專(zhuān)利名稱(chēng)：流體系統(tǒng)同步運(yùn)動(dòng)數(shù)字化控制的脈沖數(shù)字流方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)流體系統(tǒng)同步運(yùn)動(dòng)數(shù)字化控制的脈沖數(shù)字流方法，同時(shí)還涉及一種流體系統(tǒng)同步運(yùn)動(dòng)數(shù)字化控制裝置，屬機(jī)械工程學(xué)科中的流體傳動(dòng)與控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在流體系統(tǒng)中，有時(shí)要求兩個(gè)或兩個(gè)以上的液動(dòng)機(jī)(油缸或油馬達(dá))同時(shí)動(dòng)作，即要求它們以相同的速度或相同的位移進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，這就是同步控制。目前，在流體技術(shù)領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)同步控制的方法主要有以下幾種(1)機(jī)械連接的同步方法用機(jī)械方式(剛性梁、或齒輪、齒條等)將兩個(gè)油缸的活塞桿牢固地連接起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)同步。該方法宜用于兩缸負(fù)載差別不大且油缸行程較小的情況，同步精度取決于機(jī)構(gòu)的剛性。
(2)應(yīng)用流量控制閥的同步方法該方法是在兩個(gè)液壓缸的進(jìn)油路或回油路上安裝節(jié)流閥，調(diào)整節(jié)流閥的流量，以實(shí)現(xiàn)兩液壓缸的單向或雙向的速度同步，該方法的同步精度受油溫和負(fù)載變化影響較大，且系統(tǒng)效率較低。
(3)使用分流集流閥(即同步閥)的同步方法該方法是利用負(fù)載壓力反饋來(lái)補(bǔ)償因負(fù)載壓力變化而引起流量變化的一種流量控制閥。它只能保證在液壓缸穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度同步，但不能保證在液壓缸動(dòng)態(tài)過(guò)程時(shí)的速度同步，更難實(shí)現(xiàn)位置同步。由于同步閥的流量范圍較窄，閥上壓降較大，故不宜用于低壓系統(tǒng)。
(4)串連油缸的同步方法把兩個(gè)活塞有效面積相等的液壓缸串連起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)兩缸的位置同步。因?yàn)閮蓚€(gè)液壓缸是串連連接的，因此對(duì)同樣的負(fù)荷，泵的壓力要增加一倍。
(5)采用同步缸的同步方法該方法是用一種特制的多連油缸，各連的缸體和活塞的尺寸相同，且各連的活塞串連在同一活塞桿上，并與活塞桿牢固連接。
(6)使用并聯(lián)泵(或馬達(dá))的同步方法用兩個(gè)同軸等排量泵(或馬達(dá))分別向兩個(gè)液壓缸供油以實(shí)現(xiàn)兩缸的同步運(yùn)動(dòng)。同步精度受兩個(gè)泵(或馬達(dá))的容積效率、排量差異及兩缸負(fù)載不同等因素影響，宜采用容積效率較穩(wěn)定的柱塞泵(或馬達(dá))。
(7)應(yīng)用閉環(huán)控制的同步方法采用伺服閥、伺服泵或比例閥、比例泵，按所檢測(cè)到的兩個(gè)液動(dòng)機(jī)的同步誤差，進(jìn)行伺服控制，以實(shí)現(xiàn)同步。該方法同步精度較高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，費(fèi)用較高。
上述各種方法所實(shí)現(xiàn)的同步運(yùn)動(dòng)控制，都是在工作介質(zhì)穩(wěn)恒、連續(xù)流動(dòng)的狀態(tài)下所得到的模擬式結(jié)果，即同步運(yùn)動(dòng)的位置或速度都不是一個(gè)數(shù)字化的形式，這與數(shù)字信息時(shí)代的進(jìn)步和要求是不相適應(yīng)的。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種流體系統(tǒng)同步運(yùn)動(dòng)的數(shù)字化控制方法，以使流體系統(tǒng)的同步運(yùn)動(dòng)控制能與計(jì)算機(jī)技術(shù)更好、更方便地結(jié)合，實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動(dòng)的數(shù)字控制。
