专利名称：一种泵阀混合控制的叠加式力标准机的制作方法
技术领域：
本实用新型公开了一种泵阀混合控制的叠加式力标准机，应用于检定标准测力仪、传感器等的标准试验装置，属于标准机控制领域。
背景技术：
目前，以静重式力标准机、杠杆式力标准机、液压式力标准机为代表的传统力值传递系统已经不能适应客户在精度、性价比等方面的需求。叠加式力标准机作为一种新型的力值计量设备，由于具有价格低廉、工作效率高等优点，近年来已得到广大使用者的普遍认可。叠加式力标准机的工作原理是力发生器对标准测力仪和被检测力仪同时加载，由于两者受力串联，承受同一载荷，载荷大小由标准测力仪的输出来确定，当输出达到用高一级测力仪(或测力机)标定的定度值时，所施加的载荷为一标准力值，稳定该力值，记录下被检测力仪的输出，通过逐级加载和卸载，完成对被检测力仪的检测。叠加式力标准机基本原理决定了它具有两个最主要的特点其一，叠加式力标准机的液压或机械力发生器仅作为力源，力值大小是由标准测力仪确定的，标准测力仪则需要到高一级的测力机上去检定，得出它的力学特性才能用来确定力值，因之它需要准确度更高的力标准机向它传递力值，这就是它的依赖性；其二，由于叠加式力标准机加载和力值分别由力发生器和标准测力仪确定，加载过程是力发生器实施加载，标准测力仪实时确定并指示加载力值，如要达到所需加载力值，标准测力仪必须把加载值反馈给力发生器，以调节加载值的大小，而加载调节是一个动态过程，达到所需力值则需要一个稳定时间，特别是如果要达到高的力值精度，就需要高的稳定度和尽可能长的稳定时间。当前解决叠加式力标准机加载稳定性问题的方案有如下两种，一种方法是用压电陶瓷的方法，其可以满足大部分的需要，但其变形量小、变形不均匀，速度慢，会降低检测传感器的精度，另一种方法是用液压泵加粗、精调速阀和液压包，但其需要靠人工调节，精度低，且液压源大，能耗大。同时，当前叠加式力标准机主要采用如下几种加载系统进行工作控制，包括定量泵阀控系统，由定量泵与PQ比例阀和负荷阀或变频控制的普通电机构成的加载系统，变量柱塞泵加载系统，以及由AC伺服驱动器与伺服电机和定量泵构成的加载系统等，但这些加载系统普遍存在可控性差、能耗高、噪音大、成本高昂等缺陷，尤为关键的是，现有叠加式力标准机加载系统的调整范围小，不能在宽范围内工作，控制精度差，特别是在小流量控制中是个盲点。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种泵阀混合控制的叠加式力标准机，其具有调整范围宽，精度高，操控性好，结构简单，性能稳定，节能环保，成本低廉等特点，从而克服了现有技术中的不足。为实现上述发明目的，本实用新型采用了如下技术方案、[0007]—种泵阀混合控制的叠加式力标准机，其特征在于，它包括油箱、换向阀、液压油缸、泵阀混合流量控制单元、数据采集与控制系统以及反馈单元，所述液压油缸经换向阀与泵阀混合流量控制单元连接，所述泵阀混合流量控制单元与油箱连通，所述数据采集与控制单元分别与反馈单元和泵阀混合流量控制单元连接。进一步的讲，所述泵阀混合型双向节流装置包括并联设置于油箱和换向阀之间的伺服泵及伺服调节阀。优选的，所述伺服泵包括伺服驱动器、伺服电机和泵，所述伺服驱动器和伺服电机连接，所述伺服电机与泵传动连接。优选的，所述伺服调节阀包括伺服驱动器、伺服电机或步进电机以及调节阀，所述伺服驱动器和伺服电机或步进电机连接，所述伺服电机或步进电机与调节阀的阀芯传动连接。 优选的，所述伺服调节阀包括伺服驱动器、步进电机和比例流量阀，所述伺服驱动器和步进电机连接，所述步进电机与比例流量阀连接。所述反馈单元包括标准力传感器及数据采集机构，所述标准力传感器及数据采集机构连接，所述数据采集机构与计算机连接。所述采集机构选用采集仪或采集卡。所述数据采集与控制单元为计算机、控制卡或PLC模块。本实用新型通过数据采集与控制单元控制泵阀混合流量控制单元来控制进入设备油缸的进出油量，来控制液压缸内的油压，从而实现加载力的调整。泵阀混合型双向节流装置是由为伺服泵、伺服调节阀的组合而成，伺服调节阀负责大范围、稳定的流量调节，而伺服泵负责小范围的调节，两套并行设置的系统一起工作形成一个动态、宽范围可调、无脉动的液压加载系统，输出高精度、高分辨率的供油量从而达到精确控制外接设备的功能。
图I为本实用新型一优选实施例的结构示意图，其中，各组件及其附图标记分别为油缸3、换向阀2、油箱I、泵阀混合型双向节流装置4、液压泵4-1-1、伺服电机4-1-2、伺服驱动器4-1-3、流量调节阀4-2-1、伺服电机4-2-2、4-2-3是伺服驱动器、数据采集与控制系统5及反馈单元6、标准传感器6-1、数据采集仪6-2。
具体实施方式
