氣動力加載閉環(huán)控制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種氣動力加載閉環(huán)控制裝置，包括：存儲氣源的貯氣罐；與貯氣罐連接的氣源處理裝置；控制器；分別與所述氣源處理裝置和控制器連接的比例伺服閥；與所述比例伺服閥連接的氣缸；分別與所述氣缸和控制器連接的力傳感器。本實用新型能夠實現控制器根據力傳感器輸出值直接對比例伺服閥的閉環(huán)控制，隨著循環(huán)次數的增加，氣缸的推力輸出穩(wěn)定在要求的范圍內。
【專利說明】氣動力加載閉環(huán)控制裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種氣動力加載閉環(huán)控制裝置。
【背景技術】
[0002]與液壓及電機控制相比，氣動控制具有成本低，控制操作方便，無污染，方便移動等特點，大范圍應用于汽車車身零部件壽命試驗中。但是，由于氣體的可壓縮性及波動的特點，導致氣動控制沒有液壓及電機控制精確。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，零部件試驗對力的控制精度要求越來越嚴格，如果力的控制精度達不到要求，那么就不能滿足試驗標準要求，零部件受力狀態(tài)與用戶的實際操作習慣不符，試驗結果也必定不能如實客觀地反應實際情況。
[0003]一般現有的開環(huán)控制系統(tǒng)用手動通過調節(jié)氣壓，或改變控制的初始值，來對力輸出進行調整，沒有自動調整功能，當氣壓波動時，或試件狀態(tài)發(fā)生改變時，力的輸出也會發(fā)生改變，不穩(wěn)定。因此，目前亟需一種能夠精確控制力的輸出的氣動力加載閉環(huán)控制裝置。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的在于提供一種氣動力加載閉環(huán)控制裝置，能夠精確控制力的輸出。
[0005]為解決上述問題，本實用新型提供一種氣動力加載閉環(huán)控制裝置，包括:
[0006]存儲氣源的貯氣罐；
[0007]與貯氣罐連接的氣源處理裝置，用于清潔氣源中的雜質；
[0008]控制器，用于在每一循環(huán)中向比例伺服閥輸出電流值后，從一力傳感器獲取當前循環(huán)中氣缸向待測試部件輸出的推力值，根據當前循環(huán)中氣缸向待測試部件輸出的推力值和一預設時間確定下一循環(huán)中向比例伺服閥輸出電流值；
[0009]分別與所述氣源處理裝置和控制器連接的比例伺服閥，用于根據當前循環(huán)中輸入的電流值調節(jié)向氣缸輸出的氣壓；
[0010]與所述比例伺服閥連接的氣缸，用于根據當前循環(huán)中輸入的氣壓向一待測試部件輸出推力及進行氣缸復位或停止；
[0011]分別與所述氣缸和控制器連接的力傳感器，用于監(jiān)測當前循環(huán)中氣缸向待測試部件輸出的推力值。
[0012]進一步的，在上述裝置中，所述控制器為PLC控制器。
[0013]進一步的，在上述裝置中，所述力傳感器還與一顯示器連接，用于顯示當前循環(huán)中氣缸向待測試部件輸出的推力值。
[0014]進一步的，在上述裝置中，所述雜質為水和/或油。
[0015]進一步的，在上述裝置中所述控制器包括輸入端和輸出端，所述輸入端與所述氣缸連接，所述輸出端與所述比例伺服閥連接。
[0016]與現有技術相比，本實用新型通過存儲氣源的貯氣罐；與貯氣罐連接的氣源處理裝置；控制器；分別與所述氣源處理裝置和控制器連接的比例伺服閥；與所述比例伺服閥連接的氣缸；分別與所述氣缸和控制器連接的力傳感器，能夠實現控制器根據力傳感器輸出值直接對比例伺服閥的控制，隨著循環(huán)次數的增加，氣缸的推力的輸出能夠穩(wěn)定在要求的范圍內，另外，而當氣壓波動或試件狀態(tài)發(fā)生改變時，控制器會在下個循環(huán)立即調整比例伺服閥的輸出，直到氣缸的推力的輸出達到要求范圍，本裝置成本低廉，容易實現。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型一實施例的氣動力加載閉環(huán)控制裝置的結構圖；
