CN105298970A - 一种电液阀控位移模块及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电液阀控位移模块及其使用方法，包括步进电机、传动杆、反馈连杆、三位三通阀、线性可变差动变压器、差动缸及差动缸套；步进电机与传动杆传动连接，差动缸套与差动缸固定连接，反馈连杆的顶端与三位三通阀铰接、底端与差动缸套铰接，反馈连杆的两侧分别与传动杆、线性可变差动变压器铰接。本发明通过线性可变差动变压器、反馈连杆将步进电机与差动缸的运动信息实时反馈给单片机，通过单片机的精确计算，可以精确控制步进电机与差动缸的位移关系，便于操作者精确控制，做到准确调节。

Description

一种电液阀控位移模块及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种电液阀控位移模块及其使用方法，属于液压技术领域。

背景技术

控制阀作为液压元件的重要组成部分，在实际生活和工程机械中应用极为广泛，位移控制阀就是其中应用较多的一种。然而，不同的阀在不同的场合会有不同的功能，随着科技的发展，电控系统被逐渐应用到传统的纯机械结构部件中，使某些工作变得简单。

中国专利文献CN203009444U公开了一种基于磁致伸缩传感器的新型电控泵送油缸，包括两个磁致伸缩传感器、两个油缸，两个磁致伸缩传感器的磁尺分别安装在两个油缸的活塞杆内部，两个磁致伸缩传感器的磁环分别安装在两个油缸的活塞上，两个磁致伸缩传感器的头部分别在两个油缸的缸体的外部。使用该技术方案后的泵送系统，对活塞在油缸中的位移进行毫米级的检测与反馈。利用这一特性，可以改变泵的输入电流，降低泵的输出流量，从而使换向更加柔和，换向时系统冲击更小，但是该发明结构复杂，将两个磁致伸缩传感器安装在两个活塞杆的内部难度较大，本发明无法做到精确控制位移的目的。

在工程机械应用的液压系统中，由于一个工作周期内各个执行元件所需流量变化较大、要求精度高，例如挖掘机中液压系统的变量柱塞泵，在不同的工况中，柱塞泵需要有不同的流量变化，进而需要斜盘倾角进行相应变化，以往都是靠纯机械结构反馈来进行调节，其结构复杂、精度低、维修困难。

因此，为了解决此类问题，达到控制方便、精度高、节约能源和简化结构的目的，亟需研制一种操作简单、适应能力强、控制精度高的位移控制阀，以满足现阶段工程人员和工程机械的工作要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种精度高、控制方便的电控与液压结合使用的位移控制模块。

本发明还提供上述一种电液阀控位移模块的使用方法。

本发明的技术方案如下：

一种电液阀控位移模块，包括壳体，在壳体一侧设置步进电机，在壳体内设置有传动杆、反馈连杆、三位三通阀、线性可变差动变压器、差动缸及差动缸套；所述步进电机与传动杆的一端传动连接，传动杆的另一端与壳体连接用以限制传动杆的转动，差动缸套与差动缸连接，反馈连杆的顶端与三位三通阀的阀芯铰接、底端与差动缸套铰接，反馈连杆的两侧分别与传动杆、线性可变差动变压器铰接。

优选的，所述反馈连杆包括本体，在本体的顶端设置凹槽、底端设置开口，在本体的两侧设置螺纹孔，两侧的螺纹孔分别通过螺纹销与传动杆、线性可变差动变压器铰接，三位三通阀的阀芯一端位于凹槽内并通过销轴与传动杆铰接，差动缸套的一侧通过圆柱销与开口铰接。

优选的，所述步进电机通过联轴器或法兰与传动杆的一端螺纹连接。

优选的，所述传动杆的另一端为半圆柱结构并与壳体上开设的半圆柱孔配合安装。此设计的好处在于，传动杆的一端与步进电机螺纹连接，另一端插入半圆柱孔，当步进电机工作时，半圆柱孔有效地限制了步进电机驱动的转动影响,使传动杆可以准确的向反馈连杆传递位移。

优选的，所述位移模块还包括连接杆，连接杆的一端与线性可变差动变压器的螺纹铁芯固定连接，连接杆上设有环形槽并通过螺纹销贯穿环形槽与反馈连杆一侧的螺纹孔连接。

优选的，所述位移模块还包括单片机，单片机分别通过数模转换器、步进电机驱动模块与线性可变差动变压器、步进电机电连接。此设计的好处在于，线性可变差动变压器将输出的模拟信号通过数模转换器将传感器的模拟信号转换成单片机可以处理的数字信号，并进行处理，步进电机驱动是通过单片机控制的步进电机驱动模块来直接控制步进电机的运动。通过单片机可以精确控制步进电机的运行，进而精确控制三位三通阀和传动缸的位移，最终实现位移的精确控制和调节。

