專利名稱：電液融合雙容積變動力控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動力控制系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種在注塑機、壓力機 等設(shè)備中使用的電液融合雙容積變動力控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著世界各國在環(huán)保(如能耗、噪音、泄漏等)控制方面日益嚴格的要求，
節(jié)能已成為各種機械制造商研究的重點。例如在注塑產(chǎn)品的成本構(gòu)成中，電 費占了相當?shù)谋壤６罁?jù)現(xiàn)有注塑機設(shè)備的工藝要求，油泵馬達的耗電占整 個設(shè)備耗電量的比例高達50% 65%,因此極需對馬達的節(jié)能進行研究，
注塑機的工藝過程一般分為送料、合模(鎖模)、注射(射膠)、保壓、 塑化(熔膠)、冷卻、開模頂出等幾個階段，各個階段需要不同的壓力和流量。 因此對于油泵而言，在注塑過程中是處于變化的負載狀態(tài)，而現(xiàn)有注塑機幾乎 全部應(yīng)用了 P/Q復(fù)合電液比例閥+定量泵的節(jié)能系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要是利用三通 型的比例調(diào)速閩來控制速度，再在其上疊加比例壓力先導(dǎo)閩控制系統(tǒng)壓力。但 由于采用定量泵供油，在工作過程中始終存在與流量有關(guān)的能量損失，特別是 保壓過程中，這部分的能耗很大。為此也有采用以下兩種比較先進的控制系統(tǒng):
1、 負載敏感(感應(yīng))電液控制系統(tǒng)
應(yīng)用變量泵和電液比例閥結(jié)合的負載敏感(感應(yīng))電液控制系統(tǒng)的運動速 度將由流過比例節(jié)流閥的流量和變量泵相結(jié)合來控制。該系統(tǒng)釆用泵閥結(jié)合的 負載敏感控制原理，具有液壓動力輸出隨負載而同步變化，盡管可消除應(yīng)用定 量泵與三通比例閥與流量有關(guān)的節(jié)能損失，但因比例節(jié)流閥存在固定的工作壓 差，仍存在較大的節(jié)流損失，特別在高速階段，這一損失就很大。
2、 定量泵+變頻永磁調(diào)速電機系統(tǒng)永磁電動機轉(zhuǎn)速在變頻器的控制下，隨負載變化IT變化，節(jié)能效果與負載 敏感控制系統(tǒng)相當，但注塑成形各階段頻繁的速度變化使液壓泵驅(qū)動電機頻繁 處于加減速工況下，由于磁滯效應(yīng)及轉(zhuǎn)動慣量的影響，響應(yīng)速度慢(比例泵響
應(yīng)時間在100ms之內(nèi)，變頻調(diào)速響應(yīng)時間需100~200ms)。導(dǎo)致了注射循環(huán)周 期的增加，不能適應(yīng)多級速度變化的快速注射。在油泵轉(zhuǎn)速較低時，其輸出壓 力、流量不穩(wěn)定冷卻效果下降，油泵電機的使用壽命降低，由于變頻電機低速 性能差，油泵低轉(zhuǎn)速吸油性能不好，另外，電機經(jīng)常在低轉(zhuǎn)速下工作，與電機 轉(zhuǎn)子相連的風扇葉片的轉(zhuǎn)速也低，致使電機散熱不良，同時，絕緣層在變頻器 高頻高壓的沖擊下絕緣下降而影響電機壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能獲得更好的節(jié)能效果，更快的響應(yīng)速度，更 高的控制精度的電液融合雙容積變動力控制系統(tǒng)。
本發(fā)明中的電液融合雙容積變動力控制系統(tǒng)包括有伺服電機、壓力傳感器、 數(shù)模轉(zhuǎn)換器及控制器，所述壓力傳感器與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器電連接，所述數(shù)模轉(zhuǎn) 換器與所述控制器電連接，所述控制器與所述伺服電機電連接并控制所述伺服 電機動作，所述控制系統(tǒng)還包括有雙容積柱塞泵，所述壓力傳感器設(shè)在所述雙 容積柱塞泵的出油口處，用于檢測所述雙容積柱塞泵輸出的液體壓力，并將檢 測到的信號傳送給所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，由所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器將檢測到的模擬信號轉(zhuǎn) 換成數(shù)字信號并傳送給所述控制器。
所述伺服電機內(nèi)部設(shè)有用于檢測所述伺服電機動作信號并能將所述動作信 號傳送給所述控制器的脈沖編碼器。
