专利名称：高速开关直驱式伺服油缸的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种伺服油缸，特别是一种利用单片机作为控制器；用两位两通 高速开关阀组合对伺服油缸进行自动控制；用手控单向阀和液控单向阀组合对伺服油缸进 行手动控制的高速开关直驱式伺服油缸，属于液压及自动控制技术领域。
背景技术：
传统的开关阀由于切换时间长，换向频率低而不能适应高精度电液控制系统对伺 服油缸的控制要求；电液伺服阀可以获得较高的工作精度，但抗污染能力差，且电液伺服阀 加工要求很高，价格昂贵，也不适合用于伺服油缸的高精度电液控制系统。
发明内容为了克服已有技术的不足和缺陷并充分利用现有技术，本实用新型提供了一种利 用单片机作为控制器；用两位两通高速开关阀组合对伺服油缸进行自动控制；用手控单向 阀和液控单向阀组合对伺服油缸进行手动控制的高速开关直驱式伺服油缸，该装置结构简 单、响应快、可靠性高、寿命长、抗污染能力强，具有自动和手动两种控制方式，当自动控制 方式出现故障时，可进行应急手动控制，保证设备的正常运行，待故障排除后，又可重新转 入自动控制方式，从而縮短了故障停机时间，保证了生产的正常进行，以达到最佳的控制效 果。 本实用新型是通过下述技术方案实现的。本实用新型包括控制器、第一高速开关 阀、第二高速开关阀、第三高速开关阀、第四高速开关阀、第一液控单向阀、第一手控单向 阀、第二手控单向阀、第二液控单向阀、油池、油泵、伺服油缸。其中第一高速开关阀、第三高 速开关阀组成第一高速开关阀组，第一高速开关阀为排油阀，第三高速开关阀为进油阀；第 二高速开关阀、第四高速开关阀组成第二高速开关阀组，第四高速开关阀为排油阀，第二高 速开关阀为进油阀；第一液控单向阀、第二手控单向阀组成第一手动控制阀组，第一液控单 向阀为排油阀，第二手控单向阀为进油阀；第二液控单向阀、第一手控单向阀组成第二手动 控制阀组，第二液控单向阀为排油阀，第一手控单向阀为进油阀。 控制器的输出端分别与第一高速开关阀、第二高速开关阀、第三高速开关阀、第四 高速开关阀的控制端电连接；第一高速开关阀、第四高速开关阀的排油口均与油池相通，第 二高速开关阀、第三高速开关阀的进油口均与油泵连接；第二高速开关阀的排油口和第一 高速开关阀的进油口均与第一液控单向阀的进油口相连；第一液控单向阀的进油口又分别 与第二液控单向阀的液压控制口、伺服油缸的左端口、第一手控单向阀的排油口连接；第三 高速开关阀的排油口、第四高速开关阀的进油口均与第二液控单向阀的进油口相连；第二 液控单向阀的进油口又分别与第一液控单向阀的液压控制口、伺服油缸的右端口、第二手 控单向阀排油口相连；第一液控单向阀、第二液控单向阀的排油口均与油池相通，第一手控 单向阀、第二手控单向阀的进油口均与油泵连接。 该装置具有自动和手动两种控制方式，在正常情况下，为自动控制方式，当自动控
3制方式出现故障时，进入手动控制方式。 在自动控制方式时，控制器、四个高速开关阀组成一个自动控制单元对伺服油缸 的动作进行自动控制。在自动控制中，上位机向控制器发出一个指令信号，当伺服油缸的位 移反馈信号S与上位机的指令信号S。不一致时，控制器便发出控制信号给高速开关阀组， 阀组进行一系列动作，直到位移反馈信号S与上位机的指令信号S。 一致为止，阀组才停止 动作。根据位移反馈信号S与上位机的指令信号S。的大小关系，对应的伺服油缸的动作为 右移、静止、左移，其原理分别叙述如下。 当位移反馈信号S < S。