CN102384114A

CN102384114A - 一种工程机械臂液压位置驱动控制系统

Info

Publication number: CN102384114A
Application number: CN2011102655112A
Authority: CN
Inventors: 刘忠; 戴国洪; 郭兰中; 刘勇
Original assignee: Changshu Institute of Technology
Current assignee: Changshu Institute of Technology
Priority date: 2011-09-08
Filing date: 2011-09-08
Publication date: 2012-03-21

Abstract

本发明公开了一种工程机械臂液压位置驱动控制系统，包括主工作泵、主溢流阀、辅助控制泵、辅助溢流阀、第一至第四高速开关电磁阀、第一至第四插装阀、液压锁、液压缸、位移传感器、控制电路；本发明利用安装在液压缸上的位移传感器检测活塞位移，经控制电路控制高速开关电磁阀的输出。采用高速开关电磁阀作为先导阀控制插装阀，由四个高速开关电磁阀和插装阀及一个液压缸构成电液位置控制系统。可将高速开关电磁阀用于大流量、大惯性的工程机械臂液压位置驱动系统的数字控制。

Description

一种工程机械臂液压位置驱动控制系统

技术领域

[0001] 本发明属于液压控制系统，特别涉及一种工程机械臂液压位置驱动控制系统。背景技术

[0002] 液压驱动的工程机械臂广泛应用于建筑工程、市政工程和军事工程领域，如混凝土泵车液压机械臂系统、大型工程起重机机械臂系统和液压树枝修剪机械手等。目前国内外普遍使用的液压驱动控制系统主要采用了比例阀、电磁阀等模拟信号控制元件，通过D/ A接口将计算机运算处理后输出的数字信号转换为模拟的电信号实现阀控缸系统的数字控制。用来驱动工程机械臂的液压控制系统，要求具有较高的响应速度和控制精度；同时为了满足现代控制的需要，要有良好的数字化电液接口；并且为了提高工作可靠性，要求液压系统具有较好的抗污能力。高速开关电磁阀是一种构成液压位置控制系统的数字元件，它具有与微机接口方便、结构简单、成本低，抗污染能力强、工作稳定可靠、能耗低等优点，正好满足这些要求。但由于高速开关电磁阀本身结构的限制，其输出的流量较小，很难满足用于大型工程机械臂液压驱动系统的需要。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提出一种工程机械臂液压位置驱动控制系统，它能通过计算机控制高速开关电磁阀输出压力，对先导控制插装阀进行控制，再由插装阀实现对液压缸的位置反馈控制。

[0004] 本发明采用的技术方案如下：工程机械臂液压位置驱动控制系统包括主工作泵、主溢流阀、辅助控制泵、辅助溢流阀、第一至第四高速开关电磁阀、第一至第四插装阀、液压锁、液压缸、位移传感器、控制电路；其中：主工作泵出油路分别与第一插装阀和第三插装阀的A工作口连接，第一插装阀的B工作口与第二插装阀的A工作口通过液压锁与液压缸的无杆腔连接，第三插装阀的B工作口与第四插装阀的A工作口通过液压锁与液压缸的有杆腔连接，第二插装阀和第四插装阀的B工作口分别通过油路与油箱连接；辅助控制泵的出油路分别与第一至第四高速开关电磁阀的工作进油口连接，第一至第四高速开关电磁的工作出油口分别与第一至第四插装阀的控制口连接；位移传感器安装在液压缸的有杆腔活塞端，位移传感器通过控制电路与第一至第四高速开关电磁阀电连接。

[0005] 所述控制电路包括顺序电连接的数据采集与处理单元、控制器、放大器，其中数据采集与处理单元与位移传感器电连接，放大器与第一至第四高速开关电磁阀电连接。

[0006] 本发明利用安装在液压缸上的位移传感器检测活塞位移，经数据采集与处理单元进入控制器，控制器输出控制信号作用于放大器，放大器控制高速开关电磁阀的输出。采用高速开关电磁阀作为先导阀控制插装阀，由四个高速开关电磁阀和插装阀及一个液压缸构成电液位置控制系统。高速开关电磁阀采用PWM工作方式，通过控制器调节PWM信号的调制率控制高速开关电磁阀输出压力，就可以控制插装阀控制腔的压力，从而控制插装阀工作口输出的流量和压力，经过插装阀的功率放大后，实现对液压缸的位置驱动控制。因此可将其用于大流量、大惯性的工程机械臂液压位置驱动系统的数字控制。

