專利名稱：一種用于鉚裝設備的控制系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及液壓鉚裝設備技術領域，特別涉及一種用于鉚裝設備的控制系統。
背景技術：
擺輾鉚接機具有鉚裝壓力小、無震動、噪聲小、鉚接件質量高、鉚接時間短、鉚接工具簡單、設備成本低與易實現自動化控制等優點。另外，擺碾鉚接作為冷加工的一個重要工藝技術，可以減去零件的加熱工序，節約能源，有效降低排放。近年來，隨著對環保的要求越來越高，在汽車工業領域，研發多種新的工藝技術，使其既能確保零部件質量及可靠性的前提，又盡可能的節省能耗以及節約生產成本。其中，擺輾鉚接機的輪轂軸承的裝配方式就是一個典型的例子。傳統的輪轂軸承單元是以螺帽卡緊固定在輪轂軸上的，如果螺帽松脫的話將可能造成嚴重的事故。而新的輪轂軸承單元使用了軸向切合的方式使得輪轂軸頂端產生塑性變形并壓迫在輪轂軸承的內圈上。這種新型的輪轂軸承單元不僅更加安全可靠，而且由于減少了卡緊螺母，能夠有效使軸承單元輕量化。同時，一體化的軸承單元可以大大減輕裝配工作，并且顯著降低汽車行駛過程中的能耗，達到了節能減排的目的。擺輾鉚接機的鉚頭的下壓速率和下壓位移直接影響了軸承單元的質量。現有的鉚裝設備的鉚頭的下壓速率是恒定的，并且在鉚裝過程中沒有對軸承單元的載荷進行反饋，不能有效防止由于加工誤差引起的輪轂軸厚度不均而導致的局部鉚裝力過大或者不足的現象，嚴重影響了軸鉚的可靠性和軸承單元的質量。
發明內容
本發明的發明目的是針對現有液壓鉚裝設備的技術不足，提供一種用于鉚裝設備中，尤其是應用于輪轂軸承裝配設備中的，能夠根據計算機指令對鉚頭下壓速度進行無級調速的，并能根據鉚頭反饋的壓力值對鉚頭的下壓速度進行補償的伺服控制系統。為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為
提供一種用于鉚裝設備的控制系統，包括計算機，還包括速度伺服控制回路，所述速度伺服控制回路包括油箱、液壓泵、伺服閥和液壓缸，所述液壓泵通過單向閥與伺服閥連接，所述液壓缸進油口和出油口分別與伺服閥的出油口和回油口連接；油箱分別與液壓泵及伺服閥連接，伺服閥與計算機連接，計算機發出伺服閥的流量控制信號；
液壓缸上設有位移傳感器，該位移傳感器實時檢測液壓缸的位移，并將位移信號發送至計算機，計算機發出相應的控制信號；
液壓缸上設有壓力傳感器，該壓力傳感器實時檢測液壓缸的載荷，并將壓力信號發送至計算機，計算機發出相應的控制信號。所述計算機可以將所述壓力傳感器發出的壓力信號與預設的理想壓力曲線進行比較，并根據對比結果發出相應的控制信號；
優選地，還包括壓力補償回路，壓力補償回路包括依次連接的第二換向閥、壓力繼電器、蓄能器、第一換向閥與第一電液比例溢流閥；第二換向閥與液壓泵和蓄能器連接，第一電液比例溢流閥則與液壓缸的進油口連接；第一電液比例溢流閥、壓力繼電器、第一換向閥及第二換向閥均與計算機連接，計算機發出第一電液比例溢流閥的壓力控制信號、第一換向閥及第二換向閥的工位切換信號。壓力繼電器用于檢測蓄能器壓力，并將壓力信號發送至所述計算機，由計算機對系統進行控制。優選地，所述第一換向閥及第二換向閥為二位二通換向閥。優選地，所述速度伺服控制回路還包括設在液壓泵與第二換向閥之間的第二電液比例溢流閥，所述第二電液比例溢流閥的進油口與液壓泵連接，出油口與油箱連接。所述第二電液比例溢流閥與計算機連接并作為系統的安全閥，其溢流壓力由所述計算機提供的電流信號決定。計算機預設鉚裝設備的理想速率曲線和理想壓力曲線，與位移傳感器和壓力傳感器反饋的信號進行對比后，對系統進行控制。優選地，所述伺服閥為三位四通伺服閥。本發明相對于現有技術，具有以下有益效果
本發明相對于現有技術，本發明所述的鉚裝設備通過速度伺服控制回路使鉚頭以計算機發出的理想速度曲線下壓，在下壓過程中同時監測鉚頭的壓力值，如果鉚頭的壓力值超過理想壓力曲線的允許范圍，則由壓力補償回路對系統的下壓速度進行補償，把工件所受載荷控制在一定的范圍內，防止由于加工誤差所造成的鉚裝壓力過大或者不足的現象，有效提高了軸承單元的質量穩定性和可靠性，降低廢品率。
