专利名称：超低压气控伺服系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及气压控制系统，尤其是涉及一种运用于低压铸造机上的超低压气控伺服系统。
背景技术：
低压气控系统的原理是利用压缩空气传递动力和控制信号，通过各种气动元件，与机械、液压、电气等综合构成控制回路，从而实现各种生产控制自动化，常应用于医疗、仪器仪表、手提工具、化工冶金、工业装备、军用装备等超低压气控系统智能化控制领域。低压气控系统主要包括四部分气源装置、控制元件、执行元件、辅助元件。现有的低压气控系统，均选用400-800KPA的空气泵作为气源，气控系统常选用多个减压阀组成并联回路、实现多个定值压力输出的逻辑控制，在实际使用时其缺陷在于重复精度和低压稳定性很差；也有的选用模拟量信号控制的电-气比例减压阀对气压减压控制，但是当控制气压低于·30KPA时，电-气比例减压阀会产生控制盲区。上述两种类型的气控系统均会因能源浪费、气源体积大、噪声大、重量重、低压盲区，使超低压气控系统的应用领域受到限制。中国专利文献CN101660516A公开了一种气压控制系统，具体的说是一种气控用超低压超精密伺服泵，包括伺服电机，L形支架，偏心套，泵体上盖，升降杆，弹簧，泵体，进气法兰，出气法兰，脱水器，二位二通电磁泵，低压铸造炉，可编程控制器，伺服驱动器，触摸屏，编码器，所述伺服电机采用导线与伺服驱动器的输出端进行联接，并且该伺服驱动器的输入端与可编程控制器的输出端相连；所述的伺服电机的右端设有编码器，该编码器采用导线将伺服电机的数据反馈到可编程控制器的反馈接口。该现有技术不仅体积小，重量轻，而且采用从O lkgf/cm2升压可控的办法得到精确的低压控制而不存在盲区，是一种完全智能化的精密低压气控元件。但是该现有技术的气压控制系统在运用于低压铸造机上时，仍存在着如下不足I、在该现有技术中，泄压装置只是一电磁阀，其设置只是为了在熔化炉内的保压结束后，开启释放熔化炉内的气体泄压。因此，在该现有技术中的泄压装置不能对铸件质量的提高起到任何作用。而在实际生产中，影响铸件质量的保压时间很难把握，如果保压时间不够，铸件未完全凝固就卸压，型腔中的金属液将会全部或部分流回批捐，造成铸件“放空”报废如果保压时间过久，则浇口残留过长，这不仅降低工艺收得率，而且还会造成浇口 “冻结”，使铸件出型困难。因此，将该现有技术用于低压铸造机上后生产出来的铸件的质量得不到保证。2、在该现有技术中，是采用隔膜泵来提供低压气流的，由于隔膜泵是一种由膜片往复变形造成容积变化的容积泵，因此，它不能提供连续的低压气流，当用于低压铸造上时，会很大程度的影响铸件的质量。
实用新型内容为此，本实用新型所要解决的技术问题在于现有技术中的低压气控伺服系统的泄压装置不能对铸件质量的提高起到辅助作用的问题，提供一种在泄压过程中能够对铸件进行合理补缩的超低压气控伺服系统。为解决上述技术问题，本实用新型一种超低压气控伺服系统，包括气泵，所述气泵朝工作对象内提供低压气流；伺服驱动装置，所述伺服驱动装置包括伺服电机，所述伺服电机驱动所述气泵运转;控制装置，所述控制装置按预设P-T工艺曲线控制所述伺服电机的运转；反馈装置，所述反馈装置包括将所述伺服电机的即时转速向所述控制装置反馈的第一反馈装置，以及将所述工作对象中即时压力向所述控制装置反馈的第二反馈装置；所述控制装置根据所述第一反馈装置的反馈信息，对所述伺服电机的转速进行修正补偿；在泄压前，所述控制装置根据所述第二反馈装置的反馈信息对所述伺服电机的转速进行修正 补偿；泄压装置，所述泄压装置在所述控制装置的控制下开启，释放所述工作对象内的气流泄压；所述泄压装置为伺服流量调节阀，泄压时，所述控制装置根据所述第二反馈装置的反馈信息，即时控制所述伺服流量调节阀的释放量，以使泄压过程中，所述工作对象内压力的变化与所述预设P-T工艺曲线中泄压阶段的压力变化一致。