示例案例六

頂升液壓缸

傳統的頂升油缸除提高了安全系數外，基本機構都和普通的油缸一樣。所受負載和承載腔壓力相互作用的結果使得活塞/柱塞桿頂出或回縮，只有兩者相互平衡的時候，才能把頂升的物件停留在一個位置上。但是這種平衡是很脆弱的，頂升過程中細微的摩擦甚至油壓的波動，都能打破這種平衡。所以，要維持這平衡狀態，只有靠伺服閥/比例閥對頂升油缸承載腔壓力進行動態控制，致使目前的頂升系統都用伺服閥/比例閥進行閉環控制。事實上，由于閉環系統控制參數對于工況（壓力、流量、控制容積，溫度等）、控制管路長度非常敏感，造成頂升實施前需要大量的測量調整工作。再加上閉環系統控制參數的調整對操作人員的技術要求很高，幾乎是專家級的，又對用戶增加了使用的難度和成本。更重要的是，現有的系統對于4缸以上的多缸同步，其實施的技術難度很大，也包括對單個油缸的超高壓要求。  現在出現了一種最新的技術‐‐4H伺服機構，這種伺服機構主要由控制芯棒和分配閥套組成。它的特點是，在油壓的作用下，控制芯棒和分配閥套軸向相對位置的變化只決定于它們相互之間的角位移。例如，控制芯棒順時針旋轉而分配閥套不轉，分配閥套由活塞帶動向上運動；當控制芯棒逆時針旋轉而分配閥套不轉，則分配閥套由活塞帶動向下運動。如果控制芯棒分配閥套之間沒有相對的的角位移，則它們軸向的相對位置由油缸的工作腔伺服定位。其實質就是一個機液位置伺服機構，類似于曾出現過的的數字缸。但由于沒有滾珠絲桿之類的機械傳動付作為中間環節，所以頻響更高，精度更高。  如果在油缸內部構造一個4H伺服機構，使每個油缸都是自動位置伺服的，前文所述的問題都可以迎刃而解。這就意味著，在油缸負載能力范圍之內，這種油缸的位置只取決于其內部的伺服電機/步進電機接受到的脈沖指令（不采用機械的螺紋傳動，如滾珠絲杠等），其精度完全可以控制在0.1mm范圍之內。雖然整個系統中也需要位移傳感器，但其目的只是出于安全的考慮，而不是作為偏差量進入控制環節，和現有系統的使用目的有著本質的區別。可以說，一個系統中有著數字電路地址分配極限（2的N次方）之內數量的油缸，以小于0.1mm的精度同步頂升，是一個前所未有的突破。在系統的組織方面，油缸與液壓泵站可以任意組合，不必拘泥于一拖幾，每個油缸單獨接收系統的位置控制信號，所以整個系統的構建可以象搭積木一樣，給用戶極大的方便。在具體操作的工序方面，只需在計算載荷分布后進行預頂升，確認各缸負載在其能力范圍之內，如有不夠，換直徑大些的或增加油缸數量即可。這種系統的操作非常簡單，操作人員經過短期的培訓都能熟練使用。所以，無論從工期的角度，還是從人員要求的角度，這種系統無疑是有著得天獨厚的優勢。