1.本发明涉及一种直接驱动容积控制电液伺服装置。
背景技术：2.随着国民经济的快速发展，各类机械装备得到了广泛应用，液压控制技术的应用也越来越广泛，尤其是伺服控制系统具有精度高、响应快等优点，广泛用于精度控制比较高的场所。但是传统的伺服控制系统对油液清洁度要求高，抗污染能力差，伺服阀价格昂贵，这在一定程度上限制了伺服控制系统的进一步应用。
技术实现要素：3.本发明的目的在于提供一种直接驱动容积控制电液伺服装置，以解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供的装置，将动力源、控制阀组、执行机构及承压油箱一体化设计，控制系统的换向、调速、调压功能全由交流伺服电机直接控制，具有高效节能、小型集成化、操作与控制简单、成本低等优势；装置的执行机构为两级液压缸，两级液压缸结构紧凑，在给定的安装空间内可以实现比单级油缸更长的行程，可以有效的节省安装空间。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种直接驱动容积控制电液伺服装置，包括动力源、控制阀组、执行机构和测控系统，所述动力源、控制阀组、执行机构和测控系统设计为一体化结构；所述动力源包括交流伺服电机和电机驱动泵，所述电机驱动泵为双向泵；所述交流伺服电机与电机驱动泵之间通过泵套联轴器连接；所述控制阀组包括无泄漏电磁换向阀、直动式补油溢流阀、压力传感器和阻尼，所述控制阀组的上述元件采用插装式，集成安装在所述控制阀组上；所述执行机构包括液压缸和承压油箱，所述液压缸和所述承压油箱为一体化设计，二者之间通过o型圈密封；所述控制阀组通过螺栓安装在所述执行机构的液压缸后端盖上；所述测控系统用于控制所述动力源、控制阀组和执行机构中的电气元件进行相应动作以及进行相应数据处理。
6.进一步地，所述无泄漏电磁换向阀包括无泄漏电磁换向阀一和无泄漏电磁换向阀二；所述直动式补油溢流阀包括直动式补油溢流阀一和直动式补油溢流阀二；所述压力传感器包括压力传感器一和压力传感器二。
7.进一步地，所述控制阀组与所述液压缸后端盖之间设置有通油孔道，密封处通过密封圈密封。
8.进一步地，所述液压缸设置拉绳位移传感器，所述拉绳位移传感器用以将执行机构的运行位置和运行速度实时传至所述测控系统。
9.进一步地，所述承压油箱上安装压力继电器，用以检测油箱内的气压并报警提示。
10.进一步地，控制阀组通过通油管与所述执行机构液压缸的杆腔油口相连。
11.进一步地，所述液压缸为两级液压缸、多级液压缸、单出杆液压缸、双出杆液压缸和液压马达中的一种。
12.进一步地，所述液压缸为带有一级活塞和二级活塞的两级液压缸。
13.进一步地，所述执行机构的外侧设置有上油标和下油标，用以显示承压油箱内油量。
14.进一步地，装置控制系统中设计有阻尼，构成了伺服装置阻尼回路。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
16.1)系统元件数目少，且都采用插装式元件，可实现集成一体化，体积小、重量轻、效率高，无需单独外供油源。本装置无需外加动力站即能够实现执行元件的正常工作，结构紧凑，占用安装空间小，满足了不同工况对其可靠性、轻量性和紧凑性的要求。
17.2)承压油箱与液压缸一体化集成设计，不需要单独设计油箱，构成了闭式系统，本装置工作中所需的液压油，主要用于弥补液压缸塞腔和杆腔的容积差，因此承压油箱容积可以做到很小。
18.3)装置系统中设计有阻尼，构成了阻尼回路。通过调节阻尼的大小，可以满足不同的双向泵的使用工况，而且可以根据控制调整需要，设置装置伺服电机怠速速度，更好的实现伺服装置的快速响应性。
19.4)伺服装置一体化设计，避免了用软管连接执行机构，并尽量减少和缩短外部管道连接，减小了流量损失，极大消除管道对伺服装置的影响。
附图说明
20.图1是本发明的整体结构示意图；
21.图2是图1的b-b面剖视图；
22.图3是本发明的工作原理图；
23.图4是本发明装置的测控示意图；
24.图中：100、动力源，101、交流伺服电机，102、电机驱动泵，200、控制阀组，201、无泄漏电磁换向阀一，202、无泄漏电磁换向阀二，203、直动式补油溢流阀一，204、直动式补油溢流阀二，205、压力传感器一，206、压力传感器二，207、阻尼，208、通油孔道，300、执行机构，301、液压缸，302、承压油箱，303、o型圈，304、压力继电器，305、液压缸后端盖，306、通油管，307、上油标，308、下油标，309、一级活塞，310、二级活塞。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.实施例1参照图1-图3所示，一种直接驱动容积控制电液伺服装置，包括动力源100、控制阀组200、执行机构300和测控系统400，动力源100、控制阀组200、执行机构300和测控系统400设计为一体化结构；动力源100包括交流伺服电机和电机驱动泵，电机驱动泵为双向泵；交流伺服电机与电机驱动泵之间通过泵套联轴器连接；