时，控制器发出右移信号，即控制器向第二高速开关阀、第 四高速开关阀发出高电平信号；第二高速开关阀、第四高速开关阀接收到高电平信号处于 导通状态，油泵中的压力油通过第二高速开关阀伺服油缸左端，而伺服油缸的右端则通过 第四高速开关阀与油池相通，因此伺服油缸内的活塞在左侧压力油的作用下向右移动，而 活塞右侧的工作油则通过第四高速开关阀排到油池；伺服油缸活塞向右运动，直到伺服油 缸的位移反馈信号S与上位机的指令信号S。相等为止，第二高速开关阀组停止动作。相反， 当位移反馈信号S > S。时，控制器发出左移信号，即控制器向第一高速开关阀、第三高速开 关阀发出高电平信号；第一高速开关阀、第三高速开关阀接收到高电平信号处于导通状态， 油泵中的压力油通过第三高速开关阀伺服油缸右端，而伺服油缸的左端则通过第一高速开 关阀与油池相通，因此伺服油缸内的活塞在右侧压力油的作用下向左移动，而活塞左侧的 工作油则通过第一高速开关阀排到油池；伺服油缸活塞向左运动，直到伺服油缸的位移反 馈信号S与上位机的指令信号S。相等为止，第一高速开关阀组停止动作。当位移反馈信号 S = S。时，控制器不发出动作指令，所有的高速开关阀都处于关闭状态，伺服油缸左右两侧 的工作油被锁住，油缸活塞保持静止。 在手动控制方式，当按下第一手控单向阀按钮时，第一手控单向阀处于开启状态， 来自油泵的压力油通过第一手控单向阀进入伺服油缸左侧，于此同时，压力油通过第一手 控单向阀进入到第二液控单向阀的液压控制端，第二液控单向阀开启，伺服油缸右侧的工 作油通过第二液控单向阀排入油池，油缸活塞便在左侧压力油的作用下向右移动。同理，当 按下第二手控单向阀按钮时，第二手控单向阀处于开启状态，来自油泵的压力油通过第二 手控单向阀进入伺服油缸右侧，于此同时，压力油通过第二手控单向阀进入到第一液控单 向阀的液压控制端，第一液控单向阀开启，伺服油缸左侧的工作油通过第一液控单向阀排 入油池，油缸活塞便在右侧压力油的作用下向左移动。 本实用新型的有益效果。 本实用新型提供了一种高速开关直驱式伺服油缸，采用四只两位两通高速开关阀 组成自动控制阀组，它充分利用了两位两通高速开关阀组合响应快、抗污染能力强、寿命长 的优点和单片机可灵活编程的功能对伺服油缸实施智能化控制，对于不同的控制对象都能 达到最佳的控制效果，采用手控单向阀和液控单向阀组合，在自动控制方式出现故障时，进 行应急手动控制，从而保证了生产的连续性，提高了生产效率，因而具有很大的实用性和经 济性。
图1是本实用新型高速开关直驱式伺服油缸的结构原理示意图。[0013] 图中1控制器、2第一高速开关阀、3第二高速开关阀、4第三高速开关阀、5第四 高速开关阀、6第一液控单向阀、7第一手控单向阀、8第二手控单向阀、9第二液控单向阀、 10油池、11油泵、12伺服油缸。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施作进一步描述。 如图1所示，本实用新型包括控制器1、第一高速开关阀2、第二高速开关阀3、第 三高速开关阀4、第四高速开关阀5、第一液控单向阀6、第一手控单向阀7、第二手控单向阀 8、第二液控单向阀9、油池10、油泵11、伺服油缸12。其中第一高速开关阀2、第三高速开关 阀4组成第一高速开关阀组，第一高速开关阀2为排油阀，第三高速开关阀4为进油阀；第 二高速开关阀3、第四高速开关阀5组成第二高速开关阀组，第四高速开关阀5为排油阀，第 二高速开关阀3为进油阀；第一液控单向阀6、第二手控单向阀8组成第一手动控制阀组， 第一液控单向阀6为排油阀，第二手控单向阀8为进油阀；第二液控单向阀9、第一手控单 向阀7组成第二手动控制阀组，第二液控单向阀9为排油阀，第一手控单向阀7为进油阀。 