所述控制装置包括具有人机界面的可编程控制器；所述伺服驱动装置还包括对来自所述可编程控制器的脉冲信号进行功率放大后驱动所述伺服电机工作的伺服驱动器，所述第一反馈装置为设置在所述伺服电机后端的旋转编码器，所述旋转编码器通过导线与所述可编程控制器的反馈接口连接，所述第二反馈装置为压力变送器，所述压力变送器通过导线分别与所述工作对象以及所述可编程控制器的反馈接口连接。所述工作对象为低压铸造装置，所述低压铸造装置包括熔化炉，成型有型腔的模具，以及在低压气流的作用下，将所述熔化炉中的熔液往所述型腔内输送以达到充形和保压的升液管。所述气泵为伺服滚柱气泵。所述伺服滚柱气泵包括泵壳，所述泵壳包括成型有内腔的泵体，以及设置在所述泵体端部的端盖，且所述泵体上成型有吸气口和压气口；定子，所述定子呈管状，固设在所述泵体的所述内腔内，且所述定子的圆周侧壁的相应位置上成型有与所述压气口相通的压气槽，以及与所述吸气口相通的吸气槽；转子轴，所述转子轴偏心设置在所述定子内；转子，所述转子呈圆盘状，设置在所述转子轴上，所述转子的圆周边缘成型有数个沿轴向贯通的滚柱槽，且所述滚柱槽内设有滚柱；端面密封片，所述端面密封片设置在所述泵体与所述端盖之间，实现所述泵壳内腔的密封。所述滚柱槽呈U型或呈V型。所述伺服滚柱气泵的所述转子、定子、滚柱、端面密封片由含油HD-PE高密度聚乙烯材料制成。[0025]所述端盖、所述泵体由铝合金制成。所述伺服流量调节阀上还并联有一手动开关阀。所述气泵与所述工作对象之间还依次设有空气除水机，单向阀以及储气罐，所述单向阀的进气口与所述空气除水机的出气口相通，所述单向阀的出气口与所述储气罐相通。所述泄气阀出口处还设有空气滤清水罐。本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点I、在本实用新型中，泄压装置为伺服流量调节阀，泄压时，可编程控制器根据压力变送器的反馈信息，即时控制伺服流量调节阀的释放量，以使泄压过程中，熔化炉内压力的变化与预设P-T工艺曲线中泄压阶段的压力变化一致，这样在泄压过程中，能够根据铸件的情况释放熔化炉内的气流，使熔化炉内的即时压力符合铸件的需要，从而能够在泄压·过程中继保压阶段之后对铸件进行合理的补缩，避免了因保压时间不够而引起的铸件“放空”，也免除了浇口被冻结的情况，大大提高了铸件的质量。2、在本实用新型中，气泵采用伺服滚柱气泵，能够保证供气的稳定和持续。3、在本实用新型中，由于伺服滚柱气泵的转子、定子、滚柱、端面密封片均由含油HD-PE高密度聚乙烯材料制成，因此，能够提高伺服滚柱气泵的耐磨性以及密封性。
为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中图I是本实用新型的超低压气控伺服系统的原理图；图2是本实用新型的伺服滚柱气泵的结构图；图3是图二 A-A处的剖面图；图4是滚柱气泵的定子的立体图。图中附图标记表示为1-伺服电机、2-螺钉、3-电机法兰支架、4-平键、5-联轴器、6-平键、7-转子轴、8-螺钉、9-旋转油封、10-油封法兰、11-轴承、12-平键、13-螺钉、14-前端盖、15-端面密封片、16-定子、17-泵体、18-后端盖、19-端面密封片、20-滚柱、21-转子、22-轴承、23-空气滤清器、24-空气除水机、25-单向阀、26-储气罐、27-熔化炉、28-伺服流量调节阀、29-手动开关阀、30-空气滤清水罐、31-压力变送器、32-伺服驱动器、
37-驱动导线、38-电机旋转编码器反馈导线、39-输出导线、31-压力变送器、32-伺服驱动器、33-可编程控制器、34-人机界面、35-压力反馈导线、36-指令输出导线、37-驱动导线、
38-电机旋转编码器反馈导线、39-输出导线、40、升液管、41-50为气路管道、51-模具。
具体实施方式
