用于材料測試系統的比例空氣壓力控制技術方案

本公開涉及比如在材料測試領域中采用的的氣動夾具的電子控制系統，該電子控制系統使用比例空氣壓力控制。所公開的實施例允許可變的夾持壓力，從而增加了用戶/操作人員的安全性。此外，在達到適當的測試壓力之前，材料測試不會開始。

Proportional Air Pressure Control for Material Testing System

The present disclosure relates to an electronic control system of a pneumatic fixture, for example, used in the field of material testing, which uses proportional air pressure control. The disclosed embodiments allow variable clamping pressures, thereby increasing user/operator security. In addition, material testing will not begin until the appropriate test pressure is reached.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用于材料測試系統的比例空氣壓力控制
技術介紹
本申請根據35U.S.C.119(e)要求2016年4月4日提交的美國臨時申請序列號62/317,678的優先權，該申請出于所有目的以全文引用的方式并入本文。
本公開涉及一種用于如在材料測試領域所使用的氣動夾具的控制系統，該控制系統使用比例空氣壓力控制?，F有技術在現有技術中，材料測試系統通常利用氣動夾鉗或夾具在測試期間固定樣本。材料測試系統制造商提供大量氣動控制系統來打開和閉合夾具并調節壓力。然而，存在著諸多挑戰或問題，包括：在裝載樣本時，夾具可能在完全測試壓力下閉合，進而引起安全問題；快速閉合可能會夾到使用者的手指或導致樣本損壞；手動設定壓力可能會影響結果的可重復性。此外，現有技術中可能存在的類似缺點是：手動設定針對每種樣本類型的壓力可能很耗時；該過程對于質量控制和結果的可重復性來說可能不夠可靠；壓力反饋的一些實施方式可能會影響結果的準確性；即使尚未達到適當的壓力，現有技術的設備也可能繼續進行測試；在設備的軟件或固件中沒有報告測試壓力，使得在測試期間難以嚴格分析設備是否正常運行。圖1是現有技術的一個示例。一些現有技術包括歐洲專利申請EP2631496A2，名稱為“流體控制，特別是測試機器的氣動控制(FluidControl,inparticularPneumaticControlforTestingMachines)”。其他現有技術包括Zwick/Roell集團的“氣動控制單元(PneumaticControlUnit)”的產品資料，文獻號為PI4802.0812和PI8182.0912。
技術實現思路
本公開涉及材料測試系統的液壓或氣動部件的電子控制。本公開的實施例通常具有夾持壓力可變的優點，其中在安裝模式中使用的是用戶可調節的低夾持壓力。這降低了夾傷的風險，從而提高了安全性。壓力是可調節的，通常在一個最高1巴(15psi)的低范圍內。低壓力使得夾具的閉合速度變慢，從而給使用者留出時間避免傷害。在夾具閉合并給出單獨的命令后，壓力迅速上升或迅速升至滿載壓力。固件在每次測試的基礎上控制夾持壓力，從而實現結果的可重復性。這旨在提供一種本質上故障安全的設計。通過固件和/或軟件記錄并檢查壓力，并且如果未達到目標壓力或設定壓力則阻止測試的啟動。附圖說明從以下描述和附圖中，本公開的其他目的和優點將變得顯而易見，其中：圖1是現有技術的示意圖。圖2是本公開實施例的示意圖。圖3是本公開實施例的控制器固件的流程圖。圖4是本公開實施例的固件的主要監控任務或執行器任務的流程圖。圖5是本公開實施例的固件的壓力控制任務的流程圖。圖6是本公開實施例的固件的CAN總線通信任務的流程圖。圖7是本公開實施例的固件的夾具閉合請求功能的流程圖。圖8是本公開實施例的固件的夾具打開請求功能的流程圖。具體實施方式現在詳細參考附圖，可以看到圖2是本公開設備10的實施例的示意圖。提供了一種材料測試裝置100。材料測試裝置100通常包括垂直相對的上夾具102和下夾具104。上夾具102包括水平相對的上鉗口面106、108，其響應于上氣動輸入110而被激活。同樣，下夾具104包括水平相對的下鉗口面112、114，其響應于下氣動輸入116而被激活。上、下氣動輸入110、116與歧管12流體(空氣)連通，歧管12通過加壓的空氣源14(圖示為具有120psi的壓力，略高于材料測試裝置100的典型期望操作壓力)接收加壓的空氣。所述加壓的空氣最終操作鉗口面106、108、112、114，但是由歧管12氣動調節，歧管12又與電子氣動控制單元16(通常實現為印刷電路板)電子通信并由電子氣動控制單元16控制，來自加壓的空氣源14的加壓的空氣由第一輸入電磁閥(充氣閥)20接收，第一輸入電磁閥(充氣閥)20經由中間空氣管線24與第二輸入電磁閥(排放閥)22流體連通。包括蓄壓器28的壓縮空氣管線26從中間空氣管線24延伸，并包括將壓縮空氣提供給上夾具電磁閥32的第一分叉30和將壓縮空氣提供給下夾具電磁閥36的第二分叉34，分接管線38通向壓力傳感器40。上夾具電磁閥32通過上夾具氣動管線42向上夾具102的上氣動輸入110提供經氣動調節的壓力，從而操作上鉗口面106、108?？蛇x的第一壓力開關44可以接入上夾具氣動管線42，并通過第一壓力開關信號線46向電子氣動控制單元16提供控制信號。