液壓伺服同步升降裝置及其控制方法
2023-05-24 02:52:16 1
專利名稱：液壓伺服同步升降裝置及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種液壓伺服同步升降裝置及其控制方法，尤其涉及一種高精度液壓伺服同步升降裝置及其控制方法。
背景技術：
在現有技術中，近終形異形坯連鑄機中間罐車的升降通過4個液壓缸驅動一個平臺來實現。由於現有技術採用的中間罐車同步升降裝置不能很好地控制升降過程中的同步精度，另外，異形坯結晶器腹板厚度較小(僅有90mm)，且保護澆注時水口外徑為50mm，因此，現有的同步升降裝置導致水口在下降過程中發生傾斜，當傾斜的水口進入結晶器時因碰到結晶器腹板內壁而容易導致水口折斷，致使保護澆注不能順利進行。因此，本發明提供一種用於中間罐車的高精度液壓伺服同步升降裝置及其控制方法，以解決現有技術中中間罐車同步升降精度過大的問題，從而滿足保護澆注生產工藝要求。
發明內容
本發明目的在於提供一種高精度液壓伺服同步升降裝置及其控制方法，以解決異形坯連鑄機保護澆注時中間罐車升降同步精度差的問題，進而實現保護澆注升降裝置。根據本發明的目的，提供一種液壓伺服同步升降裝置，包括多個液壓執行機構， 所述多個液壓執行機構中的每個包括伺服缸、伺服閥；液壓站，通過液壓管路與所述多個液壓執行機構連接，以形成液壓迴路；傳感器，分別安裝在各個伺服缸上，用於檢測相應的伺服缸的活塞杆的位移；中央控制器，預設伺服缸的活塞杆的位移或速度的理想曲線並通過控制線路與各個傳感器通信，並將傳感器檢測到的結果與中央控制器內預設的伺服缸的活塞杆的位移或速度的理想曲線進行比較，從而控制所述多個液壓執行機構的操作。所述多個液壓執行機構中每個的伺服缸的一端與升降平臺相連，另一端與支撐構件相連，伺服閥安裝在伺服缸上。所述升降平臺是中間包升降平臺，支撐構件是中間罐車車體。中間罐車車體設置有多個豎直導軌，以引導中間包升降平臺的升降運動。所述多個液壓執行機構中的每個還包括液壓閥塊，在液壓閥塊內安裝有零洩漏定位電磁球閥A和壓力補償器B。傳感器是位移傳感器、速度傳感器或者流量傳感器。 中央控制器包括PLC控制器和伺服控制器，伺服控制器具有壓力和流量校正單元以及曲線生成器，曲線生成器根據工藝要求產生所述預設的伺服缸的活塞杆的位移或速度的理想曲線，PLC控制器將所述位移或速度的理想曲線傳送給中央控制器。
根據本發明的目的，提供一種液壓伺服同步升降裝置的控制方法，該控制方法包括以下步驟中央控制器根據工藝要求生成關於伺服缸的活塞杆的位移或速度的理想曲線；位移傳感器檢測對應的伺服缸的活塞杆的位移並向中央控制器反饋檢測結果；中央控制器根據位移傳感器的檢測結果以所述位移或速度的理想曲線作為參照曲線來控制所有伺服缸的活塞杆的運動。控制方法還包括中央控制器判斷任意兩個伺服缸的活塞杆之間的位移誤差是否大於或等於第一誤差值，當任意兩個液壓執行機構的伺服缸的活塞杆的位移誤差大於或等於第一誤差值時，中央控制器控制所有伺服缸停止運動，當任意兩個伺服缸的活塞杆的位移誤差小於第一誤差值時，中央控制器控制伺服缸的活塞杆繼續運動。