專利名稱：一種工程機械臂液壓位置驅(qū)動控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于液壓控制系統(tǒng)，特別涉及一種工程機械臂液壓位置驅(qū)動控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
液壓驅(qū)動的工程機械臂廣泛應用于建筑工程、市政工程和軍事工程領域，如混凝土泵車液壓機械臂系統(tǒng)、大型工程起重機機械臂系統(tǒng)和液壓樹枝修剪機械手等。目前國內(nèi)外普遍使用的液壓驅(qū)動控制系統(tǒng)主要采用了比例閥、電磁閥等模擬信號控制元件，通過D/ A接口將計算機運算處理后輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬的電信號實現(xiàn)閥控缸系統(tǒng)的數(shù)字控制。用來驅(qū)動工程機械臂的液壓控制系統(tǒng)，要求具有較高的響應速度和控制精度；同時為了滿足現(xiàn)代控制的需要，要有良好的數(shù)字化電液接口 ；并且為了提高工作可靠性，要求液壓系統(tǒng)具有較好的抗污能力。高速開關電磁閥是一種構(gòu)成液壓位置控制系統(tǒng)的數(shù)字元件，它具有與微機接口方便、結(jié)構(gòu)簡單、成本低，抗污染能力強、工作穩(wěn)定可靠、能耗低等優(yōu)點，正好滿足這些要求。但由于高速開關電磁閥本身結(jié)構(gòu)的限制，其輸出的流量較小，很難滿足用于大型工程機械臂液壓驅(qū)動系統(tǒng)的需要。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種工程機械臂液壓位置驅(qū)動控制系統(tǒng)，它能通過計算機控制高速開關電磁閥輸出壓力，對先導控制插裝閥進行控制，再由插裝閥實現(xiàn)對液壓缸的位置反饋控制。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下工程機械臂液壓位置驅(qū)動控制系統(tǒng)包括主工作泵、 主溢流閥、輔助控制泵、輔助溢流閥、第一至第四高速開關電磁閥、第一至第四插裝閥、液壓鎖、液壓缸、位移傳感器、控制電路；其中主工作泵出油路分別與第一插裝閥和第三插裝閥的A工作口連接，第一插裝閥的B工作口與第二插裝閥的A工作口通過液壓鎖與液壓缸的無桿腔連接，第三插裝閥的B工作口與第四插裝閥的A工作口通過液壓鎖與液壓缸的有桿腔連接，第二插裝閥和第四插裝閥的B工作口分別通過油路與油箱連接；輔助控制泵的出油路分別與第一至第四高速開關電磁閥的工作進油口連接，第一至第四高速開關電磁的工作出油口分別與第一至第四插裝閥的控制口連接；位移傳感器安裝在液壓缸的有桿腔活塞端，位移傳感器通過控制電路與第一至第四高速開關電磁閥電連接。所述控制電路包括順序電連接的數(shù)據(jù)采集與處理單元、控制器、放大器，其中數(shù)據(jù)采集與處理單元與位移傳感器電連接，放大器與第一至第四高速開關電磁閥電連接。本發(fā)明利用安裝在液壓缸上的位移傳感器檢測活塞位移，經(jīng)數(shù)據(jù)采集與處理單元進入控制器，控制器輸出控制信號作用于放大器，放大器控制高速開關電磁閥的輸出。采用高速開關電磁閥作為先導閥控制插裝閥，由四個高速開關電磁閥和插裝閥及一個液壓缸構(gòu)成電液位置控制系統(tǒng)。高速開關電磁閥采用PWM工作方式，通過控制器調(diào)節(jié)PWM信號的調(diào)制率控制高速開關電磁閥輸出壓力，就可以控制插裝閥控制腔的壓力，從而控制插裝閥工作口輸出的流量和壓力，經(jīng)過插裝閥的功率放大后，實現(xiàn)對液壓缸的位置驅(qū)動控制。因此可將其用于大流量、大慣性的工程機械臂液壓位置驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)字控制。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的說明。
附圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實施例方式如附圖所示，工程機械臂液壓位置驅(qū)動控制系統(tǒng)，它由主工作泵1、主溢流閥2、輔助控制泵3、輔助溢流閥4、高速開關電磁閥5 8、插裝閥9 12、液壓鎖13、液壓缸14、位移傳感器15、控制電路組成，控制電路采用現(xiàn)有技術(shù)，包括順序電連接的數(shù)據(jù)采集與處理單元16、控制器17、放大器18。其中主工作泵1的出油路分別與插裝閥9和插裝閥11的A 工作口連接，插裝閥9的B工作口與插裝閥10的A工作口通過液壓鎖13與液壓缸14的無桿腔連接，插裝閥11的B工作口與插裝閥12的A工作口通過液壓鎖13與液壓缸14的有桿腔連接，插裝閥10和插裝閥12的B工作口分別通過油路與油箱19連接；輔助控制泵3 的出油路分別與高速開關電磁5 8的工作進油口連接，高速開關電磁閥5的工作出油口與插裝閥9的控制口連接，高速開關電磁閥6的工作出油口與插裝閥10的控制口連接，高速開關電磁閥7的工作出油口與插裝閥11的控制口連接，高速開關電磁閥8的工作出油口與插裝閥12的控制口連接；位移傳感器15安裝在液壓缸14的有桿腔活塞端，位移傳感器 15通過控制電路與高速開關電磁閥5 8連接。