一種電液混合伺服系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電液混合伺服系統(tǒng)，包括：執(zhí)行指定動作的推桿油缸單元；對所述的推桿油缸單元的動作和扭矩實(shí)時(shí)檢測的電控單元；對所述的推桿油缸單元的油壓及油路進(jìn)行控制的液控單元；還包括獲取電控單元的檢測信息并根據(jù)預(yù)設(shè)程序?qū)σ嚎貑卧l(fā)送控制指令的控制器。本發(fā)明的電液混合伺服系統(tǒng)結(jié)合了伺服電機(jī)的精度優(yōu)點(diǎn)和液壓系統(tǒng)的高負(fù)載驅(qū)動能力的優(yōu)點(diǎn)；與傳統(tǒng)的電動伺服推桿相比具有更大的驅(qū)動能力，與液壓伺服系統(tǒng)相比具有較低的成本和較低的維護(hù)成本。
【專利說明】
一種電液混合伺服系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電液伺服系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種電動方式和液壓方式共同控制的伺服系統(tǒng)。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]目前，在液壓設(shè)備中，液壓缸的使用最為常見，液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的、做直線往復(fù)運(yùn)動(或擺動運(yùn)動)的液壓執(zhí)行元件。使用過程中，如果能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確控制活塞的行程位置，將對液壓缸的使用功能產(chǎn)生一定的擴(kuò)展作用。
[0004]所以，有必要提供一種液壓缸，能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確控制活塞的行程位置，擴(kuò)展壓缸的功能作用，以克服上述的技術(shù)缺陷。
[0005]中國專利公開號:202985213U，公開了一種油缸速進(jìn)給絲杠，以解決現(xiàn)有技術(shù)中絲杠重復(fù)動作后定位不準(zhǔn)的問題;本方案中的油缸速進(jìn)給絲杠，包括與油缸連接的絲杠，絲杠上設(shè)有分別與絲杠給進(jìn)限位、油壓速退限位對應(yīng)的絲杠給進(jìn)限位行程開關(guān)、油壓速退限位行程開關(guān)，油壓速送限位、絲杠后退限位分別對應(yīng)設(shè)有油壓速送限位行程開關(guān)、絲杠后退限位行程開關(guān)。
[0006]上述技術(shù)方案中，通過對絲杠以及油缸的行程、位置進(jìn)行檢測，來解決絲杠重復(fù)定位不準(zhǔn)的問題，仍然是通過檢測油路上的元件的機(jī)械參數(shù)信息實(shí)現(xiàn)對整個(gè)液路的反饋，該種檢測方式精度較差;并未對電控方式與液控方式的混合控制進(jìn)行改進(jìn)，控制精度僅靠檢測的準(zhǔn)確程度來保證。
[0007]鑒于上述缺陷，本發(fā)明創(chuàng)作者經(jīng)過長時(shí)間的研究和實(shí)踐終于獲得了本創(chuàng)作。
[0008]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種電液混合伺服系統(tǒng)，用以克服上述技術(shù)缺陷。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種電液混合伺服系統(tǒng)，包括:
執(zhí)行指定動作的推桿油缸單元；
對所述的推桿油缸單元的動作和扭矩實(shí)時(shí)檢測的電控單元；
對所述的推桿油缸單元的油壓及油路進(jìn)行控制的液控單元；
還包括獲取電控單元的檢測信息并根據(jù)預(yù)設(shè)程序?qū)σ嚎貑卧l(fā)送控制指令的控制器。
[0011]進(jìn)一步地，所述的推桿油缸單元包括絲杠、設(shè)置在絲杠上的絲杠螺母，與絲杠連接的中空推桿；
還包括與絲杠螺母連接的活塞；
所述的絲杠穿過絲杠螺母和活塞，帶動絲杠螺母和活塞一起運(yùn)動。
[0012]進(jìn)一步地，所述的推桿油缸單元還包括缸體，所述的活塞、中空推桿和絲杠設(shè)置在缸體內(nèi)； 在所述的缸體的上下端分別設(shè)置第一油口和第二油口，兩個(gè)油口都能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)油和出油。
[0013]進(jìn)一步地，所述的液控單元包括提供液壓油的油箱、油栗以及相連接的油路；
還包括對油路油壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的壓力調(diào)節(jié)閥和改變油路內(nèi)液壓油流向的換向閥。
[0014]進(jìn)一步地，所述的電控單元包括實(shí)時(shí)獲取伺服電機(jī)的扭矩并控制伺服電機(jī)速度和位移的伺服電機(jī)驅(qū)動器，所述的伺服電機(jī)驅(qū)動器將獲取的扭矩信息傳輸至控制器中，所述的控制器將速度、位移信息回傳至伺服電機(jī)驅(qū)動器中。
