控制阀组、执行机构及执行系统

文档序号:1625588 发布日期:2020-01-14 浏览:12次 >En<

阅读说明:本技术 控制阀组、执行机构及执行系统 (Control valve group, actuating mechanism and actuating system ) 是由 景军清 黄飞 肖刚 于 2019-10-17 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种控制阀组、执行机构及执行系统。其中,控制阀组包括:阀体,设有进油口、回油口和工作油口;设于阀体内的第一、第二进油阀、第一、第二回油阀、补偿阀和换向阀;第一进油阀被构造为选择性地断开或连通进油口与第一工作油口之间的油路;第二进油阀被构造为选择性地断开或连通进油口与第二工作油口之间的油路;第一回油阀被构造为选择性地断开或连通第一工作油口与回油口之间的油路;第二回油阀被构造为选择性地断开或连通第二工作油口与回油口之间的油路;补偿阀位于进油口与第一、第二进油阀之间的油路上;换向阀被构造为选择性地将流过第一或第二进油阀的部分液压油引向补偿阀的第一控制腔。本发明用于实现进出油的精确控制。(The invention relates to a control valve group, an actuating mechanism and an actuating system. Wherein, the control valve group includes: the valve body is provided with an oil inlet, an oil return port and a working oil port; the first oil inlet valve, the second oil inlet valve, the first oil return valve, the second oil return valve, the compensating valve and the reversing valve are arranged in the valve body; the first oil inlet valve is configured to selectively disconnect or communicate an oil path between the oil inlet and the first working oil port; the second oil inlet valve is configured to selectively disconnect or communicate an oil path between the oil inlet and the second working oil port; the first oil return valve is configured to selectively disconnect or communicate an oil path between the first working oil port and the oil return port; the second oil return valve is configured to selectively disconnect or communicate an oil path between the second working oil port and the oil return port; the compensating valve is positioned on an oil path between the oil inlet and the first and second oil inlet valves; the selector valve is configured to selectively direct a portion of the hydraulic oil flowing through the first or second oil feed valve to the first control chamber of the compensating valve. The invention is used for realizing the accurate control of oil inlet and outlet.)

控制阀组、执行机构及执行系统

技术领域

本发明涉及液压控制技术领域,尤其涉及一种控制阀组、执行机构及执行系统。

背景技术

传统液压阀采用单阀芯控制油缸或者液压马达进出油,由于在单阀芯上进出油机械固定连接在一起,造成油缸或者马达进油流量或者回油背压无法根据工况进行独立灵活调节,所以系统能耗损失大,控制方式不灵活。

由于液动力的存在,在高压大流量下阀芯的实际位移与指令位移一般存在偏差,尤其在系统大流量和高压力时需要精确控制阀芯位移时,液动力会造成严重控制性能不佳。

相关技术中,独立阀口控制系统有些带前置补偿器,采用梭阀将负载压力引入到补偿阀弹簧腔,此种方式无法实现独立口阀流量再生功能,需要额外增加一根阀芯单独进行流量再生功能,增加一根阀芯结构造成系统复杂,成本增高,更为重要的时此种结构无法实现多个执行机构之间进行流量再生,节能空间有限。同时这些独立口阀基本采用二通电比例阀,高压大流量下抗液动力干扰极差,控制精度低。

发明内容

本发明的其中一个目的是提出一种控制阀组、执行机构及执行系统,用于缓解控制精度低的问题。

本发明的一些实施例提供了一种控制阀组,其包括:

阀体,设有进油口、回油口和工作油口,其中,所述工作油口包括第一工作油口和第二工作油口;

第一进油阀,设于所述阀体内;所述第一进油阀被构造为选择性地断开或连通所述进油口与所述第一工作油口之间的油路;

第二进油阀,设于所述阀体内;所述第二进油阀被构造为选择性地断开或连通所述进油口与所述第二工作油口之间的油路;

第一回油阀,设于所述阀体内;所述第一回油阀被构造为选择性地断开或连通所述第一工作油口与所述回油口之间的油路;

第二回油阀,设于所述阀体内;所述第二回油阀被构造为选择性地断开或连通所述第二工作油口与所述回油口之间的油路;

补偿阀,设于所述阀体内,所述补偿阀位于所述进油口与所述第一进油阀之间的油路上,且同时位于所述进油口与所述第二进油阀之间的油路上;以及

换向阀,设于所述阀体内,连接所述第一进油阀和所述第二进油阀,所述换向阀被构造为选择性地将流过所述第一进油阀或所述第二进油阀的部分液压油引向所述补偿阀的第一控制腔。

在一些实施例中,控制阀组包括第一油路,所述第一油路的第一端连接所述第一工作油口;所述第一油路的第二端连接所述第一进油阀和所述第一回油阀;

所述控制阀组被配置为包括第一工况和第二工况;

所述第一进油阀被配置为:在第一工况下将经所述补偿阀流出的液压油引向所述第一油路,以及在第二工况下将所述第一油路中的部分液压油引出,与经所述补偿阀流出的液压油汇合;

