CN103153839B

CN103153839B - 用于同步线性泵系统的方法

Info

Publication number: CN103153839B
Application number: CN201180040157.1A
Authority: CN
Inventors: 克里斯托弗·R·布莱克森
Original assignee: Gusmer Machinery Group Inc
Current assignee: Liquid Control Corp
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2011-08-19
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2031-08-19
Also published as: ES2605804T3; US20130142672A1; EP2606000A4; CN103153839A; WO2012023987A2; US9181943B2; EP2606000B1; EP2606000A2; WO2012023987A3

Abstract

本发明公开了一种用于使可变分配比系统的线性泵内的活塞同步的方法，该方法包括下述步骤：操作第一活塞和第二活塞，控制第一活塞和第二活塞，以及反转第一活塞和第二活塞中的一个的方向。操作第一缸和第二缸中的第一活塞和第二活塞，使得第一活塞以比第二活塞慢的速度移动以产生可变分配比。控制第一活塞和第二活塞以在一个活塞到达其对应的缸的末端时反转方向以产生泵送。在任一个活塞到达其对应的缸的末端之前反转第一活塞和第二活塞中的一个的方向以调整所述第一活塞和第二活塞的同步。

Description

用于同步线性泵系统的方法

技术领域

本发明主要涉及泵控制系统。更具体地，本发明涉及使线性泵系统中的活塞同步。

背景技术

线性泵包括在壳体中往复运动以推动流体通过壳体的活塞。传统的线性泵在返回冲程中抽取流体进入壳体，并且在前进冲程中将流体推出壳体。阀用于防止通过泵回流。阀也可以被配置为在返回冲程和前进冲程中的每一个期间在活塞的相对两侧上抽入流体和泵送流体，以提供来自该泵的稳定的流体流。而且，典型的线性泵系统利用具有相同结构的两个线性泵。例如，树脂材料和催化剂材料被同时泵送至分配单元的混料头。这种系统需要精确计量的流量，以便总是获得树脂和催化剂的适当混合物。两种材料的混合产生化学反应，该化学反应启动固化过程，在完全固化后产生硬化材料。假设泵在机械结构上是相同的，并不总是以1∶1的比例分配树脂和催化剂，使得泵的速度相同。例如，通常采用2∶1分配比，其中第一泵以比第二泵快两倍的速度操作活塞。

希望的是泵保持同步，以便保持混合比。为了这样做，必要的是泵在维持相同的速度比的同时反转方向，这导致一个活塞采用比另一个活塞长的冲程长度。泵的同步在线性泵系统的典型操作期间由于多种原因而出现偏移。例如，由于在每个方向上有效活塞表面积之间的小的差异，需要在前进冲程和返回冲程之间稍微调整泵的速度。当活塞未被合适地同步时，多余的活塞反转使部件质量退化并且增加泵磨损。因此，存在对维持线性泵系统中的泵之间的同步的需求。

发明内容

本发明涉及一种用于使可变分配比系统的线性泵内的活塞同步的方法。该方法包括下述步骤：操作第一活塞和第二活塞，反转第一活塞和第二活塞的方向，以及反转第一活塞和第二活塞中的一个的方向。操作第一缸和第二缸中的第一活塞和第二活塞，使得第一活塞以比第二活塞慢的速度移动以产生可变分配比。控制第一活塞和第二活塞以在一个活塞到达其对应的缸的末端时反转方向以产生泵送。在任一个活塞到达其对应的缸的末端之前反转第一活塞和第二活塞中的一个的方向以调整所述第一活塞和第二活塞的同步。

附图说明

图1A和1B示出具有泵送单元、组分材料容器和分配单元的双组分泵系统。

图2示出图1A和1B的具有单独受控的线性组分泵的双组分泵系统的示意图。

图3示出两个线性泵的活塞的起始位置，其中活塞沿相同的方向在泵的缸中移动。

图4示出两个线性泵的活塞的起始位置，其中活塞沿相反的方向在泵的中心区域中移动。

图5示出两个线性泵的活塞的起始位置，其中活塞沿相反的方向在泵的不同区域中移动。

图6A-6C示出用于具有如图5所示的沿相反的方向在泵的不同区域中移动的活塞的泵的同步启动的同步程序。

图7A-7G示出用于调整已经偏离同步操作的泵的同步程序。

图8A-8F示出用于调整已经偏离反同步操作的泵的同步程序。

图9A-9F示出用于将泵的反同步操作转换成同步操作的程序。

具体实施方式

图1A和1B显示双组分泵系统10，双组分泵系统10具有泵送单元12、组分材料容器14A和14B以及分配单元16。同时讨论图1A和1B。泵送单元12包括液压动力机组18A和18B、显示模块20、流体歧管22、第一线性泵24A、第二线性泵24B、液压流体贮存器26A和26B以及配电箱28。如图2所示，用于每个线性泵24A和24B的电动马达、双输出换向阀、液压线性马达、齿轮泵和马达控制模块(MCM)都设在液压动力机组18A和18B内。分配单元16包括分配头32并且通过软管34A和34B分别地连接到第一线性泵24A和第二线性泵24B。软管36A和36B分别地将材料容器14A和14B连接至线性泵24A和24B。本发明涉及泵24A和24B的缸内的活塞的控制以优化操作期间活塞的冲程。

