阻尼式無閥液壓同步伺服系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種阻尼式無閥液壓同步伺服系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]液壓同步控制系統(tǒng)不是一個(gè)單一的系統(tǒng)，它包含許多學(xué)科綜合的內(nèi)容，是機(jī)-電-液一體化技術(shù)中的一個(gè)重要研究領(lǐng)域，不僅理論上如此，在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用也越來越廣泛。但是由于生產(chǎn)條件等因素限制，用于液壓同步控制系統(tǒng)中的元件的加工精度要求，難以滿足嚴(yán)苛條件，其性能也達(dá)不到要求。
[0003]為達(dá)到同步的效果，各缸運(yùn)動(dòng)應(yīng)互不干擾，且其運(yùn)動(dòng)速度不隨外負(fù)載的變化而變化。傳統(tǒng)的串聯(lián)同步液壓系統(tǒng):栗的工作壓力，其值等于各串聯(lián)液壓缸的負(fù)載壓力之和，所以當(dāng)外負(fù)載較大時(shí)，不適合采用，否則會(huì)造成液壓缸的同步紊亂。傳統(tǒng)的并聯(lián)同步液壓系統(tǒng):栗排出的油液同時(shí)進(jìn)入執(zhí)行原件中，而各執(zhí)行元件的回油都進(jìn)入油箱之中。但是這種油路只適用于外負(fù)載變化較小的情況或者對機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度要求不高的場合?？梢?，傳統(tǒng)的同步系統(tǒng)，同步精度較低，油路復(fù)雜，存在泄漏污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)保節(jié)能，操作簡單，控制精度高的阻尼式無閥液壓同步伺服系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
一種阻尼式無閥液壓同步伺服系統(tǒng)，其特征是:采用一個(gè)由伺服電機(jī)與變量栗組合的無閥系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)無閥液壓并聯(lián)同步回路上的多個(gè)液壓缸，各并聯(lián)支路上采用傳感器對速度、壓力和位移進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，控制器對數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析;各并聯(lián)支路中，第一支路上的液壓缸為目標(biāo)缸，其余各支路上的液壓缸為跟隨缸，跟隨缸的缸蓋處加有摩擦阻力裝置，通過摩擦阻力裝置來調(diào)整各缸輸出端的運(yùn)動(dòng)快慢，實(shí)現(xiàn)位移、速度、壓力的同步。
[0006]所述摩擦阻力裝置包括齒輪壓塊機(jī)構(gòu)和V型密封圈，齒輪壓塊與缸體通過螺紋連接;齒輪壓塊與一齒輪外嗤合，該齒輪與一蝸輪同軸，其配對的蝸桿與一電機(jī)通過聯(lián)軸器連接，該電機(jī)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)蝸桿軸正反轉(zhuǎn)，蝸桿帶動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸輪帶動(dòng)同軸齒輪旋轉(zhuǎn)，齒輪帶動(dòng)齒輪壓塊順著缸體螺紋旋進(jìn)、旋出，從而使得V型密封圈得以壓縮、釋放。
[0007]在各液壓缸有桿腔和無桿腔分別設(shè)置了壓力傳感器，在各液壓缸的輸出端設(shè)置了速度傳感器和位移傳感器。
[0008]控制方法:
(I)無閥系統(tǒng)的伺服電機(jī)啟動(dòng)，各并聯(lián)支路通油；
當(dāng)伺服電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，若這時(shí)候負(fù)載過大，會(huì)讓電機(jī)不轉(zhuǎn)或偏離正常運(yùn)轉(zhuǎn)曲線，此時(shí)減少變量栗的排量，減小變量栗的轉(zhuǎn)矩，可使電機(jī)正常啟動(dòng)；當(dāng)外負(fù)載不是很大的時(shí)候，保持伺服電機(jī)的低速運(yùn)行，調(diào)節(jié)變量栗的排量，可以延長電機(jī)的壽命并且可以節(jié)約能量；
當(dāng)伺服電機(jī)正常啟動(dòng)后，重載情況下，增大電機(jī)的轉(zhuǎn)速n，使栗的排量處于最大值，從而使得系統(tǒng)的壓力P提高，使得在重載的情況下電極正常工作并且保護(hù)電極；
(2)各缸動(dòng)作:
①當(dāng)目標(biāo)缸的位移量較小時(shí)，控制器給跟隨缸的電機(jī)發(fā)出指令，使得跟隨缸的電機(jī)正轉(zhuǎn)，通過蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)使得齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪帶動(dòng)齒輪壓塊旋進(jìn)，壓緊V型密封圈，跟隨缸活塞桿受摩擦力增大，運(yùn)動(dòng)速度降低，直至跟隨缸活塞桿速度小于目標(biāo)缸活塞桿速度時(shí)，跟隨缸電機(jī)停止，此時(shí)跟隨缸活塞桿的位移量會(huì)減少；
②直至跟隨缸活塞桿位移小于目標(biāo)缸活塞桿時(shí)，跟隨缸電機(jī)立即反轉(zhuǎn)，缸蓋旋出一定量，V型密封圈釋壓，跟隨缸活塞桿受摩擦力減小，運(yùn)動(dòng)速度增加，直至跟隨缸活塞桿速度大于目標(biāo)缸活塞桿速度時(shí)，跟隨缸電機(jī)停止，此時(shí)跟隨缸活塞桿的位移量又增大；
③直至跟隨缸活塞桿位移又大于目標(biāo)缸活塞桿，又回到步驟①，以此循環(huán)；