所述第一回油阀被配置为:在第一工况下断开所述第一油路与所述回油口之间的油路;以及在第二工况下将所述第一油路中的液压油引向所述回油口。

在一些实施例中,控制阀组包括第二油路,所述第二油路的第一端连接所述第二工作油口;所述第二油路的第二端连接所述第二进油阀和第二回油阀;

所述控制阀组被配置为包括第一工况和第二工况;

所述第二进油阀被配置为:在第二工况下将所述第二油路中的部分液压油引出,与经所述补偿阀流出的液压油汇合;以及在第一工况下将经所述补偿阀流出的液压油引向所述第二油路;

第二回油阀被配置为:在第二工况下将所述第二油路中的液压油引向所述回油口;以及在第一工况下断开所述第二油路与所述回油口之间的油路。

在一些实施例中,所述补偿阀包括第一油口和第二油口,所述第一油口连接所述进油口,所述第二油口连接所述第一进油阀和第二进油阀;所述补偿阀包括第一工位和第二工位,第一工位,所述第一油口与所述第二油口连通;第二工位,所述第一油口与所述第二油口断开;

所述补偿阀的第一控制腔为有弹簧的腔;

所述补偿阀的第二油口还通过油路连通其自身无弹簧的第二控制腔。

在一些实施例中,所述换向阀包括第一油口、第二油口和第三油口,第一油口连接所述第一进油阀,第二油口连接所述补偿阀的第一控制腔,第三油口连接所述第二进油阀;

所述换向阀包括第一工位和第二工位,所述换向阀在第一工位,第一油口与第二油口连通,第三油口截止;所述换向阀在第二工位,第一油口截止,第二油口与第三油口连通。

在一些实施例中,所述第一进油阀和所述第二进油阀均分别包括一进油主阀;

所述进油主阀包括第一油口、第二油口和第三油口,所述第一油口与所述补偿阀连接,所述第二油口与所述工作油口连接,所述第三油口与所述换向阀连接;

所述进油主阀包括第一工位和第二工位;所述进油主阀在第一工位,所述第一油口与所述第三油口连通,且第一油口与第三油口连通的油路上设有阻尼,所述第二油口截止;所述进油主阀在第二工位,所述第一油口与所述第二油口连通,所述第一油口还与所述第三油口连通,且在所述第一油口与所述第三油口连通的油路上设有阻尼。

在一些实施例中,所述第一回油阀和所述第二回油阀均分别包括一回油主阀;

所述回油主阀包括第一油口和第二油口,所述第一油口与所述工作油口连接,所述第二油口与所述回油口连接;

所述回油主阀包括第一工位和第二工位;所述回油主阀在第一工位,第一油口和第二油口截止;所述回油主阀在第二工位,第一油口与第二油口连通。

在一些实施例中,所述第一进油阀、第二进油阀、第一回油阀和第二回油阀均分别包括一主阀和一先导阀,各所述主阀与其对应的先导阀之间均分别设有一反馈弹簧,所述主阀的阀芯被配置为在移动过程中施力于所述反馈弹簧,以通过所述反馈弹簧调节所述先导阀的阀芯的移动。

在一些实施例中,所述阀体还设有先导进油口和先导回油口;

所述主阀包括第一控制腔和第二控制腔,所述主阀的阀芯被配置为在所述第一控制腔与所述第二控制腔的压力差的作用下移动;

所述先导进油口连通所述主阀的第一控制腔;

所述先导阀的阀芯被配置为在移动过程中逐渐连通所述主阀的第二控制腔与所述先导进油口的油路,且断开所述主阀的第二控制腔与所述先导回油口的油路,或者,逐渐断开所述主阀的第二控制腔与所述先导进油口的油路,且连通所述主阀的第二控制腔与所述先导回油口的油路。

在一些实施例中,所述主阀包括第一工位和第二工位,所述主阀的阀芯被配置为在所述第一控制腔与所述第二控制腔的压力差的作用下移动,以使所述主阀处于第一工位或第二工位;

所述主阀处于第一工位,所述主阀与所述工作油口连接的油路断开;所述主阀处于第二工位,所述主阀与所述工作油口连接的油路连通。

在一些实施例中,

所述先导阀包括第一油口、第二油口、第三油口、第一控制腔和第二控制腔,第一油口与所述先导进油口连接,第二油口与所述先导回油口连接;第三油口与第一控制腔和第二控制腔连接;

所述先导阀包括第一工位和第二工位;所述先导阀在第一工位,第一油口与第三油口连通,第二油口截止;所述先导阀在第二工位,第一油口截止,第二油口与第三油口连通;

所述先导阀的阀芯位于所述第一控制腔的端部连接所述反馈弹簧;所述先导阀的阀芯位于所述第二控制腔的端部连接电磁控制部件;

所述先导阀的阀芯被配置为在所述第一控制腔、反馈弹簧、所述第二控制腔和所述电磁控制部件的配合作用下移动,以控制所述先导阀处于第一工位或第二工位。

在一些实施例中,控制阀组包括过载补偿阀,连接所述工作油口和所述回油口。

在一些实施例中,所述第一进油阀、第二进油阀、第一回油阀、第二回油阀和换向阀均为电磁控制阀。

本发明的一些实施例提供了一种执行机构,其包括执行部件和上述的控制阀组,所述执行部件分别连接所述控制阀组的第一工作油口和第二工作油口。

在一些实施例中,所述执行部件包括油缸或马达。

本发明的一些实施例提供了一种执行系统,其包括至少一个上述的执行机构。

在一些实施例中,所述至少一个执行机构包括第一执行机构和第二执行机构,所述第一执行机构包括第三油路,所述第三油路连接所述第一执行机构的进油口和所述第一执行机构的补偿阀,还连接所述第二执行机构的进油口。

