CN112160948B - 基于智能泵快速响应的直线液压驱动*** - Google Patents

基于智能泵快速响应的直线液压驱动*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于智能泵快速响应的直线液压驱动***，第一智能泵的进液口与油箱连接，第一智能泵的出液口通过第一管路与液压缸的第一腔体连接，第一液压传感器安装在第一管路上，第一电控溢流阀连接在第一管路和油箱之间；第二智能泵的进液口与油箱连接，第二智能泵的出液口通过第二管路与液压缸的第二腔体连接，第二液压传感器安装在第二管路上，第二电控溢流阀连接在第二管路和油箱之间；控制单元分别与第一智能泵的控制芯片、第二智能泵的控制芯片、第一电控溢流阀、第二电控溢流阀、第一液压传感器、第二液压传感器和位移传感器电连接。本发明解决了传统液压直线驱动***存在控制精度低和响应慢的问题。

Description

基于智能泵快速响应的直线液压驱动***
技术领域
本发明属于液压技术领域，尤其涉及一种基于智能泵快速响应的直线液压驱动***。
背景技术
液压缸控制直线运动和动力输出是一种常用机械结构，传统的液压直线驱动***是电机驱动智能泵连续运转，由各种阀组、传感器和管路构成的油路控制液压油的流向、流速、压力，并继而实现液压缸的驱动。当需要控制液压缸的移动速度时，需要比例方向阀或比例方向伺服阀调节进入液压缸的液体速率；当需要控制液压缸的推动力时，需要控制溢流阀的溢流压强或者根据压力传感器的反馈并通过比例压力阀或比例压力伺服阀来控制进入液压缸的液体压强，由此控制液压缸的推力。传统的液压直线驱动***存在控制精度低和响应慢的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于智能泵快速响应的直线液压驱动***，解决传统的液压直线驱动***存在控制精度低和响应慢的问题。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于智能泵快速响应的直线液压驱动***，包括设有两个腔体的液压缸、设有控制芯片的第一智能泵、设有控制芯片的第二智能泵、油箱、第一液压传感器、第二液压传感器、第一电控溢流阀、第二电控溢流阀、位移传感器和控制单元；
所述第一智能泵的进液口与所述油箱连接，所述第一智能泵的出液口通过第一管路与所述液压缸的第一腔体连接，所述第一液压传感器安装在所述第一管路上，所述第一电控溢流阀连接在所述第一管路和所述油箱之间；所述第二智能泵的进液口与所述油箱连接，所述第二智能泵的出液口通过第二管路与所述液压缸的第二腔体连接，所述第二液压传感器安装在所述第二管路上，所述第二电控溢流阀连接在所述第二管路和所述油箱之间，所述位移传感器安装在所述液压缸的侧部，用于采集液压缸推杆的位移；
所述控制单元分别与所述第一智能泵的控制芯片、所述第二智能泵的控制芯片、所述第一电控溢流阀、所述第二电控溢流阀、所述第一液压传感器、所述第二液压传感器和所述位移传感器电连接；
所述控制单元控制第一智能泵正转将油箱中的油液注入到液压缸的第一腔体内，同时控制第二智能泵以相同的速度反转，将液压缸的第二腔体内的油液抽出到油箱中，从而实现液压缸推杆伸出；控制单元控制第二智能泵正转将油箱中的油液注入到液压缸的第二腔体内，同时控制第一智能泵以相同的速度反转，将液压缸的第一腔体内的油液抽出到油箱中，从而实现液压缸推杆收缩。
在一种可能的实现方式中，基于智能泵快速响应的直线液压驱动***还包括第一电磁阀和第二电磁阀；
所述第一电磁阀连接在所述第一管路和所述油箱之间，所述第二电磁阀连接在所述第二管路和所述油箱之间，所述第一电磁阀和所述第二电磁阀均与所述控制单元电连接。
在一种可能的实现方式中，基于智能泵快速响应的直线液压驱动***还包括设有控制芯片的第三智能泵；
所述第三智能泵的进液口连接所述油箱，所述第三智能泵的出液口连接所述液压缸的第一腔体，所述第三智能泵的控制芯片与所述控制单元电连接。
在一种可能的实现方式中，所述控制单元包括处理器、输入器和显示器；
所述处理器分别与所述输入器、所述显示器、所述第一智能泵的控制芯片、所述第二智能泵的控制芯片、所述第一电控溢流阀、所述第二电控溢流阀、所述第一液压传感器、所述第二液压传感器和所述位移传感器电连接。
在一种可能的实现方式中，所述处理器为单片机、PLC或DSP。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
