一種智能型電液流量伺服閥的製作方法

2023-06-20 12:10:01 2

專利名稱：一種智能型電液流量伺服閥的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電液流量伺服閥，具體地說是一種高度集成、智能故障診斷、高精 度、高動態響應為一體的電液流量伺服閥。
背景技術：
電液伺服閥既是電液轉換元件，也是功率放大元件，它能夠將小功率的電信號輸 入轉換為大功率的液壓能輸出。在電液伺服系統中，將電氣部分與液壓部分連接起來，實現 電液信號的轉換與放大。電液伺服閥是電液伺服系統的核心控制元件，它本身的性能和可 靠性將直接影響電液伺服控制系統的性能和可靠性的優劣。隨著現代科學技術水平的迅猛 發展，不同工業領域新一代裝備對新一代控制系統提出了新要求，越來越多的電液伺服控 制系統對電液伺服閥提出了更高的要求。研製高品質、高效率、高智能、高可靠、高集成、低 能耗就成了新一代電液伺服閥的新要求和新目標。目前，大多數高精度、高響應的電液伺服控制系統普遍採用電反饋式電液流量伺 服閥，其特點主要是具有較高的迴路增益，反饋增益可調，較強的抗幹擾能力，能較大地提 高電液伺服閥的部分靜態指標和動態性能。電反饋式主要廣泛應用在直驅式電液伺服閥和 雙噴嘴擋板兩級電液伺服閥的結構中。直驅式電反饋電液流量伺服閥，如穆格D636、D638 型伺服閥，是在直驅式電液流量伺服閥的基礎上增加位置傳感器及電控制器等，對閥芯的 位置進行內部閉環控制。此閥結構簡單，靜態精度較高，但由於前置級與主閥芯直接連接， 運動慣量較大，使固有頻率較低，閥的動態性能較低，且前置級的電功耗大，體積也相對較 大。雙噴嘴擋板電反饋兩級電液流量伺服閥，如穆格D765型伺服閥，是在力反饋兩級電液 流量伺服閥基礎上，將二級滑閥的位移，通過位移傳感器轉換為位置電反饋信號，再與輸 入的指令信號進行綜合後進行閉環控制，由於電反饋允許的迴路增益較高，因此閥的動、靜 態特性比力反饋兩級電液流量伺服閥有明顯提高，但伺服閥的對稱度、線性度等靜態指標 未見明顯提高，且其位置傳感器參數和閉環控制參數用戶不能自行調節，當伺服閥參數偏 移後，調節和維護很困難，給用戶帶來不便，限制了它的應用。此外，國內外現有的電液流量 伺服閥均無智能故障診斷、自適應及低能耗功能。如今，越來越多的伺服控制系統不斷地尋 求既能滿足系統高品質、長壽命、高可靠性、低能耗且具有智能故障診斷功能的電液流量伺 服閥。

發明內容
本發明的目的是針對上述電液流量伺服閥技術的不足，提供一種具有高動態響應 能力、高靜態控制精度、低能耗、高可靠性、高度集成及智能故障診斷的電液流量伺服閥，適 用於高靜態性能(控制精度≤0. 1% )、高動態響應(≥300Hz)要求及智能故障診斷要求 的電液流量伺服控制系統。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種智能型電液流量伺服閥，主要 包括閥體14、上罩6、乾式永磁力矩馬達1、銜擋組件2、SP伺服電源3、SVC伺服閥控制器5、雙噴嘴擋板8、力反饋對中滑閥12、反饋杆9、LVDT高精度位置傳感器17、SPS位傳電路16、 鐵芯18、回油節流孔13和電路控制線路構成，其特徵在於SP伺服電源3、SVC伺服閥控制 器5分別用螺釘安裝固定在電液流量伺服閥的上蓋6內；乾式永磁力矩馬達1、銜擋組件2 安裝固定在閥體14上；雙噴嘴擋板8油路分別與高壓油腔、溢流腔、力反饋對中滑閥12的 兩端控制腔相連接，雙噴嘴擋板8與力反饋對中滑閥12相連的油路上均設有固定節流孔10 和內置油濾11 ；力反饋對中滑閥12油路分別與高壓油腔、負載油腔和回油腔相連接；乾式 永磁力矩馬達1中的銜擋組件2與反饋杆9和力反饋對中滑閥12相連接；LVDT高精度位 置傳感器17中的鐵芯18與力反饋對中滑閥12相連接；SPS位傳電路16用螺釘直接固定 在LVDT位置傳感器線圈骨架側面LVDT高精度位置傳感器17、SPS位傳電路16置於閥體14 一側外罩15內。