CN103148047A - 一种内反馈数字伺服液压缸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内反馈数字伺服液压缸，属于数字液压技术领域。目的是解决电液伺服系统的控制不精确，增益不易调整问题，本发明的内反馈数字伺服液压缸由电机、滑阀、液压缸、磁滞伸缩位移传感器、油路集成块及支撑板等组成。本发明的滑阀的阀芯由第一电机带动控制，滑阀的反馈螺套由第二电机带动控制，磁滞伸缩位移传感器将液压缸位移信号反馈给第二电机相应的驱动器，驱动器控制第二电机运转，通过对反馈螺套与阀芯二者相对运动的控制，实现对液压缸位移的闭环数字控制。本发明的内反馈数字伺服液压缸结构简单，控制精度高，振动小，稳定性好，适合于液压缸长行程、大推力的工作场合。

Description

一种内反馈数字伺服液压缸

技术领域

本发明涉及一种内反馈数字伺服液压缸，属于数字液压技术领域。

背景技术

传统的电液伺服控制系统和电液比例控制系统用于对液压系统的位移、速度、力等物理量进行精确控制，但是不能实现直接的数字控制，需要通过数/模-模/数转换装置，且电液伺服系统对液压油的清洁度要求很高，一定程度限制了其应用范围。脉冲液压油缸，数字缸等是由步进电机或伺服电机直接驱动和控制液压阀，配以内部以滚珠丝杠结构组成的机械反馈的液压缸，可以实现直接数字信号(脉冲)控制，并且能达到0.01mm的位置控制精度。但是，由于内部机械反馈机构存在加工制造困难，安装精度要求高，容易出现故障且维修麻烦等问题，尤其在油缸行程增大后，上述问题更加明显，这在一定程度上限制了这类液压缸的行程。而且在实际应用中，还存在换向振动、低速爬行、控制回路的增益难以调整等问题。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种采用数字信号直接反馈的内反馈数字伺服液压缸。为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种内反馈数字伺服液压缸由油路集成块，油路集成块竖向支撑板，油路集成块横向支撑板，第一电机，第二电机，滑阀，液压缸，磁滞伸缩位移传感器，第一管接头，第一空心螺丝，第二管接头，第二空心螺丝组成。所述液压缸的缸底的外壁设置有磁滞伸缩位移传感器，磁滞伸缩位移传感器与液压缸的缸底螺纹连接，活塞杆的中心处设有测试孔，磁滞伸缩位移传感器的测杆活动的插入在测试孔中，磁滞伸缩位移传感器的磁环固定套装在活塞杆上，且位于活塞的端部。液压缸的上方设有油路集成块，油路集成块位于液压缸的缸底一端，油路集成块的一端通过螺栓与液压缸的缸底固定连接，另一端通过螺栓与油路集成块横向支撑板固定连接，在油路集成块横向支撑板的下端对称设有油路集成块竖向支撑板，油路集成块竖向支撑板通过螺栓与油路集成块横向支撑板固定连接。在油路集成块的上方设有滑阀，滑阀的阀体与油路集成块螺栓固定连接，在滑阀的阀芯的一端套有反馈螺套，反馈螺套与阀芯螺纹连接，反馈螺套的外表面被阀体内的两只轴承固定，两只轴承中间设有隔垫。在滑阀阀体的两端对称设有第一电机和第二电机，第一电机的电机轴通过联轴节与阀芯的一端连接，第二电机的电机轴插入到反馈螺套的一端，并通过紧定螺钉与反馈螺套固定连接。液压缸的缸盖中设置有油路孔，缸盖上方设有第一管接头，第一空心螺丝旋装在第一管接头中，其下端插入到缸盖的油路孔中，滑阀的阀体中设置有油路孔，阀体上方设有第二管接头，第二空心螺丝旋装在第二管接头中，其下端插入到阀体的油路孔中。油管C的一端与第一管接头连接，另一端与油路集成块连接，油管A的一端与油路集成块连接，另一端与滑阀的右端盖连接，油管B一端与油路集成块连接，另一端与第二管接头连接。

由于采用以上技术方案，本发明的内反馈部分是磁滞伸缩位移传感器的磁环固定套装在活塞杆上，磁滞伸缩位移传感器测量出液压缸的位移，第二电机根据磁滞伸缩位移传感器检测的位移反馈信号来控制反馈螺套的运动，第一电机控制阀芯运动，通过对反馈螺套与阀芯二者相对运动的控制，实现对液压缸位移的闭环数字控制。采用这种内反馈的数字伺服液压缸，与电液伺服系统相比，增益易调整，无需数/模转换，可直接闭环数字控制。与采用机械反馈结构的数字缸相比，结构简单，控制精度高，振动小，稳定性好，并且更适合于液压缸长行程、大推力的工作场合。

