一種電液伺服系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及液壓伺服控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電液伺服系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在一些需要精確位移控制和速度動態(tài)響應(yīng)調(diào)節(jié)的場合中，一般都采用伺服系統(tǒng)作為傳動機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)動力單元和執(zhí)行單元之間的連接，完成特定的操作。
[0003]液壓伺服控制系統(tǒng)因響應(yīng)迅速、結(jié)構(gòu)緊湊、精度高等諸多優(yōu)點(diǎn)被廣泛采用。為實(shí)現(xiàn)執(zhí)行單元的實(shí)時(shí)精確控制，執(zhí)行單元上會設(shè)置相應(yīng)的傳感器，傳感器監(jiān)測執(zhí)行單元的位置、速度等信號，反饋到伺服控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)輸入功率，形成控制閉環(huán)?，F(xiàn)有技術(shù)中液壓伺服控制系統(tǒng)采用液壓泵提供恒定的液壓系統(tǒng)動力，液壓伺服閥調(diào)節(jié)開口大小，控制進(jìn)入、流出液壓執(zhí)行單元的液壓油的油量，控制執(zhí)行單元的速度和位移量。為實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)功能，液壓伺服閥的中間閥芯和閥體之間需滿足精密間隙配合，如液壓油中具有較小雜質(zhì)就可能進(jìn)入閥芯和閥體的間隙而影響、妨礙閥芯的移動以及配套調(diào)節(jié)馬達(dá)的正常工作，因此液壓伺服閥對液壓油的清潔度要求很高，無法適用于液壓油清潔度無法保證的工況環(huán)境。同時(shí)，采用液壓伺服閥的液壓伺服控制系統(tǒng)液壓泵一直處于工作狀態(tài)下，能量損失較大。
[0004]電氣伺服系統(tǒng)采用伺服電機(jī)驅(qū)動滾珠絲杠方式控制執(zhí)行器單元的動作響應(yīng)，雖然其定位精度、傳動效率比較高，但是承載能力低、加工成本較高且不能自鎖，不適用于很多場合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種新的電液伺服控制系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明提供一種電液伺服系統(tǒng)，包括液壓執(zhí)行單元、傳感器、進(jìn)油路、回油路、油箱、液壓動力元件；所述液壓執(zhí)行單元外接負(fù)載、可拖動負(fù)載完成特定指令動作，所述傳感器感應(yīng)所述液壓執(zhí)行單元的實(shí)際動作，并形成反饋所述液壓執(zhí)行單元的實(shí)際動作的反饋指令；液壓油從所述油箱通過所述進(jìn)油路流入所述液壓執(zhí)行單元，液壓油從所述液壓執(zhí)行單元或從所述進(jìn)油路或同時(shí)從所述液壓執(zhí)行單元和所述進(jìn)油路通過所述回油路流回所述油箱；所述液壓動力元件位于所述進(jìn)油路上，所述液壓動力元件用于驅(qū)動液壓油從所述進(jìn)油路流入所述液壓執(zhí)行單元或所述回油路；還包括伺服電機(jī)和伺服控制單元，所述伺服控制單元接收上位機(jī)發(fā)出的控制指令和所述傳感器形成的反饋指令，控制所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速，所述伺服電機(jī)拖動所述液壓動力元件向所述液壓執(zhí)行單元提供液壓油，驅(qū)動、控制所述液壓執(zhí)行單元的動作。
[0007]因采用伺服電機(jī)速度可調(diào)的特性，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速而改變進(jìn)油量的大小，具有成本低、控制精度和可靠性高、結(jié)構(gòu)緊湊、抗干擾能力強(qiáng)、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用到對動態(tài)響應(yīng)不是非常高，但是對控制精度有要求較高的場合，尤其是在工況環(huán)境較差、液壓油清潔度無法保證的環(huán)境條件下，本電液伺服系統(tǒng)尤為適用。