控制方法還包括中央控制器以所述理想曲線為跟蹤目標，判斷每個伺服缸的活塞杆在某時刻的位移與所述理想曲線在該時刻的值之間的誤差是否小於或等於第二誤差值，其中，第二誤差值小於第一誤差值，當伺服缸的活塞杆在某時刻的位移與所述理想曲線在該時刻的值之間的誤差小於或等於第二誤差值時，中央控制器控制伺服缸的活塞杆保持現有速度，當一個或多個伺服缸的活塞杆在某時刻的位移與所述理想曲線在該時刻的值之間的誤差大於第二誤差值時，中央控制器通過伺服閥改變所述一個或多個伺服缸的活塞杆的運動速度。控制方法還包括中央控制器判斷伺服缸的活塞杆是否運動到目標位置，當任意一個伺服缸的活塞杆運動到目標位置時，中央控制器向該伺服缸發出停止命令，使該伺服缸的活塞杆停留在所述目標位置，當所有伺服缸的活塞杆均未運動到所述目標位置時，中央控制器繼續控制伺服缸的活塞杆的運動。通過上述高精度液壓伺服同步升降裝置及其控制方法，本發明可以提高異形坯連鑄機保護澆注時中間罐車同步升降精度，確保實現異形坯連鑄機保護澆注功能。
通過下面結合附圖對實施例進行的描述，本發明的這些和/或其他方面將會變得清楚且更加易於理解，在附圖中圖1是根據本發明的實施例的中間罐車同步升降裝置的主視圖；圖2是根據本發明的實施例的中間罐車同步升降裝置的俯視圖；圖3是根據本發明的實施例的中間罐車同步升降裝置的液壓系統的示意性視圖；圖4是根據本發明的實施例的用於中間罐車同步升降裝置的高精度同步控制方法的流程圖。主要元件標號說明1 中間罐車同步升降裝置2:中間罐車車體3:中間包升降平臺4:導向滑板12 液壓執行機構13 液壓站14 位移傳感器15:中央控制器121 伺服缸122 伺服閥
123 液壓閥塊131 液壓管路151 控制線路
具體實施例方式現在，將參照附圖詳細描述本發明的實施例。在整個附圖中，相同的標號始終指示相同的元件。圖1是根據本發明的實施例的中間罐車同步升降裝置的主視圖，圖2是根據本發明的實施例的中間罐車同步升降裝置的俯視圖，圖3是根據本發明的實施例的中間罐車同步升降裝置的液壓系統的示意性視圖。如圖1所示，根據本發明的實施例的中間罐車同步升降裝置1的兩端分別連接到中間罐車車體2和中間包升降平臺3，中間包升降平臺3通過中間罐車車體2上的多個導向滑板4與中間罐車車體2連接，從而中間罐車同步升降裝置1可使中間包升降平臺3平穩地升降。如圖1至圖3所示，根據本發明的實施例的中間罐車同步升降裝置1包括多個液壓執行機構12，所述多個液壓執行機構12中的每個包括伺服缸121、伺服閥122 ；液壓站 13，通過液壓管路131與所述多個液壓執行機構12連接，以形成液壓迴路，伺服缸121、伺服閥122接收從液壓站13輸出的動力能源(即，壓力油)；傳感器14，安裝在伺服缸121上， 用於檢測伺服缸121的活塞杆的位移；中央控制器15，預設伺服缸121的活塞杆的位移或速度的理想曲線並通過控制線路151與各個傳感器14通信，並將傳感器14檢測到的結果與中央控制器15內預設的伺服缸121的活塞杆的位移或速度的理想曲線進行比較，從而控制所述多個液壓執行機構12的操作。其中，所述理想曲線是根據工藝參數要求，預先編制出的伺服缸121的運行軌跡曲線，該理想曲線可以是速度曲線、位移曲線等，該理想曲線是一個理想值曲線，是設計者為實現某一要求而希望達到的理論值。在本實施例中，該理想曲線具體是指4個伺服缸121 運行的理想位移曲線，即要求4個伺服缸121沿同一條理想位移曲線進行運動，且每個伺服缸121的任意點位移參數與對應的理想曲線相對比，其偏差< 2mm。