一种液压缸精密行程智能驱动控制电路制造技术

一种液压缸精密行程智能驱动控制电路。包括：计算机或微机系统，步进电机驱动器，压力传感器放大电路及压力传感器，光栅传感器细分电路及光栅位移传感器，键盘、显示接口电路，输入信号光电隔离电路，输出信号光电隔离电路，继电器。本新型是一个集机、电、液、微机系统于一体的具有自动检测与智能控制功能的动力装置控制电路，将其通过极简单的安装，连接到普通的开关阀控制液压缸行程（位置）系统中即可。可用于大部分单缸及多缸位置控制系统。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种液压缸精密行程智能驱动控制电路
本技术涉及一种液压缸精密行程智能驱动控制单元，特别是驱动控制电路部分， 属于液压控制系统应用领域。
技术介绍
以液压动力元件作驱动装置的设备在现有设备尤其在较大功率设备中占有相当的比 例，对液压动力元件性能的研究具有十分重要的意义。液压缸是液压动力元件的主要装置 之一，其行程(位置)控制是液压系统输出功能的重要组成部分。目前液压缸行程(位置)控 制系统绝大部分采用开关阀进行控制，用电液比例阀或电液伺服阀控制的相对较少。开关 阀控制液压缸行程(位置)系统因其成本低廉、系统对环境要求不高、控制系统简单而得到 广泛应用，其最大的缺点是控制精度很低；比例阀及伺服阀控制液压缸行程(位置)系统的 控制精度相对较高，但价格较昂贵、系统对环境要求高、控制复杂，并且其工作原理仍然 是开放式容积的流量控制，位置刚度相对有限，因此提高位置控制精度必然导致制造成本 的大幅度增加。
技术实现思路
本技术目的是针对现有技术中的普通开关阀控制液压缸行程(位置)系统存在的上 述问题而提出的对驱动控制单元中的驱动控制电路的改进，以实现对液压缸行程(位置)输 出的精确控制。液压缸精密行程智能驱动控制单元包括液压部分、机械部分。 本技术所述的是其中的电气控制部分，包括计算机或微机系统，用于对液压缸精密行程控制量的计算及外围设备的控制； 步进电机驱动器，与微机系统连接并对步进电机进行驱动；压力传感器放大电路，将压力传感器采集的信号送入计算机或微机系统，用于检测液压系统压力并在系统密封性能自检中用来判断是否泄漏；光栅传感器细分电路，用于将光栅位移传感器采集的信号送入计算机或微机系统； 键盘、显示接口电路，内部与微机系统连接，外部连接键盘和显示屏； 输入信号光电隔离电路，用于将输入信号送入计算机或微机系统； 输出信号光电隔离电路；将计算机或微机系统的输出信号送入继电器，用于对液压部分中的三位四通换向阀进行控制。本技术的工作原理如下本"驱动单元"是"以微小容积为基本单位用数字量控制的智能化液压缸油液供给系统"。众所周知，液压缸是容积可变的容器。当缸简固定时，在油液的压迫下工作腔的容 积变化，其容器活动壁(活塞连同活塞杆)移动便形成对外的机械量输出。液压缸输出的 机械量中，位移的大小取决于充入液压缸的油液量多少；速度的大小取决于充入液压缸油 液量的快慢；力的大小则取决于负载的反作用力。由此可见，若想准确控制油缸的输出就必须精确控制充入油缸的油液。为此本"驱动 单元"采用了数字式供油方式，即提供的油液量可用数字量控制。具体地说就是，当被控 液压缸活塞的位置变化所需油液容积量进入本"驱动单元"可控容积范围后，"驱动单元"中 的液控截止阀(图中职能符号为液控二位二通换向阀)l关闭，使"驱动单元"与被控液压 缸的工作腔形成封闭容积。此时(由所控液压缸驱动的)执行机构上的位移传感器测得的 被控液压缸活塞当前位置与计算机中存储的目标值(控制点)比较，计算出所需油液量的 对应"当量数值"，控制系统按此数值向步进电机驱动器发出供油指令，步进电机定量转动 通过丝杠螺母齿轮9的外齿轮部分与齿轮轴11啮合驱动丝杠螺母副中的锯齿形螺纹丝杠5 移动，丝杠带动柱塞缸的柱塞运动形成油液输出。在油缸运动完成时计算机再次检测油缸 位置并作进一步的闭环调整，实现精确的位置控制。"当量数值"被控液压缸活塞当前位置与目标值(控制点)之间"所需油液容积量"除 以"驱动单元"自身的"基本容积单位"("基本容积单位"见下述具体实施方式(四)性能预计部分)所得的"商"——控制步进电机产生相应运动的脉冲数。"所需油液容积量"除了和测得位置到目标值(控制点)之间的"几何容积"有关外，还 与具体系统的工作压力、自身刚度、被控液压缸的截面积大小、系统所用油液成分、系统 工作温度等等因素相关。