CN1047724A - 动力传送装置 - Google Patents

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Abstract

在压铸机中，控制注射缸筒的电动液压***，包括与注射缸筒柱塞连接的致动缸筒。一阀将作为阀控制信号的函数的工作液体提供给致动缸筒。微处理机为基础的数字控制电路包括贮存柱塞速度曲线的贮存器。控制电路响应来自于与驱动装置连接的传感器的表示柱塞位置的信号，检索来自于贮存器的相应速度信号，对阀提供控制信号。控制电路还包括注料行程末端调节注射缸筒柱塞的冲击的装置，减少模具的分离和飞边，并减少压铸机的振动和疲劳破坏。

Description

本发明涉及电动液压致动器***中运动的控制，尤其涉及压铸机中注射缸柱塞速度的控制。
在电动液压控制领域中，有许多用途要求控制致动器***的运动和载荷。例如，在压铸机中，希望精密地控制所谓的注射缸的运动，从该注射缸将金属液压入机器的模具型腔内。特别是精密地控制作为柱塞位置的函数的注射缸柱塞速度，以获得最佳的机械效率和生产率，同时保持产品质量，减少由于开模和飞边等情况造成的材料浪废。当注射缸柱塞的速度和行程都能精密地控制，并适合于型腔体积和形状时，液压缸和型腔上的磨损也就减少，因而提高了机器的生产率。
本发明的一个总的目的是提供一种电动液压致动器***，在致动器装置和载荷的运动方面获得增强的和精确的控制。本发明的另一目的是提供一种具有上述特征的***，该***既体现了现有技术中电子控制的水平，并且在新的***结构和现存***的改进中其使用都是容易和经济的。
本发明另一个更为具体的目的是为致动器装置载荷，如压铸机的注射缸的速度控制提供一种电动液压***，该速度作为位置的一个精确又可程序控制的函数。本发明的相关目的是为一压铸机提供一种注射缸控制***，该***包括编制程序、贮存许多操作者可选择的速度，该速度作为位置函数的曲线，以调节柱塞行程末端的碰撞力，减少机器上的模具脱离和飞边，和/或用图表示出按要求的和/或实际的液压缸和柱塞上的速度曲线。本发明还有一个目的是提供一种具有上述特点的注射缸控制***，该***使用兼容性PC或其它的操作者熟悉的常规硬件，和用户喜爱的现有控制程序，这种程序既易于使用又具有增加控制精度和通用性的特点。
根据本发明的第一个重要方面，对一与液压致动装置连接的载荷进行控制的电动液压***包括一带有阀件的电动液压阀。工作液体作为阀件位置的函数提供给致动装置，然而，阀件位置由供给该阀的阀控制电子信号来控制。一个第一位置传感器与致动装置连接，提供一作为致动装置和载荷运动的函数的相应信号。一个第二位置传感器与该阀的可动部件连接，提供一个作为阀件运动的函数的相应传感信号。控制电子线路包括一个内部伺服回路，它对阀提供控制信号，该信号作为阀指令输入信号和来自与阀件连接的第二传感器的信号之间的差值的函数。外部伺服回路提供载荷位置误差信号，该信号作为载荷位置指令输入信号和来自与致动装置和载荷连接的第一传感器的信号之间的差值的函数。控制一个开关，以便在载荷位置误差信号和一个单独的阀件位置指令信号之间选择，以便对内伺服回路提供阀指令信号。因此，最好是以微处理机为基础的控制电子回路包括编制程序或手动选择双重工作模式的装置，以增加控制的机动性和准确性。
根据本发明的第二个重要方面，控制电子回路包括致动装置和载荷作为位置或时间的函数的速度按要求的曲线输入的装置。表明致动装置和载荷上的实际位置的信号是从与载荷连接的传感器接收来的，并且相应的指令信号被提供给阀，以获得要求的载荷速度。控制电子回路最好是以微处理机为基础，并且包括接收和贮存许多希求的速度/位置曲线并从许多预贮存的曲线中进行选择，以便操纵该***的装置。实际的速度/位置曲线用图显示，最好是叠合在希求的曲线图上，便于操作者观察和按要求调节。