组分材料容器14A和14B包括第一和第二粘性材料的储料器，第一和第二粘性材料在混合时形成硬化结构。例如，包括诸如聚酯树脂或乙烯基酯之类的树脂材料的第一组分储存在组分材料容器14A中，并且包括导致树脂材料变硬的、诸如过氧化甲乙酮(Methyl Ethyl Ketone Peroxide，MEKP))之类的催化剂材料的第二组分储存在组分材料容器14B中。电力供应到配电箱28，然后配电箱28分配电力到双组分系统10的各个部件，如在液压动力机组18内的MCM和显示模块20。泵36A和36B将第一和第二组分材料流分别供给至线性泵24A和24B。线性泵24A和24B由在液压动力机组18A和18B中的齿轮泵液压地操作。该齿轮泵由在动力机组18A和18B中的电动马达操作，以从液压流体贮存器26A和26B中抽取液压流体，并且提供加压的液压流体流到双输出换向阀，双输出换向阀操作线性马达，如参考图2将更详细地讨论的那样。

当用户操作分配单元16时，由线性泵24A和线性泵24B供应到歧管22的加压组分材料被推动到混料头32。混料头32混合第一和第二组分材料以启动固化过程，固化过程例如在被混合的组分材料被分配到模具中时完成。通常以恒定的输出状态从单元16分配第一和第二组分材料。例如，用户可以在显示模块20处提供输入以控制MCM以恒定压力或恒定流量分配组分材料。MCM与多个部件中的电动马达和双输出换向阀配合使用控制逻辑输入和输出，以通过控制泵24A和24B内的活塞的速度和反转来提供恒定的输出状态。然而，因为线性泵24A和线性泵24B包括活塞，该活塞必须在它们对应的缸内的不同位置处反转方向且必须以稍微不同的速度运行以考虑不同的有效活塞表面积的活塞，因此活塞具有从以期望的比例分配组分材料的协调操作中偏离的趋势。具体地，泵24A和24B包括以同步方式或反同步方式运行的活塞，在同步方式中活塞沿相同的方向移动，在反同步方式中活塞沿相反的方向移动。本发明提供用于泵24A和24B从起始位置开始或持续操作期间的同步操作的方法。

图2显示图1A的具有独立地控制的线性组分泵24A和24B的双组分泵系统10的示意图。泵系统10包括泵送单元12、分配单元16、第一线性泵24A、第二线性泵24B、第一液压流体贮存器26A、第二液压流体贮存器26B、马达控制模块(MCM)42A和42B、电动马达44A和44B、齿轮泵46A和46B、双输出换向阀48A和48B、液压线性马达50A和50B、输出压力传感器52A和52B、以及速度线性位置传感器54A和54B。液压贮存器26A和26B还分别包括减压阀56A和56B、过滤器58A和58B、液面指示器60A和60B、以及压力传感器62A和62B。

液压流体箱26A、MCM42A、电动马达44A、齿轮泵46A、双输出换向阀48A和液压线性马达50A定位在液压动力机组18A内，并且包括第一线性马达系统64A。同样地，液压流体贮存器26B、MCM42B、电动马达44B、齿轮泵46B、双输出换向阀48B和液压线性马达50B位于液压动力机组18B内，并且包括第二线性马达系统64B。在本发明其他的实施例中，线性马达系统共享部件，如电动马达、齿轮泵和液压流体贮存器。

在泵送单元填装和激活的情况下，加压的第一和第二组分材料被提供到线性泵24A和24B。线性泵24A和24B由第一和第二线性马达系统64A和64B操作以提供加压的第一和第二组分材料到分配单元16。此外，增压空气被提供到分配单元16以操作泵或阀机构以将加压组分材料释放到混料头32中并且从单元16释放出来。

线性马达系统64A和64B分别地由马达控制模块(MCM)42A和42B控制。MCM42A和42B操作线性马达系统64A和64B，以使不成比例量的组分材料被提供到分配单元16。MCM42A和MCM42B彼此连通，以便可以协调控制逻辑以产生期望的分配比。操作线性马达系统64A和64B的描述将涉及线性马达系统64A，线性马达系统64B以类似方式的操作，因此相同部件被相应地编号。

