SE432221B - Anordning for kombinerad leges- och hastighetsreglering av ett hydrauliskt manovrerat pressbord - Google Patents

Description

lß adøtausel -2 vid ressar för träbaserade skivor och en sådan servoventil är kom licerad P 1 p och kostnadskrävande. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en regleranordning som är enklare och som till lägre kostnad kan ge godtycklig, t.ex. rätlinjig, reglerkurva - för pressbordets läge som funktion av tiden - under åtminstone en del av presscykeln.

Enligt uppfinningen uppnås detta vid den inledningsvis angivna anordningen genom att styrventilen är en tryckstyrande proportionalventil,varigenom hydraul- cylindern vid varje tidpunkt under den nämnda delen av presscykeln påverkas av hydraulmedium av det tryck som erfordras för att vid den aktuella tidpunkten hålla pressbordet i ett förprogrammerat läge eller förflytta pressbordet med en förprogrammerad hastighet allt i enlighet med en godtycklig reglerkurva. En tryckstyrande proportionalventil är som bekant ett slags pilotstyrd överström- ningsventil och innefattar en huvudventil med ventilkägla och en pilotventil med proportionalställdon, t.ex. proporfionalmagnet då insignalen till ställdonet utgöres av elektrisk ström. Fackmannen inser omedelbart att man genom lämpligt val av proportionalställdon kan utnyttja även andra elektriska storheter än ström för insignalen och t.o.m. mekaniska storheter (t.ex. pneumatiskt tryck) kan ifrågakomma. Ställdonets proportionalitet behöver ej vara sådan att sam- bandet mellan ínsignal och av huvudventilen inställt tryck är åtminstone i huvudsak linjärt, men en liten ändring av insignalen skall ge en liten ändring av trycket och en större ändring av insignalen skall ge en större ändring av trycket.

Ett hydrauliksystem innehåller alltid minst en överströmningsventil, som är an- sluten till en tryckledning från hydraulikpumpen och vid mindre pumpar kan va- ra inbyggd i pumphuset. Överströmningsventilen begränsar trycket och skyddar därigenom pumpen och systemet mot överbelastning. Små överströmningsventiler har i regel ett enkelt utförande och har därför ofta en utpräglad tendens att svänga. På stora överströmningsventiler används ofta pilotstyrning och pilot- styrda ventiler arbetar lugnt och svängningsfritt och med praktiskt taget konstant tryckfall oberoende av flödet genom ventilen. överströmningsventilen för en press för träbaserade skivor e.dyl. är därför lämpligen en pilotstyrd överströmníngsventil.

Genom att i enlighet med uppfinningen använda en tryckstyrande proportionalven- til som styrventil uppnår man den fördelen att pilotventilen l den ändå erfor- derliga pilotstyrda överströmningsventilen enkelt kan kompletteras med ett 3 aooasnsflç proportionalställdon för att den pilotstyrda överströmningsventilen på ett bil- ligt sätt skall omvandlas till en tryckstyrande proportionalventil, med vilken tryckstyrning av pressbordets läge och förflyttningshastighet kan utföras. En sådan komplettering ställer sig avsevärt billigare än att som styrventil an- vända en servoventil eller att använda kontinuerligt variabla pumpar.

Det är lämpligt att en tryckgivare är anordnad att kontinuerligt avge en signal representerande trycket på hydraulmediet i hydraulcylindern, och att en andra summationspunkt är anordnad att förändra skillnadssignalen i beroende av tryck- signalen innan skillnadssignalen påverkat den tryckstyrande proportionalventi- len för ändring av trycket på hydraulmediet och därmed av pressbordets läge el- ler hastighet. Därigenom blir det möjligt för regleranordningen att utöka sitt reglerområde till att innefatta även en lâgtrycksdel av presscykeln. Lågt tryck anses råda när pressen ej komprimerar skivämnet eller den färdiga skivan. inom denna lågtrycksdel av presscykeln erfordras ett och samma tryck för att hålla pressbordet kvar i ett visst läge (varvid hastigheten är noll) oavsett avståndet från ifrågavarande läge till den nämnda referenspunkten.

För att icke riskera att förlora kontrollen över styrförloppet är det lämpligt att en första förstärkare är anordnad att förstärka skillnadssignalen, att en andra förstärkare är anordnad att förstärka trycksignalen, och att förstärk- ningarna är sådana relativt insignalernas storlek att den första förstärkaren förmår avge en förstärkt skillnadssignal som är större än största möjliga förstärkta trycksignal. Därigenom är regleranordningen så utförd att inverkan av reglerförstärkaren aldrig överkompenseras med avseende på återföríngssígna- len, vilket skulle leda till att proportionalventilen kallar på maximalt tryck.