作为本发明的一个最佳实施例的压铸机包括一个带有柱塞的注射缸，将金属液射入模具型腔内;一个用于控制注射缸的操作的电动液压***，包括一个与注射缸柱塞连接的致动装置。一个阀将工作液体提供给致动装置的缸，这些工作液体作为阀控制信号的函数。以微处理机为基础的数字控制电子回路包括贮存要求的柱塞速度曲线的贮存器，该速度曲线作为柱塞位置的递增函数。控制电路响应来自与致动装置连接的传感器的标志柱塞位置的信号，检索贮存器的相应速度信号，并对阀提供控制信号，该信号是这速度曲线信号的函数。控制电路还包括注入模具型腔行程末端调节注射缸柱塞振动的装置，该柱塞振动为柱塞和致动装置位置，和/或与速度曲线无关的压力的函数，以减少模具型腔处的分离和飞边，并减少整个压铸机的振动磨损和疲劳。一个键盘和与其相连的操作显示器供操作人员编制程序和从许多速度/位置曲线中选择。致动装置和注射缸柱塞可以手动操作推进，进行调节和校准。与键盘联系的显示器在操作时用图表示要求的和实际的速度/位置曲线图，以及致动装置压力随位置的变化曲线图。
本发明以及它其余的几个目的、特性和优点将通过下面的说明，并参阅附图更好地理解，其中：
图1    是根据本发明的一个最佳实施例的压铸机和关联的控制***的工作原理方块图;
图2    是阀体以及相关联的在图1中以原理表示的控制器组件的侧视图;
图3    是图1和图2中说明的液压方向控制阀的剖面图;
图4    是图1中压铸机控制计算机的工作原理方块图;
图5    是图1中阀控制器的工作原理方块图;
图6    和图7是用于讨论本发明操作情况的图解说明。
图1    表示一台压铸机10，它包括一个带有柱塞14的注射缸12，用于将金属从贮液器16中压入模具型腔18内。柱塞14与液压致动器22的活塞20连接。致动器22的缸筒24通过合适的液压管路与方向阀26连接，方向阀26从泵28，蓄压器29和在伺服阀32控制下的贮液器30接收工作液体，方向阀26将阀32的输出流体增压或加压至使致动器22和柱塞14动作所需要的水平。阀控制器34对伺服阀32的扭矩电机提供阀控制信号。电声传感器36安装在致动器22的缸筒24上，并将标志缸筒24内致动器的活塞20位置的信号Ym提供给阀控制器34。一对压力传感器38对致动装置活塞20的两个侧边上的工作液体的压力起响应，对控制器42提供表示流体压力的相应信号P。一个LVDT40与方向阀26的阀件连接，对控制器34提供表示阀件位置的相应信号Ys。（在低压液压***中，不需要增压阀26，LCDT40可以与伺服阀32的阀件连接）。
控制计算机42最好通过一个高速双向串联数字信息传递通路43与阀控制器34连接，将输入控制信号提供给阀控制器，并接收来自于阀控制器标志***操作情况的信号。控制计算机42通过控制器34和信息传递通路43还接收驱动器位置信号Ym。可编程序的逻辑控制器或PLC44与控制计算机42连接。PLC44也控制模具型腔18以打开和关闭模件，并控制贮液器16以选择性地注入注射缸12。操纵控制台46与控制计算机42连接。控制台46包括用于图象显示上述的压力和速度曲线图的屏幕48（以后将予描述），操作者输入和修改曲线图数据和其他运行参数的键盘50。键盘50最好是标准的IBM    PC或可兼容的机件。
