本發(fā)明涉及液壓動力，特別是涉及一種基于液壓動力的翻轉(zhuǎn)機構(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，對注塑工藝提出了更為嚴苛的要求。在諸多注塑生產(chǎn)場景中，模具翻轉(zhuǎn)已成為實現(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，機械傳動翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝與維護成本高昂，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。而氣動翻轉(zhuǎn)雖然具有一定的靈活性，但動力輸出相對有限，對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)動系統(tǒng)因其諸多顯著優(yōu)勢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、輸出力強勁的特點，能夠輕松應(yīng)對各種規(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。液壓傳動具有良好的平穩(wěn)性和緩沖性能，可實現(xiàn)模具的精確翻轉(zhuǎn)定位。但現(xiàn)有的液壓動力對模具翻轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)相對簡陋，尤其對重型模具，保持力和固定效果較差，因此需要針對現(xiàn)有的液壓動力模具翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)做新的改進。

技術(shù)實現(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，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)定性的基于液壓動力的翻轉(zhuǎn)機構(gòu)及控制方法。

2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于液壓動力的翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，包括主支架、翻轉(zhuǎn)支架、液壓翻轉(zhuǎn)動力裝置以及翻轉(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)動翻轉(zhuǎn)支架以翻轉(zhuǎn)連接元件為軸心翻轉(zhuǎn)。

3、對上述方案的進一步改進為，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、對上述方案的進一步改進為，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、對上述方案的進一步改進為，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、對上述方案的進一步改進為，所述翻轉(zhuǎn)固定裝置包括定位面板、夾緊驅(qū)動模組、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)動模組用于驅(qū)動夾緊面板朝向定位面板相對移動，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、對上述方案的進一步改進為，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)動模組包括夾緊驅(qū)動液壓缸、滑動導(dǎo)軌以及平行同步組件，所述夾緊驅(qū)動液壓缸設(shè)置在基板上并與夾緊面板連接，所述滑動導(dǎo)軌設(shè)置在主支架上，所述夾緊面板設(shè)置有傳動元件，所述傳動元件滑動設(shè)置在滑動導(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軸以及設(shè)置在主支架上的傳動齒條，所述傳動軸的兩端設(shè)置有傳動齒輪，所述傳動齒輪通過傳動嚙合于傳動齒條；所述夾緊驅(qū)動液壓缸用于驅(qū)動夾緊面板沿著滑動導(dǎo)軌滑動，以用于將模具夾緊固定在定位槽上。

8、對上述方案的進一步改進為，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)動鎖制夾塊朝向穿孔移動，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)動鎖制連桿滑動，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移動，以將模具夾緊固定。

9、對上述方案的進一步改進為，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、一種基于液壓動力的翻轉(zhuǎn)機構(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、三維運動控制閥塊，集成有：

13、二通插裝式比例方向閥，閥芯位移分辨率≤0.02mm；

14、交叉敏感補償器，內(nèi)置壓差傳感器和溫度補償模塊；

15、液壓同步分配器，具有雙出油口流量偏差補償功能，補償精度±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)觀測器，實時估算油液彈性模量和黏度參數(shù)；

21、故障安全保護單元，包含：

22、應(yīng)急蓄能器組，容量≥5l，預(yù)充氮氣壓力7mpa；

23、機械式應(yīng)急鎖閥，觸發(fā)響應(yīng)時間≤50ms；

24、油路自封接頭，在管路破裂時自動閉鎖;

25、所述三維運動控制閥塊設(shè)有：

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

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

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

29、動態(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)定主泵初始壓力為5mpa，先導(dǎo)泵壓力為2.5mpa；

33、三維運動控制閥塊執(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行零點標(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)采集卡實時采集夾緊面板位移信號，當(dāng)檢測到夾緊行程達到設(shè)定值的90%時，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償功能，控制兩側(cè)夾緊驅(qū)動液壓缸的同步誤差≤±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)六維力傳感器檢測到軸向壓力達到15kn時，觸發(fā)機械式應(yīng)急鎖閥進入待機狀態(tài)；

