伺服电机驱动数字换向阀及其控制方法技术

伺服电机驱动数字换向阀及其控制方法，涉及液压与气压传动控制阀技术领域，本发明专利技术为解决现有伺服电机驱动数字换向阀存在的振动、流量脉动、阀芯受力不均匀的问题。伺服电机与绝对式编码器同轴安装，当给出阀芯期望位移信号时伺服带电机转动，绝对式编码器反馈伺服电机实际位置同时记录电机位置零点，得到位置误差，根据位置环算法和位置误差控制电机转动，当给出复位信号时，由于绝对式编码器记录零点位置可通过驱动器使阀芯回到初始位置。所述伺服电机转动，带动螺套转动，使螺纹连接杆发生轴向位移，带动阀芯发生位移，改变阀口开口度、阀芯位置，使油液从进油口流入，控制液压系统启停状态。本发明专利技术适用于伺服电机驱动数字换向阀的控制。阀的控制。阀的控制。

【技术实现步骤摘要】
伺服电机驱动数字换向阀及其控制方法


[0001]本专利技术涉及液压与气压传动控制阀


技术介绍

[0002]目前，液压传动技术在实现高速、高效、低噪声、数字化、智能化等方面取得重大进展。液压系统由动力原件、执行元件、控制元件、辅助元件组成，而液压阀作为液压控制系统中的控制元件，控制着液压系统中的油液流通方向，调节液压系统流量大小和系统压力，改变液压执行元件的工作状态。液压阀按阀芯结构分为滑阀、锥阀、球阀。传统液压技术结合现代电子信息技术，将液压元件数字化，改变驱动方式提高液压控制元件性能，从而提高液压系统整体性能，结合数字化技术，使控制系统操作数字化，提高效率。由于阀芯结构问题，液压阀在实际工作中存在振动问题，阀内流场影响液压阀工作性能，存在气穴、阀芯卡滞、噪声、流量脉动等问题，液压阀性能也会对液压系统、执行元件工作造成不良影响，直接影响到执行元件的工作效率，减少了液压阀使用寿命。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的是为了解决现有伺服电机驱动数字换向阀存在的振动、流量脉动、阀芯受力不均匀的问题，提出了一种伺服电机驱动数字换向阀及其控制方法。
[0004]本专利技术所述的伺服电机驱动数字换向阀，包括：绝对式编码器、伺服电机、限位块、阀体、阀芯、螺纹连接杆、螺套和伺服电机控制器；
[0005]绝对式编码器用于检测伺服电机输出轴的转动位移，并将检测的输出轴的转动位移信号发送至伺服电机控制器，所述伺服电机控制器用于根据输出轴的转动位移信号控制伺服电机转动位移；
[0006]螺套的一端套接在伺服电机的输出轴上，所述螺套随伺服电机的输出轴转动，螺套另一端内螺纹连接有螺纹连接杆，所述螺纹连接杆与阀芯的一端固定连接，所述阀芯、螺纹连接杆、螺套和伺服电机的输出轴均同轴；所述阀芯的另一端与限位块固定连接，所述限位块用于限制阀芯的径向位移；
[0007]所述阀芯上套接有阀体，所述阀体为O型中位机能三位四通型阀体，当阀芯在阀体中位时，O型中位机能三位四通型阀体的工作腔A、工作腔B、进油口P、回油口T互不相通，伺服电机转动带动螺套转动，所述螺套转动带动螺纹连接杆轴向向左或向右移动，所述螺纹连接杆移动带动阀芯轴向向左或向右移动；
[0008]当阀芯右移，O型中位机能三位四通型阀体的工作腔A和回油口T联通，工作腔B和进油口P联通，工作腔B工作；当阀芯左移，工作腔A和进油口P联通，工作腔B和回油口T联通，工作腔A工作。
[0009]进一步地，本专利技术中，阀芯的轴上设有左侧一台肩、左侧二台肩、右侧一台肩和右侧二台肩；所述左侧二台肩和右侧二台肩均沿周向开有多个节流槽，左侧二台肩上的节流槽和右侧二台肩上的节流槽一一相对设置，所述左侧一台肩与左侧二台肩之间的距离与右
侧一台肩和右侧二台肩之间的距离相等，且所述左侧二台肩和右侧二台肩之间的距离与阀体上侧进出液口之间的距离相等。
[0010]进一步地，本专利技术中，节流槽为组合式节流槽，所述组合式节流槽为矩形槽和三角形槽连通构成，所述矩形槽沿左侧二台肩和右侧二台肩的台肩位置沿轴向开设，所述组合式节流槽的底面和顶面开口均为矩形，且底面面积小于顶面开口的面积，节流槽相对两壁为直角梯形。
[0011]进一步地，本专利技术中，还包括套筒，所述套筒套设在螺套的外侧，所述套筒的一端与伺服电机的壳体通过定位螺钉固定连接，套筒的另一端与阀体的一端固定连接。
[0012]进一步地，本专利技术中，还包括端盖和限位螺母，所述端盖为一侧开口的筒形结构，所述筒形结构内套接限位块，所述限位块的外侧壁开有矩形槽，限位螺母穿过端盖的侧壁插接在限位块的矩形槽内，所述矩形槽的长度方向与阀芯轴向相同，限位螺母可沿矩形槽长度方向移动。
[0013]进一步地，本专利技术中，还包括紧定螺钉，螺套通过紧定螺钉固定在伺服电机的输出轴上。
[0014]进一步地，本专利技术中，还包括密封圈，所述密封圈套接在螺纹连接杆和阀芯的连接处。
[0015]进一步地，本专利技术中，螺纹连接杆的另一端的断面开有圆形凹槽，阀芯插接在是所述圆形凹槽内，并通过销钉固定。