(3)當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)的壓力會(huì)急劇上升，利用壓力傳感器來進(jìn)行過載保護(hù)，當(dāng)壓力傳感器測得油路中壓力大大超過設(shè)定的上限值時(shí)，壓力傳感器發(fā)送信號(hào)給控制器，控制器控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使之迅速減小，運(yùn)動(dòng)到安全位置停止；當(dāng)速度或位移傳感器檢測的信號(hào)超出正常范圍很多，控制器及時(shí)發(fā)出信號(hào)控制伺服電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0009]本發(fā)明解決了傳統(tǒng)閥控同步系統(tǒng)控制精度不高的問題;解決了傳統(tǒng)閥控同步系統(tǒng)效率不高的問題;解決了傳統(tǒng)閥控同步系統(tǒng)能耗高的問題;解決了傳統(tǒng)閥控同步系統(tǒng)維護(hù)困難的問題;為同步控制提供一種新的思路?？梢酝瑫r(shí)對電機(jī)、栗、液壓缸進(jìn)行控制，在精度上與傳統(tǒng)的液壓同步系統(tǒng)相比有了很大的提高。在無閥系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，從液壓缸桿與缸蓋間存在摩擦力的角度，巧妙地利用摩擦力來改變活塞運(yùn)動(dòng)速度，為實(shí)現(xiàn)同步提出一種新方法。
【附圖說明】
[0010]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0011]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明蝸桿蝸輪、同軸齒輪和齒輪壓塊位置關(guān)系圖；
圖3是本發(fā)明液壓缸改進(jìn)缸體結(jié)構(gòu)圖；
圖4是本發(fā)明無閥液壓伺服同步系統(tǒng)控制框圖；
圖5是本發(fā)明無閥液壓伺服同步系統(tǒng)原理圖。
[0012]圖中:1-活塞桿I； 2-液壓缸I; 3-液壓缸2; 4_齒輪壓塊;5_活塞桿2; 6-蝸桿;7-蝸輪;8-聯(lián)軸器;9-電機(jī);10-同軸齒輪;11-軸承;12-軸；13-液壓缸缸桶；14-液壓缸缸蓋;15-V型密封圈。
【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例1:
一種阻尼式無閥液壓同步伺服系統(tǒng)，采用一個(gè)由伺服電機(jī)與變量栗組合的無閥系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)無閥液壓并聯(lián)同步回路上的多個(gè)液壓缸，各并聯(lián)支路上采用傳感器對速度、壓力和位移進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，控制器對數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析;各并聯(lián)支路中，第一支路上的液壓缸為目標(biāo)缸，其余各支路上的液壓缸為跟隨缸，跟隨缸的缸蓋處加有摩擦阻力裝置，通過摩擦阻力裝置來調(diào)整各缸輸出端的運(yùn)動(dòng)快慢，實(shí)現(xiàn)位移、速度、壓力的同步。
[0014]所述摩擦阻力裝置包括齒輪壓塊機(jī)構(gòu)和V型密封圈，齒輪壓塊與缸體通過螺紋連接;齒輪壓塊與一齒輪外嗤合，該齒輪與一蝸輪同軸，其配對的蝸桿與一電機(jī)通過聯(lián)軸器連接，該電機(jī)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)蝸桿軸正反轉(zhuǎn)，蝸桿帶動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸輪帶動(dòng)同軸齒輪旋轉(zhuǎn)，齒輪帶動(dòng)齒輪壓塊順著缸體螺紋旋進(jìn)、旋出，從而使得V型密封圈得以壓縮、釋放。
[0015]在各液壓缸有桿腔和無桿腔分別設(shè)置了壓力傳感器，在各液壓缸的輸出端設(shè)置了速度傳感器和位移傳感器。
[0016]控制方法:
(1)無閥系統(tǒng)的伺服電機(jī)啟動(dòng)，各并聯(lián)支路通油；
當(dāng)伺服電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，若這時(shí)候負(fù)載過大，會(huì)讓電機(jī)不轉(zhuǎn)或偏離正常運(yùn)轉(zhuǎn)曲線，此時(shí)減少變量栗的排量，減小變量栗的轉(zhuǎn)矩，可使電機(jī)正常啟動(dòng)；當(dāng)外負(fù)載不是很大的時(shí)候，保持伺服電機(jī)的低速運(yùn)行，調(diào)節(jié)變量栗的排量，可以延長電機(jī)的壽命并且可以節(jié)約能量；
當(dāng)伺服電機(jī)正常啟動(dòng)后，重載情況下，增大電機(jī)的轉(zhuǎn)速n，使栗的排量處于最大值，從而使得系統(tǒng)的壓力P提高，使得在重載的情況下電極正常工作并且保護(hù)電極；
(2)各缸動(dòng)作:
①當(dāng)目標(biāo)缸的位移量較小時(shí)，控制器給跟隨缸的電機(jī)發(fā)出指令，使得跟隨缸的電機(jī)正轉(zhuǎn)，通過蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)使得齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪帶動(dòng)齒輪壓塊旋進(jìn)，壓緊V型密封圈，跟隨缸活塞桿受摩擦力增大，運(yùn)動(dòng)速度降低，直至跟隨缸活塞桿速度小于目標(biāo)缸活塞桿速度時(shí)，跟隨缸電機(jī)停止，此時(shí)跟隨缸活塞桿