本实用新型的超低压气控伺服系统能够运用于医疗、仪器仪表、手提工具、化工冶金、工业装备、军用装备等超低压气控系统智能化控制领域。如运用于在医疗领域时，工作对象为人体，通过往人体内输入低压氧进行治病，t匕如杀死肠道内厌氧的寄生虫，以及引起妇女子宫糜烂的厌氧菌等，再如脑梗塞也可以采用强制从呼吸道输入低压氧进行治疗。所采用的超低压供氧，其升压和保压通过改变泵在单位时间内的转速和转数来实现，而压力下降采用伺服节气阀就可以完成慢慢降压。如果急剧降压和不控制升压、保压，释压会使人产生非正常生理忍受度，使人产生不良反应或无法进行治疗。以下重点以本实用新型的超低压气控伺服系统运用于低压铸造机上为实施例进行阐述。在本实施例中，工作对象为低压铸造装置，所述低压铸造装置包括熔化炉27，成型有型腔的模具，以及在低压气流的作用下，将所述熔化炉27中的熔液往所述型腔内输送以达到充形和保压的升液管40。如图1-4所示，本实施例的一种超低压气控伺服系统，包括气泵、伺服驱动装置、控制装置、反馈装置、泄压装置，所述气泵朝熔化炉内提供低压气流，在本实施例中，所述气泵优选为伺服滚柱气泵。所述伺服驱动装置包括伺服电机1，以及伺服驱动器32，所述伺服驱动器32对来自所述可编程控制器33的脉冲信号进行功率放大后驱动所述伺服电机I工作，所述伺服电机I再驱动所述气泵运转；所述控制装置包括具有人机界面34的可编程 控制器33，能够按预设P-T工艺曲线控制所述伺服电机I的运转；所述反馈装置包括将所述伺服电机I的即时转速向可编程控制器33反馈的第一反馈装置，以及将所述熔化炉27中即时压力向可编程控制器33反馈的第二反馈装置；所述可编程控制器33根据所述第一反馈装置的反馈信息，对所述伺服电机I的转速进行修正补偿；在泄压前，所述可编程控制器33根据所述第二反馈装置的反馈信息对所述伺服电机I的转速进行修正补偿；在本实施例中，所述第一反馈装置为设置在所述伺服电机I后端的旋转编码器，所述旋转编码器通过导线与所述可编程控制器33的反馈接口连接，所述第二反馈装置为压力变送器31，所述压力变送器31通过导线分别与所述熔化炉以及所述可编程控制器33的反馈接口连接。所述泄压装置为伺服流量调节阀28，泄压时，所述可编程控制器33根据所述压力变送器31的反馈信息，即时控制所述伺服流量调节阀28的释放量，以使泄压过程中，所述熔化炉27内压力的变化与所述预设P-T工艺曲线中泄压阶段的压力变化一致。所述伺服流量调节阀28上还并联有一手动开关阀29，一旦所述伺服流量调节阀28失灵时，可手动开启手动开关阀29应急。为了保证通入熔化炉内的低压气体干燥、供入量持续稳定，所述气泵与所述熔化炉之间还依次设有空气除水机24，单向阀25以及储气罐26，所述单向阀25的进气口与所述空气除水机24的出气口相通，所述单向阀25的出气口与所述储气罐25相通。为了防止排出的气体污染大气，所述泄气阀出口处还设有空气滤清水罐30。如图2-4所示，所述伺服滚柱气泵包括泵壳，定子16，转子轴7，转子，端面密封片15，其中所述泵壳包括成型有内腔的泵体17，以及设置在所述泵体17端部的端盖，且所述泵体17上成型有吸气口和压气口 ；所述定子16呈管状，固设在所述泵体17的所述内腔内，且所述定子16的圆周侧壁的相应位置上成型有与所述压气口相通的压气槽，以及与所述吸气口相通的吸气槽；所述转子轴7偏心设置在所述定子16内；所述转子呈圆盘状，设置在所述转子轴7上，所述转子的圆周边缘成型有数个沿轴向贯通的滚柱20槽，且所述滚柱20槽内设有滚柱20，所述滚柱20槽呈U型或呈V型。所述端面密封片15设置在所述泵体17与所述端盖之间，实现所述泵壳内腔的密封。伺服电机I前法兰端面通过螺钉2与电机法兰支架3的前端面固定连接。所述电机法兰支架3的后端面用螺钉13与前端盖14连接，所述转子轴7与所述前端盖14孔内的轴承22的内孔和后端盖18内孔中轴承11的内孔中轴处11的内孔，实现两端支承连接。旋转油封9的外圆紧压在油封法兰10的内孔中，所述油封法兰10的端面通过螺钉8与前端盖14的前端面固定连接。所述前端盖14后端面凹孔与端面密封片15的外圆压装。所述后端盖18前端面凹孔与端面密封片19的外圆压装。所述转子21在圆周上沿轴向贯穿加工有8个U型槽，其槽内装有滚柱20，所述滚柱沿轴线方向长度与转子轴线方向的厚度相等。并与端面密封片15、19的配合面保持O. 02的间隙配合，以使转子21、滚柱20可以随转子轴7同步转动。与转子轴偏心e值位置设有定子，所述定子的外圆压装在泵体17的孔内，所述定子16上的吸气槽、压气槽与所述泵体17的吸气口和压气口相对应。