一种气动马达伺服系统及控制方法

技术领域

本发明属于气动马达技术领域，具体涉及一种气动马达伺服系统及控制方法。

背景技术

与传统的电动马达、液压马达相比，气动马达重量较轻，安装运输方便；又因为其工作介质是压缩空气，不会引起火灾；气动马达过载时能与供气压力保持平衡，自动停转；和液压马达相比，压缩空气的泄露也不会对环境造成污染；和电动马达相比，也不存在过压、过流、绝缘降低等问题导致的电机损坏现象。

然而，气动马达的输出转速与其气源与直接关系，现有技术中，气源在由压缩机进入气动马达之间的过程中，具有很多的损耗，直接影响气动马达输出转速，使得气动马达难以达到或刚好获得需要的转速。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种气动马达伺服系统及控制方法，实现实时反馈控制，并获得需要的精准的气动马达输出转速。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种气动马达伺服系统，其特征在于，所述气动马达伺服系统包括：气动马达和为气动马达供气的气源控制系统；

所述气动马达包括气动马达本体、第一气口、第二气口和输出轴；所述输出轴上安装有转速传感器，转速传感器用于获取输出轴转速信号并将转速信号传递至气源控制系统；

所述气源控制系统用于控制进入气动马达本体内的气源流量；

所述气源控制系统包括：依次连接的气液分离器、空气净化器、空气压缩机、进气阀；所述气源控制系统还包括正转阀、反转阀、第一进气流量传感器和第二进气流量传感器；

所述第一进气流量传感器设置在正转阀后部并与第一气口连通，所述第二进气流量传感器设置在反转阀后部并与第二气口连通，正转阀和反转阀并联在进气阀后部；所述第一气口和第二气口上分别连接有第一回气管和第二回气管，第一回气管和第二回气管均与气液分离器连通；

所述进气阀后部，与正转阀、反转阀之间还连接有流量比例调节阀，正转阀和反转阀并联在流量比例调节阀后部；

由此，通过转速传感器实时获取气动马达的输出轴输出的转速信号，反馈至气源控制系统，气源控制系统实时对进入气动马达内的气压和气流进行控制，确保气动马达输出需要的转速。

其中，所述流量比例调节阀为电动阀，通过控制器自动调节流量输送开度，实现实际输出流量的调节。

其中，所述空气压缩机输出的额定气压和气流相较于气动马达需要的气流气压和流量更大，以弥补气体在运动中的损耗，确保气动马达输出需要额定转速。

其中，所述第一回气管和第二回气管上分别设置有第一单向阀和第二单向阀，用于控制和选择回气气路，分别适应在气动马达正转和反转两种工作模式下工作。

其中，所述气动马达本体内设置有分别与第一气口和第二气口连通的第一气腔和第二气腔；

其中，所述第一气腔上还设置有排气孔，排气孔上安装有手动流量调节阀。

其中，所述排气口和手动流量调节阀的设置，能够通过手动对气动马达本体内气压和流量的微量调节，实现对气动马达输出的转速的微量调节，从而提供一种气动马达输出转速的调节方式；

在正常工作中，或在整个气动马达伺服系统的自动控制下，气动马达输出了需要的转速室，排气孔和手动流量调节阀是关闭的；

在整个伺服系统自动控制下，还存在微量的偏差，则可以通过所述手动流量调节阀来进行调节。

其中，所述气源控制系统上还连接有伺服控制器，所述伺服控制器包括控制模块、信号采集模块、信号输出模块和通讯模块；其中，通讯模块与上位机连接，信号采集模块分别与转速传感器、第一进气流量传感器和第二进气流量传感器信号连接，信号输出模块分别与进气阀、正转阀、反转阀和流量比例调节阀信号连接。

其中，所述进气阀、正转阀、反转阀和流量比例调节阀均为电动自动控制阀。

其中，所述第一进气流量传感器和第二进气流量传感器输出的流量信号，用于检测和校验气动马达的正常工作与否，若是第一进气流量传感器和第二进气流量传感器中流量正常，但是气动马达始终不能输出需要的转速，则判断气动马达自身出现故障，需要进行停机维修。

此外，本发明还提供一种气动马达伺服系统的控制方法，用作上述气动马达伺服系统的控制方法，所述方法具体如下：

所述信号采集模块实时采集气动马达输出轴的转速信号，并将转速信号传递至伺服控制器的控制模块，控制模块通过计算和判断实时转速与设定值，生成反馈信号用以控制流量比例调节阀，流量比例调节阀控制进入气动马达的气源气量，来确保气动马达输出需要的转速。