如圖1所示，所述多個液壓執行機構12中每個的伺服缸121的一端(例如，底部) 與中間包升降平臺3相連，另一端(例如，頂部)與中間罐車車體2相連，以通過伺服缸121 的活塞杆的運動來實現中間包升降平臺3的上下運動。伺服閥122安裝在伺服缸121上， 用於控制伺服缸121的活塞杆的運動狀態。此外，為了確保所述多個液壓執行機構12的穩定，還可在所述多個液壓執行機構12的每個中設置液壓閥塊123。優選地，液壓閥塊123中可安裝有零洩漏定位電磁球閥A，以輔助伺服閥122使伺服缸121的活塞杆能夠更加穩定地停留在任意位置。更優選地，還可在液壓閥塊123中設置壓力補償器B，以保證所述多個液壓執行機構12中每個的油壓恆定。另外，中央控制器15包括PLC控制器和伺服控制器，伺服控制器具有壓力和流量校正單元以及曲線生成器，曲線生成器根據工藝要求產生所述預設的伺服缸121的活塞杆的位移或速度的理想曲線，PLC控制器將所述位移或速度的理想曲線傳送給中央控制器 15。
在本實施例中，所述多個液壓執行機構12和所述多個導向滑板4的數量均為4 個，但是不限於此。可根據中間包升降平臺的形狀和載荷、液壓執行機構的工作能力等因素設置液壓執行機構的數量和位置。另外，在本實施例中，用於檢測所述多個液壓執行機構12中每個的伺服缸121的活塞杆的運動狀態的傳感器14不限於位移傳感器。可選地，可使用速度傳感器或者流量傳感器來代替位移傳感器14，如果使用速度傳感器，則可將速度傳感器安裝在與位移傳感器 14相同的位置，如果使用流量傳感器，則可將流量傳感器安裝在伺服缸121的入口或出口處。相應地，中央控制器15內的曲線生成器可被修改為與流量參數對應。如圖1至圖3所示，所述多個液壓執行機構12中的每個通過控制線路151和液壓管路131以並行的方式分別連接到中央控制器15和液壓站13。另外，所述多個液壓執行機構12中每個的液壓閥塊123內的壓力補償器B在所述液壓迴路中起到恆壓作用，以確保伺服缸121的活塞杆動作的靈敏性。液壓閥塊123內的零洩漏定位電磁球閥A能夠實現伺服缸121的活塞杆長時間停留在任意位置。具體來講，當伺服缸121的活塞杆運動時零洩漏定位電磁球閥A處於常開狀態，當伺服缸121的活塞杆停止運動時零洩漏定位電磁球閥A處於關閉狀態，起到保壓作用，以實現中間包升降平臺3 能夠長時間穩定在一個水平位置。如圖3所示，液壓站13輸出的壓力油經液壓管路131直接到達所述多個液壓執行機構12，流入所述多個液壓執行機構12中每個的液壓閥塊123中的壓力補償器B，然後經伺服閥122、液壓閥塊123中的零洩漏定位電磁球閥A流入伺服缸121中，壓力油使伺服缸 121的活塞杆運動，從而實現中間包升降平臺3的升降。在所述多個液壓執行機構12中每個的操作過程中，位移傳感器14實時檢測對應的伺服缸121的活塞杆的實際位移，並將檢測到的實際位移反饋給中央控制器15，進而中央控制器15將位移傳感器14檢測的結果與所述理想曲線進行比較，以控制伺服閥122，從而保持或改變伺服缸121的活塞杆的運動狀態。從以上描述清楚的是，在中間罐車同步升降裝置1的升降過程中，通過中央控制器15、位移傳感器14、所述多個液壓執行機構12中每個的伺服閥122來控制所有伺服缸 121的活塞杆的同步升降精度。下面參照附圖描述根據本發明的實施例的用於中間罐車同步升降裝置1的高精度同步控制方法。圖4是根據本發明的實施例的用於中間罐車同步升降裝置的高精度同步控制方法的流程圖。