以下结合附图及一优选实施例对本实用新型的技术方案作进一步的说明。请参阅图1，作为本实用新型的一优选实施例，该泵阀混合控制的叠加式力标准机包括油缸3、换向阀2、油箱I、泵阀混合型双向节流装置4、数据采集与控制系统5及反馈单元6。所述油缸连接换向阀，所述换向阀连接泵阀混合型双向节流装置，所述泵阀混合型双向节流装置连接油箱，所述数据采集与控制系统连接泵阀混合型双向节流装置，所述反馈单元连接数据采集与控制系统。该泵阀混合型双向节流装置进一步包括伺服泵及伺服调节阀，所述伺服泵为伺服驱动器、伺服电机和泵的组合体，其中，伺服驱动器驱动伺服电机，伺服电机带动油泵工作，控制输出油的流量。[0021]所述伺服调节阀为伺服驱动器、伺服电机和调节阀的组合体或者比例流量阀，其中，伺服驱动器驱动伺服电机，伺服电机带动调节阀的阀芯动作，调节油的流量。前述伺服电机亦可采用步进电机，前述调节阀亦可采用比例流量阀。本实用新型的工作原理为数据采集与控制系统根据反馈单元反馈的当前的参数与控制系统的要求量进行比较·，控制伺服调节阀的开口大小，实现油的流量的粗调，再控制伺服泵的运行速度，使其以最节能稳定的状态工作，确保输出流量的连续、稳定、低脉动性，达到宽范围高精度无脉动液压加载。具体而言，工作前，把标准传感器的标定值输入计算机作为设定值。工作开始后，数据采集及控制系统控制泵阀混合流量控制单元，输出油给油缸增压，油缸活塞移动，标准传感器和被检传感器7同时受力，传感器输出信号分别由标准表和检测仪表发送给调速系统，微机计算出标准传感器输出信号(加载值)与设定值的差值，并根据神经元算法，计算控制脉冲的频率，控制泵阀混合流量控制单元中的伺服泵及伺服阀的流量大小，如预先设置要到达的标准传感器的输出量为2. 00000mV/V，系统工作后，标准传感器上的反馈值从0开始增加，当输出量接近2. OOOOOmV/V时，根据差值利用算法调整伺服泵及伺服阀的供油量的输出大小，甚至输出为负。采用前述加载方式，可以达到零误差采样。而传统叠加式力标准机中加载系统的工作方式一般为当差值大时，电机转动速度快，差值小时电机转速慢。差值为正，电机正转；差值为负，电机反转。加载值接近标准值时，电机转速变得很慢，来使加载值缓慢逼近并达到标准值，但电机转速低于一定值时，油泵的供油不再连续，出现脉动现象，系统并不能达到真正的平衡，这样就降低了控制的精度，只能采取有范围的精度采样。因此，较之现有技术，显然可以看到，本实用新型至少具有以下优点1、结构简单，成本低，适用范围广，适合批量生产；2、采用由伺服泵及伺服调节阀组成的泵阀混合型双向节流装置，实现了力值的快速稳定加载，提高了效率；采自反馈单元的信号，可以精确的控制和调节加载力值的大小，使试验更准确可靠。以上公开的仅为本实用新型的一个优选实施例，但本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种泵阀混合控制的叠加式力标准机，其特征在于，它包括油箱(I)、换向阀(2)、液压油缸(3)、泵阀混合流量控制单元(4)、数据采集与控制系统(5)以及反馈单元￠)，所述液压油缸(3)经换向阀(2)与泵阀混合流量控制单元(4)连接，所述泵阀混合流量控制单元(4)与油箱(I)连通，所述数据采集与控制单元分别与反馈单元(6)和泵阀混合流量控制单元⑷连接。
2.根据权利要求I所述的泵阀混合控制的叠加式力标准机，其特征在于，所述泵阀混合型双向节流装置包括并联设置于油箱(I)和换向阀(2)之间的伺服泵及伺服调节阀。
3.根据权利要求2所述的泵阀混合控制的叠加式力标准机，其特征在于，所述伺服泵包括伺服驱动器、伺服电机和泵，所述伺服驱动器和伺服电机连接，所述伺服电机与泵传动连接。
4.根据权利要求2所述的泵阀混合控制的叠加式力标准机，其特征在于，所述伺服调节阀包括伺服驱动器、伺服电机或步进电机以及调节阀，所述伺服驱动器和伺服电机或步进电机连接，所述伺服电机或步进电机与调节阀的阀芯传动连接。
5.根据权利要求2所述的泵阀混合控制的叠加式力标准机，其特征在于，所述伺服调节阀包括伺服驱动器、步进电机和比例流量阀，所述伺服驱动器和步进电机连接，所述步进电机与比例流量阀连接。
6.根据权利要求I所述的泵阀混合控制的叠加式力标准机，其特征在于，所述反馈单元包括标准力传感器及数据采集机构，所述标准力传感器及数据采集机构连接，所述数据采集机构与计算机连接。
7.根据权利要求6所述的泵阀混合控制的叠加式力标准机，其特征在于，所述采集机构选用采集仪或采集卡。
8.根据权利要求I所述的泵阀混合控制的叠加式力标准机，其特征在于，所述数据采集与控制单元为计算机、控制卡或PLC模块。
专利摘要本实用新型公开了一种泵阀混合控制的叠加式力标准机，应用于检定标准测力仪、传感器等的标准试验装置，属于标准机控制领域。它包括油缸、换向阀、一套泵阀混合流量控制单元、油箱、数据采集与控制系统及反馈单元。本实用新型通过控制系统控制一套泵阀混合流量控制单元的进出油量来控制油缸内的油压，从而实现油缸所产生的力的大小的精密调节。本实用新型具有控制精度高、量程范围宽、可靠、节能等优点。
文档编号G01L25/00GK202533225SQ20122016154
公开日2012年11月14日 申请日期2012年4月17日 优先权日2012年4月17日
发明者朱剑雄 申请人:苏州力微达机电设备有限公司