CN106122128A - 一种高精定位的伺服泵控液压机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高精定位的伺服泵控液压机，主缸的上腔通过充液阀与油箱相连，伺服泵吸口通过第一单向阀和第一滤油器与油箱相连，伺服泵出口通过第二电磁换向阀与主缸的上腔相连，伺服泵出口还通过第二单向阀和第二滤油器与油箱相连；主缸下腔与第三单向阀的入口相连，第三单向阀的出口与第一单向阀的出口相连，第三单向阀两端并联有第三溢流阀；充液阀的液控口与第一电磁换向阀的B口相连，第一电磁换向阀的P口与第三单向阀的出口相连，第一电磁换向阀的T口与油箱相连；主缸的下腔还通过快下阀组与油箱相连。该液压机可实现“要多少给多少”控制，降低能耗减少油液溢流和油液温升，实现滑块位置的高精度控制。

Description

一种高精定位的伺服泵控液压机

技术领域

本发明涉及一种液压机，特别涉及一种高精定位的伺服泵控液压机。

背景技术

目前绝大部分油压机采用三相异步电动机驱动恒功率变量泵提供能源，虽然可实现超过设定压力值减少输出流量的效果，但整个工作过程中电机一直处于正常运转状态，而实际上在快下、保压以及上停取、放料状态可不需电机驱动油泵工作，因而一方面会造成能源浪费，另一方面也造成油液的循环溢流形成油温上升。

现已开发的伺服泵控液压机，在控制形式上仅将三相异步电动机驱动恒功率变量泵更换成伺服电机驱动齿轮泵，这样当系统需要的流量发生变化时，电机转速跟随流量指令的大小而变，使油泵的输出流量发生变化，真正做到“要多少给多少”的控制，实现了在油压机上的节能应用，对于减少能源浪费具有非常重要的意义，但此种伺服泵控液压机仍采用开关量控制的插装阀液压系统，虽然定位精度较常规机床有明显提高，但还不能满足有些特殊行业高精度位置控制的要求。

还有部分液压机为实现高精度的位置控制，采用伺服阀节流控制方法，但这样会形成油液的大量溢流造成油温的上升，需增加冷却装置进行油温控制。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种高精定位的伺服泵控液压机。

为解决以上技术问题，本发明的一种高精定位的伺服泵控液压机，包括主缸1和由伺服电机M1驱动的伺服泵B1，所述主缸的上腔通过充液阀D4与油箱相连，所述伺服泵B1的吸口与第一单向阀D1的出口相连，第一单向阀D1的入口通过第一滤油器L1与油箱相连，所述伺服泵B1的出口与第二电磁换向阀YV2的P口相连，第二电磁换向阀YV2的A口及T口分别与油箱相连，第二电磁换向阀YV2的B口与所述主缸的上腔相连，所述主缸的上腔管路上安装有上腔压力传感器P1；所述伺服泵B1的出口还与第二单向阀D2的出口相连，第二单向阀D2的入口通过第二滤油器L2与油箱相连；所述主缸的下腔与第三单向阀D3的入口相连，第三单向阀D3的出口与第一单向阀D1的出口相连，第三单向阀D3的两端并联有第三溢流阀F3；所述充液阀D4的液控口与第一电磁换向阀YV1的B口相连，第一电磁换向阀YV1的P口与第三单向阀D3的出口相连，第一电磁换向阀YV1的T口与油箱相连；第一电磁换向阀YV1与第二电磁换向阀YV2均为两位四通电磁换向阀；所述主缸的下腔还通过快下阀组与油箱相连。

相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：滑块快下时：第二电磁换向阀YV2得电，第二电磁换向阀YV2的P口与B口相通，伺服电机M1正向低速运转，油箱里的油经第一滤油器L1和第一单向阀D1进入伺服泵B1，伺服泵B1输出的液压油从第二电磁换向阀YV2的B口进入主缸的上腔；同时快下阀组导通，使得主缸下腔和油箱直接相通，滑块处于无支承状态，在重力作用下，快速向下运动；第一电磁换向阀YV1得电，第一电磁换向阀YV1B口与T口接通，充液阀D4的液控口失压，充液阀D4自吸打开，油箱通过充液阀D4向主缸的上腔补油。滑块工进加压时：第一电磁换向阀YV1、第二电磁换向阀YV2保持得电，快下阀组关闭将下腔回油路切断，滑块不能在自重作用下向下运动，下腔压力加大产生背压，当下腔压力升高至背压设定值例如为3～10Mpa时，第三溢流阀F3打开，主缸的下腔油经第三溢流阀F3汇合到伺服泵B1的吸油口，伺服电机M1正向高速运转，主缸上腔压力迅速升高，关闭充液阀，滑块在压力油作用下，慢速工进。滑块保压：第一电磁换向阀YV1、第二电磁换向阀YV2保持得电，快下阀组保持关闭，伺服电机M1保持正向高速运转，时长约为0.5秒。滑块卸压：第一电磁换向阀YV1保持得电，第二电磁换向阀YV2失电，主缸上腔与油箱阻尼接通；快下阀组保持关闭，伺服电机M1卸荷低速至反向运转，时长约为0.5秒，将主缸上腔的油抽出一点，降低上腔压力，这样冲击较小；与常规的直接打开充液阀不同，充液阀从25MPa保压下直接打开，液压冲击较大。滑块回程：第一电磁换向阀YV1失电，第一电磁换向阀YV1P口与B口接通，充液阀D4的液控口建压，充液阀D4打开；第二电磁换向阀YV2保持失电使主缸上腔与油箱保持接通，伺服电机M1由反向低速递增至反向高速运转，油箱里的油经第二滤油器L2和第二单向阀D2进入伺服泵B1，伺服泵B1输出的液压油从第三单向阀D3进入主缸的下腔，主缸上腔的油经充液阀D4回油箱。采用可实现正反转控制的伺服泵控系统，可实现“要多少给多少”控制，做到降低能耗减少油液溢流，减少油液温度的上升；采用正反转伺服泵结合液压系统可实现滑块位置的高精度位置控制。

