專利名稱：粉料液壓成型機(jī)的位移監(jiān)測壓力式控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粉料液壓成型機(jī)，特別是粉料液壓成型機(jī)的壓力控制方法。
背景技術(shù)：
粉料液壓成型機(jī)的主要功能是用一定的壓力將模具內(nèi)的粉料壓制成具有一定形狀和強(qiáng)度的坯體。例如應(yīng)用在墻地磚生產(chǎn)線上的陶瓷壓磚機(jī)，就是用一定的壓力將模具內(nèi)的陶瓷粉料壓制成磚坯。為了控制壓力的大小，目前公知的粉料液壓成型機(jī)都是用壓力傳感器監(jiān)測到的主油缸壓力作為壓力閉環(huán)控制的反饋參數(shù)。這種壓力控制模式存在許多缺點(diǎn)1、液壓油路的壓力受干擾和影響的因素很多，難以保證每個(gè)加壓過程的重復(fù)精度，例如液壓源輸出壓力的波動(dòng)就會(huì)使主油缸壓力產(chǎn)生波動(dòng)；2、液壓元件的響應(yīng)速度也會(huì)影響加壓壓力；3、受到壓力傳感器的安裝位置的限制，壓力傳感器的測量值與主油缸的實(shí)際壓力值存在一定的誤差，而且這個(gè)誤差具有隨機(jī)性，難以控制；4、主油缸壓力與粉料實(shí)際受到的壓力之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，會(huì)因機(jī)械阻力的因素而受到影響，以動(dòng)梁式陶瓷壓磚機(jī)為例，如果動(dòng)梁偏載，就會(huì)使機(jī)械阻力增加，致使磚坯受到的壓力減小，影響磚坯成型質(zhì)量。總而言之，由于壓力傳感器測得的是受多種因素干擾的動(dòng)態(tài)壓力，因此已有技術(shù)難以保證每次加壓過程的重復(fù)精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述已有技術(shù)的缺點(diǎn)，為粉料液壓成型機(jī)提供一種位移監(jiān)測壓力式控制方法。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的用閉環(huán)液壓控制系統(tǒng)控制粉料液壓成型機(jī)對(duì)粉料施加的壓力，特別地，在正式壓制粉料之前，求得粉料在模具內(nèi)受到液壓成型機(jī)的預(yù)定壓力后所發(fā)生的預(yù)計(jì)厚度變化量，在正式壓制粉料時(shí)，利用位移傳感器監(jiān)測上、下模具的相對(duì)位移量，以該位移量作為閉環(huán)液壓控制系統(tǒng)的反饋參數(shù)，當(dāng)上、下模具的相對(duì)位移量對(duì)應(yīng)于粉料的預(yù)計(jì)厚度變化量時(shí)，即確定為已對(duì)粉料加壓到預(yù)定的壓力，至此完成一次閉環(huán)控制。由此可見，本發(fā)明實(shí)質(zhì)上是用位移傳感器作為壓力閉環(huán)控制的反饋元件，只要準(zhǔn)確控制上、下模具的相對(duì)位移量，就能準(zhǔn)確控制壓力。由于位移傳感器的測量準(zhǔn)確度與主油缸的壓力波動(dòng)、液壓元件的響應(yīng)速度、以及機(jī)械阻力的大小沒有關(guān)系，受干擾因素小，因此每次加壓過程的重復(fù)精度高，克服了已有技術(shù)的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)壓力控制的重復(fù)精度高，能大大提高粉料液壓成型機(jī)壓制產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性；位移傳感器無需密封在液壓系統(tǒng)內(nèi)部，比壓力傳感器更便于安裝和維護(hù)；對(duì)粉料液壓成型機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)改動(dòng)小，易于實(shí)施。


