專利名稱：一種將手動伺服泵改成電控變量泵的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及液壓、氣動傳動控制領域，尤其是一種將手動伺服泵改成電控變
量泵的裝置。
背景技術：
在液壓、氣動傳動控制領域，經常使用電控泵；即給出不同的電信號，能使該泵輸出不同的排量。但實際上電控泵的種類尚不夠豐富，而系統設計時，希望有在控制信號方式、控制效果、經濟性等諸方面考慮時，有更多選擇。公知的手動伺服泵是手動機械輸入信號轉換成液壓控制力，并通過此液壓力推動伺服油缸之活塞的運動使斜盤傾角變化而完成排量的變化。通常，接受手動機械輸入信號的動作輸入機構為一與轉動軸相連的手柄，拉動手柄，使該轉動軸旋轉，通過經伺服放大的力，推動斜盤轉動對應的角度，實現變量。圖1顯示的是某一手動伺服泵的手柄旋轉角度與排量的對應關系。而電控泵是給出一個電量，使泵實現一定的排量。通常的控制電量只是一個電壓或電流信號，無其它選擇，并且價格往往較高。
發明內容本發明是為了使系統設計者對電控泵有更多的選擇，提供了將使用最普遍，價格較便宜的手動伺服泵改成電控變量泵的一種裝置。本發明揭示了一種將手動伺服泵改成電控變量泵的裝置，應用于一手動伺服泵上，其特征在于，該裝置包括一個步進電機、一個系繩主動輪、至少一個滑輪、至少一根系繩及一個步進電機驅動器；所述步進電機的輸出軸上裝有系繩主動輪，所述系繩從所述系繩主動輪引出并通過所述滑輪過渡后與所述手動伺服泵的動作輸入構件相連；所述步進電機驅動器受外部電信號控制驅動所述步進電機轉動，從而通過使所述系繩主動輪轉動帶動所述系繩，拉動所述手動伺服泵的動作輸入構件。本發明還揭示了一種將手動伺服泵改成電控變量泵的裝置，應用于一手動伺服泵上，其特征在于，該裝置包括一個伺服電機、一個系繩主動輪、至少一個滑輪，至少一根系繩及一個伺服電機驅動器，所述伺服電機輸出軸上裝有所述系繩主動輪，所述系繩從所述系繩主動輪引出并通過所述滑輪過渡后與所述手動伺服泵的動作輸入構件相連；所述伺服電機驅動器受外部電信號控制驅動所述伺服電機轉動，從而通過使所述系繩主動輪轉動帶動所述系繩，拉動所述手動伺服泵的動作輸入構件。比較好的是，所述系繩包括可承受拉應力的繩、帶、鏈等柔性連接體，或在所述系繩的拉動環節中設有拉簧。本發明揭示了一種將手動伺服泵改成電控變量泵的裝置，應用于一手動伺服泵上，其特征在于，所述裝置包括一個步進電機、一個主動齒輪、一個被動齒輪及一個步進電機驅動器，所述步進電機輸出軸上安裝所述主動齒輪，所述被動齒輪與所述主動齒輪嚙合，并與所述手動伺服泵的動作輸入構件相連接；所述步進電機驅動器受外部電信號的控制， 驅動所述步進電機旋轉，使所述主動齒輪帶動所述被動齒輪并進一步帶動所述手動伺服泵的動作輸入構件。本發明揭示了一種將手動伺服泵改成電控變量泵的裝置，應用于一手動伺服泵上，其特征在于，所述裝置包括一個伺服電機、一個主動齒輪、一個被動齒輪及一個伺服電機驅動器，所述伺服電機輸出軸上安裝所述主動齒輪，所述被動齒輪與所述主動齒輪嚙合， 并與所述手動伺服泵的動作輸入構件相連接；所述伺服電機驅動器受外部電信號的控制， 驅動所述伺服電機旋轉，使所述主動齒輪帶動所述被動齒輪并帶動所述手動伺服泵的動作輸入構件。比較好的是，所述裝置還包括一個旋轉編碼器，與所述步進電機或伺服電機輸出軸直接連接或傳動連接。

下面，參照附圖，對于熟悉本技術領域的人員而言，從對本發明方法的詳細描述中，本發明的上述和其他目的、特征和優點將顯而易見。圖1為公知手動伺服泵之一種的動作輸入構件的手柄旋轉角度與泵的排量之間的對應關系圖；圖2(a)為本發明的一種將手動伺服泵改成電控變量泵的裝置的第一較佳實施示意圖(系繩方案)，圖2(b)為圖2(a)的A向示意圖；圖3(a)為本發明的又一種將手動伺服泵改成電控變量泵的裝置的第二較佳實施示意圖(齒傳動方案)，圖3(b)為圖3(a)的A-A局部剖視圖；圖4為本發明的一將步進電機上安裝旋轉編碼器的實施示意圖；圖5為用采用本發明所述的裝置應用在攪拌筒轉速控制上的一種控制邏輯框圖。