參照圖4，在生產過程中，首先輸入工藝要求。作為示例，根據工藝要求，當所述多個液壓執行機構12中任意兩個的伺服缸121的活塞杆之間的位移誤差大於或等於第一誤差值時，系統需要立即自動停止。該工藝要求還可同時設定所述多個液壓執行機構12中每個的伺服缸121的活塞杆的同步誤差小於或等於第二誤差值。例如，在本實施例中，第一誤差值可為10mm，第二誤差值可為1mm。然而，第一誤差值和第二誤差值不限於上述數值，可根據生產需要設定第一誤差值和第二誤差值。在步驟401中，中央控制器15的伺服控制器根據工藝要求通過位移或速度曲線生成器生成理想曲線，所述多個液壓執行機構12中每個的伺服缸121的活塞杆在運動時都以所述理想曲線作為參照。作為示例，中央控制器12將會根據所述多個液壓執行機構12中每個的伺服缸121 的活塞杆在某時刻的位移是否跟隨所述理想曲線在該時刻的值來維持或改變其伺服缸121 的活塞杆的現有速度。接下來，控制流程前進到步驟402，在步驟402中，所述多個液壓執行機構12中每個的位移傳感器14檢測對應的伺服缸121的活塞杆的實際位移，並將檢測到的實際位移反饋給中央控制器15。接下來，控制流程前進到步驟403，在步驟403中，中央控制器15將所述多個液壓執行機構12中每個的伺服缸121的活塞杆的位移相互比較。如果任意兩個伺服缸121的活塞杆之間的位移誤差> IOmm(第一誤差值)，則中央控制器15向所述多個液壓執行機構 12發出停止命令，從而通過伺服閥122使伺服缸121的活塞杆停止運動，結束控制流程；如果任意兩個伺服缸121的活塞杆之間的位移誤差< 10mm，則中央控制器向所述多個液壓執行機構12發出命令，使伺服缸121的活塞杆繼續運動，控制流程前進到步驟404。在步驟404中，中央控制器15根據所述多個液壓執行機構12中每個的伺服缸 121、伺服閥122、位移傳感器14的預定參數，以所述理想曲線為跟蹤目標，隨時將所述多個液壓執行機構12中每個的伺服缸121的活塞杆的位移參數值與所述理想曲線比較。在步驟404中，如果所述多個液壓執行機構12中每個的伺服缸121的活塞杆在某時刻的位移與所述理想曲線在該時刻的值之間的誤差< Imm(第二誤差值)，則控制流程前進到步驟405。在步驟405中，中央控制器15向所述多個液壓執行機構12中每個的伺服閥122 的放大器發出保持現有速度的命令(即，根據誤差 1mm，則控制流程前進到步驟406。在步驟406中，中央控制器15向所述一個或多個液壓執行機構中每個的伺服閥 122的放大器發出用於消除誤差以跟隨所述理想曲線的命令(S卩，根據誤差> Imm這個條件通過其伺服控制器的壓力和流量校正單元產生的改變所述一個或多個液壓執行機構中每個的伺服缸121的活塞杆現有速度的命令)，以改變伺服閥122的當前開口度，進而改變伺服缸121的活塞杆的速度，並通過所述一個或多個液壓執行機構中每個的位移傳感器14將對應的伺服缸121的活塞杆的位移反饋回中央控制器15，S卩，控制流程返回至步驟404。另外，在步驟406中，中央控制器15同時還向所述多個液壓執行機構12中除了所述一個或多個液壓執行機構之外的液壓執行機構(即，在步驟404中，中央控制器15確定其誤差< Imm)中的每個發出保持其伺服缸121的活塞杆現有速度的命令，從而實現所述多個液壓執行機構12中每個的伺服缸121的活塞杆同步運動。接下來，控制流程從步驟405前進到步驟407。