Vidare är det lämpligt att den första förstärkaren är försedd med ett don för att adaptivt reglera dess förstärkning på sådant sätt att man motverkar en självsvängning som kan uppstå vid lägesreglering av pressbordet i en obelastad press under användning av en loopförstärkning som är anpassad för den dämpning som erhålles vid belastning av pressen. Därvid kan det adaptiva förstärknings- regleringsdonet vara anordnat att ge antingen kontinuerligt eller också steg- vis ökande förstärkning vid ökande tryck på hydraulmediet i hydraulcylindern.

Företrädesvis har proportionalventilen linjär reglerkarakteristik, men det är såsom alternativ möjligt att proportionalventilen har olinjär reglerka- rakteristik, och att en signalomformare är anordnad att omforma signalen representerande trycket på hydraulmediet i hydraulcylindern på sådant sätt ' öüüiiêšfiåri L» att man kompenserar för olineariteten i reglerkarakteristiken. Därigenom under- lättas reglering av pressbordets läge och förflyttningshastighet.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas närmare under hänvisning' till bifogade ritning.

Figur i är ett schema över ett styrsystem för en hydraulisk press, i vilket styrsystem ingår en föredragen utföringsform av en anordning enligt uppfin- ningen för kombinerad läges- och hastighetsreglering av pressbordet i pressen.

Figurerna 2 och 3 är grafiska symboler för två skilda, alternativa utförings- former av ett i styrsystemet enligt figur l ingående adaptivt förstärknings- regleringsdon.

Den på ritningen schematiskt visade hydrauliska pressen är en press för trä- baserade skivor och innefattar ett icke visat bottenstycke, i vilket minst en hydraulcylinder 1 som uppbär ett vertikalt rörligt pressbord 3 är monte- rad, och ett med bottenstycket fast förbundet okweller toppstycke 5. I den visade pressen, som är en enetagepress, vilar ett skivämne 7 av t.ex. träspån eller -fibrer och värmehärdande lim på pressbordet 3. Genom att tillföra trycksatt hydraulmedium till hydraulcylindern 1 får man pressbordet 3 att höja sig från ett bottenläge och komprimera skivämnet 7 mot oket eller toppstycket 5 under det att man samtidigt tillför värme till ämnet 7 för att omvandla detta tiil en färdig skiva.

Pressen är försedd med en ärvärdesgivare 9 som förmår avge en signal represen- terande pressbordets 3 läge relativt en referenspunkt. I den visade utförings- formen utgöres ärvärdesgivaren av en potentiometer 9, som uppbäres av oket eller toppstycket 5 och har en följare som vilar mot ett från pressbordet 3 utskjutande utsprång. Om så önskas kan t.ex. en linjär differentialtransforma- tor användas | stället för potentiometern 9. Utsignalen från ärvärdesgivaren sändes genom en signalkonditionerare eller mätförstärkare li som gör läges- signalen mindre känslig för störningar. I praktiken använder man lämpligen fler än en enda ärvärdesgivare, t.ex. en i varje hörn av pressbordet, och där- vid kan man som utsignal ta medelvärdet av lägessignalerna.

I styrsystemet ingår en börvärdesgivare 13, som förmår att vid varje tidpunkt under pressens slutningsförlopp avge en signal som representerar ett vid ifrågavarande tidpunkt önskat läge för pressbordet 3. Börvärdesgivaren 13 kan innefatta en funktionsgenerator, och inställningen av funktionsparametrarna 8004805-4 i densamma kan exempelvis ske digitalt via tumhjulsomkopplare. företrädesvis kan för slutníngsdelen av presscykeln ett flertal, t.ex. fyra, olika press- bordslägen med mellanliggande förflyttningar vara inprogrammerade. För för- flyttning av pressbordet 3 från ett första läge till ett andra definieras startpunkten, slutpunkten och den önskade tiden för förflyttningen från det första läget till det andra. Funktionsgeneratorn beräknar sedan själv lut- ningen på den aktuella börvärdesrampen (längdenheter per tidsenhet, dvs. för- flyttningshastighet för pressbordet 3). Ärvärdessignalen och börvärdessignalen ledes till en första summationspunkt , vilken av de två signalerna bildar en skillnadssignal som represente- rar avvikelsen av ärvärdet från börvärdet. Med 17 betecknas en av skillnads- signalen påverkad styrventil för hydraulcylindern 1 för korrigering av av- vikelsen.

Enligt uppfinningen är styrventilen en tryckstyrande proportionalventil 17.