圖1是以陶瓷壓磚機(jī)為例，說明本發(fā)明方法的工作原理示意圖；圖2是圖1的控制流程圖；圖3是適用于本發(fā)明方法的一種可編程控制器的硬件結(jié)構(gòu)方框圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明應(yīng)用于動(dòng)梁式陶瓷壓磚機(jī)的工作原理圖。動(dòng)梁式陶瓷壓磚機(jī)包括一個(gè)與機(jī)架固定的工作臺(tái)1，以及一個(gè)可上下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)梁2。動(dòng)梁2實(shí)際上是一個(gè)可上下運(yùn)動(dòng)的活塞缸，當(dāng)缸內(nèi)注入液壓油后，動(dòng)梁2向下運(yùn)動(dòng)。動(dòng)梁2向下運(yùn)動(dòng)壓制粉料的壓力由閉環(huán)液壓控制系統(tǒng)控制。上、下模具3、4分別安裝在動(dòng)梁2和工作臺(tái)1上。為測量模具3、4的相對(duì)位移量，在動(dòng)梁2與工作臺(tái)1之間安裝有光柵式數(shù)字位移傳感器5，傳感器中的定光柵尺5b固定在機(jī)架上，動(dòng)光柵尺5a隨動(dòng)梁2一起運(yùn)動(dòng)。待壓制的陶瓷粉料6裝填鋪平在下模具4內(nèi)。在正式壓制粉料之前，先求得粉料在下模具內(nèi)受到上模具的預(yù)定壓力后所發(fā)生的預(yù)計(jì)厚度變化量X，在正式壓制粉料時(shí)，利用位移傳感器5監(jiān)測上、下模具3、4的相對(duì)位移量，以該位移量作為閉環(huán)液壓控制系統(tǒng)的反饋參數(shù)。以上模具3剛好碰觸到粉料6為計(jì)算位移量的起始點(diǎn)，當(dāng)上、下模具3、4的相對(duì)位移量等于粉料的預(yù)計(jì)厚度變化量X時(shí)，即確定為已對(duì)粉料6加壓到預(yù)定的壓力，至此完成一次閉環(huán)控制。上述閉環(huán)控制過程如圖2所示。由圖2可知，本發(fā)明實(shí)質(zhì)上是用位移傳感器作為閉環(huán)液壓控制系統(tǒng)的反饋元件，通過控制上、下模具的相對(duì)位移量來準(zhǔn)確控制模具對(duì)粉料的壓力。需要說明的是，圖2在形式上作了少許變化，沒有直接將粉料預(yù)計(jì)厚度變化量X作為可編程控制器(PLC)的給定值，而是以磚坯成型厚度作為給定值輸入給可編程控制器。因?yàn)榉哿显谙履?nèi)的裝填厚度是可知的，因此給定磚坯成型厚度就等于給定粉料預(yù)計(jì)厚度變化量X，本質(zhì)上是一樣的。經(jīng)此變化后，可以讓操作者更加直觀。
粉料的預(yù)計(jì)厚度變化量X可通過計(jì)算求得先從技術(shù)手冊(cè)查得粉料的各組成成份在預(yù)定壓力下的壓縮比，再根據(jù)各成份的百分比和粉料總量的多少計(jì)算出預(yù)計(jì)厚度變化量X。但作為最佳實(shí)施方式，應(yīng)通過下述方法求得在正式壓制粉料之前，對(duì)同樣的粉料進(jìn)行壓制試驗(yàn)，試驗(yàn)所用的粉料液壓成型機(jī)以及模具，與正式壓制粉料所用的相同，試驗(yàn)過程采用傳統(tǒng)的直接監(jiān)測主油缸壓力的壓力控制模式，但相比于傳統(tǒng)的正常生產(chǎn)過程加壓速度減慢、加壓時(shí)間延長，當(dāng)壓力傳感器檢測到主油缸壓力達(dá)到預(yù)定壓力并且穩(wěn)定后，停止加壓，此時(shí)測得的粉料厚度變化量即作為今后正式壓制粉料時(shí)所設(shè)定的粉料預(yù)計(jì)厚度變化量X。由于加壓速度較慢、加壓時(shí)間較長，因此能夠最大程度地減小各種干擾因素對(duì)壓力傳感器的影響，使測得的壓力最接近實(shí)際值，這樣得到的粉料厚度變化量就可以作為正式壓制粉料時(shí)所設(shè)定的粉料預(yù)計(jì)厚度變化量，反過來以該粉料預(yù)計(jì)厚度變化量作為閉環(huán)液壓控制系統(tǒng)的壓力控制反饋參數(shù)，就能大大提高壓力控制的重復(fù)精度。
