專利名稱：電控澆注設備及該設備的控制方法
技術領域：
本發明涉及一種鑄造溶溶物容器，具體涉及一種不帶加熱裝置的鑄造溶溶物容器。
背景技術：
澆注系統和澆注系統的控制方法是球墨鑄鐵管鑄造生產過程中的關鍵部件和步驟，在實際生產過程中，為了保證澆注質量，要求澆注系統在澆注過程中必須勻速將鐵水澆入離心機中，即使鐵水澆注流速恒定，否則會造成所生產的鑄鐵管壁厚度不均勻，產生不合格品，給企業帶來經濟損失，而澆注系統能否勻速進行澆注，關鍵取決于澆注包的結構和澆注包驅動裝置的動作。中國發明專利文獻CN101912954A公開了一種能實現等速澆注的澆注系統，在這 種澆注系統中，采用扇形澆注包，油缸直接驅動扇形澆注包，澆注包的轉軸上設置角位移編碼器測量澆注包轉動的角度并反饋給控制部件，控制部件根據反饋的角度信號計算調節油缸的移動速度保證扇形澆注包勻速轉動，實現均勻澆注，這種電控澆注設備中將角位移編碼器設置在澆注包的轉軸上，由于澆注包的轉軸位于鐵水的澆口附近，溫度很高，并且澆注包轉動過程中可能產生振動，高溫和振動都將影響編碼器的精度，并且影響編碼器的工作壽命，導致鐵水不能等速從扇形澆注包內流出；中國實用新型專利文獻CN2313689Y也公開了一種能實現等速澆注的澆注系統，該澆注系統中，扇形澆注包借助于旋轉軸安裝在澆注框架上，澆注包上固定等速板，液壓缸通過滑輪機構驅動等速板，液壓缸的等速移動通過等速板驅動扇形澆注包等速轉動，實現均勻澆注，這種澆注裝置部件較多，結構復雜，等速板與滑輪機構雖然是滾動摩擦，但使用一段時間以后等速板和滑輪機構容易磨損或者卡滯，造成鐵水不能等速從扇形澆注包內流出；還有一種如蘇聯專利文獻SU326021A公開的電控澆注設備，該電控澆注設備中扇形澆包的扇形邊連接一連接線，該連接線經過一動滑輪由油缸驅動，在油缸勻速的情況下，連接線為兩倍于油缸的速度勻速運動，則扇形澆注包在連接線的帶動下勻速轉動，實現均勻澆注，但是此種電控澆注設備中存在過多的機械傳動設備，并且這些機械傳動設備工作在高溫、強振動與多塵土的環境中，機械傳動設備受到工作環境的影響將產生較大的傳動誤差，導致鐵水不能勻速從扇形澆注包內流出。
發明內容
本發明的目的在于提供一種能夠勻速澆注、保證鑄件質量、提高生產效率并且制造和維護成本較低的電控澆注設備及該設備的控制方法。為了實現上述目的，本發明的技術解決方案為一種電控澆注設備，包括扇形澆注包、澆注包框架、固定支撐體、液壓缸、液壓缸底座，扇形澆注包固定于澆注包框架上，液壓缸一端鉸接于澆注包框架上，液壓缸另一端通過第二旋轉軸鉸接于液壓缸底座上，所述扇形澆注包右端設有澆口，其中，所述澆注包框架一端通過第一旋轉軸鉸接于固定支撐體上，所述第一旋轉軸設于靠近所述澆口的位置處，所述液壓缸與所述澆注包框架的鉸接點位于所述澆注包框架上遠離所述第一旋轉軸的一端的底部，所述液壓缸的液壓站控制電路連接有控制器，控制器內預設速度曲線，控制器控制所述液壓缸按照預設速度曲線執行直線位移，使所述扇形澆注包繞所述第一旋轉軸勻速轉動。本發明電控澆注設備，其中，所述液壓缸上還設有直線位移傳感器，所述直線位移傳感器連接所述控制器，所述直線位移傳感器實時測量所述液壓缸的直線位移量，并將測得的直線位移量傳輸至所述控制器，所述控制器對得到的直線位移量值進行差分計算得到所述液壓缸的移動速度，根據移動速度采用閉環控制保證所述液壓缸按照設定的速度曲線執行直線位移。本發明電控澆注設備，其中，所述直線位移傳感器為直線位移數字編碼器。
