CN102862094A - 数控系统控制的液压伺服系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种数控系统控制的液压伺服系统，电液比例阀通过油管与液压缸相连，液压缸带动加工刀具移动，位移传感器和压力传感器安装在液压缸的推杆上，位移传感器和压力传感器作为反馈信号输入到ARM控制器，ARM控制器输出控制电液比例阀工作，数控系统连接ARM控制器，数控系统中G代码控制ARM控制器。将传统的电液比例伺服控制方式改为数控控制的液压伺服控制方式，满足数控加工的要求，以电液比例伺服阀为基础，设计控制器，实现类似于电机控制的位置和速度控制方式；通过ARM控制与数控系统相连接实现了数控G代码控制液压缸运动轨迹，达到液压伺服系统作为驱动精度控制机床的要求，扩展了液压系统在重型机床行业的应用。

Description

数控系统控制的液压伺服系统
技术领域
本发明涉及一种液压伺服系统，特别涉及一种数控系统控制的液压伺服系统。
背景技术
当前数控系统业已发展为系统化，模块化和智能化模式，其控制对象主要针对各类不同的伺服电机，数控系统提供标准的插接端口，可以直接连接到伺服电机，安装方便，标准化程度高，有利于控制。但是在重型机床行业中，采用电机作为驱动元件很难满足系统大扭矩需求。由于液压系统作用力大和惯量小等优点，在重型行业中得到了广泛的应用，其中也包含重型数控机床。但是液压伺服系统中存在着很多非线性系统环节，导致其比电机系统控制要复杂，难度也要更大，因此不能很容易达到类似电机的精确控制要求。因此，快速的、精确的和方便的控制液压伺服系统仍然是一个技术难题，相对于机床行业而言，开发高效的，简捷的和相对高精度的液压系统完成指定轨迹的运动是最为关键的问题。考虑到现有的数控技术和数控系统较为成熟，数控编程技术的普适性较强，开发基于数控系统标准接口，采用位置和速度控制的液压伺服系统对液压技术在机床上应用具有重要意义。因此研究高精度液压伺服系统并开发出与数控机床控制系统相适应的技术，对解决重型数控机床技术瓶颈具有重要价值。
发明内容
本发明是针对重型数控机床行业中液压伺服系统作为驱动控制精度达不到机床控制要求的问题，提出了一种数控系统控制的液压伺服系统，采用数控系统的标准接口连接液压伺服系统，保证液压伺服系统按照数控程序的要求完成指定的轨迹路线，使得液压伺服系统有着类似于电机的位置和速度控制方式，并且其运动轨迹受到数控系统直接控制。
本发明的技术方案为：一种数控系统控制的液压伺服系统，包括油箱，液压泵，溢流阀，电液比例阀，液压缸，加工刀具，位移传感器，压力传感器，ARM控制器，控制策略，数控系统，液压泵通过油管与电液比例阀相连，溢流阀并联在液压泵两端，电液比例阀通过油管与液压缸相连，液压缸带动加工刀具移动，位移传感器和压力传感器安装在液压缸的推杆上，位移传感器和压力传感器作为反馈信号输入到ARM控制器，ARM控制器输出控制电液比例阀工作，数控系统连接ARM控制器，数控系统中G代码控制ARM控制器，控制策略与ARM控制器进行数据传输。
所述ARM控制器具有与数控系统相连接的位置和速度控制标准接口。
所述ARM控制器根据与之连接的数控系统的G代码编程数据，同时接收位移传感器和压力传感器的反馈信号，输出电信号通过控制电液比例阀工作来实现液压缸的轨迹运动。
本发明的有益效果在于：本发明数控系统控制的液压伺服系统，将传统的电液比例伺服控制方式改为数控控制的液压伺服控制方式，满足数控加工的要求，大大扩大了液压系统在数控设备的应用；以电液比例伺服阀为基础，设计控制器，控制算法，实现类似于电机控制方式的位置控制和速度控制方式；同时，通过ARM控制与数控系统相连接实现了数控G代码控制液压缸运动轨迹的目的，扩展了液压系统在重型机床行业的应用。
附图说明
图1为本发明数控系统控制的液压伺服系统控制原理图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的数控系统控制的液压伺服系统，包括油箱1，液压泵2，溢流阀3，电液比例阀4，液压缸5，加工刀具6，位移传感器7，压力传感器8，ARM控制器9，控制策略10，数控系统11等。
油箱1用于存储一定量液压油，液压泵2通过油管与电液比例阀4相连，同时与溢流阀3相连，使得系统最高压力得到控制；电液比例阀4通过油管与液压缸5相连，可以控制电液比例阀4调节液压缸5以不同的速度往复运动；液压缸5带动加工刀具6移动，位移传感器7和压力传感器8安装在液压缸5的推杆上，用以检测液压缸5移动时的位移和外界受力。电液比例阀4控制是通过ARM控制器9来实施，位移传感器7和压力传感器8的信号输入到ARM控制器9内用以形成反馈。数控系统11的标准接口连接ARM控制器9，从而实现数控系统11中G代码控制ARM控制器9，通过控制策略10实现控制液压缸5的按照指定的轨迹运动。
本发明的原理为：根据现有较为成熟的基于电机控制的数控系统，提出了以液压系统为基础的数控系统，通过ARM控制器9完成对电液比例阀4的控制，同时ARM控制9通过采集反馈信号形成闭环控制，利用设计出的控制策略10完成有效控制， ARM控制器9解析从数控系统11输入的类似与电机控制的位置和速度标准接口信号，实现对数控系统指令的有效响应。
通过数控系统11的控制面板输入需要的加工的尺寸精度等数据，并形成G代码编程，利用数控系统标准接口将这些数据传送到ARM控制器9，通过ARM控制器9把数据转化成电信号，进而控制电液比例阀4，使带有加工刀具6的液压缸5按照既定的轨迹运动切削机械零件毛坯。位移传感器7和压力传感器8的作用是反馈液压缸5的运动数据，进而输入至ARM控制器9，以便形成闭环控制系统。ARM控制器9具有与数控系统11的标准接口端口，与电液比例阀4的连接接口端口以及与位移传感器7和压力传感器8连接的接口端口。

Claims (3)

1.一种数控系统控制的液压伺服系统，其特征在于，包括油箱（1），液压泵（2），溢流阀（3），电液比例阀（4），液压缸（5），加工刀具（6），位移传感器（7），压力传感器（8），ARM控制器（9），控制策略（10），数控系统（11），液压泵（2）通过油管与电液比例阀（4）相连，溢流阀（3）并联在液压泵（2）两端，电液比例阀（4）通过油管与液压缸（5）相连，液压缸（5）带动加工刀具（6）移动，位移传感器（7）和压力传感器（8）安装在液压缸（5）的推杆上，位移传感器（7）和压力传感器（8）作为反馈信号输入到ARM控制器（9），ARM控制器（9）输出控制电液比例阀（4）工作，数控系统（11）连接ARM控制器（9），数控系统（11）中G代码控制ARM控制器（9），控制策略（10）与ARM控制器（9）进行数据传输。
2.根据权利要求1所述数控系统控制的液压伺服系统，其特征在于，所述ARM控制器（9）具有与数控系统（11）相连接的位置和速度控制标准接口。
3.根据权利要求1所述数控系统控制的液压伺服系统，其特征在于，所述ARM控制器（9）根据与之连接的数控系统（11）的G代码编程数据，同时接收位移传感器（7）和压力传感器（8）的反馈信号，输出电信号通过控制电液比例阀（4）工作来实现液压缸（5）的轨迹运动。
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