作为本发明的改进，所述伺服泵B1的出口通过第一溢流阀F1与油箱相连，所述主缸的下腔通过第二溢流阀F2与油箱相连，所述第三单向阀D3的出口通过第四溢流阀F4与油箱相连。第二溢流阀F2的开启压力可设置为25Mpa，起到安全阀的作用，防止下腔堵塞；第四溢流阀F4为伺服泵B1的反转及滑块的回程提供溢流保护，开启压力可设置为3～10Mpa。

作为本发明的进一步改进，所述快下阀组包括第一插装阀C1和第三电磁换向阀YV3，所述主缸的下腔与第三电磁换向阀YV3的P口相连，第三电磁换向阀YV3的T口与油箱相连，第三电磁换向阀YV3的A口与第一插装阀C1的液控口相连，第一插装阀C1的入口与油箱相连，第一插装阀C1的出口与所述主缸的下腔相连，第一插装阀C1设有开度调节手柄。滑块快下时，第三电磁换向阀YV3得电，第一插装阀C1的液控口与油箱相通，第一插装阀C1打开，使得主缸下腔和油箱直接相通，通过开度调节手柄可以控制快下的速度。滑块工进加压时，第三电磁换向阀YV3失电，第一插装阀C1关闭将下腔回油路切断，主缸的下腔油经第三溢流阀F3汇合到伺服泵B1的吸油口。滑块保压、卸压及回程时，第三电磁换向阀YV3保持失电，第一插装阀C1保持关闭。

作为本发明的进一步改进，所述主缸的下腔还与第四电磁换向阀YV4的入口相连，所述第四电磁换向阀YV4的出口通过节流阀J1与油箱相连。虽然第一插装阀C1可以通过开度调节手柄来调节阀的开口大小，但是频繁人工调节十分麻烦，更何况很多机床泵站上置，需要操作者爬上爬下，更加不方便调节；在滑块快下时，第三电磁换向阀YV3得电的同时，第四电磁换向阀YV4得电导通，可以提高快下速度。此外，滑块由快下转工进时，第三电磁换向阀YV3失电，第一插装阀C1突然关闭，为避免形成较大冲击，第四电磁换向阀YV4保持得电，主缸下腔经第四电磁换向阀YV4和节流阀J1与油箱相通；伺服电机M1正向运转由低速递增至高速，实现快下转慢下的平稳过渡，避免液压冲击，便于滑块最终的精确位置定位控制。