基于上述技术方案,本发明至少具有以下有益效果:

在一些实施例中,通过第一进油阀、第二进油阀、第一回油阀和第二回油阀的配合,实现进油和回油的精确控制,通过补偿阀和换向阀的配合,实现负载反馈压力根据实际情况引入,避免简单引入压力较高的回油压力,造成控制逻辑错误的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本发明的一部分,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为本发明一些实施例提供的控制阀组的原理示意图;

图2为本发明一些实施例提供的执行系统的控制原理示意图。

附图中标号说明:

1-阀体;11-进油口;12-回油口;13-第一工作油口;14-第二工作油口;15-先导进油口;16-先导回油口;

2-第一进油阀;21-第一进油主阀;22-第一进油先导阀;23-第一反馈弹簧;

3-第二进油阀;31-第二进油主阀;32-第二进油先导阀;33-第二反馈弹簧;

4-第一回油阀;41-第一回油主阀;42-第一回油先导阀;43-第三反馈弹簧;

5-第二回油阀;51-第二回油主阀;52-第二回油先导阀;53-第四反馈弹簧;

6-补偿阀;

7-换向阀;

81-第一油路;82-第二油路;83-第三油路;

91-第一过载补偿阀;92-第二过载补偿阀;

100-油缸;

201-第一传感器;202-第二传感器;203-第三传感器;

300-控制器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对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的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有作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。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系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保护范围的限制。

如图1所示,一些实施例提供的控制阀组包括阀体1、第一进油阀2、第二进油阀3、第一回油阀4、第二回油阀5、补偿阀6和换向阀7。

阀体1设有进油口11、回油口12和工作油口,其中,工作油口包括第一工作油口13和第二工作油口14。

第一进油阀2设于阀体1内;第一进油阀2被构造为选择性地断开或连通进油口11与第一工作油口13之间的油路。

第一进油阀2包括第一工位和第二工位,第一进油阀2在第一工位,进油口11与第一工作油口13之间的油路断开;第一进油阀2在第二工位,进油口11与第一工作油口13之间的油路连通。

第二进油阀3设于阀体1内;第二进油阀3被构造为选择性地断开或连通进油口11与第二工作油口14之间的油路。

第二进油阀3包括第一工位和第二工位,第二进油阀3在第一工位,进油口11与第二工作油口14之间的油路断开;第二进油阀3在第二工位,进油口11与第二工作油口14之间的油路连通。

第一回油阀4设于阀体1内;第一回油阀4被构造为选择性地断开或连通第一工作油口13与回油口12之间的油路。

第一回油阀4包括第一工位和第二工位,第一回油阀4在第一工位,第一工作油口13与回油口12之间的油路断开;第一回油阀4在第二工位,第一工作油口13与回油口12之间的油路连通。

第二回油阀5设于阀体1内;第二回油阀5被构造为选择性地断开或连通第二工作油口14与回油口12之间的油路。

第二回油阀5包括第一工位和第二工位,第二回油阀5在第一工位,第二工作油口14与回油口12之间的油路断开;第二回油阀5在第二工位,第二工作油口14与回油口12之间的油路连通。

补偿阀6设于阀体1内,补偿阀6位于进油口11与第一进油阀2之间的油路上,且同时位于进油口11与第二进油阀3之间的油路上。

也就是说,控制阀组还包括主油路,进油口11连接主油路,主油路并列连接两个分支油路,其中一个分支油路连接第一进油阀2,另一个分支油路连接第二进油阀3,补偿阀6设于主油路。

补偿阀6包括第一控制腔和第二控制腔。

可选地,补偿阀6的第一控制腔为设有弹簧的控制腔。补偿阀6的第二控制腔为无弹簧的控制腔。

换向阀7设于阀体1内,换向阀7连接第一进油阀2和第二进油阀3,换向阀7被构造为选择性地将流过第一进油阀2或第二进油阀3的部分液压油引向补偿阀6的第一控制腔。

换向阀7包括第一工位和第二工位,换向阀7在第一工位,将经第一进油阀2流出的部分液压油引向补偿阀6的第一控制腔。换向阀7在第二工位,将经第二进油阀3流出的部分液压油引向补偿阀6的第一控制腔。

补偿阀6还包括反馈油路,反馈油路的一端连接补偿阀6与第一进油阀2和第二进油阀3之间的主油路,反馈油路的另一端连接补偿阀6的第二控制腔。

一些实施例提供了一种执行机构,该执行机构包括上述实施例的控制阀组,还包括执行部件,执行部件分别连接控制阀组的第一工作油口13和第二工作油口14。

可选地,执行部件包括油缸100或马达。

在一些实施例中,执行部件包括油缸100。油缸100的无杆腔连接控制阀组的第一工作油口13,油缸100的有杆腔连接控制阀组的第二工作油口14。

下面结合油缸100的缸杆伸出,详细描述控制阀组的工作过程:

打开第一进油阀2,关闭第一回油阀4,油缸100的无杆腔进油,同时,打开第二回油阀5,关闭第二进油阀3,油缸100的有杆腔回油。

具体为:系统流量通过进油口11进入到补偿阀6后,通过打开的第一进油阀2(第一进油阀2处于第二工位)进入第一工作油口13,从而进入到油缸100的无杆腔,推动油缸100的缸杆伸出,油缸100的有杆腔的液压油通过第二工作油口14、打开的第二回油阀5(第二回油阀5处于第二工位)、回油口12回到油箱。

与此同时,换向阀7处于第一工位,经过第一进油阀2流出后的液压油中有一部分液压油(即:第一进油阀2后面的负载压力)通过换向阀7进入到补偿阀6的第一控制腔。

换向阀7处于第一工位时,自动切断了第二进油阀3后面的负载压力通过换向阀7进入到补偿阀6的第一控制腔的情况。在负负载的情况下,油缸100的回油压力大于油缸100的进油压力,本公开的换向阀7相对于相关技术中的普通梭阀结构,能够避免梭阀引入压力较高的回油压力,造成控制逻辑错误。

再者,将第一进油阀2前面的补偿阀6流出的压力引入到补偿阀6的第二控制腔,从而实现了补偿阀6对第一进油阀2的出油和进油压力差的控制,使第一进油阀2的进出口压差保持在恒定值,通过的流量只与第一进油阀2的面积有关,实现了对油缸100的缸杆伸出速度的精确控制。

油缸100的缸杆缩回原理与上面原理类似,在此不再详细说明。

在一些实施例中,控制阀组包括第一油路81,第一油路81的第一端连接第一工作油口13;第一油路81的第二端连接第一进油阀2和第一回油阀4。

控制阀组被配置为包括第一工况和第二工况。

第一进油阀2被配置为:在第一工况下将经补偿阀6流出的液压油引向第一油路81,以及在第二工况下将第一油路81中的部分液压油引出,与经补偿阀6流出的液压油汇合,流向第二进油阀3。

第一回油阀4被配置为:在第一工况下断开第一油路81与回油口12之间的油路;以及在第二工况下将第一油路81中的液压油引向回油口12。

上述实施例中,控制阀组在第二工况下,第一回油阀4将第一油路81中的大部分液压油引向回油口12,第一进油阀2将第一油路81中的部分液压油引出,与经补偿阀6流出的液压油汇合,进入第二进油阀3,实现控制阀组的内部流量再生。

换向阀7实现负载反馈,换向阀7结合补偿阀6实现了机构自身及机构之间的流量再生功能,大幅提高了整机效率和能量消耗,同时无需增加额外的再生流量控制阀芯,成本较低。

在一些实施例中,控制阀组包括第二油路82,第二油路82的第一端连接第二工作油口14;第二油路82的第二端连接第二进油阀3和第二回油阀5。

控制阀组被配置为包括第一工况和第二工况。

第二进油阀3被配置为:在第一工况下将第二油路82中的部分液压油引出,与经补偿阀6流出的液压油汇合,流向第一进油阀2,以及在第二工况下将经补偿阀6流出的液压油引向第二油路82。

第二回油阀5被配置为:在第一工况下将第二油路82中的液压油引向回油口12;以及在第二工况下断开第二油路82与回油口12之间的油路。

上述实施例中,控制阀组在第一工况下,第二回油阀5将第二油路82中的大部分液压油引向回油口12,第二进油阀3将第二油路82中的部分液压油引出,与经补偿阀6流出的液压油汇合,进入第一进油阀2,实现控制阀组的内部流量再生。

在一些实施例中,以执行部件为油缸100为例,详细描述控制阀组的内部流量再生的原理。

油缸100的无杆腔和有杆腔流量再生原理:以油缸100的缸杆缩回为例,油缸100的有杆腔进油,油缸100的无杆腔回油,再生流量从无杆腔流向有杆腔。

系统运行时,打开第二进油阀3,关闭第二回油阀5,油缸100的有杆腔进油。

同时微开第一回油阀4,使油缸100的无杆腔的回油不能全部顺利通过第一回油阀4回到油箱,油缸100的无杆腔压力保持较高水平。

同时微开第一进油阀2,由于流量再生时油缸100的有杆腔压力低于油缸100的无杆腔压力,因此,油缸100的无杆腔的部分流量经第一进油阀2流出,与经补偿阀6流出的系统流量汇合,通过第二进油阀3一起流向压力较低的油缸100的有杆腔,实现了油缸100自身无杆腔和有杆腔的流量再生控制。

通过调整第一回油阀4和第一进油阀2的面积比例,以调整油缸100无杆腔回油箱的流量和再生进入到油缸100有杆腔的流量之间的比例。

与此同时,换向阀7处于第二工位,经第二进油阀3流出的部分液压油通过换向阀7进入补偿阀6的第一控制腔,即:补偿阀6引入负载压力较低的油缸100有杆腔压力到弹簧腔,补偿阀6正常工作,补偿阀6隔开其连接第二进油阀3的油路与控制阀组的进油口11之间的压力,保证了油缸100自身无杆腔和有杆腔流量再生时不受其他执行机构的负载干扰。

