TWI832044B - 一種增壓系統及一種增壓方法 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及一種增壓系統及一種利用該增壓系統的增壓方法，其中該增壓系統包括一缸體、一活塞構件、一儲油桶、一油體通道、一流體通道及一伺服驅動裝置，其係透過該伺服驅動裝置驅動一增壓軸以推動該活塞構件以執行一增壓步驟，以達到成本控管及產品品質兼顧之功效。
Description
本發明涉及一種增壓系統，尤指一種利用伺服馬達精準控制增壓行程之一種新穎性的增壓系統；本發明還涉及及一種增壓系統的增壓方法。
粉體壓鑄工藝係目前眾多製造業生產產品過程中不可或缺的一環，而在習知技藝中，粉體壓鑄方式多採用油壓缸、伺服電機及增壓缸等三個技術來執行，但油壓缸的油壓馬達需要長時間啟動來慢慢拉高功率，一來噪音大，二來長期長時間運作的狀況下，常有滲油污染產品的問題；伺服電機雖然具有可數據化、精準控制下壓行程且可以在瞬間將功率拉高，但成本太高；增壓缸雖然不會產生噪音，並遵守能量不滅定律，利用截面積的差異而放大下壓的力道，但也因此而會有無法精準控制的缺點。
以化妝品產業為例，其粉體壓鑄講求衛生、效益以及精美，然而，油壓缸的滲油污染將使該批化妝品完全報銷，而伺服電機每一次行程的成本太高，不符合該產業的獲利效率；增壓缸雖然改善了油壓缸需要長期長時間運作而產生的滲油問題，但因其無法精準控制下壓力道的缺點，很難掌握每一批次粉體壓鑄的力道的均一性，對於屬於精品的化妝品而言，瑕疵
品係無法銷售的，無疑係徒增成本。
因此，對於需要執行粉體壓鑄程序的該些產業而言，如何在成本控管及產品的品質之間取得平衡，是該些產業必須面臨思考的議題。
本發明係一種兼顧成本控管及產品品質的增壓系統，包括一缸體、一活塞構件、一儲油桶、一油體通道、一流體通道及一伺服驅動裝置，其中該活塞構件，包括一活塞及自該活塞向下延伸之一活塞軸，且該活塞構件係上下滑動自如地設置於該缸體內，並將該缸體分隔成一上側室及一下側室，該儲油桶係用以容納一液壓油，且該液壓油可經由該儲油桶之底端流通，該儲油桶之上端還具有一氣體通道，該油體通道係用以連接於該儲油桶之底端及該上側室，以依操作而流通該液壓油，該流體通道之一端開口係與該下側室之底端相連接，另一端之開口則對缸體外部開放，而該伺服驅動裝置包括一伺服馬達，用以驅動設置於其下之一螺桿，該螺桿進一步驅動與該螺桿垂直連接之一增壓軸，且該增壓軸係設置於該活塞構件之上。
於本發明中，當該伺服馬達運作時，驅動該螺桿向下推動該增壓軸，使得該伺服馬達可以在低功率運作下，透過該增壓軸及該活塞之截面積差，達到增壓之功效。
於本發明之一較佳實施方式中，該增壓系統進一步包括與該活塞軸之底部相連接之一公模、一設置於該缸體之下的承載座，用以承載一母模，其中該母模係對應於該公模設置於該承載座之上。
於本發明之一較佳實施方式中，該增壓系統進一步包括一力感測元件，用以於該公模壓碰該母模時產生一壓力訊號，其中該力感測元件
係選擇性地與該活塞軸相連接或設置於該承載座上之一適當位置。
於本發明之一較佳實施方式中，該增壓系統進一步包括一控制元件，與該氣體通道、該流體通道、該伺服驅動裝置及該力感測元件相連接，用以設定至少一作動參數並接收該壓力訊號，以操控該伺服馬達之轉動而達到精確的壓力控制，並操控該氣體通道及該流體通道的啟動與關閉。
更佳地，該至少一作動參數包括但不限於一壓力閾值、一加壓時間、一減壓時間、一減壓行程及/或一壓力段數、或其等之任意組合。
本發明還提供一種增壓的方法，包括(1)提供一如前述之增壓系統，其中該增壓系統包括一缸體、一活塞構件、一儲油桶、一油體通道、一流體通道及一伺服驅動裝置，其中該活塞構件，包括一活塞及自該活塞向下延伸之一活塞軸，且該活塞構件係上下滑動自如地設置於該缸體內，並將該缸體分隔成一上側室及一下側室，該儲油桶係用以容納一液壓油，且該液壓油可經由該儲油桶之底端流通，該儲油桶之上端還具有一氣體通道，該油體通道係用以連接於該儲油桶之底端及該上側室，以依操作而流通該液壓油，該流體通道之一端開口係與該下側室之底端相連接，另一端之開口則對缸體外部開放，而該伺服驅動裝置包括一伺服馬達，用以驅動設置於其下之一螺桿，該螺桿進一步驅動與該螺桿垂直連接之一增壓軸，且該增壓軸係設置於該活塞構件之上；(2)提供與該活塞軸之底部相連接之一公模，並提供一承載座設置於該缸體之下，用以承載一母模，其中該母模係對應於該公模設置於該承載座之上，提供一力感測元件，用以於該公模壓碰該母模時產生一壓力訊號，其中該力感測元件係選擇性地與該活塞軸相連接或設置於該承載座上之一適當位置，提供一控制元件，與該氣體通道、該流體通道、