作为本发明的进一步改进，所述伺服电机M1和第一、二、三、四电磁换向阀均受控于控制系统，所述控制系统包括运动控制器ESM、伺服控制器SDR和触摸屏HMI，所述触摸屏HMI与所述运动控制器ESM的媒体交互端口J5连接，检测主缸位置的主缸位移传感器SO接入所述运动控制器ESM的主缸位置信号输入端J17，所述上腔压力传感器P1的信号线接入所述运动控制器ESM的上腔压力信号输入端J7-1，所述运动控制器ESM的逻辑控制输出端J11分别与所述第一、二、三、四电磁换向阀YV1、YV2、YV3、YV4的线圈YV1-K、YV2-K、YV3-K、YV4-K连接；所述运动控制器ESM的速度信号输出端J15与所述伺服控制器SDR的速度信号输入端CN2-AI1相连，所述运动控制器ESM的转矩信号输出端J16与所述伺服控制器SDR的转矩信号输入端CN2-AI2相连，所述伺服控制器SDR的输出电源端口U、V、W与所述伺服电机M1连接，所述伺服控制器SDR的反馈信号端口CN1与所述伺服电机的编码器ENC连接；检测伺服泵B1输出压力的泵口压力传感器P0与所述伺服控制器SDR的伺服泵压力信号输入端CN2-AI3相连。通过触摸屏HMI上的用户界面输入液压机动作需要的各项参数，主缸位移传感器SO将主缸的位置信号发送至运动控制器ESM的主缸位置信号输入端J17，上腔压力传感器P1将主缸上腔压力值发送至运动控制器ESM的上腔压力信号输入端J7-1，运动控制器ESM根据采集到的信号进行运算输出速度指令信号和转矩指令信号，提供给伺服控制器SDR，伺服控制器SDR根据接收到的速度指令信号、转矩指令信号、伺服电机编码器ENC的反馈信号和伺服泵B1的输出压力信号，控制伺服电机M1的转速和转矩。同时运动控制器ESM还根据运算结果控制主缸液压系统中第一、二、三、四电磁换向阀YV1、YV2、YV3、YV4的线圈YV1-K、YV2-K、YV3-K、YV4-K的得电或失电。在定位过程中，运动控制器ESM强大的运算能力保证了快速响应，实现伺服电机的快捷正反向运转，在闭环控制保证下实现滑块的精确定位。伺服泵控的采用可实现“要多少给多少”的控制，利用伺服的高速响应特性实现即时供油，并通过实时检测来自油压机控制系统的压力和流量信号，适时调整各工况动作所需的转速，让泵输出的流量和压力最大化地满足系统需要，而在非动作状态，让伺服电机处于静止状态，做到节能、降低油温和减少油液溢流泄漏。

作为本发明的进一步改进，检测底缸位置的底缸位移传感器S1的信号线接入所述运动控制器ESM的底缸位置信号输入端J7-5。运动控制器ESM不但接收主缸位移传感器SO发送的主缸位置信号，还接收底缸位移传感器S1发送的底缸位置信号，使位置控制更加精确。

作为本发明的进一步改进，所述运动控制器ESM的逻辑控制输出端J11还与控制底缸动作的各底缸电磁换向阀的线圈YV5-K、YV6-K、YV7-K连接。运动控制器ESM还根据运算结果控制底缸液压系统中各电磁换向阀线圈YV5-K、YV6-K、YV7-K的得电或失电。

作为本发明的进一步改进，所述伺服控制器SDR的报警输出端ALM与第一继电器KA1的线圈连接，第一继电器KA1的常闭触头与第二继电器KA2的线圈及伺服使能按钮SB1串联后连接在直流电源之间，第二继电器的自保触头KA2-1并联在伺服使能按钮SB1的两端，第二继电器的常开触头KA2-2串联在伺服控制器SDR的使能信号输入端S-ON与直流电源的负极VDC-之间，伺服控制器SDR的报警复位信号输入端ALM-RST与直流电源的负极VDC-之间连接有报警复位按钮SB0。按下伺服使能按钮SB1，第二继电器KA2的线圈得电，第二继电器的自保触头KA2-1吸合自保，第二继电器的常开触头KA2-2闭合，伺服控制器SDR的使能信号输入端S-ON接收到使能信号，伺服控制器SDR投入工作。当伺服控制器SDR输出报警信号时，第一继电器KA1的线圈得电，第一继电器KA1的常闭触头断开，第二继电器KA2的线圈失电，第二继电器的常开触头KA2-2断开，伺服控制器SDR的使能信号输入端S-ON接收不到使能信号，伺服控制器SDR停止工作。按下报警复位按钮SB0，报警解除。

作为本发明的进一步改进，所述伺服控制器SDR为PRONET-2BDTB型伺服控制器，所述运动控制器ESM为ESMOTION N35型运动控制器，所述主缸位移传感器SO为绝对型磁致伸缩尺。