同時(shí)，本發(fā)明的目的還在于提供一種實(shí)現(xiàn)流體系統(tǒng)同步運(yùn)動(dòng)數(shù)字化控制的裝置，以實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動(dòng)的數(shù)字控制。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案在于采用了一種流體系統(tǒng)同步運(yùn)動(dòng)數(shù)字化控制的脈沖數(shù)字流方法，對(duì)流體系統(tǒng)中的工作流體進(jìn)行離散和量化，將流體系統(tǒng)中連續(xù)的模擬式流動(dòng)的流體轉(zhuǎn)變?yōu)閮闪谢騼闪幸陨系攘炕虺杀壤囊贿B串可計(jì)數(shù)的、確定量的流體脈沖，且每一列流體脈沖的量都是恒定且不變的；同時(shí)一連串的流體脈沖又有與其一一對(duì)應(yīng)的電脈沖信號(hào)相伴隨，形成脈沖數(shù)字流，兩列或兩列以上一連串的流體脈沖作用于兩個(gè)或兩個(gè)以上要求同步運(yùn)動(dòng)的液壓缸；而電脈沖信號(hào)則經(jīng)計(jì)算機(jī)計(jì)數(shù)、運(yùn)算、比較等處理后，控制流體開(kāi)關(guān)閥的工作狀態(tài)，從而控制同步液壓缸的動(dòng)作。
所述各列流體脈沖在各往復(fù)周期的流量彼此相等或成一定比例，并且各列流體脈沖是同步產(chǎn)生，因而各列流體脈沖的頻率相同。
所述各列流體脈沖的脈沖數(shù)可以計(jì)量和預(yù)先設(shè)定。
所述的流體脈沖數(shù)可直接由計(jì)算機(jī)或數(shù)字電路裝置籍助與流體脈沖相伴隨的電脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)和控制。
兩列或兩列以上等量或成比例的一連串可計(jì)數(shù)的、確定量的流體脈沖由脈沖數(shù)字流同步發(fā)生器產(chǎn)生，脈沖數(shù)字流同步發(fā)生器包括同步流體脈沖發(fā)生器和電脈沖發(fā)生器，同步流體脈沖發(fā)生器內(nèi)部的活塞在工作流體作用下往復(fù)動(dòng)作，其每次動(dòng)作能同時(shí)產(chǎn)生兩列或兩列以上流體脈沖；而電脈沖發(fā)生器中的位置傳感器則檢測(cè)活塞的位置變化，給出開(kāi)關(guān)信號(hào)，再經(jīng)由信號(hào)處理電路處理，產(chǎn)生一個(gè)電脈沖信號(hào)，即對(duì)應(yīng)于活塞的每次動(dòng)作，便同時(shí)輸出兩個(gè)或兩個(gè)以上流體脈沖，相應(yīng)輸出一個(gè)電脈沖信號(hào)。
同時(shí)，本發(fā)明的技術(shù)方案還在于采用了一種脈沖數(shù)字流同步發(fā)生器，該發(fā)生器由左右兩活塞和中間的活塞桿及對(duì)應(yīng)的活塞缸、對(duì)兩活塞進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的換向閥、兩活塞外端面上設(shè)置的兩個(gè)或兩個(gè)以上的柱塞桿及對(duì)應(yīng)的柱塞缸構(gòu)成，換向閥上兩個(gè)工作油口分別接活塞缸兩端的油口，推動(dòng)活塞依次向兩個(gè)方向動(dòng)作，換向閥上兩個(gè)工作油口還分別通過(guò)一個(gè)單向閥組與兩邊拄塞桿端部的油腔相連，推動(dòng)拄塞桿與活塞同時(shí)動(dòng)作，兩邊拄塞桿端部的油腔還分別通過(guò)一個(gè)單向閥組與驅(qū)動(dòng)同步液壓缸的油路相連，以輸出執(zhí)行同步運(yùn)動(dòng)的流體脈沖。
