[實(shí)用新型]一種液壓缸精密行程智能驅(qū)動控制電路

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820145173.2
• 申請日: 2008-12-31
• 公開（公告）號: CN201382046Y
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈兆奎;劉艷玲;陳廣來
• 申請（專利權(quán)）人: 天津理工大學(xué)
• 主分類號: F15B21/08
• 分類號: F15B21/08
• 代理公司: 天津佳盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 李益書

【技術(shù)領(lǐng)域】

本實(shí)用新型涉及一種液壓缸精密行程智能驅(qū)動控制單元，特別是驅(qū)動控制電路部分，屬于液壓控制系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】

以液壓動力元件作驅(qū)動裝置的設(shè)備在現(xiàn)有設(shè)備尤其在較大功率設(shè)備中占有相當(dāng)?shù)谋壤瑢σ簤簞恿υ阅艿难芯烤哂惺种匾囊饬x。液壓缸是液壓動力元件的主要裝置之一，其行程(位置)控制是液壓系統(tǒng)輸出功能的重要組成部分。目前液壓缸行程(位置)控制系統(tǒng)絕大部分采用開關(guān)閥進(jìn)行控制，用電液比例閥或電液伺服閥控制的相對較少。開關(guān)閥控制液壓缸行程(位置)系統(tǒng)因其成本低廉、系統(tǒng)對環(huán)境要求不高、控制系統(tǒng)簡單而得到廣泛應(yīng)用，其最大的缺點(diǎn)是控制精度很低；比例閥及伺服閥控制液壓缸行程(位置)系統(tǒng)的控制精度相對較高，但價格較昂貴、系統(tǒng)對環(huán)境要求高、控制復(fù)雜，并且其工作原理仍然是開放式容積的流量控制，位置剛度相對有限，因此提高位置控制精度必然導(dǎo)致制造成本的大幅度增加。

【實(shí)用新型內(nèi)容】

本實(shí)用新型目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中的普通開關(guān)閥控制液壓缸行程(位置)系統(tǒng)存在的上述問題而提出的對驅(qū)動控制單元中的驅(qū)動控制電路的改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)對液壓缸行程(位置)輸出的精確控制。

液壓缸精密行程智能驅(qū)動控制單元包括：、液壓部分、機(jī)械部分。

本實(shí)用新型所述的是其中的電氣控制部分，包括：

計算機(jī)或微機(jī)系統(tǒng)，用于對液壓缸精密行程控質(zhì)量的計算及外圍設(shè)備的控制；

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，與微機(jī)系統(tǒng)連接并對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動；

壓力傳感器放大電路，將壓力傳感器采集的信號送入計算機(jī)或微機(jī)系統(tǒng)，用于檢測液壓系統(tǒng)壓力并在系統(tǒng)密封性能自檢中用來判斷是否泄漏；

光柵傳感器細(xì)分電路，用于將光柵位移傳感器采集的信號送入計算機(jī)或微機(jī)系統(tǒng)；

鍵盤、顯示接口電路，內(nèi)部與微機(jī)系統(tǒng)連接，外部連接鍵盤和顯示屏；

輸入信號光電隔離電路，用于將輸入信號送入計算機(jī)或微機(jī)系統(tǒng)；

輸出信號光電隔離電路：將計算機(jī)或微機(jī)系統(tǒng)的輸出信號送入繼電器，用于對液壓部分中的三位私通換向閥進(jìn)行控制。

本實(shí)用新型的工作原理如下：

本“驅(qū)動單元”是“以微小容積為基本單位用數(shù)字量控制的智能化液壓缸油液供給系統(tǒng)”。眾所周知，液壓缸是容積可變的容器。當(dāng)缸筒固定時，在油液的壓迫下工作腔的容積變化，其容器活動壁(活塞連同活塞桿)移動便形成對外的機(jī)械量輸出。液壓缸輸出的機(jī)械量中，位移的大小取決于充入液壓缸的油液量多少；速度的大小取決于充入液壓缸油液量的快慢；力的大小則取決于負(fù)載的反作用力。

由此可見，若想準(zhǔn)確控制油缸的輸出就必須精確控制充入油缸的油液。為此本“驅(qū)動單元”采用了數(shù)字式供油方式，即提供的油液量可用數(shù)字量控制。具體地說就是，當(dāng)被控液壓缸活塞的位置變化所需油液容積量進(jìn)入本“驅(qū)動單元”可控容積范圍后，“驅(qū)動單元”中的液控截止閥(圖中職能符號為液控二位二通換向閥)1關(guān)閉，使“驅(qū)動單元”與被控液壓缸的工作腔形成封閉容積。此時(由所控液壓缸驅(qū)動的)執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的位移傳感器測得的被控液壓缸活塞當(dāng)前位置與計算機(jī)中存儲的目標(biāo)值(控制點(diǎn))比較，計算出所需油液量的對應(yīng)“當(dāng)量數(shù)值”，控制系統(tǒng)按此數(shù)值向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器發(fā)出供油指令，步進(jìn)電機(jī)定量轉(zhuǎn)動通過絲杠螺母齒輪9的外齒輪部分與齒輪軸11嚙合驅(qū)動絲杠螺母副中的鋸齒形螺紋絲杠5移動，絲杠帶動柱塞缸的柱塞運(yùn)動形成油液輸出。在油缸運(yùn)動完成時計算機(jī)再次檢測油缸位置并作進(jìn)一步的閉環(huán)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)精確的位置控制。

“當(dāng)量數(shù)值”：被控液壓缸活塞當(dāng)前位置與目標(biāo)值(控制點(diǎn))之間“所需油液容積量”除以“驅(qū)動單元”自身的“基本容積單位”(“基本容積單位”見下述具體實(shí)施方式(四)性能預(yù)計部分)所得的“商”——控制步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)運(yùn)動的脈沖數(shù)。

“所需油液容積量”除了和測得位置到目標(biāo)值(控制點(diǎn))之間的“幾何容積”有關(guān)外，還與具體系統(tǒng)的工作壓力、自身剛度、被控液壓缸的截面積大小、系統(tǒng)所用油液成分、系統(tǒng)工作溫度等等因素相關(guān)。本“驅(qū)動單元”控制系統(tǒng)在調(diào)試過程中會運(yùn)用模糊算法自動計算并記錄“幾何容積”與“所需油液容積量”間的“模糊指數(shù)”，工作中利用該指數(shù)便可快速算得“當(dāng)量數(shù)值”。此外，在每次進(jìn)行閉環(huán)調(diào)整后還會根據(jù)調(diào)整量對“模糊指數(shù)”作更新計算，實(shí)現(xiàn)控制參數(shù)的智能化更新。

本實(shí)用新型是一個集機(jī)、電、液、微機(jī)系統(tǒng)于一體的具有自動檢測與智能控制功能的動力裝置，將其通過極簡單的安裝，連接到普通的開關(guān)閥控制液壓缸行程(位置)系統(tǒng)中即可。可用于大部分單缸及多缸位置控制系統(tǒng)。

【附圖說明】