[发明专利]一种基于液压控制的直驱数控圆转台及其控制方法

权利要求书

1.一种基于液压控制的直驱数控圆转台及其控制方法，包括机身(1)、下转盘(7)、环形滑块(13)、丝杆(17)和传动齿轮(22)，其特征在于：所述机身(1)的内部固定安装有液压马达(2)，且液压马达(2)的上端安装有防护罩(3)，并且防护罩(3)的内部传动连接有减速输出轴(4)，所述减速输出轴(4)通过轴承(5)与机身(1)相互连接，且减速输出轴(4)的上表面固定安装有上转盘(6)，所述下转盘(7)安装在机身(1)的上端，且下转盘(7)的上表面固定安装有环形静压导轨(8)，所述防护罩(3)的内部转动安装有驱动齿轮(9)和减速齿轮(10)，且减速齿轮(10)焊接在减速输出轴(4)的外侧面，所述下转盘(7)的上表面固定有安装片(11)，且安装片(11)的内侧中间位置固定安装有磁环(12)，所述环形滑块(13)固定安装在上转盘(6)的下表面，且环形滑块(13)的侧面通过固定杆(14)与定位块(15)相互连接，并且定位块(15)的内部上表面中间位置固定安装有微型马达(16)，所述丝杆(17)转动安装在微型马达(16)的下端，且丝杆(17)的下端外部活动连接有磁块(18)，所述防护罩(3)的内部上下两侧对称安装有气缸(19)，且气缸(19)的侧面固定连接有限位块(20)，并且限位块(20)通过滑杆(21)与防护罩(3)相互连接，同时滑杆(21)固定安装在防护罩(3)的内侧面，所述传动齿轮(22)转动安装在限位块(20)的内侧面，且传动齿轮(22)的上端侧面固定安装有凸块(23)，所述防护罩(3)的上端贯穿安装有橡胶油管(24)，且防护罩(3)的下端贯穿安装有回收盒(25)。

2.根据权利要求1所述的一种基于液压控制的直驱数控圆转台，其特征在于：所述上转盘(6)通过环形滑块(13)与环形静压导轨(8)组成滑动结构，且环形滑块(13)等间距在上转盘(6)的下端设置有4个。

3.根据权利要求1所述的一种基于液压控制的直驱数控圆转台，其特征在于：所述减速齿轮(10)的一端与驱动齿轮(9)啮合连接，且减速齿轮(10)的另一端与传动齿轮(22)啮合连接，并且减速齿轮(10)的外部直径大于驱动齿轮(9)和传动齿轮(22)的外部直径。

4.根据权利要求1所述的一种基于液压控制的直驱数控圆转台，其特征在于：所述定位块(15)通过固定杆(14)与环形滑块(13)固定连接，且定位块(15)的位置与安装片(11)的位置相互对应。

5.根据权利要求1所述的一种基于液压控制的直驱数控圆转台，其特征在于：所述磁块(18)与定位块(15)组成伸缩结构，且磁块(18)截面呈方形结构，并且磁块(18)与丝杆(17)螺纹连接，同时磁块(18)与磁环(12)磁性连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于液压控制的直驱数控圆转台，其特征在于：所述限位块(20)与滑杆(21)组成滑动结构，且限位块(20)通过气缸(19)与防护罩(3)组成伸缩结构。

7.根据权利要求1所述的一种基于液压控制的直驱数控圆转台，其特征在于：所述橡胶油管(24)和回收盒(25)均与防护罩(3)组成拆卸安装结构，且橡胶油管(24)的位置与回收盒(25)、传动齿轮(22)的位置相互对应，并且传动齿轮(22)与凸块(23)偏轴心安装。

8.根据权利要求1所述的一种基于液压控制的直驱数控圆转台的其控制方法，包括以下步骤：

液压马达(2)发送器转子轴的转角与负载输出转角，也就是系统的反馈量，两者差值经相敏放大器作用后成为直流信号，并经功率放大后用于驱动上转盘(6)转动；

步骤1、液压马达(2)在输入量与输出量间的误差角θ_e不大的条件下，sin(θ_i－θ_L)≈θ_i－θ_L＝θ_e，其电压信号为：

u_s＝K_s(θ_i-θ_L)＝K_sθ_e

步骤2、液压马达(2)输出的交流电压信号为u_s，交流电压信号经过放大器整流后转换成直流电压信号u_g，输出为差动电流Δi，相敏放大器的增益为：

功率放大器增益为：

步骤3、电液伺服阀是伺服控制系统中的重要元器件，当电液伺服阀的频宽与液压固有频率相近时，电液伺服阀的传递函数为：

式中：QL为电液伺服阀的输出流量；K_sv为电液伺服阀增益；G_sv(s)—K_sv＝1时电液伺服阀的传递函数；ω_sv为电液伺服阀的固有频率；ξ_sv为电液伺服阀的阻尼比。

步骤4、以电液伺服阀的输出流量Q_L为输入，液压马达(2)驱动轴角位移θ_m的输出值为：

式中：i为齿轮传动比；Dm为马达每弧度排量；K_ce为总的流量压力系数；V_t为马达两腔及连接管道总容积；β_e为液压油体积弹性模量；T_L为作用于马达上的干扰力矩；

步骤5、系统的开环传递函数为：

且：

式中：K_v为开环增益。