CN111442001B - 一种压射速度与压射力双闭环控制的油路结构及控制方式 - Google Patents

一种压射速度与压射力双闭环控制的油路结构及控制方式 Download PDF

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Abstract

一种压射速度与压射力双闭环控制的油路结构及控制方式，很好的简化了油路结构，节约了成本，提高压射压力控制的稳定性；本发明技术方案为：包括第一蓄能器A1和第二蓄能器A2、压射油缸、油箱，所述的压射油缸包括增压无杆腔、增压有杆腔、压射无杆腔、压射有杆腔，第一蓄能器A1通过速度控制比例阀V16与压射无杆腔连接，第一蓄能器A1依次经压力补充阀V5、压力流量控制阀V12与压射有杆腔连接，第二蓄能器A2通过压力控制比例阀V14与增压无杆腔连接，增压有杆腔与油箱连接；本发明构思巧妙，提出了一种新的油路结构。

Description

一种压射速度与压射力双闭环控制的油路结构及控制方式
技术领域
本发明涉及压铸机压射技术领域，尤其是涉及一种压射速度与压射力双闭环控制的油路结构及控制方式。
背景技术
在压铸行业中，针对不同的工作状况经常需要不同的压射速度以及压射力，目前压铸行业中对于压射速度和压射力的控制调整一般分为两种不同的形式，其中第一种：当前行业内小型压铸机的普遍做法是对速度和压力的精度不做特殊控制。因考虑到成本原因：1.射出速度的控制是靠手动调节阀的调节螺杆进行手动调节，这样的速度稳定性差，且每次调节量无法自动记录，无法做到模具参数智能化；2.射出力的控制是靠调节蓄能器蓄能压力的大小来控制的，这种控制方式需要配合调整蓄能器储能压力来控制，该过程中往往会涉及到氮气的充入或者释放，但是在实际操作过程中往往会过压使用，射出压力超出实际所需压射力，导致产品容易产生飞边等缺陷，同时也会减少模具的使用寿命。该方案的自动化程度低。
第二种：对速度和增压分别单独控制，可以做到速度或/和增压压力的闭环控制，且自动化程度高。但是现有增压闭环的控制方式是在增压缸出口做压力控制，间接控制压射压力；且该方案的控制油路结构复杂，制造成本高。
因此需要设计一种新的油路控制结构解决以上问题。
发明内容
本发明针对以上所要解决的技术问题是提供一种[1] 与压射力双闭环控制的油路结构及控制方式，很好的简化了油路结构，节约了成本，提高压射压力控制的稳定性。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：包括第一蓄能器A1和第二蓄能器A2、压射油缸1、油箱，所述的压射油缸1包括增压无杆腔11、增压有杆腔12、压射无杆腔13、压射有杆腔14，第一蓄能器A1通过速度控制比例阀V16与压射无杆腔13连接，第一蓄能器A1依次经压力补充阀V5、压力流量控制阀V12与压射有杆腔14连接，第二蓄能器A2通过压力控制比例阀V14与增压无杆腔11连接，增压有杆腔12与油箱连接。
优选的，所述的第一蓄能器A1通过第一储能阀V1、第一储能先导阀V2与液压系统相连，所述的第二蓄能器A2通过第二储能阀V8、第二储能先导阀V7与液压系统相连，液压系统从P点接入，可通过第一储能阀V1和第二储能阀V8分别对第一蓄能器A1和第二蓄能器A2进行储能。
优选的，所述的压射油缸1有杆腔出口部位设有位移传感器R3，位移传感器R3可以即时将检测到的位移数据反馈给控制系统，通过位移传感器R3、控制系统可以对速度控制比例阀V16和压力流量控制阀V12进行闭环控制，实现速度精准控制。
优选的，所述的压射无杆腔13入口部位连接有第一压力传感器R2，压射有杆腔14的入口部位连接有第二压力传感器R1，第一压力传感器R1和第二压力传感器R2可以即时将相应位置检测到的压力反馈给控制系统，通过第一压力传感器R1和第二压力传感器R2的压力值控制油缸最终输出压力，达到压力闭环控制的目的。
优选的，所述的压射无杆腔13入口部位连接有复位回油阀V18以及复位回油先导阀V17，复位回油阀V18以及复位回油先导阀V17的另一端连接至油箱。
优选的，所述的压射有杆腔14连接有锤前/锤后阀V6，锤前/锤后阀V6为三位四通电磁阀，所述的锤前/锤后阀V6一个支路连接至压射有杆腔14，同侧另一支路连接至压射无杆腔13，与压射有杆腔14支路相对的另一侧与液压系统相连，与压射无杆腔13相对的另一侧连接至油箱，如附图1所示。
优选的，所述的压射有杆腔14与锤前/锤后阀V6之间连接有锤后单向控制阀V10，锤后单向控制阀V10可以防止压射有杆腔14的油液倒流。
优选的，所述的锤前/锤后阀V6与压射无杆腔13之间连接有高压隔离阀V19，所述的高压隔离阀V19为单向阀，流通方向为锤前/锤后阀V6至压射无杆腔13。
