CN102889254A

CN102889254A - 一种双驱动伺服阀及其控制方法

Info

Publication number: CN102889254A
Application number: CN2011102068683A
Authority: CN
Inventors: 杨世祥; 杨涛; 杨帆; 李桂英
Original assignee: 杨世祥
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2011-07-22
Publication date: 2013-01-23

Abstract

本发明公开了一种双驱动伺服阀及其控制方法。本发明提供的双驱动伺服阀，包括阀体和设置于阀体内部的阀芯，其中：阀体上开设有至少一个进油流道和至少一个出油流道，阀芯上与出油流道的对应处设置有能堵住出油流道的台阶；阀体的一端设置有第一电机，第一电机与阀芯连接；阀体的另一端设置有螺母套和第二电机，螺母套的内连接端与阀芯螺纹连接，螺母套的外连接端与第二电机连接。本发明采用了两个电机，通过第二电机的旋转进行调节，从而实现不需要进行二级放大，就可进行高精确度的流量控制，同时本发明还克服了现有伺服阀中需要复杂现场调试和精心维护的缺陷，极大地降低了生产成本。

Description

一种双驱动伺服阀及其控制方法

技术领域

本发明涉及液压技术领域，特别涉及一种双驱动伺服阀及其用于控制油缸的方法。

背景技术

在流体传动中，经常需要精确控制执行机构如油缸的方向速度和位置。传统的方法是采用伺服阀或比例阀，这两种阀都是根据控制电流的大小来改变阀口开度，从而控制通过的流量。

典型的比例伺服阀，如图1所示，这是一种双级比例伺服阀，包括主级1、先导阀2和位移传感器3，上面是控制级，下面是流量输出级。这种阀是单电磁线圈控制阀芯运动，控制线圈电流大小产生不同的推力来移动一级阀芯，输出不同的压力驱动二级阀芯，从而产生不同的阀口开度输出不同的流量，达到控制液压执行机构如油缸的速度和位移。这种比例阀或者伺服阀所有的控制都是先将执行机构如油缸的位移送到计算机或专用控制器与设定值比较后，其差值经过复杂的数学运算后再输出调节信号调节伺服放大器，减少与设定值的控制误差。

这样就需要开发一套高水平的控制软件，还需要对控制结果进行高速采样，高速运算，复杂的参数整定，还需要对传输的弱电信号进行精心防干扰处理。所以，直到目前为止，所有的伺服控制都需要复杂的现场调试和精心的维护，这就增加了使用和维护难度，当然也增加了成本。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术难题，提供了一种极大降低造价成本，且控制精确度高，无需进行复杂的现场调试和维护，无需进行二级放大就可以准确地输出流量的双驱动伺服阀。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双驱动伺服阀，包括阀体和设置于阀体内部的阀芯，其中：

