CN117536931A - 回转驱动装置及其控制方法与起重机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种回转驱动装置及其控制方法与起重机，本发明的回转驱动装置包括步进电机、数字阀、液压马达和回转机构，且所述液压马达经过所述数字阀与外部供油回路连接；步进电机的动力输出轴与数字阀的阀芯、以及液压马达的输出轴同轴布置，输出轴与回转机构传动相连，且输出轴与阀芯之间形成机械闭环；步进电机驱使数字阀的阀芯运动时，阀芯运动后形成阀开度，并允许液压油经数字阀进入液压马达，以驱使回转机构转动。本发明的回转驱动装置可使得液压马达输出轴的转动直接反馈到数字阀，使得数字阀的阀芯进行动作，从而实现回转机构的顺时针转动和逆时针转动，且也利于提高回转机构的转动响应速度和转动精度。

Description

回转驱动装置及其控制方法与起重机

技术领域

本发明涉及液压驱动装置技术领域，特别涉及一种回转驱动装置。本发明还涉及一种上述回转驱动装置的控制方法。同时，本发明也还涉及一种设有上述回转驱动装置的起重机。

背景技术

回转驱动是一种集成了驱动动力源的全周回转减速传动机构，它以回转支承作为传动从动件和机构附着件，通过在回转支承内外圈中的一个圈上附着主动件、驱动源和罩壳，而把另一个圈既当作传动从动件，又作为被驱动工作部件的连接基座，这样利用回转支承本身就是全周回转连接件的特点，高效配置驱动动力源和主传动零件，使之成为一种集回转、减速和驱动功能于一体而同时又结构简单，制造和维护方便的通用型减速传动机构。

现有的回转驱动中的转盘轴承，也即涡轮转盘在转动时控制精度不精确、因负载自重载荷转动溢流压力不可调或者调整不方便和无过载防护功能。在智能转动方面控制复杂，操作繁琐。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种回转驱动装置，以利于提高其控制精度。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种回转驱动装置，包括步进电机、数字阀、液压马达和回转机构，且所述液压马达经过所述数字阀与外部供油回路连接；

所述步进电机的动力输出轴与所述数字阀的阀芯、以及所述液压马达的输出轴同轴布置，所述输出轴与所述回转机构传动相连，且所述输出轴与所述阀芯之间形成机械闭环；

所述步进电机驱使所述数字阀的阀芯运动时，所述阀芯运动后形成阀开度，并允许液压油经所述数字阀进入所述液压马达，以驱使所述回转机构转动。

进一步的，所述外部供油回路包括设于所述数字阀和所述液压马达之间的液压回路，所述液压回路上并联有第一油路，所述第一油路上设有梭阀，所述梭阀的第一进油口和第二进油口分别连接在所述第一油路上，所述梭阀的出油口连接有第二油路，所述第二油路上设有压力检测装置和溢流装置，所述压力检测装置位于所述溢流装置的上游。

进一步的，所述液压回路包括连接在所述数字阀的A油口与所述液压马达的第一油口之间的第一分支油路，以及连接在所述数字阀的B油口与所述液压马达的第二油口之间设有第二分支油路；所述第一油路的两端分别所述第一分支油路和所述第二分支油路相连。

进一步的，所述回转机构包括传动连接的蜗杆和涡轮转盘，所述蜗杆与所述输出轴相连，且所述蜗杆上设有用于检测自身转动角度的位移检测装置。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明所述的回转驱动装置，通过连接在数字阀与液压马达之间的液压回路，并使得步进电机的动力输出轴与数字阀的阀芯及液压马达的输出轴同轴布置，输出轴与阀芯之间形成机械闭环，如此可使得输出轴的转动直接反馈到数字阀，使得数字阀的阀芯进行动作，从而实现回转机构的顺时针转动和逆时针转动，且也利于提高回转机构的转动响应速度和转动精度。

此外，通过在液压回路上并联的第一油路，以及设置在第一油路上的梭阀和连接在梭阀出油口出的第二油路，并且在第二油路上设置压力检测装置和溢流装置，如此，可在回转机构顺时针转动和逆时针转动过程中，利用同一个梭阀和压力检测装置及溢流装置，使得结构紧凑，减少零部件的使用，同时压力检测装置可实现对负载载荷是否过载进行监控和反馈，并在负载载荷超过预设压力阈值时，溢流装置进行卸荷，起到安全保护的作用。

另外，第一分支油路和第二分支油路的设置，并配合数字阀左位和右位的切换，用于实现回转机构的顺时针转动和逆时针转动。回转机构中的蜗杆和涡轮转盘，可具有较好的自锁功能，且设置在蜗杆上的位移检测装置，其可检测蜗杆自身转动的角度，而利于与预设位置进行比较，进而利于提高回转机构转动角度的精准控制。

