[发明专利]一种基于电机调速的变压变量型液压伺服机构及工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及液压伺服机构，尤其涉及一种基于电机调速的变压变量型液压伺服机构及工作方法。

背景技术

液压伺服机构属于位置伺服控制系统的一种，广泛应用于机械工业、航空航天等领域中，需要大功率、大输出力、大输出力矩、调速范围较宽的场合。具有功率大、无极变速、响应快等优点。

一般的液压伺服机构包括液压能源、作动(液压缸或液压马达)、位置检测等几大部分，存在着结构复杂、体积大、效率低、易泄露等问题，在对体积重量、效率等要求严格的场合的应用受到极大限制。

目前的液压伺服机构，除了个别只需简单作动的机构使用泵控缸方案，一般使用阀控缸，以期获得更好的可控性，其液压能源一般使用恒压变量泵或者定量泵，恒压变量泵的缺点在于成本高、体积较大、寿命较短，定量泵的缺点在于压力不能调节，只能使用溢流阀、调压阀等附加阀件实现，导致效率低；同时，由于系统压力较高，容易造成液压油渗漏，导致对环境的污染，这些缺点限制了常规的液压伺服机构在对空间重量、效率要求严格的场合的应用。

因此迫切需要有效降低液压伺服机构的系统能耗及整体体积、重量的方法。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种基于电机调速的变压变量型液压伺服机构及工作方法，用以解决现有技术中存在的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

基于本发明实施例的一个方面，本发明实施例提供了一种基于电机调速的变压变量型液压伺服机构，包括控制器、油滤、位置传感器、无刷直流电动机、定量泵、增压活塞、伺服阀和油缸；

其中，控制器分别与位置传感器和伺服阀连接，位置传感器与油缸活塞杆连接，控制器中电机驱动电路与无刷直流电动机相连，电机与定量泵机械连接，油滤安装在定量泵输出口，增压活塞与低压油路连接，伺服阀与油缸组成阀控缸系统。

在基于本发明的另一个实施例中，阀控缸系统中，压力油经所述伺服阀的输出口进入油缸，推动油缸活塞杆作直线位移。

在基于本发明的另一个实施例中，位置传感器与所述油缸活塞杆相连，获取油缸活塞杆的位置信号，传输给所述控制器。

在基于本发明的另一个实施例中，还包括溢流阀，所述溢流阀用于当系统压力升高至超过设计值时使多余流量回流至低压油路，具体包括端盖、O型圈、阀体、锥阀、弹簧、螺堵。

基于本发明实施例的另一个方面，本发明实施例提供了一种电机调速的变压变量型液压伺服机构的工作方法，包括以下步骤：

S1、对伺服机构进行系统初始化；

S2、控制器将接收到的外界提供的目标位置指令信号和位置传感器获取的油缸活塞杆的当前位置信号的差值转换为伺服阀控制电流，控制伺服阀工作；同时控制器根据误差信号，控制电机转速，进一步控制定量泵输出流量变化，从而调整系统压力；驱动油缸活塞杆；

S3、向控制器输入新的目标位置信号，所述控制器根据新的目标位置信号和位置传感器油缸活塞杆的位置信号的差值，再次控制伺服阀和电机驱动油缸活塞杆；

S4、循环执行上述步骤S2到S3，使油缸活塞杆往复运动。

在基于本发明的另一个实施例中，步骤S2进一步包括：

S21、控制器根据油缸活塞杆的位置与目标位置的差值控制伺服阀与电机驱动油缸活塞杆加快运动速度快速接近所述目标位置；

S22、控制器根据油缸活塞杆的位置与目标位置的差值进一步控制伺服阀与电机驱动油缸活塞杆减速直至稳定在所述目标位置。

在基于本发明的另一个实施例中，步骤S3进一步包括：

S31、控制器根据油缸活塞杆的位置与新的目标位置的差值控制伺服阀与电机驱动油缸活塞杆加快运动速度快速接近所述新的目标位置；

S32、控制器根据油缸活塞杆的位置与新的目标位置的差值进一步控制伺服阀与电机驱动油缸活塞杆减速直至稳定在所述新的目标位置。

在基于本发明的另一个实施例中，步骤S21进一步包括：

S211、所述控制器输出的伺服阀控制电流控制伺服阀作动，输出流量加大，高压油从伺服阀的输出口流入油缸，推动油缸活塞杆运动；

S212、所述控制器根据内嵌的控制策略，驱动电机提高转速，定量泵输出流量加大，提高系统压力，使所述油缸活塞杆位置快速接近目标位置。

在基于本发明的另一个实施例中，步骤S22进一步包括：

S221、所述控制器输出的伺服阀控制伺服阀作动，输出流量变小，直至为零，油缸的输出速度降低，直至稳定在目标位置；