附图说明

图1是本发明的结构示意图

图2是图1的侧视图

图3是电机与滑阀组合结构示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的说明：

如图1，图2，图3所示

内反馈数字伺服液压缸由油路集成块1，油路集成块竖向支撑板34，油路集成块横向支撑板33，第一电机2，第二电机18，滑阀，液压缸，磁滞伸缩位移传感器30，第一管接头23，第一空心螺丝22，第二管接头9，第二空心螺丝10组成。第一电机2和第二电机18可采用伺服电机或步进电机。

液压缸由缸体21，活塞27，活塞杆25，活塞杆螺母28，缸盖24，缸底31构成，在缸体21的右端设有缸底31，缸底31通过螺栓与缸体21固定连接，在缸体21的左端设有缸盖24，缸盖24的右端通过螺栓与缸体21固定连接，在缸体21内设有活塞27，活塞27与缸体21之间为密封的滑动配合，在活塞27内设有活塞杆螺母28，位于缸底31一端，活塞杆螺母28与活塞27内螺纹配合，缸体21内设有活塞杆25，活塞杆25的一端插入到活塞杆螺母28中，与活塞杆螺母28螺纹连接，活塞杆25的另一端从缸盖24的中心孔穿出。液压缸是把从滑阀中过来的油液产生的液压能转换机械能，是执行元件。

液压缸的缸底31的外壁设置有磁滞伸缩位移传感器30，磁滞伸缩位移传感器30与液压缸的缸底31螺纹连接，活塞杆25的中心处设有测试孔，磁滞伸缩位移传感器30的测杆26活动的插入在测试孔中，磁滞伸缩位移传感器30的磁环28固定套装在活塞杆25上，且位于活塞27的端部。磁滞伸缩位移传感器30的作用是检测出液压缸的活塞杆25运动的位移量，反馈给与第二电机18相应的驱动器。

液压缸的上方设有油路集成块1，油路集成块1位于液压缸的缸底31一端，油路集成块1的一端通过螺栓与液压缸的缸底31固定连接，另一端通过螺栓与油路集成块横向支撑板33固定连接，在油路集成块横向支撑板33的下端对称设有油路集成块竖向支撑板34，油路集成块竖向支撑板34通过螺栓与油路集成块横向支撑板33固定连接。油路集成块横向支撑板33和竖向支撑板34的作用是支撑油路集成块1。

滑阀由阀体8，阀套11，阀杆13，阀芯7，左端盖17，右端盖3，联轴节4，轴承14，隔垫15，挡垫12，定位套6，限动套5，反馈螺套16构成，滑阀位于油路集成块1的上方，滑阀的阀体8与油路集成块1固定连接，在阀体8的两端对称设有端盖，分别通过螺栓与阀体8固定连接，右端盖3内部设有联轴节4，在阀体8内设有阀芯7，阀芯7的一端与联轴节4螺纹连接，阀体8内设有反馈螺套16，位于左端盖17一端，阀芯7的一端加工有外螺纹，拧入反馈螺套16的右端的内螺纹中，反馈螺套16的外表面被两只轴承14固定，两只轴承14之间设有隔垫15，在阀芯7的外表面设有阀杆13，阀芯7右端阶梯轴处设有定位套6，阀杆13被定位套6固定在阀芯7上，阀杆13通过紧定螺钉与阀芯7固定连接，阀杆13的外表面处设有阀套11，在阀套11的右端设有限动套5，阀套11右端被限动套5固定在阀体8的内部，阀套11与轴承14中间设有挡垫12，阀杆13可随阀芯7在阀套11中轴向移动。滑阀在液压伺服系统中起信号转换及功率放大的作用，根据滑阀的阀杆13在阀套11内的开口度，可以控制液压缸的流速及作用力，它对系统的工作性能影响很大。

在滑阀阀体8的两端对称设有第一电机2和第二电机18，第一电机2通过右端盖3用螺钉与阀体8连接，其电机轴通过联轴节4与阀芯7的一端连接，第二电机18通过左端盖17用螺钉与阀体8连接，其电机轴插入到反馈螺套16的一端，并通过紧定螺钉与反馈螺套16固定连接。第一电机2控制滑阀的阀芯7运动，第二电机18控制滑阀的反馈螺套16运动。

液压缸的缸盖24中设置有油路孔，缸盖24上方设有第一管接头23，第一空心螺丝22旋装在第一管接头23中，其下端插入到缸盖24的油路孔中，滑阀的阀体8中设置有油路孔，阀体8上方设有第二管接头9，第二空心螺丝10旋装在第二管接头9中，其下端插入到阀体8的油路孔中。管接头和空心螺丝的主要是用于连接油管与阀体8或油管与液压缸的缸盖24的中间装置。