本发明的另一目的在于提出一种回转驱动装置的控制方法，该控制方法包括：接收所述压力检测装置反馈的压力信号；判断所述压力信号是否超过预设压力阈值；当所述压力信号大于所述预设压力阈值时，控制所述步进电机停止工作，控制所述数字阀回到中位，以及控制所述溢流装置开启溢流模式。

进一步的，该控制方法还包括：接收所述位移检测装置反馈的蜗杆转动的角位移信号；判断蜗杆是否按照预设角位移执行到位；当蜗杆未执行到位时，控制所述步进电机停止工作，控制所述数字阀回到中位，以及控制所述溢流装置开启溢流模式。

进一步的，该控制方法还包括：判断所述步进电机执行的脉冲信号与所述输出轴转动的设定位置是否对应；当所述脉冲信号与所述设定位置不一致时，控制所述步进电机停止工作，控制所述数字阀回到中位。

本发明所述的回转驱动装置的控制方法，可利于实现回转机构防过载安全和故障的智能，并有着很好的使用效果。

本发明的又一目的在于提出一种起重机，所述起重机中设有如上所述的回转驱动装置。

本发明的起重机与如上所述的回转驱动装置，相对于现有技术，具有相同的有益效果，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的回转驱动装置的原理图；

图2为本发明实施例所述的回转驱动装置的控制方法逻辑图；

附图标记说明：

1、步进电机；2、数字阀；3、液压马达；4、回转机构；41、蜗杆；42、涡轮转盘；5、位移检测装置；6、梭阀；7、压力检测装置；8、溢流装置；

10、第一分支油路；20、第二分支油路；30、第一油路；40、第二油路。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，在本发明的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”“连接件”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例一

本实施例涉及一种回转驱动装置，以利于提高其控制精度。

在整体构成上，如图1所示，本实施例的回转驱动装置包括步进电机1、数字阀2、液压马达3和回转机构4，且液压马达3经过数字阀2与外部供油回路连接。

其中，步进电机1的动力输出轴与数字阀2的阀芯、以及液压马达3的输出轴同轴布置，输出轴与回转机构4传动相连，且输出轴与阀芯之间形成机械闭环。并且，步进电机1驱使数字阀2的阀芯运动时，阀芯运动后形成阀开度，并允许液压油经数字阀2进入液压马达3，以驱使回转机构4转动。

上述结构中，通过连接在数字阀2与液压马达3之间的液压回路，并使得步进电机1的动力输出轴与数字阀2的阀芯及液压马达3的输出轴同轴布置，输出轴与阀芯之间形成机械闭环，如此可使得输出轴的转动直接反馈到数字阀2，使得数字阀2的阀芯进行动作，从而实现回转机构4的顺时针转动和逆时针转动，且也利于提高回转机构4的转动响应速度和转动精度。

值得说明的是，本实施例中，当液压马达3的输出轴运动至预设位置时，能够触发阀芯动作，使得输出轴的转动直接反馈至数字阀2，而构成上述的机械闭环。

参看图1所示，本实施例的外部供油回路包括设于数字阀2和液压马达之间的液压回路。具体的，液压回路包括连接在数字阀2的A油口与液压马达3的第一油口之间的第一分支油路10，以及连接在数字阀2的B油口与液压马达3的第二油口之间设有第二分支油路20。也即第一分支油路10的两端分别连接数字阀2的A油口和液压马达3的A1油口，第二分支油路20的两端分别连接数字阀2的B油口和液压马达3的B1油口。而数字阀2的口用于连接高压油的供给装置，T口用于连接油箱。第一分支油路10和第二分支油路20的设置，并配合数字阀2左位和右位的切换，用于实现回转机构4的顺时针转动和逆时针转动。

作为优选的实施方式，本实施例中，在液压回路上并联有第一油路30，第一油路30上设有梭阀6，而且第一油路30的两端分别第一分支油路10和第二分支油路20相连。仍如图1所示，梭阀6的第一进油口和第二进油口分别连接在第一油路30上，梭阀6的出油口连接有第二油路40，第二油路40上设有压力检测装置7和溢流装置8，压力检测装置7位于溢流装置8的上游。

此时，在第二油路40上设置压力检测装置7和溢流装置8，如此，可在回转机构4顺时针转动和逆时针转动过程中，利用同一个梭阀6和压力检测装置7及溢流装置8，使得结构紧凑，减少零部件的使用，同时压力检测装置7可实现对负载载荷是否过载进行监控和反馈，并在负载载荷超过预设压力阈值时，溢流装置8进行卸荷，起到安全保护的作用。