液壓缸14的活塞位移信號通過數(shù)據(jù)采集與處理單元16傳輸?shù)娇刂破?7，再經(jīng)控制器17比較分析后作用到放大器18，放大器輸出脈沖寬度調(diào)制信號(PWM)分別控制高速開關電磁閥5 8的啟閉，先導控制插裝閥9 12 的啟閉，從而實現(xiàn)對液壓缸的位置反饋控制。本發(fā)明的工作原理是如附圖所示，高速開關電磁閥5 8處于全導通狀態(tài)，插裝閥9-12處于截止狀態(tài)，在此狀態(tài)下相當于一個三位四通換向閥的0型機能；當液壓缸活塞右移時，高速開關電磁閥6、7接收的PWM控制信號調(diào)制率為100%，插裝閥10、11關閉，位移傳感器15對活塞的位移進行檢測，經(jīng)數(shù)據(jù)采集與處理單元16傳輸?shù)娇刂破?7，控制器17 輸出控制信號經(jīng)放大器18后，分別發(fā)出的不同調(diào)制率的PWM信號作用于高速開關電磁閥 5、8，使高速開關電磁閥5、8輸出一定大小的控制油壓作用于插裝閥9、12的控制腔，來控制插裝閥9、12的液流流量，從而實現(xiàn)對液壓缸14活塞的位移的控制，此時高壓油經(jīng)主工作泵 1，插裝閥9進入液壓缸14的無桿腔，而液壓缸14有桿腔的油液經(jīng)插裝閥12流回油箱；當液壓缸活塞左移時，高速開關電磁閥5、8接收的PWM控制信號調(diào)制率為100%，插裝閥9、12 關閉，此時位移傳感器15對活塞的位移進行檢測，經(jīng)數(shù)據(jù)采集與處理單元16傳輸?shù)娇刂破?17，控制器17輸出控制信號經(jīng)放大器18后，分別發(fā)出的不同調(diào)制率的PWM信號作用于高速開關電磁閥6、7，使高速開關電磁閥6、7輸出一定大小的控制油壓作用于插裝閥10、11的控制腔，來控制插裝閥10、11的液流流量，從而實現(xiàn)對液壓缸14活塞的位移的控制，此時高壓油經(jīng)主工作泵1，插裝閥11進入液壓缸14的無桿腔，而液壓缸14有桿腔的油液經(jīng)插裝閥 10流回油箱。輔助控制泵3為電磁閥5 8提供控制油壓。該液壓位置驅(qū)動控制系統(tǒng)，在液壓缸14活塞運行的同時，通過位移傳感器15將活塞位移的物理量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柦?jīng)數(shù)據(jù)采集與處理單元16 (A/D轉(zhuǎn)換)，傳給控制器17，控制器17輸出控制信號經(jīng)放大器18放大后(輸出PWM信號)，分別向高速開關電磁閥5 8發(fā)送一定調(diào)制率的PWM信號，從而使液壓缸14活塞桿按工作要求的運行速度或方向運行，并可停止在指定位置；雙向液壓鎖13的功能是防止液壓缸14在外界負載作用下自行下滑，需要動作時，須向另一路供油，通過內(nèi)部控制油路打開單向閥使油路接通，液壓缸14才能動作。
因此，本發(fā)明適合應用于工程機械臂液壓位置驅(qū)動控制系統(tǒng)中，并可實現(xiàn)對工程機械臂液壓位置驅(qū)動的數(shù)字控制。
權(quán)利要求
1.一種工程機械臂液壓位置驅(qū)動控制系統(tǒng)，包括主工作泵、主溢流閥、輔助控制泵、輔助溢流閥、第一至第四插裝閥、液壓鎖、液壓缸、位移傳感器、控制電路；其特征在于還包括第一至第四高速開關電磁閥；其中主工作泵出油路分別與第一插裝閥和第三插裝閥的 A工作口連接，第一插裝閥的B工作口與第二插裝閥的A工作口通過液壓鎖與液壓缸的無桿腔連接，第三插裝閥的B工作口與第四插裝閥的A工作口通過液壓鎖與液壓缸的有桿腔連接，第二插裝閥和第四插裝閥的B工作口分別通過油路與油箱連接；輔助控制泵的出油路分別與第一至第四高速開關電磁閥的工作進油口連接，第一至第四高速開關電磁的工作出油口分別與第一至第四插裝閥的控制口連接；位移傳感器安裝在液壓缸的有桿腔活塞端， 位移傳感器通過控制電路與第一至第四高速開關電磁閥電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工程機械臂液壓位置驅(qū)動控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制電路包括順序電連接的數(shù)據(jù)采集與處理單元、控制器、放大器，其中數(shù)據(jù)采集與處理單元與位移傳感器電連接，放大器與第一至第四高速開關電磁閥電連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種工程機械臂液壓位置驅(qū)動控制系統(tǒng)，包括主工作泵、主溢流閥、輔助控制泵、輔助溢流閥、第一至第四高速開關電磁閥、第一至第四插裝閥、液壓鎖、液壓缸、位移傳感器、控制電路；本發(fā)明利用安裝在液壓缸上的位移傳感器檢測活塞位移，經(jīng)控制電路控制高速開關電磁閥的輸出。采用高速開關電磁閥作為先導閥控制插裝閥，由四個高速開關電磁閥和插裝閥及一個液壓缸構(gòu)成電液位置控制系統(tǒng)。可將高速開關電磁閥用于大流量、大慣性的工程機械臂液壓位置驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)字控制。
文檔編號F15B11/028GK102384114SQ20111026551
公開日2012年3月21日 申請日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者劉勇, 劉忠, 戴國洪, 郭蘭中 申請人:常熟理工學院