油壓機電液伺服快速缸雙向泵控液壓系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種伺服油壓機栗控系統，具體說是一種油壓機電液伺服快速缸雙向栗控液壓系統。
【背景技術】
[0002]目前國內的小噸位油壓機由于滑塊重量比較輕，再加上機床用于導向的機構加工精度不夠，使得導向摩擦力增加，上述原因使得傳統的通過重力快速下降的活塞缸油壓機液壓系統受到了限制，另一方面通過重力下降的活塞缸液壓系統在行程較短時，快下速度較低，壓機效率受到了限制，并且快下時速度不可控，快下階段也難以實現精確位置控制。
[0003]國內的伺服油壓機基本分為2類，一類是用比例伺服閥進行控制的，通過控制比例伺服閥的開口大小來達到精確控制流量以及壓力的效果，可對壓機的位置以及壓力進行精確的位置以及力閉環控制，此種方式為節流控制，能量損失大，效率低，系統發熱量大，調速范圍小。
[0004]另一類是通過伺服電機帶內齒輪栗的形式來進行控制，此類伺服壓力機采用的是栗控技術，通過對栗的轉速以及轉矩進行精確控制，實現流量和壓力控制，此種伺服油壓機的系統壓力、流量雙閉環控制；在進行位置閉環控制時，當位置超調時，由于內齒栗不能反向打油，而設計通過換向閥的高速切換回路又非常困難，所以進行位置控制時控制精度不夠理想，響應時間較慢，無法進行高精度的位置控制。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型所要解決的技術問題，在于克服現有技術存在的缺陷，提供一種油壓機電液伺服快速缸雙向栗控液壓系統。利用伺服電機變速，來改變栗的輸出流量，采用伺服電機加雙向定量栗的容積調速原理，以適應負載各種工況速度的要求，極大限度的減少了溢流損失，大大提尚系統效率。
[0006]本實用新型技術方案中采用的液壓缸是快速缸結構形式的油缸。快速缸的油缸結構如圖1所示，A腔面積較小，稱為快速腔，C腔面積大，稱為油缸上腔，此兩腔是不相通的。B腔為有桿腔，稱為油缸下腔，油壓機為了得到較快的快下速度，A腔面積Al —般比B腔面積BI要小。
[0007]本實用新型系統液利用伺服電機變速，來改變栗的輸出流量，采用伺服電機加雙向定量栗的容積調速原理，以適應負載各種工況速度的要求，極大限度的減少了溢流損失，大大提高系統效率。同時，采用雙向定量栗，利用伺服電機的正反轉，改變栗的油液流動方向，直接控制負載的運動方向，替代了原來的比例伺服閥以及“伺服定量栗+方向切換回路”，減少了換向閥的阻力損失及泄漏損失，進一步降低能耗，節省成本。由于油缸用的是快速缸類型，在快下階段通過油缸快速腔進油，能夠提供一定的快下力，并且得到較快的快下速度，此快下速度可以通過伺服電機的轉速調整，隨著液壓技術向高效節能、高精度、高柔性方向的發展，本實用新型控制系統將能取代原閥控活塞缸系統以及伺服定量栗控活塞缸系統。
[0008]本實用新型的主要技術方案:油壓機電液伺服快速缸雙向栗控液壓系統，包括與數控系統連接的動力源和油缸，動力源包括伺服電機及與伺服電機連接的雙向定量栗和油箱；其特征在于:所述油缸為快速缸；雙向定量栗的進出油口均設有溢流閥控制系統安全壓力，雙向定量栗正向出油口直接接快速缸快速腔，雙向定量栗正向出油口還通過提動閥接快速缸上腔，反向出油口經過由提動閥和背壓閥組成的并聯油路接快速缸下腔；反向出油口一個回油油路是經液控單向閥、溢流閥回油箱，另一回油油路是經換向閥、充液閥接油箱。