具體實施方式
第一實施例圖2為本發明的一種將手動伺服泵改成電控泵的裝置的第一較佳實施例示意圖。 該裝置由步進電機11 (雙點劃線表示)、步進電機支架12、系繩主動輪13、二個滑輪141和 142、一根或二根系繩15、拉簧16及一個步進電機驅動器19構成。其中，步進電機11安裝在步進電機支架12上，步進電機支架12安裝在手動伺服泵的泵體10上，步進電機11的輸出軸通過鍵與系繩主動輪13固定連接，系繩15固定在系繩主動輪13上，從主動輪13上從二邊引出后，分別通過二個滑輪141和142改變方向后，引向變量泵之變量動作輸入構件—— 變量操縱桿17之二側，系繩15之二端，一端直接系在變量操縱桿17上，另一端通過拉簧 16固定在變量操縱桿17上。步進電機11及其驅動器19在市場上都可采購得到，當步進電機驅動器19接受上位控制器的方向及步進控制信號后，向步進電機11各繞組發出相應配合的驅動電脈沖信號，驅動步進電機11向某一方向旋轉一確定的角度，帶動系繩主動輪13 旋轉，牽動系繩15運動，通過滑輪141和142的過渡，再牽引變量操縱桿17轉動，從而使其帶動操縱桿之軸18旋轉，經伺服機構放大力后推動斜盤旋轉，實現變量，這樣就達到了輸入電控制信號實現泵變量的任務。當給泵的壓力油輸出方向不變動，且存在使操縱桿復位的力時，上述機構可只采用一根系繩、一個滑輪實施，這里不多作展開。通常，變量操縱桿17的擺動角度不大，例如士30°。因此，在擺動過程中，系繩15 的總長度變化不大，當所選系繩15為彈性繩(或帶)，且彈性能適應此長度變化時，也可將拉簧16省去。本發明所述系繩是廣義的，泛指可承受拉應力的繩、帶、鏈等柔性連接體。由于系繩主動輪13的轉動角度也有限，且為了二個方向牽動操作桿17的系繩在轉動過程中不干涉，可將二個方向的系繩分成二根，并分別置于系繩主動輪13的不同槽內予以固定。 系繩15在系繩主動輪13的系繞方式，是從外側纏繞，或從內測纏繞(如圖)不限。采用系繩方案的該第一實施例的一個明顯優點是比較耐污染，上述傳動鏈無需潤滑的齒輪等構件，也耐受改裝所免不了的安裝誤差的影響，可在比較惡劣的環境下工作，可以不用罩殼，或不用密閉的罩殼。將上述實施方式中的步進電機改成伺服電機，同時將步進電機驅動器改成伺服電機驅動器，就成了又一種方案的實施例，即可通過控制伺服電機的驅動控制電信號，實現改變手動伺服泵的排量。在上述二種系繩方案的實施方式中，系繩點在變量操縱桿17上的位置，決定了系繩15對變量操縱桿17所施力的力臂，系繩主動輪13之系繩節園，決定了該主動輪13在牽動繩時受力的力臂。操縱桿17受力的力臂與主動輪13受力的力臂比反映了減速比，減速比> 1，可有放大扭矩，提高控制分辨率的功效。第二實施例圖3(a)、(b)為本發明的將手動伺服泵改成電控泵的裝置的第二實施例示意圖。該裝置由步進電機11、步進電機支架12、小齒輪23、大齒輪M構成。步進電機 11安裝在步進電機支架12上，步進電機支架12安裝在泵體10上。步進電機11的輸出軸用鍵與主動小齒輪23固定連接，大齒輪M與小齒輪23嚙合，大齒輪M安裝固定在手動伺服泵動作輸入機構的轉動軸18上，通常，手動伺服泵的變量操縱桿就安裝在該轉動軸18 上，圖示已把變量操縱桿拆下，安裝上大齒輪M。(同樣有步進電機驅動器，在這里不予重復。)由于通常轉動軸18的轉動范圍不大，所以大齒輪對可制成扇形狀，以減小所占位
