專利名稱：一種將手動伺服泵改成電控變量泵的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及液壓、氣動傳動控制領(lǐng)域，尤其是一種將手動伺服泵改成電控變
量泵的裝置。
背景技術(shù)：
在液壓、氣動傳動控制領(lǐng)域，經(jīng)常使用電控泵；即給出不同的電信號，能使該泵輸出不同的排量。但實(shí)際上電控泵的種類尚不夠豐富，而系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，希望有在控制信號方式、控制效果、經(jīng)濟(jì)性等諸方面考慮時，有更多選擇。公知的手動伺服泵是手動機(jī)械輸入信號轉(zhuǎn)換成液壓控制力，并通過此液壓力推動伺服油缸之活塞的運(yùn)動使斜盤傾角變化而完成排量的變化。通常，接受手動機(jī)械輸入信號的動作輸入機(jī)構(gòu)為一與轉(zhuǎn)動軸相連的手柄，拉動手柄，使該轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)，通過經(jīng)伺服放大的力，推動斜盤轉(zhuǎn)動對應(yīng)的角度，實(shí)現(xiàn)變量。圖1顯示的是某一手動伺服泵的手柄旋轉(zhuǎn)角度與排量的對應(yīng)關(guān)系。而電控泵是給出一個電量，使泵實(shí)現(xiàn)一定的排量。通常的控制電量只是一個電壓或電流信號，無其它選擇，并且價格往往較高。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是為了使系統(tǒng)設(shè)計(jì)者對電控泵有更多的選擇，提供了將使用最普遍，價格較便宜的手動伺服泵改成電控變量泵的一種裝置。本發(fā)明揭示了一種將手動伺服泵改成電控變量泵的裝置，應(yīng)用于一手動伺服泵上，其特征在于，該裝置包括一個步進(jìn)電機(jī)、一個系繩主動輪、至少一個滑輪、至少一根系繩及一個步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器；所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上裝有系繩主動輪，所述系繩從所述系繩主動輪引出并通過所述滑輪過渡后與所述手動伺服泵的動作輸入構(gòu)件相連；所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器受外部電信號控制驅(qū)動所述步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，從而通過使所述系繩主動輪轉(zhuǎn)動帶動所述系繩，拉動所述手動伺服泵的動作輸入構(gòu)件。本發(fā)明還揭示了一種將手動伺服泵改成電控變量泵的裝置，應(yīng)用于一手動伺服泵上，其特征在于，該裝置包括一個伺服電機(jī)、一個系繩主動輪、至少一個滑輪，至少一根系繩及一個伺服電機(jī)驅(qū)動器，所述伺服電機(jī)輸出軸上裝有所述系繩主動輪，所述系繩從所述系繩主動輪引出并通過所述滑輪過渡后與所述手動伺服泵的動作輸入構(gòu)件相連；所述伺服電機(jī)驅(qū)動器受外部電信號控制驅(qū)動所述伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動，從而通過使所述系繩主動輪轉(zhuǎn)動帶動所述系繩，拉動所述手動伺服泵的動作輸入構(gòu)件。比較好的是，所述系繩包括可承受拉應(yīng)力的繩、帶、鏈等柔性連接體，或在所述系繩的拉動環(huán)節(jié)中設(shè)有拉簧。本發(fā)明揭示了一種將手動伺服泵改成電控變量泵的裝置，應(yīng)用于一手動伺服泵上，其特征在于，所述裝置包括一個步進(jìn)電機(jī)、一個主動齒輪、一個被動齒輪及一個步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，所述步進(jìn)電機(jī)輸出軸上安裝所述主動齒輪，所述被動齒輪與所述主動齒輪嚙合，并與所述手動伺服泵的動作輸入構(gòu)件相連接；所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器受外部電信號的控制， 驅(qū)動所述步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，使所述主動齒輪帶動所述被動齒輪并進(jìn)一步帶動所述手動伺服泵的動作輸入構(gòu)件。本發(fā)明揭示了一種將手動伺服泵改成電控變量泵的裝置，應(yīng)用于一手動伺服泵上，其特征在于，所述裝置包括一個伺服電機(jī)、一個主動齒輪、一個被動齒輪及一個伺服電機(jī)驅(qū)動器，所述伺服電機(jī)輸出軸上安裝所述主動齒輪，所述被動齒輪與所述主動齒輪嚙合， 并與所述手動伺服泵的動作輸入構(gòu)件相連接；所述伺服電機(jī)驅(qū)動器受外部電信號的控制， 驅(qū)動所述伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，使所述主動齒輪帶動所述被動齒輪并帶動所述手動伺服泵的動作輸入構(gòu)件。比較好的是，所述裝置還包括一個旋轉(zhuǎn)編碼器，與所述步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)輸出軸直接連接或傳動連接。
