CN109322874B - 一种高精度加工用位置控制液压缸 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度加工用位置控制液压缸，包括液压缸本体、多种测距传感器、伺服电机及上位机；其中，测距传感器用于检测液压杆伸出量；液压缸体尾部安装有滑阀，该滑阀的阀芯一端与液压杆连接，另一端通过滚珠丝杠与伺服电机连接；当伺服电机旋转时，阀芯沿轴向移动打开油路，使得液压杆移动；而液压杆的移动又将阀芯推回到关闭状态；上位机接收各个测距传感器传来的液压杆伸出量信号，会同伺服电机转速、丝杠导程和滑阀流量参数计算出的液压杆伸出量，经加权取和平均后计算出精确的液压杆伸出量值，与目标位置距离取差，获得误差量，并依据该误差量控制伺服电机运动，调整液压杆的伸出量，逐步减小误差量，从而实现精准位置控制。

Description

一种高精度加工用位置控制液压缸

技术领域

本发明涉及定位装置技术领域，尤其涉及一种通过将多种测距传感器、伺服电机和液压缸融合在一起所构成的高精度加工用位置控制液压缸。

背景技术

随着技术进步，对各种零件加工提出了更高的精度要求，同时对自动化加工的要求也越来越高。且随着高精度的要求，各种机床运动轴系精度越来越高，从而保证了加工刀具的运动精度，同时也对被加工零件的定位精度要求越来越高，因此需要有高精度定位装置来满足高精度定位需求。

此外，随着自动化加工要求越来越高，被加工零件的定位要求也越来越高，高精度的定位装置可以有效地降低加工刀具初始定位的工作量，提高加工效率。降低加工成本。而在现有技术中，高精度定位装置中常用的定位部件是液压缸，这种液压缸不仅能提供定位，还能提供较大的定位力和力矩。使对被加工零件定位更加可靠，但仅仅依靠液压缸并不能满足精度要求。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供一种高精度加工用位置控制液压缸，该高精度加工用位置控制液压缸包括液压缸本体、多种测距传感器、伺服电机以及上位机；

其中，所述液压缸本体包括液压缸体和设置在所述液压缸体内，并随着所述液压缸体的供排油，可在所述液压缸体中移动的液压杆；所述测距传感器用于检测所述液压杆在所述液压缸体中的伸出量；

所述液压缸体的尾部安装有滑阀，所述滑阀的阀芯一端通过连接杆与所述液压杆连接，另一端通过旋转及进给复合机构与所述伺服电机连接；且当所述伺服电机旋转时，会带动所述滑阀的阀芯沿轴向移动打开油路，从而给所述液压缸体供排油，进而使得所述液压杆移动；而所述液压杆的移动又将所述滑阀的阀芯推回到关闭状态；

所述上位机接收各个测距传感器传来的液压杆的伸出量信号，会同所述伺服电机的转动速度、所述旋转及进给复合机构的导程和所述滑阀的流量参数计算出的液压杆的伸出量，经加权取和平均后计算出液压杆伸出量值，并将计算出的液压杆伸出量值与目标位置距离取差，获得误差量，然后所述上位机依据该误差量控制所述伺服电机运动，调整所述液压杆的伸出量，逐步减小误差量，直到误差量达到误差容差范围内时，完成位置控制；

使用时，首先启动上位机，对所述测距传感器进行零点标定，然后控制所述液压杆伸出所述液压缸体至总伸出量的一半，完成对所述测距传感器的半程标定，再控制液压杆完全伸出液压缸体，完成对所述测距传感器的全程标定。

进一步地，所述旋转及进给复合机构为滚珠丝杠；其中，所述滚珠丝杠的螺杆与所述伺服电机连接，所述滚珠丝杠的螺母与所述滑阀的阀芯连接。

进一步地，所述多种测距传感器包括激光测距传感器；其中，所述激光测距传感器的发射及接收装置设置在所述液压缸体上，所述激光测距传感器的反射装置设置在所述液压杆的头部，并与所述激光测距传感器的发射及接收装置对齐。