[0009]本實用新型系統運用容積調速液壓原理，依靠伺服電機正反轉控制雙向定量栗使液流換向，并通過改變伺服電機的轉速而改變栗的流量進行速度調節，通過改變伺服電機的扭矩從而改變栗的扭矩進行壓力控制，省略了比例伺服閥，減少了換向閥的阻力損失和壓力泄漏損失及系統溢流損失。該系統空運轉時通過伺服電機控制栗的轉速，使其空載功率消耗最小。當伺服電機啟動時，栗接近于無壓力無流量啟動，啟動功率最小。在保壓階段，當系統壓力達到設定壓力時，雙向定量栗幾乎可以停轉，溢流閥幾乎無油液溢流。由于栗的輸出流量適應各種壓制工況的要求，極大程度減少了損失。從而節省了控制閥的數量、發熱量，具有高效節能的特點，比原來的閥控系統節能1/3 ;由于雙向栗的進出油口直接連接到油缸，在位置控制時，可根據實際反饋位置使得電機正反轉將油缸定位到命令位置，通過伺服電機的精確轉速控制產生較高的控制精度和快速響應。
[0010]本實用新型系統兼有閥控技術的高精度位置及壓力控制性能和栗控系統的節能、環保特點，通過采用伺服電機加雙向定量栗液壓系統，雙向栗的進出油口直接連接到油缸，利用伺服電機的正反轉，改變栗的油液流動方向，直接控制負載的運動方向；壓力控制精度可達±0.lbar，重復定位精度可達±0.005mm,同時此系統能夠提供額外的快下力，提供更高的快下速度，并且快下速度可調節。
【附圖說明】
[0011]圖1是快速缸結構示意圖(剖面)。
[0012]圖2為本實用新型油壓機電液伺服快速缸雙向栗控液壓系統液壓油路示意圖。
[0013]其中，10、90、110—溢流閥；25—充液閥；30、50_提動閥40—快速缸；60_背壓閥；20、80_壓力傳感器；70_換向閥；100 ;液控單向閥；A—油缸快速腔；B—油缸無桿腔；C:油缸有桿腔；A1:油缸快速腔面積:油缸有桿腔面積；X1—油栗正向出油口 ；X2—油栗反向出油口； Yl—提動閥50的電磁鐵；Y2—換向閥70的電磁鐵；Υ3-提動閥30的電磁鐵
[0014]圖3是閥門電磁鐵動作與油缸動作對照圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合實施例和附圖對本實用新型加以詳細描述。
[0016]實施例:本實施例控制系統連接結構如圖2所示，主要包括與數控系統連接的動力源、控制閥組以及快速缸。動力源包括伺服電機及與伺服電機連接的雙向定量栗和油箱。控制閥組包括用于調節系統安全壓力的溢流閥(10、90)，還包括換向閥70、背壓閥60、提動閥30、提動閥50、液控單向閥100、溢流閥110、充液閥25，以及快速缸40。
[0017]本實施例中，雙向定量栗的進出油口均設有控制系統安全壓力的溢流閥，雙向定量栗(簡稱油栗)正向出油口 Xl —路直接接油缸快速腔A，油栗正向出油口 Xl還通過提動閥30連接油缸無桿腔(油缸上腔)C，油栗反向出油口 X2 —路經提動閥50、與50并聯連接的背壓閥60接油缸有桿腔(油缸下腔)B ;一路經液控單向閥100、溢流閥110接油箱；第三路經換向閥70、充液閥25接油箱。
[0018]本實施例是這樣來運作的，動作順序如圖3所示。
[0019]一、工作循環
[0020]快下:Yl、Y2得電，Y3失電、另外數控系統給伺服電機正指令，快速缸快速腔A進油，油缸下腔B通過提動閥50向雙向栗反向出油口 X2排油，由于快速腔面積A小于有桿腔面積B，則下腔B還通過提動閥50、液控單向閥100、以及溢流閥110向油箱中排油，常閉型充液閥由于滑塊下降產生負壓而打開，油液通過充液閥吸入油缸上腔(即油缸無桿腔C)，伺服電機帶動雙向栗變速正轉，滑塊快下，由于快速腔面積較小，快下時可以得到較高的速度，快下也可提供一定的快下力，滑塊可通過數控系統控制伺服電機的轉速快慢而得到不同速度。
