CN103672126A - 一种电液执行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电液执行器，包括伺服电机、油泵、三位四通电磁换向阀、油缸、位移传感器和控制器，还包括比例调速阀，比例调速阀的进口与所述油泵连通，比例调速阀的出口与三位四通换向阀的P口连通，且比例调速阀与控制器电连接。本发明提供的电液执行器在工作时，伺服电机、油泵和比例调速阀共同作用，向油缸中输送液压油，由于比例调速阀可以无限小地稳定控制系统的输出流量，能够使油缸以极低的速度稳定运行，克服了油泵因自身因素无法在低速运行下稳定输出液压油的缺点，从而保证了油缸的定位精度。

Description

一种电液执行器

技术领域

本发明涉及执行器技术领域，特别涉及一种电液执行器。

背景技术

执行器包括电动执行器、气动执行器和电液执行器，一般用于驱动并控制阀门的运行。

现有电液执行器采用单一的伺服电机和油泵共同驱动油缸动作，而这种油缸速度控制系统的油缸动作响应速度与定位精度一直是相互矛盾的，当油缸动作响应速度较快时，则在末段的定位精度较差，而当要求油缸定位精度较高时，需要放慢油缸动作响应速度，而油泵在低速运行的情况下，内部泄露增加，容积率和排量变得不稳定，导致实际的油缸定位效果较差。

另外，电液执行器通常还包括蓄能器，为油泵提供液压油，但是蓄能器使用一段时间后，蓄能器中的压力油减少，只能人工蓄能，影响了电液执行器的正常工作；且蓄能器出现故障后，工作人员不能及时发现，对电液执行器的正常运行造成了不良影响。

综上所述，如何解决电液执行器的油缸定位精度较差的问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电液执行器，以提高油缸的定位精度。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种电液执行器，包括伺服电机、油泵、三位四通电磁换向阀、油缸、位移传感器和控制器，所述伺服电机与所述油泵连接，所述三位四通电磁换向阀的A口与油缸的无杆腔连通，所述油缸的有杆腔与所述三位四通电磁换向阀的B口连通，所述三位四通电磁换向阀的T口与储油装置连通，所述位移传感器定位在所述油缸的伸缩杆的行进路线中，所述位移传感器、所述伺服电机和所述三位四通电磁换向阀均与所述控制器电连接；

还包括比例调速阀，所述比例调速阀的进口与所述油泵连通，所述比例调速阀的出口与所述三位四通换向阀的P口连通，且所述比例调速阀与所述控制器电连接。

优选地，上述电液执行器中，还包括：

与所述比例调速阀的进口连通的蓄能器；

设置在所述蓄能器和所述比例调速阀之间的压力继电器，所述压力继电器与控制器电连接；

连通所述蓄能器和所述储油装置的第一截止阀。

优选地，上述电液执行器中，还包括设置在所述比例调速阀和所述三位四通电磁换向阀之间的压力传感器，所述压力传感器与所述控制器电连接。

优选地，上述电液执行器中，还包括连通所述蓄能器和所述比例调速阀进口的流量控制阀。

优选地，上述电液执行器中，还包括连通所述流量控制阀和所述比例调速阀的进口的截止换向阀，所述截止换向阀与所述控制器电连接。

优选地，上述电液执行器中，还包括三位四通手动换向阀、手动泵和第二截止阀；

所述手动泵的出口与所述三位四通手动换向阀的P口连通；

所述三位四通手动换向阀的A口与所述油缸的无杆腔连通；

所述油缸的有杆腔与所述三位四通手动换向阀的B口连通；

所述三位四通手动换向阀的T口与所述储油装置连通；

所述第二截止阀连通所述手动泵的出口和所述油泵的出口。

优选地，上述电液执行器中，还包括安全阀，所述安全阀连通所述油泵的出口和所述储油装置。

优选地，上述电液执行器中，还包括单向阀，所述单向阀的进口与所述油泵的出口连通，所述单向阀的出口与所述比例调速阀的进口连通。

优选地，上述电液执行器中，还包括压力表和压力表开关。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的电液执行器，在油泵出口与三位四通电磁换向阀的P口之间还连接有比例调速阀，比例调速阀与控制器电连接。工作时，伺服电机、油泵和比例调速阀共同作用，向油缸中输送液压油，由于比例调速阀可以无限小地稳定控制系统的输出流量，能够使油缸以极低的速度运动，尽管油泵因自身因素在低速运行的情况下，会出现内部泄露增加，容积效率和排量不稳定的问题，但是比例调速阀在控制器的控制作用下可以稳定地向油缸提供小流量液压油，从而保证了油缸低速运行的稳定性，进而保证了的油缸的定位精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术中描述所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种电液执行器的原理图；