定向控制阀26，伺服阀32和阀控制器34最好采取整体组件52的形式（图1-3）。阀26包括一个安装在外壳或岐管56内的滑阀54（图3），用以控制工作液体通过各个岐管控制通道的流动。弹簧58邻接滑阀54的一端设置并将滑阀推至一完全相反的位置，以便在***出现故障的情况时停止致动器22（图1）和注射缸12的操作。LVDT40安装在外壳56上，并具有一根与滑阀54的相对另一端连接的杆60。伺服阀32（图1和图2）由一螺孔板62安装在方向阀26的外壳56上。螺孔板62供连接泵28和贮液器30（图1）用。供应方向阀26和致动器22的流体是通过岐管56获得的。阀26有两个供应源：限制反向运动的“泵”和为高速伸长的“蓄压器”。阀控制器34安装在伺服阀32上，并具有许多接头，用于连接控制计算机42、LVDT40、压力传感器38和电声传感器36（图1）。
美国专利No.4，757，747公开了一种控制器34和伺服阀32一体组装的目前最佳的实施装置，它包括以微处理机为基础的控制电子线路，对阀32的扭矩电机提供控制信号。在这个专利中公开的控制电子线路还包括驱动电声传感器36和从该处接收表示致动器活塞位置的信号Ym的装置。美国专利No.4，811，561公开了一种电动液压***，该***包括带有联带伺服阀的致动器和通过一高速双向串联的通讯***和控制信息传递通路43与总控制连接的控制器。美国专利No.4，635，682公开了一种阀控制***，该***包括电动液压控制器和主要阀件，以及可选择的位置和流动控制回路。这些美国专利的公开内容都转让给本受让人，在本文中作为参考资料。
图4是控制计算机42的工作原理方块图，它包括带有用于连接PLC44的I/O进出液口的微处理机64，显示屏幕48和键盘50。微处理机64还通过串联的I/O连接器66和信息传递通路43与阀控制器34连接，并通过一个A/D转换器68接收来自于传感器38的信号。程序贮存器70，例如一个EPROM，包括合适的程序和算法，以操纵计算机42。第二贮存器72，例如一个电池供电的RAM，供贮存多重速度/位置和柱塞振动曲线图，以下将予讨论。
图5阀控制器34的工作原理方块图，阀控制器以目前的较佳阀控制器操作方式连接在伺服阀32、方向阀26和致动器22上。比较器74接收一个输入载荷位置指令信号Yc（来自于图1中的控制计算机42）。传感信号Ym供给比较器74的第二输入端，并经过一微分器76和增益级78供给比较器的第三输入端。因此，比较器74有效地从传感器36（图1）接收表示驱动装置和载荷的实际位置的组合信号，该信号已在微分器76和增益级78处过滤以一掩敝瞬态变化。标志载荷的要求和实际位置信号之间差值或误差的输出E，通过一个增益级80和一个死区连接器82供给求和点84的相应的输入端。连接器82帮助消除由于阀运动的滞后和非线性引起的误差。用于调整驱动装置偏压的比较器84的输出供给至一选择式开关86的一个输入端。开关86的第二个输入端接收来自于控制计算机42表示方向阀滑阀54（图3）的要求位置的指令信号Ysc，开关86的输出供给至比较器88。比较器88也接收来自于方向阀LVDT40（图1和图3）的输出信号Ys，并提供一个作为它们之间差值的函数的输出。由一个合适的增益级90、死区连接器92，并在93处调整使伺服阀和方向阀偏压的输出，作为阀控制信号提供给伺服阀32的扭矩电机。
所以，阀控制器34包括一个内伺服控制器路94，该回路提供一控制信号给伺服阀32的扭矩电机，该信号作为来自于开关86的阀指令输入信号和LVDT传感器信号Ys之间的差值的函数。外伺服控制回路96接收载荷位置指令信号Yc并提供一个误差信号E，该信号E作为这载荷位置指令信号和实际的载荷位置信号Ym之间的差值的函数。开关86将误差信号E或阀件指令信号Ysc连接到内伺服回路94上。图5中的双回路控制对控制阀件或实际的致动器位置提供了增加的适应性和准确性。