本"驱动单元"控制系统在调试过程中会运用模糊算法自动计算并 记录"几何容积"与"所需油液容积量"间的"模糊指数"，工作中利用该指数便可快速算得"当 量数值"。此外，在每次进行闭环调整后还会根据调整量对"模糊指数"作更新计算，实现 控制参数的智能化更新。本技术是一个集机、电、液、微机系统于一体的具有自动检测与智能控制功能的 动力装置，将其通过极简单的安装，连接到普通的开关阀控制液压缸行程(位置)系统中即 可。可用于大部分单缸及多缸位置控制系统。附图说明图l:机械部分主视图；图中1为柱塞式液压缸、2为支撑套、3为径向滚珠轴承、 4为联轴器、5为锯齿形螺纹丝杠、6为导向键、7为导向套、8为推力球轴承、9为丝杠 螺母齿轮、IO为机架、ll为齿轮轴、12为步进电机。图2:本技术驱动控制电路的组成框图3:电气部分结构框图；图中13为22V交流电源输入接口 、 14为工作参数设定 及调试操作面板、15为压力变送器接口、 16为外接位移传感器接口、 17为通讯接口、 18 为工进信号输入接口、 19为返回行程信号输入接口、 20为预留开关量输出接口。图4:液压部分原理图；图中21为控制油路压力油输入接口 、 22为控制油路油液回 油接口、 23为工作油液输入接口、 24为工作油液输出接口。图5:液压缸精密行程智能驱动单元应用示例；图中21为"驱动单元"的控制油路压 力油输入接口、 22为"驱动单元"的控制油路油液回油接口、 23为"驱动单元"的工作油液 输入接口、 24为"驱动单元"的工作油液输出接口。图6:多个驱动装置并联驱动较大功率容量系统时的液压部分原理图；图中21为控 制油路压力油输入接口、 22为控制油路油液回油接口、 23为工作油液输入接口、 24为工 作油液输出接口。图7:双驱动装置"驱动单元"液压部分原理图；图中21为控制油路压力油输入接口 、 22为控制油路油液回油接口、 23-1为第一路工作油液输入接口、 24-1为第一路工作油液 输出接口、 23-2为第二路工作油液输入接口、 24-2为第二路工作油液输出接口。图8:双驱动装置"驱动单元"应用示例；图中21为控制油路压力油输入接口 、 22为 控制油路油液回油接口、 23-1为第一路工作油液输入接口、 24-1为第一路工作油液输出接 口、 23-2为第二路工作油液输入接口、 24-2为第二路工作油液输出接口。图9:键盘、显示接口电路。图10:光栅传感器倍频鉴相电路。 图ll:压力传感器信号放大电路。 图12:输入信号光电隔离电路。 图13:输出信号光电隔离电路。注本技术的液压部分原理图中的液控二位二通换向阀(液控截止阀)必须具有 可靠的完全关断油路能力，即关断时不允许有油液渗漏。具体实施方式参照图1-13，对本技术的具体实施方式作如下说明 液压缸精密行程智能驱动控制单元可以是一个独立的单元或多个并联的单元。 包括电气控制部分、液压部分、机械部分。所述机械部分如图1所示，包括柱塞式液压缸1、支撑套2、径向滚珠轴承3、联 轴器4、锯齿形螺纹丝杠5、导向键6、导向套7、推力球轴承8、丝杠螺母齿轮9、机架 10、齿轮轴ll、步进电机12。其中支撑套2固定安装在机架10上；柱塞式液压缸l与支 撑套2固定连接，柱塞式液压缸1的柱塞杆通过联轴器4与锯齿形螺纹丝杠5轴向连接并 在该丝杠的带本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液压缸精密行程智能驱动控制电路，其特征在于，该驱动控制电路包括：　计算机或微机系统，用于对液压缸精密行程控制量的计算及外围设备的控制；　步进电机驱动器，与微机系统连接并对步进电机进行驱动；　压力传感器放大电路，将压力传 感器采集的信号送入计算机或微机系统，用于检测液压系统压力并在系统密封性能自检中用来判断是否泄漏；　光栅传感器细分电路，用于将光栅位移传感器采集的信号送入计算机或微机系统；　键盘、显示接口电路，内部与微机系统连接，外部连接键盘和显 示屏；　输入信号光电隔离电路，用于将输入信号送入计算机或微机系统；　输出信号光电隔离电路；将计算机或微机系统的输出信号送入继电器，用于对液压部分中的三位四通换向阀进行控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈兆奎，刘艳玲，陈广来，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：实用新型
国别省市：12[中国|天津]