D633系列直動(dòng)伺服比例控制閥

D633系列直動(dòng)伺服比例控制閥是由穆格公司按照歐共體(EC)標(biāo)準(zhǔn)要求的電磁兼容性( EMC)進(jìn)行生產(chǎn)制作。D633伺服控制閥現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于壓鑄機(jī)械、冶金設(shè)備、重工業(yè)設(shè)備、造紙業(yè)和木材加工業(yè)及其他產(chǎn)業(yè)。

1．D633系列直動(dòng)伺服比例控制閥的原理

D633系列直動(dòng)伺服控制閥原理圖如圖60所示，主要由帶放大器和電阻零位調(diào)節(jié)的集成電路板(Integrated electronics)、線性位置傳感器(Position transducer)、電阻調(diào)零螺帽(Null adjust cover plug)、信號(hào)線插頭(Valve connector)、閥心(Spool)、閥腔(Bushing)、線性力馬達(dá)(Linear forcemotor)、對(duì)中彈簧(Centeringspring)等組成。

D633系列閥按照節(jié)流閥原理進(jìn)行流量控制，三位四通O形中位機(jī)能，當(dāng)力矩馬達(dá)旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過類似外六角的傳動(dòng)桿將力矩傳遞到閥心，閥心與檢測(cè)連桿固聯(lián)在一起，通過連桿在螺紋中轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)閥心動(dòng)作，連桿的另一頭與線性傳感器連接，復(fù)位對(duì)中彈簧始終給一個(gè)與力矩馬達(dá)力方向相反的力，利用胡克定律和力矩的力平衡關(guān)系實(shí)現(xiàn)閥心正負(fù)兩個(gè)方向任意位置的設(shè)定。D633系列閥適用于電液位置、速度、壓力和受力控制系統(tǒng)。

線性力馬達(dá)(Linear forcemotor)實(shí)際上是個(gè)力矩馬達(dá)，只是實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作為線性動(dòng)作，因而在此處也可稱為力馬達(dá)。力馬達(dá)是一個(gè)永久磁鐵的電磁線圈驅(qū)動(dòng)裝置，這種馬達(dá)能驅(qū)使閥心從它的初始中心位置正負(fù)兩個(gè)方向動(dòng)作，電磁線圈閉環(huán)控制的線性力馬達(dá)(DDV)電磁鐵是一種連續(xù)比例電磁鐵，它的力矩大小成線性變化，從而能實(shí)現(xiàn)馬達(dá)任意轉(zhuǎn)動(dòng)角度的調(diào)整功能，比例電磁閥心作線性動(dòng)作是它的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

D633系列閥允許閥的直線動(dòng)作控制（例如一個(gè)機(jī)械控制）沒有附帶的電氣控制信號(hào)干擾。永久磁鐵力馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)具有高水平動(dòng)力性能，永久磁鐵提供所需要的磁力，沒有向?qū)Э刂朴吐芬螅瑝毫Σ皇芡饬ψ兓?。直線馬達(dá)所需要電流低于比例電磁閥所需要的電流，低的磁滯和低極限，接近液壓系統(tǒng)零位時(shí)低電流消耗。直動(dòng)馬達(dá)有一個(gè)原始中位，在中位位置它可以實(shí)現(xiàn)正反方向動(dòng)作，根據(jù)電流的大小正反力成比例變化。

線性位置傳感器(Position transducer)帶有靈敏的信號(hào)動(dòng)態(tài)檢測(cè)反饋裝置。檢測(cè)反饋裝置是通過螺紋旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)線性位置傳感器進(jìn)行動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和反饋信號(hào)的功能。與閥心位置相一致的電氣信號(hào)是應(yīng)用到集成電路板和產(chǎn)生對(duì)應(yīng)調(diào)制脈寬( PWM)電流，從而驅(qū)動(dòng)直線馬達(dá)線圈，所得到的驅(qū)動(dòng)力將驅(qū)使閥心動(dòng)作。振蕩器刺激位置傳感器，產(chǎn)生一個(gè)與閥位置成比例的電信號(hào)。解調(diào)閥心位置的電信號(hào)與命令信號(hào)和得到閥的實(shí)際位置進(jìn)行比較。比較的誤差值將產(chǎn)生一個(gè)電流驅(qū)動(dòng)馬達(dá)線圈動(dòng)作，直到閥心移動(dòng)到命令信號(hào)所要求的位置，閥心的誤差是逐漸減少到零。閥心位置與命令信號(hào)成比例。

