D633系列直動伺服比例控制閥

D633系列直動伺服比例控制閥是由穆格公司按照歐共體(EC)標準要求的電磁兼容性( EMC)進行生產制作。D633伺服控制閥現在廣泛應用于壓鑄機械、冶金設備、重工業設備、造紙業和木材加工業及其他產業。

1．D633系列直動伺服比例控制閥的原理

D633系列直動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節的集成電路板(Integrated electronics)、線性位置傳感器(Position transducer)、電阻調零螺帽(Null adjust cover plug)、信號線插頭(Valve connector)、閥心(Spool)、閥腔(Bushing)、線性力馬達(Linear forcemotor)、對中彈簧(Centeringspring)等組成。

D633系列閥按照節流閥原理進行流量控制，三位四通O形中位機能，當力矩馬達旋轉時，通過類似外六角的傳動桿將力矩傳遞到閥心，閥心與檢測連桿固聯在一起，通過連桿在螺紋中轉動，帶動閥心動作，連桿的另一頭與線性傳感器連接，復位對中彈簧始終給一個與力矩馬達力方向相反的力，利用胡克定律和力矩的力平衡關系實現閥心正負兩個方向任意位置的設定。D633系列閥適用于電液位置、速度、壓力和受力控制系統。

線性力馬達(Linear forcemotor)實際上是個力矩馬達，只是實現的動作為線性動作，因而在此處也可稱為力馬達。力馬達是一個永久磁鐵的電磁線圈驅動裝置，這種馬達能驅使閥心從它的初始中心位置正負兩個方向動作，電磁線圈閉環控制的線性力馬達(DDV)電磁鐵是一種連續比例電磁鐵，它的力矩大小成線性變化，從而能實現馬達任意轉動角度的調整功能，比例電磁閥心作線性動作是它的一個優點。

D633系列閥允許閥的直線動作控制（例如一個機械控制）沒有附帶的電氣控制信號干擾。永久磁鐵力馬達的驅動具有高水平動力性能，永久磁鐵提供所需要的磁力，沒有向導控制油路要求，壓力不受外力變化。直線馬達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，接近液壓系統零位時低電流消耗。直動馬達有一個原始中位，在中位位置它可以實現正反方向動作，根據電流的大小正反力成比例變化。

線性位置傳感器(Position transducer)帶有靈敏的信號動態檢測反饋裝置。檢測反饋裝置是通過螺紋旋轉帶動線性位置傳感器進行動作，從而實現檢測和反饋信號的功能。與閥心位置相一致的電氣信號是應用到集成電路板和產生對應調制脈寬( PWM)電流，從而驅動直線馬達線圈，所得到的驅動力將驅使閥心動作。振蕩器刺激位置傳感器，產生一個與閥位置成比例的電信號。解調閥心位置的電信號與命令信號和得到閥的實際位置進行比較。比較的誤差值將產生一個電流驅動馬達線圈動作，直到閥心移動到命令信號所要求的位置，閥心的誤差是逐漸減少到零。閥心位置與命令信號成比例。

集成電路板(lntegrated electronics)是一種信號輸入、輸出和處理裝置，它包括閥心位置閉環檢查信號的放大處理和驅動寬頻脈沖調制解調器的電流調質處理，并將處理后的信號與命令信號進行對比，從而發信號給線性力馬達驅動閥心達到所要求的位置，閥的集成電路技術是具有發展潛力的脈寬調制解調電流輸出和提供24V直流電壓的SMD新技術。帶控制線圈和力馬達閥心位置控制的磁力線圈是集成在一個閉環控制的集成電路板上。從而產生一個所希望達到的位置電信號寬頻脈寬調整電流波，這個電流波直接驅動力馬達運轉。一個振蕩器激活線圈位置傳感器產生一個與閥心位置成比例的電信號。集成電路板具有低殘余電波標準化的閥心位置監控信號，電動的零位調整裝置，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作。

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

比例電磁閥系統需要兩個帶更多卷纜柱具有同樣作用的電磁線圈。一個用于單獨使用，反抗彈簧力。萬一電流低于電磁線圈要求的電流，這時彈力驅動閥心到底位而全開閥，這將導致無控制動作。

