CN213591662U - 一种程控自由锻锤 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种程控自由锻锤，包括锤头工作油缸、锤头、闭环电液伺服控制系统和操作台。闭环电液伺服控制系统包含：PLC控制器、锤头工作油缸控制阀、伺服油缸、伺服阀、位移传感器，位移传感器包含伺服油缸位移传感器和锤头位移传感器；伺服阀、伺服油缸位移传感器、锤头位移传感器与PLC控制器电联接；操作台包含：人机界面、操作手柄和控制按钮，人机界面上设有工艺参数触摸屏；操作手柄和控制按钮配合人机界面设置控制方式和工况；控制按钮包含：切换控制按钮和启动控制按钮；控制方式设置为：自动、半自动、手动三种模式；工况包含：锻造道次、锻造频率、锻造尺寸、运行速度、击打力度。本实用新型具有控制方式先进、锻造效率高质量好等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种程控自由锻锤，特别是一种采用闭环电液伺服控制系统进行自动控制的自由锻锤，属于电液控制技术领域。
背景技术
电液锻锤发展到现在已经十分成熟，从19世纪第一台蒸汽锤在英国诞生以来，相继出现了空气锤、蒸汽锤、电液锤。由于锻锤的投资成本低、结构简单、操作方便、工艺适应性强等特点，因而在自由锻、模锻行业广泛使用。经过数代科研人员的努力，锻锤存在的高能耗、对基础环境的冲击震动等缺点基本得到解决，但锻锤生产过程中的噪声、安全隐患及自动化程度低等缺点依然存在。
电液锻锤的应用分为自由锻和模锻。由于模锻生产过程为间歇式工作，靠模具成形，模具的装模高度相对固定，且生产零件批次相对固定，不同工步间成形能量变化呈一定规律，因而易于实现自动控制。模锻锤通过控制打击阀（或回程阀）的开启时间、节拍来进行控制，打击能量及打击工步均能按需要得到控制。但自由锻锤生产过程中工艺要求随机性大，不同工步间能量变换频繁，打击频次快，在模锻锤上采用的控制打击阀（或回程阀）开启时间的控制方法无法适应自由锻锤的工作模式，自由锻锤难以采用模锻锤的方法实现其自动化。
到目前为止，自由锻锤的控制方法仍以手动操作一套杠杆机构控制锻锤的打击行程来实现，操作人员在锤旁连续长时间操控打击（精整时可高达120次/分以上），动作频繁、劳动强度大、热辐射强、生产噪声大。工作环境恶劣，且在生产过程中存在严重安全隐患。
发明内容
针对自由锻锤存在的弊端，本实用新型提供一种程控自由锻锤，它采用闭环电液伺服控制系统，运用PLC控制器指令自由锻锤的各种动作，实现自由锻锤工作过程的自动、半自动控制以及自动、半自动和手动控制模式的任意切换。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实施 ：一种程控自由锻锤，包括泵站、蓄能器组、锤头工作油缸、锤头、闭环电液伺服控制系统和操作台，所述的泵站对蓄能器组蓄储压力油并与蓄能器组共同构成工作油路和控制油路的液压动力源；所述的锤头工作油缸为单出杆液压缸，所述的锤头连接在单出杆伸出端，并在自重和所述锤头工作油缸的压力作用下击打工件，其特征在于：
所述的闭环电液伺服控制系统包含：PLC控制器、锤头工作油缸控制阀、伺服油缸、伺服阀、位移传感器，所述的位移传感器包含伺服油缸位移传感器和锤头位移传感器；
所述的锤头工作油缸控制阀设置在所述液压动力源向所述锤头工作油缸提供压力油的管路上；
所述伺服油缸的活塞杆与锤头工作油缸控制阀相联接；
所述的伺服阀设置在所述液压动力源向所述伺服油缸提供控制油的管路上；
所述的伺服油缸位移传感器设置在伺服油缸内；
所述的锤头位移传感器设置在锤头运动区域内的任意位置处；
所述的伺服阀、伺服油缸位移传感器、锤头位移传感器与PLC控制器电联接；
所述的操作台包含：人机界面、操作手柄和控制按钮；
所述的人机界面上设有工艺参数触摸屏；
所述的操作手柄和控制按钮配合人机界面设定控制方式和工况；
所述的控制按钮包含：切换控制按钮和启动控制按钮；
所述的控制方式设置为：自动、半自动、手动三种模式；
所述的工况包含：锻造道次、锻造频率、锻造尺寸、运行速度、击打力度。
进一步地，所述的操作手柄同时连接“十”字型电位器正交的X轴和Y轴，X轴和Y轴分别控制锤头击打速度和击打能量。