該伺服驅動裝置及該力感測元件相連接，用以設定至少一作動參數並接收該壓力訊號，以操控該伺服馬達之轉動而達到精確的壓力控制，並操控該氣體通道及該流體通道的啟動與關閉；(3)執行一預壓步驟，當大氣透過該氣體通道抽入該儲油桶後會產生一氣壓推力，將該液壓油透過該油體通道導入該上側室，進而推動該活塞構件向下運作，以驅動該公模接觸到該母模，完成該預壓步驟；(4)當該力感測元件感測到該預壓步驟所產生之一預壓壓力時，產生一第一壓力訊號，並傳輸給該控制元件，當該預壓壓力達到該控制元件所設定之該至少一作動參數後，停止該液壓油導入該上側室中，該活塞構件亦停止運作；以及(5)執行一增壓步驟，該控制元件進一步啟動該伺服馬達驅動該螺桿向下推動該增壓軸，使得該伺服馬達可以在低功率運作下，透過該增壓軸及該活塞之截面積差，達到增壓之功效，完成該增壓步驟。
於本發明之一較佳實施方式中，該方法進一步包括一增壓停止程序，當該力感測元件感測到該增壓步驟所產生之一增壓壓力時，產生一第二壓力訊號，並將該第二壓力訊號傳輸給該控制元件，當該增壓壓力值達到該控制元件所設定之至少一作動參數後，會停止該伺服馬達運作，此時該增壓軸不再推動該活塞軸運作。
於本發明之一更佳實施方式中，該至少一作動參數包括但不限於一壓力閾值、一加壓時間、一減壓時間、一減壓行程及/或一壓力段數、或其等之任意組合。
於本發明中，術語「流體」係指廣泛的流體，包括但不限於氣體或液體。
1:增壓系統
10:缸體
101:上側室
102:下側室
1021:活塞推力
103:流體通道
20:活塞構件
201:活塞
202:活塞軸
203:公模
30:儲油桶
301:液壓油
302:氣體通道
3021:氣壓推力
40:油體通道
50:伺服驅動裝置
501:伺服馬達
502:螺桿
503:增壓軸
60:承載座
601:母模
70:力感測元件
701:第一壓力訊號
702:第二壓力訊號
80:控制元件
801:第一停止訊號
802:第二停止訊號
90:壓力表
a:大氣
圖1所示為本發明之增壓系統結構圖。
圖2所示為本發明之增壓系統於粉體壓鑄工藝之具體實施態樣。
圖3所示為本發明之增壓方法的起始階段。
圖4所示為本發明之增壓方法的預壓步驟。
圖5所示為本發明之增壓方法的預壓步驟停止流程。
圖6所示為本發明之增壓方法的增壓步驟。
圖7所示為本發明之增壓步驟停止流程。
圖8所示為本發明之增壓方法的復位階段。
本實施方式係僅用於解釋本發明之目的、特徵和優點的最佳實施態樣，並非係用於限制本發明之範圍。
本發明係一種增壓系統，如圖1所示，該增壓系統1包括一缸體10；一活塞構件20，其包括一活塞201及自該活塞向下延伸之一活塞軸202，該活塞構件20係上下滑動自如地設置於該缸體10內，並將該缸體10分隔成一上側室101及一下側室102，當活塞構件20上下運作時，該上側室101及該下側室102的空間會隨之變化；一儲油桶30，用以容納一液壓油301，該液壓油301可經由該儲油桶之底端流通，且該儲油桶30之上端具有一氣體通道302；一油體通道40，用以連接於該儲油桶30之底端及該上側室101，以依操作而流通該液壓油301；一流體通道103，其一端之開口係與該下側室102之底端相連接，另一端之開口則對缸體外部開放；以及一伺服驅動裝置50，
包括一伺服馬達501，用以驅動設置於其下之一螺桿502，該螺桿502進一步驅動與該螺桿502垂直連接之一增壓軸503，且該增壓軸503係設置於該活塞構件20之上，當該伺服馬達501運作時，驅動該螺桿502向下推動該增壓軸503，使得該伺服馬達501可以在低功率運作下，透過該增壓軸503及該活塞201之截面積差，達到增壓之功效。
本發明之增壓原理係遵守力學之壓力公式F=P×S，其中F為正向力，P為壓力，S為受力面積。
於一更佳實施方式中，該螺桿502為一滾珠螺桿。
進一步地，如圖2所示，本發明應用於粉體壓鑄工藝時，還包括一承載座60，該承載座60係設置於該缸體10之下，用以承載待壓鑄的一母模601，並且於該活塞軸202之底部連接一公模203，該公模203與該母模601係相對應地設置。