本發明電控澆注設備，其中，所述預設速度曲線為所述液壓缸的直線移動速度與所述液壓缸的直線位移之間的關系曲線。本發明電控澆注設備，其中，所述預設速度曲線為所述液壓缸的直線移動速度與澆筑時間之間的關系曲線。本發明電控澆注設備，其中，所述預設速度曲線為所述液壓缸的直線移動速度與所述扇形澆注包繞所述第一旋轉軸的旋轉角度之間的關系曲線。一種澆注設備的控制方法，所述澆注設備包括扇形澆注包、澆注包框架、固定支撐體、液壓缸、液壓缸底座，扇形澆注包固定于澆注包框架上，所述澆注包框架上靠近扇形澆注包的澆口的一端鉸接于固定支撐體上，液壓缸一端鉸接于澆注包框架上遠離所述扇形澆注包的澆口一端的底部，液壓缸另一端鉸接于液壓缸底座上，所述液壓缸的液壓站控制電路連接有控制器，其中，在所述控制器中預設速度曲線，所述液壓缸按照該設定速度曲線進行移動，使得扇形澆注包在液壓缸的驅動下勻速轉動。本發明澆注設備的控制方法，其中，所述液壓缸上的直線位移傳感器實時測量所述液壓缸的直線位移量，并將測得的直線位移量傳輸至所述控制器，所述控制器對得到的直線位移量值進行差分計算得到所述液壓缸的移動速度，根據移動速度采用閉環控制保證所述液壓缸按照設定的速度曲線執行直線位移。本發明澆注設備的控制方法，其中，所述直線位移傳感器為直線位移數字編碼器。本發明澆注設備的控制方法，其中，所述預設速度曲線為所述液壓缸的直線移動速度與所述液壓缸的直線位移之間的關系曲線或者為所述液壓缸的直線移動速度與澆筑時間之間的關系曲線或者為所述液壓缸的直線移動速度與所述扇形澆注包的旋轉角度之間的關系曲線。采用上述方案后，本發明電控澆注設備由于液壓缸連接有控制器，控制器內預設速度曲線，控制器控制所述液壓缸按照預設速度曲線執行直線位移，保證扇形澆注包勻速轉動，使扇形澆注包均勻澆注鐵水，保證鑄管的管壁厚度均勻，并且由液壓缸直接驅動澆注包框架，結構簡單，降低傳動誤差，進一步保證鑄管質量。另外，由于液壓缸內還設有直線位移傳感器，控制器對直線位移傳感器得到的直線位移量值進行差分計算得到所述液壓缸的移動速度，根據移動速度控制所述液壓缸的進油量，進一步保證液壓缸按照設定的速度值做勻速運動，提高鑄管質量，并且直線位移傳感器設于液壓缸內，避免澆注過程中高溫環境對傳感器的影響，因此能夠減少直線位移傳感器的誤差，提高澆注成品率，并延長直線位移傳感器的使用壽命。
圖I為本發明電控澆注設備的結構示意圖；圖2為本發明電控澆注設備的運動傳遞示意圖；圖3為本發明電控澆注設備第一實施例中設定的速度曲線圖；圖4為本發明電控澆注設備第二實施例中設定的速度曲線圖；圖5為本發明電控澆注設備第三實施例中設定的速度曲線圖；圖6為本發明電控澆注設備的控制過程流程圖。 下面結合附圖具體說明本發明電控澆注設備。
