用于振动工作台的控制设备的制作方法

本发明涉及一种振动工作台，特别是在用于生产坯料、方坯(bloom)或板坯(slab)的装置中使用的工作台，以允许插入锭模中的结晶器的振动。

现有技术

振动工作台在冶金领域中是已知的元件，振动工作台将锭模置于振动运动中，并且因此将结晶器置于振动运动中，在结晶器中发生铸造。由于这种重复的运动，形成在结晶器中的外壳不粘附到结晶器的壁，而且使得润滑剂沿着壁循环。

振动工作台表征为一个或多个致动器的存在，该一个或多个致动器施加(通常为正弦的)通常周期的振动到振动工作台的结构。需要的振动根据铸造速度、铸造材料和其他运行参数改变。

用于振动工作台的两种类型的控制设备在现有技术中是已知的：机电的和液压的。

机电控制设备基于杆-曲柄原理，该杆-曲柄原理不确保宽范围的可能的振动，这是因为振动的振幅是难调节的。因此，用此种类的致动器完全地适应于生产线中生产的改变是不可能的；因此它们对于单一产品铸造生产线是理想的，但是对于多个品牌和多个区间的生产线不是很合适。

相反，液压的或流体动力的控制设备允许适应于所有种类的产品，这是因为它们能简单地变化振动频率和振幅，但是它们需要控制单元、液压阀和甚至几百米长的柔性管的存在，结果显著增加了体积和成本。特别是由于大量的经受磨损的移动部件的存在的影响，以及由于需要油过滤系统存在的影响，频繁的维护也是需要的。而且，传统的液压设备是耗散类型的：它们确实提供在伺服阀的上游处于连续的循环中的流体，这仅当需要时允许流体的通道朝向液压致动器。此类型的设备需要由外部源供应的显著量的流体，并且意味着有连续的能量消耗以产生沿着将致动器联结到控制单元的柔性管的流体循环，该柔性管通常是数十米长的但也可达到数百米长的。

而且，通常包括在传统液压设备中的伺服阀确定了多个缺陷，最主要的缺陷是：

-该伺服阀的运行是在大气压力下在打开的回路中的，结果需要包括外部液压连接器，例如这样的回路在申请CN202461462U中被描述；

-需要复杂的过滤系统，以便限制伺服阀出故障的可能性；

-高运行和维护成本，这是因为伺服阀通常具有降低的寿命周期；

-伺服阀低的操作速度，结果液压回路的整体反应性低。

发明概述

本发明的主要目标在于制作一种用于坯料、方坯或板坯的生产装置的振动工作台，该振动工作台允许结晶器以最合适的频率和振幅振动，因此消除上面参照已知技术提及的缺陷。

特别地，意图是提出一种振动工作台的液压控制设备，该液压控制设备是守恒类型(conservative type)的，即该液压控制设备仅消耗使工作台运动严格地需要的量的能量。

进一步的目标在于提供一种液压控制设备，该液压控制设备允许在反应度和准确度方面达到良好的性能水平，同时确保最小的体积。

另一个目标在于制作一种需要降低水平的维护的液压控制设备。

因此，本发明提出通过提供一种用于振动工作台的控制设备以实现上面提及的目标，该控制设备可用于调节所述振动工作台的移动部分的振动，并且该控制设备包括液压回路；液压致动器，其连接到所述液压回路，并且适合于连接到振动工作台的移动部分以调节该振动工作台的移动部分的位置；其中所述液压致动器是双作用缸，该双作用缸具有通过刚性地连接到至少一个杆的滑动活塞彼此限定的第一室和第二室，该至少一个杆刚性地可约束到所述移动部分；其中所述液压回路是封闭回路且以高于大气压力的压力被加压，并且该液压回路包括至少一个可逆液压泵，该可逆液压泵由马达起动并且利用一个或多个管道直接地连接到所述第一室和所述第二室中的至少一个，而不插入伺服阀，因此液压流量的控制直接地由至少一个液压泵执行。

