[發明專利]柱塞式雙出桿氣液缸與氣液聯控位置和速度伺服控制裝置

無效

• 申請號: 200810198032.1
• 申請日: 2008-08-27
• 公開（公告）號: CN101344102A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發明（設計）人: 邱志成
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F15B11/04
• 分類號: F15B11/04;F15B11/072;F15B11/00;F15B15/14;F15B13/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 李衛東

技術領域

本發明涉及氣液聯控位置和速度伺服系統，特別涉及一種柱塞式雙出桿氣液缸以及含有該柱塞式雙出桿氣液缸氣液聯控位置和速度伺服控制裝置。

背景技術

氣壓伺服技術因結構簡單、價格低廉、節能、無污染、高速、高效，以及易于實現自動化的特點，在自動化生產線和工業中廣泛應用。但常規氣壓伺服系統，因氣體介質本身固有的大壓縮性、低粘度等特點，導致氣壓伺服系統的固有頻率低、阻尼弱，非線性嚴重，并且在位置和速度伺服控制中會發生超調，振動等問題；導致氣壓伺服系統的位置和速度控制精度不高，因此氣壓控制系統多用于傳動，或者在實際應用場合采用機械擋塊等方式定位。為解決該問題，采用氣液聯控，將高剛度和高粘度的油作為介質加入到氣壓伺服系統中，提高氣壓伺服系統的阻尼和剛度，引入粘度高、剛度大的液壓油介質到氣壓伺服系統中，液體介質的引入為氣液聯控系統的控制帶來很大的靈活性，這將使氣液聯控系統能更好地面對參數變化、載荷變化和強干擾的影響，從而提高系統的定位精度和抑制振動。氣液聯控系統可以較容易做到無超調(防碰)，且快速鎖死定位。同時可利用氣體介質的“柔”，(封閉)液體介質的“剛”，來實現機器人的主動柔順性控制，克服了氣壓伺服的難點：如低速控制，氣液聯控系統將利用可調的阻尼力去補償非線性摩擦力等。

但在現有氣液聯控技術中存在如下問題：(1)大部分關于氣液聯控對于液壓部分是開環控制的，氣與液只是簡單的組合、疊加，由于液壓部分沒有可在線連續調節的控制，這對于變動載荷、參數變化、有強干擾的情況下影響工作穩定和定位精度。(2)將液壓油也進行閉環控制的氣液聯控，以獲得連續可調的阻尼力，進而直接影響系統的動態特性，提高定位精度和抑制振動。在液壓油也同時進行的閉環調節控制的裝置中，現有技術采用活塞推動液壓油，油的壓力與氣壓壓力大小相當，并且油的流量相對較大，所以不宜提高速度。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，應用一種具有快速性運動和高定位精度的占空柱塞式雙出桿氣液缸，提供含有所述柱塞式雙出桿氣液缸的氣液聯控位置和速度伺服控制裝置。通過占空柱塞桿排除油的流量相對現有氣液聯控裝置中活塞排除油的流量少，解決了快速性和定位精度之間的矛盾。

為了達到上述目的，本發明的構思為：

針對氣壓伺服中氣體介質的大壓縮性帶來的問題，如超調、振動、定位精度低、低速爬行等，采用氣液聯控方式，將液壓油引入到氣壓伺服控制系統中，用有源的氣封閉無源的油，并且為了增加控制的靈活性和主動阻尼，油的回路也通過PWM方式驅動液壓高速開關閥進行閉環控制；并且為了解決氣液伺服系統的快速性和定位精度的矛盾，發明一種占空柱塞式雙出桿氣液聯控缸和氣液聯控位置和速度伺服系統。以工業控制計算機作為控制平臺，通過軟件編程實現控制算法運行和輸出控制。本發明提供了一種雙出桿氣液聯控位置和速度伺服控制系統裝置和一種雙出桿氣液缸。

根據上面的發明構思，本發明采用的技術方案和方法如下：

一種柱塞式雙出桿氣液缸，包括左油腔、右油腔、左氣腔和右氣腔；左氣腔和右氣腔設置在氣腔缸筒內，由活塞分隔，氣腔缸筒兩端設有左氣-油腔透蓋和右氣-油腔透蓋，左氣-油腔透蓋和右氣-油腔透蓋分別在左端和右端與左油腔缸筒和右油腔缸筒連接，左油腔和右油腔分別設置在左油腔缸筒和右油腔缸筒內，左油腔和右油腔外端分別設有左油腔透蓋和右油腔透蓋；左氣-油腔透蓋、右氣-油腔透蓋、左油腔透蓋和右油腔透蓋上分別設有密封圈；活塞左右兩端分別與左占空柱塞桿和右占空柱塞桿連接，左占空柱塞桿經左氣腔與左油腔伸出，右占空柱塞桿經右氣腔與右油腔伸出。

一種含有所述柱塞式雙出桿氣液缸的氣液聯控位置和速度伺服控制裝置，氣泵通過氣動三聯件與三個氣壓減壓閥連接，三個氣壓減壓閥分別與氣動兩位三通閥之一、氣動單向閥和氣動兩位三通閥之二連接；氣動兩位三通閥之一和氣動兩位三通閥之二分別與柱塞式雙出桿氣液缸的左氣腔和右氣腔連接，氣動兩位三通閥之一、氣動單向閥和氣動兩位三通閥之二還分別通過管道與氣動比例閥連接；液壓高速開關閥兩端分別與左油腔和右油腔連接；右占空柱塞桿還與負載連接，負載依次與位移傳感器、A/D采集卡、計算機、多路D/A轉換卡及多路I/O控制卡和開關閥驅動電路板連接；多路D/A轉換卡及多路I/O控制卡的D/A輸出模擬量與氣動比例閥連接，開關閥驅動電路板與氣動兩位三通閥之一、氣動兩位三通閥之二及高速開關閥信號連接。

所述的液壓高速開關閥兩端還分別與液壓單向閥之一和液壓單向閥之二連接，液壓單向閥之一和液壓單向閥之二分別與補油杯連接。

本發明與現有技術比較具有如下優點和有益效果：