控制计算机42包括贮存器70（图4）中的菜单驱动程序，用于自动和手动控模式、压射曲线编辑模式、调整、校准、***配置，以及诊断模式。在曲线输入/编辑操作模式中，在屏幕48上提醒操作者，在键盘50上输入一个要求的速度/位置曲线（操作者也可选择输入速度/时间曲线）。图6表示由操作者输入的要求的速度/位置曲线100在屏幕48上的显示图。这条曲线是由屏幕光标104在各个递增的位置/速度标记102中移动并在键盘50上输入适当的数据记录。在图6的例子中，操作者已标志，从操作开始到1.00英寸位置时，驱动装置和柱塞的速度要求是每秒220.00英寸。这个要求的速度应保持不变直到18.00英寸位置，随后在19.00英寸位置下速度降至每秒80.00英寸，此速度保持不变直到22.00英寸位置，在该位置速度减至每秒20.00英寸，在满行程位置22.5英寸处速度减至0。因此，仅仅需要输入速度发生变化的点。控制计算机42自动地在这些经选择的发生变化的点之间完成曲线100的绘制，并显示这条曲线，如图6所示。在要求改动的情况下，操作者可以移动屏幕光标104至适当的屏幕的位置，并输入相应的要求变化的位置或速度。标题106由操作者选择，并赋予曲线图，在键盘50上按下ENTER键，在贮存器72（图4）中贮存该标题名下的曲线。此后，图6中的曲线可以要求改动，通过简单的标题检索（图6中以GBNEW为例）并输入要求的改动。
在手动和自动模式的操作中，屏幕48配置成包含二个图形显象108，110（图7）。图象108包括要求的和实际的位置/速度曲线的叠加图形，图象110表明***操作时获得的实际压力/位置曲线。开始时，如图7中举例的手动模式操作中，操作者选择一个预先编制的速度/位置曲线112，并将它显示出来。在示范的曲线112中，操作者希望将致动器22和注射缸12（图1）的速度迅速增加到每秒220英寸，并在整个22英寸行程将该速度维持不变（行程的长度是可以选择的，图6和图7中不同长度只是为了举例说明）。当在键盘50上按下F1功能键时，致动器22由计算机42和控制器34驱动，按模具型腔注料的方向116（图1）通过了一个完整的行程。在致动器活塞20的每一个递增的位置上，相应的实际速度作为位置变化反馈信号Ym的函数被确定下来，而求出的速度以曲线114显示。同样地，致动器驱动压力P（图1），以曲线110增量显示。由此，操作者可观察实际的与要求的速度/位置曲线的比较，以及与曲线对应的液压压力的变化。要求的改进可以返回到曲线编辑模式的操作（图6）来完成。当一个行程完成时，注射缸和致动器可以通过按下F2功能键退回到初始或原来位置（图1）。F3功能键提供低速地完成一个行程，用于校准或维修目的。
在自动模式的操作中，操作者可从显示屏幕48（图1）上的主菜单中选择该模式，屏幕48显示的图象与图7中描绘的图象相似，但只是沿屏幕底边显示的自动模式状态，而不是图7中描绘的手动动能键进行选择时显示的图像。控制计算机42自动地显示最新的十个注射行程中实际的速度/位置曲线114和实际的压力曲线110，最好是用不同的颜色显示，便于操作者观察操作中的任何变化。
每个“注射行程”由一来自于PLC的指令信号所触发，该“注射行程”还包括容器16和模具型腔18（图1）的操作。这些信息被传送至PLC，用于信息管理和控制目的。
在校准模式操作中，操作者能校准致动器的终端位置，也能通过调整从方向阀26到致动器的流量来调节致动器的速度。致动器22和柱塞14的回程速度最好是不变的并设定在这个值上。同样地，在***配置模式的操作中，要求的最大速度、压力、行程和其它一些参数，可由操作者输入。