本發明所述的一種智能型電液流量伺服閥，SP伺服電源3與SVC伺服閥控制器5、 SP伺服電源3與SPS位傳電路16、SPS位傳電路與SVC伺服閥控制器5之間均通過導線和 導線兩端的電氣插排連接，所有導線安裝固定在電液流量伺服閥的閥體14內。本發明所述的一種智能型電液流量伺服閥，由用戶系統電路提供的10 IlOV直 流寬電源和供電開關信號，一路通過電連接器19經電纜輸送至SP伺服電源3，其中SPl為 直流電源正極、SP2為接地、SP3直流電源負極、SP4為供電開關信號；由用戶系統電路提供 的使能信號SV5(開關量信號)、指令信號、安全信號SV7輸給伺服閥控制器5 ；SVC伺服閥 控制器5發出狀態信號SV6通過電連接器19輸給用戶系統。本發明所述的一種智能型電液流量伺服閥，SP伺服電源3通過功率信號線路21和 功率信號線路20兩端的電氣插排將疊加函數功率信號分別送至SVC伺服閥控制器5與SPS 位傳電路16 ；SVC伺服閥控制器5上的供電狀態反饋信號通過導線兩端的電氣插排送至SP 伺服電源3上的SP6，SPS位傳電路16上的供電狀態反饋信號通過導線兩端的電氣插排送 至SP伺服電源3上的SP5SPS位傳電路16輸出位置反饋信號通過位置反饋線路22兩端的 電氣插排送至SVC伺服閥控制器5。本發明所述的SP伺服電源3，主要為SPS位傳電路16、乾式永磁力矩馬達1和SVC 伺服閥控制器5提供疊加函數功率信號，並能自動檢測和調節功率信號，具有降低發熱 量、節約能耗的功能，同時較低的發熱量使電子元器件具有高的使用壽命和可靠性。本發明所述的LVDT高精度位置傳感器17，主要由LVDT位置傳感器線圈、鐵芯18 及SPS位傳電路16組成，用於檢測力反饋對中滑閥12的位置，產生位置反饋信號。本發明所述的SVC伺服閥控制器5上的接線插排SV1、SV2和接線插排SV3、SV4分 別與乾式永磁力矩馬達1兩組線圈相連接；SVC伺服閥控制器5具有伺服閥開環和閉環參 數用戶可調、動態監控、智能故障診斷及運算分析功能。它能接受模擬或數字指令信號，與 SPS位傳電路16檢測的位置反饋信號進行比較、分析及計算，並發出指令信號給乾式永磁 力矩馬達1。本發明所述的SPS位傳電路16，內置於LVDT高精度位置傳感器17中，通過線路 (L1、L2、L3、L4、L5、L6)分別與LVDT位置傳感器線圈相連接，為LVDT高精度位置傳感器17 提供疊加函數功率信號，進行位置信號的檢測和解調功能，並將與力反饋對中滑閥12位置 成線性的電信號輸給SVC伺服閥控制器5。本發明的有益效果是一種智能型電液流量伺服閥，具有集成智能故障診斷功能的SVC伺服閥控制器，不僅元器件集成度高，體積小，而且因閥的性能參數由SVC伺服閥控 制器的軟體進行控制，且可供用戶現場自行調節，設置和調整控制參數靈活、方便，能自動 消除因環境變化而導致閥性能的漂移，降低了閥機械零部件製造加工的難度和成本，降低 維護成本。SVC伺服閥控制器採用全數位訊號併集成到伺服閥體中，提高了伺服閥的抗幹擾 能力。此外，SVC伺服閥控制器能進行實時檢測，並通過軟體智能診斷、分析伺服閥的故障模 式，確定伺服閥運行的狀態，實現了伺服系統在故障工況下的智能控制和自適應能力。該 發明在保證系統高品質性能的同時更人性化的智能設計，有利於在各類軍、民用電液伺服 控制系統中推廣使用。下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。


