CN103512764A - 家具力学试验机压力控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种家具力学试验机压力控制系统，其包括气缸、力量传感器、换向电磁阀、电气比例阀和控制器，工作时，控制器控制换向电磁阀的阀门方向，使气缸进行加压或复位，控制器将力量传感器测量到的压力值与试验预设的目标压力值进行比较修整，分阶段调整电气比例阀的开度从而调节气缸的输出压力。运用本发明之后，可防止气缸活塞杆的输出力量过高或力量衰减，试验效果好，精确度高。另外，本发明还公开了一种家具力学试验机压力控制方法。
Description
技术领域
本发明涉及家具力学试验设备技术领域，更具体地说，是涉及一种家具力学试验机压力控制系统及方法。
背景技术
众所周知的，家具需要进行各种类的力学性能试验，以期从试验结果中获知家具是否合格。家具力学性能试验，是模拟家具受到一次性或重复性载荷的条件下所具有的强度和承受能力的试验，根据家具产品在预定使用条件下的正常使用频率，按加载大小和次数多少，采用家具受力试验机对家具的力学性能进行评定。
中国发明专利申请说明书CN102873908A公开了一种气动压力机压力控制系统及方法，包括：位置传感器，测量气缸驱动部分的位置信息并传输至PLC程序控制器；压力传感器，用于检测压接体的内压信息并传输至PLC程序控制器；PLC程序控制器，对位置传感器、压力传感器的信息进行处理，与人机交互界面进行通信，并输出控制指令到电磁阀；电磁阀，用于执行PLC程序控制器的控制指令，以调整气动压力机中气缸的工作参数；人机交互界面，用于对气动压力机工作数据进行设定及对压接体的压力进行实时监视，并将设定的数据信息输入PLC程序控制器存储，该控制系统及方法实现了气缸对压接体的压力控制及压力保持，但是其仍存在不足，如气缸的控制缺点，在气缸充气至目标压力值的过程中，气缸的活塞杆会出现输出力量过高或力量衰减的现象，影响试验效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种可防止气缸活塞杆输出力量过高或力量衰减的家具力学试验机压力控制系统及方法。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：一种家具力学试验机压力控制系统，其包括：
气缸，用于对待测试的家具输出压力；
力量传感器，用于测量气缸对家具输出的压力值，并将测量到的压力值传输至控制器；
换向电磁阀，所述换向电磁阀的一出口连接气缸的加压进气端，换向电磁阀的另一出口连接气缸的复位进气端；
电气比例阀，所述电气比例阀的入口连接气源，电气比例阀的出口连接换向电磁阀的入口；
控制器，用于控制换向电磁阀的阀门方向，使气缸进行加压或复位和将力量传感器测量到的压力值与试验预设的目标压力值进行比较修整，分阶段调整电气比例阀的开度从而调节气缸的输出压力。
作为本发明的进一步改进，该系统还包括：
压力平衡电磁阀，所述压力平衡电磁阀的入口连接气缸的加压进气端，控制器控制压力平衡电磁阀的开闭；
毛细管或阻尼器，所述毛细管或阻尼器的入口连接压力平衡电磁阀的出口，用于将通过压力平衡电磁阀的气体排出。
作为本发明的进一步改进，所述换向电磁阀的一出口与气缸的加压进气端之间连接有用于调节气体流速的限流阀。
作为本发明的进一步改进，所述换向电磁阀的另一出口与气缸的复 位进气端之间连接有用于调节气体流速的限流阀。
本发明还提供了一种家具力学试验机压力控制方法，其包括以下步骤：
（1）对不同的家具试验预设目标压力值，将目标压力值存储在控制器；
（2）通过控制器分别打开电气比例阀和换向电磁阀，使气源的气体依次通过电气比例阀和换向电磁阀的一出口从气缸的加压进气端进入气缸的加压腔体内；
（3）在气缸进行压接动作时，力量传感器测量气缸对家具输出的压力值，将测量到的压力值传输至控制器；
