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CN111503072A - 高效数控折弯机液压系统及其控制方法 - Google Patents

高效数控折弯机液压系统及其控制方法 Download PDF

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CN111503072A
CN111503072A CN202010279072.XA CN202010279072A CN111503072A CN 111503072 A CN111503072 A CN 111503072A CN 202010279072 A CN202010279072 A CN 202010279072A CN 111503072 A CN111503072 A CN 111503072A
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CN
China
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oil
port
valve
hydraulic
cylinder
Prior art date
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Application number
CN202010279072.XA
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石贤林
石贤锋
郑盼盼
郑志敏
陶树仁
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Original Assignee
ANHUI DONGHAI MACHINE TOOL CO LTD
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Abstract

本发明公开了一种高效数控折弯机液压系统及其控制方法，属于折弯机液压控制技术领域。该系统中，供油部分用于为系统提供液压油；供油控制部分用于控制进入滑块油缸的液压油流向；二位三通换向阀的P口接供油控制部分，A口接滑块油缸的无杆腔，B口接增油缸的有杆腔，T口接油箱；增油缸的无杆腔通过液控单向阀接滑块油缸的无杆腔；滑块油缸的有杆腔接供油控制部分。本发明能解决现有折弯机滑块快速下行阶段采用油箱或蓄能器补油方式，所带来的易吸入空气，造成液压油产生泡沫，变速点停顿，或者存在压力冲击波动，滑块运行稳定性有所欠缺的问题。本发明控制方法，能控制滑块油缸更高速的下行，以及运行的稳定性，保证液压系统的可靠性。

Description

高效数控折弯机液压系统及其控制方法
技术领域
本发明属于折弯机液压控制技术领域，更具体地说，涉及一种高效数控折弯机液压系统及其控制方法。
背景技术
在工业上，金属板料折弯一般采用折弯机，它是一种能够对薄板进行折弯的机器，其包括支架、工作台、夹紧板和后挡料，工作台置于支架上，工作台由底座和压板构成，底座通过铰链与夹紧板相连。折弯机产品广泛适用于机电、钣金、轻工、航空、船舶、仪表、电器、不锈钢制品、钢结构建筑和冶金等行业，用于折弯各种钢板、不锈钢、铜板、铝板及非金属材料板材，它可以把产品折成V型、弧形、圆形或直角型等，还可以根据要求设计加工成特殊形状模具。
折弯机在工作运行过程中，通常折弯机滑块先快速下行，再转换为慢下折弯工件，而折弯机上滑块的快速下行是由于滑块的自重使油缸下腔的油液排出，实现快下功能。由于油缸与折弯机导轨的摩擦力随着环境的温度与设备使用的间隙磨合不同，而导致机器的快速下行速度发生变化，致使设备运行不稳定。
