[发明专利]液压促动器及其用于实现定位控制和位置反馈的方法

摘要

一种液压促动器，包括液压缸组件、液压系统和本地闭环控制系统，所述液压缸组件包括单作用油缸、位移传感器和上下耳环；其中上耳环与活塞采用螺纹相连接，位移传感器安装于下端盖上，其测杆穿过下端盖、伸入活塞内，位移传感器的磁环装在活塞端部，活塞伸缩带着磁环移动；通过测杆内的波导管感知磁环的具体位置，从而检测出活塞的绝对位置；所述液压系统包括电机、泵、两个无泄漏换向阀、压力传感器等，其作用是为液压缸提供液压动力，并进行流量控制；本地闭环控制系统包括主电路模块，电源模块、传感器模块组和微处理器模块；该液压促动器定位精度高、成本低，既能实现油缸精确换源、扫描、跟踪和保位，又能保证促动器低速运行时连续平稳控制。

主权项

一种液压促动器，包括液压缸组件（Ⅰ）、液压系统（Ⅱ）和本地闭环控制系统（Ⅲ），其特征在于：所述的液压缸组件(Ⅰ)包括一台单作用液压油缸（3）、上耳环（4）、缸头（5）、前密封板（6）、缸筒（7）、活塞（8）、油管（9）、阀座（10）、气管（11）、下端盖（12）、磁致伸缩位移传感器（13）和下耳环（14）；其中上耳环（4）与活塞（8）采用螺纹相连接，前密封板（6）作密封和导向作用，下端盖（12）与缸筒焊接为一体，磁致伸缩位移传感器（13）安装于下端盖（12）上，其测杆穿过下端盖、伸入活塞内，磁致伸缩位移传感器的磁环装在活塞端部，活塞伸缩带着磁环移动；通过测杆内的波导管感知磁环的具体位置，从而检测出活塞的绝对位置，其相应信号发送给上位机；所述液压系统（Ⅱ）包括电机（20）、泵（21）、无泄漏换向阀Ⅰ（18）、无泄漏换向阀Ⅱ（31）、油压传感器（19a）、气压传感器（19b）、防爆阀（26）、充气阀（27）、过滤器（25）、单向阀（29）、溢流阀（28）、恒流量阀（23）、线塞（24）、阀块（32）和油温传感器（30a），电机（20）与泵（21）采用联轴器连接之后整体固定于阀块（32）上，其余液压元件‑包括无泄漏换向阀Ⅰ（18）、无泄漏换向阀Ⅱ（31）、防爆阀（26）、充气阀（27）、过滤器（25）、单向阀（29）、溢流阀（28）、恒流量阀（23）、线塞（24）、油压传感器（19a）和油温传感器（30a）均通过螺纹固定于阀块（32）上，各元件由阀块内部孔道相连，形成液压回路；该液压回路连接关系是：泵的出油口与阀块进油孔道连通，将泵的压力油送入阀块内部孔道，与泵（21）出油口相连的阀块（32）内部孔道同时与无泄漏换向阀Ⅱ（31）进油口、无泄漏换向阀Ⅰ（18）出油口、单向阀（29）进油口相连接，单向阀（29）出油口相连的阀块（32）内部孔道同时与无泄漏换向阀Ⅰ（18）进油口、溢流阀（28）进油口、油压传感器（19a）油口、单作用液压油缸（3）有杆腔油口相连接；无泄漏换向阀Ⅱ（31）出油口相连的阀块（32）内部孔道与恒流量阀（23）进油口相连接，恒流量阀（23）出油口相连的阀块（32）内部孔道同时与溢流阀（28）出油口、过滤器（25）进油口相连，过滤器（25）出油口与油箱内部空间相通；所述液压系统（Ⅱ）为油缸提供液压动力，并进行流量控制；所述本地闭环控制系统（Ⅲ）包括主电路模块(Ⅲ1)、电源模块(Ⅲ2)、传感器模块组(Ⅲ3)和微处理器模块(Ⅲ4)；所述主电路模块(Ⅲ1)由单相EMI滤波器(37)、电抗器(38)、变频器(36)和电机(20)组成；所述电源模块(Ⅲ2)采用两路AC/DC，分别提供DC 24V 和DC 3.3V直流电；所述传感器模块组(Ⅲ3)包括磁致伸缩位移传感器（13）、油压传感器（19a）、气压传感器（19b）、油温传感器（30a）、电气舱温度传感器（30b）；所述微处理器模块(Ⅲ4)采用嵌入式微处理器（35），该微处理器拥有多路I/O接口、多路CAN总线接口、多路A/D转换接口以及多路UART通信接口；所述本地闭环控制系统（Ⅲ）通过嵌入式微处理器（35）和传感器模块组，采集油温、电气舱温度、有杆腔液压油的压力以及电气舱惰性气体压力、促动器活塞杆位移的状态参数信息；当接到上位机命令：要求按给定速度扫描、跟踪、保位时，工业级嵌入式微处理器通过预定的控制算法，发出指令实时调节变频器的频率，从而调节电机转速，改变泵输出流量，并同时控制换向阀的动作，实现油缸精确扫描、跟踪、保位。