优选的，所述的第一储能阀V1与第一蓄能器A1之间连接有第一单向阀V3，压力补充阀V5相对第一单向阀V3更靠近第一蓄能器A1与第一蓄能器A1之间连接，第二储能阀V8与第二蓄能器A2之间连接有第二单向阀V9。
优选的，所述的第一蓄能器A1和第二蓄能器A2之间与油箱之间均连接有回油阀，压力流量控制阀V12的一端与油箱连接，压射有杆腔14与油箱之间同样连接有溢流阀V13，压射有杆腔的油液可通过溢流阀回油箱。
本发明具有以下好处：
第一,在能满足速度和压力闭环控制的前提下，简化了油路结构，降低制造成本；
第二, 本发明设计了一种新的油路结构，增加油路控制选择方式；
第三，本发明直接控制压射系统最终输出的压射力，压力控制更加精准。
附图说明
图1为本发明压射系统整体油路图。
图中1-压射油缸，11-增压无杆腔，12-增压有杆腔，13-压射无杆腔，14-压射有杆腔。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
由附图1可知，一种压射速度与压射力双闭环控制的油路结构及控制方式，包括第一蓄能器A1和第二蓄能器A2、压射油缸1、油箱，所述的压射油缸1包括增压无杆腔11、增压有杆腔12、压射无杆腔13、压射有杆腔14，第一蓄能器A1通过速度控制比例阀V16与压射无杆腔13连接，第一蓄能器A1依次经压力补充阀V5、压力流量控制阀V12与压射有杆腔14连接，第一蓄能器A1、速度控制比例阀V16、压力流量控制阀V12与压射油缸1共同构成速度控制油路，第二蓄能器A2通过压力控制比例阀V14与增压无杆腔11连接，增压有杆腔12与油箱连接，第一蓄能A1、第二蓄能器A2、压力补充阀V5、压力流量控制阀V12、压射油缸1与压力控制比例阀V14共同构成压力控制油路。
为了便于对第一蓄能器A1以及第二蓄能器A2的储能，所述的第一蓄能器A1通过第一储能阀V1、第一储能先导阀V2与液压系统相连，所述的第二蓄能器A2通过第二储能阀V8、第二储能先导阀V7与液压系统相连，液压系统从P点接入，可通过第一储能阀V1和第二储能阀V8分别对第一蓄能器A1和第二蓄能器A2进行储能。
为了便于对压射速度进行实时控制，所述的压射油缸1有杆腔出口部位设有位移传感器R3，位移传感器R3可以即时将检测到的位移数据反馈给控制系统，通过位移传感器R3、控制系统可以对速度控制比例阀V16和压力流量控制阀V12进行闭环控制，实现多段速度精准控制。
为了便于对压射压力进行控制，所述的压射无杆腔13入口部位连接有第一压力传感器R2，压射有杆腔14的入口部位连接有第二压力传感器R1，第一压力传感器R1和第二压力传感器R2可以即时将相应位置检测到的压力反馈给控制系统，通过第一压力传感器R1和第二压力传感器R2的压力值，控制系统可以对压力流量控制阀V12压力控制比例阀V14进行闭环控制，以精确控制压射有杆腔14压力，直接控制压射系统最终输出的压射力，保证最终输出的压射力为系统中设定目标值，可达到多段压力闭环控制的目的。
为了便于压射杆的复位以及循环工作，所述的压射无杆腔13入口部位连接有复位回油阀V18以及复位回油先导阀V17，复位回油阀V18以及复位回油先导阀V17的另一端连接至油箱，通过复位回油阀V18以及复位回油先导阀V17的不同工作状态可以控制压射油缸1活塞杆的回缩，实现复位动作。
为了实现压射杆的复位，所述的压射有杆腔14连接有锤前/锤后阀V6，锤前/锤后阀V6为三位四通电磁阀，所述的锤前/锤后阀V6一个支路连接至压射有杆腔14，同侧另一支路连接至压射无杆腔13，与压射有杆腔14支路相对的另一侧与液压系统相连，与压射无杆腔13相对的另一侧连接至油箱，如附图1所示。
为了便于对锤前/锤后阀V6的工作状态进行控制，所述的压射有杆腔14与锤前/锤后阀V6之间连接有锤后单向控制阀V10，锤后单向控制阀V10可以防止压射有杆腔14的油液倒流。
为了更好的保护锤前/锤后阀V6，所述的锤前/锤后阀V6与压射无杆腔13之间连接有高压隔离阀V19，所述的高压隔离阀V19为单向阀，流通方向为锤前/锤后阀V6至压射无杆腔13，通过高压隔离阀V19可以避免压射无杆腔13的油液反流经过锤前/锤后阀V6，避免高压情况下对锤前/锤后阀V6的损害。
为了更好的对第一蓄能器A1和第二蓄能器A2已储存压力进行保护，所述的第一储能阀V1与蓄能器之间连接有第一单向阀V3，压力补充阀V5相对第一单向阀V3更靠近第一蓄能器A1与第一蓄能器A1之间连接，第二储能阀V8与第二蓄能器A2之间连接有第二单向阀V9，通过第一单向阀V3和第二单向阀V9可以有效提高第一蓄能器A1和第二蓄能器A2储能效率以及避免压力泄漏。
为了保证整个液压系统的回油，所述的第一蓄能器A1和第二蓄能器A2之间与油箱之间均连接有回油阀，压力流量控制阀V12的一端与油箱连接，压射有杆腔14与油箱之间连接有溢流阀V13。
