帶自鎖定功能的快速響應液壓位置閉環控制系統的制作方法
【專利摘要】帶自鎖定功能的快速響應液壓位置閉環控制系統，包括組合閥裝置，組合閥裝置包括四個兩通電磁截止插裝閥，第一、第二兩通電磁截止插裝閥的壓力油口P相連接后與液壓站壓力油口P0相連接，第三、第四兩通電磁截止插裝閥的壓力油口P相連接后與液壓站回油口T0相連接，夾緊液壓缸上安裝的位移傳感器與電氣控制單元相連接，電氣控制單元與四個兩通電磁截止插裝閥的電磁鐵相連接，該系統能實現對扇形段輥縫調節位置閉環系統的快速響應，在系統故障時，依靠組合閥裝置的無泄漏截止特性能實現夾緊液壓缸的位置自鎖定功能，具有電氣控制方式簡單、使用壽命長、運行可靠、能耗低、成本低的特點。
【專利說明】
帶自鎖定功能的快速響應液壓位置閉環控制系統
技術領域
[0001]本發明涉及一種液壓位置閉環控制系統，特別涉及一種帶自鎖定功能的快速響應液壓位置閉環控制系統。
【背景技術】
[0002]在冶金領域的連鑄機生產線中，扇形段遠程輥縫調節是連鑄機實現輕壓下功能的必要技術，也是實現改變鑄坯厚度規格快速完成設備調整的先進技術，更是現代連鑄機設備最重要的標志性技術。
[0003]連鑄機的輕壓下功能是指鑄坯生產中在其凝固末端前后對鑄坯進行連續少量壓下的工藝過程，對防止鑄坯內部出現中心疏松和偏析具有明顯作用。
[0004]配備扇形段遠程輥縫調節的連鑄機是通過扇形段遠程輥縫調節控制裝置與帶位移傳感器的扇形段夾緊液壓缸構成對扇形段夾緊液壓缸的位置閉環控制，以實現對扇形段輥縫的遠程調節功能，傳統使用的扇形段遠程輥縫調節位置閉環控制系統如附圖1所示。每臺扇形段上有四套如附圖1所示的位置閉環控制系統，扇形段夾緊液壓缸正常工作時，電磁閥得電，液控單向閥及從主油口B到主油口A的管路開啟，夾緊液壓缸的位置通過電氣控制單元實時檢測位移傳感器的數值并控制伺服閥來實現自動跟隨設定目標值；當夾緊液壓缸到達目標值后，電磁閥持續得電，電氣控制單元繼續實時檢測位移傳感器的數值并控制伺服閥對夾緊液壓缸位置控制以保證夾緊液壓缸的位置不變;當出現事故，比如電氣故障、液壓元器件故障時，電磁閥斷電，伺服閥斷電，液控單向閥及的主油口昭I拄油口A被關閉，夾緊液壓缸被鎖定在事故發生前的位置上。
[0005]由于連鑄機生產的連續性，扇形段輥縫調節位置系統工作時，夾緊液壓缸的位置控制完全依靠電氣控制單元對伺服閥的伺服控制來實現，所以伺服閥以及電磁閥一直處于得電的工作狀態，系統能耗高;且由于伺服閥以及電磁閥一直處于工作狀態，也影響了其使用壽命，增加了故障率；當伺服閥或者電氣控制單元出現故障時，電磁閥斷電，液控單向閥被關閉，夾緊液壓缸的位置鎖定依靠液控單向閥的關閉來實現；同時由于伺服閥價格昂貴，抗污染能力差，且該系統復雜，液壓元器件種類多，造成企業生產成本較高;再者采用伺服閥對夾緊液壓缸的控制，電氣控制單元為伺服控制系統，電氣系統較為復雜，控制要求高。
【發明內容】
[0006]為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提出一種帶自鎖定功能的快速響應液壓位置閉環控制系統，能夠實現對扇形段輥縫調節位置閉環系統的快速響應，具有電氣控制方式簡單、結構緊湊、元器件種類少、使用壽命長、運行可靠、能耗低、成本低的特點。
