專利名稱：超低壓氣控伺服系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及氣壓控制系統，尤其是涉及一種運用于低壓鑄造機上的超低壓氣控伺服系統。
背景技術：
低壓氣控系統的原理是利用壓縮空氣傳遞動力和控制信號，通過各種氣動元件，與機械、液壓、電氣等綜合構成控制回路，從而實現各種生產控制自動化，常應用于醫療、儀器儀表、手提工具、化工冶金、工業裝備、軍用裝備等超低壓氣控系統智能化控制領域。低壓氣控系統主要包括四部分氣源裝置、控制元件、執行元件、輔助元件。現有的低壓氣控系統，均選用400-800KPA的空氣泵作為氣源，氣控系統常選用多個減壓閥組成并聯回路、實現多個定值壓力輸出的邏輯控制，在實際使用時其缺陷在于重復精度和低壓穩定性很差；也有的選用模擬量信號控制的電-氣比例減壓閥對氣壓減壓控制，但是當控制氣壓低于30KPA時，電-氣比例減壓閥會產生控制盲區。上述兩種類型的氣控系統均會因能源浪費、氣源體積大、噪聲大、重量重、低壓盲區，使超低壓氣控系統的應用領域受到限制。中國專利文獻CN101660516A公開了一種氣壓控制系統，具體的說是一種氣控用超低壓超精密伺服泵，包括伺服電機，L形支架，偏心套，泵體上蓋，升降桿，彈簧，泵體，進氣法蘭，出氣法蘭，脫水器，二位二通電磁泵，低壓鑄造爐，可編程控制器，伺服驅動器，觸摸屏，編碼器，所述伺服電機采用導線與伺服驅動器的輸出端進行聯接，并且該伺服驅動器的輸入端與可編程控制器的輸出端相連；所述的伺服電機的右端設有編碼器，該編碼器采用導線將伺服電機的數據反饋到可編程控制器的反饋接口。該現有技術不僅體積小，重量輕，而且采用從O lkgf/cm2升壓可控的辦法得到精確的低壓控制而不存在盲區，是一種完全智能化的精密低壓氣控元件。但是該現有技術的氣壓控制系統在運用于低壓鑄造機上時，仍存在著如下不足
I、在該現有技術中，泄壓裝置只是一電磁閥，其設置只是為了在熔化爐內的保壓結束后，開啟釋放熔化爐內的氣體泄壓。因此，在該現有技術中的泄壓裝置不能對鑄件質量的提高起到任何作用。而在實際生產中，影響鑄件質量的保壓時間很難把握，如果保壓時間不夠，鑄件未完全凝固就卸壓，型腔中的金屬液將會全部或部分流回批捐，造成鑄件“放空”報廢如果保壓時間過久，則澆口殘留過長，這不僅降低工藝收得率，而且還會造成澆口 “凍結”，使鑄件出型困難。因此，將該現有技術用于低壓鑄造機上后生產出來的鑄件的質量得不到保證。2、在該現有技術中，是采用隔膜泵來提供低壓氣流的，由于隔膜泵是一種由膜片往復變形造成容積變化的容積泵，因此，它不能提供連續的低壓氣流，當用于低壓鑄造上時，會很大程度的影響鑄件的質量。
發明內容
為此，本發明所要解決的技術問題在于現有技術中的低壓氣控伺服系統的泄壓裝置不能對鑄件質量的提高起到輔助作用的問題，提供一種在泄壓過程中能夠對鑄件進行合理補縮的超低壓氣控伺服系統。