数控机电液混合驱动伺服粉末成形机泵控上冲功能集合系统技术方案

本发明专利技术数控机电液混合驱动伺服粉末成形机泵控上冲功能集合系统涉及的是数控(CNC)机电液混合驱动伺服粉末成形机在制品粉末成形零件成形过程中，上冲必需具备的四个功能的机械动作机构，采用机电液混合伺服驱动技术后由一套极其简单集合系统来实现。包括上冲主杆、浮动台面、伺服油缸、实现油缸运动的泵控液压驱动系统、测量油缸位移量的测量系统以及控制油缸功能动作的数控系统；伺服油缸包括小活塞、大活塞缸、防尘圈压盖、大活塞以及相应的固定螺钉和密封圈；泵控液压驱动系统包括交流伺服电机、双向齿轮泵、压力传感器一、压力传感器二、安全阀一、安全阀二、安全阀三、安全阀四、电磁换向阀、单向阀一、单向阀二、单向阀三和比例溢流阀。

CNC Mechanical and hydraulic hybrid drive servo powder forming machine pump control and punched function collection system

The present invention relates to a forming machine pump control function set up servo drive system of CNC powder electro-hydraulic hybrid is numerical control (CNC) electro-hydraulic hybrid servo driven powder forming machine in powder forming parts forming process, the mechanical action mechanism on the four must have the function, using electro-hydraulic hybrid servo drive technology by a very a simple set of system to achieve. The measurement system includes a main rod, a floating on the table, servo cylinder, cylinder movement of the pump controlled hydraulic drive system, cylinder displacement measurement and control system of NC cylinder function action; servo cylinder including small piston, piston cylinder, dustproof ring gland, piston and fixed screw and the corresponding seal ring; pump control the hydraulic drive system includes AC servo motor, a bidirectional gear pump, pressure sensor, a pressure sensor two, a safety valve, safety valve, safety valve three, two safety valve four, solenoid valve, one-way valve, a one-way valve two, one-way valve and proportional relief valve three.