[0015]進(jìn)一步地，所述的電控單元還包括設(shè)置在中空推桿上并對其運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行檢測的傳感器。
[0016]進(jìn)一步地，所述的推桿油缸單元還包括殼體，在所述的殼體內(nèi)設(shè)置有與絲杠連接并驅(qū)動絲杠轉(zhuǎn)動的傳動機(jī)構(gòu)；
所述的殼體的上端面與缸體的密封端連接。
[0017]進(jìn)一步地，在所述的第二油口處設(shè)置絲杠的第二密封組件，所述的第二密封組件下端與殼體接觸；
所述的絲杠在該端依次穿過從動帶輪、絲杠支撐座和第二密封組件。
[0018]進(jìn)一步地，所述的傳動機(jī)構(gòu)與驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接，所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括伺服電機(jī)，所述的伺服電機(jī)的輸出端與減速機(jī)連接。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果為:電控部分作為信息采集的部分，由于對伺服電機(jī)的檢測精度較高，相較于檢測液路中的元件，檢測精度及控制精度高；同時(shí)，液控單元作為反應(yīng)端，根據(jù)電控部分檢測的信息及控制器的預(yù)設(shè)參量對油路進(jìn)行控制，進(jìn)而，控制絲杠以及中空推桿的動作。實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)電控與高負(fù)載液壓的混合控制，負(fù)載大，控制精度高。
[0020]本發(fā)明的電液混合伺服系統(tǒng)通過伺服電機(jī)控制中空推桿的位置精度，通過油壓系統(tǒng)提供主要輸出力。該種系統(tǒng)結(jié)合了伺服電機(jī)的精度優(yōu)點(diǎn)和液壓系統(tǒng)的高負(fù)載驅(qū)動能力的優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的電動伺服推桿相比具有更大的驅(qū)動能力，與液壓伺服系統(tǒng)相比具有較低的成本和較低的維護(hù)成本。
[0021]由于電液混合伺服系統(tǒng)的精度主要由伺服電機(jī)控制，因此對壓力調(diào)節(jié)閥的精度要求不高，可以用傳統(tǒng)的手動壓力調(diào)節(jié)閥進(jìn)行改造即可達(dá)到使用要求。
[0022]
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的電液混合伺服推桿控制系統(tǒng)的功能框圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例的電液混合伺服推桿控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例的電液混合伺服推桿控制系統(tǒng)的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例的電液混合伺服推桿控制系統(tǒng)的功能框圖。
[0024]
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說明。
[0026]請參閱圖1所示，其為本發(fā)明實(shí)施例的電液混合伺服推桿控制系統(tǒng)的功能框圖，執(zhí)行指定動作的推桿油缸單元;對所述的推桿油缸單元的動作和扭矩實(shí)時(shí)檢測的電控單元；對所述的推桿油缸單元的油壓及油路進(jìn)行控制的液控單元;還包括獲取電控單元的檢測信息并根據(jù)預(yù)設(shè)程序?qū)σ嚎貑卧l(fā)送控制指令的控制器。
[0027]請結(jié)合圖2、3所示，在本發(fā)明實(shí)施例中，電控單元控制驅(qū)動機(jī)構(gòu)I，傳動機(jī)構(gòu)2對推桿油缸單元3施加轉(zhuǎn)矩。所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)I包括伺服電機(jī)11和減速機(jī)12，所述的伺服電機(jī)11的輸出端與減速機(jī)12連接。所述的傳動機(jī)構(gòu)2包括與減速機(jī)12的輸出軸連接的主動帶輪13和從動帶輪15，所述的主動帶輪13通過皮帶11與從動帶輪15連接。
[0028]所述的推桿油缸單元3包括與傳動機(jī)構(gòu)2連接的絲杠31，在本實(shí)施例中，絲杠31的一端與從動帶輪15連接，所述的絲杠31在從動帶輪15的帶動下，按照預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速動作。
[0029]所述的傳動機(jī)構(gòu)2設(shè)置在殼體14內(nèi)，對其進(jìn)行保護(hù)，防止灰塵污染帶來轉(zhuǎn)動誤差。在殼體14內(nèi)的絲杠端設(shè)置有絲杠支撐座16，絲杠支撐座16上設(shè)置有軸承。設(shè)置殼體14，既保護(hù)傳動機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)行，還能夠?qū)z杠起到支撐和定位的作用。