[0008]優(yōu)選的，還包括換向閥，所述換向閥位于所述回油路上；所述液壓執(zhí)行單元為單作用液壓缸，所述單作用液壓缸的作用油腔與所述進(jìn)油路、所述回油路密封連接；所述換向閥可控制所述回油路的開閉；當(dāng)液壓油流入所述作用油腔時(shí)，所述換向閥關(guān)閉，使所述回油路閉合；當(dāng)液壓油從所述作用油腔流出時(shí)，所述換向閥打開，所述回油路打開，液壓油流回所述油箱。
[0009]優(yōu)選的，所述換向閥為電磁閥。
[0010]進(jìn)一步地，因采用液壓缸作為液壓執(zhí)行單元，且所述液壓缸為單作用液壓缸，因此只采用一套伺服控制系統(tǒng)即可完成驅(qū)動控制任務(wù)，通過外接負(fù)載的作用力完成液壓缸的回程驅(qū)動，可實(shí)現(xiàn)單程速度、位移的精確控制；當(dāng)液壓油流入所述作用油腔時(shí)，所述換向閥閉合關(guān)閉了所述回油路，使得所述進(jìn)油路的液壓油全部進(jìn)入所述作用油腔，控制快速；所述回油路和所述進(jìn)油路、所述作用油腔直接連接，可使得所述作用油腔回油時(shí)所述伺服電機(jī)仍保持轉(zhuǎn)動，保證所述伺服電機(jī)能夠準(zhǔn)確變速，快速響應(yīng)，并在一定程度維持所述單作用液壓缸返程的速度、滿足工況要求。采用電磁閥，可通過伺服控制單元的控制電磁閥的開閉，響應(yīng)快速。
[0011]優(yōu)選的，所述回油路上具有調(diào)速閥，所述調(diào)速閥控制所述回油路的回油量。
[0012]進(jìn)一步地，當(dāng)所述液壓缸維持穩(wěn)定狀態(tài)或所述作用油腔排出液壓油時(shí)，所述電磁閥打開，所述調(diào)速閥可穩(wěn)定液壓油的油量，通過與所述伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速配合調(diào)節(jié)進(jìn)油量和出油量，可調(diào)節(jié)所述液壓油腔排油速度和位移量，控制所述液壓缸的回程位移和回程速度。
[0013]優(yōu)選的，所述單作用液壓缸的非作用油腔與所述油箱連通，所述非作用油腔可用于存儲液壓油。
[0014]進(jìn)一步地，利用所述非作用油腔的空間存儲液壓油，可降低油箱的體積，同時(shí)非作用油腔中的液壓油可利用油缸散熱，保證液壓油的粘度和工作特性。
[0015]優(yōu)選的，所述作用油腔為所述單作用液壓缸的有桿腔。
[0016]優(yōu)選的，還包括溢流旁路和溢流閥，所述溢流閥位于所述溢流旁路上，所述溢流旁路一端與所述進(jìn)油路和所述作用油腔連接，所述溢流旁路的另一端與所述油箱連接。
[0017]進(jìn)一步地，采用所述溢流旁路與所述進(jìn)油路和所述作用油腔連接，利用所述溢流閥的防止壓力過載作用，當(dāng)油路中壓力過高時(shí)，打開所述溢流閥將部分液壓油排出管路，可防止系統(tǒng)過載，提尚安全性。
[0018]優(yōu)選的，還包括單向閥，所述單向閥位于所述進(jìn)油路上，所述單向閥控制液壓油從所述液壓動力元件流入所述單向閥。
[0019]優(yōu)選的，還包括所過濾器，所述過濾器位于所述進(jìn)油路上。
[0020]進(jìn)一步地，所述進(jìn)油路上具有過濾器，可以過濾進(jìn)入管路和閥控元件中的液壓油的清潔度，采用所述單向閥，可防止進(jìn)油路的液壓油回流。
[0021]優(yōu)選的，所述液壓動力元件為齒輪泵。
【附圖說明】
[0022]圖1為實(shí)施例中電液伺服系統(tǒng)的示意圖；
[0023]圖2為實(shí)施例電液伺服系統(tǒng)的液壓缸示意圖；
[0024]圖3為實(shí)施例電液伺服系統(tǒng)伺服控制單元和液壓動力單元示意圖；
[0025]圖4為實(shí)施例電液伺服系統(tǒng)的工作原理圖；
[0026]圖5為實(shí)施例電液伺服系統(tǒng)的伺服控制流程圖；
[0027]圖1-圖 5 中:
[0028]液壓缸-1，伺服控制單元-2，液壓動力單元-3，第一油管-4，電纜穿線管-5，第二油管-6，閥塊-7，托板-8 ;缸體-10，輸出端耳環(huán)-11，缸蓋-12，活塞桿-13，有桿腔-14，活塞-15，無桿腔-16，缸底-17，傳感器-18，地錨耳環(huán)-19 ；電源開關(guān)-21，閉環(huán)控制器-22，電氣元件防護(hù)罩-23，電抗器-24，伺服驅(qū)動器-25，電氣安裝板-26，濾波器_27，溫度壓力傳感器-28，伺服電機(jī)-29 ;油箱-31，齒輪泵-32，單向閥-33，過濾器-34，溢流閥-35，測壓接口 -36，調(diào)速閥-37，電磁閥-38。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0030]如圖1，本實(shí)施例中電液伺服系統(tǒng)主要由液壓缸1、伺服控制單元2、液壓動力單元3，伺服控制單元2和液壓動力單元3安裝在閥塊7上形成了伺服液壓站，可控制向液壓缸I中注入、流出液壓油，實(shí)現(xiàn)液壓缸的可控作業(yè)。液壓動力單元中相應(yīng)的控制閥及液壓動力元件也集成在閥塊7上；伺服液壓站通過托板8固定在了液壓缸上；液壓動力單元3通過第一油管4和第二油管6與液壓缸I內(nèi)的有桿腔和無桿腔相連，形成部分液壓油路。為實(shí)現(xiàn)伺服控制，液壓缸I中具有傳感器，電纜穿線管5內(nèi)穿接連接傳感器和伺服控制系統(tǒng)的電纜。
[0031]圖2為實(shí)施例液壓伺服系統(tǒng)的液壓缸示意圖，從圖2看出本實(shí)施例的液壓缸的活塞桿13的一端具有輸出端耳環(huán)11，另一端具有地錨耳環(huán)19，輸出端耳環(huán)11可拖動負(fù)載按照指令執(zhí)行相應(yīng)的動作。液壓缸I的主體有缸體10、缸蓋12，活塞桿13、活塞15和缸底17，活塞15將缸體10分成了有桿腔14和無桿腔16兩部分。本實(shí)施例中的液壓缸為單作用油缸，有桿腔14為作用油腔，向有桿腔內(nèi)注入液壓油可使活塞桿13內(nèi)縮，完成回縮動作；因外接足夠大的負(fù)載，在需要排油時(shí)，通過負(fù)載作用于活塞桿13的壓力驅(qū)動有桿腔14的液壓油排出，完成活塞桿13的外伸動作。無桿腔16中也充滿液壓油，其與液壓動力單元3中的油箱31連通，使得液壓油可在無桿腔16、油箱31和有桿腔14之間流動，減小了油箱的體積，同時(shí)借助缸體散發(fā)工作產(chǎn)生的熱量；在油箱足夠大且具有足夠散熱能力時(shí)，無桿腔16也可不具有此功能。為了完成伺服控制功能，活塞桿13的桿體具有內(nèi)腔，液壓缸I的缸底17上安裝了位移傳感器18，位移傳感器18的傳感部件插入活塞桿13的內(nèi)腔中，測量活塞桿13的伸出長度和活塞桿13的運(yùn)動速度，反饋給伺服控制單元2，調(diào)整液壓油的供應(yīng)使液壓缸I按照指令運(yùn)動并進(jìn)行微動調(diào)節(jié)。
[0032]圖3為實(shí)施例伺服控制單元和液壓動力單元示意圖，其中伺服控制單元主要有電源開關(guān)21、閉環(huán)控制器22、電抗器24、濾波器27、伺服驅(qū)動器25和伺服電機(jī)29組成，以上各部分除伺服電機(jī)29外均固定在電氣安裝板26上，伺服電機(jī)29安裝在閥塊7上。為了實(shí)時(shí)監(jiān)控液壓油的工作溫度、油壓，分別在液壓動力單元的液壓油箱內(nèi)和進(jìn)油路上設(shè)置有溫度壓力傳感器28和測壓接口 36，與伺服控制單元2連接反饋液壓油工作狀況，確保系統(tǒng)安全工作。伺服控制單元2中，閉環(huán)控制器22用于接收上位機(jī)的控制指令和位移傳感器18的位移反饋指令，通過閉環(huán)算法計(jì)算液壓缸I的工作狀態(tài)，發(fā)出下一步的控制指令給伺服控制器25，電抗器24和濾波器27具有濾波穩(wěn)壓作用，排除外接電源的對伺服系統(tǒng)的干擾，伺服驅(qū)動器25根據(jù)接收指令控制伺服電機(jī)29的轉(zhuǎn)速，而伺服電機(jī)29則拖動相應(yīng)的液壓動力元件完成供油。因伺服控制單元2需要保證較高的防護(hù)等級，并且其也會產(chǎn)生相應(yīng)的電磁干擾，因此在伺服控制單元I外側(cè)設(shè)置了電氣元件防護(hù)罩23，電氣元件防護(hù)罩23既可以提高伺服控制單元的防水、防塵能力，有可以防止電氣元件產(chǎn)生的電磁輻射向外傳播、減少對外界的電磁干擾。
[0033]圖3中也示出了本實(shí)施中的液壓動力單元的關(guān)鍵組成部分，液壓動力單元中的所有閥控元件均集成在閥塊7中，通過閥控元件連接相應(yīng)的管路、動力源、油箱可實(shí)現(xiàn)液壓油的供應(yīng)、排出功能。液壓動力單元主要有油箱31、齒輪泵3