数字液压缸的几个问题

　　1. 概述

　　数字液压缸目前并没有明确的定义，多数人认可的概念就是电机驱动的阀控液压缸，电机可以用步进电机或伺服电机，同时液压缸的位置反馈采用滚珠丝杠这种机械方式，所以最初被称为步进液压缸。图1为数字液压缸的原理图，具体构造就是在液压缸中安装滚珠丝杠，在缸尾安装滑阀，阀芯与丝杠“连接”，阀芯的另一端与伺服电机“连接”，这里所说的“连接”不是简单的连接，是一种旋转和进给复合的机构连接，当电机旋转时，阀芯将沿轴向移动打开油路给液压缸供油，使得活塞杆移动，由于活塞杆移动带动滚珠丝杠移动，滚珠丝杠又将阀芯推回到关闭状态。如果伺服电机不断旋转，阀芯不断打开，则活塞杆不断运动，这就是目前使用的数字液压缸原理。至于液压缸运动的速度和位移，与伺服电机的转动速度、丝杠导程和阀的流量有关，需要进行各个环节的参数匹配。数字液压缸还有其他几种类型，如活塞杆直接反馈的，滑阀驱动的。

图1 数字液压缸原理图

　　2. 数字液压缸的控制问题

　　首先数字液压缸的比较对象是电液伺服缸，应用的场合也是需要使用电液伺服缸的地方。所以讨论数字液压缸的控制精度、频响范围等内容都是相对电液伺服缸而言。

　　2.1 闭环反馈

　　数字液压缸是闭环反馈的，该闭环反馈采用的是机械传动方式，而电液伺服缸采用的是传感器的电压或电流信号反馈。这种机械式的闭环反馈是在数字液压缸中安装了滚柱丝杠，并与数字阀的阀芯连接，当步进电机或伺服电机驱动阀芯产生轴向位移时，阀芯打开，高压油进入油缸推动活塞运动，同时带动丝杠运动将阀芯推回零位，油缸活塞到达指令位置。关于滚珠丝杠如何将阀芯推回零位，目前有多种机构形式都可以实现，各有优缺点，不在这里详述。

　　2.2 控制精度

　　数字液压缸的控制精度主要取决于机械反馈传动环节，具体说来就是滚珠丝杠的精度、阀芯与电机连接机构的精度，是机械精度决定了数字液压缸的控制精度（与此相比电机可以认为是精确的），目前我们一般采用的是0.008mm/300mm精度的滚珠丝杠，再考虑到其他机械环节，测试结果是数字液压缸可以达到0.015mm左右的控制精度。

　　数字液压缸的控制精度主要取决于机械反馈传动环节，这里有个基本前提，那就是整个控制系统中其他环节的精度远远高于机械传动部分，如伺服电机编码器的精度、数模转换器的精度等与滚珠丝杠相比完全可以认为是精确的！