锻造油压机高精度控制系统和方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 105834338 A(43)申请公布日 2016.08.10

(21)申请号 201610320288.X(22)申请日 2016.05.16

(71)申请人 中国重型机械研究院股份公司

地址 710032 陕西省西安市未央区东元路

209号(72)发明人 牛勇　张营杰　范玉林　冯东晓　(74)专利代理机构 西安吉盛专利代理有限责任

公司 61108

代理人 鲍燕萍(51)Int.Cl.

B21J 9/20(2006.01)B21J 9/12(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图1页

CN 105834338 A()发明名称

锻造油压机高精度控制系统和方法(57)摘要

本发明提供了锻造油压机高精度控制系统和方法，包括压机框架和在压机框架上移动的活动横梁，活动横梁的下表面安装有型砧，上表面通过柱塞连接有主缸，主缸上设有位置传感器，位置传感器电连接着加减器，加减器电连接着输入装置，所述主缸通过管线连接着比例方向阀，比例方向阀、放大器、PID控制器、加减器依次电联接，所述连接主缸和比例方向阀的管线上安装有压力传感器，压力传感器、框架变形量转换器、加减器依次电联接。本发明提供的锻造油压机高精度控制系统和控制方法，采用压力传感器监测主缸压力，将主缸压力转换成框架变形Uk，控制过程中单独考虑压机框架变形Uk对Ue的影响，控制精度更高；当压力变化较大时，系统响应速度快于现有技术。

CN 105834338 A

权　利　要　求　书

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1.锻造油压机高精度控制系统，包括压机框架（1）和在压机框架（1）上移动的活动横梁（14），活动横梁（14）的下表面安装有型砧（2），上表面通过柱塞连接有主缸（3），主缸（3）上设有位置传感器（4），位置传感器（4）电连接着加减器（7），加减器（7）电连接着输入装置（8），所述主缸（3）通过管线连接着比例方向阀（11），比例方向阀（11）电连接着放大器（10），放大器（10）电连接着PID控制器（9），PID控制器（9）电连接着加减器（7），其特征在于：所述连接主缸（3）和比例方向阀（11）的管线上安装有压力传感器（5），压力传感器（5）电连接有框架变形量转换器（6），框架变形量转换器（6）电连接着加减器（7）。

2.如权利要求1所述的锻造油压机高精度控制系统，其特征在于：所述主缸（3）内腔分为主缸大腔（3-1）和主缸小腔（3-2），主缸大腔（3-1）与比例方向阀（11）的B口连接，主缸小腔（3-2）与比例方向阀（11）的A口连接，比例方向阀（11）的P口连接着供（12），比例方向阀（11）的T口连接着回（13）。

3.如权利要求1所述的锻造油压机高精度控制系统，其特征在于：所述型砧（2）由上砧（2-1）和下砧（2-2）组成，上砧（2-1）固定在活动横梁（14）的下表面，下砧（2-2）固定在压机框架（1）上。

4.如权利要求1所述的锻造油压机高精度控制系统，其特征在于：所述的输入装置（8）为触摸屏。

5.如权利要求3所述的锻造油压机高精度控制系统，其特征在于：所述的压机框架（1）由上横梁、下横梁和立柱组成，立柱的一端与上横梁固定连接，另外一端与下横梁固定连接，下砧（2-2）固定在下横梁上。

6.如权利要求2所述的锻造油压机高精度控制系统的控制方法，其特征在于：所述的回（13）上安装有液压泵。

7.如权利要求5所述的锻造油压机高精度控制系统，其特征在于：所述的主缸（3）固定在上横梁上。

8.锻造油压机高精度控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，通过输入装置（8）设定上砧（2-1）的位置曲线值Us，并传输给加减器（7）；步骤二，位置传感器（4）检测上砧（2-1）位置Uc并传输给加减器（7），压力传感器（5）检测主缸（3）压力，通过框架变形量转换器（6）转换得到Uk，Uk传输给加减器（7）；

