專利名稱:高速開關(guān)式多功能伺服閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種伺服閥,特別是一種利用單片機作為控制器;用兩位兩通高速開 關(guān)閥作為先導(dǎo)閥去控制可調(diào)節(jié)閥;用手動控制盤實現(xiàn)手動與自動控制的高速開關(guān)式多功能 伺服閥,屬于液壓及自動控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
目前,伺服油缸都是由常規(guī)電子線路連接的各種伺服閥來控制的,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價格 昂貴,不利于推廣,而且國產(chǎn)的伺服閥可靠性不高,因而國內(nèi)沒有可靠的伺服閥來對伺服油 缸產(chǎn)品進行自動化控制。 已有技術(shù)中,申請?zhí)枮?00720067300. 7,名稱為智能化開關(guān)式球閥伺服油缸的實 用新型專利是由兩個兩位三通高速開關(guān)閥和四個液控開關(guān)式球閥組成,和單片機組合對伺 服油缸實施智能化的控制;并通過四位六通切換閥實現(xiàn)手動與自動控制之間的切換。然而, 在該專利中,兩位三通高速開關(guān)閥一般從國外進口,價格貴;四位六通切換閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體 積大;而且開關(guān)式球閥只有開和關(guān)兩種位置,不能對通過閥的流量進行調(diào)節(jié),大大限制了對 油缸的控制效果
發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有技術(shù)的不足和缺陷并充分利用現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明提供了一種利用單
片機作為控制器;用兩位兩通高速開關(guān)閥作為先導(dǎo)閥去控制可調(diào)節(jié)閥;用手動控制盤實現(xiàn)
手動與自動控制的高速開關(guān)式多功能伺服閥,該裝置可靠性高、響應(yīng)快、壽命長,有手動和
自動兩種控制方式,還能對伺服油缸進行變速控制,從而達到最佳控制效果。 本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的。本發(fā)明包括控制器、第一高速開關(guān)閥、第二
高速開關(guān)閥、第三高速開關(guān)閥、第四高速開關(guān)閥、第一可調(diào)節(jié)閥、第二可調(diào)節(jié)閥、第三可調(diào)節(jié)
閥、第四可調(diào)節(jié)閥、手動控制盤、油池、伺服油缸、油泵。其中第一高速開關(guān)閥、第三高速開
關(guān)閥與第二可調(diào)節(jié)閥、第四可調(diào)節(jié)閥組成第一電液控制可調(diào)節(jié)閥組,第二可調(diào)節(jié)閥為進油
閥,第四可調(diào)節(jié)閥為排油閥;第二高速開關(guān)閥、第四高速開關(guān)閥與第一可調(diào)節(jié)閥、第三可調(diào)
節(jié)閥組成第二電液控制可調(diào)節(jié)閥組,第三可調(diào)節(jié)閥為進油閥,第一可調(diào)節(jié)閥為排油閥???br>
調(diào)節(jié)閥為機械和液壓雙作用調(diào)節(jié)的兩位兩通可調(diào)節(jié)閥,有機械控制端和液壓控制端兩個控
制端口 ,機械和液壓分別可控制閥的開和關(guān),液壓還可控制閥口開度的大小,起到調(diào)節(jié)閥的
作用,為了使閥開度與流量成線性關(guān)系,閥頭形狀為拋物線形。手動控制盤為一機械控制裝
置,共有四個位置,當開關(guān)打到不同的位置時,就能控制伺服油缸活塞的右移、靜止、左移和
