一种一体式双向泵控高速双缸同步液压控制系统

技术领域

本发明涉属于泵控液压系统技术领域，涉及双向泵控高速双缸同步液压控制系统，特别是双向泵控系统，控制一种特殊结构形式的油缸(即：快速缸)方式，在折弯机行业及其它双缸同步领域的应用。

背景技术

随着控制系统与液压技术的发展，以及制造业现阶段节能，高效，降噪大趋势之下，在目前折弯机行业，泵控系统的应用逐渐崭露头角，电液比例阀控制的折弯机同步控制系统，正逐渐的被泵控系统替代。但目前市场上所出现的泵控系统，无论是齿轮泵的，还是柱塞泵的，其在油缸快速下行阶段均是通过控制油缸下腔的排油量，控制滑块快速下行的速度，快速下行的动力来自于滑块自重，我们称之为被动快速。油缸下行主要是通过活塞缸自重，由于每个油缸的摩擦力不一样，因此从严格意义上讲，油缸快速下行是不可控的，油缸快下速度的大小，不是完全取决于油缸下腔排油量，会受到机床自身导轨摩擦力，油缸活塞松紧程度，滑块垂直度等一系列外部因素的影响。快速下行速度不能完全可控。再则，在短行程折弯时，动作的不稳定性和动作调整难度大。目前的泵控系统，在快下中停时，实际制动是依靠开关阀快速关闭，快下中停冲击大，切换点有过冲现象，对调试工作带来很大困难。系统采用分体式，液压系统与油缸是通过管路连接，管路连接的管接头漏点比较多，存在诸多缺陷。因此，如何克服上述技术问题成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种一体式双向泵控高速双缸同步液压控制系统，本发明通过泵控系统与一种特殊结构的快速油缸相结合的控制方式，就可以行之有效的解决上述现有泵控技术的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种一体式双向泵控高速双缸同步液压控制系统，包括伺服电机、双向泵、油箱、快速油缸和油路集成块，所述油路集成块包括第一安全阀、减压阀、两位四通电磁换向阀、三位四通电磁换向阀、背压阀、第二安全阀、制动溢流阀、两位两通电磁球阀、单向阀、压力传感器、充液阀，所述伺服电机连接双向泵，所述双向泵一端分别连接减压阀、第一安全阀和三位四通电磁换向阀的进口，所述减压阀的出口和两位四通电磁换向阀的进口连接，以及所述双向泵的另一端、第一安全阀的出口分别与油箱连接，所述三位四通电磁换向阀分别连接背压阀、制动溢流阀、单向阀、快速缸快速腔及两位四通电磁换向阀进口，所述两位四通电磁换向阀连接压力传感器、油缸大腔、充液阀，所述两位两通电磁球阀分别与第二安全阀，背压阀，单向阀及油缸下腔相连，所述充液阀与油缸大腔相连。

优选的，所述双向泵包括第一油口和第二油口，所述第一油口分别连接减压阀、第一安全阀和三位四通电磁换向阀的进口，所述第二油口与油箱连接。

优选的，所述两位四通电磁换向阀包括第一两位四通电磁换向阀和第二两位四通电磁换向阀，所述第二两位四通电磁换向阀分别连接压力传感器和油缸大腔，所述第一两位四通电磁换向阀连接充液阀，以及所述第二两位四通电磁换向阀的进口与三位四通电磁换向阀连接。

