《鋼坯修磨機砂輪壓下恆壓恆功率複合控制系統》是太原市恆山機電設備有限公司於2006年10月11日申請的專利，該專利的公布號為CN1958234，授權公布日為2007年5月9日，發明人是權龍、王永進、袁文斌、李新榮。
《鋼坯修磨機砂輪壓下恆壓恆功率複合控制系統》涉及鋼坯修磨機砂輪壓下恆壓恆功率複合控制系統，它是由載入裝置、液壓裝置及控制裝置組成，載入裝置中主電機（1）帶動砂輪（8）轉動對鋼坯進行磨削，其中主電機（1）的輸出功率由控制裝置保持恆定，液壓裝置控制砂輪（8）的壓下，裝置中電機（11）由變頻（12）控制轉速，磨削時採用三通比例減壓閥（16）控制砂輪（8）的壓下力，三通比例減壓閥（16）有3個油口，油口P通過管路與三位四通換向閥（20）的油口A連通，油口C通過管路與液壓缸（5）的容腔pA連通，油口T與油箱（21）連通，它能夠保證負載流量較小甚至負載流量為零時的壓力控制性能，同時具有價格低廉、工作可靠、維護簡單，可以進一步提高鋼坯的成材率和修磨效率。
2020年7月14日，《鋼坯修磨機砂輪壓下恆壓恆功率複合控制系統》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《鋼坯修磨機砂輪壓下恆壓恆功率複合控制系統》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：鋼坯修磨機砂輪壓下恆壓恆功率複合控制系統
- 申請人：太原市恆山機電設備有限公司
- 申請日：2006年10月11日
- 申請號：2006101530848
- 公布號：CN1958234
- 公布日：2007年5月9日
- 發明人：權龍、王永進、袁文斌、李新榮
- 地址：山西省太原市尖草坪區恆山路39號
- Int. Cl.：B24B9/04(2006.01); B24B47/00(2006.01)
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
2006年前，行業內生產的鋼坯修磨機壓下力控制系統多採用伺服閥載入的壓力控制系統，也有採用電液比例溢流閥載入的壓力控制系統，但這兩種載入系統都存在一些不足。實際使用表明比例溢流閥載入，受本身閥的特性及負載容腔影響，系統動態特性相對較差，不能滿足跟隨性要求，而使用伺服閥載入，系統組成複雜，成本比較高，對使用環境要求苛刻，維護比較困難。此外，2006年前所使用的系統中慣性力對壓下力的影響都比較大，而且都沒有補償。
發明內容
專利目的
《鋼坯修磨機砂輪壓下恆壓恆功率複合控制系統》的目的是：提供一種鋼坯修磨機砂輪壓下恆壓恆功率複合控制系統，更好地控制鋼坯修磨機砂輪的壓下力，提高鋼坯的成材率及提高修磨效率。
技術方案
《鋼坯修磨機砂輪壓下恆壓恆功率複合控制系統》採用的技術方案是：一種鋼坯修磨機砂輪壓下恆壓恆功率複合控制系統，它包括載入裝置、液壓裝置及控制裝置，載入裝置由主電機1、砂輪架2、機座3、轉軸4、液壓缸5、皮帶輪6、皮帶7和砂輪8組成，主電機1和砂輪8均安裝在砂輪架2上，主電機1通過皮帶輪6及皮帶7與砂輪8連線，砂輪架2通過轉軸4固定在機座3上，液壓缸5一端固定在機座3上，另一端與砂輪架2相連，功率感測器9與主電機1連線；液壓裝置由所述液壓缸5、液壓泵10、電機11、變頻器12、電磁溢流閥13、第一感測器14、蓄能器15、三通比例減壓閥16、第二感測器17、第三感測器18、單向節流閥19、三位四通換向閥20和油箱21組成，液壓泵10與電機11連線，電機11與變頻器12連線，液壓泵10齣口Pp通過管路分別與蓄能器15、電磁溢流閥13及三位四通換向閥20的壓力油口P1連線，三位四通換向閥20的油口A、B分別與三通比例減壓閥16及單向節流閥19的一端連線，單向節流閥19的另一端通過管路與所述液壓缸5的容腔pB連線，三通比例減壓閥16有3個油口，油口P通過管路與三位四通換向閥20的油口A連通，油口C通過管路與所述液壓缸5的容腔pA連通，油口T與油