一種由有限轉(zhuǎn)角電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的二級(jí)電液伺服閥裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種由有限轉(zhuǎn)角電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的二級(jí)電液伺服閥裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電液伺服閥是集機(jī)電液和控制技術(shù)于一體的復(fù)雜元件。在電液伺服閥系統(tǒng)中，電液伺服閥是將系統(tǒng)的電氣部分和液壓部分聯(lián)系起來(lái)的接口元件，它能夠?qū)⑤斎氲奈⑿‰姎庑盘?hào)轉(zhuǎn)換為大功率的液壓信號(hào)(流量和壓力)輸出。電液伺服閥集中了電信號(hào)具有的傳遞快、線路連接方便、便于遙控、容易檢測(cè)、反饋、比較、校正等優(yōu)點(diǎn)，以及液壓動(dòng)力具有的輸出功率大、慣性小、反應(yīng)快的諸多優(yōu)點(diǎn)，作為電液伺服控制系統(tǒng)的一種關(guān)鍵控制元件，電液伺服閥的性能優(yōu)劣直接決定著控制系統(tǒng)系能的好壞。正是由于電液伺服閥具有輸入功率小、功率放大比高、動(dòng)態(tài)性能好等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空、航天、化工和冶金等領(lǐng)域。隨著電液伺服控制系統(tǒng)應(yīng)用范圍的拓展，許多工程機(jī)械、大型實(shí)驗(yàn)設(shè)備以及國(guó)防工業(yè)領(lǐng)域等對(duì)電液伺服閥提出了更高的要求。在目前的液壓系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的兩級(jí)滑閥式電液伺服閥，雖然具有可靠性高、功率放大系數(shù)大等優(yōu)點(diǎn)，但是，由于滑閥閥芯摩擦力大、滯環(huán)大和動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢，所以這樣的指標(biāo)已很難滿足快速電液伺服系統(tǒng)的要求，因此，這就需要使用高響應(yīng)的兩級(jí)電液伺服閥。
實(shí)用型新內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種由有限轉(zhuǎn)角電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的二級(jí)電液伺服閥裝置以及其伺服系統(tǒng)的控制方法，該裝置可以廣泛用于要求高精度、快響應(yīng)等復(fù)雜情況下的場(chǎng)合。
[0004]設(shè)計(jì)由有限轉(zhuǎn)角電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的二級(jí)電液伺服閥主要包括兩部分。第一部分是設(shè)計(jì)閉環(huán)控制系統(tǒng)，使系統(tǒng)在有限轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)能夠有效實(shí)現(xiàn)良好的動(dòng)態(tài)性能、定位精度以及穩(wěn)定性。第二部分是設(shè)計(jì)與有限轉(zhuǎn)角力矩電機(jī)相結(jié)合的二級(jí)滑閥式電液伺服閥，滿足實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的性能要求。對(duì)于第一部分，閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路是將計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令傳送給控制電路，控制電路再將驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳送給有限轉(zhuǎn)角力矩電機(jī)。有限轉(zhuǎn)角力矩電機(jī)收到驅(qū)動(dòng)信號(hào)后，通過(guò)傳動(dòng)桿，將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樗欧y閥芯的直線運(yùn)動(dòng)。為了能夠精確控制閥芯的位移和位置，傳動(dòng)桿上安裝有位置傳感器。位置傳感器將伺服閥閥芯的位置時(shí)刻反饋給控制電路，對(duì)計(jì)算機(jī)指令作出修正，從而對(duì)伺服閥進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。
[0005]對(duì)于第二部分設(shè)計(jì)與有限轉(zhuǎn)角力矩電機(jī)相結(jié)合的二級(jí)滑閥式電液伺服閥，在電液伺服閥的各個(gè)環(huán)節(jié)中，由于磁滯性等原因，電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的響應(yīng)速度最低，通常是整個(gè)電液伺服閥動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性的主要延遲環(huán)節(jié)。電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器性能的好壞將直接影響到電液伺服閥以及電液伺服系統(tǒng)的性能，有些指標(biāo)甚至關(guān)系到伺服系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)，特別是快速性指標(biāo)。而傳統(tǒng)的電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器很難滿足現(xiàn)代工業(yè)對(duì)電液伺服閥的要求，成為制約電液伺服閥進(jìn)一步發(fā)展的障礙。