现有折弯机一般是利用滑块下行产生的负压从油箱吸油的方式，达到快下的目的。例如，中国专利公开号为：CN206487712U的实用新型专利，公开了一种三缸普通折弯机的液压系统，其在快下操作时，给三位四通电磁换向阀的Y1得电，系统建压；油泵输出的压力油一路经三位四通电磁换向阀(P→A)、减压阀至中间快速油缸上腔，压力油打开平衡阀，常闭充液阀关闭，油缸伸出带动滑块快速下降；另一路经电磁换向阀(P→A)至FA口、压制油缸充液阀控制口，常闭充液阀开启。快速油缸下腔的油液通过平衡阀、三位四通电磁换向阀(B>T)回油箱；滑块带动左右压制油缸伸出，其上腔通过其充液阀从油箱吸满油。此种从油箱吸油补充的方式，油缸上腔产生负压，易吸入空气，容易使液压系统产生泡沫，并产生异常声音，也使滑块到变速点时产生停顿，且需等油缸上腔灌满油液后才能快速下行折弯。另外，此种方式折弯机是利用滑块自重下滑，如滑块太轻或导轨的摩擦力随着环境的温度与设备使用的间隙磨合不同，导致快下速度也不同，使得机器很不稳定。
为了解决上述弊端，申请人此前尝试采用蓄能器替代从油缸吸油的方式，并申请了发明专利，该专利公开号为：CN105952693A，公开了一种高效稳定运行的折弯机及其液压系统，其油泵的进油口与油箱相连，油泵的出油口通过管道与三位四通电磁换向阀的P口相连；三位四通电磁换向阀的T口通过管道与油箱相连，该三位四通电磁换向阀的A口通过叠加阀组连接至液压缸的下腔，该三位四通电磁换向阀的B口通过叠加阀组连接至液压缸的上腔，液压缸的上腔还通过液控单向阀与储能器相连。该方案通过储能器配合液控单向阀控制，在滑块快下时向油缸内补充液压油，一方面有助于油缸上腔快速补油，减少空气吸入，另一方面也提高保压，保压阶段油缸上腔油压稳定。但是采用储能器也会存在压力冲击波动，滑块运行的稳定性有所欠缺，且会增加滑块上行液压系统负荷。
发明内容
1.要解决的问题
本发明提供一种高效数控折弯机液压系统，其目的在于解决现有折弯机滑块快速下行阶段采用油箱或蓄能器补油方式，所带来的易吸入空气，造成液压油产生泡沫，变速点停顿，或者存在压力冲击波动，滑块运行稳定性有所欠缺的问题。
本发明还提供上述高效数控折弯机液压系统的控制方法，能够控制折弯机滑块油缸更高速的下行，以及运行的稳定性，保证液压系统的可靠性。
2.技术方案
为了解决折弯机滑块运行稳定性，尤其快速下行时的稳定性问题，本发明提供一种高效数控折弯机液压系统，包括油箱、供油部分、供油控制部分、滑块油缸、增油缸、二位三通换向阀和液控单向阀；所述供油部分用于为系统提供液压油；所述供油控制部分用于控制进入所述滑块油缸的液压油流向；所述二位三通换向阀的P口接所述供油控制部分，A口接所述滑块油缸的无杆腔，B口接所述增油缸的有杆腔，T口接油箱；所述增油缸的无杆腔通过所述液控单向阀接所述滑块油缸的无杆腔；所述滑块油缸的有杆腔接所述供油控制部分。
上述方案通过增油缸、二位三通换向阀和液控单向阀的配合控制，实现直接利用增油缸排出的油推进滑块油缸快速下行，油缸上腔无负压，无吸空现象，从而无需从油箱吸油也可以达到快速下行的目的，滑块快速下行的稳定性较高，不易受外界因素干扰；而且液压油直接进入增油缸的容积较小的有杆腔，只需要很小的流量就可以达到很快的下行速度。
为了实现控制的液控单向阀的反向开启控制，在上述方案基础上，液控单向阀的控制油口通过二位四通液控阀控制。具体地，所述二位四通液控阀的P口接所述供油部分，A口或B口接所述液控单向阀的控制油口，T口接油箱。根据折弯机滑块上下运行需要，二位四通液控阀控制液控单向阀的反向启闭，可实现增油缸的推进和复位。