為解決上述技術問題，本發明一種超低壓氣控伺服系統，包括氣泵，所述氣泵朝工作對象內提供低壓氣流；伺服驅動裝置，所述伺服驅動裝置包括伺服電機，所述伺服電機驅動所述氣泵運轉；控制裝置，所述控制裝置按預設P-T工藝曲線控制所述伺服電機的運轉；反饋裝置，所述反饋裝置包括將所述伺服電機的即時轉速向所述控制裝置反饋的第一反饋裝置，以及將所述工作對象中即時壓力向所述控制裝置反饋的第二反饋裝置；所述控制裝置根據所述第一反饋裝置的反饋信息，對所述伺服電機的轉速進行修正補償；在泄壓前，所述控制裝置根據所述第二反饋裝置的反饋信息對所述伺服電機的轉速進行修正補償；泄壓裝置，所述泄壓裝置在所述控制裝置的控制下開啟，釋放所述工作對象內的氣流泄壓；所述泄壓裝置為伺服流量調節閥，泄壓時，所述控制裝置根據所述第二反饋裝置的反饋信息，即時控制所述伺服流量調節閥的釋放量，以使泄壓過程中，所述工作對象內壓力的變 化與所述預設P-T工藝曲線中泄壓階段的壓力變化一致。所述控制裝置包括具有人機界面的可編程控制器；所述伺服驅動裝置還包括對來自所述可編程控制器的脈沖信號進行功率放大后驅動所述伺服電機工作的伺服驅動器，所述第一反饋裝置為設置在所述伺服電機后端的旋轉編碼器，所述旋轉編碼器通過導線與所述可編程控制器的反饋接口連接，所述第二反饋裝置為壓力變送器，所述壓力變送器通過導線分別與所述工作對象以及所述可編程控制器的反饋接口連接。所述工作對象為低壓鑄造裝置，所述低壓鑄造裝置包括熔化爐，成型有型腔的模具，以及在低壓氣流的作用下，將所述熔化爐中的熔液往所述型腔內輸送以達到充形和保壓的升液管。所述氣泵為伺服滾柱氣泵。所述伺服滾柱氣泵包括泵殼，所述泵殼包括成型有內腔的泵體，以及設置在所述泵體端部的端蓋，且所述泵體上成型有吸氣口和壓氣口 ；定子，所述定子呈管狀，固設在所述泵體的所述內腔內，且所述定子的圓周側壁的相應位置上成型有與所述壓氣口相通的壓氣槽，以及與所述吸氣口相通的吸氣槽；轉子軸，所述轉子軸偏心設置在所述定子內；轉子，所述轉子呈圓盤狀，設置在所述轉子軸上，所述轉子的圓周邊緣成型有數個沿軸向貫通的滾柱槽，且所述滾柱槽內設有滾柱；端面密封片，所述端面密封片設置在所述泵體與所述端蓋之間，實現所述泵殼內腔的密封。 所述滾柱槽呈U型或呈V型。所述伺服滾柱氣泵的所述轉子、定子、滾柱、端面密封片由含油HD-PE高密度聚乙烯材料制成。所述端蓋、所述泵體由鋁合金制成。所述伺服流量調節閥上還并聯有一手動開關閥。所述氣泵與所述工作對象之間還依次設有空氣除水機，單向閥以及儲氣罐，所述單向閥的進氣口與所述空氣除水機的出氣口相通，所述單向閥的出氣口與所述儲氣罐相通。所述泄氣閥出口處還設有空氣濾清水罐。本發明的上述技術方案相比現有技術具有以下優點I、在本發明中，泄壓裝置為伺服流量調節閥，泄壓時，可編程控制器根據壓力變送器的反饋信息，即時控制伺服流量調節閥的釋放量，以使泄壓過程中，熔化爐內壓力的變化與預設P-T工藝曲線中泄壓階段的壓力變化一致，這樣在泄壓過程中，能夠根據鑄件的情況釋放熔化爐內的氣流，使熔化爐內的即時壓力符合鑄件的需要，從而能夠在泄壓過程中繼保壓階段之后對鑄件進行合理的補縮，避免了因保壓時間不夠而引起的鑄件“放空”，也免除了澆口被凍結的情況，大大提高了鑄件的質量。2、在本發明中，氣泵采用 伺服滾柱氣泵，能夠保證供氣的穩定和持續。3、在本發明中，由于伺服滾柱氣泵的轉子、定子、滾柱、端面密封片均由含油HD-PE高密度聚乙烯材料制成，因此，能夠提高伺服滾柱氣泵的耐磨性以及密封性。
為了使本發明的內容更容易被清楚的理解，下面根據本發明的具體實施例并結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明，其中