圖1是本發明的結構原理示意圖。圖2是圖1的電路結構圖。在圖中1、乾式永磁力矩馬達，2、銜擋組件，3、SP伺服電源，4、彈簧管，5、SVC伺服 閥控制器，6、上罩，7、擋板，8、雙噴嘴擋板，9、反饋杆，10、固定節流孔，11、內置油濾，12、力 反饋對中滑閥，13、回油節流孔，14、閥體，15、外罩，16、SPS位傳電路，17、LVDT位置傳感器， 18、鐵芯，19、電連接器，20、功率信號線路，21、功率信號線路，22、位置反饋線路，23、系統命 令線路。
具體實施例方式在圖1所示的實施例中，SP伺服電源3、SVC伺服閥控制器5分別用螺釘安裝固定 在電液流量伺服閥的上蓋6上；乾式永磁力矩馬達1、銜擋組件2設在SP伺服電源3與SVC 伺服閥控制器5的下端，並安裝固定在SP伺服電源3和SVC伺服閥控制器5下面的閥體14 上；雙噴嘴擋板8通過油路分別與高壓油腔、溢流腔、力反饋對中滑閥12的兩端控制腔相連 接；力反饋對中滑閥12通過油路分別與高壓油腔、負載油腔和回油腔相連接；乾式永磁力 矩馬達1中的銜擋組件2與反饋杆9和力反饋對中滑閥12相連接；LVDT高精度位置傳感 器17中的鐵芯18與力反饋對中滑閥12相連接；SPS位傳電路16用螺釘直接固定在LVDT 位置傳感器線圈骨架側面；LVDT高精度位置傳感器17、SPS位傳電路16置於閥體14 一側 外罩15內。在圖2所示的實施例中，SP伺服電源3與SVC伺服閥控制器5、SP伺服電源3與 SPS位傳電路16、SPS位傳電路與SVC伺服閥控制器5之間均通過導線和導線兩端的電氣插 排連接，所有導線安裝固定在電液流量伺服閥的閥體14內。由用戶系統電路提供的10 IlOV直流寬電源和供電開關信號，一路通過電連接器19經電纜輸送至SP伺服電源3，其中 SPl為直流電源正極、SP2為接地、SP3直流電源負極、SP4為供電開關信號；由用戶系統電 路提供的使能信號SV5 (開關量信號)、指令信號、安全信號SV7輸給伺服閥控制器5 ； SVC伺 服閥控制器5發出狀態信號SV6通過電連接器19輸給用戶系統。SP伺服電源3通過功率信號線路21和功率信號線路20兩端的電氣插排將疊加函 數功率信號分別送至SVC伺服閥控制器5與SPS位傳電路16 ；SVC伺服閥控制器5上的供 電狀態反饋信號通過導線兩端的電氣插排送至SP伺服電源3上的SP6，SPS位傳電路16上的供電狀態反饋信號通過導線兩端的電氣插排送至SP伺服電源3上的SP5 ；SP伺服電源3 是主要為SPS位傳電路16、乾式永磁力矩馬達1和SVC伺服閥控制器5提供疊加函數功率 信號，並能自動檢測和調節功率信號，具有降低發熱量、節約能耗的功能，同時較低的發熱 量使電子元器件具有高的使用壽命和可靠性。LVDT高精度位置傳感器17，主要由傳感器線圈、鐵芯18及SPS位傳電路16組成， 用於檢測力反饋對中滑閥12的位置，產生位置反饋信號。SVC伺服閥控制器5上的接線插排SV1、SV2和接線插排SV3、SV4分別與乾式永磁 力矩馬達1兩組線圈相連接；SVC伺服閥控制器5具有伺服閥開環和閉環參數用戶可調、動 態監控、智能故障診斷及運算分析功能。它能接受模擬或數字指令信號，與SPS位傳電路16 檢測的位置反饋信號進行比較、分析及計算，並發出指令信號，通過乾式永磁力矩馬達線圈 線路SVl至SV4輸給乾式永磁力矩馬達1。SPS位傳電路16，內置於LVDT高精度位置傳感器17中，通過線路(L1、L2、L3、L4、 L5、L6)與LVDT位置傳感器線圈相連接，為LVDT高精度位置傳感器17提供疊加函數功率 信號，進行位置信號的檢測和解調功能，並將與力反饋對中滑閥12位置成線性的電信號輸 給SVC伺服閥控制器5。本發明的工作原理是當用戶系統提供的10 IlOV直流寬電源和供電開關信號 給SP伺服電源3供電後，SP伺服電源3通過功率信號線路21和功率信號線路20分別給 SVC伺服閥控制器5和SPS位傳電路16提供疊加函數功率信號，並通過各自的供電狀態反 饋信號SP6、SP5，將電功率消耗情況反饋給SP伺服電源3，SP伺服電源3根據疊加函數功 率信號的反饋狀況，閉環調整供電功率，再通過功率信號線路21和功率信號線路20輸出最 佳函數功率信號至SVC伺服閥控制器5和SPS位傳電路16中。