（4）控制器将力量传感器测量到的压力值与预设的目标压力值进行比较；当测量压力值小于目标压力值时，控制器分阶段调整电气比例阀的开度从而调节气缸的输出压力，使测量压力值逐步提高至目标压力值；当测量压力值超过目标压力值时，控制器控制电气比例阀关闭，气缸的加压腔体内的气体排出；
（5）在气缸进行复位动作时，控制器再次打开电气比例阀，气源的气体依次通过电气比例阀和换向电磁阀的另一出口从气缸的复位进气端进入气缸的复位腔体内。
进一步而言，在步骤（4）中，所述当测量压力值小于目标压力值时，控制器分阶段调整电气比例阀的开度从而调节气缸的输出压力，使测量压力值逐步提高至目标压力值的步骤具体包括：
通过改变气缸的加压腔体内的压力来调节气缸的输出压力，其计算公式为：F=S*PV，式中：F为气缸输出压力，S为气缸缸体面积，PV 为气缸加压腔体内压力；其中，该步骤为：
当力量传感器当前的测量压力值为PV1和需要达到的目标压力值为SV0时，则需要增加压力为SV0-PV1=SV1，开启电气比例阀开度为T1；
当力量传感器的测量压力值PV2达到PV1+SV1*M%值时，则进入第二阶段调节，重新调整电气比例阀的开度；
当第二阶段的力量传感器当前的测量压力值为PV2和需要达到压力值为SV0时，则需要增加压力为SV0-PV2=SV2，开启气体电气比例阀开度为T2；
当力量传感器的测量压力值PV3达到PV2+SV2*M%值时，则进入第三阶段调节，重新调整电气比例阀开度；
进入下阶段调节，如此，不停地调节，测量压力值逐步提高至目标压力值，测试阶段结束。
进一步而言，在步骤（4）中，所述气缸的加压腔体内的气体排出的步骤具体包括：
在气缸的加压进气端依次连接压力平衡电磁阀和毛细管，当测量压力值超过目标压力值时，控制器打开压力平衡电磁阀，毛细管将通过压力平衡电磁阀的气体排出。
进一步而言，在步骤（4）中，当测量压力值小于目标压力值时，控制器分阶段调整电气比例阀的开度从而调节气缸的输出压力，使测量压力值逐步提高至目标压力值的过程中还包括：
控制器总是打开压力平衡电磁阀，毛细管不断向外泄气。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明设置有气缸、力量传感器、换向电磁阀、电气比例阀和控制器， 工作时，控制器控制换向电磁阀的阀门方向，使气缸进行加压或复位，控制器将力量传感器测量的压力值与试验预设的目标压力值进行比较修整，分阶段调整电气比例阀的开度从而调节气缸的输出压力，运用本发明之后，可防止气缸活塞杆的输出力量过高或力量衰减，试验效果好，精确度高。
附图说明
图1是本发明所述的家具力学试验机压力控制系统的原理框图。
下面结合附图和实施例对本发明所述的家具力学试验机压力控制系统及方法作进一步说明。
具体实施方式
以下是本发明所述的家具力学试验机压力控制系统及方法的最佳实例，并不因此限定本发明的保护范围。
请参考图1，图中示出了一种家具力学试验机压力控制系统，其包括气缸1、力量传感器2、换向电磁阀3、电气比例阀4和控制器5。下面对各组成单元的功能原理以及相互关系进行详细说明。
气缸1，用于对待测试的家具输出压力。根据实际情况，不同的家具需要输出不同的压力。
力量传感器2，用于测量气缸1对家具输出的压力值，并将测量到的压力值传输至控制器5。
换向电磁阀3，所述换向电磁阀3的一出口连接气缸1的加压进气端11，换向电磁阀3的另一出口连接气缸1的复位进气端12，换向电磁阀3的排气口排向外部。
电气比例阀4，所述电气比例阀4的入口连接气源，电气比例阀4的 出口连接换向电磁阀3的入口。
控制器5，用于控制换向电磁阀3的阀门方向，使气缸1进行加压或复位和将力量传感器2测量的压力值与试验预设的目标压力值进行比较修整，分阶段调整电气比例阀4的开度从而调节气缸1的输出压力。
如图1所示，为了方便控制器5控制气缸1的加压腔体13内的气体排出，该系统还包括：
压力平衡电磁阀6，所述压力平衡电磁阀6的入口连接气缸1的加压进气端11，控制器5控制压力平衡电磁阀6的开闭；