本发明中以上所述的阀体均为电控阀或逻辑阀，在使用过程中，可由控制系统结合液压系统自身压力控制阀体的启闭、换位或换向；
本发明在具体使用时按工作状态可分为七个不同的阶段：
一、储能状态，此时液压系统从P点接入，为压射部分提供基础动力源，通过第一储能阀V1和第二储能阀V8分别控制第一蓄能器A1和第二蓄能器A2进行储能，达到设定值后，自动停止相关储能动作；此时，第一储能先导阀V2和第二储能先导阀V7分别控制第一储能阀V1和第二储能阀V8的开关，第一单向阀V3和第二单向阀V9可以避免在储能过程中油液的回流。
二、压射第一阶段：慢速射出；慢速射出由速度控制比例阀V16和压力流量控制阀V12同步控制，此时复位回油阀V18先导阀得电，复位回油阀V18处于关闭状态，压力流量控制阀V12调整至速度控制状态，速度控制比例阀V16和压力流量控制阀V12控制的模拟量由系统设定的速度而定；通过位移传感器R3将检测信息传回控制系统，对速度控制比例阀V16和压力流量控制阀V12的控制信号进行闭环控制,进而对油缸速度进行控制；在该控制方式下，慢速速度稳定，启动无冲击，重复精度高。
三、压射第二阶段：快速射出；在第一阶段的慢速射出达到设定位置后，进入快速阶段，此时各个阀体的工作状态与慢速射出阶段保持一致，主要根据系统设定速度对压力流量控制阀V12和速度控制比例阀V16的模拟量信号进行控制，进而控制油缸速度；该控制方式下，速度多段可调，速度控制精准，重复精度高。
四、压射第三阶段：增压射出；在压射第二阶段的快速射出过程中，满足了增压射出的设定条件后，速度控制比例阀V16开始停止工作，速度控制比例阀V16会快速关闭，此时复位回油先导阀V17持续得电，复位回油阀V18处于关闭状态，压力控制比例阀V14打开，开始配合压力流量控制阀V12工作，压力流量控制阀V12同时切换为压力控制状态，此时压力补充阀V5根据需要打开，以保证压力流量控制阀V12的正常压力控制；此工作阶段中，由控制系统设定的压力值作为目标值，经过第一压力传感器R1和第二压力传感器R2检测的压力值实时传回控制系统，对压力流量控制阀V12进行闭环控制，通过第一传感器和第二传感器检测到的压力差，以精确控制油缸有杆腔压力，直接控制压射系统最终输出的压射力，保证最终输出的压射力为系统中设定目标值。
五、压射第四阶段：保压；在增压压射力制到为设定值之后，复位回油先导阀V17持续得电，复位回油阀V18保持关闭状态，压力控制比例阀V14保持开启，持续对压力流量控制阀V12进行闭环控制，保持对油缸有杆腔压力的控制，以确保在保压过程中的压射力稳定，此时与增压射出阶段工作状态基本一致，压力处于相对稳定的状态。
六、压射第五阶段：跟出；在冷却时间结束后，开始重复第一阶段的慢速控制，复位回油先导阀V17持续得电，复位回油阀V18保持关闭状态，由速度控制比例阀V16配合压力流量控制阀V12同步控制，此时压力流量控制阀V12又切换为速度控制状态，速度控制比例阀V16配合压力流量控制阀V12控制的模拟量由控制系统设定的速度而定,进而对油缸速度进行控制。该控制方式下，速度控制稳定，无冲击，跟出动作更可靠。
七、压射第六阶段：复位；在位移传感器R3检测到活塞达到跟出设定值后，速度控制比例阀V16关闭，关闭跟出动作，压力流量控制阀V12再次切换为中位控制，锤前/锤后阀V6切换至右位（即P通A的回锤状态），复位回油先导阀V17失电，复位回油阀V18开启，使活塞回退，当位移传感器R3检测到活塞回到原位后，再重复以上动作进行下一轮的循环。
本发明通过采用了压力流量控制阀V12配合速度控制比例阀V16以及压力控制比例阀V14，通过不同的工作阶段由控制系统切换压力流量比例阀不同的工作状态，结合位移传感器R3以及第一压力传感器R1和第二压力传感器R2的实时反馈，形成压力和速度的双闭环控制，本发明中通过一套液压系统可以同时实现对压射过程中的速度闭环以及压力闭环的同步控制，相对现有的不控制、手动控制很好的提高了压射质量，同时可以有效提高模具的使用寿命；相对现有的采用速度和增压分别单独控制的液压结构来说，本发明有效的简化了液压结构的，节约了成本。
而且相对于现有的增压闭环控制结构来说，本发明中通过第一压力传感器R1和第二压力传感器R2的互相配合，实时将采集到的数据反馈到控制系统中从而控制压力流量控制阀V12，进行压力闭环实时控制，可以更加准确的控制压力以及保证压力的稳定性，确保油缸真实输出压射力，可以很好的提高整个工作的压射质量，提高产品质量。
本发明以上所述的各个阀体可以采用但不限于以上提到的类型，只要可以满足上述所述作用即可，同时各个阀体的功能可能采用单个阀体实现也可能采用多个阀的组合阀体进行实现，均属于本申请的保护范围内；此外本发明中对执行元件的控制；可以应用于压铸机和注塑机等；对执行元件的速度闭环控制；尤其可以应用于对油缸、马达等的控制；对执行元件的压力闭环控制，尤其可以应用于对油缸的控制。

