本發(fā)明涉及連鑄結(jié)晶器振動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種結(jié)晶器振動(dòng)控制裝置。

背景技術(shù)：

結(jié)晶器振動(dòng)裝置作為連鑄機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備，其作用是通過(guò)結(jié)晶器的振動(dòng)保證在澆鑄過(guò)程中鑄坯與結(jié)晶器銅壁不發(fā)生粘結(jié)，并獲得良好的鑄坯表面質(zhì)量?，F(xiàn)有的結(jié)晶器振動(dòng)裝置按照驅(qū)動(dòng)控制形式分為機(jī)械式振動(dòng)、液壓伺服振動(dòng)、電動(dòng)缸振動(dòng)。機(jī)械式結(jié)晶器振動(dòng)裝置通常采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)和偏心輪連桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)正弦振動(dòng)，其缺點(diǎn)是機(jī)械磨損嚴(yán)重、難以實(shí)現(xiàn)非正弦振動(dòng)、振幅及偏斜率等振動(dòng)參數(shù)不能在線調(diào)節(jié)；液壓伺服結(jié)晶器振動(dòng)裝置采用電液伺服閥控制液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)正弦和非正弦振動(dòng)，可以方便的實(shí)現(xiàn)振幅、頻率和波形的在線調(diào)整與監(jiān)控，其缺點(diǎn)是由于采用了電液伺服閥，對(duì)油液清潔度要求高，其建造、運(yùn)行、維護(hù)成本高；電動(dòng)缸結(jié)晶器振動(dòng)裝置采用伺服電動(dòng)缸直接驅(qū)動(dòng)結(jié)晶器振動(dòng)臺(tái)實(shí)現(xiàn)正弦和非正弦振動(dòng)，具有成本較低、設(shè)備維護(hù)方便、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，但是其核心傳動(dòng)構(gòu)件絲杠的抗沖擊能力較差、易磨損、壽命短等缺點(diǎn)，制約了電動(dòng)缸結(jié)晶器振動(dòng)裝置的更廣泛應(yīng)用。

隨著液壓技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一種新型的伺服驅(qū)動(dòng)方式，即直驅(qū)式電液伺服系統(tǒng)。直驅(qū)式電液伺服系統(tǒng)的換向、調(diào)速、調(diào)壓三大功能直接由伺服電機(jī)控制，不需要常規(guī)的電液伺服閥，從而對(duì)油液清潔度的要求大大降低。與傳統(tǒng)電液伺服系統(tǒng)相比，直驅(qū)式電液伺服系統(tǒng)具有伺服電機(jī)傳動(dòng)控制靈活、電氣傳動(dòng)能耗低和液壓傳動(dòng)出力大的多重優(yōu)點(diǎn)。

公開(kāi)號(hào)為WO2015/121829 A1的PCT國(guó)際專利公開(kāi)了將直驅(qū)式電液伺服系統(tǒng)應(yīng)用于單側(cè)驅(qū)動(dòng)的結(jié)晶器振動(dòng)裝置，針對(duì)雙出桿對(duì)稱缸和單出桿非對(duì)稱缸執(zhí)行機(jī)構(gòu)公開(kāi)了兩種控制回路。其中單出桿非對(duì)稱缸控制回路由于非對(duì)稱缸兩腔容積不一樣，采用了“一大一小”兩臺(tái)雙向定量泵方案，大泵控制非對(duì)稱缸大腔，小泵控制非對(duì)稱缸小腔，這種控制方案存在非對(duì)稱缸兩腔面積比控制流量匹配問(wèn)題，由于非對(duì)稱缸兩腔面積比可以任意匹配，而定量泵的排量是確定的，商品化的定量泵排量都有一定系列，大泵和小泵的排量比難以通過(guò)選型與非對(duì)稱缸兩腔面積比完全對(duì)應(yīng)，造成兩腔的壓力波動(dòng)和控制的困難，影響最終的控制精度；如果通過(guò)定量泵排量的定制，做到與非對(duì)稱缸兩腔面積比完全對(duì)應(yīng)，將大大增加成本。同時(shí)雙出桿對(duì)稱缸和單出桿非對(duì)稱缸兩種控制回路在正弦或者非正弦運(yùn)動(dòng)下，均需要克服的負(fù)載包括結(jié)晶器及振動(dòng)臺(tái)架的重力、結(jié)晶器與鑄坯的摩擦力、慣性力等，其中結(jié)晶器及振動(dòng)臺(tái)架的重力占比最大，高達(dá)20噸左右，約占總負(fù)載的90％，這將大大增加系統(tǒng)的整體功率配置，增大投資和運(yùn)行成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種結(jié)晶器振動(dòng)控制裝置，提出了一種直驅(qū)式電液伺服系統(tǒng)和蓄能器控制單出桿三腔缸控制方案，不僅完全解決了單出桿非對(duì)稱液壓缸兩腔面積比控制流量不匹配問(wèn)題，同時(shí)平衡了重力負(fù)載，減小了裝機(jī)功率，降低了運(yùn)行能耗，在滿足系統(tǒng)控制精度和響應(yīng)特性的前提下，能夠大幅降低結(jié)晶器振動(dòng)系統(tǒng)的投資和運(yùn)行成本。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種結(jié)晶器振動(dòng)控制裝置，包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、雙向定量泵、電磁切斷閥、第一蓄能器和單出桿三腔液壓缸，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端與雙向定量泵的輸入端連接，雙向定量泵有A口和B口，所述單出桿三腔液壓缸有A腔、B腔和C腔，雙向定量泵的A口與單出桿三腔液壓缸的A腔連接，雙向定量泵的B口與單出桿三腔液壓缸的B腔連接，所述雙向定量泵的B口與單出桿三腔液壓缸的B腔之間的管路上設(shè)有電磁切斷閥，所述第一蓄能器與單出桿三腔液壓缸的C腔連接，所述單出桿三腔液壓缸的輸出軸連接振動(dòng)負(fù)載。