毛细管7，所述毛细管7的入口连接压力平衡电磁阀6的出口，用于将通过压力平衡电磁阀6的气体排出。其中，毛细管7也可以替换为阻尼器。
较佳的，所述换向电磁阀3的一出口与气缸1的加压进气端11之间和换向电磁阀3的另一出口与气缸1的复位进气端12之间分别连接有用于调节气体流速的限流阀8，限流阀8可以手动调节或通过控制器5调节。
另外，本发明还公开了一种家具力学试验机压力控制方法，其包括以下步骤：
（1）对不同的家具试验预设目标压力值，将目标压力值存储在控制器5；
（2）通过控制器5分别打开电气比例阀4和换向电磁阀3，使气源的气体依次通过电气比例阀4和换向电磁阀3的一出口从气缸1的加压进气端11进入气缸1的加压腔体13内；
（3）在气缸1进行压接动作时，力量传感器2测量气缸1对家具输出的压力值，将测量到的压力值传输至控制器5；
（4）控制器5将力量传感器2测量到的压力值与预设的目标压力值进行比较；当测量压力值小于目标压力值时，控制器5分阶段调整电气比例阀4的开度从而调节气缸1的输出压力，使测量压力值逐步提高至目标压力值；当测量压力值超过目标压力值时，控制器5控制电气比例阀4关闭，气缸1的加压腔体13内的气体排出；
进一步而言，在步骤（4）中，所述当测量压力值小于目标压力值时，控制器5分阶段调整电气比例阀4的开度从而调节气缸1的输出压力，使测量压力值逐步提高至目标压力值的步骤具体包括：
通过改变气缸1的加压腔体13内的压力来调节气缸1的输出压力，其计算公式为：F=S*PV，式中：F为气缸输出压力，S为气缸缸体面积，PV为气缸加压腔体13内压力；其中，气缸加压腔体13内的压力值即为力量传感器2的测量压力值，该过程为：
当力量传感器2当前的测量压力值为PV1和需要达到的目标压力值为SV0时，则需要增加压力为SV0-PV1=SV1，开启电气比例阀4开度为T1；
当力量传感器2的测量压力值PV2达到PV1+SV1*M%值时，则进入第二阶段调节，重新调整电气比例阀4的开度；
当第二阶段的力量传感器2当前的测量压力值为PV2和需要达到压力值为SV0时，则需要增加压力为SV0-PV2=SV2，开启气体电气比例阀4开度为T2；
当力量传感器2的测量压力值PV3达到PV2+SV2*M%值时，则进入第三阶段调节，重新调整电气比例阀4开度；
进入下阶段调节，如此，不停地调节，测量压力值逐步提高至目标 压力值，测试阶段结束。
需要说明的是，M%的值一般可在50～110%的范围内设定，在本实施例中，优选的，M%设置为90%。另外，电气比例阀4的开度T1、T2、……Tn可在0～100%的范围内设定。
在步骤（4）中，所述气缸1的加压腔体13内的气体排出的步骤具体包括：
在气缸1的加压进气端11依次连接压力平衡电磁阀6和毛细管7，当测量压力值超过目标压力值时，控制器5打开压力平衡电磁阀6，毛细管7将通过压力平衡电磁阀6的气体排出。
另外，在步骤（4）中，当测量压力值小于目标压力值时，控制器5分阶段调整电气比例阀4的开度从而调节气缸1的输出压力，使测量压力值逐步提高至目标压力值的过程中，即加压试验阶段，还可以包括以下步骤：
控制器5总是打开压力平衡电磁阀6，毛细管7不断向外泄气。
（5）在气缸1进行复位动作时，控制器5再次打开电气比例阀4，气源的气体依次通过电气比例阀4和换向电磁阀3的另一出口从气缸1的复位进气端12进入气缸的复位腔体14内。
综上所述，运用本发明之后，可防止气缸活塞杆发生输出力量过高或力量衰减的现象，试验效果好，精确度高。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种家具力学试验机压力控制系统，其特征在于，该系统包括：
气缸，用于对待测试的家具输出压力；
力量传感器，用于测量气缸对家具输出的压力值，并将测量到的压力值传输至控制器；
换向电磁阀，所述换向电磁阀的一出口连接气缸的加压进气端，换向电磁阀的另一出口连接气缸的复位进气端；
电气比例阀，所述电气比例阀的入口连接气源，电气比例阀的出口连接换向电磁阀的入口；