系統能通過開供電關信號 SP4對SP伺服電源3的供電進行開關控制。當伺服控制系統通過系統命令線路23兩端的電氣排插將模擬或數字式指令信號 送至SVC伺服閥控制器5，並與LVDT高精度位置傳感器17檢測到的鐵芯位置信號通過軟 件進行比較，得到一誤差信號，根據系統設定的開、閉環參數進行智能計算、分析。在正常情 況下，SVC伺服閥控制器5向控制系統發出低平提示信號，提示伺服閥工作為正常狀態。同 時，通過乾式永磁力矩馬達線圈線路SVl至SV4輸給乾式永磁力矩馬達1控制信號。若使 乾式永磁力矩馬達1產生逆時針方向的電磁力矩，帶動銜擋組件2逆時針方向偏轉，擋板7 向右偏移，於是雙噴嘴擋板閥8的右間隙減小而左間隙增大，經固定節流孔9右腔控制壓力 增大，左腔控制壓力減小，在壓差作用下推動力反饋對中滑閥12向左移動，並帶動與力反 饋對中滑閥12連接的鐵芯18向左運動，鐵芯18的位移量經LVDT高精度位置傳感器17轉 換為與力反饋對中滑閥12的位移成比例的反饋電壓信號，SPS位傳電路16將檢測到的反 饋電壓信號，輸至SVC伺服閥控制器5中，當輸入的系統指令信號與反饋信號相等時，輸給 乾式永磁力矩馬達1中的控制信號為零，電磁力矩亦為零，擋板在彈性元件的反力矩作用 下回到中間位置，力反饋對中滑閥12停止運動，取得一個平衡位置。此時，高壓油I^s進入 負載Pl腔，負載P2腔回流到R腔。力反饋對中滑閥12的位移與系統輸入的指令信號成比 例，因此，在負載壓差一定時，伺服閥輸出的流量與輸入指令信號成正比例關係；當輸入的 系統指令信號與反饋信號不相等時，力反饋對中滑閥12將繼續向左運動，直至SPS位傳電 路16檢測到的反饋電壓信號與系統輸入的指令信號相等為止。當伺服閥出現故障時，SVC
7伺服閥控制器5向控制系統發出高平告警信號，提示伺服系統已處於故障工作模式，極大 地方便了控制系統進行更加智能的設計。同時，SVC伺服閥控制器5通過乾式永磁力矩馬 達線圈線路SVl至SV4，輸給乾式永磁力矩馬達1 一個控制系統可設定的安全信號，保障伺 服系統處於系統設定的安全運行狀態。當伺服系統其他部位出現故障時，SVC伺服閥控制器5能讀取伺服系統產生的安 全信號，同時可立即將安全信號輸給乾式永磁力矩馬達1，使伺服閥處於控制系統需要的安 全保護狀態。當控制系統需要多通道餘度的控制時，可通過給SVC伺服閥控制器5發出使能信 號，使伺服閥處於工作或非工作狀態。
權利要求
1.一種智能型電液流量伺服閥，包括乾式永磁力矩馬達、銜擋組件、SP伺服電源、彈簧 管、SVC伺服閥控制器、上蓋、擋板、雙噴嘴擋板、反饋杆、固定節流孔、內置油濾、力反饋對中 滑閥、回油節流孔、閥體、外罩、SPS位傳電路、LVDT位置傳感器、鐵芯、電連接器、功率信號 線路、位置反饋線路、系統命令線路，其特徵在於SP伺服電源(3)、SVC伺服閥控制器5分 別用螺釘安裝固定在電液流量伺服閥的上蓋(6)內；乾式永磁力矩馬達(1)、銜擋組件(2) 安裝固定在閥體(14)上；雙噴嘴擋板(8)油路分別與高壓油腔、溢流腔、力反饋對中滑閥 (12)的兩端控制腔相連接，雙噴嘴擋板(8)與力反饋對中滑閥(12)相連的油路上均設有固 定節流孔(10)和內置油濾(11)；力反饋對中滑閥(12)油路分別與高壓油腔、負載油腔和 回油腔相連接；乾式永磁力矩馬達(1)中的銜擋組件(2)與反饋杆(9)和力反饋對中滑閥 (12)相連接；LVDT高精度位置傳感器(17)中的鐵芯(18)與力反饋對中滑閥(12)相連接； SPS位傳電路(16)用螺釘直接固定在LVDT位置傳感器線圈骨架側面；LVDT高精度位置傳 感器(17)、SPS位傳電路(16)置於閥體(14) 一側外罩(15)內；SP伺服電源(3)與SVC伺 