活塞行程檢測裝置、液壓系統控制設備和方法及工程機械的製作方法

2023-09-09 15:59:50

活塞行程檢測裝置、液壓系統控制設備和方法及工程機械的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種活塞行程檢測裝置、液壓系統控制設備和方法及工程機械，具體公開了一種用於檢測泵送設備中輸送缸活塞行程的裝置、用於對泵送液壓系統進行補洩油控制的設備和方法、以及工程機械。所述裝置包括：感應件，隨所述輸送缸活塞運動，該感應件具有一感應面，該感應面相對於所述感應件的運動方向傾斜一角度；距離傳感器，與所述感應面相對，用於檢測與所述感應面之間的距離；以及處理器，與所述距離傳感器連接，用於根據所述距離傳感器檢測到的距離和所述角度計算所述輸送缸活塞的行程。由此，可以以較小的改造代價實現對輸送缸活塞行程的檢測，降低構建成本，安裝、調試和維護十分方便。
【專利說明】活塞行程檢測裝置、液壓系統控制設備和方法及工程機械
【技術領域】
[0001]本發明涉及工程領域，具體地，涉及一種用於檢測泵送設備中輸送缸活塞行程的裝置、用於對泵送液壓系統進行補洩油控制的設備和方法，以及工程機械。
【背景技術】
[0002]混凝土泵送設備為高壓混凝土輸送設備，泵送系統在作業時往往出現液壓油洩漏或過多的情況，導致油缸作業行程發生改變，降低了泵送性能，甚至造成設備損壞。為此，需要對泵送液壓系統進行補洩油控制，在液壓油出現洩漏時補油，在液壓油過多時洩油，以提高設備作業性能。
[0003]想要實現對液壓系統的補洩油控制，需要獲知輸送缸(例如，混凝土泵送設備中的砼缸)活塞行程。現有的檢測輸送缸活塞行程的方法是在活塞連杆內安裝行程傳感器，但這種檢測方法需要對現有的泵送系統進行較大改造，而且維護困難，同時增加構建成本。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供一種用於檢測泵送設備中輸送缸活塞行程的裝置、用於對泵送液壓系統進行補洩油控制的設備和方法、以及工程機械，從而以較小的改造代價實現對輸送缸活塞行程的檢測和對泵送液壓系統的補洩油控制。
[0005]為了實現上述目的，本發明提供一種用於檢測泵送設備中輸送缸活塞行程的裝置，該裝置包括:感應件，隨所述輸送缸活塞運動，該感應件具有一感應面，該感應面相對於所述感應件的運動方向傾斜一角度；距離傳感器，與所述感應面相對，用於檢測與所述感應面之間的距離；以及處理器，與所述距離傳感器連接，用於根據所述距離傳感器檢測到的距離和所述角度計算所述輸送缸活塞的行程。
[0006]本發明還提供一種用於對泵送液壓系統進行補洩油控制的設備，該設備包括:上述用於檢測輸送缸活塞行程的裝置，用於在換向時檢測輸送缸活塞的行程；控制裝置，用於根據所述距離傳感器檢測到的距離和一預定距離、或者所計算出的輸送缸活塞的行程和一預定的輸送缸活塞的行程，以及所述泵送液壓系統的連通類型來對所述泵送液壓系統進行補洩油控制。
[0007]本發明還提供一種包括上述設備的工程機械。
[0008]本發明還提供一種用於對泵送液壓系統進行補洩油控制的方法，該方法包括:在換向時，由距離傳感器檢測與和輸送缸活塞連接的感應件上的感應面的距離，其中該感應面相對於所述感應件的運動方向傾斜一角度；根據所檢測出的距離和所述角度，計算所述輸送缸活塞的行程；根據所檢測到的距離和一預定距離、或者所計算出的輸送缸活塞的行程和一預定的輸送缸活塞的行程，以及所述泵送液壓系統的連通類型來對所述泵送液壓系統進行補洩油控制。
[0009]在上述技術方案中，由於增設了一具有傾斜的感應面的感應件、以及用於檢測與該感應面之間的距離的距離傳感器，可以使得輸送缸活塞水平方向上的行程變化能夠反映到距離傳感器與感應面之間的距離變化，因此，通過距離傳感器檢測與感應面之間的距離，就可得出相對應的輸送缸活塞水平方向上的具體行程。並且，由於距離傳感器檢測的是與感應面之間的距離，因此，該距離傳感器無需被內置到活塞連杆內，對泵送系統的改造代價較小，降低構建成本，而且由於該傳感器可以被外置，因此安裝、調試和維護十分方便。基於檢測出的輸送缸活塞行程控制液壓系統的補洩油，以此提高設備作業性能。
