[发明专利]小功率伺服电机驱动先导式伺服插装阀及其闭环控制方法

权利要求书

1.一种小功率伺服电机驱动先导式伺服插装阀，包括下端部分别具有控制油口(Z1)、泄油口(Y)的主阀体(11)、及固定配合于该主阀体(11)中心通孔下部且同样具有中心通孔的阀套(7)，该阀套(7)下端部设有第一工作油口(A)、第二工作油口(B)，在所述主阀体(11)、阀套(7)的中心通孔上滑动配合有可控制所述第一工作油口(A)、第二工作油口(B)之间所形成主阀口(FQ3)通断的主阀芯(8)，其特征在于：

所述主阀体(11)上端具有端盖(4)及定位于该端盖(4)上的伺服电机(1)，该伺服电机(1)下方具有可与所述主阀芯(8)上部沉孔滑动配合且由该伺服电机(1)驱动升降的控制阀芯(10)，

所述主阀芯(8)顶部与所述主阀体(11)、端盖(4)之间具有第一油腔(YQ1)，且该主阀芯(8)为阶梯轴结构，其大径轴段上轴肩与所述主阀体(11)之间形成第三油腔(YQ3)、大径轴段下轴肩与所述主阀体(11)、阀套(7)之间形成第五油腔(YQ5)、次径轴段下轴肩与所述阀套(7)之间形成有第九油腔(YQ9)，且所述大径轴段上轴肩、大径轴段下轴肩及次径轴段下轴肩的端面面积依次递减，

所述控制阀芯(10)与所述主阀芯(8)沉孔之间自上而下依次形成有第二油腔(YQ2)、第四油腔(YQ4)、第六油腔(YQ6)、第七油腔(YQ7)及第十油腔(YQ10)，且所述控制阀芯(10)上具有连通所述第二油腔(YQ2)至所述第十油腔(YQ10)的第四油路(YL4)，所述主阀芯(8)上具有连通所述第四油腔(YQ4)至所述第三油腔(YQ3)的第一油路(YL1)、连通所述第三油腔(YQ3)至所述第七油腔(YQ7)的第三油路(YL3)；

所述阀套(7)上具有连通所述第九油腔(YQ9)至所述泄油口(Y)的第五油路(YL5)，所述主阀芯(8)上具有连通所述第九油腔(YQ9)至所述第十油腔(YQ10)的第六油路(YL6)；所述主阀芯(8)上具有连通所述第五油腔(YQ5)至第六油腔(YQ6)的第二油路(YL2)，且该第五油腔(YQ5)与所述控制油口(Z1)相连通；所述主阀芯(8)上具有连通所述第一油腔(YQ1)至所述第一工作油口(A)的第七油路(YL7)；

其中，所述控制阀芯(10)上具有可控制所述第四油腔(YQ4)、第六油腔(YQ6)之间所形成第一控制阀口(FQ1)通断的第一阶梯轴肩、及可控制所述第七油腔(YQ7)、第十油腔(YQ10)之间所形成第二控制阀口(FQ2)通断的第二阶梯轴肩。

2.根据权利要求1所述的小功率伺服电机驱动先导式伺服插装阀，其特征在于：所述伺服电机(1)通过电机支架(3)定位于所述端盖(4)上，且该伺服电机(1)的动力输出轴连接有联轴器(2)，该联轴器(2)与通过轴承(12)定位在所述电机支架(3)上的控制丝杆(13)连接，该控制丝杆(13)下端与所述控制阀芯(10)螺纹连接；所述端盖(4)上具有可用于控制所述控制阀芯(10)升降而不转动的导向键(5)。

3.根据权利要求1或2所述的小功率伺服电机驱动先导式伺服插装阀，其特征在于：所述伺服电机(1)为小功率伺服电机，且该伺服电机(1)上具有用于控制该伺服电机(1)转向的伺服驱动器(14)。

4.根据权利要求1所述的小功率伺服电机驱动先导式伺服插装阀，其特征在于：所述主阀芯(8)上端面环形面积(S1)与该主阀芯(8)下端面环形面积(S4)相等；且所述大径轴段上轴肩的台阶面环形面积(S2)：所述大径轴段下轴肩的台阶面积环形面积(S3)：次径轴段下轴肩的台阶面环形面积(S5)＝4：2：1。

5.根据权利要求1所述的小功率伺服电机驱动先导式伺服插装阀，其特征在于：所述主阀体(11)、阀套(7)之间具有第八油腔(YQ8)，所述泄油口(Y)与该第八油腔(YQ8)相通，所述第五油路(YL5)两端分别连接该第八油腔(YQ8)与所述第九油腔(YQ9)。

6.根据权利要求1所述的小功率伺服电机驱动先导式伺服插装阀，其特征在于：所述控制阀芯(10)向上处于上极限位置时，所述主阀口(FQ3)开启最大位置，且所述第二控制阀口(FQ2)处于关闭状态；所述控制阀芯(10)向下处于下极限位置时，所述主阀口(FQ3)处于关闭状态，且所述第一控制阀口(FQ1)也处于关闭状态。

7.根据权利要求1-6任一所述小功率伺服电机驱动先导式伺服插装阀的闭环控制方法，其特征在于：包括

S1、伺服电机(1)驱动控制阀芯(10)向上运动Δx后，第二控制阀口(FQ2)开启Δx，第一控制阀口(FQ1)关闭，第三油腔(YQ3)依次经过第三油路(YL3)、第七油腔(YQ7)、第十油腔(YQ10)、第六油路(YL6)、第五油路(YL5)与所述泄油口(Y)相通；

油压在第五油腔(YQ5)对主阀芯(8)产生向上作用力，使得主阀芯(8)向上运动，主阀口(FQ3)开启并逐步加大，同时第二控制阀口(FQ2)逐步减小，当主阀芯(8)向上运动Δx后，主阀口(FQ3)开口加大至Δx，第二控制阀口(FQ2)重新关闭；第一控制阀口(FQ1)关闭，第三油腔(YQ3)无法与泄油口(Y)联通致使该第三油腔(YQ3)压力上升，直至与第五油腔(YQ5)上的油压形成压力平衡，主阀芯(8)停止向上运动，主阀口(FQ3)保持在Δx开口上处于平衡状态；

S2、伺服电机(1)驱动控制阀芯(10)向下运动Δy后，第二控制阀口(FQ2)关闭，第一控制阀口(FQ1)开启Δy，控制油口(Z1)与第五油腔(YQ5)相通，并依次通过第二油路(YL2)、第六油腔(YQ6)、第四油腔(YQ4)、第一油路(YL1)与第三油腔(YQ3)相连通；

因第二控制阀口(FQ2)关闭，第三油腔(YQ3)无法与泄油口(Y)联通，使得油压在第三油腔(YQ3)对主阀芯(8)产生向下作用力，使得主阀芯(8)向下运动，主阀口(FQ3)开口逐渐减小，第一控制阀口(FQ1)逐渐减小，当主阀芯(8)向下运动Δy后，主阀口(FQ3)开口下降Δy，第一控制阀口(FQ1)重新关闭；第二控制阀口(FQ2)关闭，第三油腔(YQ3)无法与泄油口(Y)联通，而控制油口(Z1)与第五油腔(YQ5)相通，致使第三油腔(YQ3)压力上升，直至与第五油腔(YQ5)上的油压形成压力平衡，主阀芯(8)停止向下运动，主阀口(FQ3)保持在下降Δy开口上处于平衡状态。