专利名称：开关阀位置伺服控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于液压控制技术领域，是一种开关阀位置伺服控制装置。
在液压控制技术领域中，位置伺服技术已比较成熟，人们公认比较先进的伺服技术有电液伺服技术和电液比例技术，但这两种位置伺服技术都不同程度地存在着不足。电液伺服技术由于阀口的开口小，动力液流经阀口时，功耗大，效率低，阀口对液体污染十分敏感，并且成本价格高，因此在应用上受到许多限制。电液比例技术由于属于摸拟量变换，不能与计算机直接联接，它的控制装置与电液伺服装置相似，在运行中有时会出现温漂以及其他电信号干扰产生的工作点漂移，因而在应用上也受到许多限制。
本实用新型的目的在于克服已有技术的不足之处而提供一种能够直接与计算机联接，且结构简单、调节方便、工作可靠，适用范围广的位置伺服控制装置。
本实用新型的目的可以通过以下的技术措施得到实现以二位四通开关阀为核心，与油缸组件、位移检测器以及由计算机和功率放大器构成的电控器一同组成位置伺服控制装置，形成液压伺服控制回路。二位四通开关阀并联安装在油缸和电控器之间，二位四通开关阀的输出口分别与油缸两侧油口联接，向二位四通开关阀输入电脉冲信号的电控器与该开关阀的电磁线圈相接，并为二位四通开关阀配置背压阀。
在本实用新型中，油缸中的活塞，其位移和位移方向均由二位四通开关阀来控制。位移检测器检测活塞移动位置，把信号输入计算机进行比较，如果活塞的位移与输入要求给定的值有差异，由计算机发出信号，经功率放大器，传到二位四通开关阀，控制活塞或作正向或反向移动，直到达到所要求的位置点为止，实现位置伺服控制。为二位四通开关阀配置背压阀，能够使油缸中的活塞获得平稳的运动，并且当活塞运动到给定点时能够自动平缓地停止下来，也使被控制的液动机获得平稳的运动。
本实用新型目的还可以通过采取以下技术措施得到进一步的实现在活塞面积较小一侧的油缸与二位四通开关阀相接的管路上配置串联有顺序阀的分流节流阀。采取该技术措施，能够方便可靠地调节活塞正向或反向运动速度的比例，进而实现被控液动机所需运动速度的要求。如果二位四通开关阀的阀芯设计为二级同心凸肩，在开关阀处于关闭状态时，使其中的一个凸肩与阀体的圆柱孔的端面形成环状的端面密封，另一个凸肩与圆柱孔形成环形缝隙密封，则更有利于本实用新型目的实现。如果要获得本实用新型的最佳目的效果，应为二位四通开关阀设置开口调节件，并在调节件与阀芯之间配置弹簧。螺栓、端面倾斜而可转动的光杆等均可作为调节件。
本实用新型所揭示的位置伺服控制技术的核心部件是二位四通开关阀。二位四通开关阀的开闭是由输入到该开关阀电磁线圈的电脉冲所作用。而本实用新型对动力液流量大小的控制主要是通过控制开关阀的开关次数(即输入的电脉冲数)及开关阀的开口大小来实现。由于开关阀的开闭控制信号是一系列的脉冲数，即电数字信号，因而可以与计算机很方便地联接，通过计算机控制输入开关阀的电脉冲数和脉冲宽度，从而控制流量的大小。
由于二位四通开关阀在工作运行过程中，或处于全开状态，或处于全闭状态，在全闭时，流体不能通过，在全开时，由于阀口通道大，流通阻力小，因此功耗小，流体中的污染物小颗粒易于通。又因为开关阀在工作运行中不断地高速改变开闭状态，从而使得吸附在阀口附近的污染物因振动而很容易被冲掉，阀口不易堵塞，即对动力液的污染不敏感，增强了对动力液的抗污染能力，这就使得本实用新型在动力液质量不是很高的情况下也能可靠地工作运行，适用范围广。
本实用新型所揭示的二位四通开关阀的阀芯和阀体的特有结构，当开关阀处于关阀状态时(如附图2所示)，在P口处形成环形端面阀口密封，密封十分可靠，动力液完全不能从P口流向或泄漏到A口；在O口处形成环形缝隙密封，该处的密封可通过提高阀芯凸肩的外圆柱面与阀体圆柱孔的配合精度，也可获得十分理想的阀口密封，使得动力液从B口泄漏到O口处的量很少或几乎等于零。因此，由于本实用新型的开关阀的特有结构，消除了或减小了开关阀的内泄漏对控制流量的影响，使得每个电脉冲控制的流量主要取决于阀口开口大小及脉冲宽度所占据的时间，从而提高了本实用新型控制流量的精度。又由于二位四通开关阀设置有开度调节件，可方便地调节开关阀的开口大小，即可实现无级调节每个电脉冲所控制的流量。在调节件与阀芯之间设置的弹簧除具有迫使阀芯复位的功能之外，还具有减缓阀芯对调节件的撞击作用，降低了噪音。
本实用新型与已有的位置伺服控制技术相比，具有以下优点1.因为控制本实用新型开关阀开关动作的信号是电脉冲数字信号，可以很方便地与计算机接口直接联接，实现自动控制或智能控制。