所述雙容積柱塞泵包括內(nèi)部形成有容置空間的泵殼、用于閉合泵殼的后蓋、 穿設(shè)在泵殼與后蓋之間且延伸出泵殼的一端與所述伺服電機驅(qū)動軸連接的傳動 軸，在所述傳動軸上設(shè)置有能隨傳動軸一起旋轉(zhuǎn)的缸體，所述缸體的油窗口與 所述后蓋上的進油口、出油口連通，并在所述油窗口內(nèi)滑動至少設(shè)有一個借助 于搖擺件能作直線移動的柱塞-滑靴組件，同時，在所述缸體的兩側(cè)各設(shè)有用于控制所述述雙容積柱塞泵流量的最大流量控制件和最小琉量控制件。
所述后蓋上設(shè)有由所述控制器直接控制而能直接連通進油口與出油口的安 全閥。
所述后蓋上設(shè)在三條用于控制所述最大流量控制件和最小流量控制件的通 道，在該三條通道之間設(shè)置有由所述控制器直接控制的電磁閥。 所述缸體的油窗口經(jīng)配油盤與所述出油口 、進油口連通。
本發(fā)明中的電液融合雙容積變動力控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點
1、 節(jié)能(節(jié)電)
通過伺服電機、無級控制變量柱塞泵以及閉環(huán)控制系統(tǒng)中壓力流量的合理 匹配，使得本系統(tǒng)比現(xiàn)有注塑機能耗大大降低(比定量泵注塑機節(jié)能60-70%， 比變量注塑機節(jié)能40-50%,比定量泵+變頻永磁調(diào)速電機系統(tǒng)節(jié)能20-30%，)。
2、 系統(tǒng)油溫升大幅降低，冷卻水用量可節(jié)省80%以上(甚至不用冷卻水) 由于系統(tǒng)無用功近乎等于零，使得系統(tǒng)油溫升高得到很好控制，甚至取消
冷卻水及其電能消耗、變低速大扭矩為中速小扭矩、底壓力從以前的2MPa變 為現(xiàn)在的0MPa。
3、 機身體積減小冷卻裝置取消、油箱容積大幅減小、控制與油泵的集成使得整機體積減小 和靈活且減少材料的使用。
4、 降低噪音改善工作環(huán)境
系統(tǒng)最大功率降低、低轉(zhuǎn)速工況時間長以及壓力、排量和轉(zhuǎn)速的合理匹配 使得系統(tǒng)噪聲值大大降低。
5、 系統(tǒng)響應(yīng)速度快
由于伺服電機啟動響應(yīng)時間<0.01秒，加上柱塞泵的容積效高，所以本發(fā) 明中的控制系統(tǒng)可在0.07秒內(nèi)完成啟動壓力的爬升，以及由于伺服電機的反向 轉(zhuǎn)動可使系統(tǒng)壓力在0.05秒內(nèi)完成泄壓至OMPa。
6、 控制精度提高
控制系統(tǒng)通過閉環(huán)控制移模、鎖模、注射、頂出時的流量和壓力，提高了控制精度重復(fù)精度《0.1%，直線性《1%。


圖l為本發(fā)明中電液融合雙容積變動力控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明中柱塞泵的工作原理圖； 圖3為本發(fā)明中柱塞泵的剖視示意圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明中的具體實施例作進一步詳細說明。 如圖i所示，本發(fā)明中的電液融合雙容積變動力控制系統(tǒng)包括有雙容積柱 塞泵l、伺服電機2、壓力傳感器3、數(shù)模轉(zhuǎn)換器4及控制器5，其中壓力傳感 器3用于檢測雙容積柱塞泵1出口處液體的壓力，并將檢測到的信號傳送給數(shù) 模轉(zhuǎn)換器4,由數(shù)模轉(zhuǎn)換器4將壓力傳感器3檢測到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信 號并傳送給控制器5,由控制器5控制伺服電機2來調(diào)整雙容積柱塞泵1輸出 的液體壓力，同時伺服電機2的工作情況由伺服電機2內(nèi)部所設(shè)有脈沖編碼器 6傳送給控制器5，從而對伺服電機2進行合理控制。本發(fā)明中的伺服電機2、 壓力傳感器3、數(shù)模轉(zhuǎn)換器4及控制器5均采用市售成熟產(chǎn)品，對于具體的結(jié) 構(gòu)及工作原理不再另行描述。
如圖2和圖3所示，本發(fā)明中的雙容積柱塞泵1將壓力傳感器3設(shè)置在其 內(nèi)部出油口 16處，也就是說直接設(shè)在雙容積柱塞泵1內(nèi)部，用于檢測出油口 16處的油壓。雙容積柱塞泵l包括內(nèi)部形成有容置空間的泵殼10、用于閉合泵 殼lO的后蓋ll、穿設(shè)在泵殼10與后蓋11之間且延伸出泵殼IO的一端與伺服 電機2驅(qū)動軸連接的傳動軸12。在傳動軸12上設(shè)置有能隨傳動軸12—起旋轉(zhuǎn) 的缸體13，缸體13的油窗口 30經(jīng)配油盤15與后蓋11上的進油口 16、出油口 17連通，如圖2所示，并在油窗口 30內(nèi)滑動設(shè)有至少一個柱塞-滑靴組件14, 該柱塞-滑靴組件14的一端位于油窗口 30內(nèi)，另一端緊貼在搖擺件18的平面 上，柱塞-滑靴組件14在隨缸體13 —起旋轉(zhuǎn)的同時由于一端緊貼搖擺件18而在作往復(fù)直線運動，從而實現(xiàn)吸油與排油的目的。