下面，參照附圖，對于熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員而言，從對本發(fā)明方法的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。圖1為公知手動伺服泵之一種的動作輸入構(gòu)件的手柄旋轉(zhuǎn)角度與泵的排量之間的對應(yīng)關(guān)系圖；圖2(a)為本發(fā)明的一種將手動伺服泵改成電控變量泵的裝置的第一較佳實(shí)施示意圖(系繩方案)，圖2(b)為圖2(a)的A向示意圖；圖3(a)為本發(fā)明的又一種將手動伺服泵改成電控變量泵的裝置的第二較佳實(shí)施示意圖(齒傳動方案)，圖3(b)為圖3(a)的A-A局部剖視圖；圖4為本發(fā)明的一將步進(jìn)電機(jī)上安裝旋轉(zhuǎn)編碼器的實(shí)施示意圖；圖5為用采用本發(fā)明所述的裝置應(yīng)用在攪拌筒轉(zhuǎn)速控制上的一種控制邏輯框圖。
具體實(shí)施方式
第一實(shí)施例圖2為本發(fā)明的一種將手動伺服泵改成電控泵的裝置的第一較佳實(shí)施例示意圖。 該裝置由步進(jìn)電機(jī)11 (雙點(diǎn)劃線表示)、步進(jìn)電機(jī)支架12、系繩主動輪13、二個滑輪141和 142、一根或二根系繩15、拉簧16及一個步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器19構(gòu)成。其中，步進(jìn)電機(jī)11安裝在步進(jìn)電機(jī)支架12上，步進(jìn)電機(jī)支架12安裝在手動伺服泵的泵體10上，步進(jìn)電機(jī)11的輸出軸通過鍵與系繩主動輪13固定連接，系繩15固定在系繩主動輪13上，從主動輪13上從二邊引出后，分別通過二個滑輪141和142改變方向后，引向變量泵之變量動作輸入構(gòu)件—— 變量操縱桿17之二側(cè)，系繩15之二端，一端直接系在變量操縱桿17上，另一端通過拉簧 16固定在變量操縱桿17上。步進(jìn)電機(jī)11及其驅(qū)動器19在市場上都可采購得到，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器19接受上位控制器的方向及步進(jìn)控制信號后，向步進(jìn)電機(jī)11各繞組發(fā)出相應(yīng)配合的驅(qū)動電脈沖信號，驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)11向某一方向旋轉(zhuǎn)一確定的角度，帶動系繩主動輪13 旋轉(zhuǎn)，牽動系繩15運(yùn)動，通過滑輪141和142的過渡，再牽引變量操縱桿17轉(zhuǎn)動，從而使其帶動操縱桿之軸18旋轉(zhuǎn)，經(jīng)伺服機(jī)構(gòu)放大力后推動斜盤旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)變量，這樣就達(dá)到了輸入電控制信號實(shí)現(xiàn)泵變量的任務(wù)。當(dāng)給泵的壓力油輸出方向不變動，且存在使操縱桿復(fù)位的力時，上述機(jī)構(gòu)可只采用一根系繩、一個滑輪實(shí)施，這里不多作展開。通常，變量操縱桿17的擺動角度不大，例如士30°。因此，在擺動過程中，系繩15 的總長度變化不大，當(dāng)所選系繩15為彈性繩(或帶)，且彈性能適應(yīng)此長度變化時，也可將拉簧16省去。本發(fā)明所述系繩是廣義的，泛指可承受拉應(yīng)力的繩、帶、鏈等柔性連接體。由于系繩主動輪13的轉(zhuǎn)動角度也有限，且為了二個方向牽動操作桿17的系繩在轉(zhuǎn)動過程中不干涉，可將二個方向的系繩分成二根，并分別置于系繩主動輪13的不同槽內(nèi)予以固定。 系繩15在系繩主動輪13的系繞方式，是從外側(cè)纏繞，或從內(nèi)測纏繞(如圖)不限。采用系繩方案的該第一實(shí)施例的一個明顯優(yōu)點(diǎn)是比較耐污染，上述傳動鏈無需潤滑的齒輪等構(gòu)件，也耐受改裝所免不了的安裝誤差的影響，可在比較惡劣的環(huán)境下工作，可以不用罩殼，或不用密閉的罩殼。