[0007] 下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的说明。

附图说明

[0008] 附图是本发明的结构原理图。具体实施方式

[0009] 如附图所示，工程机械臂液压位置驱动控制系统，它由主工作泵1、主溢流阀2、辅助控制泵3、辅助溢流阀4、高速开关电磁阀5〜8、插装阀9〜12、液压锁13、液压缸14、位移传感器15、控制电路组成，控制电路采用现有技术，包括顺序电连接的数据采集与处理单元16、控制器17、放大器18。其中：主工作泵1的出油路分别与插装阀9和插装阀11的A 工作口连接，插装阀9的B工作口与插装阀10的A工作口通过液压锁13与液压缸14的无杆腔连接，插装阀11的B工作口与插装阀12的A工作口通过液压锁13与液压缸14的有杆腔连接，插装阀10和插装阀12的B工作口分别通过油路与油箱19连接；辅助控制泵3 的出油路分别与高速开关电磁5〜8的工作进油口连接，高速开关电磁阀5的工作出油口与插装阀9的控制口连接，高速开关电磁阀6的工作出油口与插装阀10的控制口连接，高速开关电磁阀7的工作出油口与插装阀11的控制口连接，高速开关电磁阀8的工作出油口与插装阀12的控制口连接；位移传感器15安装在液压缸14的有杆腔活塞端，位移传感器 15通过控制电路与高速开关电磁阀5〜8连接。液压缸14的活塞位移信号通过数据采集与处理单元16传输到控制器17，再经控制器17比较分析后作用到放大器18，放大器输出脉冲宽度调制信号（PWM)分别控制高速开关电磁阀5〜8的启闭，先导控制插装阀9〜12 的启闭，从而实现对液压缸的位置反馈控制。

[0010] 本发明的工作原理是：如附图所示，高速开关电磁阀5〜8处于全导通状态，插装阀9-12处于截止状态，在此状态下相当于一个三位四通换向阀的0型机能；当液压缸活塞右移时，高速开关电磁阀6、7接收的PWM控制信号调制率为100%，插装阀10、11关闭，位移传感器15对活塞的位移进行检测，经数据采集与处理单元16传输到控制器17，控制器17 输出控制信号经放大器18后，分别发出的不同调制率的PWM信号作用于高速开关电磁阀 5、8，使高速开关电磁阀5、8输出一定大小的控制油压作用于插装阀9、12的控制腔，来控制插装阀9、12的液流流量，从而实现对液压缸14活塞的位移的控制，此时高压油经主工作泵 1，插装阀9进入液压缸14的无杆腔，而液压缸14有杆腔的油液经插装阀12流回油箱；当液压缸活塞左移时，高速开关电磁阀5、8接收的PWM控制信号调制率为100%，插装阀9、12 关闭，此时位移传感器15对活塞的位移进行检测，经数据采集与处理单元16传输到控制器 17，控制器17输出控制信号经放大器18后，分别发出的不同调制率的PWM信号作用于高速开关电磁阀6、7，使高速开关电磁阀6、7输出一定大小的控制油压作用于插装阀10、11的控制腔，来控制插装阀10、11的液流流量，从而实现对液压缸14活塞的位移的控制，此时高压油经主工作泵1，插装阀11进入液压缸14的无杆腔，而液压缸14有杆腔的油液经插装阀 10流回油箱。辅助控制泵3为电磁阀5〜8提供控制油压。

[0011] 该液压位置驱动控制系统，在液压缸14活塞运行的同时，通过位移传感器15将活塞位移的物理量转变为电信号经数据采集与处理单元16 (A/D转换)，传给控制器17，控制器17输出控制信号经放大器18放大后(输出PWM信号)，分别向高速开关电磁阀5〜8发送一定调制率的PWM信号，从而使液压缸14活塞杆按工作要求的运行速度或方向运行，并可停止在指定位置；双向液压锁13的功能是防止液压缸14在外界负载作用下自行下滑，需要动作时，须向另一路供油，通过内部控制油路打开单向阀使油路接通，液压缸14才能动作。 [0012] 因此，本发明适合应用于工程机械臂液压位置驱动控制系统中，并可实现对工程机械臂液压位置驱动的数字控制。

Claims

1. 一种工程机械臂液压位置驱动控制系统，包括主工作泵、主溢流阀、辅助控制泵、辅助溢流阀、第一至第四插装阀、液压锁、液压缸、位移传感器、控制电路；其特征在于：还包括第一至第四高速开关电磁阀；其中：主工作泵出油路分别与第一插装阀和第三插装阀的 A工作口连接，第一插装阀的B工作口与第二插装阀的A工作口通过液压锁与液压缸的无杆腔连接，第三插装阀的B工作口与第四插装阀的A工作口通过液压锁与液压缸的有杆腔连接，第二插装阀和第四插装阀的B工作口分别通过油路与油箱连接；辅助控制泵的出油路分别与第一至第四高速开关电磁阀的工作进油口连接，第一至第四高速开关电磁的工作出油口分别与第一至第四插装阀的控制口连接；位移传感器安装在液压缸的有杆腔活塞端，位移传感器通过控制电路与第一至第四高速开关电磁阀电连接。

2.根据权利要求1所述的工程机械臂液压位置驱动控制系统，其特征在于：所述控制电路包括顺序电连接的数据采集与处理单元、控制器、放大器，其中数据采集与处理单元与位移传感器电连接，放大器与第一至第四高速开关电磁阀电连接。