在脈沖數(shù)字流同步發(fā)生器中設(shè)有換向機(jī)構(gòu)，使兩活塞能往復(fù)動(dòng)作，該換向機(jī)構(gòu)是在左右兩邊的一對(duì)柱塞缸上分別開(kāi)有兩對(duì)控制油口，兩對(duì)控制油口之間的間距與活塞的左右行程相等，與其對(duì)應(yīng)的一對(duì)柱塞桿上還分別開(kāi)有一個(gè)過(guò)油環(huán)槽，兩過(guò)油環(huán)槽中的一個(gè)若通過(guò)一邊的一對(duì)油口將控制壓力油PC與換向閥一端的控制油腔連通時(shí)，則兩過(guò)油環(huán)槽中的另一個(gè)就通過(guò)另一邊的一對(duì)油口將換向閥另一端的控制油腔與油箱連通。
在脈沖數(shù)字流同步發(fā)生器的活塞缸體上設(shè)有位置傳感器。
所設(shè)的位置傳感器可以為光電開(kāi)關(guān)，磁電開(kāi)關(guān)，接近開(kāi)關(guān)，干簧開(kāi)關(guān)。
在對(duì)脈沖數(shù)字流同步發(fā)生器輸入工作流體時(shí)，該發(fā)生器能同時(shí)產(chǎn)生兩列或兩列以上一連串的彼此等量或成比例的流體脈沖，以及與它們相伴隨的電脈沖信號(hào)。這相當(dāng)于對(duì)每次輸出的兩列或兩列以上流體脈沖進(jìn)行了編碼，即對(duì)傳統(tǒng)的工作流體本身進(jìn)行了模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換，從而使流體系統(tǒng)中流動(dòng)著的模擬式流體變?yōu)殡x散的、可計(jì)數(shù)的、可控的數(shù)字式流體，稱(chēng)之為脈沖數(shù)字流。本發(fā)明的方法不但可使兩液壓缸獲得位置、速度的同步，也能使這種同步運(yùn)動(dòng)成為一種數(shù)字化的控制方式。這對(duì)促進(jìn)流體系統(tǒng)的數(shù)字化技術(shù)發(fā)展，推廣計(jì)算機(jī)技術(shù)在流體傳動(dòng)與控制領(lǐng)域的應(yīng)用，具有重要的意義。
由以上所述可知，應(yīng)用本發(fā)明的脈沖數(shù)字流方法及脈沖數(shù)字流同步發(fā)生器不但可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)液壓缸的同步運(yùn)動(dòng)，而且還可以將同步運(yùn)動(dòng)的控制用數(shù)字形式進(jìn)行給定、加以表示并得以實(shí)現(xiàn)，這對(duì)引入計(jì)算機(jī)的應(yīng)用是非常方便和有利。
兩個(gè)液壓缸的同步工作速度，可以通過(guò)改變流體脈沖發(fā)生的頻率來(lái)調(diào)節(jié)。


圖1為本發(fā)明的工作原理圖；圖2為本發(fā)明中脈沖數(shù)字流同步發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明中光電開(kāi)關(guān)的位置結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明中位置傳感器的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明中脈沖數(shù)字流同步發(fā)生器的信號(hào)處理電路原理圖。
圖中，1為活塞桿，2、7為活塞，3、6、8、11為拄塞桿，4、5、9、10為單向閥組，12為液控二位四通換向閥，13為位置傳感器，14為活塞缸，15為拄塞缸。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明方法加以進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)施例1本實(shí)施例的流體系統(tǒng)同步運(yùn)動(dòng)數(shù)字化控制的脈沖數(shù)字流方法是把流體系統(tǒng)中由能源裝置所提供的連續(xù)流體離散為兩列(此處以兩列為例)一連串的彼此等量的流體脈沖，每次同時(shí)產(chǎn)生的兩個(gè)流體脈沖都由一個(gè)相應(yīng)的電脈沖信號(hào)伴隨(如圖1所示)。