本發(fā)明涉及液壓動(dòng)力，特別是涉及一種基于液壓動(dòng)力的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及控制方法。

背景技術(shù)：

1、隨著產(chǎn)品多樣化及復(fù)雜程度的不斷提升，對(duì)注塑工藝提出了更為嚴(yán)苛的要求。在諸多注塑生產(chǎn)場(chǎng)景中，模具翻轉(zhuǎn)已成為實(shí)現(xiàn)特定產(chǎn)品高質(zhì)量成型不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的模具翻轉(zhuǎn)方式往往存在諸多局限性。例如，機(jī)械傳動(dòng)翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝與維護(hù)成本高昂，并且在翻轉(zhuǎn)精度和穩(wěn)定性方面表現(xiàn)欠佳，難以滿足高精度注塑產(chǎn)品的生產(chǎn)需求。而氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)雖然具有一定的靈活性，但動(dòng)力輸出相對(duì)有限，對(duì)于大型模具或需要較大翻轉(zhuǎn)扭矩的情況，往往顯得力不從心。

2、液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)因其諸多顯著優(yōu)勢(shì)而逐漸成為模具翻轉(zhuǎn)的理想選擇。液壓系統(tǒng)具有功率密度大、輸出力強(qiáng)勁的特點(diǎn)，能夠輕松應(yīng)對(duì)各種規(guī)格模具的翻轉(zhuǎn)需求，無論是小型精密模具還是大型工業(yè)模具。液壓傳動(dòng)具有良好的平穩(wěn)性和緩沖性能，可實(shí)現(xiàn)模具的精確翻轉(zhuǎn)定位。但現(xiàn)有的液壓動(dòng)力對(duì)模具翻轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)陋，尤其對(duì)重型模具，保持力和固定效果較差，因此需要針對(duì)現(xiàn)有的液壓動(dòng)力模具翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)做新的改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明能夠牢固地固定模具，防止在翻轉(zhuǎn)過程中模具發(fā)生位移或松動(dòng)，為模具提供穩(wěn)定的支撐環(huán)境，保障了翻轉(zhuǎn)作業(yè)的穩(wěn)定性的基于液壓動(dòng)力的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及控制方法。

2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于液壓動(dòng)力的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，包括主支架、翻轉(zhuǎn)支架、液壓翻轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置以及翻轉(zhuǎn)固定裝置，所述主支架設(shè)置有翻轉(zhuǎn)工位，所述翻轉(zhuǎn)工位的兩側(cè)設(shè)置有翻轉(zhuǎn)連接元件，所述翻轉(zhuǎn)連接元件用于轉(zhuǎn)動(dòng)連接翻轉(zhuǎn)支架，所述翻轉(zhuǎn)支架設(shè)置有固定工位，所述翻轉(zhuǎn)固定裝置設(shè)置在固定工位上，并用于固定模具，所述液壓翻轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置包括液壓系統(tǒng)以及翻轉(zhuǎn)液壓缸，所述翻轉(zhuǎn)液壓缸的一端設(shè)置在主支架上、另一端連接于翻轉(zhuǎn)支架，所述液壓系統(tǒng)用于連接并控制翻轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動(dòng)翻轉(zhuǎn)支架以翻轉(zhuǎn)連接元件為軸心翻轉(zhuǎn)。

3、對(duì)上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)為，所述主支架包括底架、支撐架以及加固支架，所述底架由方管組成的矩形狀結(jié)構(gòu)，所述支撐架垂直設(shè)置在底架的兩側(cè)，所述加固支架設(shè)置在支撐架的兩側(cè)，并用于將支撐架與底架連接，所述加固支架與支撐架之間形成三角支撐結(jié)構(gòu)；所述翻轉(zhuǎn)連接元件設(shè)置在支撐架的端部。

4、對(duì)上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)為，所述翻轉(zhuǎn)連接元件包括翻轉(zhuǎn)連接座、翻轉(zhuǎn)軸承、翻轉(zhuǎn)連接軸以及翻轉(zhuǎn)連接板，所述翻轉(zhuǎn)連接座設(shè)置在支撐架的頂端，所述翻轉(zhuǎn)軸承設(shè)置在翻轉(zhuǎn)連接座上，所述翻轉(zhuǎn)連接軸設(shè)置在翻轉(zhuǎn)連接板上，所述翻轉(zhuǎn)連接板的一端設(shè)置在翻轉(zhuǎn)支架上、另一端與翻轉(zhuǎn)連接軸連接。