置，便于罩殼遮蔽。同樣，大齒輪M與小齒輪23的減速比> 1，利于放大扭矩及提高控制分辨率。類似的是，將上述實施例中的步進電機11改成伺服電機，同時將步進電機驅動器改成伺服電機驅動器，就成了另一方案的實施例。在前述兩個實施例中安裝旋轉編碼器的方法，可在步進電機輸出軸上，除了固定上述系繩主動輪13或小齒輪23外，用聯軸節直接與旋轉編碼器連接。有的步進電機11是雙出軸端的，還可在另一出軸端上連接旋轉編碼器，參見圖4，步進電機11有前后出軸端， 一端固定小齒輪23 (也可是系繩主動輪1 ，另一端通過聯軸節32與旋轉編碼器31相連， 而旋轉編碼器31則安裝在支架33上，該支架33定位在步進電機11上。需要說明的是，上述安裝方式只是方式之一，在整個由步進電機輸出軸至手動伺服泵的動作輸入機構的旋轉軸的傳動鏈中的任一傳動關系確定的環節，都可安裝之。旋轉編碼器可以是絕對旋轉編碼器，其位置信號，反映了手動伺服泵的動作輸入機構的位置，即反映排量；也可是相對旋轉編碼器，其輸出的脈沖信號反映位置相對變動量，在采用其時，還必須確定初始位置，這可用輔以其它反映原始位置的傳感器或開關來實現。綜上所述，對使用步進電機及步進電機驅動器來改變手動伺服泵排量的上述方案是這樣實施控制的即上位控制器的相應輸出端分別與步進電機驅動器的方向控制端及步進脈沖端相連。用向步進電機驅動器的方向控制端送出信號(例如高/低電平信號)，以控制步進電機的旋轉方向，用向步進電機驅動器的步進信號端給出的脈沖數來控制步進電機的旋轉量，這樣，也就是由步進電機驅動器向步進電機各繞組依次發出相互配合的控制驅動電信號，從而控制手動伺服泵之動作輸入構件的動作方向及動作量，從而達到控制泵的排量的增加量或減少量。當用校準的方式，確定某一排量對應某一步進電機確定的位置時，就能由排量的增加量或減少量來確定該泵在步進電機旋轉中的任一時刻所對應的排量。校準的方式之一是在排量不為零的某一點，測試實際排量。對閉式泵而言，由于排量有二個方向(A 口輸出，或B 口輸出——A、B分別是泵的二個輸出或回流口)，所以宜在二個方向分別測試二個不為零的排量，分別作為基準，然后與排量變動量的迭加來確定步進電機排量變動后的實際排量，以減少變量動作機構之傳動鏈之存在的間隙的影響。通常，當上述使用伺服電機及伺服電機驅動器時，需要有反饋信號輸入給伺服電機驅動器，使根據指令信號與反饋信號之差來計算(例如PID運算)給出驅動伺服電機的旋轉方向及旋轉量的控制電信號。該反饋信號可來自于反應動作輸入機構位置的旋轉編碼
ο當上述使用步進電機及步進電機驅動器的方案時，當為消除可能的失步等錯誤的影響時，或者想避免開機時的初始位置的校準時，也可采用旋轉編碼器。在上述使用旋轉編碼器的裝置方案時，其控制方式是通過旋轉編碼器的旋轉角度的位置信號值，以此計得手動伺服泵動作輸入機構之位置，從而計得手動伺服泵之排量值，當目標排量與實際排量存在誤差時，用誤差值計得排量的增加值或減少值，并以此來執行，從而消除誤差，達到排量的目標值。通常消除誤差的算法可以用PID算法，即通常的比例積分微分算法。旋轉編碼器的信號采用絕對值信號輸出或脈沖輸出(相對量輸出)均可，在前已有敘述，這里不再予以重復。使用上述裝置，當以改變排量來實現對特定參數的控制，并且該特定參數可測知時，用特定參數的目標值與實際值的誤差來控制泵的排量的增加值或減小值，來實現該特定參數的控制。以攪拌運輸車為例，它的攪拌筒轉速是須控制的參數。當泵的排量變化時，基本線性地引起攪拌筒轉速的變化。這種情形就可用圖5所示的邏輯框圖予以控制。各方案均實現了控制電量與泵排量的轉換，而排量的變化，最終會導致攪拌筒轉速的變化，當給定轉速指令與實際傳感器53測得的轉速不一致時，可用PID運算模塊51計算求得應有的控制電量(或其變化量)，然后將該控制電量送入采用本發明方案后轉換為的電控泵52，導致誤差被消除，使指令值與實際值趨于一致。(其框圖中Dp為泵排量，1^為發動機轉速，Hpv，Hmv分別為泵、液壓馬達之容積效率，Dm為馬達排量，i是減速器速比。)更具體一些，有下列表述Dp與攪拌筒轉速的目標值χ的函數關系，即有Dp · η0046] 用Dp=f(x)表達，便有