2．D633系列直動伺服比例控制閻的特性

液壓系統曲線特性如圖61～圖65所示。

操作最高壓力35MPa，回油口壓力5MPa。溫度范圍：環境溫度-20～60℃；液流溫度-20～80℃。系統過濾器：高壓過濾器（沒有旁通，帶有污染報警）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性能（包括閥心位置，高靈敏度）和伺服系統的動作（檢測，壓力，泄漏）；推薦清潔度等級為：正常生產β₁₀≥75(微粒直徑最大10μm)，比較久的生產β₆≥75(微粒直徑最大6μm)。振動：30g，3軸；保護級別：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，Y口將使用，當應用3通時可關閉多余的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。所用的信號線，包括所有的外用傳感器、接線箱、動力電等屏蔽線連接地。必須的發信器；EN55011，1998-1+A1，1999(等級：B)和抗干擾EN610006-2，1999。導線的最小界面大于0.75mm²。

3．D633系列直動伺服比例控制閻的自動控制技術

D633系列直動伺服比例控制閥的自動控制部分具備與機組在線控制程序SIMATICStep7對接功能，能通過編程和主缸的電磁位置檢測器及伺服閥本身的集成電路板，對它進行閉環自動控制。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個插腳，腳A供應DC24V，腳B零電壓，腳C不用（備用），腳D輸人命令信號4～20mA，腳E不用（備用），腳F反饋信號4～20mA，腳PE接地。

實際命令信號4～20mA輸入，實際的閥心位置值能通過插腳F進行檢測，這個檢測信號能被用于監控和診斷的目的。當I₀=12mA時，閥心通過對中彈簧作用位于中心位置；I₀=20mA時，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4～20mA，當I_F=0mA時允許電纜檢波通過，閥心的動作與( I_D-I_E)成比例。當P到A和B到T時100%閥全開，I_D-I_E=10mA(I_D=20mA)，對應的信號腳為腳D和E，從而得到希望的液流量。在12～20mA命令信號范圍內，閥心的動作與(如12mA)成比例。

當P到B和A到T時100%閥全開，I_D-I_E=-10mA(I_D=4mA)，對應的信號腳為腳D和E，從而得到希望的液流量；在4～12mA命令信號范圍內，閥心的動作與(如12mA)成比例。檢測輸出信號（實際閥心位置）的電路原理圖如圖67所示。

實際的檢測值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，對交換連接器建議連接腳F，信號線路走控制柜。在4～20mA范圍內實際閥心位置信號I_F是可靠的。100%閥開口P到A、B到T時，電流20mA, 100%閥開口P到B、A到T時，電流4mA。

4．總結

精密電液伺服控制系統多采用噴嘴擋板型伺服閥。伺服閥加工困難、電路結構復雜、檢測信號誤差大、比例特性和穩定性不高。

D633系列直動伺服比例控制閥為線性力馬達直接驅動，動作穩定、剛性好。噴嘴擋板型伺服閥采用壓差力驅動，靠擋板的變形改變壓差，受到擋板材質和性能的影響，同時壓差變化不可控制，從而影響驅動力，因此穩定性和剛性較差。

D633系列直動伺服比例控制閥的反饋通過線性傳感器檢測，通過剛性連接精準檢測閥心的實際位置，檢測時不受壓力、流量等外界因素影響，檢測信號真實可信。噴嘴擋板型伺服閥的是通過擋板的變形力、負載流量等反饋，反饋信號受壓力、流量等外界因素干擾，使控制的穩定性大大降低。

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

D633系列直動伺服比例控制閥對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。

前者閥體結構緊湊，閥體小巧，對油路塊要求不高，油路原理清晰明了，后者剛好相反。

D633系列直動伺服比例控制閥線路連接簡便，插頭自帶備用腳，更適宜現場實際使用，噴嘴擋板型伺服閥無連線備用，現場適應性差。

綜上所述，D633系列直動伺服比例控制閥是更先進的電液伺服控制組件，值得推廣應用。