[0030]在本發(fā)明實(shí)施例中，驅(qū)動機(jī)構(gòu)I與推桿油缸單元3設(shè)置在殼體14的同一側(cè)面，結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)約空間。
[0031]所述的推桿油缸單元3還包括設(shè)置在絲杠31上的絲杠螺母32，所述的絲杠31穿過絲杠螺母32，且在遠(yuǎn)離驅(qū)動機(jī)構(gòu)的一端與中空推桿35連接;所述的絲杠螺母32的上方連接有活塞33。絲杠螺母32與活塞33固定連接，在絲杠31轉(zhuǎn)動時(shí)，由于絲杠螺母32不能旋轉(zhuǎn)，絲杠31與絲杠螺母32之間發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，絲杠螺母32推動中空推桿35伸出。
[0032]本實(shí)施例中，絲杠螺母32與活塞33整體相當(dāng)于活塞，在絲杠31轉(zhuǎn)動時(shí)，推動活塞移動；中空推桿的伸出端連接負(fù)載，完成對負(fù)載的動作。
[0033]在所述的活塞33與絲杠螺母32的連接處設(shè)置有第一密封組件34。
[0034]在本實(shí)施例中，活塞33、中空推桿35和絲杠31設(shè)置在缸體37內(nèi)，在缸體37的上下端分別設(shè)置第一油口 36和第二油口 18，兩個(gè)油口都能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)油和出油。
[0035]所述的缸體37的密封端與殼體14接觸，殼體14起到密封的作用；在第二油口18處設(shè)置對絲杠31進(jìn)行密封的第二密封組件17，所述的第二密封組件17下端與殼體14接觸。絲杠31在缸體37的密封端依次穿過從動帶輪15、絲杠支撐座16和第二密封組件17。
[0036]在所述的第一油口36的上端，油缸內(nèi)側(cè)的中空推桿35的外側(cè)設(shè)置第三密封組件38 ο
[0037]在伺服電機(jī)的驅(qū)動下，絲杠31推動中空推桿35移動，并通過第一、第二油口的進(jìn)油與出油，實(shí)現(xiàn)油缸及油路系統(tǒng)的預(yù)設(shè)油壓。
[0038]所述的液控單元包括提供液壓油的油箱、油栗以及相連接的油路，還包括對油路油壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的壓力調(diào)節(jié)閥和改變油路內(nèi)液壓油流向的換向閥。
[0039]所述的油栗、壓力調(diào)節(jié)閥和換向閥與控制器電連接，受控制器控制，按照控制器的指令動作。
[0040]所述的電控單元包括實(shí)時(shí)獲取伺服電機(jī)11的扭矩并控制伺服電機(jī)速度和位移的伺服電機(jī)驅(qū)動器，所述的伺服電機(jī)驅(qū)動器將獲取的扭矩信息傳輸至控制器中，所述的控制器將速度、位移信息回傳至伺服電機(jī)驅(qū)動器中。在所述的伺服電機(jī)11上還連接有編碼器，對電機(jī)進(jìn)行控制。
[0041]所述的電控單元還包括設(shè)置在中空推桿35上并對其運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行檢測的傳感器，在本實(shí)施例中為光柵尺或線性傳感器，檢測中空推桿的運(yùn)動信息，并傳輸至控制器中，由控制器進(jìn)行判定。
[0042]在本發(fā)明中，控制器為上位機(jī)，其同時(shí)獲取中空推桿35的運(yùn)動信息、以及伺服電機(jī)的扭矩信息，并控制壓力調(diào)節(jié)閥和換向閥根據(jù)伺服電機(jī)的扭矩信息調(diào)整油路的壓力和流向。
[0043]在本發(fā)明中，電控部分作為信息采集的部分，由于對伺服電機(jī)的檢測精度較高，相較于檢測液路中的元件，檢測精度及控制精度高；同時(shí)，液控單元作為反應(yīng)端，根據(jù)電控部分檢測的信息及控制器的預(yù)設(shè)參量對油路進(jìn)行控制，進(jìn)而，控制絲杠以及中空推桿的動作。實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)電控與高負(fù)載液壓的混合控制，負(fù)載大，控制精度高。
[0044]本發(fā)明實(shí)施例的具體工作過程如下；
控制器接收到伸出中空推桿的信號時(shí)，啟動液壓站，電動調(diào)壓閥將油路中的壓力調(diào)節(jié)到初始值(初始值較小，一般為零)，之后控制器向換向閥發(fā)出命令，換向閥得到命令后動作，使第二油口出油，第一油口進(jìn)油，之后控制伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，伺服電機(jī)通過同步帶系統(tǒng)帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，由于絲杠螺母不能旋轉(zhuǎn)，絲杠與絲杠螺母之間發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，絲杠螺母推動中空推桿伸出。
[0045]與此同時(shí)伺服控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測伺服電機(jī)的所輸出的扭矩，當(dāng)伺服電機(jī)的輸出扭矩超過其額定輸出扭矩時(shí)，電動調(diào)壓閥增大油路系統(tǒng)中的油壓，直到伺服電機(jī)的輸出扭矩低于伺服電機(jī)的額定扭矩(此時(shí)油路系統(tǒng)中的油壓為P1)。
