CN217129954U - 机械闭环油缸位移控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机械闭环油缸位移控制器，包括信号输入模块、配流模块和位置机械反馈模块，配流模块连接油源高压油口和回油油口，信号输入模块输出控制驱动配流模块，油缸在配流模块控制下直线运动，位置机械反馈模块检测油缸直线位移，位置机械反馈模块将油缸直线位移按设定增益转化为驱动力，驱动力反馈回配流模块，形成配流模块对油缸运动的机械闭环控制。从控制油缸位移的根本需求出发，对传统油缸位移控制进行了实质性的产品重组和结构创新。不仅可以满足传统结构的基本控制功能和精度要求，而且从产品的可靠性、经济性、节能、易控易用等各方面来满足需求，从而对推进油缸位移高精度控制的更广泛应用带来新发展产生积极和显著的影响。

Description

机械闭环油缸位移控制器

技术领域

本实用新型涉及一种阀控制技术，特别涉及一种机械闭环油缸位移控制器。

背景技术

当前，国内外传统的油缸位移控制通过比例或伺服型泵或者阀控制流体流量以改变油缸速度，通过位移传感器识别油缸位移，并将位移信号传输至控制台，位移信号根据要求控制泵或者阀的流量、通断，以实现对油缸位移的闭环控制。比例或者伺服控制方式要求液压系统压力稳定，一般需设置压力补偿元件以补偿负载对比例/伺服型泵、阀的影响，比例/伺服型泵、阀等高精密液压元件抗污染能力差，对油液清洁度要求高，阀口压力损失大、功耗高，且由于是采用模拟量控制，电器抗干扰能力差。对于大多数普通液压系统，如何实现油缸高精度位移控制，亟待理论突破和方法创新。

如图1所示现有技术的一种油缸位移控制的典型产品示意图。由图1可见，油缸1主要由位移传感器3识别油缸活塞杆位移量，反馈模拟量信号，控制比例阀或伺服阀2，改变阀芯位置，进一步控制进入油缸流量，实现油缸活塞杆位移改变。

但是，上述方案中由于比例阀或伺服阀阀芯加工精度和配合精度高，对液压系统的清洁度要求高，阀口压降大，耗能高，导致液压系统建造、使用和维护成本高，面对如今各行业的液压系统都面临更可靠、更经济、更高效、更节能、更易控制等一系列新的要求，图1这类传统的产品方案面临着新的挑战和创新。

发明内容

针对油缸高精度位移控制问题，提出了一种机械闭环油缸位移控制器，具有低能耗、对油液清洁度及油液的粘度要求不高、避免负载影响、电器抗干扰能力强、稳定性高、定位精度高、控制简单。

本实用新型的技术方案为：一种机械闭环油缸位移控制器，包括信号输入模块、配流模块和位置机械反馈模块，配流模块连接油源高压油口和回油油口，信号输入模块输出控制驱动配流模块，油缸在配流模块控制下直线运动，位置机械反馈模块检测油缸直线位移，位置机械反馈模块将油缸直线位移按设定增益转化为驱动力，驱动力反馈回配流模块，形成配流模块对油缸运动的机械闭环控制。

优选的，所述配流模块包括阀体、阀芯和阀套，阀体连接油源与油缸，阀体内置的阀芯和阀套构成周向配油的直驱式控制阀，阀芯由信号输入模块驱动，阀套由位置机械反馈模块驱动。

优选的，所述信号输入模块包括伺服电机或步进电机、电机驱动器和减速机，所述电机驱动器输出设定脉冲速度和脉冲数量控制信号至伺服电机或步进电机，伺服电机或步进电机输出至增大电机扭矩的减速器，所述减速器输出驱动配流模块。

优选的，所述位置机械反馈模块包括油缸连接杆、高精度等分位置杆、套动件和运动转换件，所述油缸连接杆一端连接油缸的运动部件活塞端部或者等效油缸运动位置，另一端连接套动件，高精度等分位置杆采用丝杆或同步带装置，所述的套动件套接在油缸连接杆一端，跟随油缸连接杆运动，套动件驱动高精度等分位置杆转动，高精度等分位置杆旋转运动带动运动转换件旋转，动转换件再带动所述配流模块阀套旋转。

优选的，所述套动件为对应高精度等分位置杆的丝杆螺母或同步带滑台。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型机械闭环油缸位移控制器，从控制油缸位移的根本需求出发，对传统油缸位移控制进行了实质性的产品重组和结构创新。这种创新的高精度机械闭环油缸位移器，不仅可以满足传统结构的基本控制功能和精度要求，而且从产品的可靠性、经济性、节能、易控易用等各方面来满足需求，从而对推进油缸位移高精度控制的更广泛应用带来新发展产生积极和显著的影响。