作为本发明的进一步改进，所述控制系统在每个滑块循环中依次实现如下动作：⑴滑块快下：第一电磁换向阀YV1、第二电磁换向阀YV2、第三电磁换向阀YV3和第四电磁换向阀YV4均得电，伺服电机M1正向低速运转，伺服泵B1输出的液压油从第二电磁换向阀YV2进入主缸的上腔，充液阀D4自吸打开，油箱通过充液阀D4向主缸的上腔补油；第一插装阀C1打开，使得主缸下腔和油箱直接相通；⑵滑块减速：第一电磁换向阀YV1、第二电磁换向阀YV2和第四电磁换向阀YV4保持得电，第三电磁换向阀YV3失电，第一插装阀C1关闭，主缸下腔经第四电磁换向阀YV4和节流阀J1与油箱相通；伺服电机M1正向运转由低速递增至高速，实现快下转慢下的平稳过渡；⑶滑块工进加压：第一电磁换向阀YV1和第二电磁换向阀YV2保持得电，第三电磁换向阀YV3保持失电，第四电磁换向阀YV4失电，主缸下腔压力加大，当下腔背压超过设定值时，第三溢流阀F3打开，主缸的下腔油汇合到伺服泵B1的吸油口；伺服电机M1正向高速运转，主缸上腔压力迅速升高，关闭充液阀，滑块慢速工进；⑷滑块保压：第一电磁换向阀YV1和第二电磁换向阀YV2保持得电，第三电磁换向阀YV3和第四电磁换向阀YV4保持失电，伺服电机M1保持正向高速运转，时长为0.5秒；⑸滑块卸压：第一电磁换向阀YV1保持得电，第二电磁换向阀YV2失电，第三电磁换向阀YV3和第四电磁换向阀YV4保持失电，伺服电机M1卸荷低速至反向运转，时长约为0.5秒；⑹滑块回程：第一电磁换向阀YV1失电，第二电磁换向阀YV2、第三电磁换向阀YV3和第四电磁换向阀YV4保持失电，充液阀D4打开；伺服电机M1由反向低速递增至反向高速运转，伺服泵B1输出的液压油从第三单向阀D3进入主缸的下腔，主缸上腔的油经充液阀D4回油箱。该过程实现了滑块快下转慢下的平稳过渡，避免液压冲击；采用运动控制系统，根据采集的滑块位置信号和油缸上腔压力信号进行运算输出控制信号给伺服控制器，进而控制伺服电机的转速和转矩，在定位过程中，运动控制器强大的运算能力保证了快速响应，实现伺服电机的快捷正反向运转，在闭环控制保证下实现滑块的精确定位。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本发明。

图1为本发明高精定位的伺服泵控液压机的液压原理图一。

图2为本发明高精定位的伺服泵控液压机的液压原理图二。

图3为本发明高精定位的伺服泵控液压机的电气原理图。

图中：1.主缸；B1.伺服泵；M1.伺服电机；C1.第一插装阀；D1.第一单向阀；D2.第二单向阀；D3.第三单向阀；D4.充液阀；F1.第一溢流阀；F2.第二溢流阀；F3.第三溢流阀；F4.第四溢流阀；YV1.第一电磁换向阀；YV2.第二电磁换向阀；YV3.第三电磁换向阀；YV4.第四电磁换向阀；YV5-K、YV6-K、YV7-K.底缸电磁换向阀的线圈；J1.节流阀；L1.第一滤油器；L2.第二滤油器；P0.泵口压力传感器；P1.上腔压力传感器；SO.主缸位移传感器；S1.底缸位移传感器；QF1.断路器；EM1.滤波器；ESM.运动控制器；SDR.伺服控制器；HMI.触摸屏；ENC.伺服电机编码器；KA1.第一继电器；KA2.第二继电器；SB0.报警复位按钮；SB1.伺服使能按钮。

具体实施方式

如图1所示，本发明高精定位的伺服泵控液压机，包括主缸1和由伺服电机M1驱动的伺服泵B1，主缸的上腔通过充液阀D4与油箱相连，伺服泵B1的吸口与第一单向阀D1的出口相连，第一单向阀D1的入口通过第一滤油器L1与油箱相连，伺服泵B1的出口与第二电磁换向阀YV2的P口相连，第二电磁换向阀YV2的A口及T口分别与油箱相连，第二电磁换向阀YV2的B口与主缸的上腔相连，主缸的上腔管路上安装有上腔压力传感器P1；伺服泵B1的出口还与第二单向阀D2的出口相连，第二单向阀D2的入口通过第二滤油器L2与油箱相连；主缸的下腔与第三单向阀D3的入口相连，第三单向阀D3的出口与第一单向阀D1的出口相连，第三单向阀D3的两端并联有第三溢流阀F3；充液阀D4的液控口与第一电磁换向阀YV1的B口相连，第一电磁换向阀YV1的P口与第三单向阀D3的出口相连，第一电磁换向阀YV1的T口与油箱相连；第一电磁换向阀YV1与第二电磁换向阀YV2均为两位四通电磁换向阀；主缸的下腔还通过快下阀组与油箱相连。

滑块快下时：第二电磁换向阀YV2得电，第二电磁换向阀YV2的P口与B口相通，伺服电机M1正向低速运转，油箱里的油经第一滤油器L1和第一单向阀D1进入伺服泵B1，伺服泵B1输出的液压油从第二电磁换向阀YV2的B口进入主缸的上腔；同时快下阀组导通，使得主缸下腔和油箱直接相通，滑块处于无支承状态，在重力作用下，快速向下运动；第一电磁换向阀YV1得电，第一电磁换向阀YV1B口与T口接通，充液阀D4的液控口失压，充液阀D4自吸打开，油箱通过充液阀D4向主缸的上腔补油。