为了提高气泵的耐磨性以及密封性，所述伺服滚柱气泵的所述转子21、定子16、滚柱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，精密机械加工而成。所述电机法兰支架3、油封法兰10、前端盖14、泵体17、后端盖18均采用铝合金压铸后精密机械加工而成。 本实用新型的超低压伺服系统运用于低压铸造机上的工作过程过程如下利用可编程控制器33按人机界面34所示的P-T曲线进行工艺编制。即时间参数T(秒)和压力参数P (kpa),按不同铸件形状和大小，编制成P-T直角坐标内的压力工艺曲线，就是在不同的时间段内有升液压力、充型压力、保压压力、泄压压力组成的拱桥式铸造曲线。根据P-T参数，可编程控制器33将单位时间内的脉冲数及脉冲频率输入伺服驱动器32进行功率放大后，经导线驱动伺服电机I。所述伺服电机I按在单位时间内的转数和转速指令旋转，伺服电机I后端旋转编码器通过导线将电机的转数和转速采样反馈给可编程控制器的反馈接口，进行对比运算后。对伺服电机转数和转速进行修正补偿。伺服电机的输出轴，通过平键，联轴器，平键沿箭头旋转方向扭动转子轴旋转，所述转子轴通过平键带动转子同步旋转。所述转子的U型槽内的滚柱在离心力的作用下，沿定子的内表面滚动。由滚柱定子内表面，转子的外表面及U型槽形成的容积腔在逐个加大形成真空。真空的容积腔通过定子的呼气槽和泵体的吸气口，将空气通过空气滤清器连续吸入泵中。右侧由滚柱、定子内表面、转子的外表面及U型槽形成的容积腔在逐个减少，形成压力空气。压力空气通过定子的压气槽和泵体的压气口排出。通过密封的管道41进入空气除水机24的下腔，除水后的干燥空气通过所述的空气除水机24的上腔通道通过管道42压力空气打开单向阀25，通过管道43，进入储气罐26内，并通过三通进入熔化炉27内作用在熔化后的金属液面上。在低压气的作用下，金属液沿升液管40的内孔上升，以对升液管上面的模具51内腔进行充型和保压，与此同时，在所述储气罐26和熔化炉27，管道43三通联接的压力变送器31，将炉内的即时压力通过导线35将压力采样模拟量输入可编程控制器33的反馈接口，与设定的P-T曲线进行实时比对，再对伺服电机I在单位时间内的转数和转速进行补偿。保证实时的压力跟踪人机界面34中设定的P-T的曲线。待保压结束后，可编程控制器33控制伺服流量调节阀28打开，并根据压力变送器31反馈的信息控制伺服流量调节阀28节气口的开度，低压空气通过管道45进入伺服流量调节阀28并通过节气口，再通过管道进入空气滤清水罐30的下端入口，进入所述空气滤清水罐内的水中进行滤清后，空气进入所述滤清水罐30的上腔，排入大气中，铸造完成。所述空气滤清水罐30的下腔入口管道，还并联接有手动放气阀29。所述手动放气阀29的上端与伺服流量调节阀28的上端通过管道48、49并联，并同时接入熔化炉的上端放气回路，所述手动放气阀29是一旦伺服流量调节阀28失灵时，手动放气阀29可应急放气。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或 变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
权利要求1.一种超低压气控伺服系统,包括 气泵，所述气泵朝工作对象内提供低压气流； 伺服驱动装置，所述伺服驱动装置包括伺服电机(I )，所述伺服电机(I)驱动所述气泵运转； 控制装置，所述控制装置按预设P-T工艺曲线控制所述伺服电机(I)的运转； 反馈装置，所述反馈装置包括将所述伺服电机(I)的即时转速向所述控制装置反馈的第一反馈装置，以及将所述工作对象中即时压力向所述控制装置反馈的第二反馈装置；所述控制装置根据所述第一反馈装置的反馈信息，对所述伺服电机(I)的转速进行修正补偿；在泄压前，所述控制装置根据所述第二反馈装置的反馈信息对所述伺服电机(I)的转速进行修正补偿； 泄压装置，所述泄压装置在所述控制装置的控制下开启，释放所述工作对象内的气流泄压； 其特征在于 所述泄压装置为伺服流量调节阀(28)，泄压时，所述控制装置根据所述第二反馈装置的反馈信息，即时控制所述伺服流量调节阀(28)的释放量，以使泄压过程中，所述工作对象内压力的变化与所述预设P-T工艺曲线中泄压阶段的压力变化一致。