所述阀体上开设有至少一个进油流道和至少一个出油流道，所述阀芯上与所述出油流道的对应处设置有能堵住所述出油流道的台阶；

所述阀体的一端设置有第一电机，所述第一电机与所述阀芯连接；

所述阀体的另一端设置有螺母套和第二电机，所述螺母套的内连接端与所述阀芯螺纹连接，所述螺母套的外连接端与所述第二电机连接。

进一步地，所述进油流道和出油流道错开设置。

进一步地，所述第一电机和第二电机均通过电机支座和螺栓固定连接在所述阀体上。

进一步地，所述螺母套具有内螺纹，所述阀芯在其与所述螺母套连接的一端上具有与所述内螺纹相适配的螺纹丝扣。

进一步地，所述第二电机通过联轴器与所述螺母套的转动轴连接。

进一步地，所述螺母套的外表面与所述阀体的内表面相贴合，并且所述螺母套的外表面上设置有密封件。

更进一步地，所述阀体上设有5个流道，所述阀芯上设有3个台阶，所述台阶与所述流道相互分隔。

本发明的另一目的在于提供一种利用上述双驱动伺服阀来控制油缸的方法。

本发明提供的方法，包括以下步骤：

1)向第一电机施加第一控制信号，驱动第一电机旋转，第一电机带动阀芯产生轴向运动，使阀芯上的台阶与出油流道之间的开度增大，从而增加流向油缸的油量；

2)向第二电机施加第二控制信号，驱动第二电机旋转，第二电机通过螺母套带动阀芯产生轴向运动，使阀芯上的台阶与出油流道之间的开度减小，从而降低流向油缸的油量。

进一步地，步骤2)中，第二控制信号根据第一电机的转速而得到。

本发明的又一目的在于提供一种伺服液压缸。

本发明的伺服液压缸，包括缸体，还包括设置上述双驱动伺服阀。

本发明中的电机可以是直流的、交流的、步进的、伺服等各种相同电机或不同电机的组合。

本发明的双驱动伺服阀工作时，可分主动侧和从动侧，主动侧用第一电机驱动，从动侧用第二电机驱动，阀芯和第二电机的螺母套通过螺纹付进行耦合，当启动第一电机旋转时，阀芯在螺纹付的作用下产生轴向运动，进行油路切换，即使堵住出油流道的台阶发生位移，从而打开出油流道，高压油通过出油流道流出，驱动油缸运动，随着台阶发生的位移的增大，出油流道的开度也随之增大，从而增加流向油缸的油量；油缸上装的传感器发出信号，该信号经过处理后，得知油缸中所需油量的多少，需要减小油量时，通过检测出的第一电机的转速发出第二控制信号，启动第二电机旋转，第二电机通过螺母套带动阀芯产生轴向运动，使台阶发生相对位移，进而使出油流道的开度缩小，从而降低流向油缸的油量。当第二电机落后第一电机一个相位而转速与第一电机相同时，则出油流道开度保持不变；当第二电机与第一电机转速不同时，则出油流道的开度就会有开或者关的变化。具体操作时，可以保持第一电机恒速转动，调整第二电机的转速，此时出油流道输出的流量就会跟随从第二电机转速发生变化。

本发明的双驱动伺服阀可适用于任何流体介质的控制，包括气体和液体。

本发明提供的双驱动伺服阀由于设置了两个电机，由于电机功率强大，所以本发明的双驱动伺服阀不需要进行二级放大就可以准确的输出各种流量。又由于驱动电机大小不受限制，因而可以将阀做成各种大小流量不同的双驱动伺服阀。

综上，本发明实现了在保证高精确度的情况下，极大地降低了产品的生产成本，且整个产品的结构简单，易于安装，特别是在用于对油缸的控制上易于操作，同时还避免了现有伺服阀中需要复杂现场调试和精心维护的过程，降低了使用、维护的难度和生产成本。

附图说明

图1为现有技术中伺服比例阀的结构示意图。

图2为本发明的双驱动伺服阀的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图2，本发明的双驱动伺服阀，包括一中空的阀体1、一阀芯2、第一电机72、第二电机71和具有内螺纹的螺母套3。本实施例中第一电机，也可称为主令电机，是指先启动的电机；第二电机也可称为反馈电机，是指可以接受计算机或专用控制器发出的指令信号而跟随工作的电机。

阀芯2设置在阀体1内，阀体1上设有P、A、B、O等5个流道，其中A、B流道为出油流道，P流道为进油流道，阀芯2上设有3个能堵住上述出油流道A、B的台阶21，该台阶21并装于阀体1内，从而通过上述台阶21将P、A、B、O口分隔开。

主令电机72通过电机支座52和螺栓8与阀体1的右侧相连，反馈电机71通过电机支座51和螺栓8与阀体1的左侧相连。主令电机72通过连接件与阀芯2连接，该连接件可以是键10、滑链、滑套9等，在本实施例中阀芯2的右侧端设有滑链，主令电机72通过键10、滑套9和滑链与阀芯2相连。螺母套3的形状是与阀体1的内部结构相匹配的，螺母套3与阀体1相配合地安装在阀体1内，并在螺母套3与阀体1的配合处设有密封件4，即密封件是在螺母套的外表面和阀体的内表面之间的。阀芯2的左侧端设有具有外螺纹的螺纹丝扣，螺纹丝扣上的外螺纹与螺母套3的内螺纹相匹配，反馈电机71通过螺纹丝扣和螺母套3的配合与阀芯连接，同时反馈电机71通过联轴器6与螺母套3的转动轴相连，从而使反馈电机71发生转动时，进而带动与其相连的螺母套3转动。