自動控制。 控制器的輸出端分別與第一高速開關(guān)閥、第二高速開關(guān)閥、第三高速開關(guān)閥、第四 高速開關(guān)閥的控制端電連接,手動控制盤的輸出端分別與第一可調(diào)節(jié)閥、第二可調(diào)節(jié)閥、第 三可調(diào)節(jié)閥、第四可調(diào)節(jié)閥的機械控制端連接;第一高速開關(guān)閥、第四高速開關(guān)閥的排油口 均與油池相通,第二高速開關(guān)閥、第三高速開關(guān)閥的進油口均與油泵相通;第二高速開關(guān)閥的排油口、第一高速開關(guān)閥的進油口分別與第一可調(diào)節(jié)閥、第三可調(diào)節(jié)閥的液壓控制端口 連接;第三高速開關(guān)閥的排油口、第四高速開關(guān)閥的進油口分別與第二可調(diào)節(jié)閥、第四可調(diào) 節(jié)閥的液壓控制端口連接;第一可調(diào)節(jié)閥、第二可調(diào)節(jié)閥、第三可調(diào)節(jié)閥、第四可調(diào)節(jié)閥的 泄油口均與油池相通;第二可調(diào)節(jié)閥、第三可調(diào)節(jié)閥的進油口均與油泵接通,第一可調(diào)節(jié) 閥、第四可調(diào)節(jié)閥的排油口均與油池相通;第二可調(diào)節(jié)閥的排油口和第一可調(diào)節(jié)閥的進油 口均與伺服油缸的左端口連接,第三可調(diào)節(jié)閥的排油口和第四可調(diào)節(jié)閥的進油口均與伺服 油缸的右端口連接。 手動控制盤共有四個位置,位置I、 II、 III均為手動控制位,分別控制伺服油缸活 塞的右移、停止和左移。當手動控制盤打到位置I時,第二可調(diào)節(jié)閥、第四可調(diào)節(jié)閥開啟,來 自油泵的壓力油通過第二可調(diào)節(jié)閥進入伺服油缸左側(cè),而伺服油缸右側(cè)的工作油通過第四 可調(diào)節(jié)閥泄入油池,油缸活塞便在左側(cè)壓力油的作用下向右移動。同理,當手動控制盤打到 位置III時,第一可調(diào)節(jié)閥、第三可調(diào)節(jié)閥開啟,來自油泵的壓力油通過第三可調(diào)節(jié)閥進入 伺服油缸的右側(cè),而伺服油缸左側(cè)的工作油則通過第一可調(diào)節(jié)閥泄入油池,油缸活塞便在 右側(cè)壓力油的作用下向左移動。當手動控制盤打到位置II時,第一可調(diào)節(jié)閥、第二可調(diào)節(jié) 閥、第三可調(diào)節(jié)閥、第四可調(diào)節(jié)閥均處于關(guān)閉狀態(tài),伺服油缸左右兩側(cè)的工作油被鎖住,油 缸活塞保持靜止。 當手動控制盤打到位置IV時,為自動控制方式,此時,控制器、四個高速開關(guān)閥、 四個可調(diào)節(jié)閥組成一個自動控制單元對伺服油缸的動作進行自動控制。在自動控制中,上 位機向控制器發(fā)出一個指令信號,當伺服油缸的位移反饋信號s與上位機的指令信號s。不 一致時,控制器便發(fā)出控制信號給高速開關(guān)閥和可調(diào)節(jié)閥組,閥組進行一系列動作,直到位 移反饋信號s與上位機的指令信號s。 一致為止,閥組才停止動作。根據(jù)位移反饋信號s與 上位機的指令信號s。的大小關(guān)系,對應(yīng)的伺服油缸的動作也為右移、靜止、左移,其原理分 別敘述如下。 當位移反饋信號s < s。時,控制器發(fā)出右移信號,即控制器向第一高速開關(guān)閥、第 三高速開關(guān)閥發(fā)出高電平信號;第一高速開關(guān)閥、第三高速開關(guān)閥接收到高電平信號處于 導(dǎo)通狀態(tài),油泵中的壓力油信號通過第三高速開關(guān)閥輸入到第二可調(diào)節(jié)閥、第四可調(diào)節(jié)閥 的液壓控制端口 ,并使其導(dǎo)通;這時壓力油通過第二可調(diào)節(jié)閥進入伺服油缸左端,而伺服油 缸的右端則通過第四可調(diào)節(jié)閥與油池相通,因此伺服油缸內(nèi)的活塞在左側(cè)壓力油的作用下 向右移動,而活塞右側(cè)的工作油則通過第四可調(diào)節(jié)閥排到油池;油缸活塞向右運動,直到伺 服油缸的位移反饋信號s與上位機的指令信號s。