马达44A接收来自配电箱28(图1)的电力。在一个实施例中，马达44A包括直流(DC)马达。MCM42A发出扭矩指令CT，扭矩指令CT由马达44A接收以控制驱动轴66A的速度。驱动轴66A连接到齿轮泵46A，齿轮泵46A浸没在液压流体贮存器26A中的液压流体内。齿轮泵46A利用来自马达44A的旋转输入，以从贮存器26A抽入流体，并且在管线68A中产生加压液压流体流。液压流体贮存器26A包括液面指示器60A，液面指示器60A用于确定在贮存器26A内的流体的量。压力传感器62A可以用于确定贮存器26A内的未填充情况。在其他实施例中，驱动轴66A用于驱动其他类型的正排量泵，该正排量泵将旋转输入转换成加压流体流，如旋片泵或蠕动泵。

来自泵46A的加压液压流体流过减压阀56A并且流至双输出换向阀48A。当存在过量的压力情况时，减压阀56A提供允许过量的加压液压流体返回到贮存器26A的装置。正如下面将要讨论的，换向阀48A使用加压的液压流体使线性马达50A往复运动。加压液压流体在通过过滤器58A以后从管线70A中的换向阀48A返回到贮存器26A。过滤器58A从液压流体中去除杂质。因此，在贮存器26A、齿轮泵46A、换向阀48A和线性马达50A之间形成液压流体的闭合回路流。

如本领域已知，双输出换向阀48A是根据传统换向阀设计构造的。双输出换向阀48A接收加压液压流体的连续流动和将流体流转向到线性马达50A。具体来说，换向阀48A包括连接到管线68A的输入段，连接到管线70A的输出端、和连接到管线72A和74A的两个端口。加压流体被交替地供给到管线72A和74A，这用来驱动线性马达50A。

线性马达50A包括活塞76A，活塞76A在两个流体腔之间在壳体78A内滑动。每个流体腔接收分别地来自管线72A和72B的加压流体流。例如，在换向阀48A处于第一位置的情况中，管线72A提供加压流体到壳体78A中的第一腔以向下(参照图2)移动活塞76A。同时，在壳体78A的其他腔内的流体被推出线性马达50A，通过管线74A返回到换向阀48A并离开到达管线70A。MCM42A发出换向指令C_R，换向指令C_R由换向阀48A接收，以控制线性马达50A开始反转方向的时间。收到换向指令C_R后，换向阀48A切换到第二位置，以使加压流体通过管线74A被供应到壳体78A，并且来自壳体78A的流体通过管线72A被移除。因此，换向阀48A的操作使活塞76A在壳体78A内在两个反向位置之间往复运动，这也使输出轴80A往复运动。速度线性位置传感器54A连接到轴80A，并且基于活塞76A移动的速度向MCM42A提供活塞76A的位置和速度的指示。特别地，当输出轴80A移动远离反向位置之一时，位置传感器54A提供位置信号S_PO给MCM42A。

线性马达50A的输出轴80A直接地机械地连接到线性泵24A的活塞轴82A。轴82A驱动壳体86A内的活塞84A。活塞84A从容器14A抽取组分材料进入壳体86A。线性泵24A包括双向作用泵，在双向作用泵中，在上行冲程(参考图2)中将组分材料推入管线88A，并且在下行冲程(参考图2)将组分材料推入管线89A。具体来说，在上行冲程中，阀90A打开以通过歧管22(如图1所示)从材料容器14A抽取组分材料并且进入壳体86A，并且阀92A打开以允许活塞84A推动材料通过管线88A进入分配单元16，同时阀94A和96A被关闭。在下行冲程中，阀90A和92A关闭，而阀94A打开以通过歧管22(如图1)从材料容器14A抽取组分材料并且进入壳体86A，并且阀96A打开以允许活塞84A推动材料通过管线89A进入分配单元16。线性泵24A的双向动作在操作期间保持组分材料的连续和接近恒定的供应。

然而，如提及的那样，活塞轴82A和82B以不同的速度操作以提供期望的混合比。而且，每个轴的速度由MCM42A和42B连续地调整以考虑活塞84A和84B在上行冲程和下行冲程之间的有效面积的差异。例如，有效活塞面积在上行冲程中由于活塞轴82A和82B的存在而较小。由于壳体86A和86B具有相同的长度，因此移动更快的活塞将比另一个活塞更多地利用它的壳体。本发明通过基于缸86A和86B内的相对位置对活塞轴82A和82B的运动进行调整而维持活塞轴82A和82B的同步操作。

来自管线88A、89A的组分材料通过来自线性泵24A的压力被推入分配单元16，该组分材料在分配单元16中在被从单元16中分配之前与来自线性泵24B的组分材料在混料头32内混合。压力传感器52A检测管线88A内的组分材料的压力，并将压力信号S_pr发送到MCM42A。可选的加热器98A可以连接到管线88A，以在从混料头32分配组分材料之前加热组分材料，例如，降低组分材料的粘度或促进与其他组分材料的反应和固化。