具體實施例方式如圖I所示，電控澆注設備包括扇形澆注包I、澆注包框架2、固定支撐體3、液壓缸4、液壓缸底座41，扇形澆注包I固定于澆注包框架2上，澆注包框架2—端通過第一旋轉軸5鉸接于固定支撐體3上，扇形澆注包I右端設有澆口 11，第一旋轉軸5設于靠近澆口 11的位置處，液壓缸4 一端鉸接于澆注包框架2上遠離第一旋轉軸5的一端的底部，另一端通過第二旋轉軸6鉸接于液壓缸底座41上，扇形澆注包4內在靠近澆口 11處設有篦子，液壓缸4上設有直線位移數字編碼器，直線位移數字編碼器連接控制器，控制器連接液壓缸4的動力系統，控制器內預設液壓缸4的速度曲線，直線位移數字編碼器可實時檢測液壓缸4的位移量并將測量值發送給控制器，控制器對得到的位移量值進行差分計算得到液壓缸4的直線移動速度，控制器實時對直線移動速度和來自控制器中預置的設定速度曲線的速度值進行比較，控制器根據比較結果對液壓缸4的動力系統實施閉環反饋校正，控制液壓缸4的進油量，保證液壓缸4按照設定的速度曲線動作，控制過程如圖6所示。如圖2所示，將第一旋轉軸的中心點5設為A，液壓缸4和澆注包框架2的鉸接點設為B，第二旋轉軸6的中心點設為C，A、B、C三點構成三角形，其中點A、C之間的距離即第一旋轉軸5中心到第二旋轉軸6中心的距離為恒定值a，點A、B之間的距離即第一旋轉軸5的中心到澆注包框架2與液壓缸4的鉸接點之間的距離為恒定值b，B、C點之間的距離即液壓缸4的長度為1，該長度I隨著液壓缸4的移動變化，在澆注未開始時的液壓缸4的初始長度為10，由于液壓缸4按照設定速度曲線移動，該設定速度曲線為v=f (t)，其中t為從液壓缸4開始澆注后的運行時間，則在澆注過程中液壓缸4在任一時間的長度按照如下的公式(I)計算得到f = f 0 + Jf(t)dt⑴
O上述三角形的AB邊與AC邊之間的夾角為α，其中在澆注未開始時的初始夾角為α O,由于扇形燒注包I勻速轉動,設定扇形燒注包I的旋轉速度為ω，其中ω為一;〖亙定值，則在澆注過程中夾角按照如下的公式計算(2)α=α0+cot(2)對圖2所示的三角形采用余弦公式可得如下的公式(3)e2=a2+b2_2abcos a (3)
將公式(I)和(2)代入公式(3)中可以得到公式(4)
對該公式(4)進行求解可以得到設定速度曲線f (t)，即本實施例中的設定速度曲線，該設定速度曲線確定了液壓缸4的移動速度與澆注運行時間之間的關系，在控制器內預設該速度曲線，在本實施例的澆注開始后，控制器控制液壓缸4按照該設定速度曲線f(t)進行移動保證扇形澆注包I勻速轉動，實現均勻澆注，圖3為本實施例中液壓缸4的移動速度V與澆注時間t的曲線圖。液壓缸4上的直線位移數字編碼器還可實時檢測液壓缸4的位移量，直線位移數字編碼器的信號輸出端與控制器相連接，控制器連接液壓缸4的動力系統，控制器根據該直線位移數字編碼器檢測到的液壓缸4的位移量進行計算可以得到液壓缸4在任一時間的 移動速度，并且將該速度與設定速度曲線f (t)進行比較，采用PID控制算法對液壓缸4的移動速度進行閉環控制調節，以使液壓缸4精確地按照設定速度曲線f (t)運動。在本發明的第二實施例中，設定液壓缸4的移動速度V與液壓缸4移動過的距離(即直線位移數字編碼器測量得到的位移量Γ )，由于移動速度V按照公式(4)得到的速度-時間公式運行，對其進行積分可以得到在任一時間的移動距離，據此將在每一時間的液壓缸4的移動速度與液壓缸4的移動距離建立函數關系，得到如圖4所示的液壓缸4的移動速度V與液壓缸4移動距離I'之間的關系曲線v=f' (Γ )，并且控制器控制液壓缸4按照該設定速度曲線移動，在液壓缸4上設置直線位移數字編碼器實時檢測液壓缸4的位移量，直線位移數字編碼器的信號輸出端與液壓站控制電路相連接，控制器由檢測到的位移量按照設定速度曲線確定液壓缸4的移動速度，并據此控制液壓缸4在此位置的移動速度，使液壓缸精確地按照設定速度曲線ν=Γ (Γ )運動。