进一步地，所述的伺服油缸为单作用油缸、双作用油缸、双出杆对称油缸中的任意一种。
进一步地，所述的锤头位移传感器与锻锤分体设置，与锻锤振动隔离。
本实用新型通过上述技术方案可对自由锻锤自动、半自动、手动模式进行任意切换，各种不同模式运行能最大限度适应各种工况的需要且能实现无级变化，使自由锻锤达到高操作性能和高质量运行，实现了远程控制、自动控制、程序控制和工艺参数实时显示的目的。本实用新型具有设计新颖、结构独特，控制方式先进、控制过程精细化，锻造效率高、质量好等优点。
附图说明
附图1为本实用新型的液压系统图；
附图2为本实用新型闭环电液伺服控制系统的结构框图。
附图1中 ：1为泵站、2为锤头、3为伺服阀、4为锤头工作油缸、5为锤头工作油缸控制阀、6为伺服油缸、7为伺服油缸位移传感器、8为蓄能器组、9锤头位移传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步解释说明：
如附图1所示的是闭环电液伺服控制系统应用在自由电液锻锤的实施例，图中泵站1和蓄能器组8同时为自由电液锻锤工作油路和控制油路提供液压动力油。锤头2工作过程中，液压油经锤头工作油缸控制阀5进入锤头工作油缸4的上下腔，带动锤头工作油缸4内的活塞进行各种运动，锤头工作油缸4通过活塞杆带动固定在活塞杆端的锤头2进行各种运动。闭环电液伺服控制系统包含：PLC控制器（图中未示出）、锤头工作油缸控制阀5、伺服油缸6、伺服阀3、伺服油缸位移传感器7和锤头位移传感器9，锤头工作油缸控制阀5设置在液压动力源向锤头工作油缸4提供压力油的管路上；伺服阀3设置在液压动力源向伺服油缸6提供控制油的管路上；伺服油缸6的活塞杆与锤头工作油缸控制阀5相联接；伺服油缸位移传感器7设置在伺服油缸6内；锤头位移传感器9设置在锤头运动区域内的任意位置处。伺服阀3、伺服油缸位移传感器7、锤头位移传感器9与PLC控制器电联接。操作台（图中未示出）包含：人机界面、操作手柄和控制按钮，人机界面上设有工艺参数触摸屏，操作手柄和控制按钮配合人机界面设置控制方式和工况，控制按钮包含：切换控制按钮和启动控制按钮；控制方式设置为：自动、半自动、手动三种模式；工况包含：锻造道次、锻造频率、锻造尺寸、运行速度、击打力度。
附图2所示的是闭环电液伺服控制系统的结构框图。
图2中PLC控制器、伺服阀3、伺服油缸6、锤头工作油缸控制阀5、锤头位移传感器9构成一闭环电液伺服控制系统：PLC控制器、伺服阀3、伺服油缸6、伺服油缸位移传感器7构成另一闭环电液伺服控制系统。
控制系统工作过程中，PLC控制器根据设定程序指令伺服阀3动作，伺服阀3控制伺服油缸6中的活塞杆运动到设定位置，同时带动锤头工作油缸控制阀5的阀芯到达设定位置，各个不同的设定位置对应锤头工作油缸活塞4的上下运动、快慢运动、连续往复运动及停止运动；伺服油缸位移传感器7实时检测伺服油缸6活塞的位置信息并传送给PLC控制器；锤头位移传感器9设置在锤头运动区域内的任意位置处，实时检测锤头位置并将信息传送给PLC控制器；PLC控制器根据伺服油缸位移传感器7和锤头位移传感器9提供的数据并运用相关的控制算法，指令伺服阀3对伺服油缸6活塞的位置进行修正，伺服油缸6活塞同时调整锤头工作油缸控制阀5的阀芯位置，使锤头工作油缸活塞5带动锤头2达到理想工况。
锻锤运行：通过触摸屏设置所需工艺参数，通过切换控制按钮切换自动锻造模式，通过启动控制按钮启动自动锻造模式；通过触摸屏设置所需工艺参数，通过切换控制按钮切换自动锻造模式，通过操作手柄操控半自动锻造模式；通过操作手柄操控手动锻造模式，在自动和半自动模式运行过程中，通过操作手柄操控随时切换为手动模式，且手动优先。
自动控制模式下：
PLC控制器根据设定程序指令伺服阀3动作，伺服阀3控制伺服油缸6中的活塞杆运动到设定位置，伺服油缸6活塞杆带动锤头工作油缸控制阀5的阀芯运动到选择的工艺参数对应位置。
半自动控制模式下：
操作手柄将手柄操控信息传送到PLC控制器， PLC控制器根据设定程序和手柄操控信息指令伺服阀3动作，伺服阀3控制伺服油缸中的活塞杆运动到设定位置，伺服油缸6活塞杆带动锤头工作油缸控制阀5的阀芯运动到选择的工艺参数对应位置。
手动控制模式下：