控制器1的输出端分别与第一高速开关阀2、第二高速开关阀3、第三高速开关阀 4、第四高速开关阀5的控制端电连接；第一高速开关阀2和第四高速开关阀5的排油口均 与油池10相通，第二高速开关阀3和第三高速开关阀4的进油口均与油泵11连接；第二高 速开关阀3的排油口和第一高速开关阀2的进油口均与第一液控单向阀6的进油口相连； 第一液控单向阀6的进油口又分别与第二液控单向阀9的液压控制口、伺服油缸12的左端 口 、第一手控单向阀7的排油口连接；第三高速开关阀的4排油口 、第四高速开关阀5的进 油口均与第二液控单向阀9的进油口相连；第二液控单向阀9的进油口又分别与第一液控 单向阀6的液压控制口 、伺服油缸12的右端口 、第二手控单向阀8排油口相连；第一液控单 向阀6、第二液控单向阀9的排油口均与油池10相通，第一手控单向阀7、第二手控单向阀 8的进油口均与油泵11连接。 该装置具有自动和手动两种控制方式，在正常情况下，为自动控制方式，当自动控 制方式出现故障时，进入手动控制方式。 在自动控制方式时，控制器、四个高速开关阀组成一个自动控制单元对伺服油缸 12的动作进行自动控制。在自动控制中，上位机向控制器1发出一个指令信号，当伺服油缸 12的位移反馈信号S与上位机的指令信号S。不一致时，控制器1便发出控制信号给高速开 关阀组，阀组进行一系列动作，直到位移反馈信号S与上位机的指令信号S。 一致为止，阀组 才停止动作。根据位移反馈信号S与上位机的指令信号S。的大小关系，对应的伺服油缸12 的动作为右移、静止、左移，其原理分别叙述如下。 当位移反馈信号S < S。时，控制器1发出右移信号，即控制器1向第二高速开关阀 3、第四高速开关阀5发出高电平信号；第二高速开关阀3、第四高速开关阀5接收到高电平 信号处于导通状态，油泵11中的压力油通过第二高速开关阀3进入伺服油缸12左端，而伺 服油缸12的右端则通过第四高速开关阀5与油池10相通，因此伺服油缸12内的活塞在左 侧压力油的作用下向右移动，而活塞右侧的工作油则通过第四高速开关阀5排到油池10 ; 伺服油缸12活塞向右运动，直到伺服油缸12的位移反馈信号S与上位机的指令信号S。相 等为止，第二高速开关阀组停止动作。相反，当位移反馈信号S > S。时，控制器1发出左移信号，即控制器1向第一高速开关阀2、第三高速开关阀4发出高电平信号；第一高速开关 阀2、第三高速开关阀4接收到高电平信号处于导通状态，油泵11中的压力油通过第三高 速开关阀4进入伺服油缸12右端，而伺服油缸12的左端则通过第一高速开关阀2与油池 IO相通，因此伺服油缸12内的活塞在右侧压力油的作用下向左移动，而活塞左侧的工作油 则通过第一高速开关阀2排到油池10 ;伺服油缸12活塞向左运动，直到伺服油缸12的位 移反馈信号S与上位机的指令信号S。相等为止，第一高速开关阀组停止动作。当位移反馈 信号S = S。时，控制器1不发出动作指令，所有的高速开关阀都处于关闭状态，伺服油缸12 左右两侧的工作油被锁住，伺服油缸12活塞保持静止。 在手动控制方式，当按下第一手控单向阀7按钮时，第一手控单向阀7处于开启状 态，来自油泵11的压力油通过第一手控单向阀7进入伺服油缸12左侧，于此同时，压力油 通过第一手控单向阀7进入到第二液控单向阀9的液压控制端，第二液控单向阀9开启，伺 服油缸12右侧的工作油通过第二液控单向阀9排入油池10，伺服油缸12活塞便在左侧压 力油的作用下向右移动。同理，当按下第二手控单向阀8按钮时，第二手控单向阀8处于开 启状态，来自油泵ll的压力油通过第二手控单向阀8进入伺服油缸12右侧，于此同时，压 力油通过第二手控单向阀8进入到第一液控单向阀6的液压控制端，第一液控单向阀6开 启，伺服油缸12左侧的工作油通过第一液控单向阀6排入油池10，伺服油缸12活塞便在右 侧压力油的作用下向左移动。