一种电液阀控位移模块的使用方法，包括以下步骤，

启动步进电机，步进电机带动传动杆移动，传动杆移动的同时带动反馈连杆的运动，进而使与反馈连杆上端连接的三位三通阀的阀芯运动，控制三位三通阀的工作，使差动缸通油，当通低压油时，差动缸运动通过反馈连杆使阀芯运动，当阀芯关闭时，三位三通阀停止向差动缸通油，差动缸停止运动，在反馈连杆运动过程中，与反馈连杆相连的线性可变差动变压器会时刻将反馈连杆的位移信息反馈给单片机，单片机连接显示模块，通过单片机的计算，将过程中的数据实时显示在屏幕上，使操作者可以清楚的看到并控制步进电机和差动缸的运动信息，做到准确控制。

本发明的有益效果在于：

本发明电液阀控位移模块，简化了传统阀控系统的结构，利用电控制系统进行执行元件的精确位移调节，对于液压系统中要求控制精度较高的地方能够实现准确控制，通过线性可变差动变压器、反馈连杆、单片机的组合，将步进电机与差动缸的运动信息实时反馈给计算机，由计算机精确控制二者之间的运行关系，使差动缸的的流量调节更为精确，为后续执行元件的运行提供了高精度的运行保障，改变了传统机械式反馈系统的不足与精度较低的问题，有效提高了调节的精确度，满足了高度精准的工作要求。同时，本电液阀控位移模块既可以作为独立的机构运作，又可以与其他机构元件配合使用，能够满足多种不同的使用场合。

附图说明

图1为本发明电液阀控位移模块的原理图；

图2为本发明电液阀控位移模块的右视图；

图3为本发明电液阀控位移模块的俯视图；

图4为图2中A-A方向的剖视图；

图5为图2中B-B方向的剖视图；

图6为图3中C-C方向的剖视图；

图7为图2中G-G方向的剖视图；

图8为图2中H-H方向的剖视图；

图9为本发明去除壳体后的组装示意图；

图10a为本发明中反馈连杆正视图；

图10b为本发明中反馈连杆左视剖视图。

其中：1、步进电机；2、阀芯；3、阀套；4、壳体；5、端盖Ⅰ；6、端盖Ⅱ；7、端盖Ⅲ；8、底座；9、差动缸套；10、差动缸；11、反馈连杆；12、销；13、线性可变差动变压器；14、高压油口；15、工作油口；16、低压油口；17、传动杆；18、法兰；19、螺纹销。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

如图2至图10b所示，一种电液阀控位移模块，包括壳体4，壳体4的两侧分别安装端盖Ⅰ5和端盖Ⅱ6，将壳体4组装成密封结构，在壳体4的一侧安装步进电机1，该步进电机1选用海顿3500系列直线步进电机，在壳体4内部设有传动杆17、反馈连杆11、三位三通阀、线性可变差动变压器13、差动缸10及差动缸套9，本实施例中线性可变差动变压器选用安泰电子的0500MHR-018型号传感器，在壳体4的底部设有与壳体连为一体的底座8，差动缸及差动缸套9安放在底座8内；步进电机1的输出轴穿入壳体4内通过法兰与传动杆17的一端螺纹连接，传动杆17的另一端设置成半圆柱结构，壳体4内设有一个半圆柱孔，传动杆17的半圆柱结构插入半圆柱孔内与半圆柱孔相配合，半圆柱孔有效地限制了传动杆的转动，当步进电机1启动作业时，输出轴带动传动杆17只发生移动，不随输出轴转动，差动缸套9与差动缸10固定连接，反馈连杆11的顶端与三位三通阀铰接、底端与差动缸套铰接，反馈连杆的两侧分别与传动杆、线性可变差动变压器铰接。

壳体上设有高压油口14、工作油口15以及低压油口16，并与三位三通阀连接，通过三位三通阀控制差动缸10的油路。

其中，反馈连杆11包括本体，在本体的顶端开设一凹槽、底端设有一U形开口，在本体的两侧设有螺纹孔，三位三通阀的阀芯2一端位于凹槽内并通过销轴与凹槽铰接，差动缸套9的一侧通过圆柱销与U形开口铰接，传动杆17的中部通过一螺纹销与本体一侧的螺纹孔连接，线性可变差动变压器13的螺纹铁芯与一连接杆一端的螺纹孔连接，连接杆中部开有一段环形槽，螺纹销19贯穿环形槽后与本体一侧的螺纹孔连接。如图10a、图10b所示。

传动杆17一端为半圆柱结构并与壳体上的半圆柱孔配合安装,有效地限制了步进电机1输出轴驱动的转动影响,使传动杆17可以准确的向反馈连杆11传递位移而不发生转动。

位移模块还包括单片机、数模转换器和步进电机驱动模块，本实例中单片机选用的是STC12C5204AD-35I-PDIP20型号单片机，数模转换器选用的是ADC0809CCN型号数模转换器，步进电机驱动模块选用的是L298N型号步进电机驱动模块。单片机分别通过数模转换器、步进电机驱动模块与线性可变差动变压器、步进电机电连接。线性可变差动变压器将输出的模拟信号通过数模转换器将传感器的模拟信号转换成单片机可以处理的数字信号，并进行处理，步进电机驱动是通过单片机控制的步进电机驱动模块来直接控制步进电机的运动。通过单片机可以精确控制步进电机的运行，进而精确控制三位三通阀和传动缸的位移，最终实现位移的精确控制和调节。