在具体实施时，本实施例的压力检测装置7可优选采用压力传感器，溢流装置8可优选采用电比例溢流阀，其具有技术成熟、控制精准度高的特点。

本实施例的回转机构4包括传动连接的蜗杆41和涡轮转盘42，蜗杆41与输出轴相连，且蜗杆41上设有用于检测自身转动角度的位移检测装置5。具体实施时，蜗杆41与输出轴例如可通过花键结构或螺接结构固连于一起，此时液压马达3的输出轴的转动，使得蜗杆41也同步转动，蜗杆41带动涡轮转盘42进行转动。

值得说明的是，本实施例回转机构4可参照现有技术中的结构。回转机构4除了包括蜗杆41和涡轮转盘42，其还包括与涡轮转盘42同心布置的内圈，以及滚动体等构件。其中，内圈固定设置，涡轮转盘42作为外圈，涡轮转盘42与内圈之间设有滚动体，使得涡轮转盘42与内圈相对转动。

本实施例的回转驱动装置，在具体使用时，步进电机1接收脉冲序列信号运动，步进电机1的动力输出轴驱动数字阀2的阀芯运动，阀芯运动后形成阀开度，此时，液压油经液压回路进入液压马达3，驱使液压马达3的输出轴转动，输出轴带动蜗杆41转动，蜗杆41的转动直接反馈到数字阀2，构成自动调节内部位置闭环和速度闭环，实现回转机构4的转角与脉冲的数量对应，回转机构4的速度与脉冲频率对应，从而可提高回转机构4转动角度的精准控制。

下面结合图1对本实施例的回转驱动装置的工作原理进行详细说明。

(1)回转机构4顺时针运动

步进电机1接收到转动信号转过相应的顺时针角度，数字阀2的阀芯转动并向右侧移动，使得数字阀2的P口与A口相连通，B口与T口相连通回油，液压油一路油进入液压马达3的A1口，使得输出轴及蜗杆41转动，并驱动涡轮转盘42顺时针转动，另外一路油经梭阀6分别到达压力传感器和电比例溢流阀。

(2)回转机构4逆时针运动

步进电机1接收到转动信号转过相应的顺时针角度，数字阀2的阀芯转动并向左侧移动，使得数字阀2的P口与B口相连通，A口与T口相连通回油，液压油一路油进入液压马达3的B1口，使得输出轴及蜗杆41转动，并驱动涡轮转盘42顺时针转动，另外一路油经梭阀66分别到达压力传感器和电比例溢流阀。

(3)防过载安全控制及故障诊断

当压力传感器监控到因负载超过设定值或回转机构4内部故障引起的压力过高时，压力传感器向控制器反馈，控制器同时向步进电机1和电比例溢流阀发出指令，步进电机1停止工作，同时控制数字阀2总成的阀芯回到中位，电比例溢流阀溢流压力降到预设压力阈值设定安全值，也即降到设定安全值。

本实施例的回转驱动装置，不仅利于对回转机构4的转动角度进行精准控制，而且也可实现对负载载荷是否过载进行监控和反馈，并在负载载荷超过预设压力阈值时，通过溢流装置8进行卸荷，以起到安全保护的作用。

实施例二

本实施例涉及实施例一所述的回转驱动装置的控制方法，该控制方法包括：接收压力检测装置7反馈的压力信号；判断压力信号是否超过预设压力阈值；当压力信号大于预设压力阈值时，控制步进电机1停止工作，并控制数字阀2回到中位，以及控制溢流装置8开启溢流模式。

具体的，参看图2所示，由控制器接收压力检测装置7反馈的液压回路的压力信号，并判断该压力信号是否超过***预设压力。当***压力值大于***预设压力值时，控制器同时向步进电机1和溢流装置8发出指令，步进电机1停止工作，数字阀2回到中位，溢流装置8开启溢流模式。

其中，需要说明的是，本实施例的控制器可为控制回转机构转动的单独的控制器，也可以为采用该回转机构的设备上的控制器。该控制器的控制程序可通过现有成熟的编程技术进行实现。

本实施例的回转驱动装置的控制方法还包括：接收位移检测装置5反馈的蜗杆转动的角位移信号；判断蜗杆是否按照预设角位移执行到位；当蜗杆未执行到位时，控制步进电机1停止工作，控制数字阀2回到中位，以及控制溢流装置8开启溢流模式。具体的，控制器接收位移检测装置5反馈的蜗杆转动的角位移信号，并判断蜗杆是否按照预设角位移执行到位，也即判断蜗杆是否达到位移传感器S。当蜗杆未执行到位时，控制器同时向步进电机1和溢流装置8发出指令，步进电机1停止工作，数字阀2回到中位，溢流装置8开启溢流模式。