[0016]伺服电机驱动数字换向阀的控制方法，该方法用于自动控制所述伺服电机驱动数字换向阀，具体包括：
[0017]步骤一、对数字换向阀进行初始设置，开启数字换向阀；
[0018]步骤二、获取阀芯期望位移信号，通过绝对式编码器反馈实际阀芯的位置，获取实际阀芯阈值与阀芯移动期望位移后的位置误差信号；
[0019]步骤三、判断所得误差信号是否小于5％，若是，则完成数字换向阀的控制，否则执行步骤四；
[0020]步骤四、采用诊断模型对数字换向阀是否存在故障进行判断，若是，则控制数字换向阀停止运行，发送报警信号，否则，执行步骤五；
[0021]步骤五、利用步骤二所述的位置误差信号，采用位置环算法计算获取伺服电机的转动控制信号，对伺服电机进行控制，返回执行步骤二。
[0022]本专利技术所述伺服电机与绝对式编码器同轴安装，当上位机给出阀芯期望位移信号时伺服带电机转动，绝对式编码器反馈伺服电机实际位置同时记录电机位置零点，即实际阀芯位置，与阀芯期望位移做差，得到位置误差，由电机控制器根据位置环算法和位置误差控制电机转动，当上位机给出复位信号式，由于绝对式编码器记录零点位置可通过驱动器使阀芯回到初始位置。所述伺服电机转动，通过紧定螺钉连接带动螺套转动，螺套与螺纹连接杆之间存在丝杠传动，螺套转动使螺纹连接杆发生轴向位移，带动阀芯发生位移，改变阀口开口度、阀芯位置，使油液从进油口流入，控制液压系统启停状态。所述阀芯位置变化时，所述组合节流槽使阀内流场稳定，阀芯周向受力均匀、变形量小，所述限位块限制阀芯位移范围，同时能够减弱阀芯径向振动。
附图说明
[0023]图1是本专利技术所述一种伺服电机驱动数字换向阀的结构示意图；
[0024]图2是阀体的结构示意图；
[0025]图3是数字换向阀自动控制程序框图；
[0026]图4是伺服电机控制系统原理图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0029]具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述伺服电机驱动数字换向阀，包括：绝对式编码器1、伺服电机2、限位块6、阀体9、阀芯10、螺纹连接杆12、螺套13和伺服电机控制器；
[0030]绝对式编码器1用于检测伺服电机2输出轴的转动位移，并将检测的输出轴的转动位移信号发送至伺服电机控制器，所述伺服电机控制器用于根据输出轴的转动位移信号控制伺服电机2转动位移；
[0031]螺套13的一端套接在伺服本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.伺服电机驱动数字换向阀，其特征在于，包括：绝对式编码器(1)、伺服电机(2)、限位块(6)、阀体(9)、阀芯(10)、螺纹连接杆(12)、螺套(13)和伺服电机控制器；绝对式编码器(1)用于检测伺服电机(2)输出轴的转动位移，并将检测的输出轴的转动位移信号发送至伺服电机控制器，所述伺服电机控制器用于根据输出轴的转动位移信号控制伺服电机(2)转动位移；螺套(13)的一端套接在伺服电机(2)的输出轴上，所述螺套(13)随伺服电机(2)的输出轴转动，螺套(13)另一端内螺纹连接有螺纹连接杆(12)，所述螺纹连接杆(12)与阀芯(10)的一端固定连接，所述阀芯(10)、螺纹连接杆(12)、螺套(13)和伺服电机(2)的输出轴均同轴；所述阀芯(10)的另一端与限位块(6)固定连接，所述限位块(6)用于限制阀芯(10)的径向位移；所述阀芯(10)上套接有阀体(9)，所述阀体(9)为O型中位机能三位四通型阀体，当阀芯在阀体(9)中位时，O型中位机能三位四通型阀体的工作腔A、工作腔B、进油口P、回油口T互不相通，伺服电机(2)转动带动螺套(13)转动，所述螺套(13)转动带动螺纹连接杆(12)轴向向左或向右移动，所述螺纹连接杆(12)移动带动阀芯轴向向左或向右移动；当阀芯右移，O型中位机能三位四通型阀体的工作腔A和回油口T联通，工作腔B和进油口P联通，工作腔B工作；当阀芯左移，工作腔A和进油口P联通，工作腔B和回油口T联通，工作腔A工作。2.根据权利要求1所述的伺服电机驱动数字换向阀，其特征在于，阀芯(10)的轴上设有左侧一台肩(101)、左侧二台肩(102)、右侧一台肩(104)和右侧二台肩(103)；所述左侧二台肩(102)和右侧二台肩(103)均沿周向开有多个节流槽(105)，左侧二台肩(102)上的节流槽(105)和右侧二台肩(103)上的节流槽(105)一一相对设置，所述左侧一台肩(101)与左侧二台肩(102)之间的距离与右侧一台肩(104)和右侧二台肩(103)之间的距离相等，且所述左侧二台肩(102)和右侧二台肩(103)之间的距离与阀体(9)上侧进出液口之间的距离相...

【专利技术属性】
技术研发人员：张健，薛竞为，袁峰，
申请(专利权)人：东北林业大学，
类型：发明
国别省市：