优选的，所述伺服电机与双向泵通过油路集成块与快速油缸相连。

优选的，所述三位四通电磁换向阀分别与快速油缸的快速腔和两位四通电磁换向阀相连，两位四通电磁换向阀与快速缸大腔相连。

优选的，所述快速油缸为快速缸结构：即主油缸一个缸分为快速腔和主加压腔，所述压力传感器与主油缸的加压腔相连。

优选的，油缸下腔与快速球阀、制动溢流阀、单向阀、背压阀相连，在本发明中双向泵控系统，油箱，油路集成块高度集成，直接与油缸相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明结构简单，设计合理，伺服电机油泵通过液压回路，与含有快速腔的快速缸相结合，即同一个油缸分快速腔(小腔)和加压腔(大腔)，快速下行时，油泵给主缸快速腔打油，推动主油缸活塞主动下行，通过控制油泵给快速腔打油的多少，控制油缸快速下行速度，油缸下行速度完全可控，这区别以以往快下靠滑块自重的快下模式。在同等油泵大小的前提下，通过改变快速腔面积大小，大幅提升快速趋近速度。下腔快下球阀加装制动溢流阀，快下停止时可做到无冲击，制动溢流阀的使用，制动时反应迅速，可解决停止时的过冲问题。本发明泵控单元与油缸直接相连，可省却中间管路的连接，可实现折弯机无油管连接，安装简便易行，减少漏油，减少安装工作量等问题。本发明为两套完全独立，原理相同的泵控单元，同时使用。在安装上分别直接安装在油缸顶部，通过实时调整伺服电机的转速，与位移传感器共同作用，调整双向泵的排油量，控制折弯机运行的快慢，最终达到油缸滑块高速精确定位的目的。本发明油缸下行的速度可达300mm/s左右，且位置可控。

附图说明

图1是本发明的体统控制原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1所示，一种一体式双向泵控高速双缸同步液压控制系统，包括伺服电机、双向泵、油箱、快速油缸和油路集成块；

其中，油路集成块包括第一安全阀、减压阀、两位四通电磁换向阀、三位四通电磁换向阀、背压阀、第二安全阀、制动溢流阀、两位两通电磁球阀、单向阀、压力传感器、充液阀；

伺服电机连接双向泵，伺服电机与双向泵通过油路集成块与快速油缸相连，进一步优选，双向泵一端分别连接减压阀、第一安全阀和三位四通电磁换向阀的进口，其中减压阀的出口和两位四通电磁换向阀的进口连接，双向泵的另一端、第一安全阀的出口分别与油箱连接，优选，双向泵包括第一油口和第二油口，第一油口分别连接减压阀、第一安全阀和三位四通电磁换向阀的进口，所述第二油口与油箱连接；

在本发明中，三位四通电磁换向阀分别连接背压阀、制动溢流阀、单向阀、快速缸快速腔及两位四通电磁换向阀进口，两位四通电磁换向阀连接压力传感器、油缸大腔、充液阀，所述两位两通电磁球阀分别与第二安全阀，背压阀，单向阀及油缸下腔相连，充液阀与油缸大腔相连，进一步优选，两位四通电磁换向阀包括第一两位四通电磁换向阀和第二两位四通电磁换向阀，所述第二两位四通电磁换向阀分别连接压力传感器和油缸大腔，所述第一两位四通电磁换向阀连接充液阀，以及所述第二两位四通电磁换向阀的进口与三位四通电磁换向阀连接。

在本发明中，三位四通电磁换向阀分别与快速油缸的快速腔和两位四通电磁换向阀相连，两位四通电磁换向阀与快速缸大腔相连，其中，快速油缸为快速缸结构：即主油缸一个缸分为快速腔和主加压腔，所述压力传感器与主油缸的加压腔相连，以及油缸下腔与快速球阀、制动溢流阀、单向阀、背压阀相连。

以下提供一本发明的具体实施例

实施例1

参照图1所示，一种一体式双向泵控高速双缸同步液压控制系统，包括伺服电机5、双向泵4、油箱1、快速油缸19和油路集成块，其中油路集成块包括第一单向阀2、第二单向阀3.1、第三单向阀3.2、测压接头6、充液阀7、第一两位四通电磁换向阀8、减压阀9、第一安全阀10、第二安全阀11、快下球阀12、背压阀13、制动溢流阀14、单向阀15、三位四通电磁换向阀16，第二两位四通电磁换向阀17，压力传感器18。伺服电机5连接双向泵4，双向泵4包括两个油口，为第一油口和第二油口，其中第一油口41分别连接减压阀9的进口、第一安全阀10的进口和三位四通电磁换向阀16的进口，减压阀的出口和第一两位四通电磁换向阀8进口连接，第二油口42连接油箱1，第一安全阀10出口与第三单向阀3.2连接，三位四通电磁换向阀16分别连接背压阀13的出口、制动溢流阀14的出口、单向阀15的进口、快速油缸19的快速腔及第二两位四通电磁换向阀17进口，第二两位四通电磁换向阀17连接压力传感器18、快速油缸19的大腔，第一两位四通电磁换向阀8连接充液阀7，两位两通电磁球阀分别与第二安全阀11进口，背压阀13进口，单向阀15的出口及快速油缸19的下腔相连，充液阀7与快速油缸19的大腔相连，制动溢流阀14进口与快下球阀12的进口相连，第二安全阀11的出口与第一单向阀2相连，三位四通电磁换向阀16的T口，第二两位四通电磁换向阀17的T口共同与第二单向阀3.1相连，第一单向阀2，第二单向阀3.1，第三单向阀3.2均与油箱1相连。快速油缸19内设置有快速腔(小腔)和加压腔(大腔)。

