本發(fā)明涉及到液壓電磁閥技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種響應(yīng)速度快，控制精度高且控制模式可獨(dú)立配置、靈活組合的電液數(shù)字換向閥。

背景技術(shù)：

電液閥作為液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)的一種重要的閥類，主要由先導(dǎo)閥和主閥組成，先導(dǎo)閥一般為電磁閥換向閥，主要通過換向控制進(jìn)入主閥油路，從而起到弱電控制大流量、大壓力的作用。但一般先導(dǎo)閥為普通電磁換向閥，只能起到簡(jiǎn)單的油路換向，沒法對(duì)油液的壓力、流量起到精確的控制，假如工況變化，比如執(zhí)行元件需要不同的運(yùn)動(dòng)速度，則需要用電液比例閥來實(shí)現(xiàn)。

電液比例閥雖然能對(duì)壓力和流量進(jìn)行線性比例控制，但比例電磁鐵輸入電流大，高頻響應(yīng)慢等缺點(diǎn)。近年來，為了取得好的控制效果，人們用數(shù)字閥做為先導(dǎo)閥，從而發(fā)展成為電液數(shù)字閥。其可直接與計(jì)算機(jī)進(jìn)行接口，不需要數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，與比例閥、伺服閥相此，此類閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、重復(fù)性好、工作穩(wěn)定可靠，由于它將計(jì)算機(jī)和液壓技術(shù)緊密結(jié)合，因而有著廣闊的應(yīng)用前景。

傳統(tǒng)的數(shù)字閥控制方式一般采用增量控制法和脈寬調(diào)制控制法，增量控制法主要通過控制系統(tǒng)產(chǎn)生數(shù)字式脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置將步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)閥芯移動(dòng)，控制和調(diào)節(jié)液壓參數(shù)。但由于步進(jìn)電機(jī)具有較大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，在與液壓閥機(jī)械連接后，慣量增大，固有頻率進(jìn)一步降低，因此頻響性能受到很大限制，甚至出現(xiàn)高頻失步現(xiàn)象。

脈寬調(diào)制數(shù)字閥一般為快速開關(guān)型數(shù)字閥，主要是調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的脈寬來控制閥的開與關(guān)及開、并的時(shí)間長(zhǎng)度，從而達(dá)到控制液流的方向、流量和壓力的目的。但其控制精度低，控制模式單一且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，一般作為單獨(dú)的數(shù)字閥使用，很少做先導(dǎo)閥使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種響應(yīng)速度快，控制精度高且控制模式可獨(dú)立配置、靈活組合的電液數(shù)字換向閥。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種電液數(shù)字換向閥，所述電液數(shù)字換向閥包括左先導(dǎo)閥；右先導(dǎo)閥；左主閥；右主閥；左先導(dǎo)閥芯驅(qū)動(dòng)裝置；右先導(dǎo)閥芯驅(qū)動(dòng)裝置；左主閥控制油路壓力檢測(cè)裝置；右主閥控制油路壓力檢測(cè)裝置；其中，所述左先導(dǎo)閥進(jìn)油口P1的進(jìn)油通道與所述右先導(dǎo)閥進(jìn)油口P2的進(jìn)油通道在先導(dǎo)閥體內(nèi)部與先導(dǎo)閥進(jìn)油通道P'垂直連通，所述左先導(dǎo)閥出油口T1的出油通道與所述右先導(dǎo)閥出油口T2的出油通道在先導(dǎo)閥體內(nèi)部與先導(dǎo)閥回油通道T'垂直連通，所述左先導(dǎo)閥控制油口A1的油路通道與所述左主閥閥芯上端空腔通過先導(dǎo)閥體與主閥體內(nèi)部通道連通，所述左先導(dǎo)閥控制油口B1與所述左主閥閥芯下端空腔通過先導(dǎo)閥體與主閥體外部通道連通，所述右先導(dǎo)閥控制油口A2的油路通道與所述右主閥閥芯上端空腔通過先導(dǎo)閥體與主閥體內(nèi)部通道連通，所述右先導(dǎo)閥控制油口B2的油路通道與所述右主閥閥芯下端空腔通過先導(dǎo)閥體與主閥體外部通道連通，所述左主閥進(jìn)油口P3的油路通道與所述右主閥進(jìn)油口P4的油路通道在主閥體內(nèi)部與主閥進(jìn)油口P的油路通道垂直連通，所述左主閥回油口T3的油路通道與所述右主閥回油口T4的油路通道在主閥體內(nèi)部與主閥回油口T的油路通道垂直連通；