在步驟407中，如果中央控制器15通過位移傳感器14檢測到所述多個液壓執行機構12中任意一個的伺服缸121的活塞杆運動到目標位置，中央控制器15向所述多個液壓執行機構12中每個的伺服閥122發出命令，通過液壓閥塊123內的零洩漏定位電磁球閥A使伺服缸121的活塞杆長時間停留在該目標位置；如果所述多個液壓執行機構12中每個的伺服缸121的活塞杆均未運動到預定位移位置，則控制流程返回步驟402，重複上述檢測_比較_控制命令的步驟，中央控制器15繼續控制伺服缸121的活塞杆運動。根據工藝需要，可利用理想曲線來控制所述多個液壓執行機構12提升、保持和/ 或降低中間包升降平臺3。也就是說，可根據工藝需要設置所述多個液壓執行機構12的運動路徑。從上述控制流程可以看出，所述多個液壓執行機構12中每個的伺服閥122、中央控制器15、位移傳感器14通過控制線路151形成閉環控制迴路，該閉環控制迴路可以滿足速度和位移的高精度控制要求，由於該閉環控制迴路的設定值採用了位移或速度曲線生成器，所以該閉環控制迴路可以按照特殊的工藝曲線要求完成高精度的位置控制，即，該閉環控制迴路同時控制所述多個液壓執行機構12中每個的伺服缸121，從而達到伺服缸121的活塞杆的運動高精度同步的目標。另外，從以上描述清楚的是，中央控制器15採用伺服控制器內的位移或速度曲線生成器生成的理想曲線，而不是直接採用所述多個液壓執行機構12中任意一個的伺服缸 121作為參照或者僅通過PLC控制器實現所述多個液壓執行機構12中每個的伺服缸121的活塞杆同步運動，使得所述多個液壓執行機構12中每個的伺服缸121的活塞杆同時參照所述理想曲線，所以所述多個液壓執行機構12中每個的伺服缸121在運動地位上完全等同， 這樣可以獲得更高的同步運動精度。根據本發明的實施例的用於中間罐車的同步升降裝置利用上述高精度同步控制方法，同時控制多個伺服缸來升降一個升降平臺，從而滿足高精度的同步控制要求。此外， 雖然本發明以近終形異形坯連鑄機中間罐車的升降裝置為示例描述了本發明，但是本發明不限于于此，而是可以被廣泛地應用於其它液壓控制技術領域。本發明不限於上述實施例，本領域技術人員應當認識到在不脫離由權利要求限定的本發明的原理和精神的情況下，可對這些實施例進行改變。
權利要求
1.一種液壓伺服同步升降裝置，包括多個液壓執行機構，所述多個液壓執行機構中的每個包括伺服缸、伺服閥； 液壓站，通過液壓管路與所述多個液壓執行機構連接，以形成液壓迴路； 傳感器，分別安裝在各個伺服缸上，用於檢測相應的伺服缸的活塞杆的位移； 中央控制器，預設伺服缸的活塞杆的位移或速度的理想曲線並通過控制線路與各個傳感器通信，並將傳感器檢測到的結果與中央控制器內預設的伺服缸的活塞杆的位移或速度的理想曲線進行比較，從而控制所述多個液壓執行機構的操作。
2.根據權利要求1所述的液壓伺服同步升降裝置，其中，所述多個液壓執行機構中每個的伺服缸的一端與升降平臺相連，另一端與支撐構件相連，伺服閥安裝在伺服缸上。
3.根據權利要求1所述的液壓伺服同步升降裝置，其中，所述升降平臺是中間包升降平臺，支撐構件是中間罐車車體。
4.根據權利要求3所述的液壓伺服同步升降裝置，其中，中間罐車車體設置有多個豎直導軌，以引導中間包升降平臺的升降運動。