活塞轴82A和82B未被机械地连接或拴住，以便采用MCM42A和MCM42B维持所述轴的协调反转。MCM42A接收位置信号S_PO和压力信号S_pr并且发出换向指令C_R和扭矩指令C_T。使用位置信号S_PO和压力信号S_pr，MCM42A协调换向指令C_R和扭矩指令C_T，以控制线性马达系统处于恒定输出状态。例如，双组分泵系统10的操作者可以在显示模块20(图1)中指定泵送单元12将操作的输入以提供具有恒定压力的第一和第二组分材料到歧管22(图2中省略，显示在图1中)，或提供组分材料的恒定流量输出到歧管22。MCM42A操作控制逻辑，控制逻辑不断地调整换向指令C_R和扭矩指令C_T，以保持恒定输出状态。扭矩指令C_T确定马达44A多快地旋转轴66A，这直接关系到线性马达50A的壳体78A内的腔将多快地填充流体。换向指令C_R确定换向阀48A切换位置的时间。换向指令C_R的发出与多快填充壳体78A内的腔相协调，以使换向阀48A可以切换流体流进入壳体78A的方向。控制逻辑保持马达44A的速度和换向阀48A的切换速度一致，以保持所需的恒定输出状态。例如，由于活塞84A和84B中的一个将在另一个之前分别运行完壳体84A和84B内的冲程长度，MCM42A和MCM42B必须在一个活塞到达其缸的有效末端时发出指令。理想地，较快的活塞将首先接合其缸的末端，以便利用壳体的整个冲程长度，而较慢的活塞将在其壳体的末端之间振荡，而不是实际接合有效末端中的任意一个。然而，如提及的那样，活塞可以偏离这种布置，引起移动较慢的活塞过早地触发移动较快的活塞的方向的反转，减小移动较快的活塞的冲程长度。

除了控制逻辑，本发明利用同步逻辑调节线性马达系统64A和64B的操作，并最小化活塞轴82A和82B的定时、协调操作的中断，如将参照图3-9F讨论的那样。图3-5示出活塞84A和84B在缸86A和86B内的不同起始位置。图6A-6C示出用于从图5的起始位置启动活塞84A和84B的同步操作的程序。图7A-7G和8A-8F示出在泵24A和24B已经分别以同步模式和反同步模式运转时用于活塞84A和84B的同步操作的程序。图9A-9F示出用于将反同步操作转换成同步操作的程序。

图3示出线性泵24A和24B的活塞84A和84B的起始位置，其中活塞84A和84B准备沿相同的方向在缸86A和86B内移动或“指向”。线性泵24A包括缸86A，在缸86A中活塞84A由液压线性马达50A(图2)的活塞轴82A(未示出)驱动。线性泵24B包括缸86B，在缸86B中活塞84B由液压线性马达50AB(图2)的活塞轴82B(未示出)驱动。缸86A和86B包括由中心区域100A和100B围绕的中心线CL。活塞84A能够在缸86A的末端102A和104A之间往复运动，而活塞84B能够在缸86B的末端102B和104B之间往复运动。末端102A，102B，104A和104B表示缸86A和86B的有效末端，且因此活塞84A和84B没有必要接合或接触缸86A和86B的实际末端。缸86A和86B为活塞84A和84B提供0％位置和100％位置。在所描述的实施例中，中心区域100A和100B从大约40％位置延伸至大约60％位置。此外，为了图3-9F的讨论目的，线性泵24B将被视为主成分泵，以便活塞84B的移动比活塞84A快两倍，用于2∶1分配比。

为了将活塞84A和84B设置在图3-5中示出的位置，MCM42A和MCM42B执行预分配逻辑。该预分配逻辑包括计算活塞84A和84B的用于两个行进方向的泵速率，计算缸86A和86B的末端之间的距离(即，冲程长度)，以及计算活塞84A和84B的用于两个行进方向的有效表面积，这些计算都基于将被分配的材料的类型和基于体积或重量的期望流量。在分配操作开始时，该预分配逻辑使活塞84A和84B“指向”缸86A和86B中的每一个的“长方向”，如以下说明的那样。

如图3所示，活塞84A在中心区域102A内位于40％位置。活塞84B在中心区域100B之外靠近末端102B。该预分配逻辑使活塞84A准备在上行冲程中向末端104A移动，使活塞84B准备在上行冲程中向末端104B移动。由于两个活塞具有超过它们各自的缸的50％剩下来的行进，因此它们被视为指向远离“短方向(short direction)”的“长方向(long direction)”。这种位置可以表示在双组分泵系统10的之前的关闭时停止操作之后，或者在之前的分配之后，活塞84A和84B可以如何离开。在启动系统10时，需要通过活塞84A和84B的位置，用于系统10的同步或反同步操作。“同步操作”是指活塞84A和84B沿相同的方向移动，而“反同步操作”是指活塞84A和84B沿相反的方向移动。