【技术实现步骤摘要】
数控机电液混合驱动伺服粉末成形机泵控上冲功能集合系统
本专利技术数控机电液混合驱动伺服粉末成形机泵控上冲功能集合系统涉及的是数控(CNC)机电液混合驱动伺服粉末成形机在粉末冶金、硬质合金、磁性材料、特种陶瓷、摩擦片及碳制品粉末成形零件在成形过程中，上冲必需具备的四个功能的机械动作机构，采用机电液混合伺服驱动技术后由一套极其简单集合系统来实现。
技术介绍
机械式粉末成形机在我国通过消化吸收国外先进技术发展壮大已20余年，大吨位(2000kN以上)粉末成形机能够得到广泛应用也是近10年的事。但是这种类型的粉末成形机的所有成形动作功能均通过机械构件来实现，特别是保护脱模、液压垫、上冲调整、定压成形与定程成形的成形方式选择使用四大功能之结构庞大、复杂、机械加工零件多，精度要求高、装配周期长、难度系数大，造价高，整机精度和机器性能难以满足绝大部份高精度粉末制品零件的成形需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述不足之处提供一种数控机电液混合驱动伺服粉末成形机泵控上冲功能集合系统，是一种上冲四大功能集合系统，采用机电液混合伺服驱动技术，将保护脱模、液压垫、上冲调整、定压成形与定程成形的成形方式选择四大功能集合在一个伺服油缸内，通过电液闭环控制并驱动伺服油泵、比例伺服阀以及其他阀组实现伺服油缸动作，由安装在系统上的压力传感器测量压力、磁栅测量尺测量油缸位移行程，通过上述元器件的共同组合来实现粉末压制成形时上冲必需具备的四个功能。保护脱模功能之定义是指粉末成形时，当压制结束脱模还未开始时，上冲始终有一亇恒定的力加在己经压制成形的坯件上直至凹模拉下脱模结束，这时上冲才能快速向上返回。该功能的作用是防止脱模时成形坯件的弹性后效所导致的开裂。液压垫功能之定义是指粉末成形时，压制力通过伺服油缸的液压油利用液压油具有微量压缩的特点实施压力缓冲保证粉末压缩成形时是一个循序渐进的成形受力过程；再则也可通过安装在油缸上的压力传感器测量坯件的成形压力进行成形力的压力控制和超过最大成形力时的压力报警，保证机器成形质量和设备工作安全。上冲调整之定义是指粉末成形时，如果上冲浸入凹模的深度过多或过浅时需要进行修整，本专利技术是通过改变活塞的运动位置来达到上冲调整之目的。定压成形与定程成形方式之定义，通常机械式粉末成形机是采用定程成形方式将粉末压缩成成形制品即把控制成形坯件的高度作为主要因素，压力为次要因素；而液压式粉末成形机是采用定压成形方式将粉末压缩成成形制品即把控制成形坯件的密度作为主要因素，行程为次要因素；而本专利技术通过机械运动及成形压力测量以及电气控制可以实现二种方式选择使用。本专利技术数控机电液混合驱动伺服粉末成形机泵控上冲功能集合系统是采取以下技术方案实现：数控机电液混合驱动伺服粉末成形机泵控上冲功能集合系统包括上冲主杆、浮动台面、伺服油缸、实现油缸运动的泵控液压驱动系统、测量油缸位移量的测量系统以及控制油缸功能动作的数控系统。伺服油缸包括小活塞、大活塞缸、防尘圈压盖、大活塞以及相应的固定螺钉和密封圈。上冲主杆下部用作小活塞的缸筒，大活塞缸用作大活塞的缸筒；小活塞与大活塞采用螺钉连接在一起形成双活塞；大活塞缸与上冲主杆也采用螺钉连接在一起形成双活塞缸体。这样形成油缸腔一、油缸腔二、油缸腔三三个油腔，其中油缸腔一与油缸腔二连通，由大活塞的油口进出油，起到二个油缸承受压制力的功能。油缸腔三由大活塞缸进出油起到推动油缸活塞向上返回的作用。活塞与油缸还装有低摩擦系数的密封圈，大活塞、小活塞外径以及大活塞缸杆腔内壁还焊有锡青铜层以减少运动摩擦提高使用寿命并保证活塞在很低的驱动力下不产生爬行，确保上冲调整精度和调整稳定。防尘圈压盖安装在大活塞缸下端部，防尘圈压盖用作固位防尘圈，该防尘圈压盖能防止大活塞外径不受车间中空气灰尘污染。伺服油缸安装在粉末成形机的上冲主杆内，大活塞（油缸活塞）底面与上冲浮动台面装在一起，配有压力传感器的供油系统A安装在浮动台面上，上冲主杆与浮动台面分别与测量油缸位移量的测量系统的磁栅测量尺的固定端与测量块相连；测量油缸位移量的数控系统另外安装在电控柜内。泵控液压驱动系统包括交流伺服电机、双向齿轮泵、压力传感器一、压力传感器二、安全阀一、安全阀二、安全阀三、安全阀四、电磁换向阀、单向阀一、单向阀二、单向阀三和比例溢流阀。泵控液压驱动系统还设置有安装上述液压元器件的液压油箱、阀块、管道、接头、压力表等。上述泵控液压驱动系统的液压元件通过多个阀块集成在一起形成一个泵控液压驱动系统组件就近安装在上冲浮动台面上，然后通过二根不锈钢管道将泵控液压驱动系统组件上的二个输出油口分别与伺服油缸的上下油口相连接，这样系统即可对伺服油缸进行上下腔供油。泵控液压驱动系统组件就近安装在上冲浮动台面上。其目的就是尽量缩短伺服油缸的供油管路，减小供油管路对伺服油缸运动的控制精度的影响。泵控液压驱动系统组件的油箱安装在伺服粉末成形机顶部，用二根油管分别与油泵相连接，管道进油口上安装有单向阀二、单向阀三分别控制油泵的吸油状态，管口的过滤器一、过滤器二可保证吸入油泵的油的清洁度。安全阀一、比例溢流阀、安全阀二、安全阀三、安全阀四的回油口经过阀块集成组件后形成一亇共用回油口再通过一根管道与油箱相连。测量油缸位移量的测量系统包括磁栅测量尺主体、磁栅测量尺保护罩、磁栅测量尺安装块以及测量块。磁栅测量尺、磁栅测量尺保护罩安装在磁栅测量尺安装块上，磁栅测量尺安装块安装件浮动板上，浮动板又与大活塞连接在一起，测量块安装在大活塞缸上，大活塞缸又与上冲主杆连接在一起，当大小活塞运动时浮动板也跟着运动使磁栅测量尺有一个相对于上冲主杆的相对位移，也就是说使测量块相对于磁栅测量尺作了位移运动，从而改变了测量块相对于磁栅测量尺的位置，磁栅测量尺输出相应的脉冲讯号后再经数控系统的模拟量运算最终得出活塞位移值。数控机电液混合驱动伺服粉末成形机泵控上冲功能集合系统中控制油缸功能动作的数控系统采用数字智能伺服控制系统，配有PAC程序控制器、压力模拟量模块、测量数字运算模拟量模块以及比例阀控制模块、伺服泵控制模块，用于控制油缸活塞的运动行程本专利技术数控机电液混合驱动伺服粉末成形机泵控上冲功能集合系统设计合理，结构紧凑，将原机械式粉末成形机实现上述机构的机械零件加工数量由100多个减少为10多个，大幅度减少了机械加工工作量、缩短了装配时间。由于上冲四大功能采用伺服油缸来实现，比原机械式粉末成形机采用机械结构实现上冲四大功能的整机高度缩短1-2米(指成形力为2000kN以上的粉末成形机)。原机械式粉末成形机的上冲行程调整采用电机驱动蜗轮付，调整絲杆装在蜗轮付的蜗轮内，固此絲杆及蜗轮内的螺纹须承载与成形力相等的力，其不良因素是要求螺纹具有很高的强度、很好的精度，且结构复杂、加工难度大、调整精度低也不能在成形过程中对上冲进行伺服调整；而本专利技术的采用伺服油缸调整上冲行程完全克服了上述缺陷。本专利技术还将上冲行程调整的数值采用了闭环智能自动控制，在触摸屏输入需要调整的数据，由磁栅测量尺测量油缸活塞所处位置并反溃其位置讯号，通过PAC程序控制器运算后由液压系统驱动伺服油缸执行。对于粉末成形过程中上冲行程可能发生的改变，本专利技术的这种功能均可随机进行调整。本专利技术还将原机械式粉末成形机通过附加1个或多个气缸的组合及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数控机电液混合驱动伺服粉末成形机泵控上冲功能集合系统，其特征在于：包括上冲主杆、浮动台面、伺服油缸、实现油缸运动的泵控液压驱动系统、测量油缸位移量的测量系统以及控制油缸功能动作的数控系统；伺服油缸包括小活塞、大活塞缸、防尘圈压盖、大活塞以及相应的固定螺钉和密封圈；上冲主杆下部用作小活塞的缸筒，大活塞缸用作大活塞的缸筒；小活塞与大活塞用螺钉连接在一起形成双活塞；大活塞缸与上冲主杆采用螺钉连接在一起形成双活塞缸体，这样形成油缸腔一、油缸腔二、油缸腔三三个油腔，其中油缸腔一与油缸腔二连通，由大活塞的油口进出油，起到二个油缸承受压制力的功能，油缸腔三由大活塞缸进出油起到推动油缸活塞向上返回的作用；伺服油缸安装在粉末成形机的上冲主杆内，大活塞底面与上冲浮动台面装在一起，配有压力传感器的供油系统A安装在浮动台面上，上冲主杆与浮动台面分别与测量油缸位移量的测量系统的磁栅测量尺的固定端与测量块相连；控制油缸功能动作的数控系统另外安装在电控柜内；泵控液压驱动系统包括交流伺服电机、双向齿轮泵、压力传感器一、压力传感器二、安全阀一、安全阀二、安全阀三、安全阀四、电磁换向阀、单向阀一、单向阀二、单向阀三和比例溢流阀；测量油缸位移量的测量系统包括磁栅测量尺主体、磁栅测量尺保护罩、磁栅测量尺安装块以及测量块；磁栅测量尺、磁栅测量尺保护罩安装在磁栅测量尺安装块上，磁栅测量尺安装块安装件浮动板上，浮动板又与大活塞连接在一起，测量块安装在大活塞缸上，大活塞缸又与上冲主杆连接在一起，当大小活塞运动时浮动板也跟着运动使磁栅测量尺有一个相对于上冲主杆的相对位移，使测量块相对于磁栅测量尺作了位移运动，从而改变了测量块相对于磁栅测量尺的位置，磁栅测量尺输出相应的脉冲讯号后再经数控系统的模拟量运算最终得出活塞位移值。...