另外，本实施例的回转驱动装置的控制方法也还包括：判断步进电机1执行的脉冲信号与输出轴转动的设定位置是否对应。当脉冲信号与设定位置不一致时，控制步进电机1停止工作，控制数字阀2回到中位。具体的，控制器判断步进电机1执行的脉冲信号与输出轴转动的设定位置是否对应，当脉冲信号与设定位置不一致时，控制器向步进电机1发出指令，步进电机1停止工作，数字阀2回到中位。

本实施例的回转驱动装置的控制方法，通过设定位置自动控制形成一级反馈闭环，位移传感装置对输出轴转动角度也即对蜗杆转动角度的监控和反馈形成二级反馈闭环，当出现其中任何一个不能闭环时，则需要进行检修和调整，从而利于实现回转机构4防过载安全和故障的智能诊断，并有着很好的使用效果。

此外，本实施例还涉及一种起重机，该起重机中设有实施例一所述的回转驱动装置。该起重机中的回转机构通过实施例一的回转驱动装置进行驱动。

本实施例的起重机通过实施例一的回转驱动装置，不仅利于提高该设备运行的精准控制，而且还可保证设备运行的安全性，从而有着很好的使用效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种回转驱动装置，其特征在于：

包括步进电机(1)、数字阀(2)、液压马达(3)和回转机构(4)，且所述液压马达(3)经过所述数字阀(2)与外部供油回路连接；

所述步进电机(1)的动力输出轴与所述数字阀(2)的阀芯、以及所述液压马达(3)的输出轴同轴布置，所述输出轴与所述回转机构(4)传动相连，且所述输出轴与所述阀芯之间形成机械闭环；

所述步进电机(1)驱使所述数字阀(2)的阀芯运动时，所述阀芯运动后形成阀开度，并允许液压油经所述数字阀(2)进入所述液压马达(3)，以驱使所述回转机构(4)转动。

2.根据权利要求1所述的回转驱动装置，其特征在于：

所述外部供油回路包括设于所述数字阀(2)和所述液压马达(3)之间的液压回路，所述液压回路上并联有第一油路(30)，所述第一油路(30)上设有梭阀(6)，所述梭阀(6)的第一进油口和第二进油口分别连接在所述第一油路(30)上，所述梭阀(6)的出油口连接有第二油路(40)，所述第二油路(40)上设有压力检测装置(7)和溢流装置(8)，所述压力检测装置(7)位于所述溢流装置(8)的上游。

3.根据权利要求2所述的回转驱动装置，其特征在于：

所述液压回路包括连接在所述数字阀(2)的A油口与所述液压马达(3)的第一油口之间的第一分支油路(10)，以及连接在所述数字阀(2)的B油口与所述液压马达(3)的第二油口之间设有第二分支油路(20)；

所述第一油路(30)的两端分别所述第一分支油路(10)和所述第二分支油路(20)相连。

4.根据权利要求3所述的回转驱动装置，其特征在于：

所述回转机构(4)包括传动连接的蜗杆(41)和涡轮转盘(42)，所述蜗杆(41)与所述输出轴相连，且所述蜗杆(41)上设有用于检测自身转动角度的位移检测装置(5)。

5.如权利要求4所述的回转驱动装置的控制方法，其特征在于，该控制方法包括：

接收所述压力检测装置(7)反馈的压力信号；

判断所述压力信号是否超过预设压力阈值；

当所述压力信号大于所述预设压力阈值时，控制所述步进电机(1)停止工作，并控制所述数字阀(2)回到中位，以及控制所述溢流装置(8)开启溢流模式。

6.根据权利要求5所述的回转驱动装置的控制方法，其特征在于，该控制方法还包括：

接收所述位移检测装置(5)反馈的蜗杆转动的角位移信号；

判断蜗杆是否按照预设角位移执行到位；

当蜗杆未执行到位时，控制所述步进电机(1)停止工作，控制所述数字阀(2)回到中位，以及控制所述溢流装置(8)开启溢流模式。

7.根据权利要求6所述的回转驱动装置的控制方法，其特征在于，该控制方法还包括：

判断所述步进电机(1)执行的脉冲信号与所述输出轴转动的设定位置是否对应；

当所述脉冲信号与所述设定位置不一致时，控制所述步进电机(1)停止工作，控制所述数字阀(2)回到中位。

8.一种起重机，其特征在于：

所述起重机中设有权利要求1至4中任一项所述的回转驱动装置。