步骤三，加减器（7）通过计算Us-Uc+Uk，得到差值Ue；步骤四，Ue通过PID控制器（9）的输入端传输给PID控制器（9），Ue经PID控制器（9）调节后，通过放大器（10）驱动比例方向阀（11）进而驱动主缸（3）运动；

步骤五，重复步骤二、步骤三和步骤四，或者主缸（3）接收停止指令，停止运动。

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说　明　书

锻造油压机高精度控制系统和方法

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技术领域

[0001]本发明属于自由锻造装备技术领域，具体涉及一种锻造油压机高精度控制系统和方法。

背景技术

[0002]锻件制造业是国家装备制造业的基础，锻造装备技术是提高锻件质量和生产效率，降低制造成本的必要条件。[0003]现有技术中，采用安装于主工作缸内的位置传感器用于检测上砧位置Uc，并将Uc与设定值比较得到差值Ue，现有技术将加压时所有偏差Ue进行PID处理，没有单独考虑加压时框架的变形Uk，在压力较高时，Uk较大，实际测量锻件尺寸会发现余量较大；压力变化较大时，偏差Ue受Uk影响大，系统响应速度慢。发明内容

[0004]本发明的目的是解决现有的锻造油压机在加压时没有考虑到框架的变形，导致实际测量锻件尺寸时有所偏差，系统响应速度慢的问题。[0005]为此，本发明提供了锻造油压机高精度控制系统，包括压机框架和在压机框架上移动的活动横梁，活动横梁的下表面安装有型砧，上表面通过柱塞连接有主缸，主缸上设有位置传感器，位置传感器电连接着加减器，加减器电连接着输入装置，所述主缸通过管线连接着比例方向阀，比例方向阀电连接着放大器，放大器电连接着PID控制器，PID控制器电连接着加减器，所述连接主缸和比例方向阀的管线上安装有压力传感器，压力传感器电连接有框架变形量转换器，框架变形量转换器电连接着加减器。[0006]所述主缸内腔分为主缸大腔和主缸小腔，主缸大腔与比例方向阀的B口连接，主缸小腔与比例方向阀的A口连接，比例方向阀的P口连接着供，比例方向阀的T口连接着回。

[0007]所述型砧由上砧和下砧组成，上砧固定在活动横梁的下表面，下砧固定在压机框架的下横梁上。

[0008]所述的输入装置为触摸屏。[0009]所述的压机框架由上横梁、下横梁和立柱组成，立柱的一端与上横梁固定连接，另外一端与下横梁固定连接，下砧固定在下横梁上。[0010]所述的回上安装有液压泵。[0011]所述的主缸固定在上横梁上。

[0012]锻造油压机高精度控制系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤一，通过输入装置设定上砧的位置曲线值Us，并传输给加减器；步骤二，位置传感器检测上砧位置Uc并传输给加减器，压力传感器检测主缸压力，通过框架变形量转换器转换得到Uk，Uk传输给加减器；

步骤三，加减器通过计算Us-Uc+Uk，得到差值Ue；

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步骤四，Ue通过PID控制器的输入端传输给PID控制器，Ue经PID控制器调节后，通过放大器驱动比例方向阀进而驱动主缸运动；

步骤五，重复步骤二、步骤三和步骤四，或者主缸接收停止指令，停止运动。[0013]本发明的有益效果：本发明提供的这种锻造油压机高精度控制系统和方法，采用压力传感器监测主缸压力，将主缸压力转换成框架变形Uk，控制过程中单独考虑压机框架变形Uk对Ue的影响，控制精度更高；当压力变化较大时，系统响应速度快于现有技术。[0014]以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

[0015]图1是锻造油压机高精度控制系统的结构示意图。[0016]图2是锻造油压机高精度控制系统的控制流程图。[0017]附图标记说明：1、压机框架；2、型砧；3、主缸；4、位置传感器；5、压力传感器；6、框架变形量转换器；7、加减器；8、输入装置；9、PID控制器；10、放大器；11、比例方向阀；12、供；13、出；14、活动横梁；2-1、上砧；2-2、下砧；3-1、主缸大腔；3-2、主缸小腔。具体实施方式

