CN100436116C - 粉料液压成型机的位移监测压力式控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种粉料液压成型机的位移监测压力式控制方法，其主要特点是在正式压制粉料时，利用位移传感器监测上、下模具的相对位移量，以该位移量作为闭环液压控制系统的反馈参数，当上、下模具的相对位移量对应于粉料的预计厚度变化量时，即确定为已对粉料加压到预定的压力，至此完成一次闭环控制。本发明以位移传感器作为压力闭环控制的反馈元件，而位移传感器的测量准确度与主油缸的压力波动、液压元件的响应速度、以及机械阻力的大小没有关系，受干扰因素小，因此本发明对压力控制的重复精度高，能大大提高粉料液压成型机压制产品的质量稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及粉料液压成型机，特别是粉料液压成型机的压力控制方法。
背景技术
粉料液压成型机的主要功能是用一定的压力将模具内的粉料压制成具有一定形状和强度的坯体。例如应用在墙地砖生产线上的陶瓷压砖机，就是用一定的压力将模具内的陶瓷粉料压制成砖坯。为了控制压力的大小，目前公知的粉料液压成型机都是用压力传感器监测到的主油缸压力作为压力闭环控制的反馈参数。这种压力控制模式存在许多缺点：1、液压油路的压力受干扰和影响的因素很多，难以保证每个加压过程的重复精度，例如液压源输出压力的波动就会使主油缸压力产生波动；2、液压元件的响应速度也会影响加压压力；3、受到压力传感器的安装位置的限制，压力传感器的测量值与主油缸的实际压力值存在一定的误差，而且这个误差具有随机性，难以控制；4、主油缸压力与粉料实际受到的压力之间的对应关系，会因机械阻力的因素而受到影响，以动梁式陶瓷压砖机为例，如果动梁偏载，就会使机械阻力增加，致使砖坯受到的压力减小，影响砖坯成型质量。总而言之，由于压力传感器测得的是受多种因素干扰的动态压力，因此已有技术难以保证每次加压过程的重复精度。
发明内容
本发明的目的是克服上述已有技术的缺点，为粉料液压成型机提供一种位移监测压力式控制方法。
本发明是这样实现的：用闭环液压控制系统控制粉料液压成型机对粉料施加的压力，特别地，在正式压制粉料之前，求得粉料在模具内受到液压成型机的预定压力后所发生的预计厚度变化量，在正式压制粉料时，利用位移传感器监测上、下模具的相对位移量，以该位移量作为闭环液压控制系统的反馈参数，当上、下模具的相对位移量对应于粉料的预计厚度变化量时，即确定为已对粉料加压到预定的压力，至此完成一次闭环控制。由此可见，本发明实质上是用位移传感器作为压力闭环控制的反馈元件，只要准确控制上、下模具的相对位移量，就能准确控制压力。由于位移传感器的测量准确度与主油缸的压力波动、液压元件的响应速度、以及机械阻力的大小没有关系，受干扰因素小，因此每次加压过程的重复精度高，克服了已有技术的缺点。
本发明的优点是：对压力控制的重复精度高，能大大提高粉料液压成型机压制产品的质量稳定性；位移传感器无需密封在液压系统内部，比压力传感器更便于安装和维护；对粉料液压成型机的硬件结构改动小，易于实施。
附图说明
图1是以陶瓷压砖机为例，说明本发明方法的工作原理示意图；
图2是图1的控制流程图；
图3是适用于本发明方法的一种可编程控制器的硬件结构方框图。
具体实施方式
图1是本发明应用于动梁式陶瓷压砖机的工作原理图。动梁式陶瓷压砖机包括一个与机架固定的工作台1，以及一个可上下运动的动梁2。动梁2实际上是一个可上下运动的活塞缸，当缸内注入液压油后，动梁2向下运动。动梁2向下运动压制粉料的压力由闭环液压控制系统控制。上、下模具3、4分别安装在动梁2和工作台1上。为测量模具3、4的相对位移量，在动梁2与工作台1之间安装有光栅式数字位移传感器5，传感器中的定光栅尺5b固定在机架上，动光栅尺5a随动梁2一起运动。待压制的陶瓷粉料6装填铺平在下模具4内。在正式压制粉料之前，先求得粉料在下模具内受到上模具的预定压力后所发生的预计厚度变化量X，在正式压制粉料时，利用位移传感器5监测上、下模具3、4的相对位移量，以该位移量作为闭环液压控制系统的反馈参数。以上模具3刚好碰触到粉料6为计算位移量的起始点，当上、下模具3、4的相对位移量等于粉料的预计厚度变化量X时，即确定为已对粉料6加压到预定的压力，至此完成一次闭环控制。上述闭环控制过程如图2所示。由图2可知，本发明实质上是用位移传感器作为闭环液压控制系统的反馈元件，通过控制上、下模具的相对位移量来准确控制模具对粉料的压力。需要说明的是，图2在形式上作了少许变化，没有直接将粉料预计厚度变化量X作为可编程控制器(PLC)的给定值，而是以砖坯成型厚度作为给定值输入给可编程控制器。因为粉料在下模内的装填厚度是可知的，因此给定砖坯成型厚度就等于给定粉料预计厚度变化量X，本质上是一样的。经此变化后，可以让操作者更加直观。