5、對(duì)上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)為，所述翻轉(zhuǎn)支架包括基板、側(cè)板以及連接橫梁，所述側(cè)板設(shè)置在基板的兩側(cè)并與翻轉(zhuǎn)連接元件連接，所述連接橫梁設(shè)置在側(cè)板的端部，并用于將兩側(cè)板連接，以形成矩形框架，所述翻轉(zhuǎn)固定裝置設(shè)置在基板上，以用于將模具固定。

6、對(duì)上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)為，所述翻轉(zhuǎn)固定裝置包括定位面板、夾緊驅(qū)動(dòng)模組、鎖制模組以及夾緊面板，所述定位面板設(shè)置在基板上，所述夾緊驅(qū)動(dòng)模組用于驅(qū)動(dòng)夾緊面板朝向定位面板相對(duì)移動(dòng)，以將模具夾緊固定，所述鎖制模組用于將夾緊面板與定位面板鎖制，以將夾緊固定后的模具鎖制。

7、對(duì)上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)為，所述定位面板上設(shè)置有定位槽，所述定位槽內(nèi)設(shè)置有鎖緊螺栓，所述鎖緊螺栓用于將模具鎖緊固定在定位槽上；所述夾緊驅(qū)動(dòng)模組包括夾緊驅(qū)動(dòng)液壓缸、滑動(dòng)導(dǎo)軌以及平行同步組件，所述夾緊驅(qū)動(dòng)液壓缸設(shè)置在基板上并與夾緊面板連接，所述滑動(dòng)導(dǎo)軌設(shè)置在主支架上，所述夾緊面板設(shè)置有傳動(dòng)元件，所述傳動(dòng)元件滑動(dòng)設(shè)置在滑動(dòng)導(dǎo)軌上，所述平行同步組件包括設(shè)置在夾緊面板上的傳動(dòng)軸以及設(shè)置在主支架上的傳動(dòng)齒條，所述傳動(dòng)軸的兩端設(shè)置有傳動(dòng)齒輪，所述傳動(dòng)齒輪通過傳動(dòng)嚙合于傳動(dòng)齒條；所述夾緊驅(qū)動(dòng)液壓缸用于驅(qū)動(dòng)夾緊面板沿著滑動(dòng)導(dǎo)軌滑動(dòng)，以用于將模具夾緊固定在定位槽上。

8、對(duì)上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)為，所述鎖制模組包括鎖制液壓缸、鎖制連桿、鎖制定位環(huán)以及鎖制固定組件，所述鎖制液壓缸設(shè)置有多組，多組鎖制液壓缸分布在基板的四個(gè)邊角處，所述鎖制連桿設(shè)置在鎖制液壓缸上，所述鎖制定位環(huán)設(shè)置在鎖制連桿上；所述夾緊面板上設(shè)置有穿孔，所述鎖制連桿的一端穿過穿孔，所述鎖制定位環(huán)位于穿過夾緊面板的一端，所述鎖制固定組件包括鎖制氣缸以及鎖制夾塊，所述鎖制氣缸設(shè)置在夾緊面板并位于穿孔的一側(cè)，所述鎖制夾塊設(shè)置在鎖制氣缸的驅(qū)動(dòng)端，所述鎖制夾塊設(shè)置有鎖制夾槽，所述鎖制氣缸用于驅(qū)動(dòng)鎖制夾塊朝向穿孔移動(dòng)，使得鎖制夾槽與鎖制連桿的軸向同軸，所述鎖制液壓缸用于驅(qū)動(dòng)鎖制連桿滑動(dòng)，以使得鎖制定位環(huán)將鎖制夾塊壓緊，夾緊面板朝向定位面板相對(duì)移動(dòng)，以將模具夾緊固定。

9、對(duì)上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)為，所述翻轉(zhuǎn)液壓缸的一端設(shè)置有第一鉸接座、另一端設(shè)置有第二鉸接座，所述第一鉸接座用于翻轉(zhuǎn)液壓缸與主支架連接，第二鉸接座用于翻轉(zhuǎn)液壓缸與翻轉(zhuǎn)支架連接。

10、一種基于液壓動(dòng)力的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的控制方法，包括液壓控制系統(tǒng)，所述液壓控制系統(tǒng)包括：