致动器和注射缸在模具型腔注料行程的末端的速度，那时模具型腔被注满，使注射缸筒发生冲击，而上述速度可以调节，以减少模具的分离和随后模具外发生的材料飞边。这种调节是通过在配置形式、注射曲线输入/编辑模式或自动模式中，选择要求的振动等级（0至9）来实现的。选定的值对应于行程尾端附近的预定加速度曲线。这个曲线是基于致动器22的实际位置和/或来自于传感器38的压力信号。

Claims (26)

1、一种电动液压***，用于控制与液压致动装置连接的载荷的运动，其特征在于，所述的***包括：
电动液压阀装置，它包括一阀件，将工作液作为所述阀件位置的函数提供给所述致动装置的装置，和响应阀控制电子信号控制所述阀件位置的装置，
电子的阀控制装置，它包括与所述致动装置连接、提供作为载荷运动的函数的第一传感信号的第一传感装置；与所述阀装置连接，提供作为所述阀件运动的函数的第二传感信号的第二传感装置；接收分别作为载荷和阀件进行要求的运动的函数的第一和第二指令信号的装置；提供作为所述第一指令信号和所述第一传感信号之间差值的函数的误差信号的装置；在所述误差信号和所述第二指令信号之间选择，提供一个指令控制信号的装置；和提供作为所述指令控制信号和所述第二传感信号之间的差值的函数的所述阀控制信号的装置。
2、如权利要求1所述的***，其特征在于，所述的第一和第二指令信号包括各自的位置指令信号，并且所述的第一和第二传感器提供分别作为所述载荷和阀件位置的函数的所述传感信号。
3、如权利要求2所述的***，其特征在于，所述误差信号提供装置包括区别所述第一传感信号的装置。
4、一种电动液压***，用于控制与液压致动装置连接的载荷位置，其特征在于，它包括：
电动液压阀装置，它包括：-阀件，作为所述阀件位置的函数对驱动装置提供工作液的装置，和响应阀控制电子信号控制所述阀件位置的装置;
与所述致动装置连接，提供作为所述载荷位置的函数的第一传感信号的第一位置传感器，
与所述阀件连接，提供作为所述阀件位置的函数的第二传感信号的第二位置传感器，
内电子伺服控制回路，它包括提供作为阀指令信号和所述第二传感信号之间差值的函数的所述阀控制信号的装置，
外电子伺服控制回路，它包括接收载荷位置指令信号的装置，和提供作为所述载荷位置指令信号和所述第一传感信号之间差值的函数的载荷位置误差信号的装置，
接收阀件位置指令信号的装置，
在所述的载荷位置误差信号和所述阀件位置指令信号之间选择，对内伺服回路提供所述的阀指令信号的装置。
5、如权利要求4所述的***，其特征在于，所述的外伺服控制回路包括区别所述第一传感信号，以便过滤所述第一传感信号的装置。
6、一种电动液压***，它包括与载荷连接的液压致动装置，对所述致动装置提供作为阀控制信号的函数的液压液体的电动液压阀装置，提供作为输入指令的函数的所述阀控制信号的阀控制器，和对所述阀控制器提供所述输入指令的控制装置，其特征在于，所述的控制装置包括控制载荷速度作为位置的函数的曲线的装置，该装置包括：
输入要求的载荷速度作为位置的函数的曲线的装置，
接收和贮存所述要求的曲线的装置，
从所述致动装置接收标志所述载荷位置的信号的装置，
响应所述接收和贮存装置以及所述的位置指示信号，对所述阀控制器提供所述输入指令信号的装置。
7、如权利要求6所述的***，其特征在于，所述的接收和贮存装置包括接收和贮存许多所述要求的曲线的装置，和在所述众多的曲线中选择用于所述***操作的曲线的装置。
8、如权利要求6所述的***，其特征在于，它还包括用图象显示所述要求的速度/位置曲线的装置。