(1)本发明的控制单元控制第一智能泵正转将油箱中的油液注入到液压缸的第一腔体内，同时控制第二智能泵以相同的速度反转，将液压缸的第二腔体内的油液抽出到油箱中，从而实现液压缸推杆伸出；控制单元控制第二智能泵正转将油箱中的油液注入到液压缸的第二腔体内，同时控制第一智能泵以相同的速度反转，将液压缸的第一腔体内的油液抽出到油箱中，从而实现液压缸推杆收缩；控制单元通过控制第一智能泵和第二智能泵的协同动作，提高***整体的响应速度；
(2)本发明的控制单元通过控制第一电控溢流阀和第二电控溢流阀可以设定液压缸推杆伸缩的压力；第一液压传感器采集第一管路的第一压力值，第二液压传感器采集第二管路的第二压力值，控制单元根据第一压力值调节第一智能泵的转速，根据第二压力值调节第二智能泵的转速，以满足第一压力值符合第一电控溢流阀设定的压力，第二压力值符合第二电控溢流阀设定的压力，从而提高***控制的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施例提供的基于智能泵快速响应的直线液压驱动***的结构示意图。
图2是本申请一实施例提供的基于智能泵快速响应的直线液压驱动***的原理框图。
图3是本申请一实施例提供的基于智能泵快速响应的直线液压驱动***的原理框图。
图中：1、液压缸；101、第一腔体；102、第二腔体；103、推杆；2、第一智能泵；3、第二智能泵；4、第一液压传感器；5、第二液压传感器；6、第一电控溢流阀；7、第二电控溢流阀；8、第一管路；9、第二管路；10、油箱；11、第三智能泵；12、位移传感器；13、第一电磁阀；14、第二电磁阀。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的***、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
如图1和图2所示，一种基于智能泵快速响应的直线液压驱动***，包括设有两个腔体的液压缸1、设有控制芯片的第一智能泵2、设有控制芯片的第二智能泵3、油箱10、第一液压传感器4、第二液压传感器5、第一电控溢流阀6、第二电控溢流阀7、位移传感器12、控制单元；第一智能泵2的进液口与油箱10连接，第一智能泵2的出液口通过第一管路8与液压缸1的第一腔体101连接，第一液压传感器4安装在第一管路8上，第一电控溢流阀6连接在第一管路8和油箱10之间；第二智能泵3的进液口与油箱10连接，第二智能泵3的出液口通过第二管路9与液压缸1的第二腔体102连接，第二液压传感器5安装在第二管路9上，第二电控溢流阀7连接在第二管路9和油箱10之间，位移传感器12安装在液压缸1的侧部，用于采集液压缸推杆103的位移；控制单元分别与第一智能泵2的控制芯片、第二智能泵3的控制芯片、第一电控溢流阀6、第二电控溢流阀7、第一液压传感器4、第二液压传感器5和位移传感器12电连接。
具体地，控制单元控制第一智能泵2正转将油箱10中的油液注入到液压缸1的第一腔体101内，同时控制第二智能泵3以相同的速度反转，将液压缸1的第二腔体102内的油液抽出到油箱10中，从而实现液压缸推杆103伸出；控制单元控制第二智能泵3正转将油箱10中的油液注入到液压缸1的第二腔体102内，同时控制第一智能泵2以相同的速度反转，将液压缸1的第一腔体101内的油液抽出到油箱10中，从而实现液压缸推杆103收缩；控制单元通过控制第一智能泵2和第二智能泵3的协同动作，提高***整体的响应速度。
控制单元通过控制第一电控溢流阀6和第二电控溢流阀7可以设定液压缸推杆103伸缩的压力；第一液压传感器4采集第一管路8的第一压力值，第二液压传感器5采集第二管路9的第二压力值，控制单元根据第一压力值调节第一智能泵2的转速，根据第二压力值调节第二智能泵3的转速，以满足第一压力值符合第一电控溢流阀6设定的压力，第二压力值符合第二电控溢流阀7设定的压力，从而提高***控制的精度。
通过控制单元控制第一电控溢流阀6调节第一压力值，控制单元控制液压缸推杆103伸出时，当第一管路8的压力值大于第一压力值时，第一管路8的油液通过第一电控溢流阀6进入油箱10，以此保证第一管路8内的压力等于第一压力值；通过控制单元控制第二电控溢流阀7调节第二压力值，控制单元控制液压缸推杆103收缩时，当第二管路9的压力值大于第二压力值时，第二管路9的油液通过第二电控溢流阀7进入油箱10，以此保证第二管路9内的压力等于第二压力值。