11、雙聯(lián)軸向柱塞泵組，所述雙聯(lián)軸向柱塞泵組包含主泵和先導(dǎo)泵，主泵出口設(shè)置電比例壓力控制器，其壓力調(diào)節(jié)范圍0-28mpa；

12、三維運(yùn)動(dòng)控制閥塊，集成有：

13、二通插裝式比例方向閥，閥芯位移分辨率≤0.02mm；

14、交叉敏感補(bǔ)償器，內(nèi)置壓差傳感器和溫度補(bǔ)償模塊；

15、液壓同步分配器，具有雙出油口流量偏差補(bǔ)償功能，補(bǔ)償精度±1.5%；

16、智能液壓執(zhí)行單元，所述智能液壓執(zhí)行單元包含：翻轉(zhuǎn)液壓缸內(nèi)置磁致伸縮位移傳感器，測(cè)量精度0.01mm；活塞桿端部安裝六維力傳感器，量程0-50kn；缸體表面集成溫度和振動(dòng)復(fù)合傳感器；

17、閉環(huán)反饋模塊，包括：

18、多通道數(shù)據(jù)采集卡，采樣頻率≥10khz；

19、自適應(yīng)pid控制器，具有模糊邏輯修正算法；

20、液壓狀態(tài)觀測(cè)器，實(shí)時(shí)估算油液彈性模量和黏度參數(shù)；

21、故障安全保護(hù)單元，包含：

22、應(yīng)急蓄能器組，容量≥5l，預(yù)充氮?dú)鈮毫?mpa；

23、機(jī)械式應(yīng)急鎖閥，觸發(fā)響應(yīng)時(shí)間≤50ms；

24、油路自封接頭，在管路破裂時(shí)自動(dòng)閉鎖;

25、所述三維運(yùn)動(dòng)控制閥塊設(shè)有：

26、層疊式閥芯結(jié)構(gòu)，包含主級(jí)閥芯和先導(dǎo)級(jí)閥芯，主級(jí)閥芯行程20mm，先導(dǎo)級(jí)閥芯行程0.8mm；

27、閥芯位置閉環(huán)控制模塊，采用音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)，配備納米級(jí)光柵尺；

28、油液污染度在線監(jiān)測(cè)單元，內(nèi)置β射線顆粒計(jì)數(shù)器和水分傳感器；

29、動(dòng)態(tài)壓力均衡通道，其過流面積a=π(d2-d2)/4，其中d=12mm，d=8mm；

30、控制方法包括以下步驟：

31、步驟s1、系統(tǒng)初始化階段：

32、啟動(dòng)雙聯(lián)軸向柱塞泵組，通過電比例壓力控制器設(shè)定主泵初始?jí)毫?mpa，先導(dǎo)泵壓力為2.5mpa；

33、三維運(yùn)動(dòng)控制閥塊執(zhí)行自檢程序，校準(zhǔn)二通插裝式比例方向閥的零位偏移量，校準(zhǔn)精度≤0.1%；

34、智能液壓執(zhí)行單元的磁致伸縮位移傳感器與六維力傳感器進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定；

35、步驟s2、模具夾緊控制階段：

36、閉環(huán)反饋模塊的多通道數(shù)據(jù)采集卡實(shí)時(shí)采集夾緊面板位移信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)到夾緊行程達(dá)到設(shè)定值的90%時(shí)，激活自適應(yīng)pid控制器的模糊修正算法；

37、通過液壓同步分配器的流量偏差補(bǔ)償功能，控制兩側(cè)夾緊驅(qū)動(dòng)液壓缸的同步誤差≤±0.3mm；

38、鎖制模組的鎖制液壓缸壓力梯度控制在0.5mpa/ms，當(dāng)六維力傳感器檢測(cè)到軸向壓力達(dá)到15kn時(shí)，觸發(fā)機(jī)械式應(yīng)急鎖閥進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)；

39、步驟s3、液壓翻轉(zhuǎn)執(zhí)行階段：

40、三維運(yùn)動(dòng)控制閥塊的交叉敏感補(bǔ)償器實(shí)時(shí)補(bǔ)償油溫變化引起的流量波動(dòng)，補(bǔ)償公式為：

41、q_corr=q_0×[1-α(t-t0)]，其中α=0.0015/℃，t0=40℃；

42、層疊式閥芯結(jié)構(gòu)的主級(jí)閥芯行程與先導(dǎo)級(jí)閥芯行程按1:25的比例關(guān)系進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制；

