CN206129790U - 一种直线运动工件、物品精确定位和重复定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种对工件物品位置进行精确定位的液压传动控制技术。一种直线运动工件、物品精确定位和重复定位装置，包括液压系统、控制系统、液压减速装置、位移检测模块）以及液控单向阀，位移检测模块实时检测工件或物品的位移数据信息并送入控制系统；所述控制系统控制连接液压系统以及液压减速装置，所述液压系统通过减速装置和液控单向阀连接液压油缸。本实用新型利用常规的液压元件对在二维平面内、直线移动的物品、工件等做精确位置定位，不仅克服了伺服电机驱动涡轮蜗杆的开环控制系统使用磨损快、寿命短、后期维护成本高的缺陷，而且制造、使用、维护成本远低于利用位移传感器检测油缸活塞杆运行距离、通过伺服阀控制油缸运行距离的闭环控制。

Description

一种直线运动工件、物品精确定位和重复定位装置

技术领域

本实用新型涉及一种对工件物品位置进行精确定位的液压传动控制技术，尤其是涉及一种对直线运动工件、物品进行精确定位和重复定位的装置。

背景技术

目前我国的经济体质改革已经达到一定程度，现在正处于社会转型、产业升级的重要时期。当前劳动力成本升高、生产效率低的问题已严重制约了实体产业的发展，而生产过程的自动化可以大大的提高生产效率。

在自动化生产过程中，对工件、物品的精确定位、重复定位直接关系到产品的质量、生产效率，关系到生产的可持续进行。自动化生产线对工件、物品的精确定位要求相当普遍，且精度要求比较高，有的要求在0.1mm以内，有的精度0.1mm-2mm就能满足使用要求。对于高于在0.1mm以内高精度的定位要求，需要使用伺服控制才能满足定位精确度要求。

伺服控制大体分为两种方式：一种伺服电机驱动涡轮蜗杆的开环控制，一种是利用位移传感器检测油缸活塞杆运行距离、通过伺服阀控制油缸运行速度、运行距离的闭环控制。伺服电机驱动涡轮蜗杆的开环控制存在机械磨损，特别是在控制重量大、上、下运行使用时，磨损情况特别严重，导致精度短时间内大幅降低，无法满足要求，现在的解决办法是定期成套更换，造成后期的保养成本增加、维护工期长。利用位移传感器检测油缸活塞杆运行距离、通过伺服阀控制油缸运行的闭环控制存在着元件采购成本很高，液压系统制作要求、使用环境要求苛刻、使用维修技能要求高等缺点。满足同样定位精度伺服控制系统，利用位移传感器检测油缸活塞杆运行距离、通过伺服阀控制油缸运行的闭环控制比伺服电机驱动涡轮蜗杆的开环控制成本高出2.5倍以上。

生产实际中，在2mm至0.1mm范围内的定位精度要求相当普遍，概率很高。而要求在这个精度范围内的精确定位、重复定位办法，目前依旧采用伺服控制：在使用频率不高的使用场合，一般选用伺服电机驱动涡轮蜗杆的开环控制，虽能降低前期设备投入成本，但后期维护、保养、使用成本高；在使用频率高的条件下，一般选用利用位移传感器检测油缸活塞杆运行距离、通过伺服阀控制油缸运行的闭环控制，虽然使用寿命长、定位精度能长期保证，但前期设备投入大，经济效益差。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术不足，提出了一种直线移动工件、物品精确定位和重复定位装置，利用普通液压元件对在二维平面内直线移动的物品、工件等做精确位置定位。

本实用新型所采用的技术方案：

一种直线运动工件、物品精确定位和重复定位装置，包括液压系统、控制系统（8）以及液压减速装置（3），所述液压系统包括液压油泵（1）、电磁换向阀（2）以及液压油缸（5），所述定位装置还包括位移检测模块（6）以及液控单向阀（4），位移检测模块实时检测工件或物品的位移数据信息并送入控制系统；所述控制系统（8）控制连接液压系统以及液压减速装置（3），所述液压系统通过减速装置（3）和液控单向阀（4）连接液压油缸（5）。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型直线运动工件、物品精确定位、重复定位装置，利用普通液压油缸（使用常规的液压元件，而不是使用成本很高的比例伺服控制）对在二维平面内、直线移动的物品、工件等做精确位置定位，不仅克服了伺服电机驱动涡轮蜗杆的开环控制系统使用磨损快、寿命短、后期维护成本高的缺陷，而且制造、使用、维护成本远低于利用位移传感器检测油缸活塞杆运行距离、通过伺服阀控制油缸运行距离的闭环控制，产生可观的经济效益。

2、本实用新型直线运动工件、物品精确定位、重复定位装置，具有结构简单、低成本、无复杂精密液压元件、寿命长、稳定可靠、便于技术掌握及维修，使用范围广的特点，也可以使用总线方式控制数量众多的设备进行位置的精确定位、重复定位。