插入在通常超过1巴、有利地在2巴和6巴之间、甚至更有利地可以到达直至等于25巴的最大极限值的压力下被加压的封闭的液压回路的特性允许液压致动器单独用泵进行控制，与提供伺服阀的存在以控制液压回路的已知的系统不同，所有这些都是本发明振动工作台的能量平衡的优势。

优选地，设置有控制回路，控制回路连接到液压回路以控制活塞的位置。

优选地，控制回路适合反馈地进行作用。

优选地，控制回路包括用于检测活塞的位置的位置传感器。

优选地，控制回路包括连接到马达且连接到位置传感器的控制单元。

优选地，液压回路被完全地容置在容纳框架内。

优选地，液压回路包括仅一个可逆液压泵，可逆液压泵分别通过液压回路的第一支路和第二支路直接地连接到第一室和第二室。

优选地，在液压回路的第一支路和第二支路之间设置有两个连接支路，每个连接支路装备有最大压力阀。

优选地，可逆液压泵、第一支路和第二支路通过第三支路连接到补给源，补给源允许来自液压回路的任何可能的流体泄露被补给。

优选地，定向成阻止朝向补给源流动的第一止回阀和第二止回阀分别设置在第三支路的两个分支上，第三支路的两个分支分别连接到第一支路和第二支路。

优选地，液压回路包括两个可逆液压泵，两个可逆液压泵适合于在两个方向上旋转但仅在两个方向中的一个方向上泵送；两个液压泵中的第一液压泵通过液压回路的第一支路直接地连接到第一室，并且第二液压泵通过液压回路的第二支路直接地连接到第二室。

优选地，马达适合于交替地起动第一液压泵和第二液压泵，以便以预定频率和振幅产生振动工作台的振动。

优选地，第一液压泵和第二液压泵通过液压回路的第三支路连接到补给源，补给源允许来自液压回路的任何可能的流体泄露被补给。

优选地，在第一支路和第三支路之间设置装备有第一最大压力阀的第一连接支路，并且其中在第二支路和第三支路之间设置装备有第二最大压力阀的第二连接支路。

优选地，在第三支路和第一支路之间的连接支路上、在补给源和第一可逆泵之间设置第一止回阀，第一止回阀定向成阻止从第一支路到补给源的流动，并且其中在第三支路和第二支路之间的另一个连接支路上、在补给源和第二可逆泵之间设置第二止回阀，第二止回阀定向成阻止从第二支路到补给源的流动。

优选地，设置有连接到活塞且布置在第二室中的第二杆。

本发明还涉及一种包括可以沿着铸造方向振动的移动部分的振动工作台和用于所述移动部分的前面所述的控制设备。

附图简述

鉴于借助附图通过非限制性的实例公开的振动工作台的优选的但不排他的实施方案的详细描述，本发明的另外的特征和优势将更明显，在附图中：

图1描述了根据本发明的振动工作台的侧视图；

图2描述了用于起动图1中的振动工作台的控制设备的液压系统方案的第一实施方案；

图3描述了用于起动图1中的振动工作台的控制设备的液压系统方案的第二实施方案。

在不同的附图中的相同的参考标号标识相同的元件或部件。

具体实施方式

参照附图，描述了本发明的目标的振动工作台6的优选的实施方案，该振动工作台设置有用于控制工作台6的垂直位置的液压设备1，锭模7紧固在工作台6上，结晶器(没有示出)被插入在该锭模的内侧。

参考图1，液压设备1包括容纳框架10，在该容纳框架内提供有液压回路20，该液压回路20有利地为封闭的且加压的类型(它的变型在图2中和图3中说明)，该液压回路通过柔性管2连接或直接地连接到液压致动器21，该液压致动器21布置成非常接近容纳框架10且连接到振动工作台6以调节该振动工作台的高度。相对于用在通常包括液压控制单元的用于振动工作台的传统的耗散液压设备中的打开类型的液压回路(其中两个支路中的一个理论上处于大气压力下)，液压回路20表征为非常小的尺寸。