[0018]圖2是本實用新型一實施例的氣動力加載閉環(huán)控制裝置的原理圖；
[0019]圖3是本實用新型一實施例的氣動力加載閉環(huán)控制裝置的工作流程圖；
[0020]圖4是圖3的詳細流程圖。
【具體實施方式】
[0021]為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0022]如圖1所示，本實用新型提供一種氣動力加載閉環(huán)控制裝置，包括貯氣罐1、氣源處理裝置2、控制器3、比例伺服閥4、力傳感器5和氣缸6。
[0023]貯氣罐1，用于存儲氣源；具體的，貯氣罐可以防止氣壓波動，這是氣動力加載閉環(huán)控制裝置里的第一關。
[0024]與貯氣罐I連接的氣源處理裝置2，用于清潔氣源中的雜質；
[0025]可選的，所述雜質為水和/或油。具體的，氣源處理裝置2用來清潔氣源中的水和油及相關雜質。
[0026]所述控制器3包括輸入端和輸出端，所述輸入端與所述氣缸連接，所述輸出端與所述比例伺服閥連接。所述控制器3用于在每一循環(huán)中向比例伺服閥4輸出電流值后，從一力傳感器5獲取當前循環(huán)中氣缸6向待測試部件輸出的推力值，根據當前循環(huán)中氣缸6向待測試部件輸出的推力值和一預設時間確定下一循環(huán)中向比例伺服閥4輸出電流值；
[0027]可選的，所述控制器3為PLC控制器。
[0028]優(yōu)選的，所述控制器3，用于在每一循環(huán)中向比例伺服閥4輸出第一電流值以控制所述氣缸6伸出后，從一力傳感器5獲取當前循環(huán)中氣缸6向待測試部件輸出的推力值，當所述氣缸6向待測試部件輸出的推力值是在預設推力值區(qū)間內、超過所述預設推力值區(qū)間或所述氣缸6的輸出推力時間達到預設時間時，在當前循環(huán)中向所述比例伺服閥4輸出第二電流值以控制所述氣缸停止或復位；
[0029]當所述氣缸6向待測試部件輸出的推力值在所述預設推力值區(qū)間內時，且所述氣缸6向待測試部件輸出的推力值小于預設推力值區(qū)間的下限值時，下一循環(huán)中所述控制器3向比例伺服閥4輸出的第一電流值的大小保持不變；
[0030]當所述氣缸6向待測試部件輸出的推力值超過所述預設推力值區(qū)間內時，調小下一循環(huán)中所述控制器3向比例伺服閥4輸出的第一電流值；
[0031]當所述氣缸6的輸出推力時間達到預設時間時，調大下一循環(huán)中所述控制器3向比例伺服閥4輸出的第一電流值。具體的，如圖2所示，氣動力加載閉環(huán)控制裝置首次運行時，控制器3根據需要的推力值和氣缸6的缸徑向比例伺服閥4輸出一個初始的第一電流值(步驟S11)，比例伺服閥根據當前循環(huán)中輸入的第一電流值調節(jié)向氣缸6輸出的氣壓(步驟S12)，氣缸6根據當前氣壓向一待測試部件輸出推力(步驟S13)，然后設定兩個條件結束氣缸動作以使氣缸停止或復位，一是力達到設定值即所述氣缸6向待測試部件輸出的推力值是在預設推力值區(qū)間內或超過所述預設推力值區(qū)間(步驟S14)，二是到達設定的時間即所述氣缸6的輸出推力時間達到預設時間(步驟S15);在氣缸停止或復位(步驟S16)后，根據上述氣缸的停止或復位條件來調整向比例伺服閥4輸出的第一電流值的大小，如果是由于到達設定的時間而使氣缸停止或復位(步驟S15)，證明所述氣缸6的輸出推力無法達到設定值即所述氣缸6向待測試部件輸出的推力值小于預設推力值區(qū)間，氣缸受到的氣壓偏小，則調大下一循環(huán)中所述控制器3向比例伺服閥4輸出的第一電流值(步驟S17);如果是由于力達到設定值即所述氣缸6向待測試部件輸出的推力值是在預設推力值區(qū)間內或超過所述預設推力值區(qū)間而使氣缸停止或復位(步驟S14)，則判斷所述氣缸6向待測試部件輸出的推力值是否超出設定范圍(步驟S18)，當所述氣缸6向待測試部件輸出的推力值是在預設推力值區(qū)間內時，下一循環(huán)中所述控制器3向比例伺服閥4輸出的第一電流值的大小保持不變(步驟S19)，如果所述氣缸6向待測試部件輸出的推力值超過所述預設推力值區(qū)間時，證明氣缸受到的氣壓偏大，則調小下一循環(huán)中所述控制器3向比例伺服閥4輸出的第一電流值(步驟S20)。