CN113294406A - 一种液压缸状态监控系统及方法，液压夹具系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液压缸状态监控系统，包括通过管路依次连接的液压泵、换向阀及液压缸，还包括设置在所述换向阀与所述液压缸之间的流量计及与所述流量计电性连接的控制单元，所述流量计用于检测所述管路内液压油的流量并向所述控制单元发送其检测到的流量值；在所述液压缸到达预设位置前，所述控制单元比较所述流量值与预设标准值，若所述流量值与所述预设标准值之间的差值超过预设的公差范围，则判断所述液压缸或者所述管路异常；在所述液压缸到达预设位置后，若所述流量值超过预设的变化范围，则判断所述液压缸有被动动作或者所述管路异常。另外还提供了一种采用上述监控系统对液压缸状态进行的监控方法以及包括上述监控系统的液压夹具。
Description
技术领域
本发明涉及液压技术领域，尤其涉及一种液压缸状态监控系统及方法，液压夹具系统。
背景技术
液压夹具以其高的加工效率和高的夹紧精度等优势，已逐渐成为主流的夹紧定位装置，但是在液压缸、辅助支撑缸等执行元件的实时监控方面还没有一种有效的自动化的监控方法，因此导致夹紧工作过程中液压缸漏油、泄压无法及时的发现，最终导致加工工件尺寸不稳定、震刀、漏油污染切削液等各种问题。
国内有针对夹紧状态的一些检测方法，通常为压力检测及最终接触式检测液压缸压板状态，但是这些检测方法均存在一定的缺点，例如：
1)压力检测法虽然结构简单，只需压力表就可以实现。但是其在夹紧时只监控一次。而液压系统自身波动无法实时监控，也就无法发现被夹紧点的异常，导致液压缸执行不到位。另外，如果出现管路泄漏的情况，该检测方法无法及时发现。
2)最终接触式检测法可以直接检测部分执行液压缸的压紧状态，但是如果出现液压缸泄压后压紧头没有被移动的情况，该检测方法无法及时发现。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的第一目的在于提供一种液压缸状态监控系统，对液压执行元件、液压管路状态进行实时监控，及时反馈漏液、泄压等异常状况，提高生产过程中产品的加工质量。
本发明的第二目的在于提供一种利用上述液压缸状态监控系统进行的液压缸状态监控方法。
本发明的第三目的在于提供一种包括上述液压缸状态监控系统的液压夹具系统。
本发明提供的一种液压缸状态监控系统，包括通过管路依次连接的液压泵、换向阀及液压缸，还包括设置在所述换向阀与所述液压缸之间的流量计及与所述流量计电性连接的控制单元，所述流量计用于检测所述管路内液压油的流量并向所述控制单元发送其检测到的流量值；
在所述液压缸到达预设位置前，所述控制单元比较所述流量值与预设标准值，若所述流量值与所述预设标准值之间的差值超过预设的公差范围，则判断所述液压缸或者所述管路异常；
在所述液压缸到达预设位置后，若所述流量值超过预设的变化范围，则判断所述液压缸有被动动作或者所述管路异常。
进一步，所述流量值为流经所述流量计液压油的体积，所述预设标准值为液压缸行程与液压缸活塞面积的乘积。
进一步，还包括报警单元，所述报警单元与所述控制单元电性连接，用于根据所述控制单元的报警指令进行报警。
进一步，所述换向阀为电磁换向阀。
进一步，所述控制单元为PLC控制系统或者数控系统。
进一步，所述流量计为标准齿轮流量计。
一种采用上述液压缸状态监控系统进行的液压缸状态监控方法。
一种包括上述液压缸状态监控系统的液压夹具系统。
本发明中的液压缸状态监控系统，可实时监控液压执行元件、管路的状态，及时判断液压缸或者管路是否存在异常，并对液压缸及管路中的异常进行报警以提醒操作人员及时处理。
通过采用液压缸状态监控系统进行的液压缸状态监控方法，可对液压缸及管路进行实时监控，可及时反馈夹紧是否可靠、监控加工过程中液压缸是否有异常动作。
通过采用本发明中液压缸状态监控系统的液压夹具系统，可有效提高液压夹具的使用稳定性以及加工零部件的加工质量；可及时反馈液压管路、特别是加工中心夹具旋转分配器接头等的泄漏，避免液压油污染切削液以及环境。
通过采用精密的标准齿轮流量计来测量液压缸及管路中的供油以及泄油量，通过控制单元实时监控流量的变化，并对异常变化及时通过报警单元进行报警。
与现有技术相比，本申请具有以下优点：