優(yōu)選方案，其中，所述左先導(dǎo)閥的閥芯與所述右先導(dǎo)閥的閥芯水平對(duì)稱分布在先導(dǎo)閥的同一閥體孔中；

優(yōu)選方案，其中，所述左先導(dǎo)閥芯驅(qū)動(dòng)裝置為左音圈電機(jī)，所述右先導(dǎo)閥芯驅(qū)動(dòng)裝置為右音圈電機(jī)；

優(yōu)選方案，其中，所述左音圈電機(jī)與所述左先導(dǎo)閥的閥芯連接裝置、所述右音圈電機(jī)與所述右先導(dǎo)閥的閥芯連接裝置均為聯(lián)軸器；

優(yōu)選方案，其中，還包括中央控制器，所述中央控制器安裝在所述左先導(dǎo)閥的閥體上端中央；

優(yōu)選方案，其中，所述中央控制器與所述左音圈電機(jī)、所述右音圈電機(jī)均通過CAN總線連接；

優(yōu)選方案，其中，所述左主閥的閥芯、所述右主閥的閥芯豎直對(duì)稱布置在所述左主閥的閥體、所述右主閥的閥體內(nèi)；

優(yōu)選方案，其中，所述左主閥的閥體與所述右主閥的閥體為同一閥體；

優(yōu)選方案，其中，還包括左位移傳感器、右位移傳感器，所述左位移傳感器上端安裝在先導(dǎo)閥閥體內(nèi)，下端插入所述左主閥的閥芯上端的圓孔內(nèi)，形成間隙配合，所述左位移傳感器導(dǎo)線通過先導(dǎo)閥閥體與所述中央控制器連接；所述右位移傳感器上端安裝在先導(dǎo)閥閥體內(nèi)，下端插入所述右主閥的閥芯上端的圓孔內(nèi)，形成間隙配合，所述右位移傳感器導(dǎo)線通過先導(dǎo)閥閥體與所述中央控制器連接；

優(yōu)選方案，其中，所述左位移傳感器、所述右位移傳感器均為L(zhǎng)VDT位移傳感器。

優(yōu)選方案，其中，所述左主閥控制油路壓力檢測(cè)裝置為B口壓力傳感器，所述B口壓力傳感器嵌在主閥體內(nèi)靠近B口的油路通道內(nèi)，所述B口壓力傳感器導(dǎo)線穿出主閥體左端通過CAN總線與所述中央控制器連接；

優(yōu)選方案，其中，所述右主閥控制油路壓力檢測(cè)裝置為A口壓力傳感器，所述A口壓力傳感器嵌在主閥體內(nèi)靠近A口的油路通道內(nèi)，所述A口壓力傳感器導(dǎo)線穿出主閥體右端通過CAN總線與所述中央控制器連接；

優(yōu)選方案，其中，還包括P口壓力傳感器、T口壓力傳感器，所述P口壓力傳感器嵌在主閥體內(nèi)P口油路通道靠近出口的位置，所述P口壓力傳感器導(dǎo)線穿出主閥體通過CAN總線與所述中央控制器連接，所述T口壓力傳感器嵌在主閥體內(nèi)T口油路通道靠近出口的位置，所述T口壓力傳感器導(dǎo)線穿出主閥體通過CAN總線與所述中央控制器連接。

本發(fā)明的特點(diǎn)在于：先導(dǎo)閥閥芯由音圈電機(jī)獨(dú)立控制，響應(yīng)速度快，控制精度高；主閥芯分別由先導(dǎo)閥獨(dú)立控制，由于設(shè)置有位移傳感器，可以對(duì)主閥芯位置進(jìn)行精確控制，由于設(shè)置有壓力傳感器，可以對(duì)主閥的進(jìn)口壓力、出口壓力、控制油口壓力以及流量進(jìn)行精確的閉環(huán)控制，確保執(zhí)行元件能精確的速度工作，并且，可以根據(jù)實(shí)際平臺(tái)使用的工況，確定最佳的雙閥芯組合控制方案。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的一種電液換向閥結(jié)構(gòu)原理圖；

圖2為本發(fā)明所述的一種電液換向閥的應(yīng)用實(shí)施例；

圖3為本發(fā)明所述的一種電液換向閥的另一應(yīng)用實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。