附图说明

图1为现有技术的一种油缸位移控制的典型产品示意图；

图2为本实用新型机械闭环油缸位移控制器原理图；

图3为本实用新型信号输入模块组成图；

图4是本实用新型配流模块组成图；

图5是本实用新型位置机械反馈模块组成图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图2所示机械闭环油缸位移控制器原理图，机械闭环油缸位移控制器包括信号输入模块10、配流模块11、位置机械反馈模块12。机械闭环油缸位移控制器配合液压油源、油缸使用，可实现油缸位置的高精度机械闭环控制。配流模块11连接油源高压油口和回油油口，配流模块11接收信号输入模块10输出的扭矩启动、控制配流模块11中的阀芯111，控制油缸1动作，油缸1直线位移传递到位置机械反馈模块12，位置机械反馈模块12高精度地将直线位移按设定增益转化为旋转运动，驱动配流模块11阀套112动作，最终实现配流模块11对油缸1位置的控制。

如图3所示信号输入模块组成图，信号输入模块10包括伺服电机或步进电机101、电机驱动器102、减速机103，所述电机驱动器102控制伺服电机或步进电机101按一定脉冲速度和一定数量的脉冲数量旋转，所述减速器103用以增大电机扭矩以克服配流模块11液动力，根据所述配流模块11阀芯111、阀套112液动力需要配置。信号输入模块10中电机驱动器102的驱动电信号由外部供给。

如图4所示配流模块组成图，配流模块11包括阀体110、阀芯111和阀套112，阀体110连接油源与油缸1，通过内置的阀芯111、阀套112控制工作介质流量，阀芯111和阀套112构成周向配油的直驱式控制阀，阀芯111由信号输入模块10驱动，阀套112由位置机械反馈模块12驱动，阀套112跟随阀芯111转动。阀芯111转动，控制高压油源与油缸1通、断及开度，使得液压油通过阀口后驱动控制油缸1直线移动，位置机械反馈模块12将油缸1的实现直线移动量按照既定的导程转化为阀套112的转动量，形成机械闭环，阀套112自适应跟随阀芯111进行转动，进行反馈调控高压油源与油缸1导通开度。

如图5所示位置机械反馈模块组成图，位置机械反馈模块12包括油缸连接杆120、高精度等分位置杆121、套动件122、运动转换件123，所述油缸1连接杆120一端连接油缸1的运动部件活塞端部或者等效油缸运动位置，另一端连接套动件122，油缸连接杆120两端均可根据需要通过铰接获得一定摆动量(便于连接)，高精度等分位置杆121采用丝杆或同步带装置等，所述的套动件122套接在油缸连接杆120一端，跟随油缸连接杆120运动，套动件122为对应高精度等分位置杆121丝杆螺母或同步带滑台，驱动高精度等分位置杆转动，高精度等分位置杆121旋转运动带动运动转换件123旋转，动转换件123再带动所述配流模块11阀套112旋转。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种机械闭环油缸位移控制器，其特征在于，包括信号输入模块、配流模块和位置机械反馈模块，配流模块连接油源高压油口和回油油口，信号输入模块输出控制驱动配流模块，油缸在配流模块控制下直线运动，位置机械反馈模块检测油缸直线位移，位置机械反馈模块将油缸直线位移按设定增益转化为驱动力，驱动力反馈回配流模块，形成配流模块对油缸运动的机械闭环控制。

2.根据权利要求1所述机械闭环油缸位移控制器，其特征在于，所述配流模块包括阀体、阀芯和阀套，阀体连接油源与油缸，阀体内置的阀芯和阀套构成周向配油的直驱式控制阀，阀芯由信号输入模块驱动，阀套由位置机械反馈模块驱动。

3.根据权利要求1或2所述机械闭环油缸位移控制器，其特征在于，所述信号输入模块包括伺服电机或步进电机、电机驱动器和减速机，所述电机驱动器输出设定脉冲速度和脉冲数量控制信号至伺服电机或步进电机，伺服电机或步进电机输出至增大电机扭矩的减速器，所述减速器输出驱动配流模块。

4.根据权利要求1或2所述机械闭环油缸位移控制器，其特征在于，所述位置机械反馈模块包括油缸连接杆、高精度等分位置杆、套动件和运动转换件，所述油缸连接杆一端连接油缸的运动部件活塞端部或者等效油缸运动位置，另一端连接套动件，高精度等分位置杆采用丝杆或同步带装置，所述的套动件套接在油缸连接杆一端，跟随油缸连接杆运动，套动件驱动高精度等分位置杆转动，高精度等分位置杆旋转运动带动运动转换件旋转，动转换件再带动所述配流模块阀套旋转。

5.根据权利要求4所述机械闭环油缸位移控制器，其特征在于，所述套动件为对应高精度等分位置杆的丝杆螺母或同步带滑台。

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