为实现供油控制部分对滑块油缸上下行方向控制，它包括三位四通换向阀；所述三位四通换向阀的P口接所述供油部分，A口接所述滑块油缸的有杆腔，B口接所述二位三通换向阀的P口，T口接油箱。同时，所述供油控制部分还包括二位二通换向阀；所述二位二通换向阀的一个油口接所述三位四通换向阀的A口，另一个油口接所述滑块油缸的有杆腔；且所述二位二通换向阀的两端并联有背压阀。通过二位二通换向阀和背压阀的配合，可实现折弯机滑块的慢速下行。另外，所述滑块油缸的有杆腔通过安全阀接油箱，以对滑块油缸进行压力保护，避免超负荷工作。
为了实现系统供油需求，所述供油部分包括油泵和系统安全阀组；所述油泵的进口接油箱，出口接所述供油控制部分；所述系统安全阀组用于控制系统工作压力，其接于所述油泵出口与油箱之间。且在油泵和油箱之间接滤油器，油泵的出油经高压过滤器外接，提高系统液压油清洁度，对系统液压元件进行保护，保证系统稳定持久的运行，也提高设备寿命。
为实现系统压力安全，以及工作压力可调，所述系统安全阀组包括插装阀、比例压力阀和溢流阀；所述插装阀的进出油口分别接所述油泵的出口和油箱；所述比例压力阀和溢流阀并联后，接在所述插装阀的控制油口和油箱之间。比例压力阀可根据不同折弯工件，调节系统工作压力，提高系统适应性；而溢流阀在系统压力过高时可起到安全作用，对进行保护。
采用上述高效数控折弯机液压系统的控制方法，控制所述折弯机滑块快速下行、慢速下行和快速上行的过程为：
一、快速下行
所述二位三通换向阀中，P口与B口接通，A口截止；系统压力油通过所述二位三通换向阀进入所述增油缸的有杆腔，推动增油缸活塞运动，将其无杆腔内液压油压出，经过所述液控单向阀进入所述滑块油缸的无杆腔，推动活塞快速下行，其有杆腔液压油回流油箱，从而实现折弯机滑块快速下行；
二、快速上行
所述二位三通换向阀中，P口与B口接通，A口截止；所述二位二通换向阀两油口连通；所述液控单向阀的控制油口通过所述二位四通液控阀控制接通系统压力油，反向开启；系统压力油进入所述滑块油缸的有杆腔，其活塞杆上行，无杆腔液压油经过所述液控单向阀进入所述增油缸的无杆腔，推动活塞运动，其有杆腔液压油回流油箱，从而实现折弯机滑块快速上行；
三、慢速下行
在步骤一操作中，所述二位二通换向阀截止，所述滑块油缸的活塞杆下行时，其有杆腔内液压油经过所述背压阀后回流油箱，从而实现折弯机滑块慢速下行。
附图说明
图1为本发明折弯机液压系统的液压原理图；
图2为本发明折弯机液压系统的工作逻辑序列图。
图中：100、油箱；200、供油部分；210、油泵；220、系统安全阀组；221、插装阀；222、比例压力阀；223、溢流阀；230、高压过滤器；240、滤油器；300、供油控制部分；310、三位四通换向阀；320、二位二通换向阀；330、背压阀；340、安全阀；400、滑块油缸；500、增油缸；600、二位三通换向阀；700、液控单向阀；800、二位四通液控阀。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例
本实施例提供了一种高效数控折弯机液压系统，用于控制折弯机工作过程中滑块的上下运行，尤其针对性解决现有折弯机滑块快速下行阶段采用油箱或蓄能器补油方式，所带来的易吸入空气，造成液压油产生泡沫，变速点停顿，或者存在压力冲击波动，滑块运行稳定性有所欠缺的问题。如图1所示，此系统除了包括现有已有的油箱100、供油部分200、供油控制部分300和滑块油缸400，创新性的加入了增油缸500、二位三通换向阀600和液控单向阀700。其中，供油部分200作为系统压力的动力源，用于系统提供液压油；供油控制部分300主要用于控制供油部分200提供的液压油进入滑块油缸400的流向，以控制滑块的上下运行。下面对整个系统液压元件连接结构进行详细说明。