关于在图2中示出的本发明第一实施方案，液压致动器21是双作用类型的，包括第一室21a和第二室21b，活塞22在第一室和第二室之间滑动，该活塞使所述两个室21a、21b相对于彼此限定。活塞22刚性地连接到上部第一杆31a和下部第二杆31b，该下部第二杆31b与杆31a相对并且相对于杆31a具有相等的直径。中间活塞22在与液压致动器21的纵向轴线X一致的同一轴向方向的两个方向上滑动。上部杆31a连接到振动工作台6的移动结构。工作台6被限制到引导件60，该引导件仅允许工作台6在圆周上的运动，使得锭模7沿着由铸造半径界定的圆周振动，并因而使结晶器沿着由铸造半径界定的圆周振动。工作台6的位置和因而锭模7的位置取决于活塞22的位置。

为了控制活塞22的运动，液压回路20包括可逆泵9，该可逆泵分别通过液压回路20的第一支路20a和第二支路20b直接地连接到致动器21的第一室21a和第二室21b。

可逆体积泵9在一个方向或另一个方向上的旋转允许将油分别直接输送到致动器21的室21a、21b中的一个或另一个，因此确定活塞22和杆31a、31b在一个方向或相反的方向上的运动。根据本发明另一个变型，其它等效的流体代替油在回路20内部是可用的。

在第一实施方案的一个变型中，仅提供上部杆31a，由此由于流体(油)作用在活塞22的整个下部平坦表面上，因此推力是“全部”推力。代替在图2中的变型，由于流体(油)作用在活塞22的除被下部杆31b占据的部分之外的下部平坦表面上，因此推力是“环形的”推力。

两个连接支路40、41设置在液压回路20的第一支路20a和第二支路20b之间，每个连接支路装备有最大压力阀29a、29b，该最大压力阀被校准以保护液压回路免受过度负载导致的压力过载。第一支路20a和第二支路20b通过第三支路20c在可逆泵9的上游连接到蓄能器或补给源27，该蓄能器或补给源允许来自液压回路20的任何流体泄漏被补给，并且允许流体体积的变化被管理。定向成阻止从支路20a和20b朝向补给源27的流动的第一止回阀28a和第二止回阀28b分别在补给源27和可逆泵9之间设置在第三支路20c的两个分支上，因此允许在相反方向上的流动。

补给源也通过液压回路20的所述第三支路20c直接地连接到可逆泵9。

泵9通过电动马达19起动，有利地通过无刷类型的电动马达或步进类型的电动马达起动。

可逆泵9和无刷马达19的使用允许致动器21的第一室21a和第二室21b直接地连接到泵9，因此阻止伺服阀的使用，该伺服阀通常用在常规的液压回路中，其中液压回路的两个支路中的一个处于大气压力下。这还允许液压回路20需要的流体的量和该液压回路的总长减少。对于特征在于将液压致动器21连接到容纳框架10内部的液压回路20的3,5米长的柔性管2的应用实施例，由循环中的流体和补给源27中的流体的总量给出的运行液压回路20所需要的流体量可以有利地在2升和5升之间的范围，有利地在2升和3升之间的范围。在液压致动器和容纳框架10之间没有柔性连接管2的情况下，流体在其中循环的液压线路的总长有利地小于3米，优选地小于2米。