與計(jì)算方法相比，試驗(yàn)方法更具有普遍適用性，能適用于無法通過手冊(cè)查得壓縮比的粉料，而且準(zhǔn)確度更高。做完一次試驗(yàn)后，只要粉料的成份和量沒有改變，在以后批量壓制粉料的生產(chǎn)過程中就可以一直沿用所測得的預(yù)計(jì)厚度變化量X，如果對(duì)粉料的成份和(或)量做了調(diào)整，又或者改變了預(yù)定壓力，只需再做同樣的試驗(yàn)即可。
在用試驗(yàn)方法求取粉料預(yù)計(jì)厚度變化量X的過程中，最好用正式壓制粉料時(shí)所用的位移傳感器5去測量上、下模具3、4的相對(duì)位移量，這樣就不必為求得預(yù)計(jì)厚度變化量而專門設(shè)置一套粉料厚度變化測量裝置，節(jié)省硬件成本，而且也有利于減小系統(tǒng)誤差，提高控制精度。
為進(jìn)一步簡化本方法，在對(duì)粉料進(jìn)行壓制試驗(yàn)以求得粉料預(yù)計(jì)厚度變化量X的過程中，當(dāng)檢測到主油缸壓力達(dá)到預(yù)定壓力時(shí)，以位移傳感器此刻測得的一個(gè)單點(diǎn)值來代表粉料的預(yù)計(jì)厚度變化量X；在正式壓制粉料的過程中，用位移傳感器測得的值來代表上、下模具的相對(duì)位移量，當(dāng)測得的值與代表預(yù)計(jì)厚度變化量X的單點(diǎn)值相等時(shí)，即確定為上、下模具的相對(duì)位移量與粉料的預(yù)計(jì)厚度變化量X相對(duì)應(yīng)。此簡化方法可用圖1作更清楚的說明在對(duì)粉料進(jìn)行壓制試驗(yàn)以求得粉料預(yù)計(jì)厚度變化量X的過程中，當(dāng)檢測到主油缸壓力達(dá)到預(yù)定壓力時(shí)，假設(shè)上模具3剛好移動(dòng)到A點(diǎn)所在高度，那么就以此刻位移傳感器5測得的一個(gè)讀數(shù)a來代表粉料的預(yù)計(jì)厚度變化量X；在正式壓制粉料的過程中，只要位移傳感器5測得的值等于a，就可確定為上、下模具的相對(duì)位移量與粉料的預(yù)計(jì)厚度變化量X相對(duì)應(yīng)。經(jīng)此簡化后，不再需要測量粉料預(yù)計(jì)厚度變化量X的確切值，也就不需要測量上、下模具的實(shí)際相對(duì)位移量，從而繞開了為準(zhǔn)確找出上模具3剛好與粉料6碰觸的位置而帶來的困難。
本發(fā)明方法可利用常規(guī)的可編程控制器(簡稱PLC)來實(shí)現(xiàn)。圖3就是一種適用于本發(fā)明方法的可編程控制器的硬件結(jié)構(gòu)方框圖。如果將圖中的位移傳感器去掉，圖3實(shí)際上就是一個(gè)在粉料液壓成型機(jī)中已經(jīng)廣泛使用的閉環(huán)液壓控制器。該控制器通過人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)編程和人機(jī)對(duì)話，通過電磁閥、比例閥、伺服閥等執(zhí)行件對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行控制。圖中位移傳感器的作用已如前述。圖中壓力傳感器僅供顯示、參考對(duì)比之用，以及在以試驗(yàn)方法求取粉料預(yù)計(jì)厚度變化量的過程中，用于監(jiān)測主油缸壓力，而在正式生產(chǎn)過程中并不參與壓力的自動(dòng)閉環(huán)控制。