图2为本发明实施例提供的一种电液执行器的油缸速度-位移定位控制图。

上述图1和图2中，1为油泵、2为伺服电机、3为手动泵、4为单向阀、5为安全阀、6为第二截止阀、7为比例调速阀、8为截止换向阀、9为流量控制阀、10为蓄能器、11为压力表、12为压力表开关、13为压力传感器、14为压力继电器、15为三位四通电磁换向阀、16为三位四通手动换向阀、17为油缸、18为位移传感器、19为第一截止阀。

具体实施方式

本发明的核心是提供了一种电液执行器，提高了油缸的定位精度。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明实施例提供的一种电液执行器的原理图；图2为本发明实施例提供的一种电液执行器的油缸速度-位移定位控制图。

本发明实施例提供了一种电液执行器，包括伺服电机2、油泵1、三位四通电磁换向阀15、油缸17、位移传感器18、控制器、储油装置20和比例调速阀7；其中，伺服电机2与油泵1连接，油泵1的进口与储油装置20连通，油泵1的出口与比例调速阀7的进口连通，比例调速阀7的出口与三位四通换向阀15的P口连通，三位四通电磁换向阀15的A口与油缸17的无杆腔连通，油缸17的有杆腔与三位四通电磁换向阀15的B口连通，三位四通电磁换向阀15的T口与储油装置20连通，位移传感器18定位在油缸17的伸缩杆的行进路线中，位移传感器18、伺服电机2、三位四通电磁换向阀15和比例调速阀7均与控制器电路连接。

上述电液执行器的工作原理和工作过程是：当使油缸17的伸缩杆伸出时，三位四通电磁换向阀15的电磁线圈YV1得电，使得三位四通电磁换向阀15的P口与A口连通，T口与B口连通，且比例调速阀7处于失电常开状态，此时，伺服电机2以额定转速工作，带动油泵1供油，液压油通过比例调速阀7进入三位四通电磁换向阀15的P口，并由A口出来，进入油缸17的无杆腔，在液压油的推动下，伸缩杆伸出，与此同时，油缸17有杆腔中的液压油经三位四通电磁换向阀15的B口进入，并从T口出来，回到储油装置20中，液压油完成循环。在油缸17的运行过程中，位移传感器18监测伸缩杆的位移情况，并反馈给控制器，当伸缩杆刚开始移动时，控制器控制伺服电机2、油泵1和比例调速阀7迅速响应，使伸缩杆快速移动，当伸缩杆快要到达指定位置时，控制器接收到位移传感器18发出的位置信息，控制伺服电机2迅速降低至油泵1最低输出值，同时调整比例调速阀7，保证油缸17低速运行，最终实现较高的油缸17定位精度。相反地，当时伸缩杆缩回时，三位四通电磁换向阀15的电磁线圈YV2得电，使得三位四通电磁换向阀15的P口与B口连通，T口与A口连通，则液压油通过比例调速阀7后，流经三位四通电磁换向阀15的P口和B口进入油缸17的有杆腔，推动伸缩杆缩回，而无杆腔中的液压油经过三位四通电磁换向阀15的A口和T口回到储油装置20中，完成液压油的循环。此油缸17伸缩杆缩回的过程中，同样由位移传感器18、控制器、比例调速阀7控制油缸的运行速度，控制油缸17的定位精度。

可以看出，本发明实施例采用了比例调速阀7与伺服电机1和油泵2一起控制油缸17的运行，因为比例调速阀7可以无限小地控制液压油的输出流量，保证油缸17的运行速度极低，使液压油在低速和小流量条件下输出稳定，从而实现了对油缸17的准确可靠地定位控制。尽管油泵1在低速运行条件下会出现内部泄露增加，容积率和排量不稳定的情况，但是进入油缸17中的液压油是由比例调速阀7控制输入的，因此，避免了不稳定因素进入油缸17中，提高了油缸17的定位精度。