如圖1所示，一種電液數(shù)字換向閥，所述電液數(shù)字換向閥包括左先導(dǎo)閥1；右先導(dǎo)閥2；左主閥3；右主閥4；左先導(dǎo)閥芯驅(qū)動(dòng)裝置5；右先導(dǎo)閥芯驅(qū)動(dòng)裝置6；左主閥控制油路壓力檢測(cè)裝置9；右主閥控制油路壓力檢測(cè)裝置10；其中，所述左先導(dǎo)閥1進(jìn)油口P1的進(jìn)油通道與所述右先導(dǎo)閥2進(jìn)油口P2的進(jìn)油通道在先導(dǎo)閥體內(nèi)部與先導(dǎo)閥進(jìn)油通道P'垂直連通，所述左先導(dǎo)閥1出油口T1的出油通道與所述右先導(dǎo)閥2出油口T2的出油通道在先導(dǎo)閥體內(nèi)部與先導(dǎo)閥回油通道T'垂直連通，所述左先導(dǎo)閥1控制油口A1的油路通道與所述左主閥3閥芯上端空腔通過先導(dǎo)閥體與主閥體內(nèi)部通道連通，所述左先導(dǎo)閥1控制油口B1與所述左主閥3閥芯下端空腔通過先導(dǎo)閥體與主閥體外部通道連通，所述右先導(dǎo)閥2控制油口A2的油路通道與所述右主閥4閥芯上端空腔通過先導(dǎo)閥體與主閥體內(nèi)部通道連通，所述右先導(dǎo)閥2控制油口B2的油路通道與所述右主閥4閥芯下端空腔通過先導(dǎo)閥體與主閥體外部通道連通，所述左主閥3進(jìn)油口P3的油路通道與所述右主閥4進(jìn)油口P4的油路通道在主閥體內(nèi)部與主閥進(jìn)油口P的油路通道垂直連通，所述左主閥3回油口T3的油路通道與所述右主閥4回油口T4的油路通道在主閥體內(nèi)部與主閥回油口T的油路通道垂直連通；

具體地，所述左先導(dǎo)閥1的閥芯與所述右先導(dǎo)閥2的閥芯水平對(duì)稱分布在先導(dǎo)閥的同一閥體孔中；

具體地，所述左先導(dǎo)閥芯驅(qū)動(dòng)裝置5為左音圈電機(jī)，所述右先導(dǎo)閥芯驅(qū)動(dòng)裝置6為右音圈電機(jī)；

具體地，所述左音圈電機(jī)與所述左先導(dǎo)閥1的閥芯連接裝置、所述右音圈電機(jī)與所述右先導(dǎo)閥2的閥芯連接裝置均為聯(lián)軸器；

具體地，還包括中央控制器13，所述中央控制器13安裝在所述左先導(dǎo)閥1的閥體上端中央；

具體地，所述中央控制器13與所述左音圈電機(jī)、所述右音圈電機(jī)均通過CAN總線連接；

具體地，所述左主閥3的閥芯、所述右主閥4的閥芯豎直對(duì)稱布置在所述左主閥3的閥體、所述右主閥4的閥體內(nèi)；

具體地，所述左主閥3的閥體與所述右主閥4的閥體為同一閥體；

具體地，還包括左位移傳感器7、右位移傳感器8，所述左位移傳感器7上端安裝在先導(dǎo)閥閥體內(nèi)，下端插入所述左主閥3的閥芯上端的圓孔內(nèi)，形成間隙配合，所述左位移傳感器7導(dǎo)線通過先導(dǎo)閥閥體與所述中央控制器13連接；所述右位移傳感器8上端安裝在先導(dǎo)閥閥體內(nèi)，下端插入所述右主閥4的閥芯上端的圓孔內(nèi)，形成間隙配合，所述右位移傳感器8導(dǎo)線通過先導(dǎo)閥閥體與所述中央控制器13連接；

具體地，所述左位移傳感器7、所述右位移傳感器8均為L(zhǎng)VDT位移傳感器。

具體地，所述左主閥控制油路壓力檢測(cè)裝置9為B口壓力傳感器，所述B口壓力傳感器嵌在主閥體內(nèi)靠近B口的油路通道內(nèi)，所述B口壓力傳感器導(dǎo)線穿出主閥體左端通過CAN總線與所述中央控制器13連接；