箱21連通，電磁溢流閥13的出口、三位四通換向閥20的回油口T1和液壓泵10的吸油口通過管路與油箱21連線；第一壓力感測器14與液壓泵10齣口Pp相連，第二感測器17與所述液壓缸5的容腔pA相連，第三感測器18與所述液壓缸5的容腔pB相連；控制裝置包括：功率控制器22、壓力控制器23、比例放大器24、壓力反饋調節器25、功率反饋調節器26、所述功率感測器9、所述三通比例減壓閥16和所述第二感測器17；功率感測器9通過功率反饋調節器26與功率控制器22連線，功率控制器22與壓力控制器23連線，所述第二感測器17通過壓力反饋調節器25與壓力控制器23連線，壓力控制器23與比例放大器24連線，比例放大器24與所述三通比例減壓閥16連線。
液壓裝置的另一種形式由液壓泵10、電機11、變頻器12、電磁溢流閥13、第一感測器14、蓄能器15、三通比例減壓閥16、第二感測器17、第三感測器18、單向節流閥19、油箱21、雙活塞桿液壓缸27和二位二通換向閥28組成，液壓泵10與電機11連線，電機11與變頻器12連線，液壓泵10齣口Pp通過管路分別與蓄能器15、電磁溢流閥13、二位二通換向閥28的油口A及三通比例減壓閥16連線，三通比例減壓閥16有3個油口，油口P通過管路與液壓泵10齣口Pp連通，油口C通過管路與雙活塞桿液壓缸27的容腔pA連線，油口T與油箱21連線，單向節流閥（19）的一端通過管路與雙活塞桿液壓缸（27）的容腔pB連線，另一端通過管路與二位二通換向閥（28）的油口B連線，電磁溢流閥13的出口及液壓泵10的吸油口與油箱21連線，第一感測器14與液壓泵10齣口Pp相連，第二感測器17與雙活塞桿液壓缸27的容腔pA相連，第三感測器18與雙活塞桿液壓缸27的容腔pB相連。
有益效果
①《鋼坯修磨機砂輪壓下恆壓恆功率複合控制系統》採用三通比例減壓閥控制砂輪壓下力，能夠克服溢流閥控制載入力時出現的缺點，用三通比例減壓閥控制載入力時，壓力上升時間和下降時間基本相同，它能夠保證負載流量較小甚至負載流量為零時的壓力控制性能，具備雙向通流的能力，而且可以在兩個方向上對液流壓力進行控制，具有過載保護功能。同時，與伺服閥載入方式相比，在保證一定控制性能的同時，價格低廉、工作可靠、維護更簡單，因此，運用三通比例減壓閥是較為理想的。
②《鋼坯修磨機砂輪壓下恆壓恆功率複合控制系統》在壓力控制的基礎上，增加了主電機的功率控制，從而減小了慣性力的影響。
③另外在液壓系統中，驅動泵工作的電機採用了變頻器控制轉速，從而可以控制泵的流量，提高了系統效率，減小了系統發熱。
附圖說明
圖1是鋼坯修磨機砂輪壓下恆壓恆功率複合控制系統結構示意圖；
圖2是鋼坯修磨機砂輪壓下恆壓恆功率複合控制系統液壓裝置原理圖；
圖3是鋼坯修磨機砂輪壓下恆壓恆功率複合控制系統控制裝置方塊圖；
圖4是鋼坯修磨機砂輪壓下恆壓恆功率複合控制系統另一種液壓裝置原理圖；
技術領域
《鋼坯修磨機砂輪壓下恆壓恆功率複合控制系統》屬於鋼坯修磨機，具體涉及一種鋼坯修磨機砂輪壓下恆壓恆功率複合控制系統。
權利要求
1、一種鋼坯修磨機砂輪壓下恆壓恆功率複合控制系統，它包括載入裝置、液壓裝置及控制裝置，載入裝置由主電機（1）、砂輪架（2）、機座（3）、轉軸（4）、液壓缸（5）、皮帶輪（6）、皮帶（7）和砂輪（8）組成，主電機（1）和砂輪（8）均安裝在砂輪架（2）上，主電機（1）通過皮帶輪（6）及皮帶（7）與砂輪（8）連線，砂輪架（2）通過轉軸（4）固定在機座（3）上，液壓缸（5）一端固定在機座（3）上，另一端與砂輪架（2）相連，功率感測器（9）與主電機（1）連線；其特徵是液壓裝置由所述液壓缸（5）、液壓泵（10）、電機（11）、變頻器（12）、電磁溢流閥（13）、第一感測器（14）、蓄能器（15）、三通比例減壓閥（16）、第二感測器（17）、第三感測器（18）、單向節流閥（19）、三位四通換向閥（20）和油箱（21）組成，液壓泵（10）與電機（11）連線，電機（11）與變頻器（12）連線，液壓泵（