集成電路板(lntegrated electronics)是一種信號(hào)輸入、輸出和處理裝置，它包括閥心位置閉環(huán)檢查信號(hào)的放大處理和驅(qū)動(dòng)寬頻脈沖調(diào)制解調(diào)器的電流調(diào)質(zhì)處理，并將處理后的信號(hào)與命令信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，從而發(fā)信號(hào)給線性力馬達(dá)驅(qū)動(dòng)閥心達(dá)到所要求的位置，閥的集成電路技術(shù)是具有發(fā)展?jié)摿Φ拿}寬調(diào)制解調(diào)電流輸出和提供24V直流電壓的SMD新技術(shù)。帶控制線圈和力馬達(dá)閥心位置控制的磁力線圈是集成在一個(gè)閉環(huán)控制的集成電路板上。從而產(chǎn)生一個(gè)所希望達(dá)到的位置電信號(hào)寬頻脈寬調(diào)整電流波，這個(gè)電流波直接驅(qū)動(dòng)力馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)。一個(gè)振蕩器激活線圈位置傳感器產(chǎn)生一個(gè)與閥心位置成比例的電信號(hào)。集成電路板具有低殘余電波標(biāo)準(zhǔn)化的閥心位置監(jiān)控信號(hào)，電動(dòng)的零位調(diào)整裝置，具有較低的電壓供給，配有繼電器、急停按鈕，閥心返回到中位不用加載外力動(dòng)作。

  高彈力和附加對(duì)中力（例如由于污染引起的流量阻力和摩擦力）必須在動(dòng)力輸出期間被克服。在中位復(fù)位時(shí)，對(duì)中彈簧彈力增加到直動(dòng)馬達(dá)上和提供格外的閥心復(fù)位驅(qū)動(dòng)力，從而盡量減小污染敏感影響。在彈簧的中心位置，直動(dòng)馬達(dá)只需要很低電流保持。

比例電磁閥系統(tǒng)需要兩個(gè)帶更多卷纜柱具有同樣作用的電磁線圈。一個(gè)用于單獨(dú)使用，反抗彈簧力。萬一電流低于電磁線圈要求的電流，這時(shí)彈力驅(qū)動(dòng)閥心到底位而全開閥，這將導(dǎo)致無控制動(dòng)作。

2．D633系列直動(dòng)伺服比例控制閻的特性

液壓系統(tǒng)曲線特性如圖61～圖65所示。

操作最高壓力35MPa，回油口壓力5MPa。溫度范圍：環(huán)境溫度-20～60℃；液流溫度-20～80℃。系統(tǒng)過濾器：高壓過濾器（沒有旁通，帶有污染報(bào)警）位于向閥供壓力油的主管路上，液壓油的清潔度特別影響系統(tǒng)性能（包括閥心位置，高靈敏度）和伺服系統(tǒng)的動(dòng)作（檢測(cè)，壓力，泄漏）；推薦清潔度等級(jí)為：正常生產(chǎn)β₁₀≥75(微粒直徑最大10μm)，比較久的生產(chǎn)β₆≥75(微粒直徑最大6μm)。振動(dòng)：30g，3軸；保護(hù)級(jí)別：EN60524。IP65帶交換連接器包好帶油封交貨。推薦流速：15～100mm/s；允許使用流速：5～400mm/s。流量控制（通過閥）通過A、B口，如果回油管路壓力p_T＞5MPa時(shí)，Y口將使用，當(dāng)應(yīng)用3通時(shí)可關(guān)閉多余的A口或B口，閥心的軸線加工誤差為1.5%～3%，或10%間隙也可。閥的流量計(jì)算：Q= Q_N√（Δp/Δp_N），P/A/B/T平均流速不小于30m/s。電壓DC 24V，最小DC 19V，最大DC 32V。消耗電流，I_Amax=2A。所用的信號(hào)線，包括所有的外用傳感器、接線箱、動(dòng)力電等屏蔽線連接地。必須的發(fā)信器；EN55011，1998-1+A1，1999(等級(jí)：B)和抗干擾EN610006-2，1999。導(dǎo)線的最小界面大于0.75mm²。

3．D633系列直動(dòng)伺服比例控制閻的自動(dòng)控制技術(shù)

D633系列直動(dòng)伺服比例控制閥的自動(dòng)控制部分具備與機(jī)組在線控制程序SIMATICStep7對(duì)接功能，能通過編程和主缸的電磁位置檢測(cè)器及伺服閥本身的集成電路板，對(duì)它進(jìn)行閉環(huán)自動(dòng)控制。D633具有電壓和電流命令輸入兩種模式。