在本实施例中，伺服电机5与双向泵4，快速油缸19控制的双向泵控高速双缸同步液压控制系统，是通过实时调整伺服电机5的转速，调整双向泵4排油量，在通过快速油缸19控制折弯机运行的快慢。最终达到滑块高速精确定位的目的。可很好的适应目前大多数折弯机生产厂家生产的折弯机。

在目前折弯机行业，油缸下行主要是通过活塞缸在滑块自重的作用下快速下行，由于受机械部分摩擦力及安装进度的影响，稳定性较差。本发明为了让油缸稳定且快速下行，油缸采用一种特殊结构的快速油缸19。通过伺服电机5控制双向泵4给快速油缸19提供液压油，位移传感器检测与快速油缸19相连的折弯机滑块21两侧的位置，位置信号传递给控制器，控制器通过比较该位置检测信号与给定信号之间的偏差再次调整伺服电机5转速，可让快速油缸19驱动折弯机滑块21快速下行，速度可达300mm/s左右，且位置可控。

本发明不但可以实现折弯机快下，工进，保压，卸荷与回程指令，速度快且可控，体积小等，还可很好的适应目前大多数折弯机生产厂家生产的折弯机。本发明采用伺服电机5加双向泵4，通过液压回路，双向泵4的两个油口通过液压回路分别与快速油缸19的上下腔相连，就可以构成与阀控效果完全相同的控制方式。在快下时，数控系统给伺服电机5正指令，双向泵4正转打油，通过液压回路进入快速油缸19快速腔，主动推动活塞，实现快下动作；工进时数控系统继续给伺服电机5正指令，双向泵4向快速油缸19快速腔和加压腔同时打油，快速油缸19下腔的液压油通过背压阀13，三位四通电磁换向阀16右位，回到油箱1，实现慢速趋近；保压时，数控系统给伺服电机5一个很小的转速指令，只给转矩指令，双向泵4实际不输出油液，只是在伺服电机5的带动下，双向泵4基本保持在一定位置，实现对系统的保压，由于双向泵4基本不输出流量，在保压时并不产生溢流损失；卸荷时，数控系统给伺服电机5负指令，快速油缸19快速缸加压腔高压油液与快速腔高压油，经过三位四通电磁换向阀16第二两位四通电磁换向阀油泵回油箱1，直到压力传感器18所设定的卸压压力；卸压结束，回程时，数控系统继续给伺服电机5正指令，双向泵4打油经过三位四通电磁换向阀，左位进入快速油缸19下腔，上腔排油，实现回程动作。在整个动作循环中，快下，工进，保压及回程均为正指令，卸荷为负指令。

参照图1所示，由于折弯机由两个油缸的控制，是由两个独立的控制原理相同的伺服液压控制单元共同实现，现就其中一个油缸的控制原理为例进行说明，另一油缸的控制原理与描述与此完全相同。

快下：电磁铁Y1,Y4得电，数控系统给伺服电机5正指令，双向泵4正转打油，打出的油液通过三位四通电磁换向阀16右位，进入快速缸的快速腔，推动快速缸快速下行，与此同时加压腔(大腔)通过充液阀7自吸补充大量油液，下腔油液通过快下球阀12，制动溢流阀14，三位四通电磁换向阀16右位回油箱，实现滑块的快速下行。滑块快下速度可通过调整数控系统参数控制伺服电机5的转速快慢而得到。

工进：电磁铁Y3，Y6得电，Y4继续得电。数控系统继续给伺服电机5正指令，伺服电机5转速逐渐降低使得滑块速度由快速下行至逐渐停止，Y6得电，充液阀7关闭，油箱1暂停给快速油缸19上腔给油。油泵打出的油液，一部分进入快速腔，一部分进入加压腔，由于快速腔的面积小于加压腔面积，油缸进入慢速工进状态。Y1失电关闭，下腔油液通过背压阀13，三位四通电磁换向阀右位回油箱。滑块工进速度可通过调整数控系统参数控制伺服电机5的转速快慢而得到