附图说明

图1是本实用新型直线运动工件、物品精确定位、重复定位装置的结构示意图；

图2是本实用新型定位装置电磁单向阀工作原理图；

图3是本实用新型中使用的液压减速装置原理图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

参见图1，本发明直线运动工件、物品精确定位和重复定位装置，包括液压系统、控制系统8以及液压减速装置3，所述液压系统包括液压油泵1、电磁换向阀2以及液压油缸5，所述定位装置还包括位移检测模块6以及液控单向阀4，位移检测模块6实时检测工件或物品的位移数据信息并送入控制系统8；所述控制系统8控制连接液压系统以及液压减速装置3，所述液压系统通过液压减速装置3和液控单向阀4连接液压油缸5。

实施例2

本实施例的直线运动工件、物品精确定位和重复定位装置，与实施例1不同的是：参见图3，液压减速装置3包含电磁单向阀15、双向节流阀16，所述电磁单向阀15、双向节流阀16并联构成液压减速装置。

电磁单向阀型号可采用DHF08-227。如图2所示，电磁单向阀的电磁线圈不通电时，液压油流经电磁单向阀DHF08-227的B通路，P1到P2、P2到P1可以双向导通，液压油可以通过；当电磁单向阀DHF08-227电磁线圈通电时，电磁单向阀DHF08-227置于A通路，P1到P2、P2到P1双向关闭，截断液压油经过电磁单向阀的B通路，液压油不可以通过电磁单向阀。

液压减速装置工作原理如下：当电磁单向阀DHF08-227电磁线圈不通电，液压油流经电磁单向阀DHF08-227的B通路、双向节流阀LF8-00/4GN05，可以双向全流速通过，液压油缸5活塞杆高速运行；当电磁单向阀DHF08-227电磁线圈通电，电磁单向阀DHF08-227转换到A路截断液压油流经电磁单向阀DHF08-227的通路，仅经双向节流阀LF8-00/4GN05通过，减少液压油缸5的供油量，降低液压油缸5活塞杆的运行速度。

实施例3

参见图1，本实施例的直线运动工件、物品精确定位和重复定位装置，所述控制系统包括数据采集模块、可控编程器或微处理器以及执行单元；位移检测模块输出工件或物品的位移数据信息并通过数据采集模块送入可控编程器或微处理器，可控编程器或微处理器通过执行单元控制连接液压系统及减速装置；所述位移检测模块采用模拟量位移传感器或脉冲高速计数器。

可控编程器或微处理器将输入的模拟量、高速脉冲进行分析、运算，将油缸活塞杆的运行距离时时和设定的定位点进行对比，根据对比结果，在工件、物品接近定位点前1mm-5mm范围内控制减速装置的动作，在工件、物品到达设定的定位点时，关闭液压系统中的换向阀，停止油缸活塞杆的运行，同时锁闭液控单向阀，锁定工件、物品的停留位置。

实施例4

参见图1，本实施例的直线运动工件、物品进行精确定位和重复定位装置，液压减速装置3包含电磁单向阀15、双向节流阀16；控制系统包含数据采集模块7、可控编程器9、控制交流接触器10的中间继电器11、控制电磁换向阀2 a端电磁铁线圈的中间继电器13、控制电磁换向阀2 b端电磁线圈的中间继电器14、控制电磁单向阀15电磁线圈的中间继电器12、控制电机的交流接触器10及其辅助电路。位移检测模块输出信号通过数据采集模块7接入可控编程器9，所述可控编程器9控制连接各中间继电器。

液压减速装置是降低液压系统介质流量的远程可控装置，用于降低液压系统的介质流量。在接到可控编程器的指令时，开关减速装置的电磁阀电源，减少液压油的通过量，降低油缸活塞杆的运行速度。

