[发明专利]一种控制油缸速度环及位置环的数字控制阀及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制阀，尤其涉及一种控制油缸速度环及位置环的数字控制阀及其控制方法。

背景技术

液压阀的基本结构主要包括阀芯、阀体和驱动阀芯在阀体内作相对运动的操纵装置。阀芯的主要形式有滑阀、锥阀和球阀；阀体上除有与阀芯精密配合的阀体孔或阀座孔外，必须有外接油管的进、出油口，此外，根据功能需要可能还有控制油口和泄油口；驱动阀芯在阀体内作相对运动的装置可以是手动机构，也可以是弹簧或电磁铁，还有就是采用液压作用力驱动。

随着计算机技术的发展，液压系统中数字技术的应用领域得到不断拓展。近几年，由于微型计算机的发展和提高，特别是单板机、单片机低廉的价格，为液压系统的数字化提供了必要的条件，使数字技术已应用于液压的诸多方面，并且还不断地在开拓着新的应用领域。

液压系统中采用的数字控制阀，可分为模拟式阀、组合式数字阀、步进式数字阀及高速开关阀等类型。

模拟式阀需要进行数模和模数的反复转换，也常采用脉宽调制式控制，是一种间接式的数字控制。组合式数字阀是由成组的普通电磁阀和压力阀或流量阀组成的数字式压力或流量阀。

电磁阀接受由微机编码的经电压放大后的二进制电压信号，省去了昂贵的D/A转换装置。

步进式数字阀是采用步进电动机作为电—机械转换元件，将输入信号转换为与步数成比例的阀输出信号，这类阀具有重复精度高、无滞环、无需采用D/A转换和线性放大器等优点，但由于它的响应速度慢，对于要求快速响应的高精密系统，需要采用模拟量控制方式。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种控制油缸速度环及位置环的数字控制阀及其控制方法。

控制油缸速度环、位置环的数字控制阀包括主动伺服电机、反馈伺服电机、滚珠丝杠螺母、滚珠丝杠、阀体、阀芯、螺母连接轴角接触球轴承、阀芯角接触球轴承、主动联轴器、反馈联轴器、螺母连接轴、光栅、主动伺服驱动、反馈伺服驱动、油缸、回油箱、上机位、左密封腔、右密封腔、以及端盖；上机位与主动伺服驱动相连，主动伺服驱动与主动伺服电机相连，主动伺服电机通过主动联轴器与螺母连接轴相连，主动联轴器位于右密封腔内，阀芯通过一组角接触球轴承与滚珠丝杠形成转动联接，滚珠丝杠螺母套在滚珠丝杠上，螺母连接轴套在滚珠丝杠螺母上并通过一组螺栓固连，螺母连接轴两端套有一组角接触球轴承，角接触球轴承通过端盖和左密封腔定位固定，反馈联轴器与螺母连接轴固连，反馈伺服电机与反馈联轴器固连，反馈伺服电机与反馈伺服驱动相连，光栅与反馈伺服驱动相连，回油箱位于阀体的上方并且与阀体上的主回油口T相连，阀体上还设有主进油口P、工作油口A以及工作油口B，光栅包括指示光标和光电元件部分，光栅的指示光标固定在油缸的活塞杆上，光栅的光电元件部分位置固定且与反馈伺服驱动相连。

所述的阀芯上设置有四个凸形侧面，即A面、B面、C面、D面，所述的阀体内腔上设置有四个凹形侧面，即A1面、B2面、C3面、D4面；当油缸处于平衡位置时，所述的凸形侧面和凹形侧面互相对齐配合。

所述的主动伺服电机与右密封室之间设有密封圈，阀体分别与右密封室、左密封室之间设置有密封圈，左密封室与端盖之间设置有密封圈。

所述的阀体上设置有油孔，用于接通来自液压源的液压油。

所述的主动伺服电机、反馈伺服电机的传动采用锥环式无间隙传动。

控制油缸速度环、位置环的数字控制阀的控制方法包括以下步骤：

1)油缸处于平衡位置：当阀芯的A、B、C、D面分别与阀体的A1、B1、C1、D1面对齐，此时油缸的A、B口处于闭合状态，油缸静止不动；

2)控制油缸向左方向移动：上位机发出左移运动指令脉冲信号经主动伺服驱动放大控制主动伺服电机顺时针旋转，经主动联轴器带动滚珠丝杆顺时针旋转，推动阀芯向右移动，此时主进油口P与工作油口B接通、主回油口T与工作油口A接通，油缸处于向左方向运动；随着油缸向左运动，当光栅的指示光标给予光电元件部分光信号输入时，光栅输出左移反馈脉冲信号，此信号经反馈伺服驱动放大控制反馈伺服电机顺时针转动经反馈联轴器带动螺母连接轴顺时针转动，带动滚珠丝杆螺母顺时针转动，使得阀芯获得向左方向移动的负反馈运动；当左移脉冲信号停止时，阀芯处于平衡位置，此时油缸停止运动；