通过对控制阀组中各个阀的开口的灵活控制,可以实油缸100自身的流量再生控制,提高系统能量利用率。

在一些实施例中,补偿阀6包括第一油口和第二油口,第一油口连接进油口11,第二油口连接第一进油阀2和第二进油阀3。补偿阀6包括第一工位和第二工位,补偿阀6在第一工位,其第一油口与第二油口连通;补偿阀6在第二工位,其第一油口与第二油口断开。

补偿阀6的第一控制腔为有弹簧的腔;补偿阀6的第二油口还通过油路连通其无弹簧的第二控制腔。

在一些实施例中,换向阀7包括第一油口、第二油口和第三油口,第一油口连接第一进油阀2,第二油口连接补偿阀6的第一控制腔,第三油口连接第二进油阀3。

换向阀7包括第一工位和第二工位,换向阀7在第一工位,其第一油口与第二油口连通,第三油口截止;换向阀7在第二工位,其第一油口截止,第二油口与第三油口连通。

在一些实施例中,第一进油阀2和第二进油阀3均分别包括一进油主阀。其中,进油主阀包括第一进油阀2的第一进油主阀21,以及第二进油阀3的第二进油主阀31。

第一进油主阀21与第二进油主阀31结构类似,为简化描述,统一称为进油主阀。

进油主阀包括第一油口、第二油口和第三油口,第一油口与补偿阀6连接,第二油口与工作油口(第一工作油口13或第二工作油口14)连接,第三油口与换向阀7连接。

进油主阀包括第一工位和第二工位;进油主阀在第一工位,其第一油口与第三油口连通,且第一油口与第三油口连通的油路上设有阻尼,第二油口截止;进油主阀在第二工位,且第一油口与第二油口连通,第一油口还与第三油口连通,且在第一油口与第三油口连通的油路上设有阻尼。

在一些实施例中,第一回油阀4和第二回油阀5均分别包括一回油主阀。其中,回油主阀包括第一回油阀4的第一回油主阀41,以及第二回油阀5的第二回油主阀51。

第一回油主阀41与第二回油主阀51结构类似,为简化描述,统一称为回油主阀。

回油主阀包括第一油口和第二油口,第一油口与工作油口(第一工作油口13或第二工作油口14)连接,第二油口与回油口12连接。

回油主阀包括第一工位和第二工位;回油阀在第一工位,其第一油口和第二油口截止;回油阀在第二工位,其第一油口与第二油口连通。

在一些实施例中,第一进油阀2、第二进油阀3、第一回油阀4和第二回油阀5均分别包括一主阀和一先导阀。即:

第一进油阀2包括第一进油主阀21和第一进油先导阀22。

第二进油阀3包括第二进油主阀31和第二进油先导阀32。

第一回油阀4包括第一回油主阀41和第一回油先导阀42。

第二回油阀5包括第二回油主阀51和第二回油先导阀52。

主阀与其对应的先导阀之间设有反馈弹簧。即:

第一进油主阀21与第一进油先导阀22之间设有第一反馈弹簧23。

第二进油主阀31与第二进油先导阀32之间设有第二反馈弹簧33。

第一回油主阀41与第一回油先导阀42之间设有第三反馈弹簧43。

第二回油主阀51与第二回油先导阀52之间设有第四反馈弹簧53。

主阀的阀芯被配置为在移动过程中施力于反馈弹簧,以通过反馈弹簧调节先导阀的阀芯的移动。

第一进油阀2、第二进油阀3、第一回油阀4和第二回油阀5均为力反馈型独立口阀,通过力反馈型独立口阀控制油缸100的进出油流量,解决了流量控制特性受液动力影响的问题,大幅提高了油缸100的控制精度和稳定性。

通过四个独立的力反馈型控制阀(第一进油阀2、第二进油阀3、第一回油阀4和第二回油阀5)实现了油缸100进出油过程中,阀芯面积的灵活控制,降低了油缸100的回油被压和压力损失。

通过四个反馈型独立口控制阀,抵消了液动力和阀芯摩擦力的功能,提升了阀芯控制精度。

第一进油阀2和第二进油阀3的主阀即进油主阀。第一回油阀4和第二回油阀5的主阀即回油主阀。

在一些实施例中,控制阀组的阀体1还设有先导进油口15和先导回油口16。

主阀包括第一控制腔和第二控制腔,主阀的阀芯被配置为在第一控制腔与第二控制腔的压力差的作用下移动。

先导进油口15连通主阀的第一控制腔。

先导阀被配置为选择性连通先导进油口15与主阀的第二控制腔的油路,或者,连通先导回油口16与主阀的第二控制腔的油路。

先导阀的阀芯被配置为在移动过程中逐渐连通主阀的第二控制腔与先导进油口15的油路,断开主阀的第二控制腔与先导回油口16的油路,或者,逐渐断开主阀的第二控制腔与先导进油口15的油路,连通主阀的第二控制腔与先导回油口16的油路。