(三)有益效果

与现有技术相比较，本发明提供一种气动马达伺服系统，其通过在输出轴上设置转速传感器获得气动马达的输出转速，通过流量比例调节阀实施调节进入气动马达内的气流，消除或减少气源是输送过程中出现的损失，确保气动马达输出需要的转速。

本发明通过伺服控制器的实时闭环控制，获得实时的气动马达输出转速。

附图说明

图1为本发明技术方案的气动马达伺服系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

为解决上述技术问题，本发明提供一种气动马达伺服系统，如图1所示，所述气动马达伺服系统包括：气动马达和为气动马达供气的气源控制系统；

所述气动马达包括气动马达本体、第一气口、第二气口和输出轴；所述输出轴上安装有转速传感器，转速传感器用于获取输出轴转速信号并将转速信号传递至气源控制系统；

所述气源控制系统用于控制进入气动马达本体内的气源流量；

所述气源控制系统包括：依次连接的气液分离器、空气净化器、空气压缩机、进气阀；所述气源控制系统还包括正转阀、反转阀、第一进气流量传感器和第二进气流量传感器；

所述第一进气流量传感器设置在正转阀后部并与第一气口连通，所述第二进气流量传感器设置在反转阀后部并与第二气口连通，正转阀和反转阀并联在进气阀后部；所述第一气口和第二气口上分别连接有第一回气管和第二回气管，第一回气管和第二回气管均与气液分离器连通；

所述进气阀后部，与正转阀、反转阀之间还连接有流量比例调节阀，正转阀和反转阀并联在流量比例调节阀后部；

由此，通过转速传感器实时获取气动马达的输出轴输出的转速信号，通过闭环反馈至气源控制系统，气源控制系统实时对进入气动马达内的气压和气流进行控制，确保气动马达输出需要的转速，解决现有技术中，气动马达和气源系统在工作中出现气体流量和气体压力损耗，造成气动马达输出的实际转速小于需要的额定转速的问题。

其中，所述流量比例调节阀为电动阀，通过控制器自动调节流量输送开度，实现实际输出流量的调节。

其中，所述空气压缩机输出的额定气压和气流相较于气动马达需要的气流气压和流量更大，以弥补气体在运动中的损耗，确保气动马达输出需要额定转速。

其中，所述第一回气管和第二回气管上分别设置有第一单向阀和第二单向阀，用于控制和选择回气气路，分别适应在气动马达正转和反转两种工作模式下工作。

其中，所述气动马达本体内设置有分别与第一气口和第二气口连通的第一气腔和第二气腔；

其中，所述第一气腔上还设置有排气孔，排气孔上安装有手动流量调节阀。

其中，所述排气口和手动流量调节阀的设置，能够通过手动对气动马达本体内气压和流量的微量调节，实现对气动马达输出的转速的微量调节，从而提供一种气动马达输出转速的调节方式；

在正常工作中，或在整个气动马达伺服系统的自动控制下，气动马达输出了需要的转速室，排气孔和手动流量调节阀是关闭的；

在整个伺服系统自动控制下，还存在微量的偏差，则可以通过所述手动流量调节阀来进行调节。

其中，所述气源控制系统上还连接有伺服控制器，所述伺服控制器包括控制模块、信号采集模块、信号输出模块和通讯模块；其中，通讯模块与上位机连接，信号采集模块分别与转速传感器、第一进气流量传感器和第二进气流量传感器信号连接，信号输出模块分别与进气阀、正转阀、反转阀和流量比例调节阀信号连接。

其中，所述进气阀、正转阀、反转阀和流量比例调节阀均为电动自动控制阀。

其中，所述第一进气流量传感器和第二进气流量传感器输出的流量信号，用于检测和校验气动马达的正常工作与否，若是第一进气流量传感器和第二进气流量传感器中流量正常，但是气动马达始终不能输出需要的转速，则判断气动马达自身出现故障，需要进行停机维修。