为了实现系统供油需求，本实施例供油部分200主要包括油泵210和系统安全阀组220。其中，油泵210的进口接油箱100，出口接供油控制部分300；其在油泵210和油箱100之间接滤油器240，油泵210的出油经高压过滤器230外接，提高系统液压油清洁度，对系统液压元件进行保护，保证系统稳定持久的运行，也提高设备寿命。系统安全阀组220用于控制系统工作压力，其接于油泵210出口与油箱100之间；具体地，它包括插装阀221、比例压力阀222和溢流阀223。其中，插装阀221的进出油口分别接油泵210的出口和油箱100，且进油口接在高压过滤器230出油侧；比例压力阀222和溢流阀223并联后，接在插装阀221的控制油口和油箱100之间。比例压力阀222可根据不同折弯工件，调节系统工作压力，提高系统适应性；而溢流阀223在系统压力过高时可起到安全作用，对进行保护。当然，溢流阀223的溢流压力在系统中设定最高，比例压力阀222的工作压力根据折弯工件所需折弯压力设定。本实施例中，比例压力阀222的电磁铁用Y1表示。
为实现供油控制部分300对滑块油缸400上下行方向控制，本实施例中，供油控制部分300包括三位四通换向阀310、二位二通换向阀320和背压阀330。其中，三位四通换向阀310的P口接供油部分200的油泵210出油侧，A口通过二位二通换向阀320和背压阀330接滑块油缸400的有杆腔，B口接二位三通换向阀600的P口，T口接油箱100。三位四通换向阀310采用电磁阀，左右位电磁铁分别表示为Y13和Y12、Y23和Y22，中位截止；左位时，P口和B口连通，A口和T口连通；右位时，P口和A口连通，B口和T口连通。
供油控制部分300中，二位二通换向阀320的一个油口接三位四通换向阀310的A口，另一个油口接滑块油缸400的有杆腔，背压阀330并联在二位二通换向阀320的两端。通过二位二通换向阀320和背压阀330的配合，可实现折弯机滑块的慢速下行。并且，滑块油缸400的有杆腔通过安全阀340接油箱100，以对滑块油缸400进行压力保护，避免超负荷工作。本实施例中，二位二通换向阀320的左位从三位四通换向阀310侧向滑块油缸400侧单向导通，右位电磁铁表示为Y15、Y25；背压阀330从滑块油缸400侧向三位四通换向阀310侧可开启。安全阀340的开启压力大于背压阀330的开启压力。
对于增油缸500、二位三通换向阀600、液控单向阀700和二位四通液控阀800的设计，是本系统的核心。具体地，二位三通换向阀600的P口接供油控制部分300中三位四通换向阀310的A口，其A口接滑块油缸400的无杆腔，B口接增油缸500的有杆腔，T口接油箱100。增油缸500的无杆腔通过液控单向阀700接滑块油缸400的无杆腔。二位四通液控阀800的P口接供油部分200，A口接液控单向阀700的控制油口，T口接油箱100。本实施例中，二位三通换向阀600左位电磁铁表示为Y16、Y26，且左位时，P口和B口连通，A口截止；右位时，P口和A口连通，B口截止；二位四通液控阀800中，右位电磁铁表示为Y4，且右位时，P口和A口连通，B口和T口连通，左位时，P口和B口连通，A口和T口连通。
现有技术中采用油箱补油的常规方式，滑块快下时，滑块油缸上腔产生负压，易吸入空气，容易使液压系统产生泡沫，并产生异常声音，也使滑块到变速点时产生停顿，等滑块油缸上腔灌满油液后才能快速下行折弯；而本方案通过增油缸500、二位三通换向阀600的配合控制，在快下阶段，液压油通过增油缸500压入滑块油缸400，而非通过滑块自重或者蓄能器不稳定的冲击进油，可使滑块油缸400驱动压力平稳，实现直接利用增油缸500排出的油推进滑块油缸快速下行，油缸上腔无负压，无吸空现象，从而无需从油箱吸油也可以达到快速下行的目的，滑块快速下行的稳定性较高，不易受外界因素干扰；而且液压油直接进入增油缸500的容积较小的有杆腔，只需要很小的流量就可以达到很快的下行速度。同时，采用液控单向阀700，在滑块上行时能使其复位，为下次快下做准备。现有方式，油箱必须高于滑块油缸位置，否则，滑块快速下行时，滑块油缸无杆腔吸足够油液，易产生真空或吸入空气，使油路发生故障，同时，利用滑块自重下滑，如滑块太轻或导轨的摩擦力随着环境的温度与设备使用的间隙磨合不同，而本方案采用增油缸500后，工作压力油工作，无需从油箱吸油，滑块下行速度趋于稳定，不易受外界因素干扰，避免前述问题。