进一步优化电液执行器，在本实施例中，电液执行器还包括蓄能器10、压力继电器14和第一截止阀19，蓄能器10与比例调速阀7的进口连通，压力继电器14设置在蓄能器10和比例调速阀7之间，且压力继电器14与控制器电路连接。设置蓄能器10后，可以通过蓄能器10和油泵1共同向油缸17供油，具体过程如图2所示：a-b段为增速段，蓄能器10中的液压油和油泵1输送的液压油在节点处汇合，同时通过比例调速阀7和三位四通电磁换向阀15，进入油缸17中，向油缸17供油，保证油缸速度输出；b-c段为匀速段，在比例调速阀7的控制下，油缸17在最大速度下稳定运行；c-d段为均减速段，关闭蓄能器10供油，伺服电机1和油泵2保证最小的流量输出，比例调速阀7进一步控制油缸17运动速度，保证匀减速到达目标位置。由于增加了蓄能器10，所以使油泵1的排量可以变小，从而降低了伺服电机2的功率。

并且，本实施例中的蓄能器10采用智能化蓄能控制结构，通过压力继电器14检测油路系统中的压力，压力继电器14设置有两个压力限值，一个是低限SP1，另一个是高限SP2，当油路压力低于SP1的设定值时，压力继电器14的低限SP1自动触发，SP1发出信号，控制器控制伺服电机2为蓄能器10补油，液压油经过油泵1进入蓄能器10中；当油路压力高于SP2的设定值时，压力继电器14的高限SP2自动触发，SP2发出信号，控制器控制伺服电机2停止供油，与此同时，打开第一节流阀19，将蓄能器10中多余的液压油排向储油装置20中，实现蓄能器10泄压。由此可以看出，本发明的电液执行器具有蓄能器智能化控制的特点，不需要人工定时定期地检测蓄能器10的储能状况，省去了人工检测过程，保证了电液执行器的稳定正常运行。

更进一步地，本实施例中电液执行器还包括压力传感器13，压力传感器13设置在比例调速阀7和三位四通电磁换向阀15之间，压力传感器13与控制器电路连接。压力传感器13与压力继电器14一样，均作为蓄能器10蓄能控制的检测元件，压力继电器14优先检测，两路信号相互监控，当压力继电器14发生故障时，系统暂时将压力传感器13的信号传递给控制器，作为蓄能器10补油控制信号。从而进一步保证了蓄能器智能化控制的可靠性。

作为优化，本实施例中的电液执行器还包括流量控制阀9，流量控制阀9连通蓄能器10和比例调速阀7的进口，且流量控制器9与第一节流阀19连通。设置流量控制阀9的目的是为了控制蓄能器10的流量，进一步保证向油缸17供油的稳定性。

进一步优化，为了对蓄能器10进行故障检测和隔离，本实施例中的电液执行器还包括截止换向阀8，截止换向阀8连通流量控制阀9和比例调速阀7的进口，且与控制器电路连接，正常工作时，截止换向阀8处于失电常开状态。压力传感器13除了可以作为蓄能器10蓄能的检测元件，还可以作为蓄能器10的故障检测元件，蓄能器10的失效通常为液压油泄露，则通过压力传感器13对蓄能器10压力的持续保压监控，来判断蓄能器10是否出现故障。当蓄能器10出现故障后，控制器控制截止换向阀5的电磁线圈YV3得电，将截止换向阀5关闭，蓄能器10的液压油不能与油泵1的液压油汇合，实现了蓄能器10的自动隔离，保证了电液执行器的长时间可靠运行。

为了应对电液执行器掉电的突发事件，本实施例中的电液执行器还包括三位四通手动换向阀16、手动泵3和第二截止阀6；手动泵3的出口与三位四通手动换向阀16的P口连通；三位四通手动换向阀16的A口与油缸17的无杆腔连通；油缸17的有杆腔与三位四通手动换向阀16的B口连通；三位四通手动换向阀16的T口与储油装置20连通；第二截止阀6连通手动泵3的出口和油泵1的出口。具体工作过程是：当电液执行器不掉电时，第二截止阀6关闭，手动泵3、三位四通手动换向阀16不工作；当电液执行器掉电时，伺服电机2和三位四通电磁换向阀15等带电元件无法工作，此时，打开第二截止阀6，人工操作三位四通手动换向阀16，利用蓄能器10为油缸17供油，或者人工操作手动泵3，由手动泵3为油缸17供油，也可以由蓄能器10和手动泵3共同为油缸17供油，从而保证了电液执行器的正常工作。