因此，系統(tǒng)中的工作介質(zhì)就由原來(lái)穩(wěn)恒連續(xù)的模擬式流動(dòng)變?yōu)殡x散的數(shù)字式流動(dòng)。這里所謂的模擬式流動(dòng)，是指流體系統(tǒng)中管路里面流動(dòng)的流體隨時(shí)間連續(xù)變化；而數(shù)字式流動(dòng)，是指流體系統(tǒng)中管路里面流動(dòng)的流體是由可計(jì)數(shù)的、可控的一系列流體脈沖組成。每一個(gè)流體脈沖即為對(duì)模擬式流動(dòng)的流體進(jìn)行離散的一個(gè)量化單位q，而每一個(gè)流體脈沖對(duì)流體動(dòng)力元件(此處為液壓缸)所執(zhí)行的動(dòng)作，即為對(duì)該流體動(dòng)力元件的一個(gè)脈沖當(dāng)量δ。要求兩個(gè)液壓缸同步運(yùn)動(dòng)的量實(shí)際上就是要求運(yùn)動(dòng)多少個(gè)脈沖當(dāng)量。因?yàn)橐髢蓚€(gè)液壓缸的運(yùn)動(dòng)同步，因此脈沖數(shù)字流同步發(fā)生器所產(chǎn)生的兩個(gè)同步脈沖的量化單位相同，對(duì)兩個(gè)液壓缸的脈沖當(dāng)量也相同。
對(duì)采用本發(fā)明裝置的簡(jiǎn)單液壓同步系統(tǒng)，包括能源供給部分，開(kāi)關(guān)閥，脈沖數(shù)字流同步發(fā)生器，要求同步運(yùn)動(dòng)的液壓缸，計(jì)算機(jī)等。
能源供給部分給系統(tǒng)提供連續(xù)的模擬式工作流體，該模擬流體經(jīng)由開(kāi)關(guān)閥送往脈沖數(shù)字流同步發(fā)生器中，由其輸出的兩列等量脈沖數(shù)字流驅(qū)動(dòng)液壓缸的同步運(yùn)動(dòng)，其工作過(guò)程敘述如下開(kāi)關(guān)閥受計(jì)算機(jī)指令的控制實(shí)現(xiàn)開(kāi)啟或關(guān)閉。當(dāng)要求兩個(gè)液壓缸運(yùn)動(dòng)一定的量時(shí)，先把該運(yùn)動(dòng)量換算為脈沖當(dāng)量的個(gè)數(shù)N，存于計(jì)算機(jī)中。然后由計(jì)算機(jī)給出開(kāi)關(guān)閥的開(kāi)啟信號(hào)，則能源裝置所提供的工作油液便經(jīng)由開(kāi)關(guān)閥輸入脈沖數(shù)字流同步發(fā)生器中，工作油液推動(dòng)同步發(fā)生器中的活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，于是便由該同步發(fā)生器輸出一連串相配對(duì)的流體脈沖和電子脈沖。
這兩個(gè)等量流體脈沖用來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)液壓缸的同步運(yùn)動(dòng)；電脈沖信號(hào)則輸入計(jì)算機(jī)，供計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)、比較、運(yùn)算等處理。一旦計(jì)算機(jī)計(jì)數(shù)次數(shù)達(dá)到預(yù)先存于計(jì)算機(jī)中的脈沖當(dāng)量個(gè)數(shù)N時(shí)，則計(jì)算機(jī)就會(huì)發(fā)出指令，關(guān)閉開(kāi)關(guān)閥，切斷通往脈沖數(shù)字流同步發(fā)生器的能源供給，則同步發(fā)生器立即停止工作，相應(yīng)的流體脈沖和電子脈沖的輸出便隨之中止，對(duì)這兩個(gè)同步液壓缸的操作也就完成。很顯然，對(duì)這兩個(gè)同步液壓缸所實(shí)現(xiàn)的操作量恰恰就等于計(jì)算機(jī)預(yù)先要求的數(shù)字量，因此這兩個(gè)液壓缸的同步運(yùn)動(dòng)也就變成可數(shù)字化控制的同步回路，這就是控制兩個(gè)液壓缸同步運(yùn)動(dòng)時(shí)的工作概況。