1)自动检测执行元件的到位以及夹紧情况，并及时反馈给操作人员。
2)能及时发现管路泄漏等异常污染状况。
3)可以发现被加工零件夹紧点的异常凸起，异常凹陷。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1为液压缸状态监控系统的原理图。
图中：1液压缸，2PLC控制系统，3液压油箱，4液压泵，5换向阀，6流量计。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
为清楚说明本发明的设计思想，下面结合实施例对本发明进行说明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，本发明提供了一种液压缸状态监控系统，包括通过管路依次连接的液压泵4、换向阀5及液压缸1，换向阀5与液压缸1之间安装有用以检测管路内液压油流量的流量计6，及与流量计6电性连接的控制单元，且流量计6实时向控制单元发送其检测到的流量值。
在液压缸1到达预设位置前，控制单元比较流量值与预设标准值，若流量值与预设标准值之间的差值超过预设的公差范围，则判断液压缸1或者管路异常；
在液压缸1到达预设位置后，若流量值超过预设的变化范围，则判断液压缸1有被动动作或者管路异常。
本发明中的液压缸状态监控系统还包括与控制单元电性连接的报警单元，如果控制单元判断液压缸1或者管路存在异常，会向报警单元发送报警指令，报警单元接到报警指令后进行报警，用以将异常情况及时反馈操作人员。
通过本发明中的液压缸状态监控系统，可以实时监控液压缸1等执行元件以及液压管路中的状态，通过流量计6实时反馈的流量变化，并通过控制单元对流量计6的实时监测，可及时反馈夹具的夹紧状态是否可靠，监控加工过程中液压缸1是否有异常动作，如突发的别动松动并再夹紧的异常震动；并且通过及时反馈的流量能够判断在管路系统中是否存在液压油的泄漏，从而避免液压油污染切削液以及对外部环境造成的污染。
本实施例中的流量计6为标准齿轮流量计，且为电子远传流量计；控制单元为PLC控制系统2，PLC控制系统2与电子远传流量计电连接，电子远传流量计实时将流量值传递给PLC控制系统2，通过PLC控制系统2对流量计6实时反馈的流量值，来判定执行元件及液压管路是否发生泄漏，并及时反馈给操作人员。流量计6实时传递的流量值为流经流量计液压油的体积。
在本实施例中，液压缸1作为执行元件主要驱动夹具进行夹紧、支撑等执行动作；PLC控制系统2起到设定标准流量以及流量范围，实时监控流量并报警的作用；液压油箱3及液压泵4构成了液压供油系统，主要通过管路向液压缸1输出液压油；换向阀5负责切换液压缸1的供油进回路达到夹紧总开、支撑等作用；流量计6负责精密检测供油或者回油的流量。
液压缸状态监控系统在监控中，PLC控制系统2对液压缸1主要进行液压缸到达预设位置前，以及液压缸到达预设位置后的两种状态下的监控。具体到液压夹具来讲，主要是进行液压夹具夹紧过程及夹紧完成后的监控。
在PLC控制系统2对液压缸1进行到达预设位置前，即夹具对加工工件进行夹紧过程监控时，流量计6将在夹紧过程中累计的液压油流量值反馈到PLC控制系统2；液压缸1执行到位后，PLC控制系统2对流量值进行处理用以判定液压缸1及管路的状态。PLC控制系统2设定有液压缸1的预设标准值，通过将流量值与预设标准值的差值，与PLC控制系统2设定的判定公差范围进行对比，用以判定液压缸1及管路的状态。该监控过程的工作原理为：设备启动后，PLC控制系统2负责给电磁换向阀形式的换向阀5一个启动信号，换向阀5接通液压泵4与液压缸1的管路，液压缸1开始动作；同时流量计6会实时反馈一个供给到液压缸1液压油的体积。待液压缸1执行到位后，PLC控制系统2会计算收到的流量计6反馈来的最终累计流量值，并计算收到的最终累计流量值与预设标准值的差值，如果差值超过预设的判定公差范围就会报警提示液压缸1或者管路存在异常或者存在泄漏。
需要指出，在该监控过程中的预设标准值，初次可以通过液压缸1行程与液压缸1活塞面积的乘积来设定标准体积，使用过程中可以根据实际情况微调这个标准体积。监控过程中的体积公差与管路以及被夹紧工件的公差相关，可以通过统计一定数量的夹紧过程，观察流量的变化值来设定这个实时监控的体积公差。