圖I是本發明的超低壓氣控伺服系統的原理 圖2是本發明的伺服滾柱氣泵的結構 圖3是圖二 A-A處的剖面 圖4是滾柱氣泵的定子的立體圖。圖中附圖標記表示為1-伺服電機、2-螺釘、3-電機法蘭支架、4-平鍵、5-聯軸器、6-平鍵、7-轉子軸、8-螺釘、9-旋轉油封、10-油封法蘭、11-軸承、12-平鍵、13-螺釘、14-前端蓋、15-端面密封片、16-定子、17-泵體、18-后端蓋、19-端面密封片、20-滾柱、21-轉子、22-軸承、23-空氣濾清器、24-空氣除水機、25-單向閥、26-儲氣罐、27-熔化爐、28-伺服流量調節閥、29-手動開關閥、30-空氣濾清水罐、31-壓力變送器、32-伺服驅動器、
37-驅動導線、38-電機旋轉編碼器反饋導線、39-輸出導線、31-壓力變送器、32-伺服驅動器、33-可編程控制器、34-人機界面、35-壓力反饋導線、36-指令輸出導線、37-驅動導線、
38-電機旋轉編碼器反饋導線、39-輸出導線、40、升液管、41-50為氣路管道、51-模具。
具體實施例方式本發明的超低壓氣控伺服系統能夠運用于醫療、儀器儀表、手提工具、化工冶金、工業裝備、軍用裝備等超低壓氣控系統智能化控制領域。如運用于在醫療領域時，工作對象為人體，通過往人體內輸入低壓氧進行治病，t匕如殺死腸道內厭氧的寄生蟲，以及引起婦女子宮糜爛的厭氧菌等，再如腦梗塞也可以采用強制從呼吸道輸入低壓氧進行治療。所采用的超低壓供氧，其升壓和保壓通過改變泵在單位時間內的轉速和轉數來實現，而壓力下降采用伺服節氣閥就可以完成慢慢降壓。如果急劇降壓和不控制升壓、保壓，釋壓會使人產生非正常生理忍受度，使人產生不良反應或無法進行治療。以下重點以本發明的超低壓氣控伺服系統運用于低壓鑄造機上為實施例進行闡述。在本實施例中，工作對象為低壓鑄造裝置，所述低壓鑄造裝置包括熔化爐27，成型有型腔的模具51，以及在低壓氣流的作用下，將所述熔化爐27中的熔液往所述型腔內輸送以達到充形和保壓的升液管40。如圖1-4所示，本實施例的一種超低壓氣控伺服系統，包括氣泵、伺服驅動裝置、控制裝置、反饋裝置、泄壓裝置，所述氣泵朝熔化爐內提供低壓氣流，在本實施例中，所述氣泵優選為伺服滾柱氣泵。所述伺服驅動裝置包括伺服電機1，以及伺服驅動器32，所述伺服驅動器32對來自所述可編程控制器33的脈沖信號進行功率放大后驅動所述伺服電機I工作，所述伺服電機I再驅動所述氣泵運轉；所述控制裝置包括具有人機界面34的可編程控制器33，能夠按預設P-T工藝曲線控制所述伺服電機I的運轉；所述反饋裝置包括將所述伺服電機I的即時轉速向可編程控制器33反饋的第一反饋裝置，以及將所述熔化爐27中即時壓力向可編程控制器33反饋的第二反饋裝置；所述可編程控制器33根據所述第一反饋裝置的反饋信息，對所述伺服電機I的轉速進行修正補償；在泄壓前，所述可編程控制器33根據所述第二反饋裝置的反饋信息對所述伺服電機I的轉速進行修正補償；在本實施例中，所述第一反饋裝置為設置在所述伺服電機I后端的旋轉編碼器，所述旋轉編碼器通過導線與所述可編程控制器33的反饋接口連接，所述第二反饋裝置為壓力變送器31，所述 壓力變送器31通過導線分別與所述熔化爐以及所述可編程控制器33的反饋接口連接。所述泄壓裝置為伺服流量調節閥28，泄壓時，所述可編程控制器33根據所述壓力變送器31的反饋信息，即時控制所述伺服流量調節閥28的釋放量，以使泄壓過程中，所述熔化爐27內壓力的變化與所述預設P-T工藝曲線中泄壓階段的壓力變化一致。