滑块工进加压时：第一电磁换向阀YV1、第二电磁换向阀YV2保持得电，快下阀组关闭将下腔回油路切断，滑块不能在自重作用下向下运动，下腔压力加大产生背压，当下腔压力升高至背压设定值例如为3～10Mpa时，第三溢流阀F3打开，主缸的下腔油经第三溢流阀F3汇合到伺服泵B1的吸油口，伺服电机M1正向高速运转，主缸上腔压力迅速升高，关闭充液阀，滑块在压力油作用下，慢速工进。

滑块保压：第一电磁换向阀YV1、第二电磁换向阀YV2保持得电，快下阀组保持关闭，伺服电机M1保持正向高速运转，时长约为0.5秒。

滑块卸压：第一电磁换向阀YV1保持得电，第二电磁换向阀YV2失电，主缸上腔与油箱阻尼接通；快下阀组保持关闭，伺服电机M1卸荷低速至反向运转，时长约为0.5秒，将主缸上腔的油抽出一点，降低上腔压力，这样冲击较小；与常规的直接打开充液阀不同，充液阀从25MPa保压下直接打开，液压冲击较大。

滑块回程：第一电磁换向阀YV1失电，第一电磁换向阀YV1P口与B口接通，充液阀D4的液控口建压，充液阀D4打开；第二电磁换向阀YV2保持失电使主缸上腔与油箱保持接通，伺服电机M1由反向低速递增至反向高速运转，油箱里的油经第二滤油器L2和第二单向阀D2进入伺服泵B1，伺服泵B1输出的液压油从第三单向阀D3进入主缸的下腔，主缸上腔的油经充液阀D4回油箱。

采用可实现正反转控制的伺服泵控系统，可实现“要多少给多少”控制，做到降低能耗减少油液溢流，减少油液温度的上升；采用正反转伺服泵结合液压系统可实现滑块位置的高精度位置控制。

伺服泵B1的出口通过第一溢流阀F1与油箱相连，主缸的下腔通过第二溢流阀F2与油箱相连，第三单向阀D3的出口通过第四溢流阀F4与油箱相连。第二溢流阀F2的开启压力可设置为25Mpa，起到安全阀的作用，防止下腔堵塞；第四溢流阀F4为伺服泵B1的反转及滑块的回程提供溢流保护，开启压力可设置为3～10Mpa。

快下阀组包括第一插装阀C1和第三电磁换向阀YV3，主缸的下腔与第三电磁换向阀YV3的P口相连，第三电磁换向阀YV3的T口与油箱相连，第三电磁换向阀YV3的A口与第一插装阀C1的液控口相连，第一插装阀C1的入口与油箱相连，第一插装阀C1的出口与主缸的下腔相连，第一插装阀C1设有开度调节手柄。滑块快下时，第三电磁换向阀YV3得电，第一插装阀C1的液控口与油箱相通，第一插装阀C1打开，使得主缸下腔和油箱直接相通，通过开度调节手柄可以控制快下的速度。滑块工进加压时，第三电磁换向阀YV3失电，第一插装阀C1关闭将下腔回油路切断，主缸的下腔油经第三溢流阀F3汇合到伺服泵B1的吸油口。滑块保压、卸压及回程时，第三电磁换向阀YV3保持失电，第一插装阀C1保持关闭。

如图2所示，主缸的下腔还与第四电磁换向阀YV4的入口相连，第四电磁换向阀YV4的出口通过节流阀J1与油箱相连。虽然第一插装阀C1可以通过开度调节手柄来调节阀的开口大小，但是频繁人工调节十分麻烦，更何况很多机床泵站上置，需要操作者爬上爬下，更加不方便调节；在滑块快下时，第三电磁换向阀YV3得电的同时，第四电磁换向阀YV4得电导通，可以提高快下速度。此外，滑块由快下转工进时，第三电磁换向阀YV3失电，第一插装阀C1突然关闭，为避免形成较大冲击，第四电磁换向阀YV4保持得电，主缸下腔经第四电磁换向阀YV4和节流阀J1与油箱相通；伺服电机M1正向运转由低速递增至高速，实现快下转慢下的平稳过渡，避免液压冲击，便于滑块最终的精确位置定位控制。

如图3所示，伺服电机M1和第一、二、三、四电磁换向阀均受控于控制系统，控制系统包括运动控制器ESM、伺服控制器SDR和触摸屏HMI，触摸屏HMI与运动控制器ESM的媒体交互端口J5连接，检测主缸位置的主缸位移传感器SO接入运动控制器ESM的主缸位置信号输入端J17，上腔压力传感器P1的信号线接入运动控制器ESM的上腔压力信号输入端J7-1，运动控制器ESM的逻辑控制输出端J11分别与第一、二、三、四电磁换向阀YV1、YV2、YV3、YV4的线圈YV1-K、YV2-K、YV3-K、YV4-K连接；运动控制器ESM的速度信号输出端J15与伺服控制器SDR的速度信号输入端CN2-AI1相连，运动控制器ESM的转矩信号输出端J16与伺服控制器SDR的转矩信号输入端CN2-AI2相连，伺服控制器SDR的输出电源端口U、V、W与伺服电机M1连接，伺服控制器SDR的反馈信号端口CN1与伺服电机编码器ENC连接；检测伺服泵B1输出压力的泵口压力传感器P0与伺服控制器SDR的伺服泵压力信号输入端CN2-AI3相连。交流电源经断路器QF1和滤波器EM1接入伺服控制器SDR的输入电源接口。