[0007]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是:
[0008]帶自鎖定功能的快速響應液壓位置閉環控制系統，包括組合閥裝置1、第一節流器201、第二節流器202、溢流閥3、單向閥4、夾緊液壓缸5、位移傳感器6及電氣控制單元7;
[0009]所述組合閥裝置I包括第一兩通電磁截止插裝閥101、第二兩通電磁截止插裝閥102、第三兩通電磁截止插裝閥103及第四兩通電磁截止插裝閥104，其中第一兩通電磁截止插裝閥101的壓力油口 P與第二兩通電磁截止插裝閥102的壓力油口 P相連接后與液壓站壓力油口 PO相連接;第三兩通電磁截止插裝閥103的壓力油口 P與第四兩通電磁截止插裝閥104的壓力油口 P相連接后與液壓站回油口 TO相連接;第一兩通電磁截止插裝閥101的主油口 A與第三兩通電磁截止插裝閥103的主油口 A相連接后與第一節流閥201的主油口 A相連接;第二兩通電磁截止插裝閥102的主油口 A與第四兩通電磁截止插裝閥104的主油口 A相連接后與第二節流閥202的主油口 A相連接；
[0010]所述第一節流器201的主油口 B與夾緊液壓缸5的塞腔相連接，第一節流器201的主油口 B與單向閥4的主油口 A相連接，單向閥4的主油口 B與液壓站回油口 TO相連接；
[0011]所述第二節流器202的主油口 B與夾緊液壓缸5的活塞桿腔相連接，第二節流器202的主油口 B與溢流閥3的壓力油口 P相連接，溢流閥3的回油口 T與液壓站回油口 TO相連接；
[0012]所述夾緊液壓缸5上安裝有位移傳感器6，位移傳感器6通過電纜與電氣控制單元7相連接，電氣控制單元7通過電纜與第一兩通電磁截止插裝閥101、第二兩通電磁截止插裝閥102、第三兩通電磁截止插裝閥103以及第四兩通電磁截止插裝閥104的電磁鐵a相連接。
[0013]所述電氣控制單元7由外部供給電源V供電。
[0014]所述第一兩通電磁截止插裝閥101、第二兩通電磁截止插裝閥102、第三兩通電磁截止插裝閥103及第四兩通電磁截止插裝閥104為低功耗、輕量化、無泄漏的插裝閥結構，反應靈敏，能快速響應電氣控制單元7的給定輸入;所述第一兩通電磁截止插裝閥101、第二兩通電磁截止插裝閥102、第三兩通電磁截止插裝閥103及第四兩通電磁截止插裝閥104在斷電狀態下依靠閥體內部彈簧的作用力處于無泄漏的截止狀態實現自鎖定功能，電磁鐵a通電時處于開啟狀態。
[0015]所述第一節流器201和第二節流器202用于控制夾緊液壓缸5的速度，第一節流器201和第二節流器202通油直徑的大小由液壓缸5活塞桿及活塞腔的尺寸決定，以達到夾緊液壓缸5的最佳控制速度以及控制精度。
[0016]所述溢流閥3用于夾緊液壓缸5活塞桿腔，實現超壓保護功能。
[0017]所述單向閥4用于夾緊液壓缸5塞腔，實現補油功能，防止夾緊液壓缸5塞腔吸空。
[0018]本發明與現有技術相比的有益效果為:
[0019]當夾緊液壓缸達到目標位置后，所有電磁鐵均處于斷電狀態，系統能耗低，極大地提高了液壓元器件的壽命，同時也大大降低了故障率；同時液壓元器件種類少，且主要參與動作的液壓部件為相同型號的普通電磁閥，因此系統抗污染能力強、運行備件少且維護成本低;再者由于采用普通的電磁閥的通斷控制，所以電氣控制方式簡單、運行可靠且價格低廉。