具體地，所述右主閥控制油路壓力檢測(cè)裝置10為A口壓力傳感器，所述A口壓力傳感器嵌在主閥體內(nèi)靠近A口的油路通道內(nèi)，所述A口壓力傳感器導(dǎo)線穿出主閥體右端通過CAN總線與所述中央控制器13連接；

具體地，還包括P口壓力傳感器11、T口壓力傳感器12，所述P口壓力傳感器11嵌在主閥體內(nèi)P口油路通道靠近出口的位置，所述P口壓力傳感器11導(dǎo)線穿出主閥體通過CAN總線與所述中央控制器13連接，所述T口壓力傳感器12嵌在主閥體內(nèi)T口油路通道靠近出口的位置，所述T口壓力傳感器12導(dǎo)線穿出主閥體通過CAN總線與所述中央控制器13連接。

下面就本發(fā)明的工作原理進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹：

一、例如，中央控制器13通過CAN總線向左音圈電機(jī)5發(fā)出“+”信號(hào)（+代表正向電流，－代表反向電流），左音圈電機(jī)5帶動(dòng)左先導(dǎo)閥1的閥芯向右運(yùn)動(dòng)，進(jìn)油口P1和控制油口A1接通，同時(shí)控制油口B1和回油口T1接通，先導(dǎo)閥控制油液從P'口進(jìn)入P1口，然后進(jìn)入A1口，通過A1口進(jìn)入左主閥3閥芯上端空腔，推動(dòng)左主閥3閥芯向下運(yùn)動(dòng)，左主閥3進(jìn)油口P3和B口接通，主油路通過P口、P3口進(jìn)入B口，然后從B口流出；

二、例如，中央控制器13通過CAN總線向左音圈電機(jī)5發(fā)出“－”信號(hào)，左音圈電機(jī)5帶動(dòng)左先導(dǎo)閥1的閥芯向左運(yùn)動(dòng)，進(jìn)油口P1和控制油口B1接通，同時(shí)控制油口A1和回油口T1接通，先導(dǎo)閥控制油液從P'口進(jìn)入P1口，然后進(jìn)入B1口，通過B1口進(jìn)入左主閥3閥芯下端空腔，推動(dòng)左主閥3閥芯向上運(yùn)動(dòng)，左主閥3油口B和T3油口接通，油液通過B口進(jìn)入T3口，然后從T口流回油箱；

三，右先導(dǎo)閥2對(duì)右主閥4的控制原理與左先導(dǎo)閥1對(duì)左主閥3的控制原理相同。

四，例如，對(duì)主閥芯位移進(jìn)行精確控制，其控制過程為：中央控制器13向左音圈電機(jī)5發(fā)出控制信號(hào)，左音圈電機(jī)5帶動(dòng)左先導(dǎo)閥2閥芯位移某一距離，左先導(dǎo)閥2閥口開啟（開啟大小與左音圈電機(jī)輸入電流大小有關(guān)），先導(dǎo)閥控制油液從P'口進(jìn)入P1口，然后進(jìn)入A1口，通過A1口進(jìn)入左主閥3閥芯上端空腔，推動(dòng)左主閥3閥芯向下運(yùn)動(dòng)，左位移傳感器7將位移信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電信號(hào)，通過CAN總線傳給中央控制器13，與給定控制信號(hào)進(jìn)行比較，比較誤差值經(jīng)過比例放大調(diào)整后，再次通過CAN總線傳輸給左音圈電機(jī)5，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)左主閥3閥芯精確的閉環(huán)控制。

五，例如，對(duì)B口出口流量進(jìn)行精確的閉環(huán)控制，其控制過程為：因?yàn)锽口出口流量為通過左主閥3的閥口流量，根據(jù)流量公式，公式中，—閥口截面積， —B口壓力值， —A口壓力值，要保持穩(wěn)定性，可以在差值不變的情況下通過對(duì)即主閥芯位移的精確控制來實(shí)現(xiàn)，具體地，左位移傳感器7、B口壓力傳感器9、A口壓力傳感器10周期性地將左主閥芯的位移值、B口油液壓力值、A口油液壓力值通過CAN總線傳送給中央控制器13，經(jīng)過中央控制閥內(nèi)置算法處理后，將控制信號(hào)傳輸給左音圈電機(jī)5，左音圈電機(jī)5帶動(dòng)左先導(dǎo)閥1的閥芯做相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變注入左主閥3的閥芯油液的流量，使左主閥3閥芯達(dá)到新的受力平衡，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)油液流量的精確閉環(huán)控制。