以下再對(duì)產(chǎn)生流體脈沖和電子脈沖的具體過(guò)程說(shuō)明如下1)兩列等量流體脈沖的產(chǎn)生如圖2所示，脈沖數(shù)字流同步發(fā)生器由兩活塞2、7及在其外端面上設(shè)置的兩對(duì)柱塞桿3、6和8、11及對(duì)應(yīng)的四個(gè)柱塞缸15、活塞桿1、和對(duì)活塞進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的液控二位四通換向閥12組成，換向閥12上兩個(gè)工作油口A、B分別連接活塞缸14兩端的油口k和1，以推動(dòng)活塞的往復(fù)動(dòng)作；換向閥12的兩個(gè)工作油口A、B還分別通過(guò)單向閥組4、10與拄塞桿3、6、8、11端部的油腔相連，推動(dòng)拄塞桿與活塞同時(shí)動(dòng)作。拄塞桿3、6、8、11端部的油腔還又分別通過(guò)單向閥組5、9與驅(qū)動(dòng)同步液壓缸的油路相連，以輸出產(chǎn)生同步運(yùn)動(dòng)的流體脈沖I、II。
在脈沖數(shù)字流同步發(fā)生器中設(shè)有換向機(jī)構(gòu)，使兩活塞能往復(fù)動(dòng)作，該換向機(jī)構(gòu)是在左右兩邊的一對(duì)柱塞缸上分別開(kāi)有兩對(duì)控制油口，即a、b和c、d及e、f和g、h，兩對(duì)控制油口之間的間距與活塞的左右行程相等，與其對(duì)應(yīng)的一對(duì)柱塞桿6、8上還分別開(kāi)有一個(gè)過(guò)油環(huán)槽X、Y，兩過(guò)油環(huán)槽中的一個(gè)若通過(guò)一邊的一對(duì)油口將控制壓力油PC與換向閥一端的控制油腔連通時(shí)，則兩過(guò)油環(huán)槽中的另一個(gè)就通過(guò)另一邊的一對(duì)油口將換向閥另一端的控制油腔與油箱連通。
在圖2所示位置時(shí)，控制壓力油PC經(jīng)油口a、環(huán)槽X、油口b，作用在液控二位四通換向閥12左端，使換向閥換向處在左位；換向閥12右端控制油腔的回油經(jīng)油口f、環(huán)槽Y、油口e返回油箱。這時(shí)，工作壓力油PP經(jīng)換向閥上油口A，分為兩路。一路經(jīng)油口k作用在活塞2左端面上；另一路經(jīng)單向閥組4、油口i、j作用在拄塞桿3、6的左端面上，三者一起推動(dòng)活塞2、7右移?；钊?右邊的回油經(jīng)油口1、換向閥上油口B、油口0返回油箱；同時(shí)，拄塞桿8、11右側(cè)腔體中的油液經(jīng)油口m、n，單向閥組9，輸出兩個(gè)等量的流體脈沖。因?yàn)樵鰤鹤饔?，該流體脈沖的壓力要高于供油壓力PP，故單向閥組5、10關(guān)閉。隨著活塞2、7與四個(gè)拄塞桿的右移，油口a、b和油口e、f被拄塞桿6、8切斷。直至活塞2、7移到右端時(shí)，油口c、d經(jīng)環(huán)槽X，油口g、h經(jīng)環(huán)槽Y相互接通。此時(shí)，控制壓力油PC經(jīng)油口g、環(huán)槽Y、油口h作用在液控?fù)Q向閥12的右端；換向閥左端控制油腔的回油經(jīng)油口d、環(huán)槽X、油口c返回油箱，使換向閥換向處在右位。此時(shí)，工作壓力油PP經(jīng)換向閥上油口B，分為兩路。一路經(jīng)油口1作用在活塞7右端面上；另一路經(jīng)單向閥組10、油口m、n作用在拄塞桿8、11的右端面上，三者一起推動(dòng)活塞2、7左移?；钊?左邊的回油經(jīng)油口k、換向閥上油口A、油口0返回油箱；同時(shí)，拄塞桿3、6左側(cè)腔體中的油液經(jīng)油口i、j，單向閥組5，又輸出兩個(gè)等量的流體脈沖。同樣因?yàn)樵鰤鹤饔?，單向閥組4、9都關(guān)閉，隨著活塞2、7與四個(gè)拄塞桿的左移，油口g、h和油口c、d又被拄塞桿6、8切斷，直至活塞2、7移到左端時(shí)，油口a、b經(jīng)環(huán)槽X，油口e、f經(jīng)環(huán)槽Y重又接通，回到圖2所示位置，再開(kāi)始新的一輪往復(fù)運(yùn)動(dòng)。如此周而復(fù)始，就由該發(fā)生器輸出兩列一連串的等量脈沖流，可用來(lái)控制兩個(gè)液動(dòng)機(jī)，使之產(chǎn)生同步的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。