此外，本發明還包括一力感測元件70及一控制元件80，其中該力感測元件70係連接於該活塞軸202上，用以於該公模203壓碰該母模601時產生一壓力訊號；該控制元件80係用以設定至少一作動參數並接收該壓力訊號，以操控該伺服馬達501之轉動而達到精確的壓力控制，並操控該氣體通道302及該流體通道103的啟動與關閉。
若有需要，本發明還可包括一壓力表90，以供一操作人員確認壓力數值。
本發明還提供一種增壓方法，其包括原始階段、預壓步驟、增壓步驟及復位階段，參照圖3~圖8。
於原始階段時(圖3)，提供一前述增壓系統1，將該公模203
與該母模601相對應設置，並確認液壓油301的量。
於預壓步驟時(圖4)，透過該控制元件80控制該該氣體通道302將大氣a抽入該儲油桶30後會產生一氣壓推力3021，該氣壓推力3021會將該液壓油301透過該油體通道40導入該上側室101，進而推動該活塞構件20向下運作，此時該下側室102之空氣被該活塞構件20壓縮而透過該流體通道103排出，使該活塞構件20可以順利作動，以驅動該公模203接觸到該母模601，完成該預壓步驟。
此時，如圖5所示，該力感測元件70感測到該預壓步驟所產生之一預壓壓力時，會產生一第一壓力訊號701，並將該第一壓力訊號701傳輸給該控制元件80，此時該第一壓力訊號701會轉化為一預壓壓力值，當該預壓壓力值達到該控制元件80所設定之該至少一作動參數c後，該控制元件80會產生一第一停止訊號801至該氣體通道302以停止該氣體通道302將大氣a抽入該儲油桶中30，此時該液壓油301不再導入該上側室101中，該活塞構件20亦停止運作。
於增壓步驟時(圖6)，該控制元件80進一步啟動該伺服驅動裝置運作50，當該伺服馬達501運作時，驅動該螺桿502旋轉並推動該增壓軸503向下運作，使得該伺服馬達501可以在低功率運作下，透過該增壓軸503及該活塞201之截面積差，在推動該活塞構件20時達到增壓之功效，完成該增壓步驟。
如圖7所示，當該力感測元件70感測到該增壓步驟所產生之一增壓壓力時，產生一第二壓力訊號702，並將該第二壓力訊號702傳輸給該控制元件80，此時該第二壓力訊號702會轉化為一增壓壓力值，當該增壓壓
力值達到該控制元件80所設定之至少一作動參數後，該控制元件80會產生一第二停止訊號802至該伺服馬達501以停止該伺服馬達501運作，此時該增壓軸503不再向下推動該活塞構件20。
於復位階段時(圖8)，該控制元件80進一步啟動該伺服馬達501逆運作，以驅使該螺桿502逆旋轉，連動該增壓軸503復位，並啟動該流體通道103將氣體抽入該下側室102中，以產生一活塞推力1021，將該活塞構件20推回原來的位置，此時被導入該上側室101的該液壓油301會被推回該儲油桶30內，該公模203與該母模601脫模，增壓完成。
於一更佳實施方式中，該力感測元件70為一荷重元，且該荷重元係可選擇性地連接於該活塞軸202上或設置於該承載座60上之一適當位置；該控制元件80為一可程式化邏輯控制器(programmable logic controller，簡稱PLC)。
於一更佳實施方式中，該至少一作動參數包括但不限於一壓力閾值、一加壓時間、一減壓時間、一減壓行程及/或一壓力段數、或其等之任意組合。
1:增壓系統
10:缸體
101:上側室
102:下側室
103:流體通道
20:活塞構件
201:活塞
202:活塞軸
30:儲油桶
301:液壓油
302:氣體通道
40:油體通道
50:伺服驅動裝置
501:伺服馬達
502:螺桿
503:增壓軸
Claims (6)
- 一種增壓系統，包括：一缸體；一活塞構件，包括一活塞及自該活塞向下延伸之一活塞軸，其中該活塞構件係上下滑動自如地設置於該缸體內，並將該缸體分隔成一上側室及一下側室；一公模，與該活塞軸之底部相連接；一承載座，設置於該缸體之下，用以承載一母模，其中該母模係對應於該公模設置於該承載座之上；一力感測元件，用以於該公模壓碰該母模時產生一壓力訊號，其中該力感測元件係選擇性地與該活塞軸相連接或設置於該承載座上之一適當位置；一儲油桶，用以容納一液壓油，該液壓油可經由該儲油桶之底端流通，且該儲油桶之上端具有一氣體通道；一油體通道，用以連接於該儲油桶之底端及該上側室，以依操作而流通該液壓油；一流體通道，其一端之開口係與該下側室之底端相連接，另一端之開口則對缸體外部開放；以及一伺服驅動裝置，包括一伺服馬達，用以驅動設置於其下之一螺桿，該螺桿進一步驅動與該螺桿垂直連接之一增壓軸，且該增壓軸係設置於該活塞構件之上，當該伺服馬達運作時，驅動該螺桿向下推動該增壓軸，使得該伺服馬達可以在低功率運作下，透過該增壓軸及該活塞之截面積差，達到增壓之功效。