如圖66所示，1/O插頭有A、B、C、D、E、F、PE7個(gè)插腳，腳A供應(yīng)DC24V，腳B零電壓，腳C不用（備用），腳D輸人命令信號(hào)4～20mA，腳E不用（備用），腳F反饋信號(hào)4～20mA，腳PE接地。

實(shí)際命令信號(hào)4～20mA輸入，實(shí)際的閥心位置值能通過插腳F進(jìn)行檢測(cè)，這個(gè)檢測(cè)信號(hào)能被用于監(jiān)控和診斷的目的。當(dāng)I₀=12mA時(shí)，閥心通過對(duì)中彈簧作用位于中心位置；I₀=20mA時(shí)，油路是P到A、B到T閥心全打開；I₀=4mA，油路是P到B、A到T閥心全打開；閥心位置的反饋輸出信號(hào)4～20mA，當(dāng)I_F=0mA時(shí)允許電纜檢波通過，閥心的動(dòng)作與( I_D-I_E)成比例。當(dāng)P到A和B到T時(shí)100%閥全開，I_D-I_E=10mA(I_D=20mA)，對(duì)應(yīng)的信號(hào)腳為腳D和E，從而得到希望的液流量。在12～20mA命令信號(hào)范圍內(nèi)，閥心的動(dòng)作與(如12mA)成比例。

當(dāng)P到B和A到T時(shí)100%閥全開，I_D-I_E=-10mA(I_D=4mA)，對(duì)應(yīng)的信號(hào)腳為腳D和E，從而得到希望的液流量；在4～12mA命令信號(hào)范圍內(nèi)，閥心的動(dòng)作與(如12mA)成比例。檢測(cè)輸出信號(hào)（實(shí)際閥心位置）的電路原理圖如圖67所示。

實(shí)際的檢測(cè)值I_F電流回路（閥心的位置）配用6+PE電極連接器。為了故障檢測(cè)，對(duì)交換連接器建議連接腳F，信號(hào)線路走控制柜。在4～20mA范圍內(nèi)實(shí)際閥心位置信號(hào)I_F是可靠的。100%閥開口P到A、B到T時(shí)，電流20mA, 100%閥開口P到B、A到T時(shí)，電流4mA。

4．總結(jié)

精密電液伺服控制系統(tǒng)多采用噴嘴擋板型伺服閥。伺服閥加工困難、電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、檢測(cè)信號(hào)誤差大、比例特性和穩(wěn)定性不高。

D633系列直動(dòng)伺服比例控制閥為線性力馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)，動(dòng)作穩(wěn)定、剛性好。噴嘴擋板型伺服閥采用壓差力驅(qū)動(dòng)，靠擋板的變形改變壓差，受到擋板材質(zhì)和性能的影響，同時(shí)壓差變化不可控制，從而影響驅(qū)動(dòng)力，因此穩(wěn)定性和剛性較差。

D633系列直動(dòng)伺服比例控制閥的反饋通過線性傳感器檢測(cè)，通過剛性連接精準(zhǔn)檢測(cè)閥心的實(shí)際位置，檢測(cè)時(shí)不受壓力、流量等外界因素影響，檢測(cè)信號(hào)真實(shí)可信。噴嘴擋板型伺服閥的是通過擋板的變形力、負(fù)載流量等反饋，反饋信號(hào)受壓力、流量等外界因素干擾，使控制的穩(wěn)定性大大降低。

D633系列直動(dòng)伺服比例控制閥采用先進(jìn)的集成控制技術(shù)，噴嘴擋板型伺服閥能使用這種技術(shù)。

D633系列直動(dòng)伺服比例控制閥對(duì)閥心和閥體的加工精度要求不高，允許誤差大，易于加工。噴嘴擋板型伺服閥的截流孔和擋板都要求精密加工，一般加工工藝難于滿足要求。

前者閥體結(jié)構(gòu)緊湊，閥體小巧，對(duì)油路塊要求不高，油路原理清晰明了，后者剛好相反。

D633系列直動(dòng)伺服比例控制閥線路連接簡(jiǎn)便，插頭自帶備用腳，更適宜現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用，噴嘴擋板型伺服閥無連線備用，現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性差。

綜上所述，D633系列直動(dòng)伺服比例控制閥是更先進(jìn)的電液伺服控制組件，值得推廣應(yīng)用。