后蓋12中有三條通道26、 27、 28，每條通道均與出油口 16相通，通道27 與控制缸件22的內(nèi)部油液相通，通道26與泵殼IO的內(nèi)腔相通，進一步通過外 泄口 (圖中未示出)連通油箱。在通道26、 27、 28之間由電磁閥24控制連通 與斷開，從而控制雙容積柱塞泵1的流量。
本發(fā)明中的雙容積柱塞泵1還設(shè)置有安全閥29，該安全閥29置于后蓋11 處，由外部的控制器5直接控制調(diào)節(jié)，從而可以通過安全閥29直接使雙容積柱 塞泵l的進油口 16與出油口 17溝通，使系統(tǒng)壓力不超過安全閥29設(shè)定的最大 壓力，確保系統(tǒng)的安全。
搖擺件18可轉(zhuǎn)動地套設(shè)在傳動軸12上，與傳動軸12垂直線的夾角為a ， 同時在搖擺件18位于缸體13的兩惻各設(shè)有最大流量控制件19和最小流量控制 件20。其中最大流量控制件19包括有直接與搖擺件18連接的控制缸件22和 位于控制缸件22內(nèi)部用于推頂控制缸件22的調(diào)節(jié)件21?？刂聘准?2內(nèi)部油 液通路經(jīng)通道27與電磁閥24連通，并由電磁閥24控制。最小流量控制件20 中的油液經(jīng)通道28與電磁閥24連通，并進一步與出油口 16，從而由電磁閥24 控制。
本發(fā)明中的雙容積柱塞泵l的工作原理如下
搖擺件18與傳動軸12垂直線的夾角oc決定了雙容積柱塞泵l的排量， 排量-C tga
其中C為雙容積柱塞泵l為結(jié)構(gòu)常數(shù)。
通過調(diào)節(jié)件21推動控制缸件22改變a角的最大值，也就設(shè)定了雙容積柱 塞泵l的最大排量，最小流量控制件20的位置則限定了 a角的最小值，也就是
說設(shè)定了雙容積柱塞泵1的最小排量。 具體工作過程如下
首先由電磁閥24接到控制器5的信號并使通道26與通道27相通，由流量 最大控制件19設(shè)定cx角的最大值，并關(guān)閉通道26與通道27的連通；接著進一 步控制電磁閥24,使通道28與通道27相通，由流量最小控制件20設(shè)定a角的值，此時由壓力傳感器3將檢測到信號經(jīng)由數(shù)模轉(zhuǎn)換器4對信號進行處理，
并將處理后的信號傳給控制器5，對伺服電機2進行控制，從而驅(qū)動傳動軸12 轉(zhuǎn)動，使柱塞-滑靴組件14滑動，實現(xiàn)吸油與排油動作。在吸油與排油的動作 過程中，利用壓力傳感器3及脈沖編碼器6對出油口 16處的油壓及伺服電機2 的運行情況進行實時監(jiān)控，從而可以由控制器5隨時調(diào)整伺服電機2的運作及 雙容積柱塞泵1的最大和最小流量。
綜上所述，本發(fā)明中的電液融合雙容積變動力控制系統(tǒng)具有下述優(yōu)點
1、 雙容積柱塞泵的最大排量和最小排量均可以任意設(shè)定，并由控制器隨時 直接控制，使得本發(fā)明中的控制系統(tǒng)適用于流量控制和壓力控制頻繁的塑機產(chǎn) 品，如塑機處在鎖模保壓狀態(tài)，雙容積柱塞泵輸出小流量，可顯著節(jié)省能量。
2、 伺服電機的應(yīng)用，解決了變頻調(diào)節(jié)技術(shù)通過調(diào)節(jié)液壓泵的轉(zhuǎn)速，響應(yīng)速 度慢的性能問題。.同時由于電機自身運轉(zhuǎn)的特性，提高了電力的利用效率。在 注塑機成型過程中，針對不同的壓力和流量，調(diào)整相應(yīng)的頻率輸出，形成對壓 力、流量的精確閉環(huán)控制，實現(xiàn)伺服電機對注塑機能量需求的自動匹配和調(diào)整， 可節(jié)省電量40~80%,并且在保壓時伺服電機可以以極低轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)，使雙容積 柱塞泵的輸出流量僅僅用以補充其本身的泄漏即可，具有節(jié)省能耗十分明顯， 能廣泛用于塑機和壓機等設(shè)備的優(yōu)點。
3、 無級控制變量柱塞泵的應(yīng)用
本發(fā)明中的雙容積柱塞泵為無級控制變量柱塞泵，在系統(tǒng)需要流量很小時， 可以依靠其變量機構(gòu)使油泵排出量自動減少到很低，而伺服電機則自然而然提 高了轉(zhuǎn)速，其轉(zhuǎn)速的高低可以隨意調(diào)節(jié)和控制設(shè)定。
4、 閉環(huán)反饋控制裝置的應(yīng)用
通過內(nèi)置的傳感器，將壓力和流量的差異快速并精確地反饋給控制器，再 通過閉環(huán)控制進行高速運算修正調(diào)節(jié)，從而使注塑機的各個動作精度大大提高。
權(quán)利要求