27.控制阀组200包括无泄漏电磁换向阀一201、无泄漏电磁换向阀二202、直动式补油溢流阀一203、直动式补油溢流阀二204、压力传感器一205、压力传感器二206和阻尼207，控
制阀组200的上述元件采用插装式，集成安装在控制阀组200上；其中，直动式补油溢流阀一203和直动式补油溢流阀二204同时具备单向阀和直动式溢流阀的功能。压力传感器一205和压力传感器二206可以将液压系统的压力实时传至测控系统400。
28.装置系统中设计有阻尼207，构成了伺服装置阻尼回路。通过调节阻尼207的大小，可以满足不同的双向泵的使用工况，而且可以根据控制调整需要，设置装置伺服电机怠速速度，更好的实现伺服装置的快速响应性。
29.执行机构300包括液压缸301和承压油箱302，液压缸301和承压油箱302为一体化设计，二者之间通过o型圈303密封；液压缸301设置拉绳位移传感器，拉绳位移传感器用以将执行机构300的运行位置和运行速度实时传至测控系统400。
30.承压油箱302上安装有充气阀、注油孔和压力继电器304，压力继电器304用以检测油箱内的气压并报警提示；在本实施例中承压油箱302的容积为25l，充气压力为8bar；控制阀组200通过通油管306与执行机构液压缸301的杆腔油口相连。
31.液压缸301可以为两级液压缸、多级液压缸、单出杆液压缸、双出杆液压缸和液压马达中的一种。在本实施例中，液压缸301选用带有一级活塞309和二级活塞310的两级液压缸。执行机构300的外侧还设置有上油标307和下油标308，用以显示承压油箱302内油量。
32.控制阀组200通过螺栓安装在执行机构300的液压缸后端盖305上；控制阀组200与液压缸后端盖305之间设置有通油孔道208，密封处通过密封圈密封。
33.测控系统400用于控制动力源100、控制阀组200和执行机构300中的电气元件进行相应动作以及进行相应数据处理。具体地，在本实施例中，测控系统完成装置的电气控制调整，压力传感器、位移传感器等模拟量信号以及电磁换向阀、压力继电器的开关量信号都由测控系统进行数据处理。
34.参照图3所示，该装置的工作原理为：电液伺服装置动作之前，先进行调试，设定交流伺服电机101正转，液压缸301伸出，交流伺服电机101反转，液压缸301缩回。
35.需要伺服装置执行机构300伸出时：测控系统400发讯控制交流伺服电机101正转，无泄漏电磁换向阀一201和无泄漏电磁换向阀二202的电磁铁dt1、dt2得电；电机驱动泵102旋转，泵a口的油液经过无泄漏电磁换向阀一201泵入执行机构300液压缸301的塞腔，推动一级活塞309及一级活塞杆伸出，一级活塞309及一级活塞杆伸出到位后，二级活塞310及二级活塞杆伸出，此时液压缸301杆腔的油液经过无泄漏电磁换向阀二202回到泵的b口，由于杆腔的容积比塞腔小，回到泵b口的油液少，这时b口形成了一定的真空度，承压油箱302里面的油液在泵的自吸力和油箱气压的作用下，经过直动式补油溢流阀一203的单向阀补充到泵的b口，形成闭式系统。执行结构运行到位后，无泄漏电磁换向阀一201和无泄漏电磁换向阀二202的电磁铁dt1、dt2失电，将执行机构锁定在目标位置。
36.需要伺服装置执行机构缩回时：测控系统400发讯控制交流伺服电机101反转，无无泄漏电磁换向阀一201和无泄漏电磁换向阀二202的电磁铁dt1、dt2得电；电机驱动泵102旋转，泵b口的油液经过无泄漏电磁换向阀二202泵入执行机构300液压缸301的杆腔，推动二级活塞310及二级活塞杆缩回，二级活塞310及二级活塞杆缩回到位后，一级活塞309及一级活塞杆缩回，此时液压缸301塞腔的油液经过无泄漏电磁换向阀一201回到泵的a口，由于塞腔的容积比杆腔大，多余的油液通过直动式补油溢流阀二204的溢流阀回到承压油箱302。执行结构运行到位后，无泄漏电磁换向阀一201和无泄漏电磁换向阀二202的电磁铁
dt1、dt2失电，将执行机构锁定在目标位置。伺服装置工作过程中，如果外力激增，致使系统压力过高，则压力油通过直动式补油溢流阀(203和204)的溢流阀排回到油箱，同时压力传感器(205和206)将压力信号实时传至测控系统400，测控系统400发出报警，多方面保护伺服装置和机械本体。