在PLC控制系统2对液压缸1进行到达预设位置后，即夹具对加工工件完成夹紧后的监控时，PLC控制系统2实时监控流量计6，通过流量计6反馈到PLC控制系统2的流量值判定液压缸1及管路的状态。PLC控制系统2设定有夹紧完成后的流量变化范围，通过将流量计6实时反馈到PLC控制系统2的流量值，与预设的流量变化范围进行对比，用以判定液压缸1及管路的状态。该监控过程的工作原理为：液压缸1执行到位后理论上不会再有液压油流经流量计6，此时通过实时监控流量计6的反馈流量能判断出液压缸1是否有被动的动作或者管路有泄漏。正常情况下PLC控制系统2设定夹紧之后的流量变化范围，液压缸1执行到位后PLC控制系统2实时监控流量计6反馈的流量值，如果流量值大于预设的变化范围就判断出液压缸1存在被动动作或者管路有漏油，PLC控制系统2即刻发出报警指令。
为了更加详细的了解本发明的技术方案，下面以采用上述液压缸状态监控系统对液压缸进行的状态监控方法进行展开说明：
液压缸到达预设位置前(夹紧过程)泄漏监控：通过PLC控制系统设定夹紧液压缸的流量初始值Q，以及波动范围ΔQ，PLC控制系统控制换向阀给液压缸供油，控制液压缸的夹紧与松开，流量计同时记录供给到液压缸的液压油的流量，此时流量计实时反馈所测得的流量q。PLC控制系统对比实测流量q与设定值Q的差Δq，并判断Δq与ΔQ的差别，如果Δq大于ΔQ则证明过程有泄漏或者存在夹紧不到位的状况。
液压缸到达预设位置后(夹紧状态)泄漏监控：通过PLC控制系统设定初始夹紧液压缸波动范围ΔQ1，等待机床或者PLC控制系统控制换向阀给液压缸供油控制液压缸的夹紧完成后，流量计记录夹紧动作完成后到夹具夹紧状态下加工进行器件加工这个过程中的再次流经流量计的液压油的流量，并反馈给PLC控制系统。PLC控制系统对比实测流量q1与设定值ΔQ1的差，如果q1大于ΔQ1则证明夹紧之后有泄漏或者夹紧液压缸有动作波动。
需要重点指出，通过采用上述液压缸状态监控系统的液压夹具系统，能够对液压缸、辅助支撑缸等执行元件以及液压管路进行实时监控，从根本上避免了执行元件或者管路出现泄漏无法及时发现的问题，提高了液压夹具系统对加工器件的加工质量及精度。
需要说明的有，控制单元除了采用PLC控制系统，还可采用数控系统的形式，满足不同工况的具体使用要求。需要指出，本发明中的监控系统具有结构简单，灵活性强的特点，且具有模块化的优点，可并行扩充到多个模块，即通过一个总的控制集成达到监控多个液压缸的技术效果。
最后，可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种液压缸状态监控系统，包括通过管路依次连接的液压泵、换向阀及液压缸，其特征在于，还包括设置在所述换向阀与所述液压缸之间的流量计及与所述流量计电性连接的控制单元，所述流量计用于检测所述管路内液压油的流量并向所述控制单元发送其检测到的流量值；
在所述液压缸到达预设位置前，所述控制单元比较所述流量值与预设标准值，若所述流量值与所述预设标准值之间的差值超过预设的公差范围，则判断所述液压缸或者所述管路异常；
在所述液压缸到达预设位置后，若所述流量值超过预设的变化范围，则判断所述液压缸有被动动作或者所述管路异常。
2.根据权利要求1所述的液压缸状态监控系统，其特征在于，所述流量值为流经所述流量计液压油的体积，所述预设标准值为液压缸行程与液压缸活塞面积的乘积。
3.根据权利要求1所述的液压缸状态监控系统，其特征在于，还包括报警单元，所述报警单元与所述控制单元电性连接，用于根据所述控制单元的报警指令进行报警。
4.根据权利要求1所述的液压缸状态监控系统，其特征在于，所述换向阀为电磁换向阀。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的液压缸状态监控系统，其特征在于，所述控制单元为PLC控制系统或者数控系统。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的液压缸状态监控系统，其特征在于，所述流量计为标准齿轮流量计。
7.一种液压缸状态监控方法，其特征在于，其采用根据权利要求1-6中任一项所述的液压缸状态监控系统。
8.一种液压夹具系统，其特征在于，其包括根据权利要求1-6中任一项所述的液压缸状态监控系统。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210824 |