2)電脈沖的產(chǎn)生如圖2、圖3所示，在脈沖數(shù)字流同步發(fā)生器活塞缸體上的適當(dāng)?shù)胤皆O(shè)置有位置傳感器。該位置傳感器可以是光電開(kāi)關(guān)，磁電開(kāi)關(guān)，接近開(kāi)關(guān)，干簧開(kāi)關(guān)。在本實(shí)施例中以光電開(kāi)關(guān)為例，說(shuō)明如下圖2中的位置傳感器13包括兩組光電開(kāi)關(guān)S1，S2，每組光電開(kāi)關(guān)由紅外發(fā)光二極管D和光敏三極管T組成(參見(jiàn)圖3)。在圖2所示位置時(shí)，S1的光路導(dǎo)通，其T1管導(dǎo)通，a1處變低電平，經(jīng)過(guò)施密特反相器H1消除光電脈沖邊緣抖動(dòng)，在b1處得到矩形波，然后通過(guò)電容C1和電阻R3的微分電路和施密特反相器H2，在d1處形成一個(gè)利用矩形波的上升沿而獲得的等寬負(fù)脈沖信號(hào)，再經(jīng)過(guò)施密特反相器H3，在e1處得到一個(gè)正脈沖信號(hào)，加到或門(mén)H7上，輸出一個(gè)正脈沖信號(hào)(見(jiàn)圖5)。
當(dāng)活塞2，7右移時(shí)，S1的光電開(kāi)關(guān)，則由亮變暗，b1處的信號(hào)是矩形波的下降沿，電容C1和電阻R3的微分電路及施密特反相器H2不予采用，故e1處信號(hào)沒(méi)有變化，而S2的一組光電開(kāi)關(guān)，則由暗變亮，在b2處產(chǎn)生一個(gè)矩形波形的上升沿，經(jīng)由電容C2，電阻R6組成的微分電路，施密特反相器H5、H6，在e2處得到一個(gè)正脈沖信號(hào)加到或門(mén)H7上，又輸出一個(gè)正脈沖信號(hào)。
當(dāng)活塞2，7再反向左移時(shí)，S1和S2兩組光電開(kāi)關(guān)的變化又如以上所述的方式重復(fù)進(jìn)行。這樣以來(lái)，當(dāng)活塞2，7右移，柱塞桿8，11通過(guò)m，n油口輸出一對(duì)等量流體脈沖時(shí)，就通過(guò)光電開(kāi)關(guān)S2的作用，產(chǎn)生一個(gè)正脈沖信號(hào)；而當(dāng)活塞2，7左移，柱塞桿3，6通過(guò)油口i，j輸出一對(duì)等量流體脈沖時(shí)，就通過(guò)光電開(kāi)關(guān)S1的作用，產(chǎn)生一個(gè)正脈沖信號(hào)。這些電脈沖信號(hào)，等于為每一對(duì)等量流體脈沖進(jìn)行了電子編碼，作為流體脈沖的計(jì)數(shù)信號(hào)，可供計(jì)算機(jī)或其他數(shù)字電路裝置進(jìn)行計(jì)數(shù)、運(yùn)算、比較等處理，從而使兩個(gè)要求進(jìn)行同步運(yùn)動(dòng)的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)變成可用數(shù)字形式進(jìn)行表示及控制的數(shù)字元件。
如果脈沖數(shù)字流同步發(fā)生器每次所產(chǎn)生的兩個(gè)流體脈沖的量是不相等的，即q1≠q2，而是成一定的比例關(guān)系，即q1＝mq2(m為比例系數(shù))，就可以實(shí)現(xiàn)兩液壓缸運(yùn)動(dòng)的定比控制。
實(shí)現(xiàn)兩個(gè)液壓缸的定比運(yùn)動(dòng)，可以采用如下三種方式其一是保持兩個(gè)工作液壓缸的尺寸一樣，而使兩個(gè)脈沖數(shù)字流的量化單位成一定的比例；其二是保持兩個(gè)脈沖數(shù)字流的量化單位一樣，而使兩個(gè)工作油缸的尺寸成一定的比例；其三是同時(shí)使兩個(gè)脈沖數(shù)字流的量化單位及兩個(gè)油缸的尺寸都不相同，而使兩者的脈沖當(dāng)量成一定的比例。
實(shí)施例2如圖4所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于本實(shí)施例中所采用的位置傳感器為干簧開(kāi)關(guān)，徑向作用的環(huán)形磁鐵安置在活塞2、7上(與缸壁不接觸)，當(dāng)磁鐵移近干簧開(kāi)關(guān)管J的位置時(shí)，J內(nèi)節(jié)點(diǎn)吸合，當(dāng)磁鐵離開(kāi)時(shí)，J內(nèi)接點(diǎn)斷開(kāi)，從而在a1處產(chǎn)生一交替的矩形波信號(hào)，a1后面信號(hào)的處理同采用光電傳感器的電路原理相同。
