[实用新型]大型辗环机比例伺服控制系统

说明书

(一)技术领域

本实用新型涉及一种大型辗环机比例伺服控制系统，属高精度电液伺服控制技术领域。

(二)背景技术

辗环机是大型环件的主流毛坯加工设备，主要用于轧制轴承环、齿圈、法兰、轮毂、薄壁桶形等锻件，可轧制碳钢、不锈钢、钛合金、铝合金以及高温合金等材质环形件；目前在机械工业、石油化工业、纺织业、工程机械以及航空航天业等领域中得到应用。

现今国内辗环机使用的电液控制系统中普遍采用的控制系统是轧制速度和轧制压力的控制方式，以开环控制为主，轧制方法、轧制稳定性和轧制精度主要依赖于操作者的经验，尤其是系统调试无法实现空载模拟试车，试生产过程极易造成废品；在环件轧制过程中，压力速度调节稍有调节不到位，直接导致环件椭圆及异形，造成报废；总之该控制方式导致了辗环过程中操作经验依赖性，致使系统的可控制性较差，难以实现数控自动化生产。

(三)发明内容

本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一种增加了系统的安全可靠性、控制精度高的大型辗环机比例伺服控制系统。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种大型辗环机比例伺服控制系统，包括由径向轧制控制系统、轴向轧制控制系统、随动机架控制系统、定心辊轧制控制系统、锥辊转速控制系统形成的五轴控制系统，其特殊之处在于：

所述径向轧制控制系统：包括在床身导轨里作水平往复运动的径向轧制滑块，径向轧制滑块的一端连接有控制其运动的径向轧制缸，径向轧制滑块的另一端连接有位于被轧环件内侧的芯辊；

所述随动机架控制系统：包括移动机架以及控制其运动的移动机架缸，移动机架上的测量缸控制测量滚轮贴紧被轧环件的外缘；

所述轴向轧制控制系统：移动机架上固定有轴向轧制缸和与轴向轧制缸相连接的轴向轧制滑块，轴向轧制滑块上固定有位于被轧环件上部的上锥辊，移动机架上固定有位于被轧环件下部的下锥辊；

所述定心辊轧制控制系统：主辊及定心辊机构安装在床身上，定心辊机构由前定心缸、前定心辊、前抱臂、后定心缸、后抱臂及后定心辊组成，前定心辊、后定心辊分置于主辊两侧；

所述锥辊转速控制系统：上锥辊、下锥辊分别由直流电机带动，上锥辊、下锥辊分别连接有检测锥辊转速的锥辊转速编码器。

本实用新型的大型辗环机比例伺服控制系统，上述五轴控制系统的各轴分别采用了位置闭环控制。

本实用新型解决了辗环机轧制压力、轧制速度控制带来的系统可控制性差，轧制方法、轧制稳定性、轧制精度主要依赖经验，环件轧制压力速度开环控制容易导致由于操作问题造成环件报废等问题。

辗环机机架通过螺栓和销钉连成一体，安装在基础上。径向轧制滑块和轴向机架在床身导轨内作水平往复运动，主辊机构及定心辊机构安装在床身上。径向轧制滑块在主油缸的推动下，在床身导轨里作水平往复运动，实现径向轧制；轴向机架部件由轴向机架、轴向轧制缸、随动缸和上、下锥辊组成，锥辊实施环件的轴向轧制，随动缸带动轴向机架随着环件轧制的直径增加而后移，以满足轴向轧制锥辊和环件的相对位置要求；定心辊的作用是使整个轧制过程稳定，提高环件的圆度。它由前定心缸、前定心辊、前抱臂、后定心辊、后抱臂及后定心缸组成。抱辊油缸控制一对抱辊保持在环件外圆理论位置，当环件直径增大时，达到整圆的目的。测量缸功能是测量环件件的外径，控制直流电机的转速及控制轴向机架的随动运动。测量滚轮在油缸力的作用下贴紧工件的外缘，当环件的直径增大时，将其推动后移，此时环件在锥辊母线上的位置改变，轴向电机的转速自动调整。根据上述辗环机的动作的原理，在控制系统的核心主要分为径向轧制、轴向轧制、定心辊、随动机架、锥辊转速等五轴控制。

本实用新型采用四通比例阀作为高精度控制的核心液压元件，通过径向轧制、轴向轧制、随动机架、定心辊等理论位置设定和实际位置的检测，以环件的外圆、内圆、高度及环件外圆线速度的理论尺寸为目标值，芯辊位置、锥辊位置、随动机架位置、定心辊位置、锥辊转速检测值作为反馈，形成了五轴闭环位置控制系统，这样控制后可得到：

1)五轴可相对独立调试、空载模拟试验、载荷试验方便可靠。

2)手动、自动轧制转换灵活方便。

3)较好地实现了位置控制、压力保护功能，增加了系统的安全可靠性。

4)控制系统轧制工作特性稳定，控制精度高。

5)提高了系统可控特性，大幅简化了辗环机的操作难度。

本实用新型为辗环机芯辊、锥辊、定心辊及随动机架的高精度检测及闭环控制系统，可以应用在D53K-3500、5000、7000辗环机上。

(四)附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。