由此可見，實(shí)施本發(fā)明方法無需對(duì)現(xiàn)有的閉環(huán)液壓控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)作大的改動(dòng)，只需依照所述方法對(duì)控制程序作相應(yīng)的調(diào)整即可，易于實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種粉料液壓成型機(jī)的位移監(jiān)測壓力式控制方法，用閉環(huán)液壓控制系統(tǒng)控制粉料液壓成型機(jī)對(duì)粉料施加的壓力，其特征是在正式壓制粉料之前，求得粉料在模具內(nèi)受到液壓成型機(jī)的預(yù)定壓力后所發(fā)生的預(yù)計(jì)厚度變化量，在正式壓制粉料時(shí)，利用位移傳感器監(jiān)測上、下模具的相對(duì)位移量，以該位移量作為閉環(huán)液壓控制系統(tǒng)的反饋參數(shù)，當(dāng)上、下模具的相對(duì)位移量對(duì)應(yīng)于粉料的預(yù)計(jì)厚度變化量時(shí)，即確定為已對(duì)粉料加壓到預(yù)定的壓力，至此完成一次閉環(huán)控制。
2.如權(quán)利要求1所述的位移監(jiān)測壓力式控制方法，其特征是求得所述的粉料預(yù)計(jì)厚度變化量的方法是，在正式壓制粉料之前，對(duì)同樣的粉料進(jìn)行壓制試驗(yàn)，試驗(yàn)所用的粉料液壓成型機(jī)和模具，與正式壓制粉料所用的相同，試驗(yàn)過程采用傳統(tǒng)的直接監(jiān)測主油缸壓力的壓力控制模式，但相比于傳統(tǒng)的正常生產(chǎn)過程加壓速度減慢、加壓時(shí)間延長，當(dāng)壓力傳感器檢測到主油缸壓力達(dá)到預(yù)定壓力并且穩(wěn)定后，停止加壓，此時(shí)測得的粉料厚度變化量即作為今后正式壓制粉料時(shí)所設(shè)定的粉料預(yù)計(jì)厚度變化量。
3.如權(quán)利要求2所述的位移監(jiān)測壓力式控制方法，其特征是在對(duì)粉料進(jìn)行壓制試驗(yàn)以求得粉料預(yù)計(jì)厚度變化量的過程中，用正式壓制粉料時(shí)所用的位移傳感器去測量上、下模具的相對(duì)位移量。
4.如權(quán)利要求3所述的位移監(jiān)測壓力式控制方法，其特征是在對(duì)粉料進(jìn)行壓制試驗(yàn)以求得粉料預(yù)計(jì)厚度變化量的過程中，當(dāng)檢測到主油缸壓力達(dá)到預(yù)定壓力時(shí)，以位移傳感器此刻測得的一個(gè)單點(diǎn)值來代表粉料的預(yù)計(jì)厚度變化量；在正式壓制粉料的過程中，用位移傳感器測得的值來代表上、下模具的相對(duì)位移量，當(dāng)測得的值與代表預(yù)計(jì)厚度變化量的單點(diǎn)值相等時(shí)，即確定為上、下模具的相對(duì)位移量與粉料的預(yù)計(jì)厚度變化量相對(duì)應(yīng)。
全文摘要
一種粉料液壓成型機(jī)的位移監(jiān)測壓力式控制方法，其主要特點(diǎn)是在正式壓制粉料時(shí)，利用位移傳感器監(jiān)測上、下模具的相對(duì)位移量，以該位移量作為閉環(huán)液壓控制系統(tǒng)的反饋參數(shù)，當(dāng)上、下模具的相對(duì)位移量對(duì)應(yīng)于粉料的預(yù)計(jì)厚度變化量時(shí)，即確定為已對(duì)粉料加壓到預(yù)定的壓力，至此完成一次閉環(huán)控制。本發(fā)明以位移傳感器作為壓力閉環(huán)控制的反饋元件，而位移傳感器的測量準(zhǔn)確度與主油缸的壓力波動(dòng)、液壓元件的響應(yīng)速度、以及機(jī)械阻力的大小沒有關(guān)系，受干擾因素小，因此本發(fā)明對(duì)壓力控制的重復(fù)精度高，能大大提高粉料液壓成型機(jī)壓制產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)G05B11/00GK1915653SQ20061003704
公開日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2006年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月11日
發(fā)明者魏繼榮, 黃衛(wèi)華, 彭滬新, 陳保偉 申請(qǐng)人:佛山市恒力泰機(jī)械有限公司