如果要求實(shí)現(xiàn)多于兩個(gè)液壓缸的同步運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以增加脈沖數(shù)字流同步發(fā)生器中柱塞桿的數(shù)目以及相應(yīng)的連接油路即可，其工作概況一如前述。
最后需要說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案。盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換。而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種流體系統(tǒng)同步運(yùn)動(dòng)數(shù)字化控制的脈沖數(shù)字流方法，其特征在于對(duì)流體系統(tǒng)中的工作流體進(jìn)行離散和量化，將流體系統(tǒng)中連續(xù)的模擬式流動(dòng)的流體轉(zhuǎn)變?yōu)閮闪谢騼闪幸陨系攘炕虺杀壤囊贿B串可計(jì)數(shù)的、確定量的流體脈沖，且每一列流體脈沖的量都是恒定且不變的；同時(shí)一連串的流體脈沖又有與其一一對(duì)應(yīng)的電脈沖信號(hào)相伴隨，形成脈沖數(shù)字流，兩列或兩列以上一連串的流體脈沖作用于兩個(gè)或兩個(gè)以上要求同步運(yùn)動(dòng)的液壓缸；而電脈沖信號(hào)則經(jīng)計(jì)算機(jī)計(jì)數(shù)、運(yùn)算、比較等處理后，控制流體開(kāi)關(guān)閥的工作狀態(tài)，從而控制同步液壓缸的動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于所述各列流體脈沖在各往復(fù)周期的流量彼此相等或成一定比例，并且各列流體脈沖是同步產(chǎn)生，因而各列流體脈沖的頻率相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制方法，其特征在于所述各列流體脈沖的脈沖數(shù)可以計(jì)量和預(yù)先設(shè)定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于所述的流體脈沖數(shù)可直接由計(jì)算機(jī)或數(shù)字電路裝置籍助與流體脈沖相伴隨的電脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)和控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于兩列或兩列以上等量或成比例的一連串可計(jì)數(shù)的、確定量的流體脈沖由脈沖數(shù)字流同步發(fā)生器產(chǎn)生，脈沖數(shù)字流同步發(fā)生器包括同步流體脈沖發(fā)生器和電脈沖發(fā)生器，同步流體脈沖發(fā)生器內(nèi)部的活塞在工作流體作用下往復(fù)動(dòng)作，其每次動(dòng)作能同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)或兩個(gè)以上流體脈沖；而電脈沖發(fā)生器中的位置傳感器則檢測(cè)活塞的位置變化，給出開(kāi)關(guān)信號(hào)，再經(jīng)由信號(hào)處理電路處理，產(chǎn)生一個(gè)電脈沖信號(hào)，即對(duì)應(yīng)于活塞的每次動(dòng)作，便同時(shí)輸出兩個(gè)或兩個(gè)以上流體脈沖，相應(yīng)輸出一個(gè)電脈沖信號(hào)。