[0010]本發明的其他特徵和優點將在隨後的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]附圖是用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用於解釋本發明，但並不構成對本發明的限制。在附圖中:
[0012]圖1是泵送設備中部分組件的結構示意圖；
[0013]圖2是根據本發明的實施方式的輸送缸活塞行程檢測裝置的結構圖；
[0014]圖3是根據本發明的實施方式的輸送缸活塞行程檢測裝置的結構的局部放大圖；
[0015]圖4是根據本發明的實施方式的用於對泵送液壓系統進行補洩油控制的設備的結構圖；以及
[0016]圖5是根據本發明的實施方式的用於對泵送液壓系統進行補洩油控制的方法的流程圖；
[0017]附圖標記說明
[0018]I輸送缸101輸送缸活塞2油缸201油缸活塞3水禮4活塞杆
[0019]5感應件501感應面6距離傳感器7處理器8支架
[0020]10輸送缸活塞行程檢測裝置20控制裝置
【具體實施方式】
[0021]以下結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。
[0022]圖1示出了泵送設備中輸送缸、水箱與油缸的示意圖。如圖1所示，所述泵送設備包括輸送缸1、水箱3和油缸2，所述輸送缸I中的輸送缸活塞101與所述油缸2中的油缸活塞201經由穿過所述水箱3的活塞杆4連接。經由活塞杆4，輸送缸活塞101和油缸活塞201分別在輸送缸I和油缸2中進行往復運動。如圖1所示，泵送設備中包括兩個輸送缸和兩個油缸，相應地，包括兩個輸送缸活塞、兩個油缸活塞、以及兩個活塞杆。
[0023]在每個輸送缸上裝有一個換向傳感器(例如，換向傳感器A和換向傳感器B)，例如，當油缸活塞201運動到油缸2的換向傳感器A位置處時，該換向傳感器A被觸發，輸出換向信號，此時控制設備控制兩個油缸活塞進行換向。同理，換向傳感器B在檢測到相應的油缸活塞時也被觸發,輸出換向信號,控制設備控制兩個油缸活塞進行換向。
[0024]通常情況下，檢測輸送缸活塞101的行程需要在活塞杆4內安裝行程傳感器，但這種方法需要對泵送系統進行較大改造，操作、維護均不方便，因此，本發明提供一種通過將傳感器置於輸送缸外部來實現對油缸行程檢測的裝置，以避免上述缺陷。
[0025]圖2示出了根據本發明的實施方式的用於檢測泵送設備中輸送缸活塞行程的裝置，其中，如上面參考圖1描述的，所述泵送設備包括輸送缸1、水箱3和油缸2，所述輸送缸I中的所述輸送缸活塞101與所述油缸2中的油缸活塞201經由穿過所述水箱3的活塞杆4連接。如圖2所示，用於檢測輸送缸活塞行程的裝置可以包括:感應件5，隨所述輸送缸活塞101運動，該感應件5具有一感應面501，該感應面501相對於所述感應件5的運動方向傾斜一角度；距離傳感器6，與所述感應面501相對，用於檢測與所述感應面501之間的距離；以及處理器7，與所述距離傳感器6連接，用於根據所述距離傳感器6檢測到的距離和所述角度計算所述輸送缸活塞101的行程。
[0026]所述距離傳感器6例如可以選用測距範圍在0-16mm，解析度0.01Omm,響應時間<2ms，輸出信號0-10VDC或4_20mA的電感式距離測量傳感器。但是應該了解的是，其他類型的距離傳感器也可以被使用，只要能夠滿足檢測距離和解析度的要求即可。所述距離傳感器6例如可以安裝在水箱3上，如圖2所示。
[0027]所述感應件5例如為錐形，如圖2所示。為了便於更清楚地了解感應件5與距離傳感器6的位置關係，以及如何計算輸送缸活塞101的行程的方法，圖3示出了感應件5與距離傳感器6的局部放大圖。
[0028]如圖3所示，感應件5被加工為錐形，其母線和軸線相交成β角，即感應面501與水平方向的夾角為β。優選地，在安裝距離傳感器6時，可以以其感測方向與所述感應面501垂直的方向安裝，且固定在當所述輸送缸活塞101處於換向時的理想位置(在該理想位置處，不需要對液壓系統進行補洩油控制)時該距離傳感器6正好對準感應面501的中心的位置處。但應該理解的是，在不影響檢測效果的情況下，採取其他安裝角度也是可以的，例如距離傳感器6的感測方向垂直於活塞杆(或者感應件)的水平運動方法。
