[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种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，属于插装阀技术领域。

背景技术

目前已有的比例伺服插装阀有两种：

1、比例电磁铁驱动液压伺服先导型插装阀，工作原理为采用比例电磁铁驱动液压伺服先导阀方式，最终控制主阀阀口位置，因此主阀及先导阀均需采用位移传感器并采用控制器进行双闭环控制才可以达到高精度控制要求。这种传统的插装阀主要缺点是：a、由于先导阀和主阀均使用位移传感器，该传感器的精度和可靠性成为该插装阀的主要故障原因之一；b、传感器成本相对较高；c、需要复杂闭环控制器及其闭环控制计算方法，调试工作量大；d、该插装阀的工作精度受控制压力、系统压力温度等因素的干扰大，导致阀的工作难以达到稳定的效果。

2、大功率伺服电机直驱插装阀，工作原理为大功率伺服电机直驱插装阀主阀芯并进行伺服控制，其主要缺点是：a、大功率伺服电机安装尺寸大，无法在插装阀集成系统中推广应用；b、大功率伺服电机伺服驱动的响应速度交底，插装阀的动态控制精度难以保证；c、大功率伺服电机的位置反馈分辨率较低，难以达到高精度控制。

鉴于此，有必要针对现有比例伺服插装阀进行改进。

发明内容

针对上述现有技术中的不足之处，本发明旨在提供一种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，其利用小功率伺服电机的高响应、高定位精度达到伺服插装阀的高响应和高控制精度，并全程采用机械位移反馈实现闭环控制，控制成本低、精度及稳定性高。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：一种小功率伺服电机驱动先导式伺服插装阀，其包括下端部分别具有控制油口、泄油口的主阀体、及固定配合于该主阀体中心通孔下部且同样具有中心通孔的阀套，该阀套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、阀套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之间所形成主阀口通断的主阀芯，其特征在于：

所述主阀体上端具有端盖及定位于该端盖上的伺服电机，该伺服电机下方具有可与所述主阀芯上部沉孔滑动配合且由该伺服电机驱动升降的控制阀芯，

所述主阀芯顶部与所述主阀体、端盖之间具有第一油腔，且该主阀芯为阶梯轴结构，其大径轴段上轴肩与所述主阀体之间形成第三油腔、大径轴段下轴肩与所述主阀体、阀套之间形成第五油腔、次径轴段下轴肩与所述阀套之间形成有第九油腔，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，

所述控制阀芯与所述主阀芯沉孔之间自上而下依次形成有第二油腔、第四油腔、第六油腔、第七油腔及第十油腔，且所述控制阀芯上具有连通所述第二油腔至所述第十油腔的第四油路，所述主阀芯上具有连通所述第四油腔至所述第三油腔的第一油路、连通所述第三油腔至所述第七油腔的第三油路；

所述阀套上具有连通所述第九油腔至所述泄油口的第五油路，所述主阀芯上具有连通所述第九油腔至所述第十油腔的第六油路；所述主阀芯上具有连通所述第五油腔至第六油腔的第二油路，且该第五油腔与所述控制油口相连通；所述主阀芯上具有连通所述第一油腔至所述第一工作油口A的第七油路；

其中，所述控制阀芯上具有可控制所述第四油腔、第六油腔之间所形成第一控制阀口通断的第一阶梯轴肩、及可控制所述第七油腔、第十油腔之间所形成第二控制阀口通断的第二阶梯轴肩。

进一步的，所述伺服电机通过电机支架定位于所述端盖上，且该伺服电机的动力输出轴连接有联轴器，该联轴器与通过轴承定位在所述电机支架上的控制丝杆连接，该控制丝杆下端与所述控制阀芯螺纹连接；所述端盖上具有可用于控制所述控制阀芯升降而不转动的导向键。

进一步的，所述伺服电机为小功率伺服电机，且该伺服电机上具有用于控制该伺服电机转向的伺服驱动器。

进一步的，所述主阀芯上端面环形面积与该主阀芯下端面环形面积相等；且所述大径轴段上轴肩的台阶面环形面积：所述大径轴段下轴肩的台阶面积环形面积：次径轴段下轴肩的台阶面环形面积＝4：2：1。

进一步的，所述主阀体、阀套之间具有第八油腔，所述泄油口与该第八油腔相通，所述第五油路两端分别连接该第八油腔与所述第九油腔。

进一步的，所述控制阀芯向上处于上极限位置时，所述主阀口开启最大位置，且所述第二控制阀口处于关闭状态；所述控制阀芯向下处于下极限位置时，所述主阀口处于关闭状态，且所述第一控制阀口也处于关闭状态。

本发明同时同开了一种前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，其包括