6.一種流體系統(tǒng)同步運(yùn)動(dòng)數(shù)字化控制裝置，其特征在于使用脈沖數(shù)字流同步發(fā)生器，該發(fā)生器由左右兩活塞和中間的活塞桿及對(duì)應(yīng)的活塞缸、對(duì)兩活塞進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的換向閥、兩活塞外端面上設(shè)置的兩個(gè)或兩個(gè)以上的柱塞桿及對(duì)應(yīng)的柱塞缸構(gòu)成，換向閥上兩個(gè)工作油口分別接活塞缸兩端的油口，推動(dòng)活塞依次向兩個(gè)方向動(dòng)作，換向閥上兩個(gè)工作油口還分別通過(guò)一個(gè)單向閥組與兩邊拄塞桿端部的油腔相連，推動(dòng)拄塞桿與活塞同時(shí)動(dòng)作，兩邊拄塞桿端部的油腔還分別通過(guò)一個(gè)單向閥組與驅(qū)動(dòng)同步液壓缸的油路相連，以輸出執(zhí)行同步運(yùn)動(dòng)的流體脈沖。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的流體系統(tǒng)同步運(yùn)動(dòng)數(shù)字化控制裝置，其特征在于在脈沖數(shù)字流同步發(fā)生器中設(shè)有換向機(jī)構(gòu)，使兩活塞能往復(fù)動(dòng)作，該換向機(jī)構(gòu)是在左右兩邊的一對(duì)柱塞缸上分別開(kāi)有兩對(duì)控制油口，兩對(duì)控制油口之間的間距與活塞的左右行程相等，與其對(duì)應(yīng)的一對(duì)柱塞桿上還分別開(kāi)有一個(gè)通油環(huán)槽，兩通油環(huán)槽中的一個(gè)若通過(guò)一邊的一對(duì)油口將控制壓力油PC與換向閥一端的控制油腔連通時(shí)，則兩通油環(huán)槽中的另一個(gè)就通過(guò)另一邊的一對(duì)油口將換向閥另一端的控制油腔與油箱連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的流體系統(tǒng)同步運(yùn)動(dòng)數(shù)字化控制裝置，其特征在于在脈沖數(shù)字流同步發(fā)生器的活塞缸體上設(shè)有位置傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的流體系統(tǒng)同步運(yùn)動(dòng)數(shù)字化控制裝置，其特征在于在脈沖數(shù)字流同步發(fā)生器上所設(shè)的位置傳感器可以為光電開(kāi)關(guān)，磁電開(kāi)關(guān)，接近開(kāi)關(guān)，干簧開(kāi)關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種流體系統(tǒng)同步運(yùn)動(dòng)數(shù)字化控制脈沖數(shù)字流方法及裝置，即采用脈沖數(shù)字流的方法，用脈沖數(shù)字流同步發(fā)生器的控制裝置對(duì)流體系統(tǒng)中的工作介質(zhì)進(jìn)行模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換，把流體系統(tǒng)中連續(xù)流動(dòng)的模擬式流體轉(zhuǎn)變?yōu)閮闪谢騼闪幸陨系牡攘?或成比例)的一連串可計(jì)數(shù)的、確定量的流體脈沖，同時(shí)這些一連串的流體脈沖又有與其一一對(duì)應(yīng)的電脈沖信號(hào)相伴隨。把各列流體脈沖作用于要求同步動(dòng)作的液壓缸，即可實(shí)現(xiàn)各液壓缸的同步運(yùn)動(dòng)；而電子脈沖由計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)、比較、運(yùn)算等處理后，控制流體開(kāi)關(guān)閥的工作狀態(tài)，從而控制同步液壓缸的動(dòng)作。本發(fā)明的方法不但可使兩個(gè)或兩個(gè)以上液壓缸獲得位置、速度的同步，也能使這種同步運(yùn)動(dòng)成為一種數(shù)字化的控制方式，這對(duì)促進(jìn)流體系統(tǒng)的數(shù)字化技術(shù)發(fā)展，具有重要的意義。
文檔編號(hào)F15B21/12GK1690452SQ20041001023
公開(kāi)日2005年11月2日 申請(qǐng)日期2004年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月27日
發(fā)明者張志成 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)