進一步，控制器還可以根據編碼器檢測的液壓缸4的位移量進行差分計算可以得到液壓缸4在該位移量時的移動速度，并將該速度與設定速度曲線v=f, (I,)進行比較，采用PID控制算法對液壓缸的移動速度進行閉環控制調節，以使液壓缸4精確地按照設定速度曲線(I')運動。在本發明的第三實施例中，設定液壓缸4的移動速度V與扇形澆注包I繞第一旋轉軸5轉過的角度值α，的關系，由于移動速度V按照公式(4)得到的速度-時間公式運行，澆注包轉過的角度值a , =cot，由此可以得出任一時間的角度值α ,，據此將在每一時間的液壓缸4的移動速度與扇形澆注包I轉過的角度值α，之間建立函數關系，得到如圖5所示的液壓缸4的移動速度V與扇形澆注包I轉過的角度值α，之間的關系曲線v=f" (a')，并且控制器控制液壓缸4按照該設定速度曲線移動，在液壓缸4上設置直線位移數字編碼器實時檢測液壓缸4的位移量，控制器根據編碼器檢測的液壓缸4的位移量進行差分計算可以得到液壓缸4在該位移量時的移動速度；同時在第一旋轉軸5上設置角位移傳感器，檢測扇形澆注包I轉過的角度值α '，將該檢測到的液壓缸4的移動速度與設定速度曲線v=f" (α )進行比較，采用PID控制算法對液壓缸4的移動速度進行閉環控制調節，以使液壓缸4精確地按照設定速度曲線v=f" (α ^ )運動。在本實施例中也可以省去角位移傳感器，由公式(3)可以得到角度值α '與液壓缸移動的距離Γ之間具有對應關系，由直線位移傳感器檢測得到的移動距離值就可以計算得到角度值α ；，據此按照設定速度曲線V=f" (a f )控制液壓缸移動。以上所述實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定， 在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護范圍內。
權利要求
1.ー種電控澆注設備，包括扇形澆注包(I)、澆注包框架(2)、固定支撐體(3)、液壓缸(4)、液壓缸底座(41)，扇形澆注包(I)固定于澆注包框架(2)上，液壓缸(4) 一端鉸接于澆注包框架(2)上，液壓缸(4)另一端通過第二旋轉軸(6)鉸接于液壓缸底座(41)上，所述扇形澆注包(I)右端設有澆ロ( 11 )，其特征在于所述澆注包框架(2) —端通過第一旋轉軸(5 )鉸接于固定支撐體(3 )上，所述第一旋轉軸(5 )設于靠近所述澆ロ( 11)的位置處，所述液壓缸(4)與所述澆注包框架(2)的鉸接點位于所述澆注包框架(2)上遠離所述第一旋轉軸(5)的一端的底部，所述液壓缸(4)的液壓站控制電路連接有控制器，控制器內預設速度曲線，控制器控制所述液壓缸(4)按照預設速度曲線執行直線位移，使所述扇形澆注包(I)繞所述第一旋轉軸(5)勻速轉動。
2.如權利要求I所述的電控澆注設備，其特征在于所述液壓缸(4)上還設有直線位移傳感器，所述直線位移傳感器連接所述控制器，所述直線位移傳感器實時測量所述液壓缸(4)的直線位移量，并將測得的直線位移量傳輸至所述控制器，所述控制器對得到的直線位移量值進行差分計算得到所述液壓缸(4)的移動速度，根據移動速度采用閉環控制保證所述液壓缸(4)按照設定的速度曲線執行直線位移。