[0020]本發明液壓系統結構簡單、易維護，能夠通過電氣控制單元自動實時檢測位移傳感器的數值，從而自動控制兩通電磁截止插裝閥的電磁鐵通電，以保證需要實施輕壓下的扇形段能實現輕壓下功能;在系統出現故障時，所有通電磁截止插裝閥的電磁鐵斷電，所有兩通電磁截止插裝閥處于關閉狀態，實現夾緊液壓缸的自鎖功能，從而保證連鑄生產的連續性，防止出現鑄坯鼓肚或壓裂等生產事故，提高作業效率。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為現有技術閉環控制系統的結構示意圖。
[0022]圖2為本發明的結構不意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0024]參見圖2，帶自鎖定功能的快速響應液壓位置閉環控制系統，包括組合閥裝置1、第一節流器201、第二節流器202、溢流閥3、單向閥4、夾緊液壓缸5、位移傳感器6及電氣控制單元7 ；
[0025]所述組合閥裝置I包括第一兩通電磁截止插裝閥101、第二兩通電磁截止插裝閥102、第三兩通電磁截止插裝閥103及第四兩通電磁截止插裝閥104，其中第一兩通電磁截止插裝閥101的壓力油口 P與第二兩通電磁截止插裝閥102的壓力油口 P相連接后與液壓站壓力油口 PO相連接;第三兩通電磁截止插裝閥103的壓力油口 P與第四兩通電磁截止插裝閥104的壓力油口 P相連接后與液壓站回油口 TO相連接;第一兩通電磁截止插裝閥101的主油口 A與第三兩通電磁截止插裝閥103的主油口 A相連接后與第一節流閥201的主油口 A相連接;第二兩通電磁截止插裝閥102的主油口 A與第四兩通電磁截止插裝閥104的主油口 A相連接后與第二節流閥202的主油口 A相連接；
[0026]所述第一節流器201的主油口 B與夾緊液壓缸5的塞腔相連接，第一節流器201的主油口 B與單向閥4的主油口 A相連接，單向閥4的主油口 B與液壓站回油口 TO相連接；
[0027]所述第二節流器202的主油口 B與夾緊液壓缸5的活塞桿腔相連接，第二節流器202的主油口 B與溢流閥3的壓力油口 P相連接，溢流閥3的回油口 T與液壓站回油口 TO相連接；
[0028]所述夾緊液壓缸5上安裝有位移傳感器6，位移傳感器6通過電纜與電氣控制單元7相連接，所述電氣控制單元7由外部供給電源V供電，電氣控制單元7通過電纜與第一兩通電磁截止插裝閥101、第二兩通電磁截止插裝閥102、第三兩通電磁截止插裝閥103以及第四兩通電磁截止插裝閥104的電磁鐵a相連接。
[0029]所述第一兩通電磁截止插裝閥101、第二兩通電磁截止插裝閥102、第三兩通電磁截止插裝閥103及第四兩通電磁截止插裝閥104為低功耗、輕量化、無泄漏的插裝閥結構，該輕量化的閥體結構使得上述兩通電磁截止插裝閥反應靈敏，能快速響應電氣控制單元7的給定輸入;所述第一兩通電磁截止插裝閥101、第二兩通電磁截止插裝閥102、第三兩通電磁截止插裝閥103及第四兩通電磁截止插裝閥104在斷電狀態下依靠閥體內部彈簧的作用力處于無泄漏的截止狀態實現自鎖定功能，電磁鐵a通電時處于開啟狀態。
[0030]所述第一節流器201和第二節流器202用于控制夾緊液壓缸5的速度，第一節流器201和第二節流器202通油直徑的大小由液壓缸5活塞桿及活塞腔的尺寸決定，通常由計算及試驗得出，以達到夾緊液壓缸5的最佳控制速度以及控制精度。