圖1是本發明用于鉚裝設備的控制系統示意圖2是本發明的系統方框圖中101-油箱；102-液壓泵；103-液壓缸；104-伺服閥；105-第二電液比例溢流閥；201_第一電液比例溢流閥；202_第一換向閥；203_蓄能器；204_壓力繼電器；205_第二換向閥；301_位移傳感器；302_壓力傳感器。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明的發明目的作進一步詳細地描述，實施例不能在此一一贅述，但本發明的實施方式并不因此限定于以下實施例。除非特別說明，本發明采用的材料和加工方法為本技術領域常規材料和加工方法。如圖1所示，一種用于鉚裝設備的控制系統，包括控制鉚頭以預定速度曲線下壓的速度伺服控制回路和當工件壓力值超過理想壓力曲線允許范圍時對鉚頭進行速度補償的壓力補償回路、計算機、位移傳感器301和壓力傳感器302。計算機預定的速度曲線和理想壓力范圍曲線以及位移傳感器301、壓力傳感器302、壓力繼電器204等傳輸的信號對伺服閥104、202、205以及比例溢流閥105、202產生相應的控制信號，該控制系統控制鉚頭對軸承單元進行裝配。本實施例中，鉚頭通過液壓缸103的活塞驅動；系統工作原理參照圖2。如圖1所示，該速度伺服控制回路包括油箱101、液壓泵102、液壓缸103、伺服閥104和第二電液比例溢流閥105。該伺服閥104為三位四通伺服閥，其四個接口分別與油箱101、液壓泵102、液壓缸103上腔1031以及液壓缸下腔1032連接，其中進油口與液壓泵102通過單向閥連接。該伺服閥104的開口情況由計算機控制，通過控制伺服閥104的開口情況，可對液壓缸103的運動進行無極調速和改變運動方向。第二電液比例溢流閥105作為系統的安全閥，其安全壓力值由計算機給定的電流信號決定。第二電液比例溢流閥105的進油口與液壓泵102連接，出油口與油箱101連接；壓力補償回路旁接在速度伺服控制回路上，包括第一電液比例溢流閥201、第一換向閥202、蓄能器203、壓力繼電器204和第二換向閥205，其功能是當鉚頭載荷超過理想壓力曲線允許范圍時，通過第一電液比例溢流閥溢流或者蓄能器對液壓缸補油把鉚頭載荷控制在適當范圍內。該第一電液比例溢流閥201的開啟壓力值由計算機給定的電流信號決定。該第一電液比例換向閥用于當鉚頭壓力超過理想壓力上限時，開啟閥門溢流，降低進入液壓缸103的流量進而將鉚頭的載荷控制在適當范圍內。蓄能器203用于當鉚頭的壓力值小于理想壓力下限時，為系統補油，增加進入液壓缸103的流量，進而提高鉚頭載荷并控制在合理范圍內。為了使壓力補償回路不影響速度伺服控制回路的正常運行，該壓力補償回路還包括了第一換向閥202，該第一換向閥202為二位二通電磁換向閥，具有上下兩個工位，在不需要對速度伺服控制回路進行壓力補償的情況下，該第一換向閥202處于上工位，此時蓄能器203與液壓缸103上腔不導通；當需要對速度伺服控制回路進行壓力補償的情況下，該第一換向閥202處于下工位，蓄能器203與液壓缸103上腔導通，與液壓泵102 —起為液壓缸103上腔供油。為了使蓄能器203保證足夠的能量，該壓力補償回路還包括了壓力繼電器204和第二換向閥205，當壓力繼電器204檢測到蓄能器203的壓力值不夠時，給計算機發出信號，由計算機控制第二換向閥的工位，從而使液壓泵102為蓄能器203補充能量。該第二換向閥205為二位二通電磁換向閥，具有左右兩個工位，當其處于左工位時，液壓泵102的出油口與蓄能器203的油口連接；當其處于右工位時，液壓泵102的出油口與蓄能器203的油口互相隔絕，不再導通。上述提到各閥的具體動作過程將在后述進行論述。為了能夠檢測鉚頭的位置以及鉚頭的載荷以便讓計算機發出相應的控制信號，在鉚頭上還同時安裝了位移傳感器301和壓力傳感器302。本發明所述的一種用于鉚裝設備的控制系統，其工作狀況可分為正常運作、過壓溢流、低壓補油以及蓄能器充油。以下分別詳細描述該控制系統的各工況及其具體動作過