进一步地，所述多种测距传感器还包括微波测距传感器；其中，所述微波测距传感器的发射及接收装置设置在所述液压缸体上，所述微波测距传感器的反射装置设置在所述液压杆的头部，并与所述微波测距传感器的发射及接收装置对齐。

本发明通过将多种测距传感器、伺服电机和液压缸融合在一起，提供了一种可精确定量控制的液压缸，利用装在液压缸上的测距传感器对液压杆伸出量进行测量，并依据使用环境，利用液压缸启动时各测距传感器自检结果和权重解算出液压杆精确的位置和误差量，通过上位机的控制指令使液压杆向减少误差量方向运动，使得误差量达到误差容差范围内，以此来达到精确定位的目的。本发明可提高零部件加工定位的可靠性，有效降低加工刀具初始定位的工作量，提高加工效率，降低加工成本，更适应自动化加工。

附图说明

图1为本发明实施例提供的高精度加工用位置控制液压缸示意图；

图2为本发明实施例提供的高精度加工用位置控制液压缸沿图1中A-A方向的剖视图。

附图标记说明：

1：液压缸本体，2：激光测距传感器的发射及接收装置，

3：激光测距传感器的反射装置，4：微波测距传感器的发射及接收装置，

5：微波测距传感器的反射装置，6：液压杆，7：液压缸体，8：滑阀，

9：滚珠丝杠，10：伺服电机，11：上位机，12：连接杆。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2，本实施例提供一种高精度加工用位置控制液压缸，该高精度加工用位置控制液压缸包括液压缸本体1、多种测距传感器、伺服电机10以及上位机11；

其中，所述液压缸本体1包括液压缸体7和设置在所述液压缸体7内，并随着所述液压缸体7的供排油，可在所述液压缸体7中移动的液压杆6；所述测距传感器用于检测所述液压杆6在所述液压缸体7中的伸出量；

所述液压缸体7的尾部安装有滑阀8，所述滑阀8的阀芯一端通过连接杆12与所述液压杆6连接，另一端通过旋转及进给复合机构与所述伺服电机10连接，进一步地，在本实施例中该旋转及进给复合机构为滚珠丝杠9；其中，所述滚珠丝杠9的螺杆与所述伺服电机10连接，所述滚珠丝杠9的螺母与所述滑阀8的阀芯连接，从而将所述伺服电机10的旋转运动转换为控制所述滑阀8阀芯移动的直线运行。因此当所述伺服电机10旋转时，会带动所述滑阀8的阀芯沿轴向移动打开油路，从而给所述液压缸体7供排油，进而使得所述液压杆6移动；而所述液压杆6的移动又将滑阀8的阀芯推回到关闭状态；

如此一来，随着所述伺服电机10的不断旋转，所述滑阀8的阀芯不断打开，则液压杆6不断运动，液压杆6运动的速度和位移，与伺服电机10的转动速度、滚珠丝杠9的导程以及滑阀8的流量参数有关，从而通过控制伺服电机10的运动就可以控制液压杆6的运动。

所述上位机11接收各个测距传感器传来的液压杆6的伸出量信号，会同所述伺服电机10的转动速度、所述滚珠丝杠9的导程和所述滑阀8的流量参数计算出的液压杆6的伸出量，经加权取和平均后计算出精确的液压杆6的伸出量值，并将计算出的液压杆6的伸出量值与目标精确位置距离取差，获得高精度的误差量，然后所述上位机11依据该误差量控制所述伺服电机10运动，调整所述液压杆6的伸出量，逐步减小误差量，直到误差量达到误差容差范围内时，完成高精度位置控制。

进一步地，上述多种测距传感器包括激光测距传感器；其中，所述激光测距传感器的发射及接收装置2设置在所述液压缸体7上，所述激光测距传感器的反射装置3设置在所述液压杆6的头部，并与所述激光测距传感器的发射及接收装置2对齐，以保证反射效果。

更进一步地，上述多种测距传感器还包括微波测距传感器；其中，所述微波测距传感器的发射及接收装置4设置在所述液压缸体7上，所述微波测距传感器的反射装置5设置在所述液压杆6的头部，并与所述微波测距传感器的发射及接收装置4对齐，以保证反射效果。