所述伺服流量調節閥28上還并聯有一手動開關閥29，一旦所述伺服流量調節閥28失靈時，可手動開啟手動開關閥29應急。為了保證通入熔化爐內的低壓氣體干燥、供入量持續穩定，所述氣泵與所述熔化爐之間還依次設有空氣除水機24，單向閥25以及儲氣罐26，所述單向閥25的進氣口與所述空氣除水機24的出氣口相通，所述單向閥25的出氣口與所述儲氣罐25相通。為了防止排出的氣體污染大氣，所述泄氣閥出口處還設有空氣濾清水罐30。如圖2-4所示，所述伺服滾柱氣泵包括泵殼，定子16，轉子軸7，轉子，端面密封片15，其中所述泵殼包括成型有內腔的泵體17，以及設置在所述泵體17端部的端蓋，且所述泵體17上成型有吸氣口和壓氣口 ；所述定子16呈管狀，固設在所述泵體17的所述內腔內，且所述定子16的圓周側壁的相應位置上成型有與所述壓氣口相通的壓氣槽，以及與所述吸氣口相通的吸氣槽；所述轉子軸7偏心設置在所述定子16內；所述轉子呈圓盤狀，設置在所述轉子軸7上，所述轉子的圓周邊緣成型有數個沿軸向貫通的滾柱20槽，且所述滾柱20槽內設有滾柱20，所述滾柱20槽呈U型或呈V型。所述端面密封片15設置在所述泵體17與所述端蓋之間，實現所述泵殼內腔的密封。伺服電機I前法蘭端面通過螺釘2與電機法蘭支架3的前端面固定連接。所述電機法蘭支架3的后端面用螺釘13與前端蓋14連接，所述轉子軸7與所述前端蓋14孔內的軸承22的內孔和后端蓋18內孔中軸承11的內孔中軸處11的內孔，實現兩端支承連接。旋轉油封9的外圓緊壓在油封法蘭10的內孔中，所述油封法蘭10的端面通過螺釘8與前端蓋14的前端面固定連接。所述前端蓋14后端面凹孔與端面密封片15的外圓壓裝。所述后端蓋18前端面凹孔與端面密封片19的外圓壓裝。所述轉子21在圓周上沿軸向貫穿加工有8個U型槽，其槽內裝有滾柱20，所述滾柱沿軸線方向長度與轉子軸線方向的厚度相等。并與端面密封片15、19的配合面保持O. 02的間隙配合，以使轉子21、滾柱20可以隨轉子軸7同步轉動。與轉子軸偏心e值位置設有定子，所述定子的外圓壓裝在泵體17的孔內，所述定子16上的吸氣槽、壓氣槽與所述泵體17的吸氣口和壓氣口相對應。為了提高氣泵的耐磨性以及密封性，所述伺服滾柱氣泵的所述轉子21、定子16、滾柱20、端面密封片15、19均由含油HD-PE高密度聚乙烯材料注射成型后，精密機械加工而成。所述電機法蘭支架3、油封法蘭10、前端蓋14、泵體17、后端蓋18均采用鋁合金壓鑄后精密機械加工而成。本發明的超低壓伺服系統運用于低壓鑄造機上的工作過程過程如下 利用可編程控制器33按人機界面34所示的P-T曲線進行工藝編制。即時間參數T(秒)和壓力參數P (kpa),按不同鑄件形狀和大小，編制成P-T直角坐標內的壓力工藝曲線，就是在不同的時間段內有升液壓力、充型壓力、保壓壓力、泄壓壓力組成的拱橋式鑄造曲線。根據P-T參數，可編程控制器33將單位時間內的脈沖數及脈沖頻率輸入伺服驅動器32進行功率放大后，經導線驅動伺服電機I。所述伺服電機I按在單位時間內的轉數和轉速指令旋轉，伺服電機I后端旋轉編碼器通過導線將電機的轉數和轉速采樣反饋給可編程控制器的反饋接口，進行對比運算后。對伺服電機轉數和轉速進行修正補償。伺服電機的輸出軸，通過平鍵，聯軸器，平鍵沿箭頭旋轉方向扭動轉子軸旋轉，所述轉子軸通過平鍵帶動轉子同步旋轉。所述轉子的U型槽內的滾柱在離心力的作用下，沿定子的內表面滾動。