(I)正常運作伺服閥104按照計算機給定的下壓速度曲線調整閥門開口度，從而進入液壓缸103的流量按照服從計算機給定的速度曲線，進而使鉚頭以計算機給定的速度曲線下壓。鉚頭在下壓的同時，位移傳感器301和壓力傳感器302實時向計算機反饋位移和壓力的信號。當位移傳感器301檢測到的位移信號與計算機中設定的鉚壓終止位移一致時，計算機給伺服閥104發出泄壓回程的控制信號，使液壓缸103開始回程并進入下一個工作循環。期間，第一比例溢流閥的電流信號為計算機根據理想壓力上限曲線所確定的電信號，第二電液比例溢流閥的電流信號為計算機給定的某一恒定的電流信號。第一、第二換向閥分別處于上工位、上工位和右工位。(2)過壓溢流當鉚裝過程中任意位移對應的壓力信號超過計算機設定的理想壓力曲線的上限時，液壓油頂開第一電液比例伺服閥201的閥門，一部分油液通過第一電液比例溢流閥201流回油箱，當系統壓力值再次回到正常范圍時，第一電液比例溢流閥201關閉，鉚頭繼續保持計算機給定的速度曲線下壓。這種工況下，第一、第二換向閥的工位狀態與正常運作的工位狀態一樣。(3)低壓補油當壓力傳感器302檢測到的鉚裝過程中任意位移對應的壓力信號低于計算機設定的理想壓力曲線下限時，計算機發出控制指令，使第一換向閥202從上工位切換到下工位，蓄能器203與液壓泵102同時給液壓缸103上腔供油。當壓力值再次回到正常范圍時，計算機發出控制信號使第一換向閥再次切換回上工位，蓄能器203停止給液壓缸103上腔供油。(4)蓄能器充油當壓力繼電器204檢測到蓄能器203的壓力值不足時，計算機發出控制信號，將伺服閥104切換回中位，液壓泵102暫時停止給液壓缸供油，同時，第二換向閥205從右工位切換到左工位，液壓泵102給蓄能器203充油。當蓄能器203的壓力值回復正常時，壓力繼電器再次給計算機發出反饋信號，計算機發出控制信號，將第二換向閥205切換回右工位，停止為蓄能器203充油。同時，伺服閥104恢復正常開口狀態，液壓泵102繼續為液壓缸103供油。相對現有技術，本發明能實現鉚頭以任意理想速度曲線下壓，并在鉚裝過程中實時監控鉚頭的載荷并對鉚頭下壓速率進行補償，從而把工件所受載荷控制在一定的范圍內，防止由于加工誤差所造成的鉚裝壓力過大或者不足的現象，有效提高了軸承單元的質量穩定性和可靠性，降低廢品率。上述實施例僅為本發明的較佳實施例，并非用來限定本發明的實施范圍。即凡依本發明內容所作的均等變化與修飾，都為本發明權利要求所要求保護的范圍所涵蓋。
權利要求
1.一種用于鉚裝設備的控制系統，包括計算機，其特征在于還包括速度伺服控制回路，所述速度伺服控制回路包括油箱、液壓泵、伺服閥和液壓缸，所述液壓泵通過單向閥與伺服閥連接；所述液壓缸進油口和出油口分別與伺服閥的出油口和回油口連接；所述油箱分別與液壓泵及伺服閥連接，所述伺服閥與計算機連接；液壓缸上設有位移傳感器，該位移傳感器實時檢測液壓缸的位移，并將位移信號發送至計算機，計算機發出相應的控制信號；液壓缸上設有壓力傳感器，該壓力傳感器實時檢測液壓缸的載荷，并將壓力信號發送至計算機，計算機發出相應的控制信號。
2.根據權利要求1所述的用于鉚裝設備的控制系統，其特征在于還包括壓力補償回路，壓力補償回路包括依次連接的第二換向閥、壓力繼電器、蓄能器、第一換向閥與第一電液比例溢流閥；第二換向閥與液壓泵和蓄能器連接，第一電液比例溢流閥則與液壓缸的進油口連接；第一電液比例溢流閥、壓力繼電器、第一換向閥及第二換向閥均與計算機連接。
3.根據權利要求2所述的用于鉚裝設備的控制系統，其特征在于所述第一換向閥及第二換向閥為二位二通換向閥。
4.根據權利要求2所述的用于鉚裝設備的控制系統，其特征在于所述速度伺服控制回路還包括設在液壓泵與第二換向閥之間的第二電液比例溢流閥，所述第二電液比例溢流閥的進油口與液壓泵連接，出油口與油箱連接；所述第二電液比例溢流閥與計算機連接。
5.根據權利要求1-4任一項所述的用于鉚裝設備的控制系統，其特征在于所述伺服閥為三位四通伺服閥。
全文摘要
本發明公開了一種用于鉚裝設備的控制系統，包括計算機，還包括速度伺服控制回路，所述速度伺服控制回路包括油箱、液壓泵、伺服閥和液壓缸，所述液壓泵通過單向閥與伺服閥連接，液壓缸進油口和出油口分別與伺服閥的出油口和回油口連接；油箱分別與液壓泵及伺服閥連接，伺服閥與計算機連接。本發明有效提高了軸承單元的質量穩定性和可靠性，降低廢品率。
文檔編號B30B15/18GK103057160SQ20131003153
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月28日 優先權日2013年1月28日
發明者曲杰, 鐘偉斌 申請人:華南理工大學