数字式电液同步控制系统的制作方法

专利名称：数字式电液同步控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于液压同步控制技术领域，尤其是涉及一种用阀泵复合电 液控制系统控制双缸(多缸)同步以及各油缸的运行方向、速度和位置的 数字式电液同步控制系统。
背景技术：
高载荷、大功率、长行程的系统通常要求使用多个执行机构来完成它 的功能和动作，如水库闸门的提升、大型集装箱的升降和一些大型压机、 试验机的升降等等。在上述大负载系统中，提高能量利用效率，解决多个 执行机构的液压系统同步问题，成为保证工程建设的经济性、安全性和可 靠性关键性的技术。
现如今，液压同步控制系统有伺服控制、容积控制和节流(阀控)三
大类。其中，伺服同步控制系统的同步精度高，但伺服阀特别昂贵；容积 同步控制系统由于液压系统内不存在节流损失和溢流损失，实现了流量和 压力匹配，有效节约了能源，减少了油液发热，延长了使用寿命，但是对于 大容量且长工作行程液压缸的容积同步控制响应速度慢，控制不易。
例如，对液压启闭机而言，其已广泛应用于水力工程的闸门启闭驱动 领域，而无级调速和双缸(多缸)同步运行是液压启闭机的基本性能要求。 根据控制对象可以将液压启闭机分为普通平面闸门、弧形闸门和人字闸门 液压启闭机。不同类型的闸门有不同的启闭特性要求，如频繁启闭的船闸 人字门液压启闭机要求根据闸门启闭时的受力状态，调节推拉速度，在首 尾行程段要求缓速行进以及双缸必须保持同步，且要求有很高的能量利用 效率；弧门液压启闭机的开启频率不高，但对可靠性要求则较高，要求随 时能开得动。在此类高负载、大功率、长行程的间门液压启闭系统中，解
6决无级调速和两个执行机构液压缸的同步问题，以提高能量利用效率成为 关键性的技术。
2005年12月14日公开的实用新型专利申请CN1707033中，公开了 一 种釆用电液比例变量泵作为无级变速的基本单元同二通插装阀集成控制 结构相结合构成控制油缸运行速度的液压启闭机高压大流量无级变速控 制系统，属于容积控制方案。由于液压系统内不存在节流损失和溢流损失， 实现了流量和压力匹配，有效地节约了能源，减少了油液发热，延长了使用 寿命，但大容量且长工作行程液压缸的容积同步控制不易，且成本较高。
2007年9月12曰公开的实用新型专利CN101033758中，公开了 一种 在闸门启闭过程中能自动控制双缸同步运行且且同步精度高的液压启闭 机同步控制装置，属于节流(阀控)控制方案，其最大的不足是存在较大 的节流损失和溢流损失，系统能量效率低并引起发热。

实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提 供一种数字式电液同步控制系统，其结构简单、使用操作简便且使用效果 好、节能、无油液泄漏，能根据不同类型控制对象的运行特性要求，实现 无级调速和高精度同步的目的。
为解决上述技术问题，本实用新型釆用的技术方案是 一种数字式电液 同步控制系统，其特征在于包括液压执行机构、直接对所述液压执行机 构进行同步控制的数字式同步控制机构，和为所述液压执行机构与数字式 同步控制机构提供动力油液的电液动力源，以及对所述电液动力源和数字 式同步控制机构进行综合控制的电液控制系统；
所述液压执行机构为液压油缸且其数量为两个或四个；
所述电液动力源包括储油箱、两个进排油口分别通过液压管路与所述 储油箱相连的双作用液压油泵，和对双作用液压油泵进行驱动的电动机；所 述储油箱与双作用液压油泵间的两个液压管路上均串接有液控单向阀；所述电液控制系统包括两个分别对双作用液压油泵两个进排油口处的 油液压力进行实时检测的压力传感器、对电动机的转速进行实时检测的速 度检测装置、直接对电动机的转速进行控制调整的变频调速器，和根据所 述压力传感器和速度检测装置所检测信号且通过变频调速器对电动机进行 控制的控制器；
所述数字式同步控制机构包括数字同步阀、数字式同步控制器，和对
所述液压油缸的动力输出轴即活塞杆的位移进行实时检测的位移传感器； 所述位移传感器的数量与液压油缸的数量相同且均接同步控制器；
所述数字同步闽由阀体和在阀体内的阀腔中作水平直线运动的阀芯 组成；所述阀芯由步进电机通过机械驱动轴进行直接驱动，所述机械驱动 轴上安装有零位传感器；所述闽体上开有一个油液进口和两个分别与油液 进口相通的分流口 ，油液进口分别与两个分流口组成两个汇流-分流油路，
所述两个汇流-分流油路呈对称分布，两个分流口的开口量通过阀芯的左 右移动进行调节；所述步进电机由同步控制器进行控制，零位传感器接同 步控制器；
所述控制器与同步控制器间进行双向通信；所述同步控制器为对所述 各位移传感器所检测信号进行作差比较，且根据作差比较得出的差值信号 相应对步进电机进行控制的数字式同步控制器；所述控制器为对各位移传 感器所检测信号进行均值运算并与预先设置参数进行对比分析后，相应对 电动机进行控制的主控制器；
当所述液压油缸的数量为两个时，所述数字同步阀的数量为一个且其 油液进口通过液压管路与双作用液压油泵的一个进排油口相接，双作用液 压油泵的另 一个进排油口通过液压管路分别与两个液压油缸的无杆腔相 接，所述数字同步阀的两个分流口分别通过液压管路与两个液压油缸的有 杆腔相接；两个分流口与两个液压油缸间的液压管路上均串接有对液压油 缸进行安全锁定的安全锁定机构；
当所述液压油缸的数量为四个时，所述数字同步阀的数量为三个且分别为一个一级数字同步阀和两个二级数字同步阀；所述一级数字同步阀的 油液进口通过液压管路与双作用液压油泵的一个进排油口相接，双作用液 压油泵的另 一个进排油口通过液压管路分别与四个液压油缸的无杆腔相 接，所述一级数字同步阀的两个分流口分别通过液压管路与两个二级数字 同步阀的油液进口相接，两个二级数字同步阀的四个分流口分别通过液压 管路与四个液压油缸的有杆腔相接。
所述速度检测装置为速度传感器，或安装在电动机的电机输出轴上的 编码器。
所述位移传感器为数字式速度位移传感器。 所述双作用液压油泵为排量固定的液压泵。 所述数字同步阀为滑阀或转阀。
所述滑阆的油液进口设置在阀体的上方或下方，两个分流口对应设置 在阀体的另 一侧，油液进口分别和两个分流口组成左右两个对称的汇流-
分流油路；
所述滑阀的闽芯为单凸台结构、双凸台结构或三凸台结构；
当阀芯为单凸台结构时，其中部设置有一个能横向封堵所述阀腔的凸 台且通过所述凸台的左右两个外端部分别对两个分流口的开口量进行调 节，所述凸台正对油液进口设置，油液进口和两个分流口组成左右两个关 于所述凸台对称的汇流-分流油路；
当阀芯为双凸台结构时，其上设置有两个能横向封堵所述阀腔的凸 台，两个凸台分别位于油液进口左右两侧且通过两个凸台的内端部分别对 两个分流口的开口量进行调节，油液进口和两个分流口在所述两个凸台之 间组成左右两个对称的汇流-分流油路；
当阀芯为三凸台结构时，其上设置有三个能横向封堵所述阀腔的凸台 且三个凸台从左至右依次为左凸台、中凸台和右凸台；所述中凸台正对油 液进口设置且通过左凸台和右凸台的内端部分别对两个分流口的开口量 进行调节，油液进口和两个分流口分别在左凸台和中凸台间、中凸台和右凸台间组成左右两个对称的汇流-分流油路。
所述转阀的油液进口设置在阀体的上方或下方，两个分流口分别设置 在阀体的上方和下方且二者正对设置，油液进口分别和两个分流口组成上 下两个对称的汇流-分流油路。
所述转阀的阀芯上对应油液进口和分流口分别设置有两个纵向通道。
所述机械驱动轴为螺杆或丝杠，所述机械驱动轴固定在阀芯的 一侧， 阀芯的另一侧设置有确保阀芯在阀体内作水平直线运动的导向器。
所述安全锁定机构为安全锁定阀。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、结构简单、设计合理 且使用操作简便。2、所用的电液控制系统采用电气控制和液压传动有机
结合而构成的闽泵复合电液控制系统，具有节流控制响应速度快和容积控 制节能的优点，且可按控制对象运行特性要求设置特定的控制规律，通过 电气控制实现液压缸的方向、速度和位移按特定规律同步运行的控制目
的，系统具有智能性。3、所用动力源采用液压泵与可调转速电动机组合 构成的电液动力源，上述电液动力源在使用中既有液压集中能源的特点， 又有电气传动能耗低的优势，并且在使用中具有无空载能量损失的优点， 因而能进一步降低能耗，并且噪声低，能源效率高，运行经济性好。4、 数字式同步控制机构主要为数字同步阀，所用数字同步闽直接以被控对象 即液压油缸的位移差为反馈信号来调节两个节流口的流量，因而不断消除 动态误差和积累误差，使两个或四个液压执行元件即液压油缸的位置同 步。这样，液压系统的泄漏、负载影响、各组成部分的制造和安装误差等 影响因素就可以得到很好的抑制和消除，形成了全闭环控制，使系统运行 平稳，提高了安全性和可靠性。5、去除了液压回路中的压力控制阀、速 度控制阀和方向阀，构成的液压系统是结构简单的闭式系统，没有节流损 失和溢流损失，减少油液发热和油液的泄漏、避免了环境水气和灰尘的污 染，环境的适应性好。综上所述，本实用新型将电气控制和液压传动有机 结合，省去了液压回路中的压力控制阀、速度控制闽和方向阀，并且通过变频调速器对电动机运行方向和转速进行控制来实现液压缸的方向、速度 和位移的控制，因而消除了纯液压系统的节流损失和溢流损失，减少了油 液发热，因而能源效率高；同时，数字同步阀实现液压油缸双向高精度动
态位移同步，提髙了高载荷、大功率、长行程系统的安全性和可靠性；而 所采用的液压系统为结构简单的闭式系统，因而在减少了油液泄漏的同 时，也提高了对恶劣使用环境的适应性，总而言之，本实用新型结构简单、 使用搡作简便且使用效果好、节能、无油液泄漏，能根据不同类型控制对 象的运行特性要求，实现无级调速和高精度同步的目的。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。


图1为本实用新型第一种具体实施方式
的结构示意图。 图2为本实用新型数字同步阀的第一种具体实施方式
的结构示意图 图3为本实用新型数字同步阆的第二种具体实施方式
的结构示意图 图4为本实用新型数字同步阀的第三种具体实施方式
的结构示意图 图5为本实用新型另一种具体实施方式
的结构示意图。 附图标记说明
l-l一液压缸一；
1- 4一液压缸四；
2- l —数字式速度位移传
感器一 ；
2- 4 —数字式速度位移传 感器四；
3- 1一安全锁定阀一； 3-4—安全锁定阀四； 4一数字同步阀一；
7 —数字同步阀四；
l-2 —液压缸二；
1- 5 —液压缸五;
2- 2 —数字式速度位移 传感器二；
2- 5 —数字式速度位移 传感器五；
3- 2—安全锁定阀二； 3-5—安全锁定阀五；
5 —数字同步阀二； 8—低压油箱；
l-3—液压缸三;
1- 6 —液压缸六；
2- 3 —数字式速度位移
传感器三；
2- 6 —数字式速度位移 传感器六；
3- 3—安全锁定阀三； 3-6 —安全锁定阀六； 6—数字同步阀三；
9 一数字式同步控制
ii器；
10-一液控单向闽一；11-一液控单向阀二；12-一双作用液压油泵;
13-一压力传感器一；14-一压力传感器二；15-一电动机；
16-一控制器；17-一速度传感器；18-一变频调速器；
19-一阀体；20-一阀芯；21-一油液进口 ；
22-一分流口；23-一螺杆；24--零位传感器；
25-一导向器；26-一步进电机。
具体实施方式
实施例1
如图l所示，本实用新型包括液压执行机构、直接对所述液压执行机构 进行同步控制的数字式同步控制机构，和为所述液压执行机构与数字式同步 控制机构提供动力油液的电液动力源，以及对所述电液动力源和数字式同步 控制机构进行综合控制的电液控制系统。
所述液压执行机构为液压油缸且其数量为两个或四个，本实施例中，所
述液压执行机构的数量为两个且具体为液压油缸一 1-1和液压油缸二 1-2。
所述电液动力源包括储油箱、两个进排油口分别通过液压管路与所述储 油箱相连的双作用液压油泵12，和对双作用液压油泵12进行驱动的电动机 15。所述储油箱与双作用液压油泵12间的两个液压管路上均串接有液控单向 阀，具体为液控单向阀一 IO和液控单向阀二 12。所述储油箱为低压油箱8。 所述电液控制系统包括两个分别对双作用液压油泵12两个进排油口处 的油液压力进行实时检测的压力传感器(具体为压力传感器一 13和压力传感 器二 14)、对电动机15的转速进行实时检测的速度检测装置、直接对电动 机15的转速进行控制调整的变频调速器18,和根据所述压力传感器和速度 检测装置所检测信号且通过变频调速器18对电动机15进行控制的控制器16。 所述速度检测装置为速度传感器17，或安装在电动机15的电机输出轴上的 编码器。本实施例中，所述速度检测装置为速度传感器17。所述双作用液压油泵12为排量固定的液压泵，具体为轴向柱塞泵或叶片泵。实际搡作过横中， 通过控制器16能对双作用液压油泵12两个进排油口处的油液压力上限值， 以及两个液压油缸活塞杆的运行速度、运行位置(即闸门的开度或提升的高 度)和运行方向等参数进行设置。
所述数字式同步控制机构包括数字同步阀、数字式同步控制器9,和对
所述液压油缸的动力输出轴即活塞杆的位移进行实时检测的位移传感器。所
述位移传感器的数量与液压油缸的数量相同且均接同步控制器9。所述位移
传感器安装在所述液压油缸活塞杆的输出杆上。本实施例中，所述位移传感 器为数字式速度位移传感器且其数量为两个，两个位移传感器具体为数字式
速度位移传感器一 2-1和数字式速度位移传感器二 2-2，数字式速度位移传 感器一 2-1和数字式速度位移传感器二 2-2分别对所述两个液压油缸动力输 出轴的位移进行实时检测且同步将检测信号传至同步控制器9。所述数字同 步阀为滑阀或转阀。
所述数字同步闽由阀体19和在阀体19内的闽腔中作水平直线运动的阀 芯20组成。所述阀芯20由步进电机26通过机械驱动轴进行直接驱动，所述 机械驱动轴上安装有零位传感器24。所述阀体19上开有一个油液进口 21(即 P 口 )和两个分别与油液进口 21相通的分流口 22 (即A、 B 口 )，油液进口 21分别与两个分流口 22组成两个汇流-分流油路(即P-A和P-B )。所述两 个汇流-分流油路呈对称分布，两个分流口 22的开口量通过阀芯20的左右移 动进行调节。所述步进电机26由同步控制器9进行控制，零位传感器24接 同步控制器9。本实施例中，所述机械驱动轴为螺杆23，所述机械驱动轴固 定在阀芯20的一侧，阀芯20的另一侧设置有确保阀芯20在阀体19内作水 平直线运动的导向器25。实践中，机械驱动轴也可以为丝杠。实际加工制 作时，所述步进电机26也可为直线式步进电机，此时，所述直线式步进电 机的电机输出轴与阀芯20之间通过连接杆进行直接连接。
实际加工制作时，所述滑阀的油液进口 21设置在闽体19的上方或下方， 两个分流口 22对应设置在闽体19的另一侧，油液进口 21分别和两个分流口22组成左右两个对称的汇流-分流油路。所述数字同步阀即滑阀的阀芯20为 单凸台结构、双凸台结构或三凸台结构。
本实施例中，所述数字同步阀为滑阀，并且其油液进口 21设置在阀 体19的下方，所述两个分流口 22对应设置在阀体19的另一侧即上方， 油液进口 21分别和两个分流口 22组成左右两个对称的汇流-分流油路。 实践中，也可以将油液进口 21和两个分流口 22的位置对调，即将油液进 口 21设置在阀体19的上方，所述两个分流口 22对应设置在阀体19的下 方。另外，本实施例中，所述数字同步闽即滑阀的阀芯20为双凸台结构时， 其上设置有两个能横向封堵所述阀腔的凸台，两个凸台分别位于油液进口 21 左右两侧且通过两个凸台的内端部分别对两个分流口 22的开口量进行调节， 油液进口 21和两个分流口 22在所述两个凸台之间组成左右两个对称的汇流-分流油路。
所述控制器16与同步控制器9间进行双向通信；所述同步控制器9 为对所述各位移传感器所检测信号进行作差比较，且根据作差比较得出的 差值信号相应对步进电机26进行控制的数字式同步控制器；所述控制器 16为对各位移传感器所检测信号进行均值运算并与预先设置参数进行对 比分析后，相应对电动机15进行控制的主控制器。本实施例中，所述同 步控制器9为对两个数字式速度位移传感器所检测信号进行作差比较，且
根据作差比较得出的差值信号相应对步进电机26进行控制的数字式同步 控制器。控制器16为对两个数字式速度位移传感器所检测信号进行均值 运算并经作差比较得出差值信号，再将所述差值信号与预先设置参数进行 对比分析后，对电动机15进行控制的主控制器。实际应用过程中，所述 同步控制器9也可以对各位移传感器所检测信号进行均值运算并与预先设 置参数进行对比分析后，相应对电动机15进行控制的主控制器。
本实施例中，所述数字同步阀的数量为一个且具体为数字同步阀一 4, 且数字同步阀一 4的油液进口 21通过液压管路与双作用液压油泵12的一个 进排油口相接，双作用液压油泵12的另 一个进排油口通过液压管路分别与两
14个液压油缸即液压油缸一 1-1和液压油缸二 1-2的无杆腔相接，数字同步闽
一 4的两个分流口 22分别通过液压管路与所述两个液压油缸的有杆腔相接。 同时，所述数字同步阀一 4的两个分流口 22与所述两个液压油缸间的液压 管路上，均串接有对液压油缸进行安全锁定的安全锁定机构，所述安全锁定 机构具体为安全锁定阀。本实施例中，分别串接在数字同步阀一 4两个分 流口 22与所述两个液压油缸间液压管路上的两个安全锁定阀，分别为安全锁 定阀一 3-1和安全锁定阀二 3-2。
具体而言，所述双作用液压油泵12的第一进排油口 PA通过液压管路与 数字同步阀一 4的进油口 P相连，数字同步阀一 4的两个分流口 22即分流口 A和B分别通过液压管路与安全锁定闽3-l和安全锁定阀3-2的P1 口相连、 安全锁定闽3-1和安全锁定阀3-2的P2 口通过液压管路与液压油缸一 1-1和 液压油缸二 1-2的有杆腔相连；所述双作用液压油泵12的第二进排油口 PB 通过液压管路与液压油缸一 1-1和液压油缸二 1-2的无杆腔相连；所述液压 油缸一 1-1和液压油缸二 1-2的输出杆上分别装有数字式速度位移传感器2-1 和数字式速度位移传感器2-2，并且数字式速度位移传感器2-1和数字式速 度位移传感器2-2的输出信号均传送至同步控制器9;所述同步控制器9与 控制器16双向连接；所述双作用液压油泵12的第一进排油口 PA和第二进排 油口 PB分别装有压力传感器(具体为压力传感器一 13和压力传感器二 14)、 压力传感器一 13和压力传感器二 14的输出信号均传送至控制器16;所述低 压油箱8通过液压管路分别与液控单向阀一 10和液控单向阀二 11的进口 Pl相连，液控单向阀一 10的出口 P2与双作用液压油泵12的第一进排油口 PA通过液压管路相连，液控单向闽二 11的出口 P2通过液压管路与双作用液 压油泵12的第二进排油口 PB相连。综上，由于液压油缸一 1-1和液压油缸
二 1-2的有杆腔和无杆腔，通过液压管路分别与双作用液压油泵12的第一进 排油口 PA和第二进排油口 PB相通，从而构成完整的液压工作回路。
本实施例中，本实用新型能有效应用于液压启闭机同步控制过程中 以下以液压启闭机的同步控制过程为例，对本实用新型的两缸同步控制过程进行详细说明，具体如下对于闹门开启过程而言控制器16上电开机 后，首先通过控制器16设置被控制液压启闭机的运行状态为开启，同时通 过控制器16对两个液压油缸活塞杆的运行速度、运行位置(即闸门的开度) 和双作用液压油泵12两个进排油口处的油液压力上限值等参数进行设置。当 控制器16收到液压启闭机的开启信号后，相应控制变频调速器18启动，相 应控制电动机15按设置的闸门开启方向旋转。实际运行过程中，安装在所述 两个液压油缸活塞杆上的数字式速度位移传感器2-1和数字式速度位移传感 器2-2实时对两个液压油缸的运行速度和位移进行检测，并且将所检测的两 个液压油缸的运行速度和位移信号传送至同步控制器9进行相应处理后，并 通过同步控制器9再相应传递至控制器16，控制器16对上述两个数字式速 度位移传感器所检测信号分别进行均值运算后，并与控制器设置的运行速度 参数和运行位置参数做减法运算得出一差值(包括速度差值和位移差值)信 号，控制器16相应将上述差值信号作为控制信号，通过变频调速器18相应 对电动机15的运行速度和运行位置进行控制调整，再由电动机15相应驱动 双作用液压油泵12按设定要求动作，达到对两个液压油缸活塞杆的运行速 度、运行位置(即闸门的开度)进行控制的目的。当控制器16所得出的速度 差值为正即液压油缸运行速度小于设置的运行速度时，由控制器16通过变频 调速器18提高电动机15的运行速度，再由电动机15相应驱动双作用液压油 泵12增加泵的排量，以加快液压缸的运行，达到设置的运行速度；当速度差 值为负即液压油缸的运行速度大于设置的运行速度时，由控制器16通过变频 调速器18降低电动机15的运行速度，再由电动机15相应驱动双作用液压油 泵12减少泵的排量，以减慢液压缸的运行，达到设置的运行速度；当速度差 值为零即液压油缸的运行速度等于设置的运行速度时，由控制器16通过变频 调速器18保持电动机15的运行速度，再由电动机15相应驱动双作用液压油 泵12保持泵的排量，以保持液压缸的运行速度。当位置差值为正即闸门的开 度小于系统设置的闸门开度时，继续运行使闹门开度逐渐趋近系统设置的闸 门开度；当位置差值等于零时，闸门开到设置的位置，由控制器16通过变频调速器18停止电动机15的运行，通过安全锁定阀一 3-1和安全锁定阀二 3-2 锁定保持闸门的开度。另外，本实用新型还可以通过控制器16按闸门的启闭 特性要求，设置速度时间曲线控制闸门的启闭，例如在开启和关闭时，控制 液压油缸低速运行，以减轻液压冲击。
同时，需注意的是在双作用液压油泵12动作之前，同步控制器9需 检测零位传感器24的初态并相应控制步进电机26直接驱动同步动作的阀 芯20回归零位。双作用液压油泵12开始工作后，从其第一进排油口 PA即 PA 口输出高压油液至数字同步阀一4的进油口 21,之后经数字同步阀一4的 闽腔后分为P-A和P-B两个油路且相应从数字同步阀一 4的两个分流口 22 流出，从两个分流口 22流出的油液分别经安全锁定阀一 3-l和安全锁定阀二 3-2流至液压油缸一 1-1和液压油缸二 1-2的有杆腔，驱动液压油缸一 1-1 和液压油缸二 1-2内活塞杆向上运行。
在驱动液压油缸一 1-1和液压油缸二 1-2即两个油缸内活塞杆向上运行 过程中，数字式速度位移传感器2-1和数字式速度位移传感器2-2实时对两 个液压油缸活塞杆的位移进行实时检测，并将所检测信号传送至同步控制器 9,同步控制器9的程控计数器(PC1、 PC2)分别进行计数且相应作减法运 算E=PC1-PC2,动态比较PC1与PC2的差值，从而达到对所述两个液压油 缸的同步状态进行实时监测监控的目的。
当阀芯20处于零位时，数字同步阀一 4的两个汇流-分流油路(即P-A 和P-B)的开口量相等，压力油经数字同步阀一 4后等量分流到两个液压 油缸，并使得两个液压油缸同步运行。若由于两个液压油缸的负载不等或 其它原因使两个液压油缸活塞杆的运行位置出现误差时，同步控制器9通 过数字式速度位移传感器2-1和数字式速度位移传感器2-2及时检测出误 差。假设液压油缸一 1-1的运行位置稍微超前于液压油缸二 1-2时，即差值 E〉0时，同步控制器9依据差值E并经PID运算，控制步进电机26直接驱 动阀芯20向右微小移动，调节两个分流口 22的开口量，使得压力油Ps 进入液压油缸一 1-1的流量减小而进入液压油缸二 1-2的流量增大，从而使液压油缸一 1-1的运行速度略为降低，对应地液压油缸二 1-2的运行速 度略为增高，最终使得两个液压油缸的运行状态(包括运行速度和运行位
置)趋向同步。反之，当液压油缸二 1-2稍微超前于液压油缸一 1-1时， 即差值E<0时，同步控制器9依据差值E并经PID运算，控制步进电机26 直接驱动阀芯20向左微小移动，调节两个分流口 22的开口量，从而使得 压力油Ps进入液压油缸二 1-2的流量减小而进入液压油缸一 1-1的流量增 大，继而使液压油缸二 1-2的运行速度略为降低，而液压油缸一 1-1的运 行速度略为增高，最终使得两个液压油缸的运行状态(包括运行速度和运 行位置)趋向同步。也就是说，阀体19与阀芯20构成匹配并对称的两个汇 流-分流油路(即P-A和P-B),使流经两条油路的油液液动力相互消减，步 进电机26直接通过螺杆23驱动阀芯20，并且在导向器25的约東下，使得 阀芯20只能作左右轴向移动，藉此改变两个分流口 22的开口量大小，继而 改变流经两条通路(即P-A、 P-B)的油液流量，最终构成由数字式步进电机 "直接驱动的数字式同步控制机构。具体是同步控制器9依据两个数字式 速度位移传感器反馈的两个液压执行元件即两个液压油缸的同步误差信号， 相应控制步进电机26驱动螺杆23和带螺母的阀芯20组成的传动副并调整两 个分流口 22开口量的大小，相应改变流经两条通路(P-A、 P-B)的油液流量， 消除两个液压油缸的同步误差，从而形成直接的数字式闭环控制系统。
同理，通过本实用新型也能够实现上述两个液压油缸的向下运行过程 即闸门关闭过程，其同步控制方式与上述控制方式相同。
综上，本实施例中，本实用新型能实现液压油缸一 1-1和液压油缸二 1-2 即两缸的高精度同步。同理，与液压启闭机原理相同，本实用新型能有效适 用于负载提升的控制过程中。
实施例2
本实施例与实施例1的区别之处在于所述数字同步阀即滑阀的阀芯20 为单凸台结构，其中部设置有一个能横向封堵所述阀腔的凸台且通过所述凸 台的左右两个外端部分别对两个分流口 22的开口量进行调节，所述凸台正对
18油液进口 21设置，油液进口 21和两个分流口 22组成左右两个关于所述凸台
对称的汇流-分流油路。本实施例中，其他部分的结构、控制方式和功能均 与实施例1相同。
实施例3
本实施例与实施例1的区别之处在于所述数字同步阀即滑阀的阀芯20 为三凸台结构，其上设置有三个能横向封堵所述阀腔的凸台且三个凸台从左 至右依次为左凸台、中凸台和右凸台。所述中凸台正对油液进口 21设置且通 过左凸台和右凸台的内端部分别对两个分流口 22的开口量进行调节，油液进 口 21和两个分流口 22分别在左凸台和中凸台间、中凸台和右凸台间组成左 右两个对称的汇流-分流油路。本实施例中，其他部分的结构、控制方式和 功能均与实施例l相同。
实施例4
本实施例与实施例1的区别之处在于所述数字同步阀为转阀门，并且 所述转阀的油液进口 21设置在阀体19的上方或下方，两个分流口 22分别设 置在阀体19的上方和下方且二者正对设置，油液进口 21分别和两个分流口 22组成上下两个对称的汇流-分流油路。所述转闽的闽芯20上对应油液进口 21和分流口 22分别设置有两个纵向通道。所述数字同步阀即转阀的油液进 口 21具体设置在阀体19的下方，通过步进电机26直接驱动阀芯20左右 移动，从而使得对应两个分流口 22上开的纵向通道不断与两个分流口 22 产生不同程度的错位，继而进一步改变两个分流口 22的开口量。本实施 例中，其他部分的结构、控制方式和功能均与实施例l相同。
实施例5
本实施例与实施例1的区别之处在于所述液压油缸的数量为四个，具 体为液压油缸三1-3、液压油缸四1-4和液压油缸五1-5和液压油缸六1-6。 所述数字同步阀的数量为三个且分别为 一个一级数字同步阀和两个二级数字 同步阀，其中一级数字同步阀具体为数字同步阀四7,两个二级数字同步阀 具体为数字同步阀二 5和数字同步阀三6。所述一级数字同步阀即数字同步阀四7的油液进口 21通过液压管路与双作用液压油泵12的一个进排油口相 接，双作用液压油泵12的另一个进排油口通过液压管路分别与四个液压油缸 的无杆腔相接，所述一级数字同步闽的两个分流口 22分别通过液压管路与两 个二级数字同步阀即数字同步阀二 5和数字同步阀三6的油液进口 21相接， 两个二级数字同步阀的四个分流口 22分别通过液压管路与四个液压油缸的 有杆腔相接。
另外，所述位移传感器的数量为四个，具体为数字式速度位移传感器三 2_3、数字式速度位移传感器四2-4、数字式速度位移传感器五2-5和数字式 速度位移传感器六2-6，并且四个位移传感器均接同步控制器9且具体分别 对应安装在四个液压油缸活塞杆的输出杆上。所述四个位移传感器分别对所 述四个液压油缸动力输出轴的位移进行实时检测且同步将检测信号传至同步 控制器9。
对应地，本实施例中，分别串接在数字同步阀二 5和数字同步阀三6 的四个分流口 22与四个液压油缸间液压管路上的四个安全锁定阀，分别为安 全锁定阀三3-3和安全锁定阀四3-4、安全锁定阀五3-5和安全锁定阀六3-6。
综上，本实施例中，本实用新型能实现四个液压油缸即四缸的高精度同步。
本实施例中，其他部分的结构、控制方式和功能均与实施例l相同。 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限 制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更 以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种数字式电液同步控制系统，其特征在于包括液压执行机构、直接对所述液压执行机构进行同步控制的数字式同步控制机构，和为所述液压执行机构与数字式同步控制机构提供动力油液的电液动力源，以及对所述电液动力源和数字式同步控制机构进行综合控制的电液控制系统；所述液压执行机构为液压油缸且其数量为两个或四个；所述电液动力源包括储油箱、两个进排油口分别通过液压管路与所述储油箱相连的双作用液压油泵(12)，和对双作用液压油泵(12)进行驱动的电动机(15)；所述储油箱与双作用液压油泵(12)间的两个液压管路上均串接有液控单向阀；所述电液控制系统包括两个分别对双作用液压油泵(12)两个进排油口处的油液压力进行实时检测的压力传感器、对电动机(15)的转速进行实时检测的速度检测装置、直接对电动机(15)的转速进行控制调整的变频调速器(18)，和根据所述压力传感器和速度检测装置所检测信号且通过变频调速器(18)对电动机(15)进行控制的控制器(16)；所述数字式同步控制机构包括数字同步阀、数字式同步控制器(9)，和对所述液压油缸的动力输出轴即活塞杆的位移进行实时检测的位移传感器；所述位移传感器的数量与液压油缸的数量相同且均接同步控制器(9)；所述数字同步阀由阀体(19)和在阀体(19)内的阀腔中作水平直线运动的阀芯(20)组成；所述阀芯(20)由步进电机(26)通过机械驱动轴进行直接驱动，所述机械驱动轴上安装有零位传感器(24)；所述阀体(19)上开有一个油液进口(21)和两个分别与油液进口(21)相通的分流口(22)，油液进口(21)分别与两个分流口(22)组成两个汇流-分流油路，所述两个汇流-分流油路呈对称分布，两个分流口(22)的开口量通过阀芯(20)的左右移动进行调节；所述步进电机(26)由同步控制器(9)进行控制，零位传感器(24)接同步控制器(9)；所述控制器(16)与同步控制器(9)间进行双向通信；所述同步控制器(9)为对所述各位移传感器所检测信号进行作差比较，且根据作差比较得出的差值信号相应对步进电机(26)进行控制的数字式同步控制器；所述控制器(16)为对各位移传感器所检测信号进行均值运算并与预先设置参数进行对比分析后，相应对电动机(15)进行控制的主控制器；当所述液压油缸的数量为两个时，所述数字同步阀的数量为一个且其油液进口(21)通过液压管路与双作用液压油泵(12)的一个进排油口相接，双作用液压油泵(12)的另一个进排油口通过液压管路分别与两个液压油缸的无杆腔相接，所述数字同步阀的两个分流口(22)分别通过液压管路与两个液压油缸的有杆腔相接；两个分流口(22)与两个液压油缸间的液压管路上均串接有对液压油缸进行安全锁定的安全锁定机构；当所述液压油缸的数量为四个时，所述数字同步阀的数量为三个且分别为一个一级数字同步阀和两个二级数字同步阀；所述一级数字同步阀的油液进口(21)通过液压管路与双作用液压油泵(12)的一个进排油口相接，双作用液压油泵(12)的另一个进排油口通过液压管路分别与四个液压油缸的无杆腔相接，所述一级数字同步阀的两个分流口(22)分别通过液压管路与两个二级数字同步阀的油液进口(21)相接，两个二级数字同步阀的四个分流口(22)分别通过液压管路与四个液压油缸的有杆腔相接。
2. 按照权利要求1所述的数字式电液同步控制系统，其特征在于所述速度检测装置为速度传感器(17),或安装在电动机(15)的电机输出轴上的编码器。
3. 按照权利要求1或2所述的数字式电液同步控制系统，其特征在于所述位移传感器为数字式速度位移传感器。
4. 按照权利要求1或2所述的数字式电液同步控制系统，其特征在于所述双作用液压油泵(12)为排量固定的液压泵。
5. 按照权利要求l或2所述的数字式电液同步控制系统，其特征在于所述数字同步阀为滑阀或转阀。
6. 按照权利要求5所述的数字式电液同步控制系统，其特征在于所 述滑阀的油液进口 (21)设置在阀体(19)的上方或下方，两个分流口 (22) 对应设置在阀体(19)的另一侧，油液进口 ( 21 )分别和两个分流口 ( 22 ) 组成左右两个对称的汇流-分流油路；所述滑阀的阀芯(20)为单凸台结构、双凸台结构或三凸台结构；当阀芯(20)为单凸台结构时，其中部设置有一个能横向封堵所述阀 腔的凸台且通过所述凸台的左右两个外端部分别对两个分流口 (22)的开 口量进行调节，所述凸台正对油液进口 (21)设置，油液进口 (21)和两 个分流口 (22)组成左右两个关于所述凸台对称的汇流-分流油路；当阀芯(20)为双凸台结构时，其上设置有两个能横向封堵所述阀腔 的凸台，两个凸台分别位于油液进口 (21)左右两侧且通过两个凸台的内 端部分别对两个分流口 (22)的开口量进行调节，油液进口 (21)和两个 分流口 (22)在所述两个凸台之间组成左右两个对称的汇流-分流油路；当阀芯(20)为三凸台结构时，其上设置有三个能横向封堵所述阀腔 的凸台且三个凸台从左至右依次为左凸台、中凸台和右凸台；所述中凸台 正对油液进口 (21)设置且通过左凸台和右凸台的内端部分别对两个分流 口 (")的开口量进行调节，油液进口 (21)和两个分流口 (22)分别在 左凸台和中凸台间、中凸台和右凸台间组成左右两个对称的汇流-分流油 路。
7. 按照权利要求5所述的数字式电液同步控制系统，其特征在于所 述转阀的油液进口 (21)设置在阀体(19)的上方或下方，两个分流口 (22) 分别设置在闽体(19)的上方和下方且二者正对设置，油液进口 (21)分 别和两个分流口 (22)组成上下两个对称的汇流-分流油路。
8. 按照权利要求7所述的数字式电液同步控制系统，其特征在于所 述转阀的阀芯(20)上对应油液进口 (21)和分流口 (22)分别设置有两 个纵向通道。
9. 按照权利要求l或2所述的数字式电液同步控制系统，其特征在于所述机械驱动轴为螺杆(23)或丝杠，所述机械驱动轴固定在阀芯(20) 的一侧，阀芯(20)的另一侧设置有确保阀芯(20)在闽体(19)内作水 平直线运动的导向器(25)。
10.按照权利要求1或2所述的数字式电液同步控制系统，其特征在 于所述安全锁定机构为安全锁定闽。
专利摘要本实用新型公开了一种数字式电液同步控制系统，包括液压执行机构、对液压执行机构进行同步控制的数字式同步控制机构，和为二者提供动力油液的电液动力源以及对动力源和同步控制机构进行控制的电液控制系统；液压执行机构为液压油缸；电液动力源包括储油箱、双作用液压油泵及其驱动电动机；电液控制系统包括分别检测液压油泵油液压力和电动机转速的检测装置和对电动机进行控制的变频调速器与控制器；数字式同步控制机构包括数字同步阀、数字式同步控制器和检测液压油缸输出轴位移的位移传感器。本实用新型结构简单、使用操作简便且使用效果好、节能、无油液泄漏，能根据不同类型控制对象的运行特性要求，实现无级调速和高精度同步的目的。
文档编号F15B21/08GK201396344SQ200920033300
公开日2010年2月3日 申请日期2009年5月26日 优先权日2009年5月26日
发明者薛国光 申请人:薛国光