專利名稱：大型鍛造操作機(jī)液壓缸定位的位置-壓力控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鍛壓操作機(jī)，尤其涉及大型鍛造操作機(jī)液壓缸定位的位置-壓力 控制方法，用于大型鍛造操作機(jī)前提升及緩沖控制，解決緩沖狀態(tài)即恒定提升 力控制下液壓缸定位問題。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的大型鍛造操作機(jī)前提升及緩沖過程壓力控制方案包 括下述步驟，首先,根據(jù)工件重量估算一個(gè)上頂力值的指令信號(hào)Uf，作為系統(tǒng)
輸入，指令uf與實(shí)際上頂力vf的差值e經(jīng)常規(guī)的PID控制調(diào)節(jié)，由比例放 大器轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)I驅(qū)動(dòng)比例壓力闊，調(diào)節(jié)液壓缸上頂壓力P。當(dāng)實(shí)際上 頂力v接近指令u時(shí)，差值e趨零，液壓缸上頂力F被控制在期望值上； 當(dāng)重力和鍛錘下壓力大于液壓缸上頂力時(shí)，液壓缸活塞被壓縮，操作機(jī)下移； 當(dāng)重力和鍛錘下壓力小于液壓缸上頂力時(shí)，液壓缸活塞伸出，操作機(jī)抬升。這 是一種常規(guī)的壓力控制模式。在操作機(jī)提升和俯仰系統(tǒng)存在問題時(shí)，需要通過 對(duì)控制系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行修正，才能得以解決。這些問題是(1)前缸系統(tǒng)沒有其 他定位機(jī)構(gòu)，在鍛壓操作前，液壓缸上頂力不可能設(shè)定到與操作機(jī)重力的完全 匹配，所以液壓缸飄移不定；(2)不同的鍛壓操作，工件需要不同的初始高度， 給液壓缸的調(diào)整造成困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的提出，旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種通過位置-壓力控制方 式，對(duì)大型鍛造操作機(jī)液壓缸進(jìn)行控制的新方法。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種大型鍛造操作機(jī)液壓缸定位的位置-壓力控制方法，其工藝過程包括下 述步驟
(1) 根據(jù)工件重量估算一個(gè)上頂力值作為指令信號(hào)Uf輸入系統(tǒng)；
(2) 根據(jù)步驟1的指令Uf與實(shí)際上頂力Vf的差值e經(jīng)常規(guī)的PID控制調(diào) 節(jié)，由比例放大器轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)I驅(qū)動(dòng)比例壓力閥，調(diào)節(jié)液壓缸上頂壓力P;
(3) 當(dāng)實(shí)際上頂力V接近指令上頂力U時(shí)，差值e趨零，液壓缸上頂力F被控制在期望值上；
(4) 當(dāng)重力和鍛錘下壓力大于液壓缸上頂力時(shí)，液壓缸活塞被壓縮，操作
機(jī)下移；當(dāng)重力和鍛錘下壓力小于液壓缸上頂力時(shí)，液壓缸活塞伸出，操作機(jī) 抬升；
其特征在于
(5) 操作機(jī)位置抬升后，位置反饋信號(hào)Vx與操作機(jī)的期望高度Ux比較， 當(dāng)Vx小于Ux時(shí)，系統(tǒng)為常規(guī)的壓力控制方法，即采用上述步驟(1) 步驟(4) 就可達(dá)到控制目的；