通过触摸屏HMI上的用户界面输入液压机动作需要的各项参数，主缸位移传感器SO将主缸的位置信号发送至运动控制器ESM的主缸位置信号输入端J17，上腔压力传感器P1将主缸上腔压力值发送至运动控制器ESM的上腔压力信号输入端J7-1，运动控制器ESM根据采集到的信号进行运算输出速度指令信号和转矩指令信号，提供给伺服控制器SDR，伺服控制器SDR根据接收到的速度指令信号、转矩指令信号、伺服电机编码器ENC的反馈信号和伺服泵B1的输出压力信号，控制伺服电机M1的转速和转矩。同时运动控制器ESM还根据运算结果控制主缸液压系统中第一、二、三、四电磁换向阀YV1、YV2、YV3、YV4的线圈YV1-K、YV2-K、YV3-K、YV4-K的得电或失电。在工作过程中，运动控制器ESM强大的运算能力保证了快速响应，实现伺服电机的快捷正反向运转，在闭环控制保证下实现滑块的精确定位。

伺服泵控的采用可实现“要多少给多少”的控制，利用伺服的高速响应特性实现即时供油，并通过实时检测来自油压机控制系统的压力和流量信号，适时调整各工况动作所需的转速，让泵输出的流量和压力最大化地满足系统需要，而在非动作状态，让伺服电机处于静止状态，做到节能、降低油温和减少油液溢流泄漏。

检测底缸位置的底缸位移传感器S1的信号线接入运动控制器ESM的底缸位置信号输入端J7-5。运动控制器ESM不但接收主缸位移传感器SO发送的主缸位置信号，还接收底缸位移传感器S1发送的底缸位置信号，使位置控制更加精确。

运动控制器ESM的逻辑控制输出端J11还与控制底缸动作的各底缸电磁换向阀的线圈YV5-K、YV6-K、YV7-K连接。运动控制器ESM还根据运算结果控制底缸液压系统中各电磁换向阀线圈YV5-K、YV6-K、YV7-K的得电或失电。

伺服控制器SDR的报警输出端ALM与第一继电器KA1的线圈连接，第一继电器KA1的常闭触头与第二继电器KA2的线圈及伺服使能按钮SB1串联后连接在直流电源之间，第二继电器的自保触头KA2-1并联在伺服使能按钮SB1的两端，第二继电器的常开触头KA2-2串联在伺服控制器SDR的使能信号输入端S-ON与直流电源的负极VDC-之间，伺服控制器SDR的报警复位信号输入端ALM-RST与直流电源的负极VDC-之间连接有报警复位按钮SB0。

按下伺服使能按钮SB1，第二继电器KA2的线圈得电，第二继电器的自保触头KA2-1吸合自保，第二继电器的常开触头KA2-2闭合，伺服控制器SDR的使能信号输入端S-ON接收到使能信号，伺服控制器SDR投入工作。当伺服控制器SDR输出报警信号时，第一继电器KA1的线圈得电，第一继电器KA1的常闭触头断开，第二继电器KA2的线圈失电，第二继电器的常开触头KA2-2断开，伺服控制器SDR的使能信号输入端S-ON接收不到使能信号，伺服控制器SDR停止工作。按下报警复位按钮SB0，报警解除。

控制系统在每个滑块循环中依次实现如下动作：

⑴滑块快下：第一电磁换向阀YV1、第二电磁换向阀YV2、第三电磁换向阀YV3和第四电磁换向阀YV4均得电，伺服电机M1正向低速运转，伺服泵B1输出的液压油从第二电磁换向阀YV2进入主缸的上腔，充液阀D4自吸打开，油箱通过充液阀D4向主缸的上腔补油；第一插装阀C1打开，使得主缸下腔和油箱直接相通。

⑵滑块减速：第一电磁换向阀YV1、第二电磁换向阀YV2和第四电磁换向阀YV4保持得电，第三电磁换向阀YV3失电，第一插装阀C1关闭，主缸下腔经第四电磁换向阀YV4和节流阀J1与油箱相通；伺服电机M1正向运转由低速递增至高速，实现快下转慢下的平稳过渡。