由滾柱定子內表面，轉子的外表面及U型槽形成的容積腔在逐個加大形成真空。真空的容積腔通過定子的呼氣槽和泵體的吸氣口，將空氣通過空氣濾清器連續吸入泵中。右側由滾柱、定子內表面、轉子的外表面及U型槽形成的容積腔在逐個減少，形成壓力空氣。壓力空氣通過定子的壓氣槽和泵體的壓氣口排出。通過密封的管道41進入空氣除水機24的下腔，除水后的干燥空氣通過所述的空氣除水機24的上腔通道通過管道42壓力空氣打開單向閥25，通過管道43，進入儲氣罐26內，并通過三通進入熔化爐27內作用在熔化后的金屬液面上。在低壓氣的作用下，金屬液沿升液管40的內孔上升，以對升液管上面的模具51內腔進行充型和保壓，與此同時，在所述儲氣罐26和熔化爐27，管道43三通聯接的壓力變送器31，將爐內的即時壓力通過導線35將壓力采樣模擬量輸入可編程控制器33的反饋接口，與設定的P-T曲線進行實時比對，再對伺服電機I在單位時間內的轉數和轉速進行補償。保證實時的壓力跟蹤人機界面34中設定的P-T的曲線。待保壓結束后，可編程控制器33控制伺服流量調節閥28打開，并根據壓力變送器31反饋的信息控制伺服流量調節閥28節氣口的開度，低壓空氣通過管道45進入伺服流量調節閥28并通過節氣口，再通過管道進入空氣濾清水罐30的下端入口，進入所述空氣濾清水罐內的水中進行濾清后，空氣進入所述濾清水罐30的上腔，排入大氣中，鑄造完成。所述空氣濾清水罐30的下腔入口管道，還并聯接有手動放氣閥29。所述手動放氣閥29的上端與伺服流量調節閥28的上端通過管道48、49并聯，并同時接入熔化爐的上端放氣回路，所述手動放氣閥29是一旦伺服流量調節閥28失靈時，手動放氣閥29可應急放氣。顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明創造的保護范圍之中。
權利要求
1.一種超低壓氣控伺服系統,包括 氣泵，所述氣泵朝工作對象內提供低壓氣流；伺服驅動裝置，所述伺服驅動裝置包括伺服電機(I)，所述伺服電機(I)驅動所述氣泵運轉；控制裝置，所述控制裝置按預設P-Tエ藝曲線控制所述伺服電機(I)的運轉；反饋裝置，所述反饋裝置包括將所述伺服電機(I)的即時轉速向所述控制裝置反饋的第一反饋裝置，以及將所述工作對象中即時壓力向所述控制裝置反饋的第二反饋裝置；所述控制裝置根據所述第一反饋裝置的反饋信息，對所述伺服電機(I)的轉速進行修正補償；在泄壓前，所述控制裝置根據所述第二反饋裝置的反饋信息對所述伺服電機(I)的轉速進行修正補償；泄壓裝置，所述泄壓裝置在所述控制裝置的控制下開啟，釋放所述工作對象內的氣流泄壓； 其特征在于所述泄壓裝置為伺服流量調節閥(28)，泄壓時，所述控制裝置根據所述第二反饋裝置的反饋信息，即時控制所述伺服流量調節閥(28)的釋放量，以使泄壓過程中，所述工作對象內壓カ的變化與所述預設P-Tエ藝曲線中泄壓階段的壓カ變化一致。
2.根據權利要求I所述的超低壓氣控伺服系統，其特征在于所述控制裝置包括具有人機界面(34)的可編程控制器(33);所述伺服驅動裝置還包括對來自所述可編程控制器(33)的脈沖信號進行功率放大后驅動所述伺服電機(I)工作的伺服驅動器(32)，所述第一反饋裝置為設置在所述伺服電機(I)后端的旋轉編碼器，所述旋轉編碼器通過導線與所述可編程控制器(33)的反饋接ロ連接，所述第二反饋裝置為壓カ變送器(31 )，所述壓カ變送器(31)通過導線分別與所述工作對象以及所述可編程控制器(33 )的反饋接ロ連接。