对于同步操作，从图3的位置开始，两个活塞84A和84B将要按如由箭头指示的向上方向移动。活塞84B将移动得比活塞84A快两倍，使得在活塞84B到达末端104B时，活塞84A将还未到达末端104A。当活塞84B到达末端104B时，MCM42B将向马达50B发出换向指令，如在任何活塞在任何操作状态下到达末端时在控制逻辑的控制下发生的那样，使得活塞84B反转方向。此外，作为控制逻辑的一部分，MCM42A将向马达50A发出换向指令，使得活塞84A与活塞84B同时反转方向。随后，活塞84B通常将在活塞84A之前到达末端，使得活塞84B有机会横过几乎100％的缸86B，而活塞84A横过50％的缸86A。因此，活塞84A和84B可以继续同步操作，并且不需要由MCM42A和MCM42B执行同步逻辑。

对于反同步操作，MCM42A将启动同步逻辑以引起活塞84A和84B沿相反的方向移动，如它们沿相同的方向开始移动一样。MCM42A在活塞84B到达末端104B之前的某一时刻向活塞84A发出换向指令，使得在活塞84B到达末端104B时，活塞84A将被引导沿活塞104B反转方向所沿的相反方向反转方向。因此，活塞84A在活塞84B到达末端104B之前的任一时刻反转方向以开始反同步操作。

图4示出线性泵24A和24B的活塞84A和84B的起始位置，其中活塞84A和84B在缸86A和86B的中心区域100A和100B中分别指向相反的方向。在该情况中，活塞84A和84B在中心区域内，但指向相反的“长”方向。与图3相比，这种情况呈现用于同步逻辑的相反状态。为了同步活塞84A和84B用于反同步操作，MCM42A和42B的同步逻辑什么也不做，因为活塞84B将在活塞84A到达末端104A之前到达末端104B。活塞84B将因此有机会在向末端102B向回行进时在活塞84A到达末端104A之前横过100％的缸86B。然而，为了同步活塞84A和84B用于同步操作，MCM42B的同步逻辑将必须反转活塞84B的方向，或者在分配之前指向相反的方向，因此活塞84A和84B将沿相同的方向移动。

图5示出线性泵24A和24B的活塞84A和84B的起始位置，其中活塞84A和84B在缸86A和86B的不同区域中指向相反的方向。对于这种情况，活塞84A和84B中的至少一个分别不位于中心区域100A或100B内。照这样配置，活塞已经被配置为用于反同步操作。然而，为了同步活塞用于同步操作，需要数个步骤，如图6A-6C所示。

图6A-6C示出用于具有如图5所示在泵的不同区域中指向相反的方向的活塞的泵的同步启动的同步程序。图6A与图5相同，示出位于中心区域100A内并向上移动的活塞84A，同时活塞84B靠近末端104B(在中心区域100B之外)并向下移动。图6A因此示出处于启动位置的活塞84A和84B。泵通过预分配逻辑准备沿相反的“长”方向移动。泵继续向着彼此移动直到它们交叉路径，即处于缸86A和86B处的同一位置，如图6B所示。在该点处，移动更快的活塞执行方向的反转。如图所示，MCM42B采用同步逻辑向活塞84B发出同步换向指令SR以沿向上方向移动活塞84B。因此，在较慢的活塞处于合适的位置以横过其缸而不碰到末端时，更快的活塞将到达其缸的末端。具体地，在活塞84A位于末端104A和中心区域100A之间时，移动更快的活塞84B将到达末端104B，使得活塞84B将能够一直向回行进至末端102B，活塞84A不碰撞末端102A和104A中的任一个。图6C示出活塞84B到达末端104B处时活塞的位置。在该点处，MCM42A和MCM42B采用控制逻辑发出正常换向指令NR，用于反转两个活塞的方向。因此，活塞84B处于合适的位置以使用全部缸86B而不会由于活塞84A撞击末端102A而被中断，从而增加冲程长度。