使用时，启动上位机11，并设置最终定位精度参数、伺服电机10转速、加权系数。将液压杆6完全缩回液压缸体7内。读取激光测距传感器的读数和微波测距传感器读数，结合此时伺服电机10转动速度、滚珠丝杠9的导程和滑阀8的流量参数，完成对激光测距传感器和微波测距传感器的零点标定；

然后控制液压杆6伸出液压缸体7至总伸出量的一半。读取激光测距传感器的读数和微波测距传感器读数，结合此时伺服电机10转动速度、滚珠丝杠9导程和滑阀8的流量参数，完成对激光测距传感器和微波测距传感器的半程标定；

然后控制液压杆6完全伸出液压缸体7。读取激光测距传感器的读数和微波测距传感器读数，结合此时伺服电机10的转动速度、滚珠丝杠9的导程和滑阀8的流量参数，完成对激光测距传感器和微波测距传感器的全程标定。

本发明通过将多种测距传感器、伺服电机和液压缸融合在一起，提供了一种可精确定量控制的液压缸，利用装在液压缸上的测距传感器对液压杆伸出量进行测量，并依据使用环境，利用液压缸启动时各测距传感器自检结果和权重解算出液压杆精确的位置和误差量，通过上位机的控制指令使液压杆向减少误差量方向运动，使得误差量达到误差容差范围内，以此来达到精确定位的目的。本发明可提高零部件加工定位的可靠性，有效降低加工刀具初始定位的工作量，提高加工效率，降低加工成本，更适应自动化加工。

此外，需要说明的是，本发明实施例中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高精度加工用位置控制液压缸，其特征在于，所述高精度加工用位置控制液压缸包括液压缸本体、多种测距传感器、伺服电机以及上位机；

其中，所述液压缸本体包括液压缸体和设置在所述液压缸体内，并随着所述液压缸体的供排油，可在所述液压缸体中移动的液压杆；所述测距传感器用于检测所述液压杆在所述液压缸体中的伸出量；

所述液压缸体的尾部安装有滑阀，所述滑阀的阀芯一端通过连接杆与所述液压杆连接，另一端通过旋转及进给复合机构与所述伺服电机连接；且当所述伺服电机旋转时，会带动所述滑阀的阀芯沿轴向移动打开油路，从而给所述液压缸体供排油，进而使得所述液压杆移动；而所述液压杆的移动又将所述滑阀的阀芯推回到关闭状态；

所述上位机接收各个测距传感器传来的液压杆的伸出量信号，会同所述伺服电机的转动速度、所述旋转及进给复合机构的导程和所述滑阀的流量参数计算出的液压杆的伸出量，经加权取和平均后计算出液压杆伸出量值，并将计算出的液压杆伸出量值与目标位置距离取差，获得误差量，然后所述上位机依据该误差量控制所述伺服电机运动，调整所述液压杆的伸出量，逐步减小误差量，直到误差量达到误差容差范围内时，完成位置控制；

使用时，首先启动上位机，对所述测距传感器进行零点标定，然后控制所述液压杆伸出所述液压缸体至总伸出量的一半，完成对所述测距传感器的半程标定，再控制液压杆完全伸出液压缸体，完成对所述测距传感器的全程标定。

2.如权利要求1所述的高精度加工用位置控制液压缸，其特征在于，所述旋转及进给复合机构为滚珠丝杠；其中，所述滚珠丝杠的螺杆与所述伺服电机连接，所述滚珠丝杠的螺母与所述滑阀的阀芯连接。

3.如权利要求1所述的高精度加工用位置控制液压缸，其特征在于，所述多种测距传感器包括激光测距传感器；其中，所述激光测距传感器的发射及接收装置设置在所述液压缸体上，所述激光测距传感器的反射装置设置在所述液压杆的头部，并与所述激光测距传感器的发射及接收装置对齐。

4.如权利要求3所述的高精度加工用位置控制液压缸，其特征在于，所述多种测距传感器还包括微波测距传感器；其中，所述微波测距传感器的发射及接收装置设置在所述液压缸体上，所述微波测距传感器的反射装置设置在所述液压杆的头部，并与所述微波测距传感器的发射及接收装置对齐。

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