此外，本发明还提供一种气动马达伺服系统的控制方法，用作上述气动马达伺服系统的控制方法，所述方法具体如下：

所述信号采集模块实时采集气动马达输出轴的转速信号，并将转速信号传递至伺服控制器的控制模块，控制模块通过计算和判断实时转速与设定值，生成反馈信号用以控制流量比例调节阀，流量比例调节阀控制进入气动马达的气源气量，来确保气动马达输出需要的转速；所述控制方法中，通过伺服控制器的实时闭环控制，获得实时的气动马达输出转速。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种气动马达伺服系统，包括气动马达和为气动马达供气的气源控制系统；

所述气动马达包括气动马达本体、第一气口、第二气口和输出轴；所述输出轴上安装有转速传感器，转速传感器获取输出轴转速信号并将转速信号传递至气源控制系统；

所述气源控制系统用于控制进入气动马达本体内的气源流量；

所述气源控制系统包括：依次连接的气液分离器、空气净化器、空气压缩机、进气阀；所述气源控制系统还包括正转阀、反转阀、第一进气流量传感器和第二进气流量传感器；

所述第一进气流量传感器设置在正转阀后部并与第一气口连通，所述第二进气流量传感器设置在反转阀后部并与第二气口连通，正转阀和反转阀并联在进气阀后部，第一气口和第二气口上分别连接有第一回气管和第二回气管，第一回气管和第二回气管均与气液分离器连通；

所述进气阀后部，与正转阀、反转阀之间还连接有流量比例调节阀，正转阀和反转阀并联在流量比例调节阀后部；

基于上述技术方案，通过转速传感器实时获取气动马达的输出轴输出的转速信号，通过闭环反馈至气源控制系统，气源控制系统实时对进入气动马达内的气压和气流进行控制，确保气动马达输出需要的转速，解决现有技术中，气动马达和气源系统在工作中出现气体流量和气体压力损耗，造成气动马达输出的实际转速小于需要的额定转速的问题。

所述气动马达伺服系统中流量比例调节阀为电动阀，通过控制器自动调节流量输送开度，实现实际输出流量的调节；

所述气动马达伺服系统中空气压缩机输出的额定气压和气流相较于气动马达需要的气流气压和流量更大，以弥补气体在运动中的损耗，确保气动马达输出需要额定转速。

所述气动马达伺服系统中，第一回气管和第二回气管上分别设置有第一单向阀和第二单向阀，用于控制和选择回气气路，分别适应在气动马达正转和反转两种工作模式下工作。

所述气动马达伺服系统中，气动马达本体内设置有分别与第一气口和第二气口连通的第一气腔和第二气腔，第一气腔上还设置有排气孔，排气孔上安装有手动流量调节阀；排气口和手动流量调节阀的设计，能够通过手动对气动马达本体内气压和流量的微量调节，实现对气动马达输出的转速的微量调节，提供一种气动马达输出转速的调节方式。在正常工作中，或在整个气动马达伺服系统的自动控制下，气动马达输出了需要的转速室，排气孔和手动流量调节阀是关闭的。在整个伺服系统自动控制下，还存在微量的偏差，则可以通过本手动流量调节阀来进行调节。

所述气动马达伺服系统中，气源控制系统上还连接有伺服控制器，所述伺服控制器包括控制模块、信号采集模块、信号输出模块和通讯模块；其中，通讯模块与上位机连接，信号采集模块分别与转速传感器、第一进气流量传感器和第二进气流量传感器信号连接，信号输出模块分别与进气阀、正转阀、反转阀和流量比例调节阀信号连接；

其中，所述进气阀、正转阀、反转阀和流量比例调节阀均为电动自动控制阀，通过信号自动控制，提高控制精度，确保控制的精准。

其中，所述第一进气流量传感器和第二进气流量传感器输出的流量信号，用于检测和校验气动马达的正常工作与否，若是第一进气流量传感器和第二进气流量传感器中流量正常，但是气动马达始终不能输出需要的转速，则判断气动马达自身出现故障，需要进行停机维修。

此外，本发明还提供一种气动马达伺服系统的控制方法，用作上述气动马达伺服系统的控制方法，所述方法具体如下：

所述信号采集模块实时采集气动马达输出轴的转速信号，并将转速信号传递至伺服控制器的控制模块，控制模块通过计算和判断实时转速与设定值，生成反馈信号用以控制流量比例调节阀，流量比例调节阀控制进入气动马达的气源气量，来确保气动马达输出需要的转速；所述控制方法中，通过伺服控制器的实时闭环控制，获得实时的气动马达输出转速。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。