10）出口Pp通過管路分別與蓄能器（15）、電磁溢流閥（13）及三位四通換向閥（20）的壓力油口P1連線，三位四通換向閥（20）的油口A、B分別與三通比例減壓閥（16）及單向節流閥（19）的一端連線，單向節流閥（19）的另一端通過管路與所述液壓缸（5）的容腔pB連線，三通比例減壓閥（16）有3個油口，油口P通過管路與三位四通換向閥（20）的油口A連通，油口C通過管路與所述液壓缸（5）的容腔pA連通，油口T與油箱（21）連通，電磁溢流閥（13）的出口、三位四通換向閥（20）的回油口T1和液壓泵（10）的吸油口通過管路與油箱（21）連線；第一感測器 （14）與液壓泵（10）出口Pp相連，第二感測器（17）與所述液壓缸（5）的容腔pA相連，第三感測器（18）與所述液壓缸（5）的容腔pB相連；控制裝置包括：功率控制器（22）、壓力控制器（23）、比例放大器（24）、壓力反饋調節器（25）、功率反饋調節器（26）、所述功率感測器（9）、所述三通比例減壓閥（16）和所述第二感測器（17）；所述功率感測器（9）通過功率反饋調節器（26）與功率控制器（22）連線，功率控制器（22）與壓力控制器（23）連線，所述第二感測器（17）通過壓力反饋調節器（25）與壓力控制器（23）連線，壓力控制器（23）與比例放大器（24）連線，比例放大器（24）與所述三通比例減壓閥（16）連線。
實施方式
實施例1
一種鋼坯修磨機砂輪壓下恆壓恆功率複合控制系統，它包括載入裝置、液壓裝置及控制裝置。載入裝置如附圖1所示，由主電機1、砂輪架2、機座3，轉軸4，液壓缸5、皮帶輪6及皮帶7、砂輪8等部分組成。主電機1和砂輪8均安裝在砂輪架2上，主電機1也可固定在機座3上；主電機1通過皮帶輪6及皮帶7帶動砂輪8轉動，砂輪架2通過轉軸4固定在機座3上，液壓缸5一端固定在機座3上，另一端與砂輪架2相連；功率感測器9用來檢測主電機1的功率。在修磨過程中，砂輪架2在載入液壓缸5作用下可繞轉軸4擺動，以便上下坯料、翻轉坯料和更換砂輪，同時適應修磨不同規格的坯料和適應鋼坯表面起伏不平的變化。而坯料由小車帶動沿坯料長度方向前後往復運動，實現縱向進給。此外，整個載入機構還可以沿工具機橫樑左右運動實現橫向進給，使工件在整個寬度上均能得到修磨。
液壓裝置如附圖2所示由所述液壓缸5、液壓泵10、電機11、變頻器12、電磁溢流閥13、第一感測器14、蓄能器15、三通比例減壓閥16、第二感測器17、第三感測器18、單向節流閥19、三位四通換向閥20和油箱21組成，液壓泵10與電機11連線，電機11與變頻器12連線，液壓泵10齣口Pp通過管路分別接蓄能器15、電磁溢流閥13及三位四通換向閥20的壓力油口P1，三位四通換向閥20的油口A、B分別接三通比例減壓閥16及單向節流閥19的一端，單向節流閥19的另一端通過管路與所述液壓缸5的容腔pB連線，三通比例減壓閥16有3個油口，油口P通過管路與三位四通換向閥20的油口A連通，油口C通過管路與所述液壓缸5的容腔pA連通，油口T與油箱21連通，電磁溢流閥13的出口、三位四通換向閥20的回油口T1和液壓泵10的吸油口通過管路與油箱21連線；第一感測器14與液壓泵10齣口Pp相連，第二感測器17與所述液壓缸5的容腔pA相連，第三感測器18與所述液壓缸5的容腔pB相連；砂輪8由所述液壓缸5控制抬起及壓下，而所述液壓缸5的動作又由液壓裝置控制，修磨時的砂輪的壓下力由三通比例減壓閥16控制，電磁溢流閥13控制泵10齣口的最高壓力，蓄能器15做輔助能源用，單向節流閥19用來調節所述液壓缸5的運動速度；液壓系統中主要元件型號如下：
①液壓泵10的型號：1PF2G2-4X/014RR20B1BK（REXROTH）
②三通比例減壓閥16的型號：DR6/-1X100MG24K4M（REXROTH）
③三位四通換向閥20的型號：4WE6Y50/AG24ND（北京華德液壓工業集團）
④單向節流閥19的型號：Z2FS6（北京華德液壓工業集團）