显然，上述螺纹也可以是其他的只要能将旋转运动转化为直线运动的任意形状，如斜槽。螺母套可以采用各种方式支撑在阀体内，包括各种轴承或者其他不用轴承的支撑方式。本发明中流道的形状和数量可以根据使用情况进行变化。

显然，本发明的双驱动伺服阀可适用于任何流体介质的控制，包括气体和液体。

本发明中的电机也可以直接装在加长的阀体上，此时就不需要电机支座进行支撑连接了。

将本发明的双驱动伺服阀安装在伺服液压缸上，便可构成具有双驱动伺服阀的伺服液压缸。其伺服液压缸中液压缸的油量情况可通过安装在液压缸上的传感器发出的信号得知。

本实施例中的双驱动伺服阀是这样控制的：向主令电机施加第一控制信号，启动右侧电机即主令电机72转动时，通过滑套9，键10带动阀芯2旋转，阀芯2在左侧端的螺纹付的作用下产生一个方向的轴向位移，使堵住出油流道的台阶发生相应的位移，从而打开出油流道，将进油口P腔中的高压油从出油流道A或者B送出，进行驱动油缸运动，此时随着阀芯的轴向运动，在上述方向上的轴向位移增大，使台阶在这一方向上发生的位移也增大，导致出油流道的开度也随之增大，从而增加流向油缸的油量；当需要缩小出油流道的开度时(即需减小油量时)，通过检测出的第一电机的转速发出第二控制信号，启动第二电机同向旋转，使台阶发生相反方向的位移，进而使出油流道的开度缩小，从而降低流向油缸的油量。

当左侧的反馈电机71也跟着右侧的主令电机72同方向转动而滞后主令电机一个相位旋转时，则右侧的主令电机72的继续旋转就不可能无限制开启出油流道；当右侧的主令电机恒速转动，而左侧的反馈电机也跟随右侧的主令电机恒速转动时，则出油流道开度不变；若反馈电机的速度在恒速转动附近波动，则出油流道开度就会有时大时小的调整，输出的流量则会有时多时少的变化。这个流量变化如果送到油缸，则油缸也就会有时快时慢的变化。因第二控制信号根据第一电机的转速而得到，所述在本发明中只要检测出主令电机的速度，从而调整反馈电机旋转，则可精确地控制油缸的速度和位置。

可选选择的，本发明的双驱动伺服阀，也可以做成阀芯旋转、阀套跟随阀芯旋转的另一种形式，阀芯和阀套均只有旋转运动而没有轴向运动，此时只需在阀套和阀芯上开配流槽即可。

又由于驱动电机大小不受限制，因而可以将阀做成各种大小流量不同的双驱动伺服阀，也就无需像传统伺服阀和比例阀因电磁力小，而需要多级液压放大了。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。

Claims

1.一种双驱动伺服阀，其特征在于，包括阀体和设置于所述阀体内部的阀芯，其中：

2.根据权利要求1所述的双驱动伺服阀，其特征在于，所述进油流道和出油流道错开设置。

3.根据权利要求2所述的双驱动伺服阀，其特征在于，所述第一电机和第二电机均通过电机支座和螺栓固定连接在所述阀体上。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的双驱动伺服阀，其特征在于，所述螺母套具有内螺纹，所述阀芯在其与所述螺母套连接的一端上具有与所述内螺纹相适配的螺纹丝扣。

5.根据权利要求4所述的双驱动伺服阀，其特征在于，所述第二电机通过联轴器与所述螺母套的转动轴连接。

6.根据权利要求4所述的双驱动伺服阀，其特征在于，所述螺母套的外表面与所述阀体的内表面相贴合，并且所述螺母套的外表面上设置有密封件。

7.根据权利要求6所述的双驱动伺服阀，其特征在于，所述阀体上设有5个流道，所述阀芯上设有3个台阶，所述台阶与所述流道相互分隔。

8.一种利用权利要求1-7中任一项所述的双驱动伺服阀来控制油缸的方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，第二控制信号根据第一电机的转速而得到。

10.一种伺服液压缸，包括缸体，其特征在于，所述伺服液压缸包括权利要求1-7中任一项所述的双驱动伺服阀。