43、液壓狀態(tài)觀測(cè)器根據(jù)實(shí)時(shí)估算的油液彈性模量調(diào)整伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)頻率，確保壓力波動(dòng)≤±0.8mpa；

44、步驟s4、安全保護(hù)階段：

45、當(dāng)油液污染度在線監(jiān)測(cè)單元檢測(cè)到nas等級(jí)＞8級(jí)時(shí)，激活故障安全保護(hù)單元的油路自封接頭；

46、應(yīng)急蓄能器組在系統(tǒng)壓力驟降超過30%時(shí)自動(dòng)介入，維持壓力≥7mpa持續(xù)5秒；

47、溫度和振動(dòng)復(fù)合傳感器檢測(cè)到異常頻譜時(shí)，觸發(fā)雙向齒輪泵組反轉(zhuǎn)卸荷。

48、對(duì)上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)為，步驟s3還包括動(dòng)態(tài)同步補(bǔ)償策略：

49、建立液壓缸運(yùn)動(dòng)學(xué)模型：

50、v(t)=k_p×a_eff×√(δp/ρ)

51、其中k_p為比例方向閥的流量增益系數(shù)，a_eff為閥口有效截面積，δp為閥口壓差，ρ為油液密度；

52、采用交叉耦合控制算法，同步誤差補(bǔ)償量計(jì)算為：

53、ε=∫(v1-v2)dt+k_d×(a1-a2)

54、其中v1/v2為兩液壓缸速度，a1/a2為加速度，k_d=0.05-0.1ms2/mm；

55、通過液壓橋路向滯后側(cè)液壓缸注入補(bǔ)償流量，補(bǔ)償量滿足：

56、q_comp=π×(d2-d2)/4×ε_(tái)max/t_comp

57、式中d=80mm為缸徑，d=56mm為桿徑，t_comp≤100ms為補(bǔ)償時(shí)間常數(shù)。

58、本發(fā)明有益效果是：

59、相比現(xiàn)有的模具翻轉(zhuǎn)，本發(fā)明通過液壓系統(tǒng)對(duì)翻轉(zhuǎn)液壓缸的精確控制，翻轉(zhuǎn)支架能夠以翻轉(zhuǎn)連接元件為軸心實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)且精準(zhǔn)的翻轉(zhuǎn)動(dòng)作。確保了模具在翻轉(zhuǎn)過程中的姿態(tài)穩(wěn)定性，有效避免因翻轉(zhuǎn)晃動(dòng)而可能導(dǎo)致的模具損傷，極大提升了模具翻轉(zhuǎn)操作的可靠性與安全性。液壓翻轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置具備充足的動(dòng)力，可輕松驅(qū)動(dòng)不同規(guī)格、重量的模具進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。液壓系統(tǒng)能夠根據(jù)模具的實(shí)際重量和翻轉(zhuǎn)需求，靈活調(diào)整輸出壓力，保障翻轉(zhuǎn)動(dòng)作的順利完成，滿足多樣化的生產(chǎn)需求。翻轉(zhuǎn)固定裝置設(shè)置在固定工位上，能夠牢固地固定模具，防止在翻轉(zhuǎn)過程中模具發(fā)生位移或松動(dòng)，為模具提供穩(wěn)定的支撐環(huán)境，進(jìn)一步保障了翻轉(zhuǎn)作業(yè)的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