采用上述高效数控折弯机液压系统可实现在折弯过程中的快速下行、检测、慢速下行、保压、慢速上行、快速上行等操作，附图2给出了对应不同工作模式时各电磁阀通电情况。下面对主要操作模式，对本系统控制方法进行详细说明，具体如下：
一、滑块快速下行
Y1、Y13/Y23、Y15/Y25、Y16/Y26电磁铁得电，二位三通换向阀600中，P口与B口接通，A口截止；二位二通换向阀320两油口连通；油泵210排出的压力油经过三位四通换向阀310，通过二位三通换向阀600进入增油缸500的有杆腔，推动增油缸500活塞运动，将其无杆腔内液压油压出，经过液控单向阀700进入滑块油缸400的无杆腔，推动活塞快速下行，其有杆腔液压油通过二位二通换向阀320，经三位四通换向阀310回流油箱100，从而实现折弯机滑块快速下行。
二、滑块慢速下行
在步骤一中，当滑块运行至变速点后，系统中Y1、Y13/Y23电磁铁得电，二位二通换向阀320截止，二位三通换向阀600处于右位；油泵210排出的压力油经过三位四通换向阀310后，不经过增油缸500，直接进入滑块油缸400的无杆腔，推动活塞快速下行，滑块油缸400的有杆腔内液压油经过背压阀330后回流油箱100，形成背压，从而实现折弯机滑块慢速下行。
三、滑块慢速上行
折弯动作完成以后，系统给出信号，Y1、Y12/Y22、Y4电磁铁得电，此时油泵210排出的油液经三位四通换向阀310和二位二通换向阀320直接进入滑块油缸400下腔，推动活塞上行，通过控制三位四通换向阀310的节流口开口大小可自由控制通流量，进而控制慢上速度，滑块油缸400上腔的油液经二位三通换向阀600和三位四通换向阀310返回油箱100，实现滑块慢速上行。
四、滑块快速上行
慢上到达变速点后，系统给出信号，电磁铁Y1、Y12/Y22、Y4、Y16/Y26得电，油泵210排出的油液一部分经三位四通换向阀310和二位二通换向阀320直接进入滑块油缸400下腔，由于增油缸500的无杆腔与滑块油缸400的无杆腔相连，中间装有液控单向阀700；此时，另一部分油液经二位四通液控阀800进入控制油路，打开液控单向阀700，使滑块油缸400上腔和增油缸500的上腔相通，滑块油缸400活塞向上运动带动增油缸500的活塞向下运动，增油缸500下腔的油液经二位二通换向阀320和三位四通换向阀310返回油箱100，此时三位四通换向阀310的节流口开口大小达到最大，快上速度也达到最大，同时增油缸500活塞位置达到下死点，滑块油缸400活塞的位置到达上死点，为下一次折弯动作做准备。
通过以上控制方法的说明，可以看出，采用本是系统的控制方法，能够控制折弯机滑块油缸更高速的下行，以及运行的稳定性，保证液压系统可靠性的功能。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高效数控折弯机液压系统，包括油箱(100)、供油部分(200)、供油控制部分(300)和滑块油缸(400)；所述供油部分(200)用于为系统提供液压油；所述供油控制部分(300)用于控制进入所述滑块油缸(400)的液压油流向，其特征在于：还包括增油缸(500)、二位三通换向阀(600)和液控单向阀(700)；
所述二位三通换向阀(600)的P口接所述供油控制部分(300)，A口接所述滑块油缸(400)的无杆腔，B口接所述增油缸(500)的有杆腔，T口接油箱(100)；所述增油缸(500)的无杆腔通过所述液控单向阀(700)接所述滑块油缸(400)的无杆腔；所述滑块油缸(400)的有杆腔接所述供油控制部分(300)。