同樣，下夾具電磁閥36通過下夾具氣動管線48向下夾具104的下氣動輸入116提供經氣動調節的壓力，從而操作下鉗口面112、114。可選的第二壓力開關50可以接入下夾具氣動管線48，并通過第二壓力開關信號線52向電子氣動控制單元16提供控制信號。第二輸入電磁閥22、上夾具電磁閥32和下夾具電磁閥36的排氣口與排氣管線60流體連通，排氣管線60經由排氣口62并且一般經由消聲器64離開歧管12。第一和第二輸入電磁閥20、22的各種狀態的組合實現了歧管12的基本操作。當第一輸入電磁閥20關閉時，壓力不會從加壓的空氣源14傳遞到歧管12。當第一輸入電磁閥20打開而第二輸入電磁閥22關閉時，氣壓被提供給上、下夾具電磁閥32、36。當上、下夾具電磁閥32、36在空氣壓力下打開時，上鉗口面106、108朝向彼此移動，下鉗口面110、116朝向彼此移動。當第一和第二輸入電磁閥20、22閉合時，空氣壓力從加壓的空氣源14傳來，但通過排氣口62排出，從而使得供給到上、下夾具電磁閥32、36的任何壓力卸荷，并使得上鉗口面106、108分開，下鉗口面110、116也分開。比例壓力控制邏輯單元70(通常實現為印刷電路板)通過模擬壓力命令線路或數模轉換器76從電子氣動控制單元16接收壓力命令，通常是0到10伏之間的模擬值，對應于0-100psig的期望壓力范圍。比例壓力控制邏輯單元70還經由線路78從壓力傳感器40接收電子壓力信號。比例壓力控制邏輯單元70使用該信息通過電氣控制線72、74控制第一和第二輸入電磁閥20、22的配置(打開或關閉)，其中電氣控制線72、74由此控制加壓的空氣管線26和相關管線中的壓力。更具體地，電子氣動控制單元16經由CAN總線88連接到材料測試控制器90。材料測試控制器90又通過以太網電纜或類似連接系統連接到運行材料測試應用程序的遠程處理設備(未示出)。用于閉合上夾具102和下夾具104的所需方法壓力和安全壓力的值由操作人員或使用該軟件應用程序的其他類似人員作為單獨的參數輸入。電子氣動控制單元16可選地接收來自第一和第二壓力開關44、50的輸入，并且如上所述，還經由線路71接收來自比例壓力控制單元70的壓力反饋信號。基于該信息，電子氣動控制單元16分別通過線路80、82向上、下夾具電磁閥32、36發送夾具閉合信號，并且如前所述，通過模擬壓力命令線路或數模轉換器76向電子氣動控制單元16發送壓力命令。此外，電子氣動控制單元16包括模塊86，該模塊86可以向歧管12提供電力，并且進一步向總線88發送信息和從總線88接收信息，總線88可以連接到外部設備，例如材料測試控制器90、腳踏開關模塊92和各種記錄設備(未示出)?，F在參考如圖3-8所示的固件的概覽，電子氣動控制單元16上的嵌入式軟件或固件管理著上、下氣動夾具102、104的施加壓力和操作本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種用于控制材料測試裝置中的壓力的設備，包括：用于接收與第一目標壓力相關的電子命令的裝置；用于接收與第二目標壓力相關的電子命令的裝置，其中所述第二目標壓力高于所述第一目標壓力；用于接收指示所述設備中的測量壓力的信號的裝置；用于產生選擇性地將所述第一目標壓力或所述第二目標壓力施加到輸出的命令的裝置，所述輸出由材料測試裝置的相對的夾具接收；用于接收所述選擇性地將所述第一目標壓力或所述第二目標壓力施加到輸出的命令的裝置，其中響應于第一命令施加所述第一目標壓力，響應于后續命令施加所述第二目標壓力；以及處理裝置，用于將所述測量壓力與所述選擇的第一或第二壓力進行比較，并產生用于改變壓力的壓力控制信號。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2016.04.04 US 62/317,6781.一種用于控制材料測試裝置中的壓力的設備，包括：用于接收與第一目標壓力相關的電子命令的裝置；用于接收與第二目標壓力相關的電子命令的裝置，其中所述第二目標壓力高于所述第一目標壓力；用于接收指示所述設備中的測量壓力的信號的裝置；用于產生選擇性地將所述第一目標壓力或所述第二目標壓力施加到輸出的命令的裝置，所述輸出由材料測試裝置的相對的夾具接收；用于接收所述選擇性地將所述第一目標壓力或所述第二目標壓力施加到輸出的命令的裝置，其中響應于第一命令施加所述第一目標壓力，響應于后續命令施加所述第二目標壓力；以及處理裝置，用于將所述測量壓力與所述選擇的第一或第二壓力進行比較，并產生用于改變壓力的壓力控制信號。2.根據權利要求1所述的設備，其中所述第一目標壓力在對操作人員來說安全的范圍內操作材料測試裝置的所述相對的夾具。3.根據權利要求1所述的設備，其中所述第一目標壓力在0-15psi的范圍內操作材料測試裝置的所述相對的夾具。4.根據權利要求3所述的設備，其中所述第二目標壓力是材料測試裝置所需的滿載壓力。5.根據權利要求3所述的設備，其中所述第二目標壓力在15-100psi的范圍內。6.根據權利要求5所述的設備，其中所述用于產生選擇性地施加所述第一目標壓力或所述第二目標壓力的命令的裝置是手動操作的。7.根據權利要求6所述的設備，其中所述用于產生選擇性地施加所述第一目標壓力或所述第二目標壓力的命令的裝置是腳踏開關。8.根據權利要求1所述的設備，其中用于第一和第二目標壓力的所述電子命令響應于來自控制面板的手動輸入而生成。9.根據權利要求1所述的設備，其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：小阿爾伯特·埃瓦里斯特·巴雷特，大衛·約翰·弗萊，亞歷山大·澤澤萊利，
申請(專利權)人：伊利諾斯工具制品有限公司，
類型：發明
國別省市：美國,US