所述單出桿三腔液壓缸的A腔與B腔的截面積相等。

還包括第二蓄能器，第二蓄能器分別與雙向定量泵的A口、雙向定量泵的B口以及第一蓄能器連接。

所述第二蓄能器與雙向定量泵的A口之間設(shè)置有第一單向閥，所述第二蓄能器與雙向定量泵的B口之間設(shè)置有第二單向閥。

所述第二蓄能器與雙向定量泵的A口之間還設(shè)置有第一安全閥，所述第二蓄能器與雙向定量泵的B口之間還設(shè)置有第二安全閥，所述第二蓄能器與第一蓄能器之間設(shè)置有第三安全閥。

所述第一蓄能器與單出桿三腔液壓缸的B腔之間還設(shè)置有減壓閥。

還包括控制組件，所述控制組件包括第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器、位移傳感器、控制器和驅(qū)動(dòng)器，第一壓力傳感器設(shè)置于單出桿三腔液壓缸的B腔處，第二壓力傳感器設(shè)置于單出桿三腔液壓缸的A腔處，第三壓力傳感器設(shè)置于單出桿三腔液壓缸的C腔處，位移傳感器設(shè)置于單出桿三腔液壓缸的輸出軸處，第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器以及位移傳感器分別與控制器的信號(hào)輸入端連接，控制器的信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)輸入端連接，驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的信號(hào)輸入端連接。

所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為伺服電機(jī)。

所述控制器的信號(hào)輸出端與電磁切斷閥的信號(hào)輸入端連接。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明采用蓄能器和雙向泵控制單出桿三腔液壓缸，由一臺(tái)泵實(shí)現(xiàn)單出桿液壓缸的運(yùn)動(dòng)控制，同時(shí)將非對(duì)稱液壓缸的控制轉(zhuǎn)化為對(duì)稱液壓缸的控制，解決了非對(duì)稱液壓缸流量不平衡問(wèn)題，同時(shí)簡(jiǎn)化了控制方案，降低了控制難度。

2、采用蓄能器和單出桿三腔液壓缸平衡了重力負(fù)載，使得振動(dòng)系統(tǒng)只需克服摩擦力和慣性力，大大減小了裝機(jī)功率，降低了運(yùn)行能耗。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)原理示意圖；

圖中：1-驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，2-雙向定量泵，3-第一單向閥，4-第二單向閥，5-第一安全閥，6-第二安全閥，7-第二蓄能器，8-電磁切斷閥，9-第一壓力傳感器，10-第二壓力傳感器，11-第三安全閥，12-減壓閥，13-第一蓄能器，14-第三壓力傳感器，15-單出桿三腔液壓缸，16-位移傳感器，17-振動(dòng)負(fù)載，18-控制器，19-驅(qū)動(dòng)器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。

