CN102192203A - 液压往复随动控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种驱动装置，特别是液压往复随动控制装置，该控装置包括液压驱动系统和控制系统，其特征在于液压驱动系统包括液压缸和控制液压缸往复移动的机械液压伺服阀，机械液压伺服阀中的阀体通过连接机构与液压缸中的活塞杆固定相连，连接件的一端与机械液压伺服阀中的阀芯相连，另一端与往复驱动机构相连，往复驱动机构通过数字控制系统进行控制。本发明提供了一种结构简单、价格低廉、便于调整、操作和维护的液压往复随动控制装置。本发明适用于需要数控及液压驱动的各种场合，特别是应用于珩磨机床行业后，将极大的提高我国高档珩磨机的整体水平和市场竞争里，尤其是对于提高我国内燃机的制造水平具有重大意义。

Description

液压往复随动控制装置
所属技术领域
本发明涉及一种液压控制装置，特别是控制液压缸往复运动过程中的液压往复随动控制装置。
背景技术
通过液压换向阀和液压缸组成的液压换向系统，是实现往复运动较为经典的常用装置之一，该装置具有结构简单、控制方便等特点。但随着技术的发展，对液压换向系统的要求越来越高，特别是对于珩磨机行业来说，珩磨机床主轴往复数字控制的技术是珩磨机床的核心制造技术，它决定了珩磨机床的档次以及珩磨工艺水平的高低。
目前，高档的珩磨机床的主轴往复运动已经实现数控，其主轴往复运动液压缸的换向控制驱动系统的控制方法有两种，其一是采用电液伺服比例阀和主轴位移传感器组成的电液位置闭环，通过电液伺服比例阀控制器的电器接口，实现主轴换向驱动的数控；其二是采用特殊的珩磨专用转阀，将珩磨机床的主轴往复直线运动转换成阀内控制部件的旋转运动，阀的先导控制部分在电机驱动下转动，与主轴往复直线运动产生的转动通过特殊的机构构成旋转机液位置闭环，再由转阀控制器的电器接口，实现主轴换向驱动的数控。
上述两种主轴换向控制驱动系统中，电液伺服比例阀和主轴位移传感器组成的电液位置闭环控制驱动系统，其电液伺服比例阀昂贵且对使用条件较苛刻，而采用特殊的珩磨专用转阀的换向控制驱动系统，其需要将主轴的线性运动转变成旋转运动和复杂的旋转机液位置闭环系统，使换向控制驱动系统的生产成本大大提高，同时也使得系统的调试、维护非常繁琐。
上述高档珩磨机床的主轴往复运动的两种换向控制驱动系统均由国外磨机床生产企业所控制，进口该换向控制驱动系统的费用相当高，已严重制约了我国高档珩磨机床的发展。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供一种利用数控装置控制机械液压伺服阀的动作，实现液压缸的速度、位置、换向可控，即采用数控机械位置闭环和线性机械液压伺服阀组成的液压位置闭环，实现液压缸的速度、位置、换向可控的往复运动的液压往复随动数控驱动装置。
本发明的技术方案：一种液压往复随动数控驱动装置，包括液压驱动系统和控制系统，其特征在于液压驱动系统包括液压缸和控制液压缸往复移动的机械液压伺服阀，机械液压伺服阀中的阀体通过连接机构与液压缸中的活塞杆固定相连，连接件的一端与机械液压伺服阀中的阀芯相连，另一端与往复驱动机构相连，往复驱动机构通过数字控制系统进行控制。
上述机械液压伺服阀中的阀体与液压缸中的活塞杆相连的连接机构是由固定安装在活塞杆上的移动件组成，移动件与机械液压伺服阀中的阀体固定相连。
上述往复驱动机构是由伺服电机、安装在伺服电机输出端的主动齿形带轮、与主动齿形带轮相对应的被动齿形带轮及安装在主动齿形带轮、被动齿形带轮之间的齿形皮带组成，连接件的一端与机械液压伺服阀中的阀芯相连，另一端固定在齿形皮带上，伺服电机通过控制系统进行控制。