(6) 當(dāng)步驟(5)所述的Vx大于Ux時(shí)，負(fù)反饋使輸出壓力減小，液壓缸 停止上升。
所述的上頂力設(shè)定為略大于操作機(jī)及工件重量的20 30%，上頂力的加大可 提高抬升速度；若提高定位精度，可增加位置反饋的增益K， K值一般為0. 8 0. 9。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，主要表現(xiàn)在于傳統(tǒng)的力 控制模式中加入了位置控制，形成了位置-壓力控制模式。通過位置信號(hào)的負(fù)反 饋，在實(shí)現(xiàn)恒定上頂力控制的基礎(chǔ)上，通過自平衡調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)位置控制的目的。 克服了傳統(tǒng)技術(shù)中液壓缸高度控制困難的關(guān)鍵，同時(shí)，對(duì)速度和控制精度實(shí)現(xiàn) 了控制。


本發(fā)明有附圖2幅，其中
圖1是本發(fā)明的位置-壓力控制流程框圖； 圖2是傳統(tǒng)的壓力控制流程框圖。
具體實(shí)施例方式
如圖l所示的一種大型鍛造操作機(jī)液壓缸定位的位置-壓力控制方法，用于 該操作機(jī)前提升及緩沖液壓系統(tǒng)的控制。操作機(jī)前缸為柱塞缸，輸出恒定的提 升力用于支撐工件及鉗桿的重量。在鍛壓過程中，當(dāng)鍛件變形，鍛件中心軸下 移時(shí)，前缸自動(dòng)跟隨工件下降，配合鍛壓機(jī)完成鍛造過程；而當(dāng)鍛錘提升離開 工件時(shí)，前缸自動(dòng)抬升，使工件抬離砧臺(tái)，為工件進(jìn)給做好準(zhǔn)備；在夾鉗抓放 工件時(shí)，前缸自動(dòng)跟隨工件位置上下移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)夾鉗高度與工件高度基本一 致。采用位置--壓力控制方法，輸出恒定上頂力，使液壓缸隨鍛錘上下運(yùn)動(dòng)， 上升由柱塞缸頂出，下降由設(shè)備重量或鍛壓力壓下。改進(jìn)的位置-壓力控制方發(fā) 框圖如圖l所示，框圖中加入了位置控制。ux為操作機(jī)期望高度，當(dāng)操作機(jī)實(shí)際高度低于期望高度時(shí)，位置反饋沒有輸出，與常規(guī)的力控制模式相同，實(shí)現(xiàn) 恒定上頂力控制；當(dāng)操作機(jī)實(shí)際高度高于期望高度時(shí)，位置信號(hào)的負(fù)反饋使液 壓缸上頂力減小，使液壓缸停止上升，實(shí)現(xiàn)位置控制的目的。 一般上頂力設(shè)定
略大于操作機(jī)及工件的重量20%—30%，所以在鍛壓操作前，上頂力克服重力使
操作機(jī)抬升，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的位置時(shí)，在位置負(fù)反饋的作用下，上頂力減小，最
后上頂力與重力達(dá)到平衡，液壓缸定位在設(shè)定位置；在鍛壓操作時(shí)，鍛壓力大 于平衡上頂力，把液壓缸壓下，位移差減小，上頂力增加，當(dāng)實(shí)際位置小于設(shè) 定位置時(shí)，位置負(fù)反饋消失，液壓缸上頂力維持在設(shè)定上頂力。
在整個(gè)運(yùn)行過程中上頂力通過自平衡調(diào)節(jié)，接近操作機(jī)的重力自動(dòng)平衡， 所以我們通過檢測(cè)平衡上頂力可以得到操作機(jī)的實(shí)際重力。
若希望增加抬升速度，可以把設(shè)定的上頂力加大；若希望提高定位精度， 可增加位置反饋的增益K， K值一般為0. 8 0. 9.
