微机控制变量轴向柱塞泵的制作方法

专利名称：微机控制变量轴向柱塞泵的制作方法技术领域：微机控制变量轴向柱塞泵，属于液压传动系统的重要元件－－油泵，进一步讲是单片微机控制的变量型轴向柱塞泵。它属于机电一体化产品。变量轴向柱塞泵是一种用途广泛的液压泵，随着技术的进步，其变量型式发展有多种。在诸变量型式中，除电液比例控制型(即BCY泵)外，都是单一功能的变量型式。而BCY泵，虽能实现多种变量型式，但有明显的缺点a.为外控型，即必须附加一个泵才能变量；b.目前只有单向工作(正向变量)型式的，而闭式液压系统往往要求泵双向变量；c.控制装置系比例放大器，实现系统自动化或遥控时，还须另配微机；d.主体增加了比例先导阀，只有专业制造厂才能完成。《单片计算机应用技术》一书(人民邮电出版社，1988年5月第一版，鄢定明编著)讲述单片机在液相外延推舟系统的应用举例(单片机控制步进电机)。但单片机应用于轴向柱塞泵的例子在国内外刊物尚未见报导。本实用新型的设计目的在于避免上述现有技术中的不足，而提供一种能实现任意型式变量的轴向柱塞泵，使泵和用户设备能方便地组成自动化系统。对新产品制造和老产品改造都非常适应。本实用新型可以通过以下措施来达到。微机控制变量轴向柱塞泵的主体为原泵本体，伺服拉杆由步进电机驱动，在步进电机座上固定有基准定位开关，步进电机和基准定位开关及系统模拟量通过导线连接到泵用微机控制变量装置上。泵用微机控制变量装置由单片机及I／O扩展电路、键盘显示器、A／D转换器、步进电机驱动电路、自监电路以及电源等部分组成。它通过控制3～5相步进电机的工作，进而控制泵的变量机构。它有自动手动两种功能，至少可以显示两种参数(如压力、流量)及两种报警功能(如压力超限、速度过快，并设计有自动监控功能。步进电机通过传动装置(螺杆、螺母)带动拉杆上下运动，达到变量的目的。在传动装置上安装的基准定位开关，可以确保空载起动及开环变量的重复性能。泵用微机控制变量装置可以与泵本体构成一体，也可以根据用户需要分开。在泵用微机控制变量装置中单片机是本装置的核心。根据芯片种类的不同，可以扩展一片程序存储器EPROM，根据用户的需要还可以扩展一片存储器RAM和一片可编程I／O芯片。各芯片通过线选法或译码器寻址。键盘是本装置的输入部分，通过工作方式选择开关(在面板上)，可以设定自动工作和手动工作，该选择开关采用中断方式与CPU连接，或用软件实现。显示器为4～6位七段LED显示器，用两个8位输出口一个输出段选码，另一个输出位选码。A／D转换器直接与单片机总线相连，它将泵的压力、流量等模拟量转换成数字量送入单片机。单片机输出口通过光电耦合器和功率驱动器组成的步进电机驱动电路，接至步进电机。步进电机采用单一电压方式驱动。其脉冲的分配由软件完成。自监电路系内监控复位电路，它和外复位按钮一起通过或门电路和CPU复位脚相接。电源输出有供微机用＋5V，光电耦合器用±12V(或±15V)及步进电机用＋27V。下面以微机控制变量轴向柱塞泵与相关泵－－电动变量型(DCY泵)、电液比例控制型(BCY泵)比较来说明其优点微机控制变量轴向柱塞泵比DCY泵可靠性高，响应速度快，控制精度高。而DCY泵故障率很高，在频繁变量时只能起微调作用，更不能实现自动控制。微机控制变量轴向柱塞泵和BCY泵相比a.都可以从零位开始工作，属节能型；b.都可以无级调速，控制精度很高；c.主体都与CY14－1B本体通用，便于改造。但微机控制变量轴向柱塞泵优点是a.内控，即不需要外加泵源，经济性好；b.其变量机构制造简单，便于用户在原泵基础上改造；c.它可以正反双向变量，即双向工作。而国内BCY泵只能正向变量(单向)；d.其控制装置的核心是微机，内有接口，很容易与机械设备连成一体，便于新功能的进一步扩展。而BCY泵在自动控制时往往需要另配微机。 如下图1.微机控制变量轴向柱塞泵结构示意图；图2.泵用微机控制变量装置面板示意图；图3.泵用微机控制变量装置背板示意图；图4.泵用微机控制变量装置的硬件框图。本实用新型下面将结合附图作进一步详述图1中，微机控制变量轴向柱塞泵的泵本体(1)选用CCY14－1B轴向柱塞泵－－机液伺服变量的斜盘式轴向柱塞泵，但需改动上法兰与拉杆，以增加安装基准。步进电机座(2)安设在泵本体(1)的上法兰上，用于固定步进电机(3)。步进电机(3)采用55BF003型。基准定位开关(4)安装在步进电机座上，型号选用KWX型微动开关。