模衝伺服補償系統及其工作過程的製作方法
2023-05-09 16:06:31
本發明涉及一種模衝伺服補償系統及其工作過程，應用於粉末冶金技術領域。
背景技術：
粉末冶金產品成型過程中，使用多層模衝成型時，模衝長度不一樣，而模衝成型段成型方向所受壓強一致，根據彈性變形關係，模衝的彈性變形量不同。當上衝回程撤回壓力時，彈性變形大的下模衝將製品頂離彈性變形小的模衝，導致製品在脫模時因部分區域無有效支撐而產生裂紋。導致廢品的產生，為了消除此過程中彈性變形對產品的影響，需要針對變形量小的模衝固定模板上設置獨立的變形補償系統來改善這種情況。
技術實現要素：
本發明針對上述缺陷，目的在於提供一種可實現高精度控制的模衝伺服補償系統及其工作過程。
為此本發明採用的技術方案是：本發明由人機互動界面、PLC運動控制器、液壓伺服泵系統、伺服比列閥、位置傳感器、壓力傳感器等電氣控制元件和液壓缸體，模衝固定模板組成；
所述PLC運動控制器一路連接伺服泵驅動，所述伺服泵驅動連接伺服泵，所述伺服泵連接有壓力傳感器一；
所述PLC運動控制器另一路連接至由其控制的伺服比例閥，且連接有壓力傳感器二和位移傳感器，所述位移傳感器用以檢測模衝固定模板的位置。
模衝伺服補償系統的工作過程，按照以下步驟進行：
1）系統上電初始化；
2）通過人機互動界面和PLC運動控制器啟動伺服泵驅動系統，壓力傳感器實時反饋系統壓力給控制器，達到系統壓力設定值後系統進入運行允許狀態；
3）彈變補償裝置零點校準，位置傳感器實時反饋固定衝模板的位置給PLC運動控制器，當實際位置與人機互動界面顯示位置產生偏差時自動校正零位；
4）系統運行，通過在人機互動界面上設定補償位移量和預設工作壓力，PLC運動控制器根據位置傳感器實時採集固定衝模板的位置，通過PID控制及速度前饋將實際檢測位置與程序設定位置進行比較，對伺服比例閥的開合度進行平滑線性控制，控制液壓缸體內的流量大小進而控制固定衝模板的實際位置，形成大閉環控制；
5）因固定衝模板所承受壓力根據產品不同而有所區別，當實際位置無法達到預設位置時，壓力傳感器實時反饋壓力值給PLC運動控制器，通過PID控制將實際檢測壓力值與程序設定值進行比較，對伺服比例閥的開合度進行閉環控制，控制液壓缸體內的流量大小進而保證補償壓力達到所需要求，保證最終產品的成型要求；
6）產品脫模完成後，PLC運動控制器控制伺服比例閥開合度，使固定衝模板快速回到原點位置，準備下一周期的循環壓制。
本發明的優點是：1）利用伺服液壓驅動及位置傳感器反饋位置閉環控制系統，可實現高精度的壓力、位置及同步控制，系統重複定位精度可達0.05mm。
2）利用伺服電機驅動的伺服泵，根據設定壓力大小按需供油，在待機時電機無轉動，幾乎不消耗電能，節能效果顯著；精確控制伺服電機的扭矩和轉速，實現高精度的壓力和流量控制；熱平衡溫度低，電機按需運轉，溫升和噪音都較小，液壓元件壽命長。
附圖說明
圖1為本發明控制系統原理圖。
圖2為本發明控制系統圖。
具體實施方式
如圖1所示：本發明由人機互動界面、PLC運動控制器、液壓伺服泵系統、伺服比列閥、位置傳感器、壓力傳感器等電氣控制元件和液壓缸體，模衝固定模板組成；
所述PLC運動控制器一路連接伺服泵驅動，所述伺服泵驅動連接伺服泵，所述伺服泵連接有壓力傳感器一；
所述PLC運動控制器另一路連接至由其控制的伺服比例閥，且連接有壓力傳感器二和位移傳感器，所述位移傳感器用以檢測模衝固定模板的位置。
模衝伺服補償系統的工作過程，按照以下步驟進行：
1）系統上電初始化；
2）通過人機互動界面和PLC運動控制器啟動伺服泵驅動系統，壓力傳感器實時反饋系統壓力給控制器，達到系統壓力設定值後系統進入運行允許狀態；
3）彈變補償裝置零點校準，位置傳感器實時反饋固定衝模板的位置給PLC運動控制器，當實際位置與人機互動界面顯示位置產生偏差時自動校正零位；
4）系統運行，通過在人機互動界面上設定補償位移量和預設工作壓力，PLC運動控制器根據位置傳感器實時採集固定衝模板的位置，通過PID控制及速度前饋將實際檢測位置與程序設定位置進行比較，對伺服比例閥的開合度進行平滑線性控制，控制液壓缸體內的流量大小進而控制固定衝模板的實際位置，形成大閉環控制；
5）因固定衝模板所承受壓力根據產品不同而有所區別，當實際位置無法達到預設位置時，壓力傳感器實時反饋壓力值給PLC運動控制器，通過PID控制將實際檢測壓力值與程序設定值進行比較，對伺服比例閥的開合度進行閉環控制，控制液壓缸體內的流量大小進而保證補償壓力達到所需要求，保證最終產品的成型要求；
6）產品脫模完成後，PLC運動控制器控制伺服比例閥開合度，使固定衝模板快速回到原點位置，準備下一周期的循環壓制。
如圖2所示：彈性變形補償系統採用閉環控制方式，使用閉環控制主要是因為它的靈活性、準確性、速度可控性以及在不同負載變化下保持精確調節的能力。將反饋裝置發送的位置反饋信號和理想位置做比較。誤差與比例增益（將位置誤差單元轉化為輸出電壓或電流信號的比率）相乘對輸出產生作用。誤差越大，糾正這個誤差的輸出信號就越大。控制器用積分（I）增益、微分（D）增益及前饋增益來提高比例（P）增益；圖2所示的控制系統顯示了各種增益因素如何相互結合來完成精確的閉環控制。