2.根据权利要求1所述的高效数控折弯机液压系统，其特征在于：还包括二位四通液控阀(800)；所述二位四通液控阀(800)的P口接所述供油部分(200)，A口或B口接所述液控单向阀(700)的控制油口，T口接油箱(100)。
3.根据权利要求1所述的高效数控折弯机液压系统，其特征在于：所述供油控制部分(300)包括三位四通换向阀(310)；所述三位四通换向阀(310)的P口接所述供油部分(200)，A口接所述滑块油缸(400)的有杆腔，B口接所述二位三通换向阀(600)的P口，T口接油箱(100)。
4.根据权利要求3所述的高效数控折弯机液压系统，其特征在于：所述供油控制部分(300)还包括二位二通换向阀(320)；所述二位二通换向阀(320)的一个油口接所述三位四通换向阀(310)的A口，另一个油口接所述滑块油缸(400)的有杆腔。
5.根据权利要求4所述的高效数控折弯机液压系统，其特征在于：所述二位二通换向阀(320)的两端并联有背压阀(330)。
6.根据权利要求3或4或5所述的高效数控折弯机液压系统，其特征在于：所述滑块油缸(400)的有杆腔通过安全阀(340)接油箱(100)。
7.根据权利要求1-5任意所述的高效数控折弯机液压系统，其特征在于：所述供油部分(200)包括油泵(210)和系统安全阀组(220)；所述油泵(210)的进口接油箱(100)，出口接所述供油控制部分(300)；所述系统安全阀组(220)用于控制系统工作压力，其接于所述油泵(210)出口与油箱(100)之间。
8.根据权利要求7所述的高效数控折弯机液压系统，其特征在于：所述系统安全阀组(220)包括插装阀(221)、比例压力阀(222)和溢流阀(223)；所述插装阀(221)的进出油口分别接所述油泵(210)的出口和油箱(100)；所述比例压力阀(222)和溢流阀(223)并联后，接在所述插装阀(221)的控制油口和油箱(100)之间。
9.权利要求2所述高效数控折弯机液压系统的控制方法，控制所述折弯机滑块快速下行和上行的过程为：
一、快速下行
所述二位三通换向阀(600)中，P口与B口接通，A口截止；系统压力油通过所述二位三通换向阀(600)进入所述增油缸(500)的有杆腔，推动增油缸(500)活塞运动，将其无杆腔内液压油压出，经过所述液控单向阀(700)进入所述滑块油缸(400)的无杆腔，推动活塞快速下行，其有杆腔液压油回流油箱(100)，从而实现折弯机滑块快速下行；
二、快速上行
所述二位三通换向阀(600)中，P口与B口接通，A口截止；所述液控单向阀(700)的控制油口通过所述二位四通液控阀(800)控制接通系统压力油，反向开启；系统压力油进入所述滑块油缸(400)的有杆腔，其活塞杆上行，无杆腔液压油经过所述液控单向阀(700)进入所述增油缸(500)的无杆腔，推动活塞运动，其有杆腔液压油回流油箱(100)，从而实现折弯机滑块快速上行。
10.根据权利要求9所述高效数控折弯机液压系统的控制方法，其特征在于：所述供油控制部分(300)包括三位四通换向阀(310)和二位二通换向阀(320)；所述三位四通换向阀(310)的P口接所述供油部分(200)，A口接所述二位二通换向阀(320)的一个油口，B口接所述二位三通换向阀(600)的P口，T口接油箱(100)；所述二位二通换向阀(320)的另一个油口接所述滑块油缸(400)的有杆腔；所述二位二通换向阀(320)的两端并联有背压阀(330)；
在步骤一中快速下行时，所述二位二通换向阀(320)两油口连通；
控制所述折弯机滑块快速慢速下行过程为：在步骤一操作中，所述二位二通换向阀(320)截止，所述滑块油缸(400)的活塞杆下行时，其有杆腔内液压油经过所述背压阀(330)后回流油箱(100)，从而实现折弯机滑块慢速下行。
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