【技术特征摘要】
1.一种数控机电液混合驱动伺服粉末成形机泵控上冲功能集合系统，其特征在于：包括上冲主杆、浮动台面、伺服油缸、实现油缸运动的泵控液压驱动系统、测量油缸位移量的测量系统以及控制油缸功能动作的数控系统；伺服油缸包括小活塞、大活塞缸、防尘圈压盖、大活塞以及相应的固定螺钉和密封圈；上冲主杆下部用作小活塞的缸筒，大活塞缸用作大活塞的缸筒；小活塞与大活塞用螺钉连接在一起形成双活塞；大活塞缸与上冲主杆采用螺钉连接在一起形成双活塞缸体，这样形成油缸腔一、油缸腔二、油缸腔三三个油腔，其中油缸腔一与油缸腔二连通，由大活塞的油口进出油，起到二个油缸承受压制力的功能，油缸腔三由大活塞缸进出油起到推动油缸活塞向上返回的作用；伺服油缸安装在粉末成形机的上冲主杆内，大活塞底面与上冲浮动台面装在一起，配有压力传感器的供油系统A安装在浮动台面上，上冲主杆与浮动台面分别与测量油缸位移量的测量系统的磁栅测量尺的固定端与测量块相连；控制油缸功能动作的数控系统另外安装在电控柜内；泵控液压驱动系统包括交流伺服电机、双向齿轮泵、压力传感器一、压力传感器二、安全阀一、安全阀二、安全阀三、安全阀四、电磁换向阀、单向阀一、单向阀二、单向阀三和比例溢流阀；测量油缸位移量的测量系统包括磁栅测量尺主体、磁栅测量尺保护罩、磁栅测量尺安装块以及测量块；磁栅测量尺、磁栅测量尺保护罩安装在磁栅测量尺安装块上，磁栅测量尺安装块安装件浮动板上，浮动板又与大活塞连接在一起，测量块安装在大活塞缸上，大活塞缸又与上冲主杆连接在一起，当大小活塞运动时浮动板也跟着运动使磁栅测量尺有一个相对于上冲主杆的相对位移，使测量块相对于磁栅测量尺作了位移运动，从而改变了测量块相对于磁栅测量尺的位置，磁栅测量尺输出相应的脉冲讯号后再经数控系统的模拟量运算最终得出活塞位移值。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：许阳，许云灿，
申请(专利权)人：南京东部精密机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32