[0029]可以通過傳感器支架8來固定距離傳感器6，該支架8與水箱固定連接。
[0030]所述距離傳感器6僅需在感應件5運動到水箱附近時檢測感應件5上的感應面501，也就是說，感應傳感器6可以僅在局部範圍內進行檢測，以此確定輸送缸活塞101的行程，而無需全程進行檢測，從而減少`系統運算負擔。
[0031]所述裝置還可以包括換向傳感器，安裝於所述油缸上，在所述油缸活塞運動到該換向傳感器的位置處的情況下，所述換向傳感器輸出換向信號；以及所述距離傳感器6在接收到所述換向信號的情況下進行檢測。
[0032]當距離傳感器6檢測到其與感應面501之間的距離時，其將該距離傳送至處理器7，該處理器7可以根據所檢測到的距離和β角來計算活塞行程。具體地，如圖3所示，輸送缸活塞的行程對應於感應件5的行程，因此，一旦確定了感應件5的行程，就可以相應地得出輸送缸活塞的行程。假設感應件5的水平位置為χι、χ2、χ3，相應地，距離傳感器6檢測到的與感應面501的距離分別為U、L2, L3，從圖3所示的感應件5和距離傳感器6的位置關係可以確定出以下等式:
(―ιΗδδ)^ ,
[0033]Ar=、'.,等式(I)

sin ρ
[0034]其中，Λ X表示感應件5在水平方向上的位置變化量，AL表示相應的距離傳感器6與感應面501之間的距離變化量，β為感應面501與水平方向的夾角。假設感應件5的初始位置為零，相應的距離傳感器6與感應面501之間的距離為Lmax,當其運動到X1時，距離傳感器6可以檢測到與感應面501的距離為L1，則可以通過上式計算出感應件5的行程X10同理，如果感應件5繼續往前運動，到達χ2，則處理器7可以X1為初始位置，按照上述方法來計算當前的行程x2。在計算出感應件5的行程之後，由於感應件5與輸送缸活塞101連接，隨該輸送缸活塞101同時運動，因此，感應件5的位置變化等於輸送缸活塞101的位置變化，從而處理器7可以根據感應件5的行程相應地得出輸送缸活塞101的行程。
[0035]由此，由於增設了一具有傾斜的感應面的感應件、以及用於檢測與該感應面之間的距離的距離傳感器，可以使得輸送缸活塞水平方向上的行程變化能夠反映到距離傳感器與感應面之間的距離變化，因此，通過距離傳感器檢測與感應面之間的距離，就可得出相對應的輸送缸活塞水平方向上的具體行程。並且，由於距離傳感器檢測的是與感應面之間的距離，因此，該距離傳感器無需被內置到活塞連杆內，對泵送系統的改造代價較小，降低構建成本，而且由於該傳感器可以被外置，因此安裝、調試和維護十分方便。
[0036]圖4示出了根據本發明的實施方式的用於對泵送液壓系統進行補洩油控制的設備的結構圖。如圖4所示，該設備可以包括前述的用於檢測泵送設備中輸送缸活塞行程的裝置10，用於在換向時檢測輸送缸活塞的行程；以及控制裝置20，用於根據所述距離傳感器6檢測到的距離和一預定距離、或者所計算出的輸送缸活塞的行程和一預定的輸送缸活塞的行程，以及所述泵送液壓系統的連通類型來對所述泵送液壓系統進行補洩油控制。
[0037]具體地，以圖3為例，若x2位置是活塞在換向時的理想位置，對應的傳感器感應距離為L2。如果換向時，活塞實際運行到位置xl，對應的傳感器感應距離為LI，因為L1>L2，可以判斷出活塞行程偏短；如果換向時，活塞實際運行到位置x3，對應的傳感器感應距離為L3，因為L3〈L2，可以判斷出活塞行程偏長。或者，當活塞實際運行到位置xl時，可以根據對應的傳感器感應距離LI和上面等式(I)計算出該位置xl，然後可以通過比較xl和x2的大小來判斷活塞行程是偏長還是偏短。在此例中，因為xl〈x2，可以判斷出活塞行程偏短，因為x3>x2，可以判斷出活塞行程偏長，並以此來對所述泵送液壓系統進行補洩油控制。