主阀包括第一工位和第二工位,主阀的阀芯被配置为在第一控制腔与第二控制腔的压力差的作用下移动,以使主阀处于第一工位或第二工位。

主阀处于第一工位,主阀与工作油口连接的油路断开;主阀处于第二工位,主阀与工作油口连接的油路连通。

在一些实施例中,先导阀包括第一油口、第二油口、第三油口、第一控制腔和第二控制腔。第一油口与先导进油口15连接,第二油口与先导回油口16连接;第三油口与先导阀的第一控制腔和第二控制腔连接。先导阀的第三油口还与主阀的第二控制腔连接。

先导阀包括第一工位和第二工位;先导阀在第一工位,第一油口与第三油口连通,第二油口截止;先导阀在第二工位,第一油口截止,第二油口与第三油口连通。

先导阀包括电磁控制部件。先导阀的阀芯位于第一控制腔的端部连接反馈弹簧;先导阀的阀芯位于第二控制腔的端部连接电磁控制部件。

先导阀的阀芯被配置为在第一控制腔、反馈弹簧、第二控制腔和电磁控制部件的相互配合作用下移动,以控制先导阀处于第一工位或第二工位。

第一进油阀2、第二进油阀3、第一回油阀4和第二回油阀5均分别包括一主阀和一先导阀,主阀和先导阀构成一个力反馈型独立口控制阀。

下面以第一回油阀4中的第一回油主阀41和第一回油先导阀42构成的力反馈型独立口控制阀为例,详细描述力反馈型独立口控制阀的控制原理。

通过第一回油先导阀42的电磁控制部件控制第一回油先导阀42的阀芯运动,使第一回油先导阀42处于第二工位。此时,第一回油主阀41的第二控制腔通过第一回油先导阀42与先导回油口16连通,第一回油主阀41的第二控制腔的压力下降。而第一回油主阀41的第一控制腔始终与先导进油口15连通,其内压力保持不变,第一回油主阀41的两控制腔压差发生变化,第一回油主阀41从关闭位置开始打开,即:第一回油主阀41从第一工位转换为第二工位。

在第一回油主阀41的打开过程中,连接第一回油主阀41的阀芯和第一回油先导阀42的阀芯的第三反馈弹簧43受到压缩,反作用力到第一回油先导阀42的阀芯上,当第三反馈弹簧43的反作用力和电磁控制部件的相互平衡时,第一回油先导阀42处于第一工位,此时,第一回油主阀41的第二控制腔与先导回油口16的油路切断,第一回油主阀41的第二控制腔与先导进油口15的油路连通,第一回油主阀41的第二控制腔与第一控制腔的压力同时等于先导进油口15的压力,第一回油主阀41的阀芯停止运动。

因此,第一回油主阀41的阀芯位置受到第一回油先导阀42的阀芯的控制,并且由于第三反馈弹簧43的存在,第一回油主阀41的阀芯的位移量只与第一回油先导阀42上的电磁控制部件的作用力成正比,不受阀芯液动力的影响。

第一进油阀2、第二进油阀3、第二回油阀5与第一回油阀4的力反馈控制原理类似,在此不再详细说明。

在一些实施例中,控制阀组包括至少一个过载补偿阀,连接工作油口和回油口12。过载补偿阀包括并联的溢流阀和单向阀。溢流阀的进油口连接工作油口,溢流阀的出油口连接回油口12。单向阀的进油口连接回油口12,溢流阀的出油口连接工作油口。

可选地,至少一个过载补偿阀包括第一过载补偿阀91和第二过载补偿阀92。

第一过载补偿阀91连接第一工作油口13和回油口12,还连接第一油路81和第一回油主阀41的第二油口。

第二过载补偿阀92连接第二工作油口14和回油口12,还连接第二油路82和第二回油主阀51的第二油口。

在一些实施例中,第一进油阀2、第二进油阀3、第一回油阀4、第二回油阀5和换向阀7均为电磁控制阀。采用电控阀,自动化程度高,适用性广,容易实现机器智能化控制。

在一些实施中,换向阀7包括二位三通电磁换向阀。

一些实施例提供了一种执行机构,其包括执行部件和上述的控制阀组,执行部件分别连接控制阀组的第一工作油口13和第二工作油口14。

在一些实施例中,执行机构还包括传感器。传感器包括第一传感器201、第二传感器202和第三传感器203。第一传感器201设于进油口11处。第二传感器202设于执行部件与第一工作油口13之间。第三传感器203设于执行部件与第二工作油口14之间。

在一些实施例中,执行部件包括油缸100或马达。

在一些实施例中,执行部件为油缸100,控制阀组包括四个力反馈型独立口控制阀,每个力反馈型控制阀包括:主阀和先导阀。

第一进油阀2和第二进油阀3上面分别开有LS负载反馈油道,分别通过油路连接换向阀7,因此,第一进油阀2和第二进油阀3用于油缸100的进油流量控制。解决了相关技术中从阀后引入负载压力到LS负载反馈油道,造成阀在不工作时,油缸100负载不能切断与LS负载反馈油道的连接,始终连接LS负载反馈油道,增大油缸100泄漏流量。

