上模310；

多个补偿缸400，各补偿缸400一端安装到下梁130，另一端接触但不连接到下模320；

控制模块500，其包括通信连接的同步控制器510、多个第一伺服阀520及多个第一位移传感器530，其中，各第一伺服阀520相应地安装到各第一缸体210，其中，各第一位移传感器530均包括移动部分和固定部分；

其中，所述机架110还包括固定于地面上的固定支架140，

其中，各第一位移传感器530的固定部分固定于固定支架140，移动部分连接到第一柱塞220的端部，其中，第一位移传感器530用于测量第一柱塞220的端部相对于零平面的相对位置，其中，零平面设定为距离地面一定高度的参考面，且假定零平面的高度为零。

在附图所示示例中，提供六个主缸200、两个回程缸230、六个第一伺服阀520、六个第一位移传感器530、及四个补偿缸400。

在此强调，零平面为假定平面，可根据需要设定到高于地面的合适高度。

在一示例中，第一位移传感器530的移动部分可包括磁环，所述磁环安装到主缸200的第一柱塞220的端部。

在一示例中，在多缸同步控制系统100的工作过程中，所述多个主缸200的所有第一柱塞220的端部均可保持在同一水平面上，并与下模320的上表面平行。

参见图1，下模320的上表面是指下模320的面对活动梁上模310的表面。

在一示例中，各第一伺服阀520可分别安装于各第一缸体210的远离第一柱塞220的尾端。

在一示例中，各补偿缸400均可包括第二缸体和第二柱塞，各第二缸体均可安装到下梁130，各第二柱塞可连接到下模320。

在一示例中，在多缸同步控制系统100的工作过程中，所述多个补偿缸400的所有第二柱塞的端部均可保持在同一水平面上。

在一示例中，所述控制模块500还可包括与同步控制器510通信连接的多个第二伺服阀及多个第二位移传感器，其中，各第二伺服阀相应地安装到各补偿缸400，其中，第二位移传感器一端固定于固定支架140，另一端连接到第二柱塞的端部，以随着第二柱塞移动。

通过上述可知，本发明的工艺参数简单，且通过闭环伺服控制，对框架式JCO成型机的控制精度较高。

下面以根据本发明实施方式的用于框架式JCO成型机的多缸同步控制系统100为例，说明硬件连接的操作步骤：

首先，参见图1和2，可将增设的两个回程缸230一端安装到机架110的上梁120，另一端与活动梁上模310连接，且主缸200不与活动梁上模310连接；

下一步，可增设固定支架140，将其安装在地面150上，如图3所示；

下一步，可将六个第一位移传感器530安装在固定支架140上；

下一步，可将六个第一位移传感器530的磁环分别安装在主缸200的第一柱塞220的端部上；

下一步，可将六个第一位移传感器530与同步控制器510用SSI(SynchronousSerial Interface，同步串行接口)信号电缆连接；

下一步，可将第一伺服阀520与同步控制器510用+/-10V的信号电缆连接；

下一步，可将第一伺服阀520用管道与主缸200、液压回路的压力管路和回油管路连接；

下一步，可将两个回程缸230接通相应的压力管路与回油管路。

这样就完成了多缸同步控制系统100所需的硬件连接，然后按要求编制程序，从而最终实现对框架式JCO成型机的多缸同步控制。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种用于框架式JCO成型机的多缸同步控制系统(100)，其特征在于，包括：

机架(110)，其包括上梁(120)和下梁(130)；

多个主缸(200)，各主缸(200)均包括第一缸体(210)和第一柱塞(220)，各第一缸体(210)均安装到上梁(120)；

模具组件(300)，其包括彼此平行的活动梁上模(310)和下模(320)，各第一柱塞(220)的端部均接触但不连接到活动梁上模(310)；

多个回程缸(230)，各回程缸(230)一端安装到上梁(120)，另一端连接到活动梁上模(310)；

多个补偿缸(400)，各补偿缸(400)均一端安装到下梁(130)，另一端接触但不连接到下模(320)；

控制模块(500)，其包括通信连接的同步控制器(510)、多个第一伺服阀(520)及多个第一位移传感器(530)，其中，各第一伺服阀(520)相应地安装到各第一缸体(210)，其中，各第一位移传感器(530)均包括移动部分和固定部分；

其中，所述机架(110)还包括固定于地面上的固定支架(140)，

其中，各第一位移传感器(530)的固定部分固定于固定支架(140)，移动部分连接到第一柱塞(220)的端部，其中，第一位移传感器(530)用于测量第一柱塞(220)的端部相对于零平面的相对位置，其中，零平面设定为距离地面一定高度的参考面，且假定零平面的高度为零。

2.如权利要求1所述的用于框架式JCO成型机的多缸同步控制系统，其特征在于，第一位移传感器(530)的移动部分包括磁环，所述磁环安装到主缸(200)的第一柱塞(220)的端部。

3.如权利要求1所述的用于框架式JCO成型机的多缸同步控制系统，其特征在于，在多缸同步控制系统(100)的工作过程中，所述多个主缸(200)的所有第一柱塞(220)的端部均保持在同一水平面上，并与下模(320)的上表面平行。

4.如权利要求1所述的用于框架式JCO成型机的多缸同步控制系统，其特征在于，各第一伺服阀(520)分别安装于各第一缸体(210)的远离第一柱塞(220)的尾端。

5.如权利要求1所述的用于框架式JCO成型机的多缸同步控制系统，其特征在于，各补偿缸(400)均包括第二缸体和第二柱塞，各第二缸体均安装到下梁(130)，各第二柱塞接触但不连接到下模(320)。

6.如权利要求5所述的用于框架式JCO成型机的多缸同步控制系统，其特征在于，

在多缸同步控制系统(100)的工作过程中，所述多个补偿缸(400)的所有第二柱塞的端部均保持在同一水平面上。

7.如权利要求6所述的用于框架式JCO成型机的多缸同步控制系统，其特征在于，

所述控制模块(500)还包括与同步控制器(510)通信连接的多个第二伺服阀及多个第二位移传感器，

其中，各第二伺服阀相应地安装到各补偿缸(400)，

其中，第二位移传感器一端固定于固定支架(140)，另一端连接到第二柱塞的端部，以随着第二柱塞移动。