[0006]本實(shí)用新型的有益效果:通過(guò)閉環(huán)控制系統(tǒng)控制有限轉(zhuǎn)角力矩電機(jī)，利用閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制有限轉(zhuǎn)角電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，可以有效提高系統(tǒng)在有限轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)的良好的動(dòng)態(tài)性能、定位精度及穩(wěn)定性。通過(guò)有限轉(zhuǎn)角力矩電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)二級(jí)電液伺服閥的發(fā)明設(shè)計(jì)，可以拓寬伺服閥的工作頻率范圍，提高響應(yīng)速度。傳統(tǒng)的二級(jí)電液伺服閥是利用電磁感應(yīng)原理將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械信號(hào)后，再驅(qū)動(dòng)前置級(jí)閥芯從而帶動(dòng)伺服閥工作，但由于滑閥閥芯摩擦力大、滯環(huán)大和動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢等原因，使電液伺服閥的工作頻寬較低。而有限轉(zhuǎn)角力矩電機(jī)具有輸出力矩大、能夠在限定角度內(nèi)精確定位、可靠性高頻帶寬等特點(diǎn)，用其直接驅(qū)動(dòng)二級(jí)電液伺服閥，可有效提尚伺服閥的頻率響應(yīng)。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為實(shí)用新型由有限轉(zhuǎn)角電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的二級(jí)電液伺服閥的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2為本實(shí)用新型的系統(tǒng)控制示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]圖1為由有限轉(zhuǎn)角電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的二級(jí)電液伺服閥的整體結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示。主要包括有限轉(zhuǎn)角力矩電機(jī)⑴、閥體⑵、左固定節(jié)流孔(3)、右固定節(jié)流孔(4)、閥套
(5)、主閥芯(6)、先導(dǎo)級(jí)閥芯(7)、右節(jié)流窗口(8)、右控制腔(9)、左控制腔(10)、左節(jié)流窗口(11)、傳動(dòng)軸(12)、回位彈簧(13)。具體工作原理如下:當(dāng)有限轉(zhuǎn)角力矩電機(jī)(I)靜止時(shí)，傳動(dòng)軸(12)靜止，此時(shí)先導(dǎo)級(jí)閥芯處于中位，這時(shí)，壓力油經(jīng)左固定節(jié)流口(3)、左節(jié)流窗口(11)在左控制腔中的壓力與壓力油經(jīng)右固定節(jié)流口(4)、右節(jié)流窗口(8)在右控制腔中的壓力相等；當(dāng)有限轉(zhuǎn)角力矩電機(jī)(I)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)先導(dǎo)級(jí)閥芯(X)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，造成右節(jié)流窗口(8)變大，左節(jié)流窗口(11)變小，則左控制腔(10)中的壓力大于右控制腔(9)中的壓力，推動(dòng)主閥芯(6)向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)主閥芯(6)的位移與先導(dǎo)級(jí)閥芯(7)的位移相等時(shí)，主閥芯(6)停止運(yùn)動(dòng)；當(dāng)有限轉(zhuǎn)角力矩電機(jī)(I)帶動(dòng)傳動(dòng)軸(12)向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，先導(dǎo)級(jí)閥芯在回位彈簧(13)的作用下向左運(yùn)動(dòng)，造成右節(jié)流窗口(8)變小，左節(jié)流窗口(11)變大，則左控制腔(10)中的壓力小于右控制腔(9)中的壓力，推動(dòng)主閥芯(6)向左運(yùn)動(dòng)。
[0010]圖2為傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示。主要包括指令(14)、控制器(15)、驅(qū)動(dòng)小球
(16)、電源(17)、反饋信號(hào)(18)、驅(qū)動(dòng)信號(hào)(19)、位置傳感器(20)。具體工作原理如下:系統(tǒng)接通電源后，外接信號(hào)發(fā)出控制指令(14)，傳送給控制器(15)，經(jīng)過(guò)放大處理后發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)(19);有限轉(zhuǎn)角力矩電機(jī)收到驅(qū)動(dòng)信號(hào)(19)后，電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)偏心機(jī)構(gòu)連接在電機(jī)上的驅(qū)動(dòng)小球(16)帶動(dòng)傳動(dòng)軸做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；安裝在傳動(dòng)軸上的位置傳感器(20)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控傳動(dòng)軸所處的位置，并且將位置以反饋信息(18)的形式傳送回控制器(15)，同原始指令(14)做比較，經(jīng)控制器(15)重新處理后傳送給有限轉(zhuǎn)角力矩電機(jī)，構(gòu)成了旋轉(zhuǎn)直接驅(qū)動(dòng)伺服閥的整個(gè)控制與運(yùn)行過(guò)程。