[0031]所述溢流閥3用于夾緊液壓缸5活塞桿腔，實現超壓保護功能。
[0032]所述單向閥4用于夾緊液壓缸5塞腔，實現補油功能，防止夾緊液壓缸5塞腔吸空。
[0033]本發明的工作原理:
[0034]本發明在工作時，根據設定的夾緊液壓缸5的目標位置值，電氣控制單元7自動實時檢測位移傳感器6的數值，當位移傳感器6的數值小于夾緊液壓缸5的目標位置值，電氣控制單元7自動控制第一兩通電磁截止插裝閥101和第四兩通電磁截止插裝閥104的電磁鐵a同時通電，此時第一兩通電磁截止插裝閥101和第四兩通電磁截止插裝閥104開啟，則壓力油經液壓站壓力油口 PO經過第一兩通電磁截止插裝閥101、第一節流器201進入夾緊液壓缸5的塞腔，夾緊液壓缸5活塞桿腔的油液經過第二節流器202、第四兩通電磁截止插裝閥104流回液壓站回油口T0，夾緊液壓缸5伸出，直到位移傳感器6的數值與夾緊液壓缸5的目標位置相等時，電氣控制單元7自動控制第一兩通電磁截止插裝閥101和第四兩通電磁截止插裝閥104的電磁鐵a同時斷電，夾緊液壓缸5停止運行且位置保持在目標位置值上。
[0035]當位移傳感器6的數值大于夾緊液壓缸5的目標位置值，電氣控制單元7自動控制第二兩通電磁截止插裝閥102和第三兩通電磁截止插裝閥103電磁鐵a同時通電，此時第二兩通電磁截止插裝閥102和第三兩通電磁截止插裝閥103開啟，則壓力油經液壓站壓力油口PO經過第二兩通電磁截止插裝閥102、第二節流器202進入夾緊液壓缸5的活塞桿腔，夾緊液壓缸5塞腔的油液經過第一節流器201、第三兩通電磁截止插裝閥103流回液壓站回油口 T0，夾緊液壓缸5縮回，直到位移傳感器6的數值與夾緊液壓缸5的目標位置相等時，電氣控制單元7自動控制第二兩通電磁截止插裝閥102和第三兩通電磁截止插裝閥103電磁鐵a同時斷電，夾緊液壓缸5停止運行且位置保持在目標位置值上。
[0036]在實際使用時，根據連鑄生產工藝的精度控制要求，通常設定夾緊液壓缸5的死區范圍，即在夾緊液壓缸5的控制過程中，只要位移傳感器6的數值落入該死區范圍內，則電氣控制單元7自動判定夾緊液壓缸5的精度滿足要求，此時電氣控制單元7自動控制所有電磁鐵a斷電，由于兩通電磁截止插裝閥的無泄漏截止功能，所以夾緊液壓缸5的位置將被鎖定在電磁鐵的斷電前狀態，采用這種控制方式，則兩通電磁截止插裝閥的作動頻率較低，極大地提高了液壓元器件的壽命，同時也大大降低了故障率。
[0037]本系統在事故狀態下，第一兩通電磁截止插裝閥101、第二兩通電磁截止插裝閥102、第三兩通電磁截止插裝閥103、第四兩通電磁截止插裝閥104的電磁鐵a斷電，所有兩通電磁截止插裝閥處于關閉狀態，夾緊液壓缸5的位置被可靠地鎖定在事故前的初始位置上，從而不影響連鑄生產的連續性。
【主權項】