將上述實(shí)施方式中的步進(jìn)電機(jī)改成伺服電機(jī)，同時將步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器改成伺服電機(jī)驅(qū)動器，就成了又一種方案的實(shí)施例，即可通過控制伺服電機(jī)的驅(qū)動控制電信號，實(shí)現(xiàn)改變手動伺服泵的排量。在上述二種系繩方案的實(shí)施方式中，系繩點(diǎn)在變量操縱桿17上的位置，決定了系繩15對變量操縱桿17所施力的力臂，系繩主動輪13之系繩節(jié)園，決定了該主動輪13在牽動繩時受力的力臂。操縱桿17受力的力臂與主動輪13受力的力臂比反映了減速比，減速比> 1，可有放大扭矩，提高控制分辨率的功效。第二實(shí)施例圖3(a)、(b)為本發(fā)明的將手動伺服泵改成電控泵的裝置的第二實(shí)施例示意圖。該裝置由步進(jìn)電機(jī)11、步進(jìn)電機(jī)支架12、小齒輪23、大齒輪M構(gòu)成。步進(jìn)電機(jī) 11安裝在步進(jìn)電機(jī)支架12上，步進(jìn)電機(jī)支架12安裝在泵體10上。步進(jìn)電機(jī)11的輸出軸用鍵與主動小齒輪23固定連接，大齒輪M與小齒輪23嚙合，大齒輪M安裝固定在手動伺服泵動作輸入機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動軸18上，通常，手動伺服泵的變量操縱桿就安裝在該轉(zhuǎn)動軸18 上，圖示已把變量操縱桿拆下，安裝上大齒輪M。(同樣有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，在這里不予重復(fù)。)由于通常轉(zhuǎn)動軸18的轉(zhuǎn)動范圍不大，所以大齒輪對可制成扇形狀，以減小所占位
置，便于罩殼遮蔽。同樣，大齒輪M與小齒輪23的減速比> 1，利于放大扭矩及提高控制分辨率。類似的是，將上述實(shí)施例中的步進(jìn)電機(jī)11改成伺服電機(jī)，同時將步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器改成伺服電機(jī)驅(qū)動器，就成了另一方案的實(shí)施例。在前述兩個實(shí)施例中安裝旋轉(zhuǎn)編碼器的方法，可在步進(jìn)電機(jī)輸出軸上，除了固定上述系繩主動輪13或小齒輪23外，用聯(lián)軸節(jié)直接與旋轉(zhuǎn)編碼器連接。有的步進(jìn)電機(jī)11是雙出軸端的，還可在另一出軸端上連接旋轉(zhuǎn)編碼器，參見圖4，步進(jìn)電機(jī)11有前后出軸端， 一端固定小齒輪23 (也可是系繩主動輪1 ，另一端通過聯(lián)軸節(jié)32與旋轉(zhuǎn)編碼器31相連， 而旋轉(zhuǎn)編碼器31則安裝在支架33上，該支架33定位在步進(jìn)電機(jī)11上。需要說明的是，上述安裝方式只是方式之一，在整個由步進(jìn)電機(jī)輸出軸至手動伺服泵的動作輸入機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸的傳動鏈中的任一傳動關(guān)系確定的環(huán)節(jié)，都可安裝之。旋轉(zhuǎn)編碼器可以是絕對旋轉(zhuǎn)編碼器，其位置信號，反映了手動伺服泵的動作輸入機(jī)構(gòu)的位置，即反映排量；也可是相對旋轉(zhuǎn)編碼器，其輸出的脈沖信號反映位置相對變動量，在采用其時，還必須確定初始位置，這可用輔以其它反映原始位置的傳感器或開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。綜上所述，對使用步進(jìn)電機(jī)及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器來改變手動伺服泵排量的上述方案是這樣實(shí)施控制的即上位控制器的相應(yīng)輸出端分別與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的方向控制端及步進(jìn)脈沖端相連。用向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的方向控制端送出信號(例如高/低電平信號)，以控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，用向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的步進(jìn)信號端給出的脈沖數(shù)來控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)量，這樣，也就是由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器向步進(jìn)電機(jī)各繞組依次發(fā)出相互配合的控制驅(qū)動電信號，從而控制手動伺服泵之動作輸入構(gòu)件的動作方向及動作量，從而達(dá)到控制泵的排量的增加量或減少量。