该电液阀控位移模块的工作原理如图1所示，步进电机1带动传动杆17运动，传动杆17带动反馈连杆11运动，反馈连杆11带动三位三通阀的阀芯2运动，三位三通阀控制差动缸10的通油，同时将反馈连杆11的运动信息通过线性可变差动变压器13传输给单片机，通过单片机的计算，来控制步进电机和差动缸的运动信息，做到准确控制。

本实施例的电液阀控位移模块，既可以作为独立的机构运作，又可以与其他机构元件配合使用安装应用到各种工程机械中，例如将该电液阀控位移模块与柱塞泵配合使用，可用来控制柱塞泵的斜盘倾角，使操作者能够做到精确控制。该位移模块能够满足多种不同的使用场合，同时便于对其进行拆卸维修。

实施例2：

一种电液阀控位移模块，结构如实施例1所述，其不同之处在于：步进电机1的输出轴通过联轴器与传动杆17的一端传动连接。

实施例3：

一种电液阀控位移模块的使用方法，包括以下步骤，

当操作者想改变工作现状时，启动步进电机1，步进电机1的输出轴带动传动杆17运动，传动杆17一端设计成半圆柱状并与壳体4上的半圆柱孔配合安装，有效的限制了传动杆17的转动，使传动杆17可以顺利准确的传递步进电机1的位移，步进电机1的运动通过传动杆17导致反馈连杆11的运动，此时，反馈连杆11的下支点(与差点缸套连接的圆柱销12)不动，反馈连杆11以此为支点构成杠杆，进而使与反馈连杆11上端连接的三位三通阀的阀芯2运动，控制三位三通阀的工作，使差动缸10通油，阀芯2向左则通低压油，向右则通高压油，当通低压油时，差动缸10向左运动，此时，反馈连杆11以与传动杆17连接处为支点形成杠杆，使阀芯2向右运动，当运动一定位置时，阀芯2关闭，差动缸10亦停止运动，运动结束时，阀芯2的位置不变，步进电机1与差动缸10的运动构成一一对应关系，在运动的时候，线性可变差动变压器13会时刻将反馈连杆11的位移信息反馈给单片机，单片机连接显示模块，通过单片机的计算，将运动过程中的数据实时显示在屏幕上，使操作者可以清楚的看到步进电机1和差动缸10的运动信息，做到准确控制。

Claims (7)

1.一种电液阀控位移模块，包括壳体，其特征在于，在壳体一侧设置步进电机，在壳体内设置有传动杆、反馈连杆、三位三通阀、线性可变差动变压器、差动缸及差动缸套；所述步进电机与传动杆的一端传动连接，传动杆的另一端与壳体连接用以限制传动杆的转动，差动缸套与差动缸连接，反馈连杆的顶端与三位三通阀的阀芯铰接、底端与差动缸套铰接，反馈连杆的两侧分别与传动杆、线性可变差动变压器铰接。

2.如权利要求1所述的电液阀控位移模块，其特征在于，所述反馈连杆包括本体，在本体的顶端设置凹槽、底端设置开口，在本体的两侧设置螺纹孔，两侧的螺纹孔分别通过螺纹销与传动杆、线性可变差动变压器铰接，三位三通阀的阀芯一端位于凹槽内并通过销轴与传动杆铰接，差动缸套的一侧通过圆柱销与开口铰接。

3.如权利要求1所述的电液阀控位移模块，其特征在于，所述步进电机通过联轴器或法兰与传动杆的一端螺纹连接。

4.如权利要求1所述的电液阀控位移模块，其特征在于，所述传动杆的另一端为半圆柱结构并与壳体上开设的半圆柱孔配合安装。

5.如权利要求2所述的电液阀控位移模块，其特征在于，所述位移模块还包括连接杆，连接杆的一端与线性可变差动变压器的螺纹铁芯固定连接，连接杆上设有环形槽并通过螺纹销贯穿环形槽与反馈连杆一侧的螺纹孔连接。

6.如权利要求1所述的电液阀控位移模块，其特征在于，所述位移模块还包括单片机，单片机分别通过数模转换器、步进电机驱动模块与线性可变差动变压器、步进电机电连接。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的电液阀控位移模块的使用方法，包括以下步骤，

启动步进电机，步进电机带动传动杆移动，传动杆移动的同时带动反馈连杆的运动，进而使与反馈连杆上端连接的三位三通阀的阀芯运动，控制三位三通阀的工作，使差动缸通油，当通低压油时，差动缸运动通过反馈连杆使阀芯运动，当阀芯关闭时，三位三通阀停止向差动缸通油，差动缸停止运动，在反馈连杆运动过程中，与反馈连杆相连的线性可变差动变压器会时刻将反馈连杆的位移信息反馈给单片机，单片机连接显示模块，通过单片机的计算，将过程中的数据实时显示在屏幕上，使操作者可以清楚的看到并控制步进电机和差动缸的运动信息，做到准确控制。