此外，在回路中设置了压力进口17，当回路通过接头16被充满并且首次处于压力下时，该压力进口允许回路排放。还可以提供用于在运行期间执行监测的压力传感器25的插入。

油缸内部的活塞22的位置是泵9的马达19的角度位置的函数，同时活塞的运动速度是泵9的角速度的函数。可逆体积泵9允许控制系统需要移动活塞22所实际需要的量的液体移动(它还可以使显著小的体积的油流动)。当液压回路20封闭且相对于大气压力加压时，即没有液压控制单元时，相同量的流体总是在液压回路内流动。泵9的马达19确定液压回路20内部的流体的所有移动：因此，如果马达19不起动泵9，在液压回路20的所有点中的流体的流动大体是零，并且活塞22不经受移动。由于能量的消耗与活塞22的移动直接地相关联，因此，设备因而被制成守恒的类型。设备1实际上仅消耗移动工作台6所需要的能量，并且在不需要移动工作台6时，由于流体在所有回路中停止，因此能量消耗为零。特别地，当由于不进行铸造过程而停止振动工作台6时，能量消耗为零；相反在现有技术中，即使当振动工作台保持停止时，控制单元必须继续再循环油以保持它在适当的温度下，并且因此防止伺服阀堵塞的风险。可逆泵9以受控的方式被控制，并且因而致动器21以受控的方式被控制。为了允许可逆泵9和致动器21的控制，液压设备1包括连接到液压回路20的控制回路30。

关于在图3中示出的本发明第二实施方案，液压致动器21是双作用类型的，包括第一室21a和第二室21b，活塞22在第一室和第二室之间滑动，该活塞使所述两个室21a、21b相对于彼此限定。活塞22刚性地连接到单一杆31a，该单一杆穿过上部第一室21a布置。中间活塞22在与液压致动器21的纵向轴线X一致的同一轴向方向的两个方向上滑动。杆31a连接到振动工作台6的移动结构。工作台6被限制到引导件60，该引导件仅允许工作台在圆周上的运动，使得锭模7沿着由铸造半径界定的圆周振动，并且因而结晶器沿着由铸造半径界定的圆周振动。工作台6的位置和因而锭模7的位置取决于活塞22的位置。

为了控制活塞22的运动，代替第一实施方案的适合于在两个方向上泵送油的可逆泵9的液压回路20包括两个可逆泵9a、9b，该两个可逆泵实际上可以在两个方向上旋转，但是仅允许在两个方向中的一个方向上泵送，同时它们在两个方向中的另一个方向上起管道作用，因此简单地使压力通过油的通道排放。在内齿轮副类型的这些可逆泵中的压力仅仅且总是由所谓的(具有第一横断面的)压力侧产生，而与旋转的方向无关；同时在所谓的(具有大于所述第一横断面的第二横断面的)吸入侧上压力是不允许的。反之，例如相反于旋转的标准方向的控制的压力损失是可能的，因此允许油穿过泵从压力侧流向吸入侧。这种运行确保系统在压力侧上是预加载的。

通过液压回路20的第一支路20a，泵9a直接地连接到致动器21的第一室21a。通过液压回路20的第二支路20b，泵9b转而直接地连接到致动器21的第二室21b，而不在管道20a、20b中使用伺服阀。

泵9a的起动允许油或其他等效流体直接地被传送到第一室21a，因此确定活塞22和杆31a沿着轴线X向下的移动。

泵9b的起动允许油或其他等效流体直接地被传送到第二室21b，因此确定活塞22和杆31a沿着轴线X向上的移动。

因此，泵9a和9b彼此交替地被起动，以便以预定频率和振幅产生振动工作台6的振动。泵9a和9b均通过电动马达19起动，有利地通过无刷类型的电动马达或步进类型的电动马达起动。

在第二实施方案的变型中，也可以设置下部杆31b，由此由于流体(油)作用在活塞22的除被下部杆31b占据的部分之外的下部平坦表面上，因此从底部向上的推力是“环形的”推力。相反在图3中的变型中，由于流体(油)作用在活塞22的整个下部平坦表面上，所以从底部向上的推力是“全部”推力。

通过回路20的第三支路20c，泵9a和泵9b连接到蓄能器或补给源27，该蓄能器或补给源允许来自液压回路20的任何流体泄漏被补给，并且允许流体体积的变化被管理。在第一支路20a和第三支路20c之间设置了装备有最大压力阀29a的连接支路40，该最大压力阀被校准以保护液压回路免受由过度负载导致的压力过载。类似地，在第二支路20b和第三支路20c之间设置了装备有第二最大压力阀29b的连接支路41。