在执行任何启动同步程序之后，活塞84A和84B将在它们对应的缸86A和86B的末端之间振荡。MCM42A和MCM42B在反转发生时监测活塞84A和84B的位置，以验证每个活塞正相对于彼此沿适合的方向移动，用于同步和反同步操作。对于每种操作，MCM监测运动以验证移动更快的活塞是否正最大化其进行距离。如果MCM检测到移动更快的活塞未最大化其进行距离，则它将重新调整更快的活塞。例如，如果移动更快的活塞以两倍快的速度移动，则它应当能够利用其缸的100％，而另一个活塞仅在末端之间横过其缸的50％。在一个实施例中，移动更快的活塞在比另一个活塞快两倍地行进时应当利用其缸的至少约85％，以最大化效率。如上所述，由于泵系统10的正常操作。活塞84A和84B的位置在有效操作方面变为偏离。因此希望的是重新同步它们的位置，用于同步或反同步操作。例如，如果活塞84A在活塞84B位于缸86B的末端102B或104B的长度的15％之内时到达缸86A的末端102A或104A，则同步逻辑将由MCM42A和MCM42B启动。需要不同的程序用于重新同步处于同步操作和反同步操作的活塞。图7A-7G示出用于同步操作的重新同步操作。图8A-8F示出用于反同步操作的重新同步操作。

图7A-7G示出用于调整已经偏离同步操作的活塞84A和84B的同步程序。图7A-7G呈现被执行以将活塞84A和84B带回有效的同步操作的步骤。对于所公开的实施例，活塞84B以为活塞84A的速度两倍的速度行进，虽然图7A-7G中概述的程序适用于以不同或相同速度行进的任何活塞对。在图7A中，在同步调整发生之前，活塞84A沿向上的“短”方向移动靠近末端104A，而活塞84B沿向上的“长”方向移动靠近末端102B。图7B示出活塞84A和84B的其中发出下一个控制逻辑正常换向指令NR的位置。活塞84A到达缸86A的末端104A，引起MCM42B反转活塞84B的方向。然而，在此时，MCM42B检测到活塞84B仅具有缸86B的有效行程的约60％，这向MCM42B提供活塞84B已经过早地反转的指示。照这样，在图7C中，活塞返回大致类似于图7A中的位置，其中它们偏离用于有效操作的位置。图7C产生发出附加的正常换向指令NR的控制逻辑。然而，随后，不是像在图7B中一样再次执行换向指令，在图7D中，当活塞84A到达末端104A时，MCM42B采用同步逻辑向活塞84B发出忽略指令，否决或忽略用于反转活塞84B的控制逻辑指令。随后，MCM42B将在活塞交叉路径时，即在活塞如图7E所示处于沿着缸86A和86B的相同或等同位置时反转活塞84B的方向。在图7E中，在向活塞84B发出同步换向指令SR之后，两个活塞都沿向下方向移动，缸86A和86B的剩余的将被横过的量相等。由于速度差异，活塞84B将在活塞84A到达末端102A之前到达末端102B。当活塞84B到达末端102B时，MCM42A和42B向活塞84A和84B发出正常换向指令NR以采用如图7F所示的控制逻辑反转方向。此时，活塞84B处于能够在活塞84A到达末端104A之前几乎横过整个缸86B的位置。在示出的实施例中，活塞84B被设置为利用几乎100％的缸86B。如图7G所示，活塞84B在活塞84A到达末端104A之前到达末端104B，并且附加的正常换向指令NR被发出。

因此，同步逻辑“将”活塞84A拉向缸86A的中心，以使得活塞84B能够最大化缸86B。因而，在修正过程之后，活塞84B在缸86B中的行程将是泵反转的决定因素。从示出的位置开始，活塞84B将能够在活塞84A到达末端102A之前一直行进至末端102B，因此使得活塞84B能够最大缸86B的行进距离或冲程。照这样，活塞84A和84B可以在延长的时间周期内继续进行有效的同步操作。然而，MCM42A和42B的同步逻辑连续地监测和重新调整活塞84A和84B的位置以维持有效的操作。

图8A-8F示出用于调整已经偏离反同步操作的活塞84A和84B的同步程序。图8A-8F呈现被执行以将活塞84A和84B带回有效的反同步操作的步骤。对于所公开的实施例，活塞84B以为活塞84A的速度两倍的速度行进，虽然图8A-8F中概述的程序适用于以不同或相同速度行进的任何活塞对。在图8A中，在同步调整发生之前，活塞84A沿向下的“短”方向移动靠近末端102A，而活塞84B沿向上的“长”方向移动靠近末端102B。图7B示出活塞84A和84B的其中在同步发生之前发出下一个控制逻辑正常换向指令NR的位置。活塞84A到达缸86A的末端104A，引起MCM42A反转活塞84A的方向且MCM42B反转活塞84B的方向。然而，MCM42B检测到活塞84B仅具有缸86B的有效行程的约60％，这向MCM42B提供活塞84B已经过早地反转的指示。照这样，在图8C中，MCM42B在同步逻辑的操作下向活塞84B发出同步换向指令SR。这在活塞交叉路径时，即在活塞处于沿着缸86A和86B的相同位置时反转活塞84B的方向。因此，两个活塞在图8C中的同一位置处沿“长”方向移动。在图8D中，MCM42B向活塞84B发出另一个同步换向指令SR，以在活塞84A处于中心位置或50％位置时再次反转活塞84B的方向，使得两个活塞在反转之后沿相反的方向移动。