位置-壓力控制方法的工藝過程包括下述步驟
1在鍛造過程中，先根據(jù)工件重量估算一個(gè)上頂力值uf作為指令信號(hào)輸入 系統(tǒng)；
2指令uf與實(shí)際上頂力vf的差值e經(jīng)常規(guī)的PID控制調(diào)節(jié)，由比例放大 器轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)I驅(qū)動(dòng)比例壓力閥，調(diào)節(jié)液壓缸上頂壓力P;
3當(dāng)實(shí)際上頂力v接近指令u時(shí)，差值e趨零，液壓缸上頂力F被控制 在期望值上；
4當(dāng)重力和鍛錘下壓力大于液壓缸上頂力時(shí)，液壓缸活塞被壓縮，操作機(jī)下 移；當(dāng)重力和鍛錘下壓力小于液壓缸上頂力時(shí)，液壓缸活塞伸出，操作機(jī)抬升； 其特征在于
5操作機(jī)位置抬升后，位置反饋信號(hào)vx與操作機(jī)的期望高度ux比較，當(dāng) vx小于ux時(shí)，系統(tǒng)為常規(guī)的壓力控制方法，即采用上述步驟(1) _步驟(4) 就可達(dá)到控制目的；
6當(dāng)vx大于ux時(shí)，負(fù)反饋使輸出壓力減小，使液壓缸停止上升。 所述的上頂力設(shè)定為略大于操作機(jī)及工件重量的20 30%,上頂力的加大可 提高抬升速度；若提高定位精度，可增加位置反饋的增益K, K值一般為0. 8 0. 9。
權(quán)利要求
1、一種大型鍛造操作機(jī)液壓缸定位的位置-壓力控制方法，其工藝過程包括下述步驟(1)根據(jù)工件重量估算一個(gè)上頂力值作為指令信號(hào)uf輸入系統(tǒng)；(2)根據(jù)步驟1的指令uf與實(shí)際上頂力Vf的差值e經(jīng)常規(guī)的PID控制調(diào)節(jié)，由比例放大器轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)I驅(qū)動(dòng)比例壓力閥，調(diào)節(jié)液壓缸上頂壓力P；(3)當(dāng)實(shí)際上頂力V接近指令上頂力U時(shí)，差值e趨零，液壓缸上頂力F被控制在期望值上；(4)當(dāng)重力和鍛錘下壓力大于液壓缸上頂力時(shí)，液壓缸活塞被壓縮，操作機(jī)下移；當(dāng)重力和鍛錘下壓力小于液壓缸上頂力時(shí)，液壓缸活塞伸出，操作機(jī)抬升；其特征在于(5)操作機(jī)位置抬升后，位置反饋信號(hào)Vx與操作機(jī)的期望高度Ux比較，當(dāng)Vx小于Ux時(shí)，系統(tǒng)為常規(guī)的壓力控制方法，即采用上述步驟(1)~步驟(4)就可達(dá)到控制目的；(6)當(dāng)步驟(5)所述的Vx大于Ux時(shí)，負(fù)反饋使輸出壓力減小，液壓缸停止上升。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型鍛造操作機(jī)液壓缸定位的位置-壓力控制方 法，其特征在于所述的上頂力設(shè)定為略大于操作機(jī)及工件重量的20 30%，上頂 力的加大可提高抬升速度；若提高定位精度，可增加位置反饋的增益K,K值一 般為0. 8 0.9。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大型鍛造機(jī)液壓缸定位的位置-壓力控制方法，其控制過程包括下述步驟(1)按工件重量預(yù)估一上頂力值uf作為系統(tǒng)輸入；(2)將uf與實(shí)際上頂力vf進(jìn)行比較，依其差值e，做PID調(diào)節(jié)，通過比例放大器驅(qū)動(dòng)比例壓力閥調(diào)節(jié)上頂力P；(3)當(dāng)實(shí)際上頂力V接近指令上頂力U時(shí)，差值e趨零，液壓缸上頂力F被控制在期望值上；(4)當(dāng)重力和鍛錘下壓力大于液壓缸上頂力時(shí)，液壓缸活塞被壓縮，操作機(jī)下移；反之，液壓缸活塞伸出，操作機(jī)抬升，其特征在于操作機(jī)抬升后的位置反饋信號(hào)Vx與操作機(jī)的期望高度值Ux作比較，當(dāng)Vx小于Ux，系統(tǒng)為常規(guī)的壓力控制方式；反之，當(dāng)Vx大于Ux，負(fù)反饋使輸出壓力減小，液壓缸停止上升，系統(tǒng)進(jìn)入位置-壓力控制方式。
文檔編號(hào)B21J9/00GK101444817SQ20081024696
公開日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日
發(fā)明者宋曉波, 宋清玉, 楊慶光 申請(qǐng)人:中國(guó)第一重型機(jī)械集團(tuán)公司;一重集團(tuán)大連設(shè)計(jì)研究院