當(dāng)用校準(zhǔn)的方式，確定某一排量對應(yīng)某一步進(jìn)電機(jī)確定的位置時，就能由排量的增加量或減少量來確定該泵在步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)中的任一時刻所對應(yīng)的排量。校準(zhǔn)的方式之一是在排量不為零的某一點(diǎn)，測試實(shí)際排量。對閉式泵而言，由于排量有二個方向(A 口輸出，或B 口輸出——A、B分別是泵的二個輸出或回流口)，所以宜在二個方向分別測試二個不為零的排量，分別作為基準(zhǔn)，然后與排量變動量的迭加來確定步進(jìn)電機(jī)排量變動后的實(shí)際排量，以減少變量動作機(jī)構(gòu)之傳動鏈之存在的間隙的影響。通常，當(dāng)上述使用伺服電機(jī)及伺服電機(jī)驅(qū)動器時，需要有反饋信號輸入給伺服電機(jī)驅(qū)動器，使根據(jù)指令信號與反饋信號之差來計(jì)算(例如PID運(yùn)算)給出驅(qū)動伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向及旋轉(zhuǎn)量的控制電信號。該反饋信號可來自于反應(yīng)動作輸入機(jī)構(gòu)位置的旋轉(zhuǎn)編碼
ο當(dāng)上述使用步進(jìn)電機(jī)及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的方案時，當(dāng)為消除可能的失步等錯誤的影響時，或者想避免開機(jī)時的初始位置的校準(zhǔn)時，也可采用旋轉(zhuǎn)編碼器。在上述使用旋轉(zhuǎn)編碼器的裝置方案時，其控制方式是通過旋轉(zhuǎn)編碼器的旋轉(zhuǎn)角度的位置信號值，以此計(jì)得手動伺服泵動作輸入機(jī)構(gòu)之位置，從而計(jì)得手動伺服泵之排量值，當(dāng)目標(biāo)排量與實(shí)際排量存在誤差時，用誤差值計(jì)得排量的增加值或減少值，并以此來執(zhí)行，從而消除誤差，達(dá)到排量的目標(biāo)值。通常消除誤差的算法可以用PID算法，即通常的比例積分微分算法。旋轉(zhuǎn)編碼器的信號采用絕對值信號輸出或脈沖輸出(相對量輸出)均可，在前已有敘述，這里不再予以重復(fù)。使用上述裝置，當(dāng)以改變排量來實(shí)現(xiàn)對特定參數(shù)的控制，并且該特定參數(shù)可測知時，用特定參數(shù)的目標(biāo)值與實(shí)際值的誤差來控制泵的排量的增加值或減小值，來實(shí)現(xiàn)該特定參數(shù)的控制。以攪拌運(yùn)輸車為例，它的攪拌筒轉(zhuǎn)速是須控制的參數(shù)。當(dāng)泵的排量變化時，基本線性地引起攪拌筒轉(zhuǎn)速的變化。這種情形就可用圖5所示的邏輯框圖予以控制。各方案均實(shí)現(xiàn)了控制電量與泵排量的轉(zhuǎn)換，而排量的變化，最終會導(dǎo)致攪拌筒轉(zhuǎn)速的變化，當(dāng)給定轉(zhuǎn)速指令與實(shí)際傳感器53測得的轉(zhuǎn)速不一致時，可用PID運(yùn)算模塊51計(jì)算求得應(yīng)有的控制電量(或其變化量)，然后將該控制電量送入采用本發(fā)明方案后轉(zhuǎn)換為的電控泵52，導(dǎo)致誤差被消除，使指令值與實(shí)際值趨于一致。(其框圖中Dp為泵排量，1^為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，Hpv，Hmv分別為泵、液壓馬達(dá)之容積效率，Dm為馬達(dá)排量，i是減速器速比。)更具體一些，有下列表述Dp與攪拌筒轉(zhuǎn)速的目標(biāo)值χ的函數(shù)關(guān)系，即有Dp · η0046] 用Dp=f(x)表達(dá)，便有
權(quán)利要求1.一種將手動伺服泵改成電控變量泵的裝置，應(yīng)用于一手動伺服泵上，其特征在于， 該裝置包括一個步進(jìn)電機(jī)、一個系繩主動輪、至少一個滑輪、至少一根系繩及一個步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器；所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上裝有系繩主動輪，所述系繩從所述系繩主動輪引出并通過所述滑輪過渡后與所述手動伺服泵的動作輸入構(gòu)件相連；所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器受外部電信號控制驅(qū)動所述步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，從而通過使所述系繩主動輪轉(zhuǎn)動帶動所述系繩，拉動所述手動伺服泵的動作輸入構(gòu)件。