粉料的预计厚度变化量X可通过计算求得：先从技术手册查得粉料的各组成成份在预定压力下的压缩比，再根据各成份的百分比和粉料总量的多少计算出预计厚度变化量X。但作为最佳实施方式，应通过下述方法求得：在正式压制粉料之前，对同样的粉料进行压制试验，试验所用的粉料液压成型机以及模具，与正式压制粉料所用的相同，试验过程采用传统的直接监测主油缸压力的压力控制模式，但相比于传统的正常生产过程加压速度减慢、加压时间延长，当压力传感器检测到主油缸压力达到预定压力并且稳定后，停止加压，此时测得的粉料厚度变化量即作为今后正式压制粉料时所设定的粉料预计厚度变化量X。由于加压速度较慢、加压时间较长，因此能够最大程度地减小各种干扰因素对压力传感器的影响，使测得的压力最接近实际值，这样得到的粉料厚度变化量就可以作为正式压制粉料时所设定的粉料预计厚度变化量，反过来以该粉料预计厚度变化量作为闭环液压控制系统的压力控制反馈参数，就能大大提高压力控制的重复精度。
与计算方法相比，试验方法更具有普遍适用性，能适用于无法通过手册查得压缩比的粉料，而且准确度更高。做完一次试验后，只要粉料的成份和量没有改变，在以后批量压制粉料的生产过程中就可以一直沿用所测得的预计厚度变化量X，如果对粉料的成份和(或)量做了调整，又或者改变了预定压力，只需再做同样的试验即可。
在用试验方法求取粉料预计厚度变化量X的过程中，最好用正式压制粉料时所用的位移传感器5去测量上、下模具3、4的相对位移量，这样就不必为求得预计厚度变化量而专门设置一套粉料厚度变化测量装置，节省硬件成本，而且也有利于减小系统误差，提高控制精度。
为进一步简化本方法，在对粉料进行压制试验以求得粉料预计厚度变化量X的过程中，当检测到主油缸压力达到预定压力时，以位移传感器此刻测得的一个单点值来代表粉料的预计厚度变化量X；在正式压制粉料的过程中，用位移传感器测得的值来代表上、下模具的相对位移量，当测得的值与代表预计厚度变化量X的单点值相等时，即确定为上、下模具的相对位移量与粉料的预计厚度变化量X相对应。此简化方法可用图1作更清楚的说明：在对粉料进行压制试验以求得粉料预计厚度变化量X的过程中，当检测到主油缸压力达到预定压力时，假设上模具3刚好移动到A点所在高度，那么就以此刻位移传感器5测得的一个读数a来代表粉料的预计厚度变化量X；在正式压制粉料的过程中，只要位移传感器5测得的值等于a，就可确定为上、下模具的相对位移量与粉料的预计厚度变化量X相对应。经此简化后，不再需要测量粉料预计厚度变化量X的确切值，也就不需要测量上、下模具的实际相对位移量，从而绕开了为准确找出上模具3刚好与粉料6碰触的位置而带来的困难。
本发明方法可利用常规的可编程控制器(简称PLC)来实现。图3就是一种适用于本发明方法的可编程控制器的硬件结构方框图。如果将图中的位移传感器去掉，图3实际上就是一个在粉料液压成型机中已经广泛使用的闭环液压控制器。该控制器通过人机界面实现编程和人机对话，通过电磁阀、比例阀、伺服阀等执行件对液压系统进行控制。图中位移传感器的作用已如前述。图中压力传感器仅供显示、参考对比之用，以及在以试验方法求取粉料预计厚度变化量的过程中，用于监测主油缸压力，而在正式生产过程中并不参与压力的自动闭环控制。由此可见，实施本发明方法无需对现有的闭环液压控制系统的硬件结构作大的改动，只需依照所述方法对控制程序作相应的调整即可，易于实施。
Claims (4)
1、一种粉料液压成型机的位移监测压力式控制方法，用闭环液压控制系统控制粉料液压成型机对粉料施加的压力，其特征是：在正式压制粉料之前，求得粉料在模具内受到液压成型机的预定压力后所发生的预计厚度变化量，在正式压制粉料时，利用位移传感器监测上、下模具的相对位移量，以该位移量作为闭环液压控制系统的反馈参数，当上、下模具的相对位移量对应于粉料的预计厚度变化量时，即确定为已对粉料加压到预定的压力，至此完成一次闭环控制。
2、如权利要求1所述的位移监测压力式控制方法，其特征是：求得所述的粉料预计厚度变化量的方法是，在正式压制粉料之前，对同样的粉料进行压制试验，试验所用的粉料液压成型机和模具，与正式压制粉料所用的相同，试验过程采用传统的直接监测主油缸压力的压力控制模式，但相比于传统的正常生产过程加压速度减慢、加压时间延长，当压力传感器检测到主油缸压力达到预定压力并且稳定后，停止加压，此时测得的粉料厚度变化量即作为今后正式压制粉料时所设定的粉料预计厚度变化量。
3、如权利要求2所述的位移监测压力式控制方法，其特征是：在对粉料进行压制试验以求得粉料预计厚度变化量的过程中，用正式压制粉料时所用的位移传感器去测量上、下模具的相对位移量。
4、如权利要求3所述的位移监测压力式控制方法，其特征是：在对粉料进行压制试验以求得粉料预计厚度变化量的过程中，当检测到主油缸压力达到预定压力时，以位移传感器此刻测得的一个单点值来代表粉料的预计厚度变化量；在正式压制粉料的过程中，用位移传感器测得的值来代表上、下模具的相对位移量，当测得的值与代表预计厚度变化量的单点值相等时，即确定为上、下模具的相对位移量与粉料的预计厚度变化量相对应。
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