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德國REXROTH伺服閥北京現(xiàn)貨北京現(xiàn)貨
REXROTH伺服閥按其功能可分為壓力式和流量式兩種。壓力式比例/伺服閥將輸給的電信號線性地轉(zhuǎn)換為氣體壓力;流量式比例/伺服閥將輸給的電信號轉(zhuǎn)換為氣體流量。由于氣體的可壓縮性,使氣缸或氣馬達等執(zhí)行元件的運動速度不僅取決于氣體流量。還取決于執(zhí)行元件的負載大小。因此地控制氣體流量往往是不必要的。單純的壓力式或流量式比例/伺服閥應(yīng)用不多,往往是壓力和流量結(jié)合在一起應(yīng)用更為廣泛。
REXROTH伺服閥主要由電---機械轉(zhuǎn)換器和氣動放大器組成。但隨著近年來廉價的電子集成電路和各種檢測器件的大量出現(xiàn),在電---氣比例/伺服閥中越來越多地采用了電反饋方法,這也大大提高了比例/伺服閥的性能。電---氣比例/伺服閥可采用的反饋控制方式,閥內(nèi)就增加了位移或壓力檢測器件,有的還集成有控制放大器?;y式電---氣方向比例閥流量式四通或五通比例控制閥可以控制氣動執(zhí)行元件在兩個方向上的運動速度,這類閥也稱方向比例閥。它由直流比例電磁鐵、閥芯、閥套、閥體、位移傳感器和控制放大器等組成。位移傳感器采用電感式原理,它的作用是將比例電磁鐵的銜鐵位移線性地轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出。控制放大器的主要作用是:將位移傳感器的輸出信號進行放大;比較指令信號Ue和位移反饋信號Uf得到兩者的差植U;將 U放大,轉(zhuǎn)換為電流信號I輸出。此外,為了改善比例閥的性能,控制放大器還含有對反饋信號Uf和電壓差 U的處理環(huán)節(jié)。比如狀態(tài)反饋控制和PID調(diào)節(jié)等。帶位置反饋的滑閥式方向比例閥,其工作原理是:在初始狀態(tài),控制放大器的指令信號UF=0,閥芯處于零位,此時氣源口P與A、B兩端輸出口同時被切斷,A、B兩口與排氣口也切斷,無流量輸出;同時位移傳感器的反饋電壓Uf=0。若閥芯受到某種干擾而偏離調(diào)定的零位時,位移傳感器將輸出一定的電壓Uf,控制放大器將得到的 U=-Uf放大后輸出給電流比例電磁鐵,電磁鐵產(chǎn)生的推力迫使閥芯回到零位。若指令Ue>0,則電壓差 U增大,使控制放大器的輸出電流增大,比例電磁鐵的輸出推力也增大,推動閥芯右移。而閥芯的右移又引起反饋電壓Uf的增大,直至Uf與指令電壓Ue基本相等,閥芯達到力平衡。
REXROTH伺服閥不同,脈寬調(diào)制氣動伺服控制是一種數(shù)字式伺服控制,采用的控制閥是開關(guān)式氣動電磁閥。脈寬調(diào)制氣動伺服系統(tǒng)如圖所示。輸入的模擬信號經(jīng)脈寬調(diào)制器調(diào)制成具有一定頻率和一定幅值的脈沖信號,經(jīng)數(shù)字放大后控制氣動電磁閥。電磁閥輸出的是具有一定壓力和流量的氣動脈沖信號,但已具有足夠的功率,能借助氣動執(zhí)行元件對負載做功。脈沖信號必須通過低通濾波器還原成模擬信號去控制負載。低通濾波器可以是氣動執(zhí)行元件,也可以是負載本身。采用前者濾波方式的稱脈寬調(diào)制線性化系統(tǒng),采用后者濾波的是依靠負載的較大慣性,它不能響應(yīng)高頻的脈沖信號,只能響應(yīng)脈寬調(diào)制信號的平均效果。
負載響應(yīng)的平均效果是與脈寬調(diào)制信號的調(diào)制量成正比的,其控制機理是:對于一個周期的脈沖波,設(shè)正脈沖和負脈沖的時間分別為T1和T2,周期為T,脈沖幅值為Ym ,則一個周期內(nèi)的平均輸出Ya為
Ya=Ym(T1-T2)/T=YmKm式中Km=(T1-T2)/T稱調(diào)制量(也稱調(diào)制系數(shù))。一個周期的脈沖波及調(diào)制量與平均輸出的關(guān)系如下圖。由于調(diào)制量Km與輸入的模擬信號U成正比(這正是控制系統(tǒng)所要求的),因此平均輸出與輸入的模擬信號之間存在線性關(guān)系。在脈寬調(diào)制氣動伺服系統(tǒng)中,脈寬調(diào)制伺服閥完成信號的轉(zhuǎn)換與放大作用,其常見的結(jié)構(gòu)有四通滑閥型和三通球閥型。下圖所示為滑閥式脈寬調(diào)制伺服閥的結(jié)構(gòu)原理圖?;y兩端各有一個電磁鐵,脈沖信號電流加在兩個電磁鐵上,控制閥芯按脈沖信號的頻率往復(fù)運動。
REXROTH伺服閥的性能主要是動態(tài)響應(yīng)和對稱性要求。假設(shè)加在電磁鐵上的是方波脈沖信號,從電磁鐵接到信號到執(zhí)行元件開始動作這段時間稱信號的延遲時間。延遲時間包括三部分,一是電磁線圈中電流由零逐漸增大到銜鐵開始運動的電流增長時間;二是銜鐵與閥芯一起運動的時間;三是從節(jié)流口打開、執(zhí)行元件工作腔進行放氣到執(zhí)行元件開始動作的固定容器充放時間。前兩部分時間是由脈寬調(diào)制伺服閥決定。脈寬調(diào)制氣動伺服的工作頻率一般是十幾赫茲到二三十赫茲。為了滿足動態(tài)響應(yīng)快的特點,要求延遲時間越短越好,一般控制在1~2ms以內(nèi)。所謂對稱性要求,對四通滑閥,閥芯往復(fù)運動的響應(yīng)要一致,即加在兩個電磁鐵上的脈沖信號在傳遞過程中延遲時間應(yīng)基本相同,兩輸出口的壓力與流量應(yīng)基本相同;對三通球閥,對應(yīng)脈沖信號上升沿下降沿的延遲時間應(yīng)基本相同,球閥的充氣過程和排氣過程應(yīng)基本相同。由于三通球閥與差動氣缸匹配,其對稱性不如四通滑閥好。
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