- 如請求項1所述之增壓系統，其進一步包括一控制元件，與該氣體通道、該流體通道、該伺服驅動裝置及該力感測元件相連接，用以設定至少一作動參數並接收該壓力訊號，以操控該伺服馬達之轉動而達到精確的壓力控制，並操控該氣體通道及該流體通道的啟動與關閉。
- 如請求項2所述之增壓系統，其中該至少一作動參數包括一壓力閾值、一加壓時間、一減壓時間、一減壓行程及/或一壓力段數、或其等 之任意組合。
- 一種增壓方法，包括：(1)提供一增壓系統，其中該增壓系統包括一缸體、一活塞構件、一儲油桶、一油體通道、一流體通道及一伺服驅動裝置，其中該活塞構件，包括一活塞及自該活塞向下延伸之一活塞軸，且該活塞構件係上下滑動自如地設置於該缸體內，並將該缸體分隔成一上側室及一下側室，該儲油桶係用以容納一液壓油，且該液壓油可經由該儲油桶之底端流通，該儲油桶之上端還具有一氣體通道，該油體通道係用以連接於該儲油桶之底端及該上側室，以依操作而流通該液壓油，該流體通道之一端開口係與該下側室之底端相連接，另一端之開口則對缸體外部開放，而該伺服驅動裝置包括一伺服馬達，用以驅動設置於其下之一螺桿，該螺桿進一步驅動與該螺桿垂直連接之一增壓軸，且該增壓軸係設置於該活塞構件之上；(2)提供與該活塞軸之底部相連接之一公模，並提供一承載座設置於該缸體之下，用以承載一母模，其中該母模係對應於該公模設置於該承載座之上，提供一力感測元件，用以於該公模壓碰該母模時產生一壓力訊號，其中該力感測元件係選擇性地與該活塞軸相連接或設置於該承載座上之一適當位置，提供一控制元件，與該氣體通道、該流體通道、該伺服驅動裝置及該力感測元件相連接，用以設定至少一作動參數並接收該壓力訊號，以操控該伺服馬達之轉動而達到精確的壓力控制，並操控該氣體通道及該流體通道的啟動與關閉；(3)執行一預壓步驟，當大氣透過該氣體通道抽入該儲油桶後會產生一氣壓推力，將該液壓油透過該油體通道導入該上側室，進而推動該活塞構件向下運作，以驅動該公模接觸到該母模，完成該預壓步驟；(4)當該力感測元件感測到該預壓步驟所產生之一預壓壓力時，產生一第一壓力訊號，並傳輸給該控制元件，當該預壓壓力達到該控制元件所設定之該至少一作動參數後，停止該液壓油導入該上側室中，該活塞構件亦停止運作；以及(5)執行一增壓步驟，該控制元件進一步啟動該伺服馬達驅動該螺桿推 動該增壓軸向下運作，使得該伺服馬達可以在低功率運作下，透過該增壓軸及該活塞之截面積差，達到增壓之功效，完成該增壓步驟。
- 如請求項4所述之增壓方法，其進一步包括一增壓停止程序，當該力感測元件感測到該增壓步驟所產生之一增壓壓力時，產生一第二壓力訊號，並傳輸給該控制元件，當該增壓壓力值達到該控制元件所設定之至少一作動參數後，會停止該伺服馬達運作，此時該增壓軸不再推動該活塞構件運作。
- 如請求項4所述之增壓方法，其中該至少一作動參數包括一壓力閾值、一加壓時間、一減壓時間、一減壓行程及/或一壓力段數、或其等之任意組合。
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| CN212822679U (zh) * | 2020-07-10 | 2021-03-30 | 嘉兴飞杰机械科技有限公司 | 一种粉末成型机的加压机构 |
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- 2021-04-09 TW TW110112881A patent/TWI832044B/zh active
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| CN212822679U (zh) * | 2020-07-10 | 2021-03-30 | 嘉兴飞杰机械科技有限公司 | 一种粉末成型机的加压机构 |
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