[0038]在對所述泵送液壓系統進行補洩油控制時還要考慮泵送液壓系統的連通類型。例如，當判斷出活塞行程偏長時，若所述泵送液壓系統的連通類型為有杆腔連通，則對所述泵送液壓系統進行洩油；若所述泵送液壓系統的連通類型為無杆腔連通，則對所述泵送液壓系統進行補油。反之，當判斷出活塞行程偏短時，若所述泵送液壓系統的連通類型為有杆腔連通，則對所述泵送液壓系統進行補油；若所述泵送液壓系統的連通類型為無杆腔連通，則對所述泵送液壓系統進行洩油。如果檢測到的活塞行程處於理想位置時，則不對所述泵送液壓系統進行補洩油控制。
[0039]可替換地，也可以以理想位置x2為中心設定一理想範圍，例如，x2土 ε，其中ε是閾值係數(ε >0)。如果活塞處於該理想範圍，則不對泵送液壓系統進行補洩油控制。如果χ>χ2+ ε，則確定行程偏長，若所述泵送液壓系統的連通類型為有杆腔連通，則對所述泵送液壓系統進行洩油；若所述泵送液壓系統的連通類型為無杆腔連通，則對所述泵送液壓系統進行補油。如果Χ〈Χ2-ε，則確定行程偏短，若所述泵送液壓系統的連通類型為有杆腔連通，則對所述泵送液壓系統進行補油；若所述泵送液壓系統的連通類型為無杆腔連通，則對所述泵送液壓系統進行洩油。
[0040]上面描述的用於對泵送液壓系統進行補洩油控制的設備可應用於工程機械。
[0041]圖5示出了根據本發明的實施方式的用於對泵送液壓系統進行補洩油控制的方法的流程圖。如圖5所示，該方法可以包括:步驟501，在換向時，由距離傳感器檢測與和所述輸送缸活塞連接的感應件上的感應面的距離，其中該感應面相對於所述感應件的運動方向傾斜一角度。步驟502，根據所檢測出的距離和所述角度，計算所述輸送缸活塞的行程。步驟503，比較所計算出的輸送缸活塞的行程與預定的輸送缸活塞的行程。若所計算出的輸送缸活塞的行程等於預定的輸送缸活塞的行程，則步驟505，不對泵送液壓系統進行補洩油控制。若所計算出的輸送缸活塞的行程小於預定的輸送缸活塞的行程，則步驟504，判斷泵送液壓系統的連通類型。如果為有杆腔連通，則步驟508，對所述泵送液壓系統進行補油。如果為無杆腔連通，則步驟507，對所述泵送液壓系統進行洩油。若所計算出的輸送缸活塞的行程大於預定的輸送缸活塞的行程，則步驟506，判斷泵送液壓系統的連通類型。如果為有杆腔連通，則步驟509，對所述泵送液壓系統進行洩油。如果為無杆腔連通，則步驟510，對所述泵送液壓系統進行補油。
[0042]應當注意的是，雖然在步驟503是通過比較所計算出的輸送缸活塞的行程與預定的輸送缸活塞的行程來對所述泵送液壓系統進行補油的，但本發明不限於此，也可以比較由距離傳感器檢測到的與感應面的距離和預定距離來對所述泵送液壓系統進行補油，如上面詳細描述的。
[0043]通過上述技術方案，由於增設了一具有傾斜的感應面的感應件、以及用於檢測與該感應面之間的距離的距離傳感器，可以使得輸送缸活塞水平方向上的行程變化能夠反映到距離傳感器與感應面之間的距離變化，因此，通過距離傳感器檢測與感應面之間的距離，就可得出相對應的輸送缸活塞水平方向上的具體行程。並且，由於距離傳感器檢測的是與感應面之間的距離，因此，該距離傳感器無需被內置到活塞連杆內，對泵送系統的改造代價較小，降低構建成本，而且由於該傳感器可以被外置，因此安裝、調試和維護十分方便。基於檢測出的輸送缸活塞行程控制液壓系統的補洩油，以此提高設備作業性能。
[0044]以上結合附圖詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型。
[0045]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重複，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0046]此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。
【權利要求】