控制器，用于控制换向电磁阀的阀门方向，使气缸进行加压或复位和将力量传感器测量到的压力值与试验预设的目标压力值进行比较修整，分阶段调整电气比例阀的开度从而调节气缸的输出压力。
2.根据权利要求1所述的家具力学试验机压力控制系统，其特征在于，该系统还包括：
压力平衡电磁阀，所述压力平衡电磁阀的入口连接气缸的加压进气端，控制器控制压力平衡电磁阀的开闭；
毛细管或阻尼器，所述毛细管或阻尼器的入口连接压力平衡电磁阀的出口，用于将通过压力平衡电磁阀的气体排出。
3.根据权利要求1所述的家具力学试验机压力控制系统，其特征在于，所述换向电磁阀的一出口与气缸的加压进气端之间连接有用于调节气体流速的限流阀。
4.根据权利要求1所述的家具力学试验机压力控制系统，其特征在于，所述换向电磁阀的另一出口与气缸的复位进气端之间连接有用于调节气体流速的限流阀。
5.根据权利要求1所述的家具力学试验机压力控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）对不同的家具试验预设目标压力值，将目标压力值存储在控制器；
（2）通过控制器分别打开电气比例阀和换向电磁阀，使气源的气体依次通过电气比例阀和换向电磁阀的一出口从气缸的加压进气端进入气缸的加压腔体内；
（3）在气缸进行压接动作时，力量传感器测量气缸对家具输出的压力值，将测量到的压力值传输至控制器；
（4）控制器将力量传感器测量到的压力值与预设的目标压力值进行比较；当测量压力值小于目标压力值时，控制器分阶段调整电气比例阀的开度从而调节气缸的输出压力，使测量压力值逐步提高至目标压力值；当测量压力值超过目标压力值时，控制器控制电气比例阀关闭，气缸的加压腔体内的气体排出；
（5）在气缸进行复位动作时，控制器再次打开电气比例阀，气源的气体依次通过电气比例阀和换向电磁阀的另一出口从气缸的复位进气端进入气缸的复位腔体内。
6.根据权利要求5所述的家具力学试验机压力控制方法，其特征在于，在步骤（4）中，所述当测量压力值小于目标压力值时，控制器分阶段调整电气比例阀的开度从而调节气缸的输出压力，使测量压力值逐步提高至目标压力值的步骤具体包括：
通过改变气缸的加压腔体内的压力来调节气缸的输出压力，其计算公式为：F=S*PV，式中：F为气缸输出压力，S为气缸缸体面积，PV为气缸加压腔体内压力；其中，该步骤为：
当力量传感器当前的测量压力值为PV1和需要达到的目标压力值为SV0时，则需要增加压力为SV0-PV1=SV1，开启电气比例阀开度为T1；
当力量传感器的测量压力值PV2达到PV1+SV1*M%值时，则进入第二阶段调节，重新调整电气比例阀的开度；
当第二阶段的力量传感器当前的测量压力值为PV2和需要达到压力值为SV0时，则需要增加压力为SV0-PV2=SV2，开启气体电气比例阀开度为T2；
当力量传感器的测量压力值PV3达到PV2+SV2*M%值时，则进入第三阶段调节，重新调整电气比例阀开度；
进入下阶段调节，如此，不停地调节，测量压力值逐步提高至目标压力值，测试阶段结束。
7.根据权利要求6所述的家具力学试验机压力控制方法，其特征在于，所述M%的值的设定范围是50%～110%。
8.根据权利要求5所述的家具力学试验机压力控制方法，其特征在于，在步骤（4）中，所述气缸的加压腔体内的气体排出的步骤具体包括：
在气缸的加压进气端依次连接压力平衡电磁阀和毛细管，当测量压力值超过目标压力值时，控制器打开压力平衡电磁阀，毛细管将通过压力平衡电磁阀的气体排出。
9.根据权利要求8所述的家具力学试验机压力控制方法，其特征在于，在步骤（4）中，当测量压力值小于目标压力值时，控制器分阶段调整电气比例阀的开度从而调节气缸的输出压力，使测量压力值逐步提高至目标压力值的过程中还包括：
控制器总是打开压力平衡电磁阀，毛细管不断向外泄气。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |