一种单电机双泵的伺服泵控液压直线驱动系统及控制方法与流程

文档序号:12430534阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种单电机双泵的伺服泵控液压直线驱动系统,包括一个液压缸(1)、A液压泵(5)和B液压泵(10)、伺服电机(6)、伺服驱动器(8)以及运动控制单元(9),活塞连接推杆,并将液压缸(1)内腔分为有杆腔和无杆腔,液压缸(1)的无杆腔与A液压泵(5)的出液端连接,液压缸(1)的有杆腔与B液压泵(10)的出液端连接;其特征在于:

所述A液压泵(5)和B液压泵(10)的进液端互相连接,且在该段油路还连接有储液/蓄能器(7);A、B两台液压泵(5、10)的理论排量正比于液压缸(1)的无杆腔和有杆腔截面积;A、B液压泵(5、10)均为正向泵,一台伺服电机(6)前轴伸与A液压泵(5)连轴,后轴伸与B液压泵(10)联轴;或者A液压泵(5)为正向泵,B液压泵(10)为反向泵,A、B液压泵(5、10)与一台伺服电机(6)同一端的轴伸联轴;一台伺服驱动器(8)连接控制所述伺服电机(6);运动控制单元(9)的控制端连接所述伺服驱动器(8);连接液压缸(1)无杆腔和A液压泵(5)出液端管路上安装A压力传感器(4),连接液压缸(1)有杆腔和B液压泵(10)出液端管路上安装B压力传感器(11),A、B压力传感器(4、11)的信号输出端接入运动控制单元(9);位移传感器(12)安装于液压缸(1)推杆,其信号输出端接入运动控制单元(9)的输入端;

所述运动控制单元(9)为中心处理器,配有通信接口和人机界面。

2.根据权利要求1所述的单电机双泵的伺服泵控液压直线驱动系统,其特征在于:

A溢流阀(2)正向跨接于连接液压缸(1)有杆腔和无杆腔的油路之间,B溢流阀(3)反向跨接于连接液压缸(1)有杆腔和无杆腔的油路之间。

3.根据权利要求1所述的单电机双泵的伺服泵控液压直线驱动系统,其特征在于:

所述伺服电机(6)的轴上安装一个失电制动器,当系统故障保护停机或停电时,失电制动器锁定伺服电机(6)的轴。

4.根据权利要求1所述的单电机双泵的伺服泵控液压直线驱动系统,其特征在于:

所述伺服电机(6)为三相永磁同步伺服电机,其三相绕组安装失电常闭接触器或失电常闭继电器,当系统故障保护停机或停电时,伺服电机的绕组被失电常闭接触器或失电常闭继电器短路。

5.根据权利要求1所述的单电机双泵的伺服泵控液压直线驱动系统,其特征在于:

所述液压缸(1)的有杆腔侧或无杆腔侧的管路上,安装一个断电时自动关闭的保护阀,当系统故障保护停机或停电时,保护阀自动关闭。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的单电机双泵的伺服泵控液压直线驱动系统的控制方法,其特征在于:

所述伺服驱动器(8)驱动伺服电机(6),当伺服电机(6)正向运转时,其所连接的A液压泵(5)正向运转,B液压泵(10)反向转动;A液压泵(5)向液压缸(1)的无杆腔内提供压力液体,液压缸(1)的活塞向有杆腔方向运动,推杆输出动力;与此同时,液压缸(1)的有杆腔内的液压油经B液压泵(10)泄出至与A液压泵(5)进油端连接的管路及储液/蓄能器(7);反之,当伺服电机(6)反向运转时,B液压泵(10)正向运转,A液压泵(5)反向运转,B液压泵(10)向液压缸(1)的有杆腔内提供压力液体,液压缸(1)的活塞向无杆腔方向运动,无杆腔内的液压油经A液压泵(5)泄出至于B液压泵(10)进油端连接的管路及储液/蓄能器(7)。

7.根据权利要求6所述的单电机双泵的伺服泵控液压直线驱动系统的控制方法,其特征在于:

所述运动控制单元(9)存储本系统的工艺数据以及不同控制模式下推杆位移信号与伺服驱动器(8)控制指令的关系数据,运动控制单元(9)接受人机界面输入的控制要求,所述控制要求即根据工作要求设定液压缸(1)推杆运动至某时刻所对应的速度或者推杆运动达到某位置时对应的速度,运动控制单元(9)根据控制要求和所接收的A、B压力传感器(4、11)反馈信号进行压力闭环运算,得到伺服驱动器(8)运行指令;运动控制单元(9)根据控制要求和所接收的位移传感器(12)的推杆当前位移信号进行速度、位置闭环运算,得到伺服驱动器(8)运行指令;伺服电机(6)及A、B液压泵(5、10)在伺服驱动器(8)的驱动下转动,并继而调节液压缸(1)推杆的推力、速度及位置,实现推杆的精确推力控制、速度控制和位置控制。

8.根据权利要求6所述的单电机双泵的伺服泵控液压直线驱动系统的控制方法,其特征在于:

所述液压缸(1)推杆运动方式分为前进方式、回程方式及高速往复方式三种;

Ⅰ、前进方式

前进方式是指液压缸(1)推杆向有杆腔方向运动,分快进方式和工进方式两种;

Ⅰ-1、快进方式

此时液压缸(1)推杆底端未承受工件的阻力,运动控制单元(9)向伺服驱动器(8)发出高速正向转动的速度指令,在伺服驱动器(8)驱动下伺服电机(6)高速正向转动,A液压泵(5)正向运转,向无杆腔内供入液压油,按预定速度推动液压缸(1)的推杆前进,同时,B液压泵(10)反向运转,将有杆腔内液压油泄出,送至连接A液压泵(5)进油口的管路;

当快进方式结束、转工进方式时,运动控制单元向伺服驱动器发出指令降低速度设定值,使得伺服电机(6)和A、B液压泵(5、10)的速度下降,液压缸(1)推杆的速度降低;

Ⅰ-2、工进方式

此时液压缸(1)推杆底端承受工件的阻力,运动控制单元(9)向伺服驱动器(8)发出工进速度正向转动的速度指令,在伺服驱动器(8)驱动下伺服电机(6)按工进速度正向转动,A液压泵(5)向无杆腔内供入液压油,按预定工进速度推动液压缸(1)的推杆前进,同时,B液压泵(10)反向运转,将有杆腔内液压油泄出,送至连接A液压泵(5)进口的油路;

Ⅱ、回程方式

回程方式是指液压缸(1)推杆向无杆腔方向运动;运动控制单元(9)向伺服驱动器(8)发出反向运转的速度指令,在伺服驱动器(8)驱动下伺服电机(6)反向转动,此时B液压泵(10)正转,向有杆腔内供入液压油,推动活塞推杆向无杆腔方向回程;A液压泵(5)反转,将无杆腔内液压油泵出,送至连接B液压泵(10)进油口的管路以及储液/蓄能器(7;液压缸(1)无杆腔泄出的液压油部分经B液压泵(10)泵入液压缸(1)的有杆腔,多余部分暂存于储液/蓄能器(7)中;

Ⅲ、高速往复方式

高速往复方式为上述工进方式和回程方式的高速重复,运动控制单元(9)预定推杆的到达位置和/或到达时间作为工进结束或回程结束的判断依据,根据位移传感器(12)的位移信号和/或时间判断工进结束或回程结束,实现回程方式或工进方式的循环转换。

9.根据权利要求8所述的单电机双泵的伺服泵控液压直线驱动系统的控制方法,其特征在于:

回程方式和前进方式下运动控制单元(9)均根据控制要求和位移传感器(12)的位移反馈值实时调节伺服驱动器(8)的速度指令,控制伺服电机(6)的速度,实现液压缸(1)推杆的位置及速度精确控制。

10.根据权利要求8中所述的单电机双泵的伺服泵控液压直线驱动系统的控制方法,其特征在于:

运动控制单元(9)根据所连接的A、B压力传感器(4、11)反馈信号和预存的液压缸(1)的有杆腔、无杆腔截面积数据计算推杆的推力,对推杆的推力实施控制,对速度、位置控制中的推力进行前馈控制。

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