第一回油阀4和第二回油阀5用于油缸100回油的流量控制。

补偿阀6用于力反馈型独立口控制阀的两端压差的控制。

换向阀7用于前置补偿器负载LS压力的筛选和控制不同执行机构之间的流量再生。

过载补油阀用于油缸100的过载保护和补油。

油缸100的A口与第一工作油口13连接,油缸的B口与第二工作油口14连接。油缸100的A口和B口处的压力传感器用于检测反馈油缸100的压力。

进油口11用于提供系统流量,回油口12用于系统回油。进油口11的压力传感器用于检测系统进油压力。

先导进油口15用于给第一进油阀2、第二进油阀3、第一回油阀4和第二回油阀5的先导阀提供先导油源,先导回油口16用于将先导阀的回油引至油箱。

一些实施例提供了一种执行系统,其包括至少一个上述的执行机构。

在一些实施例中,至少一个执行机构包括第一执行机构和第二执行机构,第一执行机构包括第三油路83,第三油路83连接第一执行机构的进油口11和第一执行机构的补偿阀6,还连接第二执行机构的进油口11。

通过设置第三油路83,实现执行机构之间的流量再生。而两个执行机构之间的流量再生原理为:一个执行机构的回油流量流到另外一个执行机构的进油口11,称为执行机构之间的流量再生。

两个执行机构之间的流量再生的前提是:1)需要得到再生流量的执行机构的驱动压力低于提供再生流量的执行机构的回油压力;2)提供再生流量的执行机构处于负负载状态,进油压力远远低于回油压力。

下面以提供再生流量的第一执行机构中的执行部件为油缸100为例,对第一执行机构与第二执行机构之间的流量再生进行详细说。

第一执行机构中的油缸100的缸杆缩回,油缸100的有杆腔进油,无杆腔回油。

系统运行时,根据需要进行执行机构之间的流量再生,对第一执行机构的控制过程为:

控制换向阀7处于第一工位,第一进油阀2微开,负载压力较高的油缸100无杆腔压力部分第一进油阀2和换向阀7引入到补偿阀6的第一控制腔(弹簧腔),补偿阀6的第二控制腔(弹簧腔的对立腔,即无弹簧腔)引入补偿阀6与第二进油阀3之间的油路的压力,由于补偿阀6与第二进油阀3的油路连接油缸100的有杆腔,为油缸100的有杆腔的进油压力,处于低压状态,因此,补偿阀6在第一控制腔(弹簧腔)的高压状态下处于全开状态,不起补偿作用。

第二进油阀3打开,第二回油阀5关闭,油缸100的有杆腔进油,且第一回油阀4微开,油缸100的无杆腔的回油不能全部顺利通过第一回油阀4回到油箱,油缸100的无杆腔压力保持较高水平,同时打开第一进油阀2,油缸100无杆腔流量回油进入补偿阀6与第二进油阀3之间的油路,通过全开的补偿器,流动到第三油路83,给其他需要流量的低压执行机构提供流量,实现不同机构之间的流量再生。

通过调整第一回油阀4、第一进油阀2、第二进油阀3之间的面积比例,从而可以调整油缸100的无杆腔回油箱的流量、再生到自身油缸100有杆腔的流量、进入第三油路83的其他执行机构流量之间的比例,实现最优的流量分配控制。

由于再生流量的利用,减少了回油流量,增加了油缸100运动速度,降低了能耗,提升了效率。

在一些实施例中,执行系统还包括控制器300。

在一些实施例中,如图2所示,控制器300控制第一执行机构和第二执行机构。第一执行机构和第二执行机构均包括全电控独立口控制阀。

第一执行机构中的执行部件为第一油缸,第二执行机构中的执行部件为第二油缸。

控制器300的输入包含:第一油缸的先导控制信号、第二油缸的先导控制信号、系统进油口11的压力信号、第一油缸的A口和B口的压力传感器采集的信号、第二油缸的A口和B的压力传感器采集的信号、第一油缸的自身再生流量指令、第二油缸的自身再生流量指令、执行机构间的再生流量指令,系统流量指令。

控制器300的输出包含:第一执行机构中的四个先导阀芯(先导阀芯一、先导阀芯二、先导阀芯三和先导阀芯四)的电磁控制部件和换向阀7的工位。第二执行机构中的四个先导阀芯(先导阀芯一、先导阀芯二、先导阀芯三和先导阀芯四)的电磁控制部件和换向阀7的工位。

先导阀芯一为第一进油先导阀22的阀芯。先导阀芯二为第二进油先导阀32的阀芯。先导阀芯三为第一回油先导阀42的阀芯。先导阀芯四为第二回油先导阀52的阀芯。

油缸100与控制阀组的第一工作油口13连接的油口为A口,油缸100与控制阀组的第二工作油口14连接的油口为B口。油缸100的A口处和B口处分别设有第二压力传感器202和第三压力传感器203。系统进油口11设有第一压力传感器201。