[0018]实施例1：

为了解决现有的锻造油压机在加压时没有考虑到框架的变形，导致实际测量锻件尺寸时有所偏差，系统响应速度慢的问题，如图1所示，本实施例提供了锻造油压机高精度控制系统，包括压机框架1和在压机框架1上移动的活动横梁14，活动横梁14的下表面安装有型砧2，上表面通过柱塞连接有主缸3，主缸3上设有位置传感器4，位置传感器4电连接着加减器7，加减器7电连接着输入装置8，所述主缸3通过管线连接着比例方向阀11，比例方向阀11电连接着放大器10，放大器10电连接着PID控制器9，PID控制器9电连接着加减器7，所述连接主缸3和比例方向阀11的管线上安装有压力传感器5，压力传感器5电连接有框架变形量转换器6，框架变形量转换器6电连接着加减器7。

[0019]本实施例提供的锻造油压机高精度控制系统的工作过程是，（1）通过输入装置8设定上砧2-1的位置曲线值Us，并传输给加减器7；（2）位置传感器4检测上砧2-1位置Uc并传输给加减器7，压力传感器5检测主缸3压力，通过框架变形量转换器6转换得到Uk，Uk传输给加减器7；（3）加减器7通过计算Us-Uc+Uk，得到差值Ue；（4）Ue通过PID控制器9的输入端传输给PID控制器9，Ue经PID控制器9调节后，通过放大器10驱动比例方向阀11进而驱动主缸3运动；（5）重复步骤（2）、步骤（3）、步骤（4）或者主缸3接收停止指令，停止运动。[0020]需要说明的是，框架变形量转换器6可以通过有限元计算，也可以通过锻造前闭合型砧给主缸加压，测量得到不同主缸压力带来的压机框架变形，加减器7用于做加减计算。[0021]实施例2：

在实施例1的基础上，所述主缸3内腔分为主缸大腔3-1和主缸小腔3-2，主缸大腔3-1与比例方向阀11的B口连接，主缸小腔3-2与比例方向阀11的A口连接，比例方向阀11的P口连接着供12，比例方向阀11的T口连接着回13。[0022]所述型砧2由上砧2-1和下砧2-2组成，上砧2-1固定在活动横梁14的下表面，下砧2-2固定在压机框架1的下横梁上。

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需要说明的是，如图1所示，下砧2-2固定在压机框架1上，主缸3固定在压机框架1

上，主缸大腔3-1进液时推动上砧2-1沿压机框架1运动完成加压过程，主缸小腔3-2进液时推动上砧2-1沿压机框架1运动完成回程过程。[0024]实施例3：

在实施例1的基础上，作为优选，所述的输入装置8为触摸屏。[0025]实施例4：

为了解决现有的锻造油压机在加压时没有考虑到框架的变形，导致实际测量锻件尺寸时有所偏差，系统响应速度慢的问题，如图1所示，本实施例提供了锻造油压机高精度控制系统，包括压机框架1和在压机框架1上移动的活动横梁14，活动横梁14的下表面安装有型砧2，上表面通过柱塞连接有主缸3，主缸3上设有位置传感器4，位置传感器4电连接着加减器7，加减器7电连接着输入装置8，所述主缸3通过管线连接着比例方向阀11，比例方向阀11电连接着放大器10，放大器10电连接着PID控制器9，PID控制器9电连接着加减器7，所述连接主缸3和比例方向阀11的管线上安装有压力传感器5，压力传感器5电连接有框架变形量转换器6，框架变形量转换器6电连接着加减器7。[0026]所述的压机框架1由上横梁、下横梁和立柱组成，立柱的一端与上横梁固定连接，另外一端与下横梁固定连接，下砧2-2固定在下横梁上。所述的回13上安装有液压泵。所述的主缸3固定在上横梁上。由于压机框架1的结构、主缸3与压机框架1的连接关系都是现有技术，其具体的结构不作为本发明的保护点，在此不作详细的说明。[0027]实施例5：

