泵阀集成流控模块的制作方法

本实用新型属于液压技术领域，具体地来说，是一种泵阀集成流控模块。

背景技术：

液压传动是以液体为工作介质进行能量传递和控制的一种传动方式，与机械传动、电气传动并列构成传动的三种主要类型。以液压传动技术为基础，液压控制系统在工业领域得到广泛应用。

液压控制系统以电机提供动力基础，利用液压泵将机械能转化为压力而推动液压油，通过控制各种阀门改变液压油的流向，从而推动液压缸实现不同行程、不同方向的动作，完成各种设备不同的动作需要。液压控制系统具有无级调速容易、动态性能好、运动平稳性佳、自我润滑等优点，在机器人领域研究愈益深入。

目前，液压系统一般需要通过管路实现连接。管路连接工艺繁琐、管线散乱复杂，且需要较大的布局空间而增加布局难度，在系统油路复杂时情况更为严重，不利于装配与维护，极大地增加了生产维护成本。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种泵阀集成流控模块，以汇流结构实现流控元件的高度集成，压缩布局空间、减少管线数量，提高安装维护效率，降低生产维护成本。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种泵阀集成流控模块，包括汇流元件及分别集成安装于所述汇流元件上的双向泵、电液伺服阀与压力传感器，所述汇流元件的内部具有主流道与支流道，所述主流道用于连接所述双向泵与受控对象而形成输出主路，所述支流道用于连接所述电液伺服阀与所述受控对象而形成节流旁路，所述压力传感器连通于所述主流道。

作为上述技术方案的改进，所述主流道与所述支流道分别具有复数个换流末端，所述换流末端开口于所述汇流元件的表面。

作为上述技术方案的进一步改进，不同的换流末端分别安装所述双向泵、所述电液伺服阀、所述压力传感器与快速接头，所述快速接头用于实现对外的管路连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述双向泵上安装有用于驱动其工作的驱动电机。

作为上述技术方案的进一步改进，所述受控对象为液压缸，所述主流道包括第一流道与第二流道，所述第一流道用于连接所述双向泵的一端油口与所述液压缸的一腔，所述第二流道用于连接所述双向泵的一端油口与所述液压缸的另一腔。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一流道与所述第二流道一端连通并共同连接于供油箱。

作为上述技术方案的进一步改进，所述支流道成对设置并分别连接于所述液压缸的两腔，所述电液伺服阀与所述支流道一一对应地设置。

作为上述技术方案的进一步改进，所述支流道包括相互隔离的引流段与泄流段：所述引流段一端连接于所述受控对象，另一端连接于所述电液伺服阀的进油口；所述泄流段一端分别连接于所述电液伺服阀的控制油口，另一端连接于回油箱。

作为上述技术方案的进一步改进，所述引流段远离所述电液伺服阀的进油口的一端连通于所述主流道。

作为上述技术方案的进一步改进，所述主流道用于与供油箱连接的一端设置单向阀。

本实用新型的有益效果是：

以汇流元件集成安装双向泵、电液伺服阀与压力传感器，汇流元件内部具有主流道与支流道，主流道用于连接双向泵与受控对象而形成输出主路，支流道用于连接电液伺服阀与受控对象而形成节流旁路，压力传感器连通于主流道，形成高度集成的泵阀集成流控模块，可迳行装拆维护，压缩布局空间、减少管线数量，提高安装维护效率，降低生产维护成本。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型实施例1提供的泵阀集成流控模块的第一轴测示意图；

图2是本实用新型实施例1提供的泵阀集成流控模块的第二轴测示意图；

图3是本实用新型实施例1提供的泵阀集成流控模块的主视局部示意图；

图4是图3中泵阀集成流控模块的A-A剖视示意图；

图5是图3中泵阀集成流控模块的B-B剖视示意图；

图6是本实用新型实施例2提供的泵阀复合控制系统的系统原理示意图；

图7是本实用新型实施例2提供的泵阀复合控制系统的控制原理示意图；

图8是本实用新型实施例2提供的泵阀复合控制系统的第一控制器的控制原理框图；

图9是本实用新型实施例2提供的泵阀复合控制系统的第二控制器的控制原理框图；

图10是本实用新型实施例2提供的泵阀复合控制系统的第三控制器的控制原理框图。

主要元件符号说明：

1-泵阀复合控制系统，10-泵阀集成流控模块，11-汇流元件，111-主流道，111a-第一流道，111b-第二流道，112-支流道，112a-引流段，112b-泄流段，113-换流末端，12-双向泵，121-第一油口，122-第二油口，13-驱动电机，141-第一压力传感器，142-第二压力传感器，151-第一电液伺服阀，152-第二电液伺服阀，161-第一单向阀，162-第二单向阀，17-快速接头，20-位移传感器，31-第一控制器，32-第二控制器，33-第三控制器，40-供油箱，50-回油箱，60-油液冷却器，70-非对称液压缸。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对泵阀集成流控模块进行更全面的描述。附图中给出了泵阀集成流控模块的优选实施例。但是，泵阀集成流控模块可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对泵阀集成流控模块的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在泵阀集成流控模块的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请结合参阅图1～5，本实施例公开一种泵阀集成流控模块10，包括汇流元件11及分别集成安装于汇流元件11上的双向泵12、电液伺服阀与压力传感器，用于提供一种高度集成的泵阀复合控制器件，压缩布局空间、减少管线数量，提高安装维护效率，降低生产维护成本。