1.一種用於檢測泵送設備中輸送缸活塞行程的裝置，其特徵在於，該裝置包括: 感應件，隨所述輸送缸活塞運動，該感應件具有一感應面，該感應面相對於所述感應件的運動方向傾斜一角度； 距離傳感器，與所述感應面相對，用於檢測與所述感應面之間的距離；以及處理器，與所述距離傳感器連接，用於根據所述距離傳感器檢測到的距離和所述角度計算所述輸送缸活塞的行程。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中所述泵送設備包括輸送缸、水箱和油缸，所述輸送缸中的所述輸送缸活塞與所述油缸中的油缸活塞經由穿過所述水箱的活塞杆連接，其特徵在於，所述距離傳感器僅需在所述感應件隨所述輸送缸活塞運動到所述水箱附近的情況下檢測所述感應面。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於，所述距離傳感器安裝於所述水箱內。
4.根據權利要求1所述的裝置，其中所述泵送設備包括輸送缸、水箱和油缸，所述輸送缸中的所述輸送缸活塞與所述油缸中的油缸活塞經由穿過所述水箱的活塞杆連接，其特徵在於，該裝置還包括: 換向傳感器，安裝於所述油缸上，在所述油缸活塞運動到該換向傳感器的位置處的情況下，所述換向傳感器輸出換向信號；以及 所述距離傳感器在接收到所述換向信號的情況下進行檢測。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述感應件呈錐形。
6.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述距離傳感器的感測方向與所述感應面垂直。
7.一種用於對泵送液壓系統進行補洩油控制的設備，其特徵在於，該設備包括: 根據權利要求1-6中任一權利要求所述的裝置，用於在換向時檢測輸送缸活塞的行程; 控制裝置，用於根據所述距離傳感器檢測到的距離和一預定距離、或者所計算出的輸送缸活塞的行程和一預定的輸送缸活塞的行程，以及所述泵送液壓系統的連通類型來對所述泵送液壓系統進行補洩油控制。
8.根據權利要求7所述的設備，其特徵在於， 在所檢測到的距離小於所述預定距離、或者所計算出的輸送缸活塞的行程大於所述預定的輸送缸活塞的行程的情況下: 若所述泵送液壓系統的連通類型為有杆腔連通，則對所述泵送液壓系統進行洩油； 若所述泵送液壓系統的連通類型為無杆腔連通，則對所述泵送液壓系統進行補油；或者 在所檢測到的距離大於所述預定距離、或者所計算出的輸送缸活塞的行程小於所述預定的輸送缸活塞的行程的情況下: 若所述泵送液壓系統的連通類型為有杆腔連通，則對所述泵送液壓系統進行補油； 若所述泵送液壓系統的連通類型為無杆腔連通，則對所述泵送液壓系統進行洩油。
9.一種包括權利要求7-8中任一權利要求所述的設備的工程機械。
10.一種用於對泵送液壓系統進行補洩油控制的方法，其特徵在於，該方法包括: 在換向時，由距離傳感器檢測與和輸送缸活塞連接的感應件上的感應面的距離，其中該感應面相對於所述感應件的運動方向傾斜一角度； 根據所檢測出的距離和所述角度，計算所述輸送缸活塞的行程； 根據所檢測到的距離和一預定距離、或者所計算出的輸送缸活塞的行程和一預定的輸送缸活塞的行程，以及所述泵送液壓系統的連通類型來對所述泵送液壓系統進行補洩油控制。
11.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於， 在所檢測到的距離小於所述預定距離、或者所計算出的輸送缸活塞的行程大於所述預定的輸送缸活塞的行程的情況下: 若所述泵送液壓系統的連通類型為有杆腔連通，則對所述泵送液壓系統進行洩油； 若所述泵送液壓系統的連通類型為無杆腔連通，則對所述泵送液壓系統進行補油；或者 在所檢測到的距離大於所述預定距離、或者所計算出的輸送缸活塞的行程小於所述預定的輸送缸活塞的行程的情況下: 若所述泵送液壓系統的連通類型為有杆腔連通，則對所述泵送液壓系統進行補油； 若所述泵送液壓系統的連通 類型為無杆腔連通，則對所述泵送液壓系統進行洩油。
【文檔編號】F15B7/10GK103498837SQ201310460623
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月30日 優先權日:2013年9月30日
【發明者】曾中煒 申請人:中聯重科股份有限公司