2.根据权利要求I所述的超低压气控伺服系统，其特征在于所述控制装置包括具有人机界面(34)的可编程控制器(33);所述伺服驱动装置还包括对来自所述可编程控制器(33)的脉冲信号进行功率放大后驱动所述伺服电机(I)工作的伺服驱动器(32)，所述第一反馈装置为设置在所述伺服电机(I)后端的旋转编码器，所述旋转编码器通过导线与所述可编程控制器(33)的反馈接口连接，所述第二反馈装置为压力变送器(31 )，所述压力变送器(31)通过导线分别与所述工作对象以及所述可编程控制器(33 )的反馈接口连接。
3.根据权利要求2所述的超低压气控伺服系统，其特征在于所述工作对象为低压铸造装置，所述低压铸造装置包括熔化炉(27)，成型有型腔的模具，以及在低压气流的作用下，将所述熔化炉(27)中的熔液往所述型腔内输送以达到充形和保压的升液管(40)。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的超低压气控伺服系统，其特征在于所述气泵为伺服滚柱气泵。
5.根据权利要求4所述的超低压气控伺服系统，其特征在于所述伺服滚柱气泵包括 泵壳，所述泵壳包括成型有内腔的泵体(17)，以及设置在所述泵体(17)端部的端盖，且所述泵体(17)上成型有吸气口和压气口 ； 定子(16)，所述定子(16)呈管状，固设在所述泵体(17)的所述内腔内，且所述定子(16)的圆周侧壁的相应位置上成型有与所述压气口相通的压气槽，以及与所述吸气口相通的吸气槽； 转子轴(7)，所述转子轴(7)偏心设置在所述定子(16)内； 转子，所述转子呈圆盘状，设置在所述转子轴(7)上，所述转子的圆周边缘成型有数个沿轴向贯通的滚柱槽，且所述滚柱槽内设有滚柱(20 ); 端面密封片，所述端面密封片设置在所述泵体(17 )与所述端盖之间，实现所述泵壳内腔的密封。
6.根据权利要求5所述的超低压气控伺服系统，其特征在于所述滚柱(20)槽呈U型或呈V型。
7.根据权利要求6所述的超低压气控伺服系统，其特征在于所述伺服滚柱气泵的所述转子、定子(16)、滚柱(20)、端面密封片由含油HD-PE高密度聚乙烯材料制成。
8.根据权利要求7所述的超低压气控伺服系统，其特征在于所述端盖、所述泵体(17)由招合金制成。
9.根据权利要求4所述的超低压气控伺服系统，其特征在于所述伺服流量调节阀(28)上还并联有一手动开关阀(29)。
10.根据权利要求9所述的超低压气控伺服系统，其特征在于所述气泵与所述工作对象之间还依次设有空气除水机(24)，单向阀(25 )以及储气罐(26 )，所述单向阀(25 )的进气口与所述空气除水机(24)的出气口相通，所述单向阀(25)的出气口与所述储气罐(25)相通。
11.根据权利要求9所述的超低压气控伺服系统，其特征在于所述泄气阀出口处还设有空气滤清水罐(30)。
专利摘要本实用新型涉及一种超低压气控伺服系统，包括朝工作对象内提供低压气流的气泵；伺服驱动装置；按预设P-T工艺曲线控制伺服电机运转的控制装置；反馈装置，所述反馈装置包括第一反馈装置和第二反馈装置；所述控制装置根据所述第一反馈装置的反馈信息，对所述伺服驱动装置的转速进行修正补偿；在泄压前，所述控制装置根据所述第二反馈装置的反馈信息对所述伺服电机的转速进行修正补偿；泄压装置；所述泄压装置为伺服流量调节阀，泄压时，所述控制装置根据所述第二反馈装置的反馈信息，即时控制所述伺服流量调节阀的释放量，以使泄压过程中，所述工作对象内压力的变化与所述预设P-T工艺曲线压力变化一致。本实用新型的超低压气控伺服系统在泄压过程中能够对铸件进行合理补缩，大大提高了铸件的质量。
文档编号F04C28/00GK202684031SQ201220401248
公开日2013年1月23日 申请日期2012年8月14日 优先权日2012年8月14日
发明者孙勇 申请人:北京润菲利德科技有限公司