下面以油缸100自身进行流量再生为例,详细描述控制器300的控制过程。

第一步:当控制器300检查到油缸100的先导控制信号时,判断油缸100开始运动及运动的方向,同时通过油缸100的A口的压力传感器、油缸100的B口的压力传感器检测油缸100的进出口压力并计算等效负载,并根据油缸100的运动方向及压力状态判断油缸100处于阻抗伸出状态、阻抗缩回状态、超越伸出状态或超越缩回状态。当油缸100的有杆腔进油,无杆腔回油时,油缸100内收缩回时,如果油缸100等效负载为负值,则油缸100处于超越缩回状态,油缸100可以进行再生流量控制。

第二步:再生流量控制量大小根据油缸100再生流量指令进行控制,再生流量指令通过油缸100的A口的压力传感器、油缸100的B口的压力传感器的检测,计算油缸100无杆腔的第一回油阀4、第一进油阀2两端的压差,再根据流量公式计算出第一回油阀4的第一回油主阀41、第一进油阀2的第一进油主阀21需要的开口面积,再通过控制器300输出电流控制第一回油阀4的第一回油先导阀42、第一进油阀2的第一进油先导阀22分别实现对第一回油主阀41和第一进油主阀21的开口面积的控制,完成再生流量的控制。再生流量的大小与第一回油主阀41和第一进油主阀21之间的开口面积比例有关。

下面以执行机构间的流量再生,以第一油缸提供再生流量、第二油缸接收再生流量为例,详细描述控制器300的控制过程。

第一步:判断第一油缸的运动状态,当控制器300检查到第一油缸的先导控制信号时,判断第一油缸开始运动及运动的方向,同时通过第一油缸的A口的压力传感器和B口的压力传感器分别检测第一油缸的进出口压力并计算等效负载,并根据第一油缸的运动方向及压力状态判断第一油缸处于阻抗伸出状态、阻抗缩回状态、超越伸出状态或超越缩回状态。当第一油缸的有杆腔进油,无杆腔回油时,第一油缸内收缩回时,如果第一油缸等效负载为负值,则第一油缸处于超越缩回状态。

第二步:判断第二油缸的运动状态,当控制器300检查到第二油缸的先导控制信号时,判断第二油缸开始运动及运动的方向,同时通过第二油缸的A口的压力传感器和B口的压力传感器分别检测第二油缸的进出口压力并计算等效负载,并根据第二油的运动方向及压力状态判断第二油缸处于阻抗伸出状态、阻抗缩回状态、超越伸出状态或超越缩回状态。假若第二油缸处于伸出状态,无杆腔进油,有杆腔回油时,通过压力检测发现第二油缸的无杆腔压力低于第一油缸的无杆腔压力时,执行机构间流量再生条件成立。

第三步:机构之间的再生流量大小与第一油缸的全电控阀组的第一回油阀4的第一回油主阀41的开口面积和压差,第一进油阀2的第一进油主阀21的开口面积和压差、第二进油阀3的第二进油主阀31的开口面积和压差、补偿阀6的全开口面积及压差有关。

通过第一油缸的A口的压力传感器和B口的压力传感器的检测,计算第一油缸的无杆腔连接的第一回油阀4的第一回油主阀41、第一进油阀2的第一进油主阀21、第二进油阀3的第二进油主阀31的两端的压差,通过进油口11的压力传感器、第一油缸的A口的压力传感器检测补偿阀6的压差。

补偿阀6在最大开口时面积一定,因此机构间再生流量的大小根据机构间再生流量指令进行控制,根据流量公式计算第一油缸全电控阀组的第一回油阀4的第一回油主阀41、第一进油阀2的第一进油主阀21、第二进油阀3的第一进油主阀31需要的开口面积,再通过控制器300结合先导控制信号的大小输出电流控制第一回油阀4的第一回油先导阀42、第一进油阀2的第一进油先导阀22、第二进油阀3的第二进油先导阀32,分别实现对第一回油阀4的第一回油主阀41、第一进油阀2的第一进油主阀21、第二进油阀3的第二进油主阀31的开口面积控制,完成机构之间的再生流量控制。

在一些实施例中,控制阀组包括独立口控制阀,用于实现节能、流量再生,具有高压大流量下控制性能稳定的技术效果。

在一些实施例中,执行系统可用于执行机构自身及执行机构之间进行流量再生,同时具有极强的抗击液动力的全电控独立口控制阀,实现油缸100或者马达进出油高精度控制,降低主机能耗。

控制阀组包含四个力反馈型独立口控制阀、一个前置补偿阀、一个电控ls换向阀、两个过载补油阀及两个压力传感器,实现对一个执行机构的进出油流量控制;这种阀组可以实现多个阀组的叠加,对多个油缸100进行控制。

通过补偿阀、油缸100进出油的阀芯开口的灵活控制,可以实现一个油缸100的回油流量通到另一个油缸100,提高了系统能量利用率。

在本发明的描述中,需要理解的是,使用“第一”、“第二”、“第三”等词语来限定零部件,仅仅是为了便于对上述零部件进行区别,如没有另行声明,上述词语并没有特殊含义,因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

另外,在没有明确否定的情况下,其中一个实施例的技术特征可以有益地与其他一个或多个实施例相互结合。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制;尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本发明技术方案的精神,其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

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