油管C20的一端与第一管接头23连接，另一端与油路集成块1连接，油管A19的一端油路集成块1连接，另一端与滑阀的右端盖17连接，油管B32一端与油路集成块1连接，另一端与第二管接头9连接。油管的作用传输液压油，并防止液压油受到污染。

滑阀的阀芯7由第一电机2带动控制，滑阀的反馈螺套16由第二电机18带动控制，而磁滞伸缩位移传感器30将液压缸位移信号反馈给第二电机18相应的驱动器，通过对反馈螺套16与阀芯7二者相对运动的控制，实现对液压缸位移的闭环数字控制。

本发明的内反馈数字伺服液压缸的工作原理是：上位控制系统控制第一电机2相应的驱动器，驱动器控制第一电机2运转，第一电机2产生角位移，由于阀芯7通过联轴节4与第一电机2的电机轴相连，故第一电机2带动阀芯7产生角位移，阀芯7的左端加工有外螺纹，拧入到反馈螺套16的右端的内螺纹中，当阀芯7旋转时，由于反馈螺套16被两只轴承14固定，不能轴向移动，又反馈螺套16的左端与第二电机18的电机轴固定连接，此时第二电机18没有开始工作，故反馈螺套16也不能旋转，将迫使阀芯7轴向移动，阀芯7带动阀杆13产生轴向位移，打开阀的进、回油通道，压力油经阀套11的开口从相应的油路集成块1孔进入到液压缸中，油压推动活塞27做直线位移，活塞27带动活塞杆25直线位移运动，此时，磁滞伸缩位移传感器30检测到活塞杆25的位移距离，把位移信号反馈给与第二电机18相应的驱动器，驱动器根据输入的位移信号，控制第二电机18工作，第二电机18带动反馈螺套16旋转运动，旋转方向与阀芯7方向相同，使阀芯7慢慢旋回原位，当阀芯7退回到原位时，阀杆13关闭进、出油口，液压缸停止运动，整个活塞杆25的运动方向，速度和位移由伺服电机或步进电机控制，实现内反馈数字伺服液压缸的往复运动。

Claims (1)

1.一种内反馈数字伺服液压缸，包括电机，滑阀，液压缸，其特征在于：所述液压缸的缸底(31)的外壁设置有磁滞伸缩位移传感器(30)，磁滞伸缩位移传感器(30)与液压缸的缸底(31)螺纹连接，活塞杆(25)的中心处设有测试孔，磁滞伸缩位移传感器(30)的测杆(26)活动的插入在测试孔中，磁滞伸缩位移传感器(30)的磁环(29)固定套装在活塞杆(25)上，且位于活塞(27)的端部，液压缸的上方设有油路集成块(1)，油路集成块(1)位于液压缸的缸底(31)一端，油路集成块(1)的一端通过螺栓与液压缸的缸底(31)固定连接，另一端通过螺栓与油路集成块横向支撑板(33)固定连接，在油路集成块横向支撑板(33)的下端对称设有油路集成块竖向支撑板(34)，油路集成块竖向支撑板(34)通过螺栓与油路集成块横向支撑板(33)固定连接，在油路集成块(1)的上方设有滑阀，滑阀的阀体(8)与油路集成块(1)螺栓固定连接，在滑阀的阀芯(7)的一端套有反馈螺套(16)，反馈螺套(16)与阀芯(7)螺纹连接，反馈螺套(16)的外表面被阀体(8)内的两只轴承(14)固定，两只轴承(14)中间设有隔垫(15)，在滑阀阀体(8)的两端对称设有第一电机(2)和第二电机(18)，第一电机(2)的电机轴通过联轴节(4)与阀芯(7)的一端连接，第二电机(18)的电机轴插入到反馈螺套(16)的一端，并通过紧定螺钉与反馈螺套(16)固定连接，液压缸的缸盖(24)中设置有油路孔，缸盖(24)上方设有第一管接头(23)，第一空心螺丝(22)旋装在第一管接头(23)中，其下端插入到缸盖(24)的油路孔中，滑阀的阀体(8)中设置有油路孔，阀体(8)上方设有第二管接头(9)，第二空心螺丝(10)旋装在第二管接头(9)中，其下端插入到阀体(8)的油路孔中，油管C(20)的一端与第一管接头(23)连接，另一端与油路集成块(1)连接，油管A(19)的一端与油路集成块(1)连接，另一端与滑阀的右端盖(17)连接，油管B(32)一端与油路集成块(1)连接，另一端与第二管接头(9)连接。

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