相等為止,第一電液控制可調(diào)節(jié)閥組停止 動作。相反,當位移反饋信號s > s。時,控制器發(fā)出左移信號,即控制器向第二高速開關(guān)閥、 第四高速開關(guān)閥發(fā)出高電平信號;第二高速開關(guān)閥、第四高速開關(guān)閥接收到高電平信號處 于導(dǎo)通狀態(tài),油泵中的壓力油信號通過第二高速開關(guān)閥輸入到第一可調(diào)節(jié)閥、第三可調(diào)節(jié) 閥的液壓控制端口 ,并使其導(dǎo)通;這時壓力油通過第三可調(diào)節(jié)閥進入伺服油缸右端,而伺服 油缸的左端則通過第一可調(diào)節(jié)閥與油池相通,因此伺服油缸內(nèi)的活塞在右側(cè)壓力油的作用 下向左移動,而活塞左側(cè)的工作油則通過第一可調(diào)節(jié)閥排到油池;油缸活塞向左運動,直到 伺服油缸的位移反饋信號s與上位機的指令信號s。相等為止,第二電液控制可調(diào)節(jié)閥組停 止動作。當位移反饋信號s = s。時,控制器不發(fā)出動作指令,所有的高速開關(guān)閥和可調(diào)節(jié) 閥都處于關(guān)閉狀態(tài),伺服油缸左右兩側(cè)的工作油被鎖住,油缸活塞保持靜止。
本發(fā)明的有益效果。 本發(fā)明提供了一種高速開關(guān)式多功能伺服閥,采用四只兩位兩通高速開關(guān)閥和
四只可調(diào)節(jié)閥組成可調(diào)節(jié)閥組合,它充分利用了兩位兩通高速開關(guān)閥組合響應(yīng)快、壽命長 (可達上億次)的優(yōu)點和單片機可靈活編程的功能可以對伺服油缸實施智能化的控制,對 于不同的控制對象都能達到最佳的控制效果,并結(jié)合手動控制盤的手動、自動切換功能,能 實現(xiàn)手動、自動兩種控制方式,保證了生產(chǎn)的連續(xù)性,提高了生產(chǎn)效率。在自動控制狀態(tài),調(diào) 節(jié)兩位兩通高速開關(guān)閥開啟的時間能改變可調(diào)節(jié)閥中控制端的充液量,改變閥芯與閥座之 間的開度位置,從而對進出伺服油缸的工作油流量進行調(diào)節(jié),實現(xiàn)對油缸的變速控制。本發(fā) 明可應(yīng)用于所有的電液伺服系統(tǒng),因而具有很大的實用性和經(jīng)濟性。
圖1是本發(fā)明高速開關(guān)式多功能伺服閥的結(jié)構(gòu)原理示意圖。 圖中1控制器、2第一高速開關(guān)閥、3第二高速開關(guān)閥、4第三高速開關(guān)閥、5第四 高速開關(guān)閥、6第一可調(diào)節(jié)閥、7第二可調(diào)節(jié)閥、8第三可調(diào)節(jié)閥、9第四可調(diào)節(jié)閥、10手動控 制盤、11油池、12伺服油缸、13油泵。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施作進一步描述。 如圖1所示,本發(fā)明包括控制器1、第一高速開關(guān)閥2、第二高速開關(guān)閥3、第三高速 開關(guān)閥4、第四高速開關(guān)閥5、第一可調(diào)節(jié)閥6、第二可調(diào)節(jié)閥7、第三可調(diào)節(jié)閥8、第四可調(diào)節(jié) 閥9、手動控制盤10、油池11、伺服油缸12、油泵13。其中第一高速開關(guān)閥2、第三高速開關(guān) 閥4與第二可調(diào)節(jié)閥7、第四可調(diào)節(jié)閥9組成第一電液控制可調(diào)節(jié)閥組,第二可調(diào)節(jié)閥7為 進油閥,第四可調(diào)節(jié)閥9為排油閥;第二高速開關(guān)閥3、第四高速開關(guān)閥5與第一可調(diào)節(jié)閥 6、第三可調(diào)節(jié)閥8組成第二電液控制可調(diào)節(jié)閥組,第三可調(diào)節(jié)閥8為進油閥,第一可調(diào)節(jié)閥 6為排油閥。