基于MAC气动伺服系统的椅背椅垫试验机的研究

　　0　引言

　　家具行业随着中国加入WTO而日益兴旺起来,随着中国出口家具的增多,对家具测试越来越受到重视。在试验机行列中,家具试验机长期以来一直是比较落后的,根据国家标准或国际标准(如EN标准)来测试的试验机很少,所以研制高品质的、符合国家或国际标准的家具试验机势在必行。现介绍一种椅子椅背与椅垫的闭环测试设备。

　　1　系统组成

　　椅子椅背与椅垫的闭环测试设备由机械加载部分、电气控制部分、气源控制部分、数据处理与显示部分组成。各部分功能如下:机械加载部分主要是起支撑被测工件、按程序要求对被测工件进行加载试验;电气控制部分主要由三组FP0 PLC组成,主要完成对动作逻辑的控制;气源控制部分主要由气动伺服阀和精密调压阀等组成,主要对供气压力进行精确的控制;数据处理与显示部分主要实现对采集数据的处理、比较、输出和显示功能。

　　2　机械系统结构　　

　　试验机的机械系统结构如图1所示。整个机械系统由试验机本体1、直线导轨2、阻尼气缸3、椅垫气缸4、椅背气缸7、椅垫传感器8等组成。试验机本体1主要是安装测试工件及各执行部件。直线导轨2安装在椅垫气缸4上,主要是为适应有些测试工件,在椅垫气缸4作用后,发生变形,使椅垫气缸4的位置发生移动而设置的。阻尼气缸3的作用是使椅垫气缸4在滑移的过程中增加阻尼,使变化过程缓慢。椅垫气缸4和椅背气缸7主要是实现对被测工件椅垫椅背的测量。椅垫传感器8和椅背传感器5主要是实时地测量加载在椅垫和椅背上的力。

　　3　控制系统结构

　　a)控制要求:根据测试标准,该试验机具备如下功能:1)椅垫椅背顺序加载动作;2)椅背动作,椅垫持续加载;3)椅背不加载,椅垫循环加载;4)椅垫持续加载。同时要求实现闭环伺服控制;能对各时间参数进行设置;具备故障声光报警;

　　b)硬件设计:根据要求与测试的方法,系统由两路气动伺服阀所控制的气路、椅背椅垫终端的加载传感器、故障报警传感器及控制器组成;标准规定,椅垫的最大作用力为1 600N,椅背的最大作用力为330N。误差范围最大为±5%。根据作用力的大小,椅垫选用TH2型压力传感器,容量为200kg,非线性误差<0.3%FS,滞后误差<0.3%FS,重复性误差<0.3%FS。椅背选用TH1型压力传感器,容量为100kg,非线性误差<0.3%FS,滞后误差<0.3%FS,重复性误差<0.3%FS,传感器的精度要求完全符合标准要求。根据要求,控制需要闭环力控制,在驱动采用气缸的情况下,需使用气动伺服阀。该试验机椅垫缸是一个直径为63mm的气缸,椅背气缸由两个直径为25mm的气缸共同组成。按气490·33kPa