權利要求1.一種將手動伺服泵改成電控變量泵的裝置，應用于一手動伺服泵上，其特征在于， 該裝置包括一個步進電機、一個系繩主動輪、至少一個滑輪、至少一根系繩及一個步進電機驅動器；所述步進電機的輸出軸上裝有系繩主動輪，所述系繩從所述系繩主動輪引出并通過所述滑輪過渡后與所述手動伺服泵的動作輸入構件相連；所述步進電機驅動器受外部電信號控制驅動所述步進電機轉動，從而通過使所述系繩主動輪轉動帶動所述系繩，拉動所述手動伺服泵的動作輸入構件。
2.一種將手動伺服泵改成電控變量泵的裝置，應用于一手動伺服泵上，其特征在于， 該裝置包括一個伺服電機、一個系繩主動輪、至少一個滑輪，至少一根系繩及一個伺服電機驅動器，所述伺服電機輸出軸上裝有所述系繩主動輪，所述系繩從所述系繩主動輪引出并通過所述滑輪過渡后與所述手動伺服泵的動作輸入構件相連；所述伺服電機驅動器受外部電信號控制驅動所述伺服電機轉動，從而通過使所述系繩主動輪轉動帶動所述系繩， 拉動所述手動伺服泵的動作輸入構件。
3.根據權利要求1或2所述的將手動伺服泵改成電控變量泵的裝置，其特征在于， 所述系繩包括可承受拉應力的繩、帶、鏈等柔性連接體，或在所述系繩的拉動環節中設有拉簧。
4.一種將手動伺服泵改成電控變量泵的裝置，應用于一手動伺服泵上，其特征在于， 所述裝置包括一個步進電機、一個主動齒輪、一個被動齒輪及一個步進電機驅動器，所述步進電機輸出軸上安裝所述主動齒輪，所述被動齒輪與所述主動齒輪嚙合，并與所述手動伺服泵的動作輸入構件相連接；所述步進電機驅動器受外部電信號的控制，驅動所述步進電機旋轉，使所述主動齒輪帶動所述被動齒輪并進一步帶動所述手動伺服泵的動作輸入構件。
5.一種將手動伺服泵改成電控變量泵的裝置，應用于一手動伺服泵上，其特征在于， 所述裝置包括一個伺服電機、一個主動齒輪、一個被動齒輪及一個伺服電機驅動器，所述伺服電機輸出軸上安裝所述主動齒輪，所述被動齒輪與所述主動齒輪嚙合，并與所述手動伺服泵的動作輸入構件相連接；所述伺服電機驅動器受外部電信號的控制，驅動所述伺服電機旋轉，使所述主動齒輪帶動所述被動齒輪并帶動所述手動伺服泵的動作輸入構件。
6.根據權利要求1或2或4或5所述的將手動伺服泵改成電控變量泵的裝置，其特征在于，所述裝置還包括一個旋轉編碼器，與所述步進電機或伺服電機輸出軸直接連接或傳動連接。
專利摘要本實用新型公開了一種將手動伺服泵改成電控變量泵的裝置，應用于一手動伺服泵上，該裝置包括一個步進電機、一個系繩主動輪、至少一個滑輪、至少一根系繩及一個步進電機驅動器；所述步進電機的輸出軸上裝有系繩主動輪，所述系繩從所述系繩主動輪引出并通過所述滑輪過渡后與所述手動伺服泵的動作輸入構件相連；所述步進電機驅動器受外部電信號控制驅動所述步進電機轉動，從而通過使所述系繩主動輪轉動帶動所述系繩，拉動所述手動伺服泵的動作輸入構件。本實用新型還公開了其他的將手動伺服泵改成電控泵的裝置。本實用新型使系統設計者對電控泵有更多的選擇，提供了將使用最普遍，價格較便宜的手動伺服泵改變成電控變量泵的一種裝置。
文檔編號F15B21/00GK202073873SQ201120099748
公開日2011年12月14日 申請日期2011年4月7日 優先權日2011年4月7日
發明者朱明 申請人:上海華豐工業控制技術工程有限公司