[0021]工進:Y2、Y3得電，Yl失電，提動閥50關閉。數控系統給伺服電機指令，伺服電機轉速逐漸降低使得滑塊速度由快速下行至逐漸停止，常閉型充液閥在自身彈簧作用下復位至關閉，油缸上腔封閉；數控系統再次給伺服電機正指令，同時提動閥30得電，快速腔Α、油缸上腔C同時進油，由于作用面積增大，系統在工進階段可提供較大的力，伺服電機帶動雙向栗變速正轉，從而實現滑塊的慢速下行即工進。滑塊工進速度可通過調節數控系統參數控制伺服電機的轉速而得到不同速度。
[0022]保壓:Υ2、Υ3得電，Yl失電，數控系統根據位置或者壓力設定值與實際值的偏差給伺服電機正指令，伺服電機帶動雙向栗慢速轉動，油栗正向出油口 Xl向油缸快速腔A以及通過提動閥30向油缸上腔C不斷補油，保持滑塊停留在下死點進行保壓。
[0023]卸荷:Υ2、Υ3得電，Yl失電，數控系統給伺服電機負指令，伺服電機帶動雙向栗變速反轉，油栗從油缸快速腔以及通過提動閥30從油缸上腔緩緩抽油，通過提動閥50向油缸下腔排油，滑塊緩慢上行，可以通過卸荷時間設定來控制卸荷，使上腔壓力卸荷。
[0024]返程:Υ3得電，Yl.Υ2失電，數控系統給伺服電機負指令，伺服電機帶動雙向栗變速反轉，油缸快速向上返程。回程速度可通過數控系統控制伺服電機的轉速快慢而得到不同速度。
[0025]二、液壓系統功能:
[0026]I)壓力控制:此液壓系統的集成閥組接到油缸的上腔、下腔的位置安裝了壓力傳感器，上腔壓力傳感器主用用于壓力檢測以及反饋，作為壓力閉環的反饋環節，可對保壓階段的壓力進行精確控制；下腔壓力傳感器主要用于對下腔壓力進行實時檢測，一旦檢測到上腔、下腔出現壓力過高，系統可立即停機。
[0027]2)位置控制:油缸的運動位置可以通過高精度位移傳感器進行實時位置檢測以及反饋，作為位置閉環的反饋環節，可對整個循環任意階段的位置進行精確控制。
【主權項】
1.一種油壓機電液伺服快速缸雙向栗控液壓系統，包括與數控系統連接的動力源和油缸，動力源包括伺服電機及與伺服電機連接的雙向定量栗和油箱；其特征在于:所述油缸為快速缸；雙向定量栗的進出油口均設有溢流閥控制系統安全壓力，雙向定量栗正向出油口直接接快速缸快速腔，雙向定量栗正向出油口還通過提動閥接快速缸上腔，反向出油口經過由提動閥和背壓閥組成的并聯油路接快速缸下腔；反向出油口一個回油油路是經液控單向閥、溢流閥回油箱，另一回油油路是經換向閥、充液閥接油箱。
【專利摘要】本實用新型公開了一種油壓機電液伺服快速缸雙向泵控液壓系統，動力源包括伺服電機及與伺服電機連接的雙向定量泵和油箱，油缸為快速缸。雙向定量泵正向出油口直接接快速缸快速腔，雙向定量泵正向出油口還通過提動閥接快速缸上腔，反向出油口經過由提動閥和背壓閥組成的并聯油路接快速缸下腔。反向出油口一個回油油路是經液控單向閥、溢流閥回油箱，另一回油油路是經換向閥、充液閥接油箱。本實用新型依靠伺服電機正反轉控制雙向定量泵使液流換向，并通過改變伺服電機的轉速而改變泵的流量進行速度調節，通過改變伺服電機的扭矩從而改變泵的扭矩進行壓力控制，省略了比例伺服閥，減少了換向閥的阻力損失和壓力泄漏損失及系統溢流損失。
【IPC分類】B30B1/32
【公開號】CN204914641
【申請號】CN201520680890
【發明人】寧偉坤, 張黨龍
【申請人】南京埃斯頓自動化股份有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年9月6日