权利要求一种高速开关直驱式伺服油缸，包括控制器(1)、第一高速开关阀(2)、第二高速开关阀(3)、第三高速开关阀(4)、第四高速开关阀(5)、第一液控单向阀(6)、第一手控单向阀(7)、第二手控单向阀(8)、第二液控单向阀(9)、油池(10)、油泵(11)、伺服油缸(12)；其特征在于第一高速开关阀(2)、第三高速开关阀(4)组成第一高速开关阀组，第一高速开关阀(2)为排油阀，第三高速开关阀(4)为进油阀；第二高速开关阀(3)、第四高速开关阀(5)组成第二高速开关阀组，第四高速开关阀(5)为排油阀，第二高速开关阀(3)为进油阀；第一液控单向阀(6)、第二手控单向阀(8)组成第一手动控制阀组，第一液控单向阀(6)为排油阀，第二手控单向阀(8)为进油阀；第二液控单向阀(9)、第一手控单向阀(7)组成第二手动控制阀组，第二液控单向阀(9)为排油阀，第一手控单向阀(7)为进油阀；控制器(1)的输出端分别与第一高速开关阀(2)、第二高速开关阀(3)、第三高速开关阀(4)、第四高速开关阀(5)的控制端电连接；第一高速开关阀(2)、第四高速开关阀(5)的排油口均与油池(10)相通，第二高速开关阀(3)、第三高速开关阀(4)的进油口均与油泵(11)连接；第二高速开关阀(3)的排油口和第一高速开关阀(2)的进油口均与第一液控单向阀(6)的进油口相连；第一液控单向阀(6)的进油口又分别与第二液控单向阀(9)的液压控制口、伺服油缸(12)的左端口、第一手控单向阀(7)的排油口连接；第三高速开关阀(4)的排油口、第四高速开关阀(5)的进油口均与第二液控单向阀(9)的进油口相连；第二液控单向阀(9)的进油口又分别与第一液控单向阀(6)的液压控制口、伺服油缸(12)的右端口、第二手控单向阀(8)排油口相连；第一液控单向阀(6)、第二液控单向阀(9)的排油口均与油池(10)相通，第一手控单向阀(7)、第二手控单向阀(8)的进油口均与油泵(12)连接。
2. 根据权利要求1所述的高速开关直驱式伺服油缸，其特征是所述的第一高速开关阀 (2)、第二高速开关阀(3)、第三高速开关阀(4)和第四高速开关阀(5)均为两位两通高速开 关阀。
专利摘要高速开关直驱式伺服油缸属于液压及自动控制技术领域。包括控制器、四个高速开关阀、两个手控单向阀、两个液控单向阀、油池、油泵、伺服油缸。本实用新型利用单片机作为控制器；用两位两通高速开关阀组合对伺服油缸进行自动控制；用手控单向阀和液控单向阀组合对伺服油缸进行手动控制，该装置充分利用了两位两通高速开关阀组合响应快、寿命长、抗污染能力强的优点和单片机可灵活编程的功能对伺服油缸实施智能化控制，对于不同的控制对象都能达到最佳的控制效果，采用手控单向阀和液控单向阀组合，在自动控制方式出现故障时，进行应急手动控制，从而保证了生产的连续性，提高了生产效率，因而具有很大的实用性和经济性。
文档编号F15B21/08GK201547071SQ20092031518
公开日2010年8月11日 申请日期2009年11月19日 优先权日2009年11月19日
发明者杨桂康, 王春杰, 黄刘琦 申请人:上海交通大学