上述往复驱动机构是由伺服电机、安装在伺服电机输出端的主动链轮、与主动链轮相对应的被动链轮及安装在主动链轮、被动链轮之间的链条组成，连接件的一端与机械液压伺服阀中的阀芯相连，另一端固定在链条上，伺服电机通过控制系统进行控制。
上述往复驱动机构是由伺服电机、安装在伺服电机输出端的丝杠和与丝杠相配的螺母组成，连接件的一端与机械液压伺服阀中的阀芯相连，另一端与螺母相连，伺服电机通过控制系统进行控制。
上述往复驱动机构是由直线电机组成，连接件的一端与机械液压伺服阀中的阀芯相连，另一端与直线电机中的直线移动件相连，直线电机通过控制系统进行控制。
本发明的特点是：1、本发明利用数控装置控制机械液压伺服阀的动作，实现液压缸的速度、位置、换向可控，即采用数控机械位置闭环和线性机械液压伺服阀组成的液压位置闭环，实现液压缸的速度、位置、换向可控。
2、采用机床中广泛使用的检测和设定直线位移的数控装置作为先导控制单元，将具有线性机械特性的机械液压伺服阀作为随动单元，组成全新的液压系统往复数控换向驱动装置。通过伺服电机、传动装置和液压缸组成的直线位移检测和设定的数控机械位置闭环系统，控制具有线性机械特性的械液压伺服阀作为随动单元的液压位置闭环系统，实现液压系统往复数控换向功能。
与现有高档的往复运动数控装置相比，本发明不需要昂贵且对使用条件较苛刻的电液伺服比例阀，且将目前一个电液位置闭环拆分成数控机械位置闭环以及线性机液伺服阀组成的液压位置闭环，即将一个复杂的位置闭环拆分成两个相对简单的位置闭环，使系统的调试变得简单，提高了系统工作的可靠性，降低了对使用人员的技术要求以及系统的组成成本。
与采用特殊的珩磨专用转阀的数控方法相比，由于才用较常用的线性机械液压伺服阀代替了珩磨专用转阀，珩磨主轴的线性运动直接与阀芯的线性运动构成随动位置闭环，不需要将主轴的线性运动转变成旋转运动，更不需要复杂的旋转机液位置闭环，其工作原理、驱动和反馈方式、机械结构等完全不同，并且由于机械液压伺服阀的结构简单，降低了构成系统的成本，并提高了系统维护保养的方便性。
3、本发明中采用线性性能好的机械液压伺服阀作为机械力的放大机构，可以驱动较大负载，应用范围也不仅仅局限于珩磨机床的主轴往复驱动控制，还适用于其他需要数控和液压驱动的各种场合。配用的机械液压伺服阀可以是双边滑阀也可以是四边滑阀。
4、本发明的数字控制换向驱动装置在同样的位置控制精度和换向响应速度等技术条件下，其价格只有进口的电液伺服比例阀和专用换向转阀的1/3—1/5，同时为位置控制精度和换向响应速度等技术条件要求高的高档液压换向数控驱动装置，提供了一种结构简单、控制可靠、价格低廉、便于调整、操作和维护的液压往复运动随动数控驱动装置。
附图说明
附图1为本发明实施例1的结构示意图；
附图2为本发明实施例2的结构示意图；
附图3为本发明实施例3的结构示意图；
附图4为本发明实施例4的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示，1为数字控制器、2为伺服驱动器、8为伺服电机，数字控制器、伺服驱动器和伺服电机通过电缆相连，根据液压缸10的位移需要，通过数字控制器进行设定，液压系统的压力是通过液压泵9提供。工作时，根据所设定的程序，伺服驱动器发出指令使伺服电机顺时针旋转，通过安装在伺服电机输出轴上的主动齿形带轮7、与主动齿形带轮配套的被动齿形带轮3和安装在主动齿形带轮、被动齿形带轮之间的齿形皮带4组成的往复驱动机构和固定在齿形带上的连接件5，将伺服电机的旋转运动转变为连接件5的直线运动，从而带动与连接件相连的机械液压伺服阀中的阀芯14向下移动，接通液压缸的向下通路，使液压缸中的活塞杆11向下移动。在活塞杆11向下移动的同时，通过连接活塞杆和机械液压伺服阀中的阀体12的连接机构13，带动机械液压伺服阀中的阀体12向下移动，带动阀体跟随阀芯向下移动。当移动到设定位置时，数字控制器发出指令，通过伺服驱动器使伺服电机逆时针转动，带动机械液压伺服阀中的阀芯14向上移动，接通液压缸的向上通路，使活塞杆换向向上移动，带动阀体跟随阀芯向上移动，从而构成了由伺服电机、阀芯、活塞杆、阀体组成的液压往复随动系统。