保压：Y3，Y4,Y6继续得电，数控系统根据扭矩设定值与实际值的偏差给伺服电机5正指令，伺服机5带动双向泵4低速转动，保持快速油缸19上腔压力恒定，保持滑块停留在目标值。

卸荷：Y3、Y4、Y6继续得电，数控系统给伺服电机5负指令。伺服电机5带动双向泵4变速反转，加压腔的高压油通过三位四通电磁换向阀16，第二两位四通电磁换向阀17，双向泵4，回油箱，直到达到压力传感器18所设定的卸压压力，卸压结束，卸压速度的快慢可以通过调整伺服电机的转速获得。

回程：卸压结束Y5得电，其余失电。数控系统给伺服电机5正指令。伺服电机5带动双向泵4变速反转，油泵打出的油液，一部分通过三位四通电磁换向阀16左位单向阀15进入油缸下腔。另一部分液压油通过第一两位四通电磁换向阀8，将充液阀7打开，快速油缸19加压腔的油液大部分通过充液阀7回油箱，少部分通过两位四通电磁换向阀回到油箱；快速腔的油液通过三位四通电磁换向阀16左位直接回油箱，实现滑块的快速上行。回程速度可通过数控系统调节伺服电机5的转速而得到不同速度。

本发明中折弯机两个快速油缸19的同步控制，是由两个伺服电机5与双向泵4组成的两个独立的液压控制单元，分别控制。与数控系统、位移传感器20(光栅尺或磁栅尺)共同控制，实现两个快速油缸19的同步运行，实现对滑块的精确定位。本系统中是通过调整双向泵4的排油量，调整折弯机两个快速油缸19的同步性。同时把传统的活塞缸改为快速油缸19，快速下行由以前的靠自重下行改为由快速腔主动推动快速缸活塞快速下行，安装时由以前的分体式泵控改为高度集成的泵控液压系统。

本发明是在基于现有泵控系统控制的基础上，采用泵控液压系统与一种特殊结构的快速液压缸(分快速腔和加压腔)相结合的控制方式，在满足位置控制前提下，改变以往快下时依靠滑块自重的被动控制模式，快速下行时油泵主动给快速缸快速腔打油，主动推动活塞杆快速下行，弱化了机械摩擦力的因素，稳定性更好，适应性强；卸压时采用压力传感器检测卸压压力，卸压更彻底，改变以往依靠时间的卸压方式，使卸压达到量化的程度，卸压更可靠，达到柔性控制的目的。下腔加装制动溢流阀，制动压力可根据实际，进行调整，使得制动更加平稳，可靠，解决以往切换点过冲的问题。油缸特殊的结构，可在相同油泵大小的前提下，改变油缸快速腔面积，比较以往而言容易做到快下速度的大幅提升，达到高速驱动的目的。

本发明一个油缸的控制原理为一个液压单元，本发明为两个伺服泵控单元共同使用，其他单独使用本发明的一套伺服液压单元控制的液压系统或同时使用两套或两套以上本发明的伺服液压单元控制的液压系统，均在本发明权利要求范围之内。

综上所述，本发明结构简单，设计合理，伺服电机油泵通过液压回路，与含有快速腔的快速缸相结合，即同一个油缸分快速腔(小腔)和加压腔(大腔)，快速下行时，油泵给主缸快速腔打油，推动主油缸活塞主动下行，通过控制油泵给快速腔打油的多少，控制油缸快速下行速度，油缸下行速度完全可控，这区别以以往快下靠滑块自重的快下模式。在同等油泵大小的前提下，通过改变快速腔面积大小，大幅提升快速趋近速度。下腔快下球阀加装制动溢流阀，快下停止时可做到无冲击，制动溢流阀的使用，制动时反应迅速，可解决停止时的过冲问题。本发明泵控单元与油缸直接相连，可省却中间管路的连接，可实现折弯机无油管连接，安装简便易行，减少漏油，减少安装工作量等问题。本发明为两套完全独立，原理相同的泵控单元，同时使用。在安装上分别直接安装在油缸顶部，通过实时调整伺服电机的转速，与位移传感器共同作用，调整双向泵的排油量，控制折弯机运行的快慢，最终达到油缸滑块高速精确定位的目的。本发明油缸下行的速度可达300mm/s左右，且位置可控。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。