图8E和图8F示出以反同步操作运转的活塞84A和84B，正常换向指令NR被发送至这两个活塞。在图8E中，示出活塞84B到达末端102B，在此点处，在允许活塞84B再次行进几乎整个缸86B的位置处反转活塞84A。在示出的实施例中，活塞84B被设置为利用几乎100％的缸86B。图8F示出已经横过缸86B的全部的活塞84B，在它反转方向时再次留下靠近缸86A的中心的活塞84A。活塞84B随后再次被设置为利用几乎整个缸86B。再一次，同步逻辑“将”活塞84A拉向缸86A的中心，以使得活塞84B能够最大化利用缸86B。照这样，活塞84A和84B可以在延长的时间周期内继续进行有效的同步操作。然而，MCM42A和42B的同步逻辑连续地监测和重新调整活塞84A和84B的位置以维持有效的操作。

图9A-9F示出用于将泵24A和24B的低效的反同步操作转换成高效的同步操作的程序。图9A和9B类似于图8A和8B，图示活塞84B在调整发生和正常换向指令NR发出之前仅利用约50％的缸86B。在图9B中在由MCM42B检测到这个问题时，在类似于图8C的图9C中MCM42B利用同步逻辑向活塞84B发出同步换向指令SR。MCM42B将在活塞交叉路径时，即在活塞处于沿着缸86A和86B的相同或等同位置时反转活塞84B的方向。然而，此时，MCM42B利用同步逻辑将活塞84A和84B的操作调整成如图9D-9F所示的同步操作，而不是如图8D-8F所示的反同步操作。

图9D示出在通过同步逻辑进行调整之后第一控制逻辑同步换向指令SR的发出。从图9C的位置开始，活塞84A和84B以不同的速率分别向着末端104A和104B行进，直到活塞84B到达末端104B。此时，活塞84A位于中心线CL和末端104A之间的某个位置处，如图9D所示。通过发出正常换向指令NR，由控制逻辑反转两个活塞的方向，用于向着末端102A和102B行进。图9E示出活塞84B到达末端102B时活塞84A和84B的位置。再一次，活塞84A位于中心线CL和末端102A之间的某个位置处。然而，活塞84B被设置为利用几乎100％的缸86B。控制逻辑再次发出正常换向指令NR，并将两个活塞的方向从图9E的位置反转至图9F。照这样，活塞84A和84B可以在延长的时间周期内继续进行有效的同步操作。如上所述，对于系统10的有效操作，活塞84A和84B将逐渐偏离位置。然而，MCM42A和42B的同步逻辑连续地监测和重新调整活塞84A和84B的位置以维持有效的操作。

本发明提供了一种系统和方法，用于启动具有至少两个活塞的线性泵系统中的活塞的操作，同步活塞的操作用于同步和反同步操作，监测活塞的位置，调整活塞的往复运动以维持有效的同步和反同步操作，以及将一种操作模式转换成另一种操作模式。由于反转活塞方向的需求，线性泵系统在活塞在线性泵内的运动过程中固有地产生滞后和领先。例如，由于上行冲程和下行冲程之间的有效活塞表面积差异，在上行冲程和下行冲程期间必须调整每个活塞的速度。这些连续的调整会逐渐移位活塞的位置，需要同步，或反同步、重新调整。对于2∶1分配比，通常希望的是，移动更快的活塞能够在活塞接合其缸的末端之前行进其缸的至少85％，因此避免通过控制逻辑进行的过早反转。本发明利用同步逻辑有利地维持活塞相对于彼此和它们的缸末端的位置和速度，以维持有效的操作。

虽然已经参照示例的实施例描述本发明，本领域技术人员将理解，不偏离本发明的范围的情况下，可以做出各种修改，并且等价物可以代替其元件。此外，在不偏离本发明的本质范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适应本发明的教导。因此，期望的是，本发明不限于披露的具体的实施例，而是本发明将包括落入附后权利要求的范围内的全部实施例。

Claims

1.一种用于使可变分配比系统的线性泵内的活塞同步的方法，该方法包括下述步骤：

操作第一缸和第二缸中的第一活塞和第二活塞，使得第一活塞以比第二活塞慢的速度移动以产生可变分配比；

控制第一活塞和第二活塞以在一个活塞到达其对应的缸的末端时反转方向以产生泵送；以及

在任一个活塞到达其对应的缸的末端之前反转第一活塞和第二活塞中的一个的方向以调整所述第一活塞和第二活塞的同步。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括下述步骤：