第一可調(diào)節(jié)閥6、第二可調(diào)節(jié)閥7、第三可調(diào)節(jié)閥8和第四可調(diào)節(jié)閥9均為機 械和液壓雙作用的兩位兩通可調(diào)節(jié)閥,有機械控制端和液壓控制端兩個控制端口 ,機械和 液壓分別控制可調(diào)節(jié)閥的開和關(guān),液壓還可控制可調(diào)節(jié)閥閥口開度的大小,起到調(diào)節(jié)閥的 作用,為了使閥的開度與流量成線性關(guān)系,閥頭形狀為拋物線形。手動控制盤10為一機械 控制裝置,共有四個位置,當開關(guān)打到不同的位置時,就能控制伺服油缸12活塞的右移、靜 止、左移和自動控制。 控制器1的輸出端分別與第一高速開關(guān)閥2、第二高速開關(guān)閥3、第三高速開關(guān)閥 4、第四高速開關(guān)閥5的控制端電連接,手動控制盤10的輸出端分別與第一可調(diào)節(jié)閥6、第 二可調(diào)節(jié)閥7、第三可調(diào)節(jié)閥8、第四可調(diào)節(jié)閥9的機械控制端連接;第一高速開關(guān)閥2、第 四高速開關(guān)閥5的排油口均與油池11相通,第二高速開關(guān)閥3、第三高速開關(guān)閥4的進油 口均與油泵13相通;第二高速開關(guān)閥3的排油口、第一高速開關(guān)閥2的進油口分別與第一 可調(diào)節(jié)閥6、第三可調(diào)節(jié)閥8的液壓控制端口連接;第三高速開關(guān)閥4的排油口、第四高速 開關(guān)閥5的進油口分別與第二可調(diào)節(jié)閥7、第四可調(diào)節(jié)閥9的液壓控制端口連接;第一可調(diào) 節(jié)閥6、第二可調(diào)節(jié)閥7、第三可調(diào)節(jié)閥8、第四可調(diào)節(jié)閥9的泄油口均與油池11相通;第二 可調(diào)節(jié)閥7、第三可調(diào)節(jié)閥8的進油口均與油泵13接通,第一可調(diào)節(jié)閥6和第四可調(diào)節(jié)閥9
5的排油口均與油池11相通;第二可調(diào)節(jié)閥7的排油口和第一可調(diào)節(jié)閥6的進油口均與伺服 油缸12的左端口連接,第三可調(diào)節(jié)閥8的排油口和第四可調(diào)節(jié)閥9的進油口均與伺服油缸 12的右端口連接。 手動控制盤10共有四個位置,位置I、 II、 III均為手動控制位,分別控制伺服油 缸12活塞的右移、停止和左移。當手動控制盤10打到位置I時,第二可調(diào)節(jié)閥7、第四可 調(diào)節(jié)閥9開啟,來自油泵13的壓力油通過第二可調(diào)節(jié)閥7進入伺服油缸12左側(cè),而伺服油 缸12右側(cè)的工作油通過第四可調(diào)節(jié)閥9泄入油池ll,伺服油缸12活塞便在左側(cè)壓力油的 作用下向右移動。同理,當手動控制盤10打到位置III時,第一可調(diào)節(jié)閥6、第三可調(diào)節(jié)閥 8開啟,來自油泵13的壓力油通過第三可調(diào)節(jié)閥8進入伺服油缸12的右側(cè),而伺服油缸12 左側(cè)的工作油則通過第一可調(diào)節(jié)閥6泄入油池11,伺服油缸12活塞便在右側(cè)壓力油的作用 下向左移動。當手動控制盤IO打到位置II時,第一可調(diào)節(jié)閥6、第二可調(diào)節(jié)閥7、第三可調(diào) 節(jié)閥8、第四可調(diào)節(jié)閥9均處于關(guān)閉狀態(tài),伺服油缸12左右兩側(cè)的工作油被鎖住,伺服油缸 12活塞保持靜止。 當手動控制盤10打到位置IV時,為自動控制方式,此時,控制器1、四個高速開關(guān) 閥、四個可調(diào)節(jié)閥組成一個自動控制單元對伺服油缸12的動作進行自動控制。