[实用新型]一种反馈式多级液压缸

说明书

技术领域

本新型涉及流体压力执行机构和控制系统，尤其是一种能够缓解多级液压缸换级时产生的冲击的反馈式多级液压缸。

背景技术

多级液压缸因其安装距离短、行程长的特点，在机床、船舶、车辆等要求安装空间有限而行程要求却很高的场合中得到广泛应用。例如在大型机床中用于平衡机床主轴箱。但是现有的多级液压缸在换级的工作过程中，会产生很大冲击，从而影响到了多级液压缸的平稳运行。

为了克服以上所述的缺陷，必须突破传统的设计思路，提供一种在每级油缸往复运动时速度相等，每级油缸往复运动时输出力也相等的反馈式多级液压缸，其附带的反馈控制系统可以缓解换级时的冲击。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型要设计一种反馈式多级液压缸，可以有效的缓解由于缸筒换级时产生的冲击，使得其在大型数控机床上应用时性能稳定、使用可靠。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种反馈式多级液压缸，包括机械系统和反馈控制系统；

所述的机械系统包括导向杆、上盖、缸筒和活塞，所述的缸筒和活塞构成多级液压腔，所述的多级液压腔包括：由上盖、缸筒I和活塞I构成的液压腔I；由活塞I、缸筒II和活塞II构成的液压腔II；由活塞II、缸筒III和活塞III构成的液压腔III；由活塞III、缸筒IV和活塞IV构成的液压腔IV；由活塞IV和进油口构成的进油腔；所述的每级活塞都与同级或次级缸筒内孔动配合连接，同时与次级活塞杆和/或导向杆套接；每级液压缸的密封面都装有密封件；每级活塞上都带有工作用油路；每级液压缸往复的有效工作面积都相等；在缸筒I上开有油口，在每级缸筒的尾端配装限位用的卡簧；

所述的反馈控制系统包括限位开关、限位开关触点、滤波电路、光电隔离装置、译码器、单片机、功率放大设备、步进电机、数字节流阀和流量传感器，所述的单片机的一端通过信号电缆依次与流量传感器的一端、译码器、光电隔离装置、滤波电路和限位开关触点连接，单片机的另一端通过信号电缆依次与功率放大设备、步进电机、滚珠丝杆和数字节流阀连接，所述的数字节流阀还分别通过信号电缆与流量传感器的另一端和多级液压缸的输油杆连接。

本实用新型的反馈控制系统工作过程如下：

反馈控制系统设定了两个输入流量设定值Q1和Q2，Q1表示多级液压缸正常运行时的输入流量，而Q2表示多级液压缸在末级液压缸即将产生换级碰撞完全时的输入流量，且Q2＜Q1。

此外还需要说明的是，单片机内置比较器的两端连接分别连接来自译码器设定的流量值和流量传感器采集的多级液压缸入口流量，对二者进行比较，形成闭环控制，下文会对如何形成闭环控制作进一步说明。

当译码器设定值为Q1时，单片机内置的比较器的一端采集此信号，在第一个控制周期经过单片机处理发出相应的信号，经过功率放大设备，输入到步进电机，使其转过相应数量的步距角，带动安装在步进电机上的滚珠丝杆，滚珠丝杆带动数字节流阀的阀芯移动，使数字节流阀对应的阀口达到流量值Q1所需的开度，从而使控制多级液压缸液压系统的输入流量为Q1，多级液压缸按平时的速度正常运行。当缸筒和法兰盖装配体运行到位置a时压下限位开关，限位开关触点动作，产生开关信号，此信号通过滤波电路减少机械信号产生的震荡，而后此信号通过光电隔离设备来触发译码器使其切换到Q2值的输入状态，此时单片机比较器一端采集的是Q2的信号，经过单片机处理输出信号，而后此信号经过功率放大设备驱动步进电机逆向转动减小相应步距角，而后通过滚珠丝杆变为直线位移，使节流阀芯产生Q2信号对应的阀口，从而减少流量，达到减速目的。此外在多级液压缸的入口处增加流量传感器，将测得的入口流量值反馈到单片机比较器的另一端与设定值做比较运算，在一个控制周期之后，由于输出值为0，此时步进电机停止转动，数字节流阀保持阀口开度不变，维持多级液压缸的流量值输入不变，使控制系统为闭环控制，从而使控制系统更加不受外界因素干扰，变得更加稳定可靠。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：