服閥控制器(5)、SP伺服電源(3)與SPS位傳電路(16)、SPS位傳電路與SVC伺服閥控制器 (5)之間均通過導線和導線兩端的電氣插排連接，所有導線安裝固定在電液流量伺服閥的 閥體(14)內；由用戶系統電路提供的10 IlOV直流寬電源和供電開關信號，一路通過電 連接器(19)經電纜輸送至SP伺服電源(3)，其中SPl為直流電源正極、SP2為接地、SP3直 流電源負極、SP4為供電開關信號；由用戶系統電路提供的使能信號SV5、指令信號、安全信 號SV7輸給SVC伺服閥控制器(5) ；SVC伺服閥控制器(5)發出狀態信號SV6通過電連接器 (19)輸給用戶系統；SP伺服電源3通過功率信號線路(21)和功率信號線路(20)兩端的電 氣插排將疊加函數功率信號分別送至SVC伺服閥控制器(5)與SPS位傳電路(16) ；SVC伺 服閥控制器(5)上的供電狀態反饋信號通過導線兩端的電氣插排送至SP伺服電源(3)上 的SP6，SPS位傳電路(16)上的供電狀態反饋信號通過導線兩端的電氣插排送至SP伺服電 源(3)上的SP5 ；SPS位傳電路(16)輸出位置反饋信號通過位置反饋線路(22)兩端的電氣 插排送至SVC伺服閥控制器(5)。
2.根據權利要求1所述的一種智能型電液流量伺服閥，其特徵在於SP伺服電源(3)， 主要為SPS位傳電路(16)、乾式永磁力矩馬達(1)和SVC伺服閥控制器(5)提供疊加函數 功率信號，並能自動檢測和調節功率信號，具有降低發熱量、節約能耗的功能，同時較低的 發熱量使電子元器件具有高的使用壽命和可靠性。
3.根據權利要求1所述的一種智能型電液流量伺服閥，其特徵在於LVDT高精度位置 傳感器(17)，主要由LVDT位置傳感器線圈、鐵芯(18)及SPS位傳電路(16)組成，用於檢測 力反饋對中滑閥(12)的位置，產生位置反饋信號。
4.根據權利要求1所述的一種智能型電液流量伺服閥，其特徵在於SVC伺服閥控制器 (5)上的接線插排SV1、SV2和接線插排SV3、SV4分別與乾式永磁力矩馬達(1)兩組線圈相 連接SVC伺服閥控制器(5)具有伺服閥開環和閉環參數用戶可調、動態監控、智能故障診斷 及運算分析功能。它能接受模擬或數字指令信號，與SPS位傳電路(16)檢測的位置反饋信 號進行比較、分析及計算，並發出指令信號給乾式永磁力矩馬達(1)。
5.根據權利要求1所述的一種智能型電液流量伺服閥，其特徵在於SPS位傳電路 (16)，內置於LVDT高精度位置傳感器(17)中，通過線路Li、線路L2、線路L3、線路L4、線路 L5、線路L6分別與LVDT位置傳感器線圈相連接，為LVDT高精度位置傳感器(17)提供疊加函數功率信號，進行 位置信號的檢測和解調功能，並將與力反饋對中滑閥(12)位置成線性 的電信號輸給SVC伺服閥控制器(5)。
全文摘要
本發明公開了一種智能型電液流量伺服閥，其特徵在於SP伺服電源3、SVC伺服閥控制器5分別設在電液流量伺服閥的上蓋6內，乾式永磁力矩馬達1、銜擋組件2裝在閥體14上；雙噴嘴擋板8油路分別與高壓油腔、溢流腔、力反饋對中滑閥12的兩端控制腔相連接；力反饋對中滑閥12油路分別與高壓油腔、負載油腔和回油腔相連接；乾式永磁力矩馬達1中的銜擋組件2與反饋杆9和力反饋對中滑閥12相連接；LVDT位置傳感器17的鐵芯18與力反饋對中滑閥12相連接；SPS位傳電路16用螺釘直接固定在LVDT位置傳感器線圈骨架側面；LVDT高精度位置傳感器17、SPS位傳電路16置於閥體14一側外罩15內。
文檔編號F15B13/044GK102094865SQ20091026141
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月11日 優先權日2009年12月11日
發明者陳宜, 陳鎮漢, 陳陽 申請人:陳宜, 陳鎮漢, 陳陽