Claims (1)

1.一种压射速度与压射力双闭环控制的油路结构，其特征在于，包括第一蓄能器和第二蓄能器、压射油缸、油箱，所述的压射油缸包括增压无杆腔、增压有杆腔、压射无杆腔、压射有杆腔，第一蓄能器通过速度控制比例阀与压射无杆腔连接，第一蓄能器依次经压力补充阀、压力流量控制阀与压射有杆腔连接，第二蓄能器通过压力控制比例阀与增压无杆腔连接，增压有杆腔与油箱连接；所述的压射油缸有杆腔出口部位设有位移传感器；所述的压射无杆腔入口部位连接有第一压力传感器，压射有杆腔的入口部位连接有第二压力传感器；
所述的第一蓄能器通过第一储能阀、第一储能先导阀与液压系统相连，所述的第二蓄能器通过第二储能阀、第二储能先导阀与液压系统相连；所述的压射无杆腔入口部位连接有复位回油阀以及复位回油先导阀，复位回油阀以及复位回油先导阀的另一端连接至油箱；所述的压射有杆腔连接有锤前/锤后阀，所述的锤前/锤后阀一个支路连接至压射有杆腔，同侧另一支路连接至压射无杆腔，与压射有杆腔支路相对的另一侧与液压系统相连，与压射无杆腔相对的另一侧连接至油箱；所述的压射有杆腔与锤前/锤后阀之间连接有锤后单向控制阀；所述的锤前/锤后阀与压射无杆腔之间连接有高压隔离阀；所述的第一储能阀与第一蓄能器之间连接有第一单向阀，第二储能阀与第二蓄能器之间连接有第二单向阀；所述的第一蓄能器和第二蓄能器之间与油箱之间均连接有回油阀；所述压力流量控制阀包括三个接口，其中进油口经压力补充阀连接到第一蓄能器，出油口连接到压射有杆腔，另外一个回油口连接到油箱；压射有杆腔与油箱之间连接有溢流阀。
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