汇流元件11用于实现流体回路中泵阀流控元件的集成安装，并使这些泵阀流控元件对应流体连接形成所需的流控回路。基于此，泵阀集成流控模块10形成具有高集约度并可快速拆装的整体单元，模块中各泵阀流控元件之间无需通过管线连通，杜绝管线缠绕繁复弊端，安装维护均十分便利。汇流元件11可采用多种结构形式，即如板状、块状等类型，示范性地，汇流元件11为汇流块结构。

汇流元件11的内部具有主流道111与支流道112，用于实现对应的泵阀流控元件之间的流路连通。其中，主流道111用于连接双向泵12与受控对象而形成输出主路，提供受控对象工作所需的主驱动力；支流道112用于连接电液伺服阀与受控对象而形成节流旁路，实现对受控对象的节流调节；压力传感器连通于主流道111，实现对输出主路的压力监测。

示范性地，主流道111与支流道112分别具有复数个换流末端113，换流末端113开口于汇流元件11的表面。换流末端113用于实现汇流元件11与其他流体元件的流体交换，实现流体路径连通。换流末端113可采用多种形式实现，包括螺纹孔、通孔、接头等类型。

示范性地，不同的换流末端113分别安装双向泵12、电液伺服阀、压力传感器与快速接头17，快速接头17用于实现对外的管路连接。其中，快速接头17用于实现泵阀集成流控模块10与受控对象、供油箱40、回油箱50等流体元件的快速连接。示范性地，快速接头17为铰接接头，可实现方便的旋转调节，使之处于较佳的连接位置而保证管线紧凑。

受控对象根据实际需要而选择，用于执行对应的动作。示范性地，受控对象为液压缸，则主流道111包括第一流道111a与第二流道111b。其中，第一流道111a用于连接双向泵12的一端油口与液压缸的一腔，另一端油口用于连接供油箱40而输入液压油；第二流道111b用于连接双向泵12的一端油口与液压缸的另一腔，另一端油口用于连接供油箱40而输入液压油。相应地，双向泵12的第一油口121与第一流道111a连接，第二油口122与第二流道111b连接。

示范性地，第一流道111a与第二流道111b一端连通并共同连接于供油箱40，进一步简化主流道111的结构。示范性地，主流道111用于与供油箱40连接的一端设置单向阀，防止液压油意外回流至供油箱40。例如，第一流道111a用于连接供油箱40的一端安装第一单向阀161，第二流道111b用于连接供油箱40的一端安装第二单向阀162。示范性地，第一流道111a上安装第一压力传感器141，第二流道111b上安装第二压力传感器142。

示范性地，支流道112包括相互隔离的引流段112a与泄流段112b。其中，引流段112a一端连接于受控对象，另一端连接于电液伺服阀的进油口(P口)；泄流段112b一端分别连接于电液伺服阀的控制油口(A口或B口)，另一端连接于回油箱50。由此，电液伺服阀可实现节流控制。可以理解，于泄流段112b具有分别对应于电液伺服阀的T(出油)/A/B口的换流末端113。

可以理解，主流道111与支流道112可通过不同的换流末端113连通于受控对象，亦可共享相同的换流末端113连通于受控对象。示范性地，引流段112a远离电液伺服阀的进油口的一端连通于主流道111，使主流道111与支流道112共享换流末端113，减少换流末端113的数量，简化汇流元件11的结构。

示范性地，支流道112成对设置并分别连接于液压缸的两腔，电液伺服阀与支流道112一一对应地设置。换言之，支流道112的数量至少为二。每一支流道112分别安装一电液伺服阀，用于实现对液压缸的一腔的旁路节流。由于液压缸具有两腔，则第一电液伺服阀151用于实现第一腔的旁路节流，第二电液伺服阀152用于实现第二腔的旁路节流。

示范性地，双向泵12上安装有用于驱动其工作的驱动电机13。驱动电机13可通过联轴器直接安装于双向泵12上，具有一体紧固结构。

实施例2

请结合参阅图1～7，本实施例公开一种泵阀复合控制系统1，包括实施例1所介绍的泵阀集成流控模块10、位移传感器20与控制单元，用于实现对非对称液压缸70(受控对象)的泵阀复合控制。首先说明的是，非对称液压缸70的内腔由活塞划分为有杆腔与无杆腔，活塞杆位于有杆腔内。

其中，双向泵12与驱动电机13用于实现容积控制目的。双向泵12一端通过第一流道111a油路连接于非对称液压缸70的无杆腔，另一端通过第二流道111b油路连接于非对称液压缸70的有杆腔。