在第三支路20c和第一支路20之间的连接支路42上，在补给源27和可逆泵9a之间设置有第一止回阀28a，该第一止回阀定向成阻止从第一支路20a朝向补给源27的流动，因此允许在相反方向上的流动。类似地，在第三支路20c和第二支路20b之间的连接支路43上，在补给源27和可逆泵9b之间设置有第二止回阀28b。

泵9a和9b以及无刷马达19的使用允许第一室21a直接地连接到泵9a，并且允许第二室21b直接地连接到泵9b，因此阻止在管道20a、20b中使用伺服阀，该管道将泵9a、9b直接地连接到通常在常规液压回路中使用的室21a、21b。这还允许液压回路20需要的流体的量以及该液压回路的总长减少。

此外，在回路中设置了压力进口17，当回路通过接头16被充满并且首次处于压力下时，该压力进口允许回路排放。还可以提供用于在运行期间执行监测的压力传感器25的插入。

油缸内部的活塞22的位置是马达19的角度位置的函数，同时活塞的运动速度是泵9a、9b的角速度的函数。可逆体积泵9a、9b允许控制系统需要移动活塞22实际所需的量的液体移动(它还可以引起显著小的体积的油流动)。当液压回路20封闭且加压时，即没有液压控制单元时，相同量的流体总是在液压回路内流动。泵9a、9b的马达19确定液压回路20内部的流体的所有移动：因此，如果马达19不起动泵9a、9b，则在液压回路20的所有点中的流体的流动大体是零，并且活塞22不经受移动。由于能量的消耗与活塞22的移动直接地相关联，因此，设备因而被制成守恒的类型。实际上，设备1仅消耗移动工作台6需要的能量，并且在不需要移动工作台6时，由于流体在整个回路中停止，所以能量消耗为零。特别地，当由于不进行铸造过程因而振动工作台6停止时，能量消耗为零；相反在现有技术中，即使当振动工作台保持停止时，控制单元必须继续再循环油以保持油在适当的温度下，并且因此防止伺服阀堵塞的风险。

可逆泵9a、9b以受控的方式被控制，并且因而致动器21以受控的方式被控制。为了允许可逆泵9a、9b和致动器21的控制，液压设备1包括连接到液压回路20的控制回路30。在上面描述的两个实施方案中，控制回路30可以例如基于预测方法，或者以根据某些运行参数的测量而反馈地作用。在控制系统30在反馈中的情况下，它可以有利地包括用于检测活塞22的位置的位置传感器24。控制回路30还包括控制单元26，电动马达19通过该控制单元26被控制。控制单元26连接到位置传感器24，以便通过将根据铸造参数在锭模中需要的振动与利用活塞22的移动实际获得的那些振动相比较，来获得反馈控制。该控制连续地执行。

在上面描述的实施方案中，封闭的且加压的液压回路20有利地全部地容置在容纳框架10中，来自液压致动器21的一部分布置在容纳框架10的外部区域中，但是非常紧密地连接到容纳框架10。致动器实际上被固定到工作台6以能传递移动。在任何情况下，封闭的且加压的液压回路20不需要外部液压接头和因而在框架10外侧不需要用于油的箱。液压回路20可以有利地被密封在框架10的内部，以便与外部环境隔离，在本发明的使用范围内，由于泥土、尘土或类似物的存在，外部环境通常是特别艰难的。这允许避免部件的过度磨损，并且确保装置的良好运行延长，由此减少维护干预。一种可替代的解决方案提供在工作台6的板上安装液压致动器21连同其起动单元(即连同液压回路20)的可能性。

本发明的包括封闭且加压的液压装置的设备不确定能量的浪费，并且由此界定为守恒的，在该封闭的且加压的液压装置中仅最小量的流体被移动，即仅移动液压致动器的活塞所需要的量的流体被移动。这类设备的使用还允许获得以高性能和反应度为特征的液压设备；这通过该设备使用由允许达到高运行速度的电动马达控制的液压泵的事实进一步促进。