37.伺服装置进行位置控制时，以匀加速(匀减速)为例，根据设定的位置目标值，测控系统400发讯控制交流伺服电机101转速，由怠速转速(或零转速)匀加速至设定转速，然后以额定转速运转，此时装置执行机构300高速运行，运行至一定位置后，测控系统400发讯控制交流伺服电机101匀减速至设定转速，装置执行机构300以一个比较慢的速度靠近目标位置，当执行机构300运行至目标位置，无泄漏电磁换向阀(201和202)的电磁铁dt1和dt2失电，将执行机构锁定在目标位置(测控示意图见图4)，调整过程中，拉绳位移传感器将执行机构300的位置和运行速度实时传至测控系统400，实现闭环控制。如果执行机构300运行超过设定的目标位置，则测控系统400发讯控制交流伺服电机101反向旋转，重新调整至设定位置，此为超调调整状态。
38.伺服装置运行至设定位置，需要进行力的控制时，这时系统进行调压控制。测控系统400发讯控制交流伺服电机101转速，从而直接控制系统输出油液容积，将系统压力调整至设定压力，压力传感器(205和206)将压力信号实时传至测控系统400，闭环调整控制。调整过程中，如出现超调现象，交流伺服电机101会反向旋转，释放掉一定容积的液压油，使压力保持在设定压力范围内。
39.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
技术特征：1.一种直接驱动容积控制电液伺服装置，包括动力源(100)、控制阀组(200)、执行机构(300)和测控系统(400)，其特征在于，所述动力源(100)、控制阀组(200)、执行机构(300)和测控系统(400)设计为一体化结构；所述动力源(100)包括交流伺服电机和电机驱动泵，所述电机驱动泵为双向泵；所述交流伺服电机与电机驱动泵之间通过泵套联轴器连接；所述控制阀组(200)包括无泄漏电磁换向阀、直动式补油溢流阀、压力传感器和阻尼(207)，所述控制阀组(200)的上述元件采用插装式，集成安装在所述控制阀组(200)上；所述执行机构(300)包括液压缸(301)和承压油箱(302)，所述液压缸(301)和所述承压油箱(302)为一体化设计，二者之间通过o型圈(303)密封；所述控制阀组(200)通过螺栓安装在所述执行机构(300)的液压缸后端盖(305)上；所述测控系统(400)用于控制所述动力源(100)、控制阀组(200)和执行机构(300)中的电气元件进行相应动作以及进行相应数据处理。2.根据权利要求1所述的一种直接驱动容积控制电液伺服装置，其特征在于，所述无泄漏电磁换向阀包括无泄漏电磁换向阀一(201)和无泄漏电磁换向阀二(202)；所述直动式补油溢流阀包括直动式补油溢流阀一(203)和直动式补油溢流阀二(204)；所述压力传感器包括压力传感器一(205)和压力传感器二(206)。3.根据权利要求1所述的一种直接驱动容积控制电液伺服装置，其特征在于，所述控制阀组(200)与所述液压缸后端盖(305)之间设置有通油孔道(208)，密封处通过密封圈密封。4.根据权利要求1所述的一种直接驱动容积控制电液伺服装置，其特征在于，所述液压缸(301)设置拉绳位移传感器，所述拉绳位移传感器用以将执行机构(300)的运行位置和运行速度实时传至所述测控系统(400)。5.根据权利要求1所述的一种直接驱动容积控制电液伺服装置，其特征在于，所述承压油箱(302)上安装压力继电器(304)，用以检测油箱内的气压并报警提示。6.根据权利要求1所述的一种直接驱动容积控制电液伺服装置，其特征在于，所述控制阀组(200)通过通油管(306)与所述执行机构液压缸(301)的杆腔油口相连。7.根据权利要求1所述的一种直接驱动容积控制电液伺服装置，其特征在于，所述液压缸(301)为两级液压缸、多级液压缸、单出杆液压缸、双出杆液压缸和液压马达中的一种。8.根据权利要求1所述的一种直接驱动容积控制电液伺服装置，其特征在于，所述液压缸(301)为带有一级活塞(309)和二级活塞(310)的两级液压缸。9.根据权利要求1所述的一种直接驱动容积控制电液伺服装置，其特征在于，所述执行机构(300)的外侧设置有上油标(307)和下油标(308)，用以显示承压油箱(302)内油量。10.根据权利要求1所述的一种直接驱动容积控制电液伺服装置，其特征在于，装置控制系统中设计有阻尼(207)，构成了伺服装置阻尼回路。
技术总结本发明提供了一种直接驱动容积控制电液伺服装置，包括动力源、控制阀组、执行机构和测控系统，动力源包括交流伺服电机和电机驱动泵，控制阀组包括无泄漏电磁换向阀、直动式补油溢流阀、压力传感器和阻尼，控制阀组的上述元件采用插装式，集成安装在控制阀组上；执行机构包括液压缸和承压油箱，控制阀组通过螺栓安装在执行机构的液压缸后端盖上；测控系统用于控制动力源、控制阀组和执行机构中的电气元件进行相应动作以及进行相应数据处理。本发明提供的装置整体采用一体化设计，控制系统的换向、调速、调压功能全由交流伺服电机直接控制，具有高效节能、小型集成化、操作与控制简单、成本低等优势。本低等优势。本低等优势。
技术研发人员：刘玉峰 董万玉 石辰 郑卫国 秦政
受保护的技术使用者：太重集团榆次液压工业（济南）有限公司
技术研发日：2022.04.18
技术公布日：2022/7/4