39、步驟s3、液壓翻轉(zhuǎn)執(zhí)行階段：

40、三維運動控制閥塊的交叉敏感補償器實時補償油溫變化引起的流量波動，補償公式為：

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)的主級閥芯行程與先導(dǎo)級閥芯行程按1:25的比例關(guān)系進行聯(lián)動控制；

43、液壓狀態(tài)觀測器根據(jù)實時估算的油液彈性模量調(diào)整伺服電機驅(qū)動頻率，確保壓力波動≤±0.8mpa；

44、步驟s4、安全保護階段：

45、當(dāng)油液污染度在線監(jiān)測單元檢測到nas等級＞8級時，激活故障安全保護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%時自動介入，維持壓力≥7mpa持續(xù)5秒；

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

48、對上述方案的進一步改進為，步驟s3還包括動態(tài)同步補償策略：

49、建立液壓缸運動學(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，同步誤差補償量計算為：

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)液壓缸注入補償流量，補償量滿足：

56、q_comp=π×(d2-d2)/4×ε_max/t_comp

57、式中d=80mm為缸徑，d=56mm為桿徑，t_comp≤100ms為補償時間常數(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)連接元件為軸心實現(xiàn)平穩(wěn)且精準(zhǔn)的翻轉(zhuǎn)動作。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)動力裝置具備充足的動力，可輕松驅(qū)動不同規(guī)格、重量的模具進行翻轉(zhuǎn)。液壓系統(tǒng)能夠根據(jù)模具的實際重量和翻轉(zhuǎn)需求，靈活調(diào)整輸出壓力，保障翻轉(zhuǎn)動作的順利完成，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，為模具提供穩(wěn)定的支撐環(huán)境，進一步保障了翻轉(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，實現(xiàn)對油液流向和流量的精確控制，保障模具翻轉(zhuǎn)動作的平穩(wěn)性與準(zhǔn)確性；交叉敏感補償器結(jié)合壓差傳感器和溫度補償模塊，有效消除因負載變化和油溫波動對系統(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償功能，補償精度±1.5%，確保模具在翻轉(zhuǎn)過程中兩側(cè)油缸動作高度同步，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，測量精度?0.01mm，精確監(jiān)測油缸行程；活塞桿端部的六維力傳感器實時感知模具受力狀態(tài)；缸體表面的溫度和振動復(fù)合傳感器及時反饋系統(tǒng)運行狀況，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，及時捕捉系統(tǒng)信號；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)觀測器實時估算油液參數(shù)，為系統(tǒng)調(diào)整提供依據(jù)。故障安全保護單元為模具翻轉(zhuǎn)保駕護航。應(yīng)急蓄能器組在突發(fā)故障時提供必要的動力支持，機械式應(yīng)急鎖閥觸發(fā)響應(yīng)時間≤50ms，油路自封接頭防止管路破裂時油液泄漏，確保人員和設(shè)備安全。三維運動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)測單元，進一步提升系統(tǒng)的可靠性和耐久性，保障模具翻轉(zhuǎn)作業(yè)高效、穩(wěn)定、安全地進行。

61、液壓動力翻轉(zhuǎn)機構(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)定運行奠定基礎(chǔ)；三維運動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)急鎖閥待機狀態(tài)觸發(fā)，增強了模具夾緊的安全性和可靠性。液壓翻轉(zhuǎn)執(zhí)行階段，交叉敏感補償器對油溫變化引起的流量波動進行實時補償，保證了翻轉(zhuǎn)動作的平穩(wěn)性；主級與先導(dǎo)級閥芯行程的聯(lián)動控制，提升了控制的精準(zhǔn)度，實現(xiàn)精確翻轉(zhuǎn)；液壓狀態(tài)觀測器根據(jù)油液彈性模量調(diào)整伺服電機驅(qū)動頻率，有效抑制壓力波動，確保翻轉(zhuǎn)過程安全穩(wěn)定。安全保護階段，多維度的安全防護機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、溫度振動異常等問題對模具和設(shè)備造成損壞，延長設(shè)備使用壽命，降低維護成本，全面保障模具翻轉(zhuǎn)作業(yè)的高效、穩(wěn)定與安全。