第一液压传感器4能够采集第一管路8内的压力值，第二液压传感器5能够采集第二管路9内的压力值，工作人员能够时刻观测第一管路8和第二管路9的实时压力值，当第一管路8和第二管路9内的压力值与设定的第一压力值和第二压力值不同时，可以通过控制单元对第一电控溢流阀6和第二电控溢流阀7进行调节，以实现第一管路8和第二管路9内的压力值等于设定压力，提高***压力控制的精准度。
通过控制单元可以设定液压缸推杆103的移动速度和移动距离，控制单元控制第一智能泵2和第二智能泵3提升转速时，可以提高液压缸推杆103伸缩的速度，当液压缸推杆103移动的距离达到设定距离时，控制单元控制第一智能泵2和第二智能泵3停止转动，或反向转动，进行下一步动作。例如，控制单元控制液压缸1做循环往复运动，移动行程为30cm，控制单元控制第一智能泵2正转，同时控制第二智能泵3反转，液压缸推杆103伸出；当位移传感器12检测到推杆103伸出长度为30cm时，控制单元控制第一智能泵2反转，同时控制第二智能泵3正转，液压缸推杆103收缩，当位移传感器12检测到推杆103收缩长度为30cm时，控制器控制第一智能泵2正转，同时控制第二智能泵3反转，通过以上循环，实现控制液压缸推杆103设定行程的往复运动，提高液压缸1运动的精准性。
需要说明的是，智能泵主要包括液压泵、控制芯片、电机和电源模块，电源模块为智能泵整体进行供电，电机和液压泵同轴连接，控制芯片和电机连接，控制芯片通过接收外部的控制指令，对电机进行驱动，进而实现电机对液压泵进行驱动，智能泵设置控制芯片可以便于与外部控制***进行连接，方便智能泵的精准、快速的控制。
本申请的一个实施例中，基于智能泵快速响应的直线液压驱动***还可以包括第一电磁阀13和第二电磁阀14；第一电磁阀13连接在第一管路8和油箱10之间，第二电磁阀14连接在第二管路9和油箱10之间，第一电磁阀13和第二电磁阀14均与控制单元电连接。
具体地，正常状态下，控制单元控制第一电磁阀13和第二电磁阀14处于关闭状态，当液压缸推杆103移动速度没有要求时(即对相应速度没有要求)，控制单元控制第一电磁阀13或第二电磁阀14打开，使液压缸1中的油液直接通过第一电磁阀13或第二电磁阀14进入油箱10中，以达到降低***能耗的效果。
例如，控制单元控制第一智能泵2正转、第二智能泵3停止转动、第一电磁阀13关闭、第二电磁阀14打开，第一智能泵2将油箱10中的油液注入到液压缸1的第一腔体101中，液压缸1的第二腔体102中的油液通过第二电磁阀14进入油箱10，此时，液压缸1的推杆103伸出；控制单元控制第一智能泵2停止转动、第二智能泵3正转、第一电磁阀13打开、第二电磁阀14关闭，第二智能泵3将油箱10中的油液注入到液压缸1的第二腔体102中，液压缸1的第一腔体101中的油液通过第一电磁阀13进入油箱10，此时液压缸1的推杆103收缩。通过控制第一电磁阀13和第二电磁阀14，可以在控制液压缸推杆103伸出或缩回时，减少一个智能泵的工作，实现降低***能耗的效果。
本申请的一个实施例中，基于智能泵快速响应的直线液压驱动***还可以包括设有控制芯片的第三智能泵11；第三智能泵11的进液口连接油箱10，第三智能泵11的出液口连接液压缸的第一腔体101，第三智能泵11的控制芯片与控制单元电连接。
具体地，当控制单元控制液压缸推杆103伸出，需要较快的速度时，控制单元可以控制第一智能泵2正转、第二智能泵3反转、第三智能泵11正转、第一电磁阀13关闭、第二电磁阀14打开，第一智能泵2向液压缸1的第一腔体101内注入油液，第三智能泵11同时向第一腔体101内注入油液，液压缸1的第二腔体102内的由于通过第二电磁阀14和第二智能泵3回到油箱10中，实现液压缸推杆103的快速伸出。通过控制第三智能泵11动作相当于添加一个动力辅助装置，提高液压缸推杆103伸出的速度。
如图3所示，控制单元可以包括处理器、输入器和显示器；处理器分别与输入器、显示器、第一智能泵2的控制芯片、第二智能泵3的控制芯片、第一电控溢流阀6、第二电控溢流阀7、第一液压传感器4、第二液压传感器5和位移传感器12电连接。
具体地，可以通过输入器对进行***参数的设定，例如，设定第一电控溢流阀6的第一压力值、设定第二电控溢流阀7的第二压力值、设定液压缸推杆103移动的行程距离等参数。显示器可以显示***的各种工作状态参数，例如，位移传感器12采集液压缸推杆103的位移、上述通过输入器设定的各个参数、第一智能泵2和第二智能泵3的工作状态等参数，方便工作人员能够掌握***的实时状态。
