一种多液压缸同步控制系统及其控制方法.pdf

本发明公开了一种多液压缸同步控制系统及其控制方法。所述的控制系统包括控制器、换向阀、至少两个液压缸、液控单向阀、数字节流阀、伺服阀和位移传感器。本发明通过监测主动液压缸与各从动液压缸之间的位移差值是否在预设的同步位移偏差范围内，通过控制数字节流阀调节流入或流出对应从动液压缸的有杆腔的流量和控制伺服阀使对应从动液压缸的有杆腔进行补油或放油，方便快捷地实现了主动液压缸与各从动液压缸之间的粗略与精确两种同步运动，而且可根据应用要求调控同步精度，可避免由于液压缸制造精度对同步精度的影响。另外，本发明还具有结构简单、响应速度快、运行稳定可靠、安全性好等优点。

1.  一种多液压缸同步控制系统，包括控制器、换向阀和至少两个液压缸，其中一个液压缸为主动液压缸，其余液压缸为从动液压缸；每一个液压缸的无杆腔均通过液压管路与所述换向阀的第一端口相连接，每一个液压缸的有杆腔均通过液压管路与所述换向阀的第二端口相连接；且每一个液压缸的液压杆均连接一个位移传感器；其特征在于：在每一个液压缸的有杆腔与换向阀的第二端口之间的液压管路上均串接有一个液控单向阀和一个数字节流阀，所述液控单向阀的出油口与该液压缸的有杆腔相连接，所述液控单向阀的进油口与对应的数字节流阀相连接，所述液控单向阀的控制油路连接在该液压缸的无杆腔与换向阀的第一端口之间的液压管路上；在每一个从动液压缸的有杆腔所连接的液控单向阀与数字节流阀之间的液压管路上设有一液压旁路，该液压旁路的另一端与所述换向阀的第三端口相连接；并且在所述液压旁路上均串接有一个伺服阀；所述位移传感器、数字节流阀和伺服阀均与所述控制器相连接。

2.  根据权利要求1所述的多液压缸同步控制系统，其特征在于：所述换向阀为三位四通电磁换向阀，所述三位四通电磁换向阀的中位机能为M型。

3.  根据权利要求1所述的多液压缸同步控制系统，其特征在于：所述位移传感器为光栅尺。

4.  一种利用权利要求1所述的多液压缸同步控制系统实现同步控制的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、每一个位移传感器均将监测到的对应液压缸的液压杆的位移信息传输给控制器；
S2、当各液压缸快速上升与下降进给运动时，控制器根据接收到的位移监测信号分别判断主动液压缸与各从动液压缸之间的位移差值是否在预设的第一同步位移偏差内，若判断结果为否，则输出第一位移指令至对应的从动数字节流阀；从动数字节流阀获取第一位移指令后，调节流入或流出对应从动液压缸的有杆腔的流量，依此类推，从而实现主动液压缸与各从动液压缸之间的粗略同步运动；
S3、当各液压缸下降到工作位置时，控制器再次根据接收到的位移监测信号分别判断主动液压缸与各从动液压缸之间的位移差值是否在预设的第二同步位移偏差内，若判断结果为否，则输出第二位移指令至对应的伺服阀；伺服阀获取第二位移指令后，使对应从动液压缸的有杆腔进行补油或放油，直至该从动液压缸与主动液压缸同步运行，依此类推，从而实现主动液压缸与各从动液压缸之间的精确同步运动。