1.帶自鎖定功能的快速響應液壓位置閉環控制系統，包括組合閥裝置(I)、第一節流器(201)、第二節流器(202)、溢流閥(3)、單向閥(4)、夾緊液壓缸(5)、位移傳感器(6)及電氣控制單元(7)，其特征在于， 所述組合閥裝置(I)包括第一兩通電磁截止插裝閥(101)、第二兩通電磁截止插裝閥(102)、第三兩通電磁截止插裝閥(103)及第四兩通電磁截止插裝閥(104)，其中第一兩通電磁截止插裝閥(101)的壓力油口 P與第二兩通電磁截止插裝閥(102)的壓力油口 P相連接后與液壓站壓力油口 PO相連接;第三兩通電磁截止插裝閥(103)的壓力油口 P與第四兩通電磁截止插裝閥(104)的壓力油口 P相連接后與液壓站回油口 TO相連接;第一兩通電磁截止插裝閥(101)的主油口 A與第三兩通電磁截止插裝閥(103)的主油口 A相連接后與第一節流閥(201)的主油口 A相連接;第二兩通電磁截止插裝閥(102)的主油口 A與第四兩通電磁截止插裝閥(104)的主油口 A相連接后與第二節流閥(202)的主油口 A相連接； 所述第一節流器(201)的主油口 B與夾緊液壓缸5的塞腔相連接，第一節流器(201)的主油口 B與單向閥(4)的主油口 A相連接，單向閥(4)的主油口 B與液壓站回油口 TO相連接； 所述第二節流器(202)的主油口B與夾緊液壓缸(5)的活塞桿腔相連接，第二節流器(20 2)的主油口 B與溢流閥(3)的壓力油口 P相連接，溢流閥(3)的回油口 T與液壓站回油口 TO相連接； 所述夾緊液壓缸(5)上安裝有位移傳感器(6)，位移傳感器(6)通過電纜與電氣控制單元(7)相連接，電氣控制單元(7)通過電纜與第一兩通電磁截止插裝閥(101)、第二兩通電磁截止插裝閥(102)、第三兩通電磁截止插裝閥(103)以及第四兩通電磁截止插裝閥(104)的電磁鐵a相連接。2.根據權利要求1所述的帶自鎖定功能的快速響應液壓位置閉環控制系統，其特征在于，所述電氣控制單元(7)由外部供給電源V供電。3.根據權利要求1所述的帶自鎖定功能的快速響應液壓位置閉環控制系統，其特征在于，所述第一兩通電磁截止插裝閥(101)、第二兩通電磁截止插裝閥(102)、第三兩通電磁截止插裝閥(103)及第四兩通電磁截止插裝閥(104)為低功耗、輕量化、無泄漏的插裝閥結構，反應靈敏，能快速響應電氣控制單元(7)的給定輸入;所述第一兩通電磁截止插裝閥(101)、第二兩通電磁截止插裝閥(102)、第三兩通電磁截止插裝閥(103)及第四兩通電磁截止插裝閥(104)在斷電狀態下依靠閥體內部彈簧的作用力處于無泄漏的截止狀態實現自鎖定功能，電磁鐵a通電時處于開啟狀態。4.根據權利要求1所述的帶自鎖定功能的快速響應液壓位置閉環控制系統，其特征在于，所述第一節流器(201)和第二節流器(202)用于控制夾緊液壓缸(5)的速度，第一節流器(201)和第二節流器(202)通油直徑的大小由液壓缸(5)活塞桿及活塞腔的尺寸決定，以達到夾緊液壓缸(5)的最佳控制速度以及控制精度。5.根據權利要求1所述的帶自鎖定功能的快速響應液壓位置閉環控制系統，其特征在于，所述溢流閥(3)用于夾緊液壓缸(5)活塞桿腔，實現超壓保護功能。6.根據權利要求1所述的帶自鎖定功能的快速響應液壓位置閉環控制系統，其特征在于，所述單向閥(4)用于夾緊液壓缸(5)塞腔，實現補油功能，防止夾緊液壓缸(5)塞腔吸空。
【文檔編號】F15B13/02GK105909572SQ201610519132
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年7月4日
【發明人】丘銘軍, 郭星良, 寧博, 陳國防, 艾春璇
【申請人】中國重型機械研究院股份公司