60、液壓控制系統(tǒng)，通過雙聯(lián)軸向柱塞泵組提供穩(wěn)定且精準(zhǔn)的壓力輸出，主泵出口的電比例壓力控制器在?0?-?28mpa?范圍內(nèi)靈活調(diào)節(jié)，能適應(yīng)不同模具重量與翻轉(zhuǎn)要求，確保動(dòng)力供給恰到好處。二通插裝式比例方向閥閥芯位移分辨率≤0.02mm，實(shí)現(xiàn)對(duì)油液流向和流量的精確控制，保障模具翻轉(zhuǎn)動(dòng)作的平穩(wěn)性與準(zhǔn)確性；交叉敏感補(bǔ)償器結(jié)合壓差傳感器和溫度補(bǔ)償模塊，有效消除因負(fù)載變化和油溫波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)性能的影響，維持系統(tǒng)穩(wěn)定性；液壓同步分配器的雙出油口流量偏差補(bǔ)償功能，補(bǔ)償精度±1.5%，確保模具在翻轉(zhuǎn)過程中兩側(cè)油缸動(dòng)作高度同步，避免模具傾斜損壞。智能液壓執(zhí)行單元為模具翻轉(zhuǎn)提供全面數(shù)據(jù)反饋。翻轉(zhuǎn)液壓缸內(nèi)置磁致伸縮位移傳感器，測(cè)量精度?0.01mm，精確監(jiān)測(cè)油缸行程；活塞桿端部的六維力傳感器實(shí)時(shí)感知模具受力狀態(tài)；缸體表面的溫度和振動(dòng)復(fù)合傳感器及時(shí)反饋系統(tǒng)運(yùn)行狀況，助力操作人員精準(zhǔn)把控翻轉(zhuǎn)過程。閉環(huán)反饋模塊確保系統(tǒng)控制的高精度與快速響應(yīng)。多通道數(shù)據(jù)采集卡采樣頻率≥10khz，及時(shí)捕捉系統(tǒng)信號(hào)；自適應(yīng)?pid?控制器結(jié)合模糊邏輯修正算法，優(yōu)化控制參數(shù)；液壓狀態(tài)觀測(cè)器實(shí)時(shí)估算油液參數(shù)，為系統(tǒng)調(diào)整提供依據(jù)。故障安全保護(hù)單元為模具翻轉(zhuǎn)保駕護(hù)航。應(yīng)急蓄能器組在突發(fā)故障時(shí)提供必要的動(dòng)力支持，機(jī)械式應(yīng)急鎖閥觸發(fā)響應(yīng)時(shí)間≤50ms，油路自封接頭防止管路破裂時(shí)油液泄漏，確保人員和設(shè)備安全。三維運(yùn)動(dòng)控制閥塊的層疊式閥芯結(jié)構(gòu)、閥芯位置閉環(huán)控制模塊以及油液污染度在線監(jiān)測(cè)單元，進(jìn)一步提升系統(tǒng)的可靠性和耐久性，保障模具翻轉(zhuǎn)作業(yè)高效、穩(wěn)定、安全地進(jìn)行。

61、液壓動(dòng)力翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓控制方法，系統(tǒng)初始化階段，精確設(shè)定雙聯(lián)軸向柱塞泵組壓力，為后續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)；三維運(yùn)動(dòng)控制閥塊的自檢與校準(zhǔn)，以及智能液壓執(zhí)行單元傳感器的零點(diǎn)標(biāo)定，提高了系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性，確保各部件協(xié)調(diào)工作，模具翻轉(zhuǎn)操作的起始狀態(tài)精準(zhǔn)可靠。模具夾緊控制階段，閉環(huán)反饋模塊結(jié)合自適應(yīng)pid控制器的模糊修正算法，能及時(shí)調(diào)整夾緊力，確保模具夾緊牢固；液壓同步分配器有效控制同步誤差，保障模具兩側(cè)受力均勻，防止模具在夾緊過程中發(fā)生偏移或損壞；鎖制模組的壓力梯度控制和應(yīng)急鎖閥待機(jī)狀態(tài)觸發(fā)，增強(qiáng)了模具夾緊的安全性和可靠性。液壓翻轉(zhuǎn)執(zhí)行階段，交叉敏感補(bǔ)償器對(duì)油溫變化引起的流量波動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，保證了翻轉(zhuǎn)動(dòng)作的平穩(wěn)性；主級(jí)與先導(dǎo)級(jí)閥芯行程的聯(lián)動(dòng)控制，提升了控制的精準(zhǔn)度，實(shí)現(xiàn)精確翻轉(zhuǎn)；液壓狀態(tài)觀測(cè)器根據(jù)油液彈性模量調(diào)整伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)頻率，有效抑制壓力波動(dòng)，確保翻轉(zhuǎn)過程安全穩(wěn)定。安全保護(hù)階段，多維度的安全防護(hù)機(jī)制極大地提高了系統(tǒng)的可靠性，有效避免因油液污染、壓力驟降、溫度振動(dòng)異常等問題對(duì)模具和設(shè)備造成損壞，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，降低維護(hù)成本，全面保障模具翻轉(zhuǎn)作業(yè)的高效、穩(wěn)定與安全。