5.  根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述的位移传感器为光栅尺。

一种多液压缸同步控制系统及其控制方法
技术领域
本发明是涉及一种多液压缸同步控制系统及其控制方法，属于液压控制技术领域。
背景技术
目前，多液压缸同步系统主要应用在产品成型、拉伸、冲裁以及模具制造等工艺过程中。液压系统同步控制是为了保证至少两个液压缸在运动过程中保持相同位移量。理论上，如果向多个工作面积同等的液压缸输入相等量的液体就可以保证同步运动，但是在实际工作中由于负载、制造精度及摩擦因素等的影响，多个液压缸同步运动精度较难保证。随着现代工业的快速发展，加工精度要求越来越高，为了尽量克服或减少影响多液压缸同步的因素，我们需要采取消除累计误差的补偿措施。而传统的多液压缸同步控制系统一般采用机械同步或者使用同步阀、同步缸、同步马达等控制，采用机械同步虽然稳定性好，但是体积庞大，同步精度主要受到制造精度和结构刚性的影响；采用同步阀控制虽然控制简单、成本低，但是其最大的缺点是精度较低，抗偏载能力差，需要反复调节，同步控制不理想，只适用于同步要求不高的地方；同步缸是容积同步，同步精度高，抗偏载能力强，但是其最大的缺点是体积大、安装受限，流量小，且补油困难；同步马达也是容积同步方式，抗偏载能力强，同步性能好，抗污染能力强，但是体积大，价格高，其转速必须在一定的范围才可以，以致使用受限。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种同步精度高、结构简单的多液压缸同步控制系统及其控制方法。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种多液压缸同步控制系统，包括控制器、换向阀和至少两个液压缸，其中一个液压缸为主动液压缸，其余液压缸为从动液压缸；每一个液压缸的无杆腔均通过液压管路与所述换向阀的第一端口相连接，每一个液压缸的有杆腔均通过液压管路与所述换向阀的第二端口相连接；且每一个液压缸的液压杆均连接一个位移传感器；其特征在于：在每一个液压缸的有杆腔与换向阀的第二端口之间的液压管路上均串接有一个液控单向阀和一个数字 节流阀，所述液控单向阀的出油口与该液压缸的有杆腔相连接，所述液控单向阀的进油口与对应的数字节流阀相连接，所述液控单向阀的控制油路连接在该液压缸的无杆腔与换向阀的第一端口之间的液压管路上；在每一个从动液压缸的有杆腔所连接的液控单向阀与数字节流阀之间的液压管路上设有一液压旁路，该液压旁路的另一端与所述换向阀的第三端口相连接；并且在所述液压旁路上均串接有一个伺服阀；所述位移传感器、数字节流阀和伺服阀均与所述控制器相连接。
作为一种优选方案，所述换向阀为三位四通电磁换向阀，所述三位四通电磁换向阀的中位机能为M型。
作为一种优选方案，所述位移传感器为光栅尺。
一种利用本发明所述的多液压缸同步控制系统实现同步控制的方法，包括如下步骤：
S1、每一个位移传感器均将监测到的对应液压缸的液压杆的位移信息传输给控制器；
S2、当各液压缸快速上升与下降进给运动时，控制器根据接收到的位移监测信号分别判断主动液压缸与各从动液压缸之间的位移差值是否在预设的第一同步位移偏差内，若判断结果为否，则输出第一位移指令至对应的从动数字节流阀；从动数字节流阀获取第一位移指令后，调节流入或流出对应从动液压缸的有杆腔的流量，依此类推，从而实现主动液压缸与各从动液压缸之间的粗略同步运动；
S3、当各液压缸下降到工作位置时，控制器再次根据接收到的位移监测信号分别判断主动液压缸与各从动液压缸之间的位移差值是否在预设的第二同步位移偏差内，若判断结果为否，则输出第二位移指令至对应的伺服阀；伺服阀获取第二位移指令后，使对应从动液压缸的有杆腔进行补油或放油，直至该从动液压缸与主动液压缸同步运行，依此类推，从而实现主动液压缸与各从动液压缸之间的精确同步运动。