为保证连接件5上下移动的稳定性，连接件可以安装在线轨6上。
实施例2：
如图2所示，在实施例1的基础上，将安装在伺服电机输出轴上齿形带组成的往复驱动机构变为链条成的往复驱动机构，即在伺服电机输出轴上安装有主动链轮17、与主动链轮相对应的被动链轮15及安装在主动链轮、被动链轮之间的链条16组成的往复驱动机构，连接件5的一端与机械液压伺服阀中的阀芯14相连，另一端固定在链条上。其他部分与实施例1相同。
实施例3：
如图3所示，在实施例1的基础上，将安装在伺服电机输出轴上齿形带组成的往复驱动机构变为丝杠、螺母组成的往复驱动机构，即在伺服电机输出轴上安装有丝杠18，丝杠螺母19与连接件5固定相连，连接件5的一端与机械液压伺服阀中的阀芯相连，另一端与螺母相连，其他部分与实施例1相同。
实施例4：
如图4所示，在实施例1的基础上，将安装在伺服电机输出轴上齿形带组成的往复驱动机构变为直线电机20，连接件5的一端与机械液压伺服阀中的阀芯相连，另一端与直线电机中的直线移动件21相连，直线电机通过数字控制器1和伺服驱动器2进行控制。
上述机械液压伺服阀就是现有技术中的机液伺服阀。

Claims (6)

1.一种液压往复随动控制装置，包括液压驱动系统和控制系统，其特征在于液压驱动系统包括液压缸（10）和控制液压缸往复移动的机械液压伺服阀，机械液压伺服阀中的阀体（12）通过连接机构与液压缸中的活塞杆（11）固定相连，连接件（5）的一端与机械液压伺服阀中的阀芯（14）相连，另一端与往复驱动机构相连，往复驱动机构通过数字控制系统进行控制。
2. 根据权利要求1所述的液压往复随动控制装置，其特征在于上述机械液压伺服阀中的阀体（12）与液压缸中的活塞杆（11）相连的连接机构是由安装在活塞杆上的移动件（13）组成，移动件与机械液压伺服阀中的阀体固定相连。
3. 根据权利要求1或2所述的液压往复随动控制装置，其特征在于上述往复驱动机构是由伺服电机（8）、安装在伺服电机输出端的主动齿形带轮（7）、与主动齿形带轮相对应的被动齿形带轮（3）及安装在主动齿形带轮、被动齿形带轮之间的齿形皮带（4）组成，连接件（5）的一端与机械液压伺服阀中的阀芯（14）相连，另一端固定在齿形皮带上，伺服电机（8）通过控制系统进行控制。
4. 根据权利要求1或2所述的液压往复随动数控驱动装置，其特征在于上述往复驱动机构是由伺服电机（8）、安装在伺服电机输出端的主动链轮（18）、与主动链轮相对应的被动链轮（16）及安装在主动链轮、被动链轮之间的链条（17）组成，连接件（5）的一端与机械液压伺服阀中的阀芯（14）相连，另一端固定在链条上，伺服电机（8）通过控制系统进行控制。
5. 根据权利要求1或2所述的液压往复随动控制装置，其特征在于上述往复驱动机构是由伺服电机（8）、安装在伺服电机输出端的丝杠（19）和与丝杠相配的螺母（20）组成，连接件（5）的一端与机械液压伺服阀中的阀芯（14）相连，另一端与螺母相连，伺服电机通过控制系统进行控制。
6. 根据权利要求1或2所述的液压往复随动控制装置，其特征在于上述往复驱动机构是由直线电机（21）组成，连接件（5）的一端与机械液压伺服阀中的阀芯（14）相连，另一端与直线电机中的直线移动件（22）相连，直线电机通过控制系统进行控制。
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