液压减速装置品种很多，型号千变万化。可以使用电磁调速阀、电磁减速阀、电磁节流阀或电磁流量控制阀等，生产厂家不一样，名称和型号也不一样。

实施例5

如图1所示，本实用新型控制系统中的可控编程器CPU 224XP 6ES7 214-2BD23-OXB8西门子PLC通过中间继电器JQX-13F(D)/006-2Z6导通交流接触器CJ20-25、启动液压油泵CBW-F210-AFPR，同时通过中间继电器JQX-13F(D)/006-2Z6使电磁换向阀4WE6J-60B/W220-50NZ4a端电磁线圈得电，电磁换向阀2置于左侧位置，导通液压油泵1、经电磁单向阀DHF08-227 B通路和双向节流阀LF8-00/4GN05、液控单向阀Z2S6到液压油缸5 A侧的油路，推动液压油缸5活塞杆带动工件、物品向右高速运行，同时位移测量模块6实时检测物品的位移距离，通过数据采集模块C2000-A2-5MX2800-AC1将实时位移数据送入西门子CPU224XP 6ES7 214-2BD23-OXB8进行运算、比较，当工件或物品接近设定位置点1mm-5mm时，西门子CPU 224XP 6ES7 214-2BD23-OXB8通过中间继电器JQX-13F(D)/006-2Z6导通电磁单向阀DHF08-227电磁线圈电路，电磁单向阀DHF08-227置于A通路，截断液压油经过电磁单向阀DHF08-227通路，仅流经双向节流阀LF8-00/4GN05向液压油缸1 A侧供油，减少液压油缸5 A侧的供油量，降低液压油缸5活塞杆带动工件、物品的运行速度，以很低的速度向设定点运行，当工件或物品到达西门子CPU 224XP 6ES7 214-2BD23-OXB8内预设定位点时，西门子CPU 224XP 6ES7 214-2BD23-OXB8通过中间继电器JQX-13F(D)/006-2Z6停止液压油泵CBW-F210-AFPR 运行、同时断开电磁换向阀4WE6J-60B/W220-50NZ4 a端电磁铁线圈电路，电磁换向阀4WE6J-60B/W220-50NZ4置于中位，断开液压油向液压油缸5 A端的通路，停止向液压油缸5供油，工件或物品停止向右移动，并通过液控单向阀Z2S6将工件或物品锁定在设置点。

控制系统通过电磁换向阀改变液压油缸活塞杆的行进方向，使工件或物品正向运行或反方向运行。

本实用新型中所述的液压系统包含油泵电机组、压力溢流阀、电磁换向阀、调速阀、油箱、滤油器、过滤器、压力表、液位计及其连接管路。其中电磁换向阀用于油缸的供油、并根据位置的不同改变油缸活塞杆的运行方向。根据可控编程器的指令，相应的电磁铁通电，打开通往油缸相应一侧的供油油路，高压油推动油缸活塞杆以一定的方向带动工件、物品的运行。当接到可控编程器的停止指令时，断开电磁换向阀的电路，切断油缸的供油，促使油缸的活塞杆停止运行。

本实用新型利用低成本的液压装置，通过控制液压油缸活塞杆的直线往复运动，在油缸活塞杆运动中，不做限速，在工件、物品接近定位点前，通过电磁调速阀降低油缸活塞杆的运行速度，消除因液压油管的膨胀收缩、控制系统的命令延时、液压阀关闭的滞后、液压油内少量空气的弹性而造成的油缸活塞杆停止运行滞后，冲过定位点，而是在将液压油缸活塞杆的运行速度降低到很低，慢慢地靠近定位点，到达定位点时，停止油缸活塞杆的运行，并通过液控单向阀锁闭液压油路，就能将油缸活塞杆固定在定位点。结构简单，成本低，容易实现。

Claims (4)

1.一种直线运动工件、物品精确定位和重复定位装置，包括液压系统、控制系统（8）以及液压减速装置（3），所述液压系统包括液压油泵（1）、电磁换向阀（2）以及液压油缸（5），其特征在于：所述定位装置还包括位移检测模块（6）以及液控单向阀（4），位移检测模块（6）实时检测工件或物品的位移数据信息并送入控制系统（8）；所述控制系统（8）控制连接液压系统以及液压减速装置（3），所述液压系统通过液压减速装置（3）和液控单向阀（4）连接液压油缸（5）。

2.根据权利要求1所述的直线运动工件、物品精确定位和重复定位装置，其特征在于：

液压减速装置（3）包含电磁单向阀（15）、双向节流阀（16），所述电磁单向阀（15）、双向节流阀（16）并联构成液压减速装置。

3.根据权利要求2所述的直线运动工件、物品精确定位和重复定位装置，其特征在于：所述控制系统（8）包括数据采集模块（7）、可控编程器（9）、控制交流接触器（10）的中间继电器（11）、控制电磁换向阀（2）a端电磁铁线圈的中间继电器（13）、控制电磁换向阀（2）b端电磁线圈的中间继电器（14）、控制电磁单向阀（15）电磁线圈的中间继电器（12）、控制电机的交流接触器（10）及其辅助电路；位移检测模块输出信号通过数据采集模块（7）接入可控编程器（9），所述可控编程器（9）控制连接各中间继电器。

4.根据权利要求1或2所述的直线运动工件、物品精确定位和重复定位装置，其特征在于：所述控制系统包括数据采集模块、可控编程器或微处理器以及执行单元；位移检测模块输出工件或物品的位移数据信息并通过数据采集模块送入可控编程器或微处理器，可控编程器或微处理器通过执行单元控制连接液压系统及液压减速装置；所述位移检测模块采用模拟量位移传感器或脉冲高速计数器。