如圖1所示，一種結(jié)晶器振動(dòng)控制裝置，包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)1、雙向定量泵2、電磁切斷閥8、第一蓄能器13和單出桿三腔液壓缸15，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)1的輸出端與雙向定量泵2的輸入端連接，雙向定量泵2有A口和B口，所述單出桿三腔液壓缸15有A腔、B腔和C腔，雙向定量泵2的A口與單出桿三腔液壓缸15的A腔連接，雙向定量泵2的B口與單出桿三腔液壓缸15的B腔連接，所述雙向定量泵2的B口與單出桿三腔液壓缸15的B腔之間的管路上設(shè)有電磁切斷閥8，所述第一蓄能器13與單出桿三腔液壓缸15的C腔連接，所述單出桿三腔液壓缸15的輸出軸連接振動(dòng)負(fù)載17。

作為優(yōu)選地，所述單出桿三腔液壓缸15的A腔與B腔的截面積相等。

作為優(yōu)選地，還包括第二蓄能器7，第二蓄能器7分別與雙向定量泵2的A口、雙向定量泵2的B口以及第一蓄能器13連接，第二蓄能器7還與雙向定量泵2的卸油口連接。

作為優(yōu)選地，所述第二蓄能器7與雙向定量泵2的A口之間設(shè)置有第一單向閥3，實(shí)現(xiàn)單出桿三腔液壓缸15的A腔的補(bǔ)油功能，所述第二蓄能器7與雙向定量泵2的B口之間設(shè)置有第二單向閥4，第二單向閥4實(shí)現(xiàn)單出桿三腔液壓缸15的B腔的補(bǔ)油功能。

作為優(yōu)選地，所述第二蓄能器7與雙向定量泵2的A口之間還設(shè)置有第一安全閥5，所述第二蓄能器7與雙向定量泵2的B口之間還設(shè)置有第二安全閥6，所述第二蓄能器7與第一蓄能器13之間設(shè)置有第三安全閥11，分別防止雙向定量泵2的雙腔以及第一蓄能器13超壓。

作為優(yōu)選地，所述第一蓄能器13與單出桿三腔液壓缸15的B腔之間還設(shè)置有減壓閥12，減壓閥12的入口連接于單出桿三腔液壓缸15的B腔，出口連接第一蓄能器13。

作為優(yōu)選地，還包括控制組件，所述控制組件包括第一壓力傳感器9、第二壓力傳感器10、第三壓力傳感器14、位移傳感器16、控制器18和驅(qū)動(dòng)器19，第一壓力傳感器9設(shè)置于單出桿三腔液壓缸15的B腔處，第二壓力傳感器10設(shè)置于單出桿三腔液壓缸15的A腔處，第三壓力傳感器14設(shè)置于單出桿三腔液壓缸15的C腔處，位移傳感器16設(shè)置于單出桿三腔液壓缸15的輸出軸處，第一壓力傳感器9、第二壓力傳感器10、第三壓力傳感器14以及位移傳感器16分別與控制器18的信號(hào)輸入端連接，控制器18的信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)器19的信號(hào)輸入端連接，驅(qū)動(dòng)器19的信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)1的信號(hào)輸入端連接，第一壓力傳感器9、電磁切斷閥8、第二壓力傳感器10、第三壓力傳感器14、位移傳感器16信號(hào)接入控制器18,控制器18的控制指令接入驅(qū)動(dòng)器19，驅(qū)動(dòng)器19的驅(qū)動(dòng)指令接入驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)1。

作為優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)1為伺服電機(jī)。

作為優(yōu)選地，所述控制器18的信號(hào)輸出端與電磁切斷閥8的信號(hào)輸入端連接，在正常狀態(tài)下得電使得油路導(dǎo)通，在失電狀態(tài)下鎖定單出桿三腔液壓缸15當(dāng)前位置，可以實(shí)現(xiàn)單出桿三腔液壓缸15的停位功能。

本發(fā)明的工作原理是：結(jié)晶器振動(dòng)系統(tǒng)工作時(shí)，控制器18接受外部PLC指令設(shè)定的振動(dòng)曲線經(jīng)過(guò)控制算法轉(zhuǎn)化輸出控制給驅(qū)動(dòng)器19，驅(qū)動(dòng)器19按照給定指令驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)1進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)1的正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)雙向定量泵2正反轉(zhuǎn)，雙向定量泵2的正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單出桿三腔液壓缸15的伸出和縮回。