泵用微机控制变量装置(5)安设在支架(6)上，它的面板、背板布置和电气原理结合图2、图3和图4说明。图2中，泵用微机控制变量装置面板上布置有电源开关(7)、工作方式选择开关(自动、手动)(8)、压力显示屏(9)、步进电机工作指示灯(10)、报警灯(11)、流量(速度)显示屏(12)、键盘(13)、外复位开关(14)、报警喇叭(15)。图3中，泵用微机控制变量装置背板上有电源插座(16)、I／O线插口(17)、步进电机接线口(18)、保险丝管座(19)。图4中(一)计算机部分单片机(21)选用MCS－51系列的8031，并扩展一片程序存储器2764(38)，用74LS373作为地址锁存器(39)。8031(21)的P2口的P2.0～P2.4接2764(38)的A8～A12，以完成8K字节的寻址。为方便用户利用本装置与用户设备组成系统的需要，扩展了一片6264作为外部数据存储器(37)。本单片机用译码法寻址，译码器(40)为74LS138。(二)键盘显示器键盘(32)、七段LED显示器(35)通过两片74LS273(33)、(36)和一片74LS125(31)芯片直接与8031单片机(21)的P0口相连。键盘(32)为2×4的，其中上行为自动工作用键，下行为手动操作用键，通过设置在面板上的工作方式选择开关来选择自动或手动工作方式。七段LED显示器为四位，其左两位表示油泵工作压力值，右两位表示油泵排量(或变位机构摆角)值。以便于实时控制及远距离操纵。驱动器(34)用两片75452。(三)A／D转换器考虑到用户的方便，装置内扩展了一片可编程接口芯片8155(29)和一片八位A／D转换器ADC0809(30)。8155的PA口经74LS7407(26)驱动声光报警器(25)；PB口经74LS7404(27)驱动继电器组(用户所用)；多余口供用户作I／O线使用。ADC0809(30)具有八个通道的模拟量输入线，泵的基准定位信号及泵的压力、流量信号分别占一个通道，其余五路供用户使用。光电耦合器4N35(28)起隔离、抗干扰作用。(四)步进电机驱动电路单片机(21)的P1的0～4位被设成输出位，分别控制步进电机各相绕组的通断。CPU发出的控制脉冲经光电耦合器4N35(22)和功率驱动电路(3DK4C×2构成)(23)加到步进电机上，其脉冲分配由软件完成。(五)自监电路该电路主要元件是74LS123(41)，其内含有两级单稳，用来监视运行的程序。若程序运行中发生故障，程序停止运行时，第一级单稳收不到触发信号，则第二级单稳翻转，产生CPU复位信号。为便于调试，电路中也设计有外复位开关(24)以及或门电路74LS00(42)。(六)电源部分(1)它包括两台电源变压器，一台供步进电机用(＋27V)；另一台分别供微机(＋5V)、光电耦合器(±12V)及用户传感器(＋12V)。为保证计算机工作的可靠性，变压器付边绕组是各自独立的。两台变压器均采取了屏蔽措施。权利要求1.一种由泵本体和变量机构组成的变量轴向柱塞泵，其特征在于由步进电机驱动变量机构的伺服拉杆，在步进电机座上固定有基准定位开关，步进电机、基准定位开关及系统模拟量通过导线接到泵用微机控制变量装置上。2.根据权利要求1所述的变量轴向柱塞泵，其特征在于所说的泵用微机控制变量装置由单片机及I／O扩展电路、键盘显示器、A／D转换器、步进电机驱动电路、自监电路以及电源部分所组成，单片机通过3～5相步进电机驱动电路与步进电机相联，又通过I／O扩展电路与继电器组及报警器相联，键盘由自动工作用键和手动操作键组成，自监电路系内监控复位电路。3.根据权利要求1所述的变量轴向柱塞泵，其特征在于所说的泵本体为斜盘式轴向柱塞泵。4.根据权利要求1或3所述的变量轴向柱塞泵，其特征在于所说的变量机构为机液伺服变量机构。专利摘要微机控制变量轴向柱塞泵，属于液压油泵，它由轴向柱塞泵本体、步进电机驱动变量机构、泵用微机控制变量装置三部分组成。该泵可以按照用户设备的不同需要，实现任意形式的变量，可以自动对泵变量，也可以手动按键变量，并进行数显和声光报警。该泵变量机构能实现液压系统的无级变速及遥控，适合于工业自动化的需要。文档编号F04B1/28GK2068598SQ9021069公开日1991年1月2日 申请日期1990年4月2日 优先权日1990年4月2日发明者周明礼 申请人:山东省煤炭科学研究所