操作手柄将手柄操控信息传送到PLC控制器， PLC控制器根据设定程序和手柄操控信息指令伺服阀3动作，伺服阀3控制伺服油缸中的活塞杆运动，伺服油缸6活塞杆带动锤头工作油缸控制阀5的阀芯运动到操作手柄对应的位置。
Claims (4)
1.一种程控自由锻锤，包括泵站、蓄能器组、锤头工作油缸、锤头、闭环电液伺服控制系统和操作台，所述的泵站对蓄能器组蓄储压力油并与蓄能器组共同构成工作油路和控制油路的液压动力源；所述的锤头工作油缸为单出杆液压缸，所述的锤头连接在单出杆伸出端，并在自重和所述锤头工作油缸的压力作用下击打工件，其特征在于：
所述的闭环电液伺服控制系统包含：PLC控制器、锤头工作油缸控制阀、伺服油缸、伺服阀、位移传感器，所述的位移传感器包含伺服油缸位移传感器和锤头位移传感器；
所述的锤头工作油缸控制阀设置在所述液压动力源向所述锤头工作油缸提供压力油的管路上；
所述伺服油缸的活塞杆与锤头工作油缸控制阀相联接；
所述的伺服阀设置在所述液压动力源向所述伺服油缸提供控制油的管路上；
所述的伺服油缸位移传感器设置在伺服油缸内；
所述的锤头位移传感器设置在锤头运动区域内的任意位置处；
所述的伺服阀、伺服油缸位移传感器、锤头位移传感器与PLC控制器电联接；
所述的操作台包含：人机界面、操作手柄和控制按钮；
所述的人机界面上设有工艺参数触摸屏；
所述的操作手柄和控制按钮配合人机界面设定控制方式和工况；
所述的控制按钮包含：切换控制按钮和启动控制按钮；
所述的控制方式设置为：自动、半自动、手动三种模式；
所述的工况包含：锻造道次、锻造频率、锻造尺寸、运行速度、击打力度。
2.根据权利要求1所述的一种程控自由锻锤，其特征在于：所述的操作手柄同时连接“十”字型电位器正交的X轴和Y轴，X轴和Y轴分别控制锤头击打速度和击打能量。
3.根据权利要求1所述的一种程控自由锻锤，其特征在于：所述的伺服油缸为单作用油缸、双作用油缸、双出杆对称油缸中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种程控自由锻锤，其特征在于：所述的锤头位移传感器与锻锤分体设置，与锻锤振动隔离。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202022212081.5U CN213591662U (zh) | 2020-10-05 | 2020-10-05 | 一种程控自由锻锤 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202022212081.5U CN213591662U (zh) | 2020-10-05 | 2020-10-05 | 一种程控自由锻锤 |
Publications (1)
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| CN213591662U true CN213591662U (zh) | 2021-07-02 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN213591662U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112238206A (zh) * | 2020-10-05 | 2021-01-19 | 中科聚信洁能热锻装备研发股份有限公司 | 一种程控自由锻锤及其控制方法 |
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2020
- 2020-10-05 CN CN202022212081.5U patent/CN213591662U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112238206A (zh) * | 2020-10-05 | 2021-01-19 | 中科聚信洁能热锻装备研发股份有限公司 | 一种程控自由锻锤及其控制方法 |
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