2.由于开关阀在工作过程中或处于全开状态或处于全闭状态，因此流道阻力小，动力液中的污染物颗粒不易堵塞阀口，即本实用新型抗动力液污染能力强，功耗低，适用范围广，而且工作可靠性高。
3.由于在开关阀与油缸相接的管道上配置了串联有顺序阀的分流节流阀，因而能方便地调节活塞正反方向运动速度的比例，又由于开关阀设置有开度调节件，可很方便地无级调节每个电脉冲所控制的流量，从而完全能满足被控液动机对运动速度的要求。
4.由于二位四通开关阀的内泄漏量几乎为零，因此本实用新型控制动力液流量的精度比较高。
5.由于本实用新型以二位四通开关阀作为被控液动机的位移控制部件，能与计算机接口直接联接，因而装置简单，工作可靠，成本低廉，便于生产制造。
由于本实用新型具有上述优点，因此可广泛地适用于工程机械、农业机械以及工作环境比较恶劣的控制装置，也可以用于精密机械和机床中。本实用新型实施时，可组合成一个小型的集成装置，与普通油源联接附加于原有设备上，也可组成独立的控制系统。本实用新型所揭示的思想，除可以控制单出杆油缸和双出杆油缸外，还可以控制油马达，也可以与具有三位开关的机械电气仿形装置联接实现位置伺服控制。
本实用新型的
如下。
图1是本实用新型装置结构示意图。
动力液由二位四通开关阀①控制，经管道C和D进入油缸部件⑨，油缸部件⑨中的活塞位移由检测器⑧测定，检测器⑧把测得的活塞位置信号输送到计算机⑥进行比较，如果与要求值有差异。则计算机⑥发出信号，经功率放大器⑤输入到二位四通开关阀①，控制活塞正向或反向移动。计算机与功率放大器组成电控器⑦。背压阀②与二位四通开关阀①相接、分流节流阀③与顺序阀④串联后联接在二位四通开关阀①与油缸组件⑨相接的管路上。
图2是本实用新型所揭示的二位四通开关阀的结构示意图。
电脉冲从电控器⑦输入到开关阀①的电磁线圈⑩，在磁力的作用下衔铁(11)动作，推动阀芯(12)轴向位移，即打开了阀芯(12)和阀体(13)在P口和O口形成的密封，使流道P与流道A、流道O与流道B接通，动力液流经开关阀①进入或流出油缸⑨。当一个电脉冲完后，电磁力消失，阀芯(12)在弹簧(14)的作用下复位，在P口和O口形成可靠的密封，也就是开关阀开关了一次，实现了一次脉冲通流。通过调节件(15)调节阀芯(12)的轴向位移距离，即可调节开关阀①阀口的开口大小。
下面是本实用新型的一个实施例。
两个二位四通开关阀并联，使其输出管分别从活塞两侧通入油缸，油缸为单出杆式，被控制的机器是滑板装置。两个开关阀的电磁线圈分别与电控器接通，每一个开关阀联接一个背压阀，在开关阀的输出管D与有活塞杆一侧的油缸口相接的管路上，联接与顺序阀相串联的分流节流阀，开关阀的阀芯有两个凸肩，其中一个凸肩与阀体的阶梯圆柱孔的端面构成环形端面密封，另一个凸肩与阀体的圆柱孔构成缝隙密封。阀口开度的调节件是螺栓，固定在开关阀的阀体端盖上，在调节螺栓与阀芯之间安置弹簧，弹簧固定在阀芯上。电控器由计算机和功率放大器组成。位移检测器是精度为0.02毫米的光栅检测器，油缸的直径为63毫米，活塞杆的直径为45毫米。经多次实验测得该装置的控制精度为0.02毫米。
权利要求1.一种位置伺服控制装置，包括油缸组件⑨、位移检测器⑧和由计算机⑥和功率放大器⑤组成的电控器⑦，其特征是在油缸组件⑨与电控器⑦之间并联偶数的二位四通开关阀①，二位四通开关阀的油口分别与油缸两边的油口相联接，二位四通开关阀的电磁线圈⑩与电控器相联接，二位四通开关阀回油口指背压阀②。
2.根据权利要求1所述的伺服控制装置，其特征是在活塞面积较小一侧的油缸与二位四通开关阀相接的管路上配置与顺序阀④相串联的分流节流阀③。
3.根据权利要求1、2所述的伺服控制装置，其特征是二位四通开关阀的阀芯(12)设制二级同心两个凸肩，一个凸肩与阀体(13)的圆柱孔端面形成环状端面密封，另一个凸肩与阀体的圆柱孔形成环形缝隙密封。
4.根据权利要求3所述的伺服控制装置，其特征是二位四通开关阀设制阀口开度调节件(15)，在调节件与阀芯之间设置弹簧(14)。
专利摘要本实用新型是开关阀位置伺服控制装置，属于液压控制技术，其主要技术要点是在电控器(7)和油缸组件(9)之间并联二位四通开关阀(1)，开关阀在电脉冲作用下动作，动力液流经开关阀进入油缸推动活塞位移，检测器(8)将活塞位置的信号输入计算机比较，如果活塞的位置与所要求的值有差异，计算机则发出信号，经功率放大器放大，指令电控器(7)向开关阀输入电脉冲。优点是能与计算机直接联接，结构简单、调节方便。工作可靠，适用范围广。
文档编号G05D16/04GK2044745SQ8921272
公开日1989年9月20日 申请日期1989年1月16日 优先权日1989年1月16日
发明者张光函, 陈志力 申请人:成都科技大学