作为一种优选方案，所述的位移传感器为光栅尺。
相较于现有技术，本发明的有益技术效果在于：
本发明通过监测主动液压缸与各从动液压缸之间的位移差值是否在预设的同步位移偏差范围内，通过控制数字节流阀调节流入或流出对应从动液压缸的有杆腔的流量和控制伺服阀使对应从动液压缸的有杆腔进行补油或放油，方便快捷地实现了主动液压缸与各从动液压缸之间的粗略与精确两种同步运动，避免了现有的多液压缸同步控制系统的复杂性和操作的繁琐性，而且可根据应用要求调控同步精度，可避免由于液压缸制造精度对同步精度的影响。另外，本发明所述的多液压缸同步控制系统还具有结构简单、响应速度快、运 行稳定可靠、安全性好等优点，具有广泛推广应用价值。
附图说明
图1所示是本发明提供的一种多液压缸同步控制系统的结构示意图；
图2所示是本发明所述的多液压缸同步控制系统的工作原理框图；
图3是本发明实现多液压缸的液压杆下降同步的工作流程图；
图4是本发明实现多液压缸的液压杆上升同步的工作流程图。
图中：1、控制器；2、换向阀；21、换向阀的第一端口；22、换向阀的第二端口；23、换向阀的第三端口；24、换向阀的第四端口；3、液压缸；3a、主动液压缸；3b、从动液压缸；31、液压缸的无杆腔；32、液压缸的有杆腔；33、液压杆；4、液压管路；5、位移传感器；5a、主动位移传感器；5b、从动位移传感器；6、液控单向阀；61、液控单向阀的出油口；62、液控单向阀的进油口；63、液控单向阀的控制油路；7、数字节流阀；7a、主动数字节流阀；7b、从动数字节流阀；8、液压旁路；9、伺服阀；10、油箱。
具体实施方式
以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例
如图1所示：本实施例提供的一种多液压缸同步控制系统，包括控制器1、换向阀2和至少两个液压缸3，其中一个液压缸为主动液压缸3a，其余液压缸为从动液压缸3b；每一个液压缸的无杆腔31均通过液压管路4与所述换向阀的第一端口21相连接，每一个液压缸的有杆腔32均通过液压管路4与所述换向阀的第二端口22相连接；且每一个液压缸的液压杆33均连接一个位移传感器5；在每一个液压缸的有杆腔32与换向阀的第二端口22之间的液压管路4上均串接有一个液控单向阀6和一个数字节流阀7，所述液控单向阀的出油口61与该液压缸的有杆腔32相连接，所述液控单向阀的进油口62与对应的数字节流阀7相连接，所述液控单向阀的控制油路63连接在该液压缸的无杆腔31与换向阀的第一端口21之间的液压管路上；在每一个从动液压缸的有杆腔32所连接的液控单向阀6与 数字节流阀7之间的液压管路上设有一液压旁路8，该液压旁路8的另一端与所述换向阀的第三端口23相连接；并且在所述液压旁路8上均串接有一个伺服阀9；所述位移传感器5、数字节流阀7和伺服阀9均与所述控制器1相连接。
所述换向阀2为三位四通电磁换向阀，所述三位四通电磁换向阀的中位机能为M型；所述位移传感器5为光栅尺。
上述的多液压缸同步控制系统中：液压缸3的液压杆的伸缩运动采用换向阀2进行切换；其中：换向阀2的第三端口23接液压油源，换向阀2的第四端口24接油箱10。液控单向阀6在系统工作中可起到保压与安全保护的作用。
如图1所示：换向阀2位于右位时，第三端口与第一端口、第四端口与第二端口接通，系统压力油由第三端口与第一端口进入主、从液压缸3a、3b的无杆腔31，同时有杆腔32的液压油经换向阀2的第二端口与第四端口流回油箱10，实现液压杆33的伸出运动。反之，如果换向阀2位于左位时，第三端口与第二端口、第四端口与第一端口接通，系统压力油由第三端口与第二端口进入主、从液压缸3a、3b的有杆腔32，同时无杆腔31的液压油经换向阀2的第一端口与第四端口流回油箱10，实现液压杆33的缩回运动。