Denna är í likhet med konventionella pilotstyrda överströmningsventiler an- sluten till en tryckledning från en hydraulikpump 19 till hydraulcylindern l och innefattar en huvudventil 21 med ventilkägla och en pilotventil 23 med proportionalställdon 25, vilket i den visade utföringsformen utgöres av en proportionalmagnat. Systemtrycket verkar på huvudventilkäglan men samtidigt, genom en strypt kanal, också på den med en relativt svag fjäder belastade huvudventilkäglans baksida och på pilotventilens kägla. Stiger systemtrycket, dvs. trycket i hydraulcylindern 1, över det tryck som motsvarar kraften av proportionalmagneten 25 så öppnas pilotventilen 23. Därigenom sjunker trycket på huvudventilkäglans baksida, på grund av strypningen i kanalen så att huvud- ventilkäglan lyftes från sitt säte och släpper ut trycksatt hydraulmedium till tank.

Med ett sådant styrsystem uppnås en tillfredsställande läges- och hastighets- reglering av pressbordet 3 under en högtrycksdel av presscykeln. I den beskrivna pressen för träbaserade skivor ger redan detta enkla styrsystem ett regler- förlopp utan svängningar inom området 15 - 100 % av presskraften, medan inom området 0 - 15 Z svängningar med en amplítud av en till ett par milli- meter kan uppstå. För att utöka reglerområdet till att omfatta även den låg- trycksdel av presscykeln vid vilken ämnet 7 eller den färdiga skivan ej tryckes mot oket eller toppstycket 5 är det lämpligt att en tryckgivare 27 är anordnad att kontinuerligt avge en signal, som representerar systemtrycket, och att en andra summationspunkt 29 är anordnad att förändra den från den första summationspunkten 15 kommande skillnadssignalen i beroende av den från tryckgivaren öüßiiâüš-“i ß 27 kommande trycksignalen innan skillnadssignalen påverkat den tryckstyran- de proportionalventilen 17 för ändring av trycket på hydraulmediet och där- med av pressbordets 3 läge eller förflyttningshastighet.

Vid den visade utföringsformen är vidare en första förstärkare 31, nämligen en reglerförstärkare i en PID-regulator, inkopplad mellan summationspunkterna och 29 för att förstärka skillnadssignalen, och en andra förstärkare 33 i form av en mätförstärkare är inkopplad mellan tryckgivaren 27 och den andra summationspunkten 29 för att förstärka trycksignalen. Förstärkningarna är sådana i förhållande till storleken av respektive insignal att den första förstärkaren 31 förmår avge en förstärkt skíllnadssignal som är större än största möjliga förstärkta trycksignal. Därigenom är regleranordningen så ut- förd att inverkan av reglerförstärkaren 31 aldrig överkompenseras med avseende på tryckåterföringssignalen. En överkompensation skulle leda till att pro- portionalventilen kallade på maximalt tryck och att kontrollen över styrför- loppet förlorades.

Den från den andra summationspunkten 29 utgående signalen sändes genom en sum- mationsförstärkare 35 och förstärkes i en effektförstärkare 37 innan den lades tHl proportionalmagneten 25 för inställning av systemtrycket och därmed av pressbordets 3 läge eller förflyttningshastighet.

Företrädesvis har proportionalventilen 17 linjär reglerkarakteristik, åt- minstone vid tryck som är högre än vad som erfordras för att påbörja kompri- meringen av skivämnet 7, och dessutom bör i möjligaste mån det inställda trycket vara oberoende av flödet genom ventilen. Om proportionalventilen 17 skulle ha en olinjär reglerkarakteristik kan en signalomformare 39 vara in- kopplad i ledningen mellan mätförstärkaren 33 och den andra summationspunkten 29 och vara anordnad att omforma den förstärkta trycksignalen på sådant sätt att man kompenserar för olineariteten i reglerkarakteristiken.

Vid den visade föredragna utföringsformen är vidare reglerförstärkaren 31 för- sedd med ett don 41 för att adaptivt reglera dess förstärkning på sådant sätt .att man motverkar en självsvängning som kan uppstå vid lägesreglering av press- bordet 3 i en obelastad press under användning av en loopförstärkning som är anpassad för den dämpning som erhålles vid belastning av pressen. I enlighet med figur Z kan det adaptiva förstärkningsregleringsdonet #1 innefatta en fälteffekttransistor eller MOS-transistor och vara anordnat att ge kontinuerligt ökande förstärkning vid ökande tryck på hydraulmediet i hydraulcylindern.

Claims (8)