在实施例1的基础上，所述主缸3内腔分为主缸大腔3-1和主缸小腔3-2，主缸大腔3-1与比例方向阀11的B口连接，主缸小腔3-2与比例方向阀11的A口连接，比例方向阀11的P口连接着供12，比例方向阀11的T口连接着回13。[0028]所述型砧2由上砧2-1和下砧2-2组成，上砧2-1固定在活动横梁14的下表面，下砧2-2固定在压机框架1的下横梁上。[0029]所述的压机框架1由上横梁、下横梁和立柱组成，立柱的一端与上横梁固定连接，另外一端与下横梁固定连接，下砧2-2固定在下横梁上。[0030]实施例6：

在实施例1的基础上，所述主缸3内腔分为主缸大腔3-1和主缸小腔3-2，主缸大腔3-1与比例方向阀11的B口连接，主缸小腔3-2与比例方向阀11的A口连接，比例方向阀11的P口连接着供12，比例方向阀11的T口连接着回13。所述的回13上安装有液压泵。液压泵用于泵入液压油。[0031]实施例7：

为了解决现有的锻造油压机在加压时没有考虑到框架的变形，导致实际测量锻件尺寸时有所偏差，系统响应速度慢的问题，如图1所示，本实施例提供了锻造油压机高精度控制系统，包括压机框架1和在压机框架1上移动的活动横梁14，活动横梁14的下表面安装有型砧2，上表面通过柱塞连接有主缸3，主缸3上设有位置传感器4，位置传感器4电连接着加减器7，加减器7电连接着输入装置8，所述主缸3通过管线连接着比例方向阀11，比例方向阀11电连接着放大器10，放大器10电连接着PID控制器9，PID控制器9电连接着加减器7，所述连接主缸3和比例方向阀11的管线上安装有压力传感器5，压力传感器5电连接有框架变形量

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转换器6，框架变形量转换器6电连接着加减器7。

[0032]所述主缸3内腔分为主缸大腔3-1和主缸小腔3-2，主缸大腔3-1与比例方向阀11的B口连接，主缸小腔3-2与比例方向阀11的A口连接，比例方向阀11的P口连接着供12，比例方向阀11的T口连接着回13。

[0033]所述型砧2由上砧2-1和下砧2-2组成，上砧2-1固定在活动横梁14的下表面，下砧2-2固定在压机框架1的下横梁上。[0034]所述的压机框架1由上横梁、下横梁和立柱组成，立柱的一端与上横梁固定连接，另外一端与下横梁固定连接，下砧2-2固定在下横梁上。所述的主缸3固定在上横梁上。[0035]实施例8：

如图2所示，本实施例提供了一种锻造油压机高精度控制系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤一，通过输入装置8设定上砧2-1的位置曲线值Us，并传输给加减器7；步骤二，位置传感器4检测上砧2-1位置Uc并传输给加减器7，压力传感器5检测主缸3压力，通过框架变形量转换器6转换得到Uk，Uk传输给加减器7；

步骤三，加减器7通过计算Us-Uc+Uk，得到差值Ue；步骤四，Ue通过PID控制器9的输入端传输给PID控制器9，Ue经PID控制器9调节后，通过放大器10驱动比例方向阀11进而驱动主缸3运动；

步骤五，重复步骤二、步骤三和步骤四，或者主缸3接收停止指令，停止运动。[0036]现有技术将加压时所有偏差Ue进行PID处理，没有单独考虑加压时框架的变形Uk。在压力较高时，Uk较大，实际测量锻件尺寸会发现余量较大；压力变化较大时，偏差Ue受Uk影响大，系统响应速度慢。而在本实施例提供的锻造油压机高精度控制系统的控制方法中，采用压力传感器监测主缸压力，将主缸压力转换成框架变形Uk，控制过程中单独考虑压机框架变形Uk对Ue的影响，控制精度更高；当压力变化较大时，系统响应速度快于现有技术。[0037]以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

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说　明　书　附　图

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图1

图2

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