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種由有限轉(zhuǎn)角電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的二級(jí)電液伺服閥裝置，由有限轉(zhuǎn)角力矩電機(jī)(I)、閥體(2)、左固定節(jié)流孔(3)、右固定節(jié)流孔(4)、閥套(5)、主閥芯(6)、先導(dǎo)級(jí)閥芯(7)、右節(jié)流窗口(8)、右控制腔(9)、左控制腔(10)、左節(jié)流窗口(11)、傳動(dòng)軸(12)、回位彈簧(13)組成，其特征在于:有限轉(zhuǎn)角力矩電機(jī)(I)安裝在閥體(2)上，左固定節(jié)流孔(3)和右固定節(jié)流孔⑷分別安裝在閥體⑵內(nèi)部油路的左右兩側(cè)，閥套(5)也安裝在閥體(2)內(nèi)部，主閥芯(6)安裝在閥套(5)內(nèi)部，先導(dǎo)級(jí)閥芯(7)安裝在主閥芯(6)內(nèi)部，右節(jié)流口⑶和左節(jié)流口(11)安裝在先導(dǎo)級(jí)閥芯(7)上，右控制腔(9)和左控制腔(10)安裝在主閥芯(6)上，傳動(dòng)軸(12)安裝在閥體(2)上與先導(dǎo)級(jí)閥芯(7)相接觸，回位彈簧(13)右側(cè)固定在閥體(2)上，左側(cè)固定在先導(dǎo)級(jí)閥芯(7)上，為了能夠精確控制閥芯的位移和位置，傳動(dòng)軸上安裝有位置傳感器(20)，位置傳感器(20)將伺服閥閥芯的位置時(shí)刻反饋給控制電路，對(duì)計(jì)算機(jī)指令作出修正，能夠有效實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在有限轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)的良好動(dòng)態(tài)性能、定位精度以及穩(wěn)定性，進(jìn)而對(duì)伺服閥進(jìn)行實(shí)時(shí)有效控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由有限轉(zhuǎn)角電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的二級(jí)電液伺服閥裝置，其特征在于先導(dǎo)級(jí)閥芯(7)由有限轉(zhuǎn)角力矩電機(jī)(I)驅(qū)動(dòng)，拓寬了兩級(jí)電液伺服閥的工作頻率范圍，提高響應(yīng)速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由有限轉(zhuǎn)角電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的二級(jí)電液伺服閥裝置，其特征在于將有限轉(zhuǎn)角力矩電機(jī)同兩級(jí)電液伺服閥相結(jié)合，使閥具有較低的滯環(huán)和較高的分辨率。
【專利摘要】一種由有限轉(zhuǎn)角電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的二級(jí)電液伺服閥裝置具有輸出功率大、頻帶寬、反應(yīng)快等諸多優(yōu)點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)字化控制與管理，在現(xiàn)代工業(yè)、軍事等領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。本實(shí)用新型提出了利用有限轉(zhuǎn)角力矩電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的二級(jí)滑閥式電液伺服閥裝置的整體結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)主要包括有限轉(zhuǎn)角力矩電機(jī)、兩級(jí)滑閥式電液伺服閥、控制器、位置傳感器和傳動(dòng)軸這五部分組成。其中，傳動(dòng)裝置采用了偏心機(jī)構(gòu)，可將有限轉(zhuǎn)角力矩電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃?dòng)軸的直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而控制兩級(jí)滑閥式電液伺服閥的先導(dǎo)級(jí)閥芯；控制部分采用閉環(huán)控制，利用位置傳感器實(shí)時(shí)將反饋信息傳送給控制器，對(duì)閥芯的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)修正。另外，利用該裝置，取消了傳統(tǒng)的兩級(jí)電液伺服閥上易受漏磁、磁滯性等影響的力馬達(dá)，轉(zhuǎn)而使用有限轉(zhuǎn)角力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)，既能繼承兩級(jí)電液伺服閥輸入功率小、功率放大、倍數(shù)高等諸多優(yōu)點(diǎn)，又能使閥具有較低的滯環(huán)和較高的分辨率，可拓寬兩級(jí)電液伺服閥的工作頻率范圍，提高響應(yīng)速度。
【IPC分類】F15B13-02
【公開號(hào)】CN204344558
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420613499
【發(fā)明人】蔣大偉, 劉健, 姜昆鵬, 陳冬冬
【申請(qǐng)人】鎮(zhèn)江四聯(lián)機(jī)電科技有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2014年10月9日