9、如权利要求8所述的***，其特征在于，所述的图象显示装置还包括响应于所述位置标志信号，用图象显示所述载荷的实际速度/位置曲线的装置。
10、如权利要求9所述的***，其特征在于，所述的图象显示装置包括显示叠合在所述要求的曲线上的实际的曲线的装置。
11、如权利要求10所述的***，其特征在于，它还包括提供作为所述致动装置的工作液压力的函数的压力信号的装置，并且其中所述的图象显示装置还包括响应所述压力信号和所述位置标志信号用于显示致动装置压力作为位置的函数的曲线的装置。
12、如权利要求6所述的***，其特征在于，所述的控制装置还包括与所述曲线无关，在所述载荷行程的极限选择性地调节冲击速度的装置。
13、如权利要求6所述的***，其特征在于，所述的控制装置包括以微处理机为基础的菜单驱动控制装置。
14、如权利要求6所述的***，其特征在于，所述的曲线输入装置包括选择性地改变所述曲线的参数的装置。
15、如权利要求6所述的***，其特征在于，所述的控制装置还包括选择性地开始发动手动模式操作的装置，和在所述手动模式操作中移动所述致动装置的装置。
16、如权利要求6所述的***，其特征在于，所述的载荷包括压铸机中的注射缸。
17、在一种包括带柱塞的注射缸、该柱塞将金属压入模具型腔内的压铸机中，一种控制所述注射缸操作的电动液压***，包括第一液压缸筒和一与所述注射缸柱塞连接的活塞的液压致动装置，对所述致动缸筒提供作为阀控制电子信号的函数的工作液的阀装置，和提供所述阀控制信号的控制装置，其特征在于，所述的控制装置包括控制注射缸筒柱塞速度作为位置的函数的装置，它包括：
数字贮存器装置，用于贮存要求的柱塞速度曲线，该速度作为柱塞位置的递增函数，
连接所述致动器活塞，以产生标志所述柱塞的位置的信号的装置，
连接所述的贮存装置并响应所述标志位置的信号增量从所述贮存器装置检索出相应的速度信号的装置，
提供作为所述速度信号的函数的所述阀控制信号的装置。
18、如权利要求17所述的***，其特征在于，所述的贮存装置包括贮存许多所述曲线的装置，和在所述曲线中选择用于操作所述注射缸的曲线的装置。
19、如权利要求17所述的***，其特征在于，它还包括用图象显示所述要求的速度/位置曲线的装置。
20、如权利要求19所述的***，其特征在于，所述的图象显示装置还包括响应所述标志位置的信号，用图象显示所述柱塞的实际速度/位置曲线的装置。
21、如权利要求20所述的***，其特征在于，所述的图象显示装置包括显示在所述要求的曲线上叠合实际曲线的装置。
22、如权利要求21所述的***，其特征在于，它还包括提供作为所述驱动装置工作液体压力的函数的压力信号的装置，其中所述的图象显示装置还包括响应所述压力信号和标志位置的信号，显示所述致动装置压力作为位置的函数的曲线的装置。
23、如权利要求17所述的***，其特征在于，所述的控制装置还包括当所述模具型腔被注满时，与所述曲线无关的作为所述柱塞位置的函数，调节所述柱塞冲击的装置。
24、如权利要求23所述的***，其特征在于，所述的贮存装置还包括贮存与每个所述曲线关联的已调节的冲击控制数据的装置。
25、如权利要求17所述的***，其特征在于，所述的控制装置还包括选择性地开始发动手动模式操作的装置，和在所述的手动模式操作中移动所述致动装置的装置。
26、如权利要求6所述的***，其特征在于，所述的控制装置还包括用于任意性地输入要求的速度作为时间函数的曲线的装置，和提供作为所述速度/时间曲线的函数的所述输入指令信号的装置。
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