[0046]當(dāng)中空推桿到達(dá)指定位置時(shí)伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，伺服電機(jī)抱閘抱住電機(jī)軸。此時(shí)當(dāng)控制器接到縮回推桿的命令時(shí)，控制器控制伺服電機(jī)反向轉(zhuǎn)動，同時(shí)檢測伺服電機(jī)的輸出扭矩，當(dāng)電機(jī)的輸出扭矩大于額定負(fù)載時(shí)，電動調(diào)壓閥調(diào)節(jié)油路中的油壓直到伺服電機(jī)的輸出扭矩到達(dá)額定值以下。
[0047]當(dāng)中空推桿縮回到指定位置時(shí)伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。當(dāng)推桿縮回時(shí)換向閥未發(fā)生動作，此時(shí)的第二油口進(jìn)油，第一油口流出的油通過溢流閥進(jìn)入油箱。
[0048]上述詳細(xì)說明是針對本發(fā)明其中之一可行實(shí)施例的具體說明，該實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電液混合伺服系統(tǒng)，其特征在于，包括: 執(zhí)行指定動作的推桿油缸單元； 對所述的推桿油缸單元的動作和扭矩實(shí)時(shí)檢測的電控單元； 對所述的推桿油缸單元的油壓及油路進(jìn)行控制的液控單元； 還包括獲取電控單元的檢測信息并根據(jù)預(yù)設(shè)程序?qū)σ嚎貑卧l(fā)送控制指令的控制器； 所述的推桿油缸單元包括絲杠、設(shè)置在絲杠上的絲杠螺母，與絲杠連接的中空推桿； 還包括與絲杠螺母連接的活塞； 所述的絲杠穿過絲杠螺母和活塞，帶動絲杠螺母和活塞一起運(yùn)動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液混合伺服系統(tǒng)，其特征在于，所述的推桿油缸單元還包括缸體，所述的活塞、中空推桿和絲杠設(shè)置在缸體內(nèi)； 在所述的缸體的上下端分別設(shè)置第一油口和第二油口，兩個(gè)油口都能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)油和出油。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液混合伺服系統(tǒng)，其特征在于，所述的液控單元包括提供液壓油的油箱、油栗以及相連接的油路； 還包括對油路油壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的壓力調(diào)節(jié)閥和改變油路內(nèi)液壓油流向的換向閥。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液混合伺服系統(tǒng)，其特征在于，所述的電控單元包括實(shí)時(shí)獲取伺服電機(jī)的扭矩并控制伺服電機(jī)速度和位移的伺服電機(jī)驅(qū)動器，所述的伺服電機(jī)驅(qū)動器將獲取的扭矩信息傳輸至控制器中，所述的控制器將速度、位移信息回傳至伺服電機(jī)驅(qū)動器中。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電液混合伺服系統(tǒng)，其特征在于，所述的電控單元還包括設(shè)置在中空推桿上并對其運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行檢測的傳感器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液混合伺服系統(tǒng)，其特征在于，所述的推桿油缸單元還包括殼體，在所述的殼體內(nèi)設(shè)置有與絲杠連接并驅(qū)動絲杠轉(zhuǎn)動的傳動機(jī)構(gòu)； 所述的殼體的上端面與缸體的密封端連接。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電液混合伺服系統(tǒng)，其特征在于，在所述的第二油口處設(shè)置絲杠的第二密封組件，所述的第二密封組件下端與殼體接觸； 所述的絲杠在該端依次穿過從動帶輪、絲杠支撐座和第二密封組件。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電液混合伺服系統(tǒng)，其特征在于，所述的傳動機(jī)構(gòu)與驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接，所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括伺服電機(jī)，所述的伺服電機(jī)的輸出端與減速機(jī)連接。
【文檔編號】F15B21/08GK105909624SQ201610482982
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】李鐵軍, 田飛, 楊冬, 趙義鵬, 李繼強(qiáng)
【申請人】河北工業(yè)大學(xué)