如图2所示：分别与主、从液压缸3a、3b的液压杆33连接的位移传感器5a和5b采集对应液压缸的位移，并将所监测的位移信号传输给控制器1，控制器1计算主动液压缸3a与各从动液压缸3b之间的位移差值、并分别判断主动液压缸3a与各从动液压缸3b之间的位移差值是否在预设的第一同步位移偏差内，若判断结果为否，则输出第一位移指令至对应的从动数字节流阀7b；从动数字节流阀7b获取第一位移指令后，调节流入或流出对应从动液压缸3b的有杆腔的流量，依此类推，从而实现主动液压缸3a与各从动液压缸3b之间的上下快速进给粗略同步运动；当各液压缸下降到工作位置时，控制器1再次根据接收到的位移监测信号分别判断主动液压缸3a与各从动液压缸3b之间的位移差值是否在第二同步位移偏差内，若判断结果为否，则输出第二位移指令至对应的伺服阀9；伺服阀9获取第二位移指令后，使对应从动液压缸3b的有杆腔进行补油或放油，直至该从动液压缸3b与主动液压缸3a同步运行，依此类推，从而实现主动液压缸3a与各从动液压缸3b之间的工进精确同步运动。
多液压缸的同步运动分为液压杆下降同步运动和上升同步运动，其中下降同步运动又分为液压杆快速进给同步运动和工进同步运动。
采用本发明技术实现多液压缸的液压杆下降同步运动的工作过程如下：
参见图3所示：分别与主、从液压缸3a、3b的液压杆33连接的位移传感器5a和5b采集对应液压缸的位移，并将所监测的位移信号传输给控制器1，控制器1计算主动液压缸3a与各从动液压缸3b之间的位移差值、并分别判断主动液压缸3a与各从动液压缸3b之间的位移差值是否在预设的第一同步位移偏差内，若判断结果为否，则输出第一位移指令至对应的从动数字节流阀7b；从动数字节流阀7b获取第一位移指令后，调节流出对应从动液压缸3b的有杆腔的流量，从而即时修正位移；依此类推，实现主动液压缸3a与各从动液压缸3b之间的快速进给粗略同步运动；当各液压缸下降到工作位置时，控制器1再次根据接收到的位移监测信号分别判断主动液压缸3a与各从动液压缸3b之间的位移差值是否在第二同步位移偏差内，若判断结果为否，则输出第二位移指令至对应的伺服阀9；伺服阀9获取第二位移指令后，使对应从动液压缸3b的有杆腔进行补油或放油，直至该从动液压缸3b与主动液压缸3a工进同步运行，依此类推，实现主动液压缸3a与各从动液压缸3b之间的工进精确同步运动。
采用本发明技术实现多液压缸的液压杆上升同步运动的工作过程如下：
参见图4所示：分别与主、从液压缸3a、3b的液压杆33连接的位移传感器5a和5b采集对应液压缸的位移，并将所监测的位移信号传输给控制器1，控制器1计算主动液压缸3a与各从动液压缸3b之间的位移差值、并分别判断主动液压缸3a与各从动液压缸3b之间的位移差值是否在预设的第一同步位移偏差内，若判断结果为否，则输出第一位移指令至对应的从动数字节流阀7b；从动数字节流阀7b获取第一位移指令后，调节流入对应从动液压缸3b的有杆腔的流量，从而即时修正位移；依此类推，实现主动液压缸3a与各从动液压缸3b之间的上升粗略同步运动。
综上所述可见：本发明通过监测主动液压缸与各从动液压缸之间的位移差值是否在预设的同步位移偏差范围内，通过控制数字节流阀调节流入或流出对应从动液压缸的有杆腔的流量和控制伺服阀使对应从动液压缸的有杆腔进行补油或放油，可方便快捷地实现主动液压缸与各从动液压缸之间的粗略与精确两种同步运动，避免了现有的多液压缸同步控制系统的复杂性和操作的繁琐性，而且可根据应用要求调控同步精度，可避免由于液压缸制造精度对同步精度的影响。