[其他]液壓伺服進給裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 87100434
• 申請日: 1987-01-23
• 公開（公告）號: CN87100434A
• 公開（公告）日: 1988-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高宗江;史立亞
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院長春光學精密機械研究所
• 主分類號: B23Q5/22
• 分類號: B23Q5/22;F15B13/02;G05B19/18
• 代理公司: 中科院長春專利事務所
• 代理人: 顧業(yè)華,劉樹清

本發(fā)明是關(guān)于金屬切削機床等處所使用的一種直接數(shù)字控制的液壓伺服進給裝置。

現(xiàn)有的數(shù)控機床所采用的進給裝置主要有以下兩種。

1、采用大功率步進電機驅(qū)動組成開環(huán)伺服控制系統(tǒng)。這種形式是六十年代初美國航天規(guī)劃方面研究提出的，并在西歐、美國、日本生產(chǎn)出相應的電控設(shè)備，已成為商品。

2、采用永磁性交（直）流伺服電機驅(qū)動，組成電伺服控制系統(tǒng)，如日本的發(fā)那科公司（FANUC????LTD）生產(chǎn)的電伺服控制系統(tǒng)。

上述兩種進給裝置中，第一種由于驅(qū)動力矩小，進給速度低，已很少被采用。第二種電伺服控制系統(tǒng)復雜造價高。

本發(fā)明的目的是提供結(jié)構(gòu)簡單、功能齊全、造價低廉、定位精度高、控制簡便的一種直接數(shù)字控制液壓伺服進給裝置。

本發(fā)明如圖1所示，是由數(shù)字式液壓伺服閥〔1〕，液壓動力元件〔2〕，進給機構(gòu)〔3〕、數(shù)字式檢測元件〔4〕組成直接數(shù)字控制的閉環(huán)伺服系統(tǒng)。這種系統(tǒng)能使進給機構(gòu)〔3〕所產(chǎn)生的位移量通過數(shù)字式檢測元件〔4〕及數(shù)字式液壓伺服閥〔1〕直接反饋到進給機構(gòu)〔3〕上。

本發(fā)明所采用的數(shù)字式液壓伺服閥是用步距角相同的兩個步進電機〔7〕、〔8〕分別對輸入端和反饋端進行直接驅(qū)動或減速驅(qū)動的三位四通閥。可以采用數(shù)字式液壓伺服轉(zhuǎn)閥（發(fā)明專利，申請?zhí)朇N86107688）或者采用簡易型數(shù)字式伺服閥（實用新型專利，申請?zhí)?!-- SIPO -->CN????86208732）。

本發(fā)明所采用的數(shù)字式檢測元件是光柵尺、光電編碼器或磁尺（即感應同步器）。

這種元件是把位移量通過光電器件或磁感應器件轉(zhuǎn)換成正弦和余弦信號，然后再通過“細分電路”把它變換成脈沖信號。根據(jù)正弦和余弦信號的相位差，可通過“判向電路”確定步進電機的旋轉(zhuǎn)方向。

本發(fā)明所采用的液壓動力元件〔2〕是平衡式閥控油缸或閥控油馬達。

本發(fā)明所述的進給機構(gòu)是指機床中的被控運動部件，可以是機床的工作臺、床鞍、刀架，也可以是動力頭。

本發(fā)明附圖1中的〔1〕為液壓伺服閥，〔2〕為液壓動力元件，〔3〕為進給機構(gòu)，〔4〕為數(shù)字式檢測元件，〔7〕、〔8〕為步進電機，〔7〕為主電機，〔8〕為反饋電機。

為了達到進給裝置的自動控制，在該裝置的系統(tǒng)中置入步進電機驅(qū)動電路〔6〕和微型電子計算機〔5〕。

直接數(shù)字控制的閉環(huán)伺服系統(tǒng)是按步進的原理進行工作的。當要求進給機構(gòu)按一定的速度完成一定的位移量時，首先應確定步進電機的轉(zhuǎn)向、脈沖信號的脈沖頻率（即速度）和所需的脈沖數(shù)。然后去驅(qū)動主電機使數(shù)字式液壓伺服轉(zhuǎn)閥〔1〕的閥芯轉(zhuǎn)動，這時由于系統(tǒng)的滯后作用，閥、套仍處在自鎖狀態(tài)，閥口由零位逐漸開大使液壓油通過轉(zhuǎn)閥〔1〕、液壓動力元件〔2〕驅(qū)動進給機構(gòu)〔3〕進行位移。由于進給機構(gòu)產(chǎn)生了位移，數(shù)字式檢測元件〔4〕就檢測出位移量并把它轉(zhuǎn)換成脈沖信號，再經(jīng)過“判向電路”去驅(qū)動反饋電機，使閥套與閥芯做同向轉(zhuǎn)動。這時由于系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)作用使閥套與閥芯做同速轉(zhuǎn)動，閥口開口相對保持不變，進給機構(gòu)處于勻速運行狀態(tài)。

當脈沖數(shù)送完，主電機停止轉(zhuǎn)動，根據(jù)步進電機在通電靜止時具有自鎖的特性，閥芯就被牢牢地鎖住不動。這時也由于系統(tǒng)的滯后作用反饋電機一步步轉(zhuǎn)動使閥口逐漸變小，液流也逐漸減小，直到閥口被關(guān)閉，使閥芯和閥套重新恢復零位形成正覆蓋，工作就停止下來。這時主電機所走的步數(shù)（脈沖數(shù)）恰巧等于反饋電機所轉(zhuǎn)動的步數(shù)，只有兩步進電機所轉(zhuǎn)動的步數(shù)相等才能使閥恢復到零位，否則閥口不能閉合，工作就不會停止。

現(xiàn)在引出一個“脈沖當量”的概念：在閉環(huán)伺服系統(tǒng)中在一個脈沖信號的作用下相應于進給機構(gòu)〔3〕所產(chǎn)生的位移量稱為系統(tǒng)的脈沖當量。

本發(fā)明所說的脈沖當量是可以改變的。其方法很簡單，只要把數(shù)字式檢測元件〔4〕所發(fā)出的脈沖信號通過“分頻電路”就可以改變系統(tǒng)的脈沖當量。但是系統(tǒng)的最小脈沖當量是一個定值。用本發(fā)明所組成的閉環(huán)伺服系統(tǒng)其最小脈沖當量是數(shù)字式檢測元件〔4〕的分辨率。如用光柵尺一般為1微米/脈沖。當然系統(tǒng)的最小脈沖當量也是可以改變的，通過“細分電路”的方法可以改變光柵尺的分辨率。