⑤電磁溢流閥13的型號：DBW10A-1-30/315G24Z4（北京華德液壓工業集團）
控制裝置如附圖3所示，包括：功率控制器22、壓力控制器23、比例放大器24、壓力反饋調節器25、功率反饋調節器26、所述功率感測器9、所述三通比例減壓閥16、和所述第二感測器17；所述功率感測器9通過功率反饋調節器26與功率控制器22連線，功率控制器22與壓力控制器23連線，所述第二感測器17通過壓力反饋調節器25與壓力控制器23連線，壓力控制器23與比例放大器24連線，比例放大器24與所述三通比例減壓閥16連線；其中主電機1輸出功率通過液壓缸的載入力進行控制，使輸出功率保持恆定；控制過程是：輸入設定功率N，經功率控制器22控制；所述液壓缸5上腔壓力pA經所述第二感測器17檢測並經壓力反饋增益25調整後與功率控制器22輸出值比較，經壓力控制器23控制後，輸入比例放大器24，比例放大器24輸出電流I再控制所述三通比例減壓閥16；主電機1的實際功率Nu通過所述功率感測器9檢測，經功率反饋增益26調整後與輸入的設定功率N比較，產生的偏差作為功率控制器22的輸入；控制裝置中主要元件型號如下：
①功率控制器22： GLKZQ011 （太原恆山機電有限公司）
②壓力控制器23： YLKZQ011 （太原恆山機電有限公司）
③比例放大器24： BLFDQ011 （太原恆山機電有限公司）
④壓力反饋調節器25：YLFTJQ011 （太原恆山機電有限公司）
⑤功率反饋調節器26：GLFTJQ011 （太原恆山機電有限公司）
⑥三通比例減壓閥16的型號：DR6/-1X100MG24K4M（REXROTH）
實施例2
另一種載入裝置由主電機1、砂輪架2、機座3、轉軸4、雙活塞桿液壓缸27、皮帶輪6、皮帶7和砂輪8組成，主電機1與砂輪架2分離，固定在機座3上，砂輪8安裝在砂輪架2上，主電機1通過皮帶輪6及皮帶7與砂輪8連線，砂輪架2通過轉軸4固定在機座3上，雙活塞桿液壓缸27一端固定在機座3上，另一端與砂輪架2相連，功率感測器9與主電機1連線；液壓裝置如附圖4所示由液壓泵10、電機11、變頻器12、電磁溢流閥13、第一感測器14、蓄能器15、三通比例減壓閥16、第二感測器17、第三感測器18、單向節流閥19、油箱21、雙活塞桿液壓缸27和二位二通換向閥28組成，液壓泵10與電機11連線，電機11與變頻器12連線，液壓泵10齣口Pp通過管路分別接蓄能器15、電磁溢流閥13、二位二通換向閥28的油口A及三通比例減壓閥16，三通比例減壓閥16有3個油口，油口P通過管路與液壓泵10齣口Pp連通，油口C通過管路與雙活塞桿液壓缸27的容腔pA連通，油口T與油箱21連通，單向節流閥（19）的一端通過管路與雙活塞桿液壓缸（27）的容腔pB連線，另一端通過管路與二位二通換向閥（28）的油口B連線，電磁溢流閥13的出口及液壓泵10的吸油口與油箱21連線，第一感測器14與液壓泵10齣口Pp相連，第二感測器17與雙活塞桿液壓缸27的容腔pA相連，第三感測器18與雙活塞桿液壓缸27的容腔pB相連；砂輪8由雙活塞桿液壓缸27控制抬起及壓下，而雙活塞桿液壓缸27的動作又由液壓裝置控制，修磨時的砂輪的壓下力由三通比例減壓閥16控制；電磁溢流閥13控制泵10齣口的最高壓力，蓄能器15做輔助能源用；液壓系統中主要元件型號如下：
①液壓泵10的型號：1PF2G2-4X/014RR20B1BK（REXROTH）
②三通比例減壓閥16的型號：DR6/-1X100MG24K4M（REXROTH）
③單向節流閥19的型號：Z2FS6（北京華德液壓工業集團）
④電磁溢流閥13的型號：DBW10A-1-30/315G24Z4（北京華德液壓工業集團）
⑤二位二通換向閥28的型號：3WE6A-61/CG24Z4（北京華德液壓工業集團）
榮譽表彰
2020年7月14日，《鋼坯修磨機砂輪壓下恆壓恆功率複合控制系統》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