經過幾輪的循環(huán)后，氣動力加載閉環(huán)控制裝置將穩(wěn)定在如圖2所示的黑色箭頭標記的流程內，即所述氣缸6向待測試部件輸出的推力值穩(wěn)定在預設推力值區(qū)間內。另外，當氣壓波動或試件狀態(tài)改變時，則控制器3向比例伺服閥4輸出的第一電流值的大小繼續(xù)進行調整，直到達到新的穩(wěn)定平衡狀態(tài)。
[0032]分別與所述氣源處理裝置2和控制器3連接的比例伺服閥4，用于根據當前循環(huán)中輸入的電流值調節(jié)向氣缸6輸出的氣壓；
[0033]與所述比例伺服閥4連接的氣缸6，用于根據當前循環(huán)中輸入的氣壓向一待測試部件輸出推力及進行氣缸復位或停止；具體的，比例伺服閥4可以根據控制器3賦予其的不同電流值，調節(jié)輸出氣壓，從而控制氣缸6來實現不同的推力。
[0034]分別與所述氣缸6和控制器3連接的力傳感器5，用于監(jiān)測當前循環(huán)中氣缸6向待測試部件輸出的推力值。
[0035]優(yōu)選的，所述力傳感器5還與一顯示器連接，用于顯示當前循環(huán)中氣缸向待測試部件輸出的推力值。具體的，力傳感器5輸出的推力值實時顯示在作為人機界面的顯示器上，同時被控制器3采集，用于閉環(huán)控制。
[0036]如圖3所示，本實用新型的氣動力加載閉環(huán)控制裝置的工作流程包括步驟S21?步驟S22。
[0037]步驟S21，控制器在每一循環(huán)中向比例伺服閥輸出電流值，比例伺服閥根據當前循環(huán)中輸入的電流值調節(jié)向氣缸輸出的氣壓，氣缸根據當前循環(huán)中輸入的氣壓向一待測試部件輸出推力及進行氣缸復位或停止，力傳感器監(jiān)測當前循環(huán)中氣缸向待測試部件輸出的推力值；
[0038]優(yōu)選的，如圖4所示，步驟S21包括:
[0039]步驟S211，所述控制器在每一循環(huán)中向比例伺服閥輸出第一電流值以控制所述氣缸伸出；
[0040]步驟S212，所述比例伺服閥根據當前循環(huán)中輸入的第一電流值調節(jié)向氣缸輸出的第一氣壓;
[0041]步驟S213，所述氣缸根據當前循環(huán)中輸入的第一氣壓向一待測試部件輸出推力；
[0042]步驟S214，所述力傳感器監(jiān)測當前循環(huán)中氣缸向待測試部件輸出的推力值；
[0043]步驟S215，所述控制器從所述力傳感器獲取當前循環(huán)中氣缸向待測試部件輸出的推力值，當所述氣缸向待測試部件輸出的推力值是在預設推力值區(qū)間內、超過所述預設推力值區(qū)間或所述氣缸的輸出推力時間達到預設時間時，在當前循環(huán)中向所述比例伺服閥輸出第二電流值以控制所述氣缸停止或復位；
[0044]步驟S216，所述比例伺服閥根據當前循環(huán)中輸入的第二電流值調節(jié)向氣缸輸出的
第二氣壓；
[0045]步驟S217，所述氣缸根據當前循環(huán)中輸入的第二氣壓進行氣缸復位或停止。
[0046]步驟S22，控制器從力傳感器獲取當前循環(huán)中氣缸向待測試部件輸出的推力值，根據當前循環(huán)中氣缸向待測試部件輸出的推力值和一預設時間確定下一循環(huán)中向比例伺服閥輸出電流值。
[0047]優(yōu)選的，如圖4所示，步驟S22包括:
[0048]步驟S221，當所述氣缸向待測試部件輸出的推力值在所述預設推力值區(qū)間內時，下一循環(huán)中所述控制器向比例伺服閥輸出的第一電流值的大小保持不變；