1、一種電液融合雙容積變動力控制系統(tǒng)，包括有伺服電機、壓力傳感器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器及控制器，所述壓力傳感器與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器電連接，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器與所述控制器電連接，所述控制器與所述伺服電機電連接并控制所述伺服電機動作，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括有雙容積柱塞泵，所述壓力傳感器設(shè)在所述雙容積柱塞泵的出油口處，用于檢測所述雙容積柱塞泵輸出的液體壓力，并將檢測到的信號傳送給所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，由所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器將檢測到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳送給所述控制器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的電液融合雙容積變動力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述伺服電機內(nèi)部設(shè)有用于檢測所述伺服電機動作信號并能將所述動作信號傳送給所述控制器的脈沖編碼器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電液融合雙容積變動力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述雙容積柱塞泵包括內(nèi)部形成有容置空間的泵殼、用于閉合泵殼的后蓋、穿設(shè)在泵殼與后蓋之間且延伸出泵殼的一端與所述伺服電機驅(qū)動軸連接的傳動軸，在所述傳動軸上設(shè)置有能隨傳動軸一起旋轉(zhuǎn)的缸體，所述缸體的油窗口與所述后蓋上的進油口、出油口連通，并在所述油窗口內(nèi)滑動至少設(shè)有一個借助于搖擺件能作直線移動的柱塞-滑靴組件，同時，在所述缸體的兩側(cè)各設(shè)有用于控制所述述雙容積柱塞泵流量的最大流量控制件和最小流量控制件。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電液融合雙容積變動力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述后蓋上設(shè)有由所述控制器直接控制而能直接連通進油口與出油口的安全閥。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電液融合雙容積變動力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述后蓋上設(shè)在三條用于控制所述最大流量控制件和最小流量控制件的通道，在該三條通道之間設(shè)置有由所述控制器直接控制的電磁閥。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電液融合雙容積變動力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述缸體的油窗口經(jīng)配油盤與所述出油口 、進油口連通。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電液融合雙容積變動力控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括有伺服電機、壓力傳感器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、控制器及雙容積柱塞泵，其中壓力傳感器與數(shù)模轉(zhuǎn)換器電連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器與控制器電連接，控制器與伺服電機電連接并控制伺服電機動作，壓力傳感器設(shè)在雙容積柱塞泵的出油口處，用于檢測雙容積柱塞泵輸出的液體壓力，并將檢測到的信號傳送給數(shù)模轉(zhuǎn)換器，由數(shù)模轉(zhuǎn)換器將檢測到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳送給所述控制器。本發(fā)明中的控制系統(tǒng)具有更好的節(jié)能效果，更快的響應(yīng)速度及更高的控制精度。
文檔編號F04B49/00GK101503998SQ200810161450
公開日2009年8月12日 申請日期2008年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月28日
發(fā)明者楊小理 申請人:海特克液壓有限公司