本申请的一个实施例中，处理器为单片机、PLC或DSP。
具体地，设计人员可以根据实际需求对处理器的型号进行选择。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于智能泵快速响应的直线液压驱动***，其特征在于，包括设有两个腔体的液压缸、设有控制芯片的第一智能泵、设有控制芯片的第二智能泵、设有控制芯片的第三智能泵、油箱、第一液压传感器、第二液压传感器、第一电控溢流阀、第二电控溢流阀、位移传感器、第一电磁阀、第二电磁阀和控制单元；
所述第一智能泵的进液口与所述油箱连接，所述第一智能泵的出液口通过第一管路与所述液压缸的第一腔体连接，所述第一液压传感器安装在所述第一管路上，所述第一电控溢流阀连接在所述第一管路和所述油箱之间；所述第二智能泵的进液口与所述油箱连接，所述第二智能泵的出液口通过第二管路与所述液压缸的第二腔体连接，所述第二液压传感器安装在所述第二管路上，所述第二电控溢流阀连接在所述第二管路和所述油箱之间，所述位移传感器安装在所述液压缸的侧部，用于采集液压缸推杆的位移；
所述控制单元分别与所述第一智能泵的控制芯片、所述第二智能泵的控制芯片、所述第一电控溢流阀、所述第二电控溢流阀、所述第一液压传感器、所述第二液压传感器和所述位移传感器电连接；
所述控制单元控制第一智能泵正转将油箱中的油液注入到液压缸的第一腔体内，同时控制第二智能泵以相同的速度反转，将液压缸的第二腔体内的油液抽出到油箱中，从而实现液压缸推杆伸出；控制单元控制第二智能泵正转将油箱中的油液注入到液压缸的第二腔体内，同时控制第一智能泵以相同的速度反转，将液压缸的第一腔体内的油液抽出到油箱中，从而实现液压缸推杆收缩；通过控制单元设定液压缸推杆的移动速度和移动距离，控制单元控制第一智能泵和第二智能泵提升转速时，提高液压缸推杆伸缩的速度，当液压缸推杆移动的距离达到设定距离时，控制单元控制第一智能泵和第二智能泵停止转动，或反向转动，进行下一步动作；
所述第一电磁阀连接在所述第一管路和所述油箱之间，所述第二电磁阀连接在所述第二管路和所述油箱之间，所述第一电磁阀和所述第二电磁阀均与所述控制单元电连接；正常状态下，控制单元控制第一电磁阀和第二电磁阀处于关闭状态，当液压缸推杆移动速度没有要求时，控制单元控制第一电磁阀或第二电磁阀打开，使液压缸中的油液直接通过第一电磁阀或第二电磁阀进入油箱中；
所述控制单元通过控制第一电控溢流阀和第二电控溢流阀来设定液压缸推杆伸缩的压力；第一液压传感器采集第一管路的第一压力值，第二液压传感器采集第二管路的第二压力值，控制单元根据第一压力值调节第一智能泵的转速，根据第二压力值调节第二智能泵的转速，以满足第一压力值符合第一电控溢流阀设定的压力，第二压力值符合第二电控溢流阀设定的压力；通过控制单元控制第一电控溢流阀调节第一压力值，控制单元控制液压缸推杆伸出时，当第一管路的压力值大于第一压力值时，第一管路的油液通过第一电控溢流阀进入油箱，以此保证第一管路内的压力等于第一压力值；通过控制单元控制第二电控溢流阀调节第二压力值，控制单元控制液压缸推杆收缩时，当第二管路的压力值大于第二压力值时，第二管路的油液通过第二电控溢流阀进入油箱，以此保证第二管路内的压力等于第二压力值；
所述第三智能泵的进液口连接所述油箱，所述第三智能泵的出液口连接所述液压缸的第一腔体，所述第三智能泵的控制芯片与所述控制单元电连接。
2.根据权利要求1所述的基于智能泵快速响应的直线液压驱动***，其特征在于，所述控制单元包括处理器、输入器和显示器；
所述处理器分别与所述输入器、所述显示器、所述第一智能泵的控制芯片、所述第二智能泵的控制芯片、所述第一电控溢流阀、所述第二电控溢流阀、所述第一液压传感器、所述第二液压传感器和所述位移传感器电连接。
3.根据权利要求2所述的基于智能泵快速响应的直线液压驱动***，其特征在于，所述处理器为单片机、PLC或DSP。
4.根据权利要求1所述的基于智能泵快速响应的直线液压驱动***，其特征在于，所述第一智能泵～第三智能泵主要包括液压泵、控制芯片、电机和电源模块，电源模块为智能泵整体进行供电，电机和液压泵同轴连接，控制芯片和电机连接，控制芯片通过接收外部的控制指令，对电机进行驱动，进而实现电机对液压泵进行驱动。
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