[0049]步驟S222，當所述氣缸向待測試部件輸出的推力值超過所述預設推力值區(qū)間內時，調小下一循環(huán)中所述控制器向比例伺服閥輸出的第一電流值；
[0050]步驟S223，當所述氣缸的輸出推力時間達到預設時間時，調大下一循環(huán)中所述控制器向比例伺服閥輸出的第一電流值。
[0051]詳細的，在一待測試部件為制動踏板的耐久試驗中，根據試驗要求，需要對制動踏板進疲勞試驗，利用氣缸6將踏板以400N (牛頓)的力踩下，然后釋放，循環(huán)次數為100,000次(循環(huán)次數可根據實際要求進行調整)。所述控制器3向比例伺服閥4的輸出的電流在4-20mA范圍內，當控制器3的輸出的第二電流值為4_12mA時，比例伺服閥4控制氣缸6復位，當控制器3的輸出的第一電流值為12-20mA時，比例伺服閥4控制氣缸6伸出?？刂破?里將氣缸復位時向比例伺服閥4輸出的第二電流值固定在4mA，不進行調節(jié)；控制器3對氣缸6伸出時需要向比例伺服閥4輸出的第一電流值按照前述的所述氣缸6向待測試部件輸出的推力值是在預設推力值區(qū)間內、超過所述預設推力值區(qū)間或所述氣缸6的輸出推力時間達到預設時間的不同情況進行調整?？刂破?向比例伺服閥4輸出的初始的第一電流值可設定為16mA，力設定值為395N，力的穩(wěn)定范圍即預設推力值區(qū)間可設定在395-405N之間，延時時間即預設時間設定為5s (秒)。氣動力加載閉環(huán)控制裝置運行后的每個循環(huán)中所述控制器3進行如下判斷:
[0052]1、如果推力值小于395N，通過5s的延時時間控制氣缸復位，然后下個循環(huán)將所述控制器3向比例伺服閥4輸出的第一電流值向上加0.1mA ；
[0053]2、如果推力值大于405N，則在下個循環(huán)所述控制器3向比例伺服閥4輸出的第一電流值向下減0.1mA ；
[0054]3、當推力值介于395N-405N之間時，保持所述控制器3向比例伺服閥4輸出的第一電流值的大小不變，進入穩(wěn)定狀態(tài)。
[0055]綜上所述，本實用新型通過存儲氣源的貯氣罐；與貯氣罐連接的氣源處理裝置；控制器；分別與所述氣源處理裝置和控制器連接的比例伺服閥；與所述比例伺服閥連接的氣缸；分別與所述氣缸和控制器連接的力傳感器，能夠實現控制器根據力傳感器輸出值直接對比例伺服閥的控制，隨著循環(huán)次數的增加，氣缸的推力的輸出能夠穩(wěn)定在要求的范圍內，另外，而當氣壓波動或試件狀態(tài)發(fā)生改變時，控制器會在下個循環(huán)立即調整比例伺服閥的輸出，直到氣缸的推力的輸出達到要求范圍，本裝置和方法成本低廉，容易實現。
[0056]顯然，本領域的技術人員可以對實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權利要求及其等同技術的范圍之內，則本實用新型也意圖包括這些改動和變型在內。
【權利要求】
1.一種氣動力加載閉環(huán)控制裝置，其特征在于，包括: 存儲氣源的貯氣罐； 與貯氣罐連接的氣源處理裝置； 控制器； 分別與所述氣源處理裝置和控制器連接的比例伺服閥； 與所述比例伺服閥連接的氣缸； 分別與所述氣缸和控制器連接的力傳感器。
2.如權利要求1所述的氣動力加載閉環(huán)控制裝置，其特征在于，所述控制器為PLC控制器。
3.如權利要求1所述的氣動力加載閉環(huán)控制裝置，其特征在于，所述力傳感器還與一顯示器連接。
4.如權利要求1所述的氣動力加載閉環(huán)控制裝置，其特征在于，所述控制器包括輸入端和輸出端，所述輸入端與所述氣缸連接，所述輸出端與所述比例伺服閥連接。
【文檔編號】G05B19/05GK203535430SQ201320562073
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權日:2013年9月10日
【發(fā)明者】楊志永 申請人:上海大眾汽車有限公司