10 15 20 7 8004805-1 Alternativt kan det adaptiva förstärkningsregleríngsdonet hl, såsom vi- sas i flgur 3, innefatta två eller fler parallellkopplade motstånd, av vilka ett alltid är inkopplat och det eller de andra inkopplas i beroende av systemtrycket på sådant sätt att det adaptiva förstärkningsreglerings- donet hl blir anordnat att ge en stegvis ökande förstärkning vid ökande tryck på hydraulmediet i hydraulcylíndern 1. Uppfinningen är icke begränsad till den som belysande exempel ovan beskrivna föredragna utföringsformen, utan ett flertal för fackmannen närliggande modi- fikationer är möjliga inom ramen för de efterföljande patentkraven. Till exempel kan man i stället för en enda hydraulcylinder 1 använda ett flertal hydraul- cylindrar för förflyttning av pressbordet 3, och för varje sådan hydraulcylín- der kan man anordna en l en separat reglerkrets för ifrågavarande hydraulcy- linder ingående ärvärdesgivare 9, så att lägena för mot hydraulcylindrarna svarande pressbordsdelar kan finregleras separat. Vidare kan pressen självfallet utgöras av en fleretagepress med en eller flera varmpressplattor rörligt anordnade ovanför varandra mellan pressbordet 3 och oket eller toppstycket 5, varvid fler- etagepressen företrädesvis är utformad för simultanslutning. Om så önskas är det - såsom fackmannen omedelbart inser - dessutom möjligt att ersätta regleringen av pressbordets läge och förflyttningshastighet vid en del av presscykeln med reglering av någon annan lämplig parameter. l vissa fall kan man t.ex. uppnå större reglernoggrannhet genom att i början av öppningsfasen av presscykeln reglera systemtrycket än genom att reglera pressbordets läge eller förflyttnings- hastighet. PATENTKRAV

1. Anordning för att i en hydrauliskt manövrerad press med rörligt pressbord (3) och minst en hydraulcylinder (1) för förflyttning av pressbordet, särskilt en press för träbaserade skivor, reglera både läget av och förflyttningshastig- heten för pressbordet (3) under åtminstone en del av presscykeln, vilken anord- ning innefattar minst en ärvärdesgivare (9) som avger en signal representerande pressbordets (3) läge relativt en referenspunkt, en börvärdesgivare (13) som vid varje tidpunkt under den nämnda delen av presscykeln avger en signal representeran- 'de ett vid ifrågavarande tidpunkt önskat läge för pressbordet (3), en första summationspunkt (15) för att av de två signalerna åstadkomma en skillnadssignal som representerar avvikelsen av ärvärdet från börbärdet, och en av skillnads- signalen påverkad styrventil (17) för hydraulcylíndern (1) för korrigering av avvikelsen, k ä n n e t e c k n a d av att styrventilen (17) är en tryckstyrande 15 åflükåflš-'l proportionalventil, varigenom hydraulcylindern (1) vid varje tidpunkt under den nämnda delen av-presscykeln påverkas av hydraulmedium av det tryck som erfordras för att vid den aktuella tidpunkten hålla pressbordet (3) i ett förprogrammerat läge eller förflytta pressbordet (3) med en förprogrammerad hastighet allt i enlighet med en godtycklig reglerkurva (13, Hg. i). '

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att en tryckgi- vare (27) är anordnad att kontinuerligt avge en signal representerande trycket på hydraulmedíet i hydraulcylindern (1), och att en andra summa- tionspunkt (29) är anordnad att förändra skíllnadssignalen i beroende av trycksignalen innan skillnadssígnalen påverkat den tryckstyrande proportional- ventilen (17) för ändring av trycket på hydraulmedíet och därmed av pressbor- dets (3) läge eller förflyttningshastighet.

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att en första för- stärkare (31) är anordnad att förstärka skillnadssignalen, att en andra för- stärkare (33) är anordnad att förstärka trycksignalen, och att förstärkningar- na är sådana relativt insignalernas storlek att den första förstärkaren (31) förmår avge en förstärkt skillnadssignal som är större än största möjliga förstärkta trycksignal.

4. Ä. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att den första förstärkaren (31) är försedd med ett don (kl) för att adaptivt reglera dess förstärkning på sådant sätt att man motverkar en sjävsvängning som kan upp- stå vid lägesreglering av pressbordet (3) i en obelastad press under använd- ning av en loopförstärkning som är anpassad för den dämpning som erhålles vid belastning av pressen.

5. Anordning enligt krav A, k ä n n e t e c k n a d av att det adaptiva förstärkningsregleringsdonet (41) är anordnat att ge kontinuerligt ökande för- stärkning vid ökande tryck på hydraulmedíet i hydraulcylindern (1).

6. Anordning enligt krav Å, k ä n n e t e c kln a d av att det adaptive förstärkningsregleringsdonet (ål) är anordnat att ge en stegvis ökande för- stärkning vid ökande tryck på hydraulmedíet i hydraulcylindern (l).

7. Anordning enligt något av kraven 1-6, k ä n n e t ezc k n a d av att proportionalventilen (17) har linjär reglerkarakteristik. 800ê8Û5-1

8. Anordning enligt något av kraven 2-6, k ä n n e t e c k n a d av att proportïonalventilen (17) har olínjär reglerkarakteristik, och att en signalomformare (39) är anordnad att omforma signalen representerande trycket på hydraulmedíet i hydraulcylíndern (1) på sådant sätt att man 5 kompenserar för olinearíteten i reglerkarakteristíken.