进一步优化，本实施例中的电液执行器还包括安全阀5，安全阀5连通油泵1和储油装置20，当油路压力大于安全压力值时，安全阀5自动打开，油泵1的供油直接经过安全阀5流回储油装置20中，保证了电液执行器的安全运行。

作为优化，本实施例中的电液执行器还包括单向阀4，单向阀4的进口与油泵1的出口连通，单向阀4的出口与比例调速阀7的进口连通。通过单向阀4进一步保证了液压油的流向，防止液压油回流，当然，只要油泵1的压力高于油路压力，则液压油也不会回流。设置单向阀4进一步保证了电液执行器的正常运行。

为了方便操作人员观察电液执行器的油路压力，本实施例中的电液执行器还包括压力表11和压力表开关12，需要观察压力时，可以打开压力表开关12。优选地，压力表11和压力表开关12设置在压力继电器14和截止换向阀8之间。当然，其它位置也可以，在此不做具体限定。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种电液执行器，包括伺服电机（2）、油泵（1）、三位四通电磁换向阀（15）、油缸（17）、位移传感器（18）和控制器，所述伺服电机（2）与所述油泵（1）连通，所述三位四通电磁换向阀（15）的A口与所述油缸（17）的无杆腔连通，所述油缸（18）的有杆腔与所述三位四通电磁换向阀（15）的B口连通，所述三位四通电磁换向阀（15）的T口与储油装置（20）连通，所述位移传感器（18）定位在所述油缸（17）的伸缩杆的行进路线中，所述位移传感器（18）、所述伺服电机（2）和所述三位四通电磁换向阀（15）均与所述控制器电连接；

其特征在于，还包括比例调速阀（7），所述比例调速阀（7）的进口与所述油泵（1）连通，所述比例调速阀（7）的出口与所述三位四通换向阀（15）的P口连通，且所述比例调速阀（7）与所述控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的电液执行器，其特征在于，还包括：

与所述比例调速阀（7）的进口连通的蓄能器（10）；

设置在所述蓄能器（10）和所述比例调速阀（7）之间的压力继电器（14），所述压力继电器（14）与控制器电连接；

连通所述蓄能器（10）和所述储油装置（20）的第一截止阀（19）。

3.根据权利要求2所述的电液执行器，其特征在于，还包括设置在所述比例调速阀（7）和所述三位四通电磁换向阀（15）之间的压力传感器（13），所述压力传感器（13）与所述控制器电连接。

4.根据权利要求3所述的电液执行器，其特征在于，还包括连通所述蓄能器（10）和所述比例调速阀（7）进口的流量控制阀（9）。

5.根据权利要求4所述的电液执行器，其特征在于，还包括连通所述流量控制阀（9）和所述比例调速阀（7）的进口的截止换向阀（8），所述截止换向阀（8）与所述控制器电连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的电液执行器，其特征在于，还包括三位四通手动换向阀（16）、手动泵（3）和第二截止阀（6）；

所述手动泵（3）的出口与所述三位四通手动换向阀（16）的P口连通；

所述三位四通手动换向阀（16）的A口与所述油缸（17）的无杆腔连通；

所述油缸（17）的有杆腔与所述三位四通手动换向阀（16）的B口连通；

所述三位四通手动换向阀（16）的T口与所述储油装置（20）连通；

所述第二截止阀（6）连通所述手动泵（16）的出口和所述油泵（1）的出口。

7.根据权利要求1-5所述的电液执行器，其特征在于，还包括安全阀（5），所述安全阀（5）连通所述油泵（1）的出口和所述储油装置（20）。

8.根据权利要求1-5所述的电液执行器，其特征在于，还包括单向阀（4），所述单向阀（4）的进口与所述油泵（1）的出口连通，所述单向阀（4）的出口与所述比例调速阀（7）的进口连通。

9.根据权利要求8所述的电液执行器，其特征在于，还包括压力表（11）和压力表开关（12）。

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