3.根據權利要求2所述的超低壓氣控伺服系統，其特征在于所述工作對象為低壓鑄造裝置，所述低壓鋳造裝置包括熔化爐(27)，成型有型腔的模具，以及在低壓氣流的作用下，將所述熔化爐(27)中的熔液往所述型腔內輸送以達到充形和保壓的升液管(40)。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的超低壓氣控伺服系統，其特征在于所述氣泵為伺服滾柱氣泵。
5.根據權利要求4所述的超低壓氣控伺服系統，其特征在于所述伺服滾柱氣泵包括泵殼，所述泵殼包括成型有內腔的泵體(17)，以及設置在所述泵體(17)端部的端蓋，且所述泵體(17)上成型有吸氣口和壓氣ロ；定子(16)，所述定子(16)呈管狀，固設在所述泵體(17)的所述內腔內，且所述定子(16)的圓周側壁的相應位置上成型有與所述壓氣ロ相通的壓氣槽，以及與所述吸氣ロ相通的吸氣槽；轉子軸(7)，所述轉子軸(7)偏心設置在所述定子(16)內；轉子，所述轉子呈圓盤狀，設置在所述轉子軸(7)上，所述轉子的圓周邊緣成型有數個沿軸向貫通的滾柱槽，且所述滾柱槽內設有滾柱(20);端面密封片，所述端面密封片設置在所述泵體(17)與所述端蓋之間，實現所述泵殼內腔的密封。
6.根據權利要求5所述的超低壓氣控伺服系統，其特征在于所述滾柱(20)槽呈U型或呈V型。
7.根據權利要求6所述的超低壓氣控伺服系統，其特征在于所述伺服滾柱氣泵的所述轉子、定子(16)、滾柱(20)、端面密封片由含油HD-PE高密度聚こ烯材料制成。
8.根據權利要求7所述的超低壓氣控伺服系統，其特征在于所述端蓋、所述泵體(17)由招合金制成。
9.根據權利要求4所述的超低壓氣控伺服系統，其特征在于所述伺服流量調節閥(28)上還并聯有一手動開關閥(29)。
10.根據權利要求9所述的超低壓氣控伺服系統，其特征在于所述氣泵與所述工作對象之間還依次設有空氣除水機(24 )，單向閥(25 )以及儲氣罐(26 )，所述單向閥(25 )的進氣ロ與所述空氣除水機(24)的出氣ロ相通，所述單向閥(25)的出氣ロ與所述儲氣罐(25)相通。
11.根據權利要求9所述的超低壓氣控伺服系統，其特征在于所述泄氣閥出口處還設有空氣濾清水罐(30)。
全文摘要
本發明涉及一種超低壓氣控伺服系統，包括朝工作對象內提供低壓氣流的氣泵；伺服驅動裝置；按預設P-T工藝曲線控制伺服電機運轉的控制裝置；反饋裝置，所述反饋裝置包括第一反饋裝置和第二反饋裝置；所述控制裝置根據所述第一反饋裝置的反饋信息，對所述伺服驅動裝置的轉速進行修正補償；在泄壓前，所述控制裝置根據所述第二反饋裝置的反饋信息對所述伺服電機的轉速進行修正補償；泄壓裝置；所述泄壓裝置為伺服流量調節閥，泄壓時，所述控制裝置根據所述第二反饋裝置的反饋信息，即時控制所述伺服流量調節閥的釋放量，以使泄壓過程中，所述工作對象內壓力的變化與所述預設P-T工藝曲線壓力變化一致。本發明的超低壓氣控伺服系統在泄壓過程中能夠對鑄件進行合理補縮，大大提高了鑄件的質量。
文檔編號B22D18/04GK102794434SQ20121028806
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月14日 優先權日2012年8月14日
發明者孫勇 申請人:北京潤菲利德科技有限公司