2.一種將手動伺服泵改成電控變量泵的裝置，應(yīng)用于一手動伺服泵上，其特征在于， 該裝置包括一個伺服電機(jī)、一個系繩主動輪、至少一個滑輪，至少一根系繩及一個伺服電機(jī)驅(qū)動器，所述伺服電機(jī)輸出軸上裝有所述系繩主動輪，所述系繩從所述系繩主動輪引出并通過所述滑輪過渡后與所述手動伺服泵的動作輸入構(gòu)件相連；所述伺服電機(jī)驅(qū)動器受外部電信號控制驅(qū)動所述伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動，從而通過使所述系繩主動輪轉(zhuǎn)動帶動所述系繩， 拉動所述手動伺服泵的動作輸入構(gòu)件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的將手動伺服泵改成電控變量泵的裝置，其特征在于， 所述系繩包括可承受拉應(yīng)力的繩、帶、鏈等柔性連接體，或在所述系繩的拉動環(huán)節(jié)中設(shè)有拉簧。
4.一種將手動伺服泵改成電控變量泵的裝置，應(yīng)用于一手動伺服泵上，其特征在于， 所述裝置包括一個步進(jìn)電機(jī)、一個主動齒輪、一個被動齒輪及一個步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，所述步進(jìn)電機(jī)輸出軸上安裝所述主動齒輪，所述被動齒輪與所述主動齒輪嚙合，并與所述手動伺服泵的動作輸入構(gòu)件相連接；所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器受外部電信號的控制，驅(qū)動所述步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，使所述主動齒輪帶動所述被動齒輪并進(jìn)一步帶動所述手動伺服泵的動作輸入構(gòu)件。
5.一種將手動伺服泵改成電控變量泵的裝置，應(yīng)用于一手動伺服泵上，其特征在于， 所述裝置包括一個伺服電機(jī)、一個主動齒輪、一個被動齒輪及一個伺服電機(jī)驅(qū)動器，所述伺服電機(jī)輸出軸上安裝所述主動齒輪，所述被動齒輪與所述主動齒輪嚙合，并與所述手動伺服泵的動作輸入構(gòu)件相連接；所述伺服電機(jī)驅(qū)動器受外部電信號的控制，驅(qū)動所述伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，使所述主動齒輪帶動所述被動齒輪并帶動所述手動伺服泵的動作輸入構(gòu)件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4或5所述的將手動伺服泵改成電控變量泵的裝置，其特征在于，所述裝置還包括一個旋轉(zhuǎn)編碼器，與所述步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)輸出軸直接連接或傳動連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種將手動伺服泵改成電控變量泵的裝置，應(yīng)用于一手動伺服泵上，該裝置包括一個步進(jìn)電機(jī)、一個系繩主動輪、至少一個滑輪、至少一根系繩及一個步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器；所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上裝有系繩主動輪，所述系繩從所述系繩主動輪引出并通過所述滑輪過渡后與所述手動伺服泵的動作輸入構(gòu)件相連；所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器受外部電信號控制驅(qū)動所述步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，從而通過使所述系繩主動輪轉(zhuǎn)動帶動所述系繩，拉動所述手動伺服泵的動作輸入構(gòu)件。本實(shí)用新型還公開了其他的將手動伺服泵改成電控泵的裝置。本實(shí)用新型使系統(tǒng)設(shè)計(jì)者對電控泵有更多的選擇，提供了將使用最普遍，價格較便宜的手動伺服泵改變成電控變量泵的一種裝置。
文檔編號F15B21/00GK202073873SQ201120099748
公開日2011年12月14日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者朱明 申請人:上海華豐工業(yè)控制技術(shù)工程有限公司