[发明专利]一种单电机双泵的伺服泵控液压直线驱动系统及控制方法

说明书

本发明为一种单电机双泵的伺服泵控液压直线驱动系统及控制方法，本系统A、B液压泵的理论排量正比于液压缸无杆与有杆腔的截面积，A、B液压泵分别连接液压缸无杆与有杆腔，管路上各有接运动控制单元的A、B压力传感器。二泵各与伺服电机前、后轴伸联轴。驱动伺服电机的伺服驱动器以及推杆上的位移传感器接运动控制单元。控制方法为：当伺服电机正转A泵正转，无杆腔进油，推杆前进；同时B泵反转，有杆腔泄油。反之，B泵正转，A泵反转，液压缸推杆回程。运动控制单元存储工艺数据和控制要求，据此及各传感器的实时反馈得到伺服驱动器的运行指令，精确控制推杆推力、速度和位置。本发明实现液压缸推杆的高响应频率和精密的位置速度控制。

技术领域

本发明涉及液压传动控制装置，具体为一种单电机双泵的伺服泵控液压直线驱动系统及控制方法，本发明采用一台伺服电机驱动两台油泵，进而控制液压缸的动力输出，实现对直线往复运动的控制。

背景技术

通过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系统是电机驱动液压泵连续运转，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。

此类传统的液压直线驱动系统存在以下几点不足：1、驱动液压泵电机必须连续不间断运行，即使在液压缸运动无需进行调节控制时，电机也不能停机，不断从油箱泵出的液压油又通过阀组返回油箱，浪费了电能。尤其是当液压缸输出推力、但活塞位移极小或位移速度很低时，高压节流抬升了电机的功率消耗，浪费电能；2、浪费的电能变成热能，导致油温上升，使油路密封件加速老化，故障率上升；3、当液压油在液压缸的有杆腔和无杆腔之间往复流动时，需要控制各种阀门动作，不断产生溢流、充液动作，加大了系统损耗，阀门的故障率也比较高；4、在快速、精密控制时，需要采用P/Q阀(压力流量控制阀)或伺服阀参与控制，特别是伺服阀价格昂贵，维修困难，导致系统设备的购置和使用维护成本大幅增加；5、由于各种阀门的机械动作需要较长的时间来完成，导致油路的各种动作切换不可能进一步提速，直接影响设备的工作节拍。

专利201521053147.3《一种伺服泵控液压直线驱动系统》描述了一种采用两台电机分别驱动两台液压泵，并进而驱动液压缸实现高精密、高频响直线往复运动控制的方案。该方案虽然解决了传统液压直线运动机构的上述问题，但由于涉及到两套伺服驱动系统的协调动作，因此其实现的技术难度较高，系统的经济性也不理想。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种单电机双泵的伺服泵控液压直线驱动系统及控制方法。A、B两台液压泵的理论排量正比于液压缸的无杆腔和有杆腔截面积，A、B液压泵的出液端分别接入液压缸的无杆腔和有杆腔。A、B液压泵均为正向泵，伺服电机前轴伸与A液压泵连轴，后轴伸与B液压泵联轴。与运动控制单元连接的伺服驱动器驱动伺服电机运转，安装于液压缸的无杆腔和有杆腔油路上的A、B两只压力传感器的信号分别接入运动控制单元，安装于液压缸推杆的位移传感器的信号端连接运动控制单元。

本发明的另一目的是提出上述单电机双泵的伺服泵控液压直线驱动系统的控制方法，伺服驱动器控制伺服电机驱动A和B液压泵。当伺服电机正转时，A液压泵正向运转泵油，B液压泵反向运转泄油；当伺服电机反转时，A液压泵反向运转泄油，B液压泵正向运转泵油。运动控制单元根据推杆运动位置和速度控制要求和推杆的当前位移信号，运算得到伺服驱动器的控制指令，并发送到伺服驱动器，实现液压缸推杆的高速、精密的往复运动，