⑶滑块工进加压：第一电磁换向阀YV1和第二电磁换向阀YV2保持得电，第三电磁换向阀YV3保持失电，第四电磁换向阀YV4失电，主缸下腔压力加大，当下腔背压超过设定值时，第三溢流阀F3打开，主缸的下腔油汇合到伺服泵B1的吸油口；伺服电机M1正向高速运转，主缸上腔压力迅速升高，关闭充液阀，滑块慢速工进。

⑷滑块保压：第一电磁换向阀YV1和第二电磁换向阀YV2保持得电，第三电磁换向阀YV3和第四电磁换向阀YV4保持失电，伺服电机M1保持正向高速运转，时长为0.5秒。

⑸滑块卸压：第一电磁换向阀YV1保持得电，第二电磁换向阀YV2失电，第三电磁换向阀YV3和第四电磁换向阀YV4保持失电，伺服电机M1卸荷低速至反向运转，时长约为0.5秒。

⑹滑块回程：第一电磁换向阀YV1失电，第二电磁换向阀YV2、第三电磁换向阀YV3和第四电磁换向阀YV4保持失电，充液阀D4打开；伺服电机M1由反向低速递增至反向高速运转，伺服泵B1输出的液压油从第三单向阀D3进入主缸的下腔，主缸上腔的油经充液阀D4回油箱。

伺服控制器SDR为PRONET-2BDTB型伺服控制器，运动控制器ESM为ESMOTION N35型运动控制器，主缸位移传感器SO为绝对型磁致伸缩尺。

以上所述仅为本发明之较佳可行实施例而已，非因此局限本发明的专利保护范围。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种高精定位的伺服泵控液压机，包括主缸（1）和由伺服电机（M1）驱动的伺服泵（B1），所述主缸的上腔通过充液阀（D4）与油箱相连，所述伺服泵（B1）的吸口与第一单向阀（D1）的出口相连，第一单向阀（D1）的入口通过第一滤油器（L1）与油箱相连，其特征在于：所述伺服泵（B1）的出口与第二电磁换向阀（YV2）的P口相连，第二电磁换向阀（YV2）的A口及T口分别与油箱相连，第二电磁换向阀（YV2）的B口与所述主缸的上腔相连，所述主缸的上腔管路上安装有上腔压力传感器（P1）；所述伺服泵（B1）的出口还与第二单向阀（D2）的出口相连，第二单向阀（D2）的入口通过第二滤油器（L2）与油箱相连；所述主缸的下腔与第三单向阀（D3）的入口相连，第三单向阀（D3）的出口与第一单向阀（D1）的出口相连，第三单向阀（D3）的两端并联有第三溢流阀（F3）；所述充液阀（D4）的液控口与第一电磁换向阀（YV1）的B口相连，第一电磁换向阀（YV1）的P口与第三单向阀（D3）的出口相连，第一电磁换向阀（YV1）的T口与油箱相连；第一电磁换向阀（YV1）与第二电磁换向阀（YV2）均为两位四通电磁换向阀；所述主缸的下腔还通过快下阀组与油箱相连。

2.根据权利要求1所述的高精定位的伺服泵控液压机，其特征在于：所述伺服泵（B1）的出口通过第一溢流阀（F1）与油箱相连，所述主缸的下腔通过第二溢流阀（F2）与油箱相连，所述第三单向阀（D3）的出口通过第四溢流阀（F4）与油箱相连。

3.根据权利要求1所述的高精定位的伺服泵控液压机，其特征在于：所述快下阀组包括第一插装阀（C1）和第三电磁换向阀（YV3），所述主缸的下腔与第三电磁换向阀（YV3）的P口相连，第三电磁换向阀（YV3）的T口与油箱相连，第三电磁换向阀（YV3）的A口与第一插装阀（C1）的液控口相连，第一插装阀（C1）的入口与油箱相连，第一插装阀（C1）的出口与所述主缸的下腔相连，第一插装阀（C1）设有开度调节手柄。

4.根据权利要求3所述的高精定位的伺服泵控液压机，其特征在于：所述主缸的下腔还与第四电磁换向阀（YV4）的入口相连，所述第四电磁换向阀（YV4）的出口通过节流阀（J1）与油箱相连。

5.根据权利要求4所述的高精定位的伺服泵控液压机，其特征在于：所述伺服电机（M1）和第一、二、三、四电磁换向阀均受控于控制系统，所述控制系统包括运动控制器（ESM）、伺服控制器（SDR）和触摸屏（HMI），所述触摸屏（HMI）与所述运动控制器（ESM）的媒体交互端口（J5）连接，检测主缸位置的主缸位移传感器（SO）接入所述运动控制器（ESM）的主缸位置信号输入端（J17），所述上腔压力传感器（P1）的信号线接入所述运动控制器（ESM）的上腔压力信号输入端（J7-1），所述运动控制器（ESM）的逻辑控制输出端（J11）分别与所述第一、二、三、四电磁换向阀（YV1、YV2、YV3、YV4）的线圈（YV1-K、YV2-K、YV3-K、YV4-K）连接；所述运动控制器（ESM）的速度信号输出端（J15）与所述伺服控制器（SDR）的速度信号输入端（CN2-AI1）相连，所述运动控制器（ESM）的转矩信号输出端（J16）与所述伺服控制器（SDR）的转矩信号输入端（CN2-AI2）相连，所述伺服控制器（SDR）的输出电源端口（U、V、W）与所述伺服电机（M1）连接，所述伺服控制器（SDR）的反馈信号端口（CN1）与所述伺服电机的编码器（ENC）连接；检测伺服泵（B1）输出压力的泵口压力传感器（P0）与所述伺服控制器（SDR）的伺服泵压力信号输入端（CN2-AI3）相连。