双向泵12具有两个旋转方向，通过正反转切换而实现不同的输出目的。在不同方向的旋转输出驱动下，非对称液压缸70实现伸缩往复运动。示范性地，双向泵12具有可变排量而为双向变量泵，通过容积变化而实现排量调节，具有容积控制特性。双向泵12种类众多，示范性地，可以是双向齿轮泵。可以理解，通过驱动电机13的驱动控制，双向泵12可实现快速的方向切换与排量调节。

压力传感器用于分别监测非对称液压缸70的两腔的实时压力。换言之，压力传感器的数量至少为二，其中，第一压力传感器141用于监测无杆腔的实时压力，第二压力传感器142用于监测有杆腔的实时压力。示范性地，第一压力传感器141安装于无杆腔的油口油路(例如第一流道111a)上，第二压力传感器142安装于有杆腔的油口油路(例如第二流道111b)上。

位移传感器20用于监测非对称液压缸70的活塞运动的实时位移。位移传感器20的种类众多，包括直线位移传感器、磁致伸缩位移传感器20、LVDT位移传感器、拉绳位移传感器等类型。示范性地，位移传感器20为磁致伸缩位移传感器。

示范性地，位移传感器20一体集成于非对称液压缸70上，随非对称液压缸70的活塞杆的活塞运动而实时测量活塞位移。可以理解，根据位移传感器20的测量值，即可计算非对称液压缸70的活塞运动速度、加速度等运动参数。

电液伺服阀用于分别实现非对称液压缸70的两腔的旁路泄压，解决非对称液压缸70存在的非对称流量特性问题。具体而言，由于非对称液压缸70的两腔面积不对称引起的流量不对称，当无杆腔出油、有杆腔进油时，多余的油液强迫两腔内的压力上升，产生压力与位置扰动而导致系统的力控制精度下降。电液伺服阀实时自旁路阀式泄除两腔的多余油液而实现旁路节流调节，消除无杆腔与有杆腔的压力扰动与位置扰动，从而保证理想的力控制精度。

其中，第一电液伺服阀151设置于非对称液压缸70的一侧旁路(一侧的支流道112)，用于释放非对称液压缸70的无杆腔的多余油液；第二电液伺服阀152设置于非对称液压缸70的另一侧旁路(另一侧的支流道112)，用于释放非对称液压缸70的有杆腔的多余油液。

示范性地，泵阀复合控制系统1还包括回油箱50，用于接收第一电液伺服阀151与第二电液伺服阀152释放的多余油液。换言之，第一电液伺服阀151的进油口(P口)通过引流段112a连接于非对称液压缸70的无杆腔，控制口(A口或B口)通过泄流段112b连接于回油箱50；第二电液伺服阀152的进油口(P口)通过引流段112a连接于非对称液压缸70的有杆腔，控制口(A口或B口)通过泄流段112b连接于回油箱50。示范性地，回油箱50为常压油箱。示范性地，第一电液伺服阀151与第二电液伺服阀152分别通过油液冷却器60而油路连接于回油箱50。

控制单元用于根据压力传感器的监测值、位移传感器20的监测值与非对称液压缸70的目标参数控制驱动电机13的输出转矩、第一电液伺服阀151与第二电液伺服阀152的泄压流量。其中，非对称液压缸70的目标参数是指其所预期达到的动态目标值，包括目标输出力、活塞运动的目标速度与目标位移等不同运动参数。

根据前述参数数值，控制单元对应实现对驱动电机13(间接地对双向泵12)、第一电液伺服阀151与第二电液伺服阀152的前馈控制与反馈控制，降低力控制刚性而增强柔顺性，抑制位置扰动对力控精度的影响，减少时间迟滞而提高控制灵敏度。

请结合参阅图7～10，示范性地，控制单元包括第一控制器31、第二控制器32与第三控制器33。其中，第一控制器31用于根据非对称液压缸70的目标参数与两腔的实时压力控制驱动电机13的输出转矩，第二控制器32用于根据非对称液压缸70的目标参数、两腔的实时压力与活塞运动的实时位移控制第一电液伺服阀151的开口度，第三控制器33用于根据非对称液压缸70的目标参数、两腔的实时压力与活塞运动的实时位移控制第二电液伺服阀152的开口度。

示范性地，泵阀复合控制系统1还包括供油箱40，用于提供双向泵12所需泵送的液压油。供油箱40一端连接于无杆腔，另一端连接于有杆腔。在双向泵12的泵送作用下，供油箱40的液压油对应输出至无杆腔或有杆腔。示范性地，供油箱40为加压油箱，保证在双向泵12停止工作时系统油路充满油液，防止空气混入，并在双向泵12工作时提供油液。

示范性地，供油箱40的输出油口一端通过第一单向阀161及第一流道111a油路连接于非对称液压缸70的无杆腔，另一端通过第二单向阀162及第二流道111b油路连接于非对称液压缸70的有杆腔，防止系统中的油液回流至供油箱40。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。