在自動控制 中,上位機向控制器1發(fā)出一個指令信號,當伺服油缸12的位移反饋信號s與上位機的指 令信號s。不一致時,控制器1便發(fā)出控制信號給由高速開關(guān)閥和可調(diào)節(jié)閥組成的電液控制 可調(diào)節(jié)閥組,電液控制可調(diào)節(jié)閥組進行一系列動作,直到位移反饋信號s與上位機的指令 信號s。 一致為止,電液控制可調(diào)節(jié)閥組停止動作。根據(jù)位移反饋信號s與上位機的指令信 號s。的大小關(guān)系,對應(yīng)的伺服油缸12的動作也為右移、靜止、左移,其原理分別敘述如下。
當位移反饋信號s < s。時,控制器1發(fā)出右移信號,即控制器1向第一高速開關(guān)閥 2、第三高速開關(guān)閥4發(fā)出高電平信號;第一高速開關(guān)閥2、第三高速開關(guān)閥4接收到高電平 信號處于導(dǎo)通狀態(tài),油泵13中的壓力油信號通過第三高速開關(guān)閥4輸入到第二可調(diào)節(jié)閥7 和第四可調(diào)節(jié)閥9的液壓控制端口 ,并使其導(dǎo)通;這時壓力油通過第二可調(diào)節(jié)閥7進入伺服 油缸12左端,而伺服油缸12的右端則通過第四可調(diào)節(jié)閥9與油池11相通,因此伺服油缸 12內(nèi)的活塞在左側(cè)壓力油的作用下向右移動,而活塞右側(cè)的工作油則通過第四可調(diào)節(jié)閥9 排到油池11 ;油缸活塞向右運動,直到伺服油缸12的位移反饋信號s與上位機的指令信號 s。相等為止,第一電液控制可調(diào)節(jié)閥組停止動作。相反,當位移反饋信號s > s。時,控制器 1發(fā)出左移信號,即控制器1向第二高速開關(guān)閥3、第四高速開關(guān)閥5發(fā)出高電平信號;第二 高速開關(guān)閥3、第四高速開關(guān)閥5接收到高電平信號處于導(dǎo)通狀態(tài),油泵13中的壓力油信號 通過第二高速開關(guān)閥3輸入到第一可調(diào)節(jié)閥6和第三可調(diào)節(jié)閥8的液壓控制端口,并使其 導(dǎo)通;這時壓力油通過第三可調(diào)節(jié)閥8進入伺服油缸12右端,而伺服油缸12的左端則通過 第一可調(diào)節(jié)閥6與油池11相通,因此伺服油缸12內(nèi)的活塞在右側(cè)壓力油的作用下向左移 動,而活塞左側(cè)的工作油則通過第一可調(diào)節(jié)閥6排到油池11 ;油缸活塞向左運動,直到伺服 油缸的位移反饋信號s與上位機的指令信號s。相等為止,第二電液控制可調(diào)節(jié)閥組停止動 作。當位移反饋信號s = s。時,控制器1不發(fā)出動作指令,所有的高速開關(guān)閥和可調(diào)節(jié)閥 都處于關(guān)閉狀態(tài),伺服油缸 左右兩側(cè)的工作油被鎖住,伺服油缸12活塞保持靜止。
權(quán)利要求
一種高速開關(guān)式多功能伺服閥,包括控制器(1)、第一高速開關(guān)閥(2)、第二高速開關(guān)閥(3)、第三高速開關(guān)閥(4)、第四高速開關(guān)閥(5)、第一可調(diào)節(jié)閥(6)、第二可調(diào)節(jié)閥(7)、第三可調(diào)節(jié)閥(8)、第四可調(diào)節(jié)閥(9)、手動控制盤(10)、油池(11)、油缸(12)、油泵(13);其特征在于第一高速開關(guān)閥(2)、第三高速開關(guān)閥(4)與第二可調(diào)節(jié)閥(7)、第四可調(diào)節(jié)閥(9)組成第一電液控制可調(diào)節(jié)閥組,第二可調(diào)節(jié)閥(7)為進油閥,第四可調(diào)節(jié)閥(9)為排油閥;第二高速開關(guān)閥(3)、第四高速開關(guān)閥(5)與第一可調(diào)節(jié)閥(6)、第三可調(diào)節(jié)閥(8)組成第二電液控制可調(diào)節(jié)閥組,第三可調(diào