6.根据权利要求5所述的高精定位的伺服泵控液压机，其特征在于：检测底缸位置的底缸位移传感器（S1）的信号线接入所述运动控制器（ESM）的底缸位置信号输入端（J7-5）。

7.根据权利要求5所述的高精定位的伺服泵控液压机，其特征在于：所述运动控制器（ESM）的逻辑控制输出端（J11）还与控制底缸动作的各底缸电磁换向阀的线圈（YV5-K、YV6-K、YV7-K）连接。

8.根据权利要求5或6或7所述的高精定位的伺服泵控液压机，其特征在于：所述伺服控制器（SDR）的报警输出端（ALM）与第一继电器（KA1）的线圈连接，第一继电器（KA1）的常闭触头与第二继电器（KA2）的线圈及伺服使能按钮（SB1）串联后连接在直流电源之间，第二继电器的自保触头（KA2-1）并联在伺服使能按钮（SB1）的两端，第二继电器的常开触头（KA2-2）串联在伺服控制器（SDR）的使能信号输入端（S-ON）与直流电源的负极（VDC-）之间，伺服控制器（SDR）的报警复位信号输入端（ALM-RST）与直流电源的负极（VDC-）之间连接有报警复位按钮（SB0）。

9.根据权利要求5或6或7所述的高精定位的伺服泵控液压机，其特征在于：所述伺服控制器（SDR）为PRONET-2BDTB型伺服控制器，所述运动控制器（ESM）为ESMOTION N35型运动控制器，所述主缸位移传感器（SO）为绝对型磁致伸缩尺。

10.根据权利要求5所述的高精定位的伺服泵控液压机，其特征在于，所述控制系统在每个滑块循环中依次实现如下动作：

⑴滑块快下：第一电磁换向阀（YV1）、第二电磁换向阀（YV2）、第三电磁换向阀（YV3）和第四电磁换向阀（YV4）均得电，伺服电机（M1）正向低速运转，伺服泵（B1）输出的液压油从第二电磁换向阀（YV2）进入主缸的上腔，充液阀（D4）自吸打开，油箱通过充液阀（D4）向主缸的上腔补油；第一插装阀（C1）打开，使得主缸下腔和油箱直接相通；

⑵滑块减速：第一电磁换向阀（YV1）、第二电磁换向阀（YV2）和第四电磁换向阀（YV4）保持得电，第三电磁换向阀（YV3）失电，第一插装阀（C1）关闭，主缸下腔经第四电磁换向阀（YV4）和节流阀（J1）与油箱相通；伺服电机（M1）正向运转由低速递增至高速，实现快下转慢下的平稳过渡；

⑶滑块工进加压：第一电磁换向阀（YV1）和第二电磁换向阀（YV2）保持得电，第三电磁换向阀（YV3）保持失电，第四电磁换向阀（YV4）失电，主缸下腔压力加大，当下腔背压超过设定值时，第三溢流阀（F3）打开，主缸的下腔油汇合到伺服泵（B1）的吸油口；伺服电机（M1）正向高速运转，主缸上腔压力迅速升高，关闭充液阀，滑块慢速工进；

⑷滑块保压：第一电磁换向阀（YV1）和第二电磁换向阀（YV2）保持得电，第三电磁换向阀（YV3）和第四电磁换向阀（YV4）保持失电，伺服电机（M1）保持正向高速运转，时长为0.5秒；

⑸滑块卸压：第一电磁换向阀（YV1）保持得电，第二电磁换向阀（YV2）失电，第三电磁换向阀（YV3）和第四电磁换向阀（YV4）保持失电，伺服电机（M1）卸荷低速至反向运转，时长约为0.5秒；

⑹滑块回程：第一电磁换向阀（YV1）失电，第二电磁换向阀（YV2）、第三电磁换向阀（YV3）和第四电磁换向阀（YV4）保持失电，充液阀（D4）打开；伺服电机（M1）由反向低速递增至反向高速运转，伺服泵（B1）输出的液压油从第三单向阀（D3）进入主缸的下腔，主缸上腔的油经充液阀（D4）回油箱。