3.如權利要求2所述的電控澆注設備，其特征在于所述直線位移傳感器為直線位移數字編碼器。
4.如權利要求3所述的電控澆注設備，其特征在于所述預設速度曲線為所述液壓缸(4)的直線移動速度與所述液壓缸(4)的直線位移之間的關系曲線。
5.如權利要求3所述的電控澆注設備，其特征在于所述預設速度曲線為所述液壓缸(4)的直線移動速度與澆筑時間之間的關系曲線。
6.如權利要求3所述的電控澆注設備，其特征在于所述預設速度曲線為所述液壓缸(4)的直線移動速度與所述扇形澆注包(I)繞所述第一旋轉軸(5)的旋轉角度之間的關系曲線。
7.ー種澆注設備的控制方法，所述澆注設備包括扇形澆注包(I)、澆注包框架(2)、固定支撐體(3)、液壓缸(4)、液壓缸底座(41)，扇形澆注包(I)固定于澆注包框架(2)上，所述澆注包框架(2)上靠近扇形澆注包(I)的澆ロ的一端鉸接于固定支撐體(3)上，液壓缸(4)一端鉸接于澆注包框架(2)上遠離所述扇形澆注包(I)的澆ロー端的底部，液壓缸(4)另ー端鉸接于液壓缸底座(41)上，所述液壓缸(4)的液壓站控制電路連接有控制器，其特征在于在所述控制器中預設速度曲線，所述液壓缸(4)按照該設定速度曲線進行移動，使得扇形澆注包(I)在液壓缸(4)的驅動下勻速轉動。
8.如權利要求7所述的澆注設備的控制方法，其特征在于所述液壓缸(4)上的直線位移傳感器實時測量所述液壓缸(4)的直線位移量，并將測得的直線位移量傳輸至所述控制器，所述控制器對得到的直線位移量值進行差分計算得到所述液壓缸(4)的移動速度，根據移動速度采用閉環控制保證所述液壓缸(4)按照設定的速度曲線執行直線位移。
9.如權利要求8所述的澆注設備的控制方法，其特征在于所述直線位移傳感器為直線位移數字編碼器。
10.如權利要求9所述的澆注設備的控制方法，其特征在于所述預設速度曲線為所述液壓缸(4)的直線移動速度與所述液壓缸(4)的直線位移之間的關系曲線或者為所述液壓缸(4)的直線移動速度與澆筑時間之間的關系曲線或者為所述液壓缸(4)的直線移動速度與所述扇 形澆注包(I)的旋轉角度之間的關系曲線。
全文摘要
一種電控澆注設備，包括扇形澆注包、澆注包框架、固定支撐體、液壓缸、液壓缸底座，扇形澆注包固定于澆注包框架上，液壓缸一端鉸接于澆注包框架上、另一端鉸接于液壓缸底座上，其中，所述澆注包框架一端通過第一旋轉軸設置于固定支撐體上，第一旋轉軸設于靠近扇形澆注包的澆口位置處，所述液壓缸連接有控制器，控制器內預設速度曲線，控制器控制所述液壓缸按照預設速度曲線執行直線位移，使所述扇形澆注包繞所述第一旋轉軸勻速轉動。本發明電控澆注設備能保證扇形澆注包勻速轉動，使扇形澆注包均勻澆注鐵水，保證鑄管的管壁厚度均勻，并且由液壓缸直接驅動澆注包框架，結構簡單，降低傳動誤差，進一步保證鑄管質量。
文檔編號B22D13/12GK102699304SQ201210205379
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月20日 優先權日2012年6月20日
發明者習杰, 劉俊鋒, 周波, 張同波, 張國生, 李九獅, 李軍, 李國前, 檀鶴青, 溫海軍, 王亞飛, 閆現臣 申請人:新興鑄管股份有限公司