5.根據權利要求1所述的液壓伺服同步升降裝置，其中，所述多個液壓執行機構中的每個還包括液壓閥塊，在液壓閥塊內安裝有零洩漏定位電磁球閥A和壓力補償器B。
6.根據權利要求1所述的液壓伺服同步升降裝置，其中，傳感器是位移傳感器、速度傳感器或者流量傳感器。
7.根據權利要求1所述的液壓伺服同步升降裝置，其中，中央控制器包括PLC控制器和伺服控制器，伺服控制器具有壓力和流量校正單元以及曲線生成器，曲線生成器根據工藝要求產生所述預設的伺服缸的活塞杆的位移或速度的理想曲線，PLC控制器將所述位移或速度的理想曲線傳送給中央控制器。
8.一種液壓伺服同步升降裝置的控制方法，包括以下步驟中央控制器根據工藝要求生成關於伺服缸的活塞杆的位移或速度的理想曲線； 位移傳感器檢測對應的伺服缸的活塞杆的位移並向中央控制器反饋檢測結果； 中央控制器根據位移傳感器的檢測結果以所述位移或速度的理想曲線作為參照曲線來控制所有伺服缸的活塞杆的運動。
9.根據權利要求8所述的液壓伺服同步升降裝置的控制方法，還包括中央控制器判斷任意兩個伺服缸的活塞杆之間的位移誤差是否大於或等於第一誤差值，當任意兩個液壓執行機構的伺服缸的活塞杆的位移誤差大於或等於第一誤差值時，中央控制器控制所有伺服缸停止運動，當任意兩個伺服缸的活塞杆的位移誤差小於第一誤差值時，中央控制器控制伺服缸的活塞杆繼續運動。
10.根據權利要求9所述的液壓伺服同步升降裝置的控制方法，還包括中央控制器以所述理想曲線為跟蹤目標，判斷每個伺服缸的活塞杆在某時刻的位移與所述理想曲線在該時刻的值之間的誤差是否小於或等於第二誤差值，其中，第二誤差值小於第一誤差值，當伺服缸的活塞杆在某時刻的位移與所述理想曲線在該時刻的值之間的誤差小於或等於第二誤差值時，中央控制器控制伺服缸的活塞杆保持現有速度，當一個或多個伺服缸的活塞杆在某時刻的位移與所述理想曲線在該時刻的值之間的誤差大於第二誤差值時，中央控制器通過伺服閥改變所述一個或多個伺服缸的活塞杆的運動速度。
11.根據權利要求9所述的液壓伺服同步升降裝置的控制方法，還包括 中央控制器判斷伺服缸的活塞杆是否運動到目標位置，當任意一個伺服缸的活塞杆運動到目標位置時，中央控制器向該伺服缸發出停止命令，使該伺服缸的活塞杆停留在所述目標位置，當所有伺服缸的活塞杆均未運動到所述目標位置時，中央控制器繼續控制伺服缸的活塞杆的運動。
全文摘要
本發明提供一種異形坯連鑄機的中間罐車的高精度液壓伺服同步升降裝置及其控制方法。所述高精度液壓伺服同步升降裝置包括多個液壓執行機構，所述多個液壓執行機構中的每個包括伺服缸、伺服閥；液壓站，通過液壓管路與所述多個液壓執行機構連接，以形成液壓迴路；傳感器，分別安裝在各個伺服缸上，用於檢測相應的伺服缸的活塞杆的位移；中央控制器，預設伺服缸的活塞杆的位移或速度的理想曲線並通過控制線路與各個傳感器通信，並將傳感器檢測到的結果與中央控制器內預設的伺服缸的活塞杆的位移或速度的理想曲線進行比較，從而控制所述多個液壓執行機構的操作。
文檔編號B66F3/46GK102328888SQ201110272838
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月15日 優先權日2011年9月15日
發明者侯風嶺, 孟憲儉, 王建軍, 馬志海 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司