)節(jié)閥(8)為進油閥,第一可調(diào)節(jié)閥(6)為排油閥;控制器(1)的輸出端分別與第一高速開關(guān)閥(2)、第二高速開關(guān)閥(3)、第三高速開關(guān)閥(4)、第四高速開關(guān)閥(5)的控制端電連接,手動控制盤(10)的輸出端分別與第一可調(diào)節(jié)閥(6)、第二可調(diào)節(jié)閥(7)、第三可調(diào)節(jié)閥(8)、第四可調(diào)節(jié)閥(9)的機械控制端連接;第一高速開關(guān)閥(2)、第四高速開關(guān)閥(5)的排油口與油池(11)相通,第二高速開關(guān)閥(3)、第三高速開關(guān)閥(4)的進油口與油泵相通;第二高速開關(guān)閥(3)的排油口、第一高速開關(guān)閥(2)的進油口分別與第一可調(diào)節(jié)閥(6)、第三可調(diào)節(jié)閥(8)的液壓控制端口連接;第三高速開關(guān)閥(4)的排油口、第四高速開關(guān)閥(5)的進油口分別與第二可調(diào)節(jié)閥(7)、第四可調(diào)節(jié)閥(9)的液壓控制端口連接;第一可調(diào)節(jié)閥(6)、第二可調(diào)節(jié)閥(7)、第三可調(diào)節(jié)閥(8)、第四可調(diào)節(jié)閥(9)的泄油口均與油池(11)相通;第二可調(diào)節(jié)閥(7)、第三可調(diào)節(jié)閥(8)的進油口分別與油泵(13)接通,第一可調(diào)節(jié)閥(6)和第四可調(diào)節(jié)閥(9)的排油口均與油池(11)相通;第二可調(diào)節(jié)閥(7)的排油口和第一可調(diào)節(jié)閥(6)的進油口均與油缸(12)的左端口連接,第三可調(diào)節(jié)閥(8)的排油口和第四可調(diào)節(jié)閥(9)的進油口均與油缸(12)的右端口連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速開關(guān)式多功能伺服閥,其特征是所述的第一高速開關(guān)閥 (2)、第二高速開關(guān)閥(3)、第三高速開關(guān)閥(4)和第四高速開關(guān)閥(5)均為兩位兩通高速開 關(guān)閥;第一可調(diào)節(jié)閥(6)、第二可調(diào)節(jié)閥(7)、第三可調(diào)節(jié)閥(8)和第四可調(diào)節(jié)閥(9)均為機 械和液壓雙作用的兩位兩通式可調(diào)節(jié)閥,有機械和液壓兩個控制端口 ,閥頭形狀為拋物線 形;手動控制盤(10)為一機械控制裝置,共有四個控制位置。
全文摘要
高速開關(guān)式多功能伺服閥屬于液壓及自動控制技術(shù)領(lǐng)域,包括控制器、四個高速開關(guān)閥、四個可調(diào)節(jié)閥、手動控制盤、油池、油缸、油泵。它充分利用了兩位兩通高速開關(guān)閥組合響應(yīng)快、壽命長的優(yōu)點和單片機可靈活編程的功能對伺服油缸實施智能化控制,對不同的控制能對象達到最佳控制效果,并結(jié)合手動控制盤的切換功能,能實現(xiàn)手動、自動兩種控制方式,保證了生產(chǎn)的連續(xù)性,提高了生產(chǎn)效率。在自動控制狀態(tài),調(diào)節(jié)兩位兩通高速開關(guān)閥開啟的時間能改變可調(diào)節(jié)閥中液壓控制端的充液量,改變閥芯與閥座之間的開度位置,從而對進出伺服油缸的工作油流量進行調(diào)節(jié),實現(xiàn)對油缸的變速控制。本發(fā)明可應(yīng)用于所有的電液伺服系統(tǒng),具有很大的實用性和經(jīng)濟性。
文檔編號F15B21/08GK101696709SQ20091030826
公開日2010年4月21日 申請日期2009年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月14日
發(fā)明者楊桂康, 王春杰, 黃劉琦 申請人:上海交通大學;