另外，需要說明的是，先導(dǎo)閥芯的位移與音圈電機(jī)輸入電流的大小成正比，輸入電流大，則先導(dǎo)閥芯位移量大，閥的開口就大，通過閥口的流量就大，反之亦然。

圖2為本發(fā)明所述的一種電液換向閥的應(yīng)用實(shí)施例，在本實(shí)施例中，控制要求為，液壓缸有桿腔：配置為流量控制模式，實(shí)現(xiàn)液壓缸在某一運(yùn)動(dòng)速度的精確控制，液壓缸無桿腔：配置為壓力控制模式，實(shí)現(xiàn)最小背壓，節(jié)能高效。

其控制過程為：中央控制器13向左音圈電機(jī)5發(fā)出對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)速度的控制電流，左音圈電機(jī)5帶動(dòng)左先導(dǎo)閥1的閥芯向右位移某一距離，左先導(dǎo)閥1的閥口打開（開口大小和電流大小成正比關(guān)系），一定壓力和流量的油液通過P'、P1口進(jìn)入A1口，然后流入左主閥3的閥芯上端，破壞左主閥3閥芯的受力平衡，推動(dòng)左主閥3閥芯向下位移某一距離，左主閥3的閥口打開（開口大小與流入上腔的油液壓力成比例關(guān)系），此時(shí)，某一流量的主油路油液通過P口、P3口、B口進(jìn)入液壓缸有桿腔，因?yàn)榱髁亢鸵簤焊子袟U腔有效截面積均為定值，液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度為定值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)速度的精確控制；中央控制器13同時(shí)向右音圈電機(jī)6發(fā)出控制電流，右音圈電機(jī)6帶動(dòng)右先導(dǎo)閥2的閥芯向右運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)位移量由輸入電流大小控制，進(jìn)油口P2和控制油口B2接通，回油口T2和控制油口A2接通，控制油路油液從P'口、P2口、B2口進(jìn)入右主閥2閥芯下端空腔，推動(dòng)右主閥4閥芯向上運(yùn)動(dòng)，右主閥4閥口完全打開，液壓缸無桿腔油液通過A口進(jìn)入T4口，然后通過T口流回油箱，由于和油箱直接連接，所以實(shí)現(xiàn)最小背壓控制。

圖3為本發(fā)明所述的一種電液換向閥的另一應(yīng)用實(shí)施例，在本實(shí)施例中，控制要求：兩液壓缸實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)速度。

其控制過程為：中央控制器13通過CAN總線向左音圈電機(jī)5和右音圈電機(jī)6輸出不同的控制電流，左音圈電機(jī)5帶動(dòng)左先導(dǎo)閥1的閥芯向右運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)距離，控制油液從P'、P1口、A1口進(jìn)入左主閥3的閥芯上端空腔，推動(dòng)左主閥3閥芯向下移動(dòng)某一距離，某一流量的主油液從P口、P3口、B口進(jìn)入左液壓缸無桿腔，推動(dòng)左液壓缸活塞桿以某一速度前行；同時(shí)右音圈電機(jī)6帶動(dòng)右先導(dǎo)閥2閥芯向左運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的距離，控制油液從P'、P2口、A2口進(jìn)入右主閥4閥芯上端空腔，推動(dòng)右主閥4閥芯向下移動(dòng)相應(yīng)距離，某一流量的主油液從P口、P4口、A口進(jìn)入右液壓缸無桿腔，推動(dòng)右液壓缸活塞桿以另一速度前行，從而實(shí)現(xiàn)兩液壓缸以不同的速度前行。

另外，需要說明的，本說明書及其附圖2、附圖3為本發(fā)明的應(yīng)用實(shí)施例，并不說明本發(fā)明只有這二個(gè)應(yīng)用實(shí)施例，例如，可以對(duì)二個(gè)及以上的液壓缸同時(shí)實(shí)施同一時(shí)間不同速度或者同一時(shí)間相同速度控制，例如，可以對(duì)三個(gè)及以上的液壓缸實(shí)施不同時(shí)間相同速度或者不同時(shí)間不同速度控制，例如，可以對(duì)每個(gè)液壓缸實(shí)施不同速度、不同壓力控制，例如，可以通過對(duì)主閥閥芯的精確位移的閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)液壓缸活塞桿運(yùn)動(dòng)位移的精確控制，例如，可以對(duì)通過每一個(gè)主閥芯閥口的油液流量進(jìn)行精確的閉環(huán)控制，等等。