采用第一控制模块操作第一线性泵，以使第一活塞在第一缸内在与第一中点隔开的第一末端和第二末端之间往复运动；

采用第二控制模块操作第二线性泵，以使第二活塞在第二缸内在与第二中点隔开的第三末端和第四末端之间往复运动；

其中第一控制模块和第二控制模块执行控制逻辑以在一个活塞到达其对应的缸的末端时反转第一活塞和第二活塞的方向；并且

其中第一控制模块和第二控制模块执行同步逻辑以在任一个活塞到达其对应的缸的末端之前反转第一活塞和第二活塞中的一个的方向。

3.根据权利要求2所述的方法，其中线性泵从启动操作开始运转，使得所述第一活塞和第二活塞在控制模块执行预分配逻辑之后从静止位置开始移动，以在反转第一活塞和第二活塞中的一个的方向之前协调第一活塞和第二活塞沿长方向的运动。

4.根据权利要求3所述的方法，其中：

第一马达控制模块确定第一距离，该第一距离是第一活塞与第一缸的第一末端和第二末端之间的两个距离中较大的距离；

第二马达控制模块确定第二距离，该第二距离是第二活塞与第二缸的第三末端和第四末端之间的两个距离中较大的距离；

沿所述第一距离的方向移动第一活塞；以及

沿所述第二距离的方向移动第二活塞。

5.根据权利要求3所述的方法，其中：

第一活塞和第二活塞从启动位置开始沿相同的方向移动；并且

反转步骤包括：

在第二活塞到达第二缸的末端之前反转第一活塞的方向。

6.根据权利要求3所述的方法，其中：

第一活塞和第二活塞在它们对应的缸中的中心区域内从启动位置开始沿相反的方向向着彼此移动；并且

反转步骤包括：

在第二活塞到达第二缸的末端之前反转第二活塞的方向。

7.根据权利要求3所述的方法，其中：

第一活塞和第二活塞从启动位置开始沿相反的方向向着彼此移动；并且

反转步骤包括：

在第一活塞和第二活塞分别位于第一缸和第二缸内的等同位置时反转第一活塞和第二活塞中的一个的方向。

8.根据权利要求7所述的方法，其中在第一活塞和第二活塞位于等同位置时反转第一活塞和第二活塞中的一个的方向的步骤包括反转第二活塞的方向使得两个活塞沿相同的方向行进。

9.根据权利要求8所述的方法，其中第一活塞和第二活塞中的一个从启动位置开始不在其对应的缸的中心区域内。

10.根据权利要求2所述的方法，其中线性泵在正常操作中运转。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括下述步骤：

仅在第一活塞接合第一缸的末端时反转第一活塞的运动方向；以及

在第一活塞和第二活塞分别位于第一缸和第二缸内的等同位置时反转第二活塞的方向；

其中所述第一活塞和第二活塞以同步操作的方式运行，使得所述第一活塞和第二活塞在运行期间沿相同的方向移动。

12.根据权利要求11所述的方法，其中第二活塞仅在反转第一活塞的运动方向时忽略来自第一马达控制模块的换向指令。

13.根据权利要求10所述的方法，还包括下述步骤：

在第一活塞接合第一缸的末端时反转第二和第一活塞的运动方向；

在第一活塞和第二活塞分别位于第一缸和第二缸内的等同位置时反转第二活塞的方向；以及

在第一活塞位于第一缸的第一中点时反转第二活塞的方向；

其中所述第一活塞和第二活塞以其中所述第一活塞和第二活塞沿相反的方向移动的反同步操作的方式运行。

14.根据权利要求10所述的方法，还包括下述步骤：

仅在第一活塞和第二活塞分别位于第一缸和第二缸内的等同位置时反转第二活塞的运动方向；以及

在第一活塞或第二活塞分别到达第一缸或第二缸的末端时反转第一活塞和第二活塞的方向；

其中所述第一活塞和第二活塞以转换操作的方式运行以将反同步操作转换成同步操作。

15.根据权利要求2所述的方法，其中第一马达控制模块和第二马达控制模块监测第一活塞和第二活塞的位置以确定它们在反转时的位置。

16.根据权利要求1所述的方法，其中线性泵包括产生双向作用泵送的恒定速率泵，并且其中第一活塞和第二活塞未彼此机械地连接。

17.根据权利要求1所述的方法，还包括：

分别驱动第一活塞和第二活塞的第一线性液压马达和第二线性液压马达；

驱动第一线性液压马达和第二线性液压马达的第一旋转液压泵和第二旋转液压泵；和

分别驱动第一旋转液压泵和第二旋转液压泵的第一电动马达和第二电动马达；

其中第一马达控制模块和第二马达控制模块分别连接至第一线性液压马达和第二线性液压马达、以及第一电动马达和第二电动马达。

18.根据权利要求2所述的方法，其中所述同步逻辑在第二活塞位于第二缸的末端时工作以使第一活塞沿长方向运动。

19.一种使线性泵系统内的活塞同步的方法，该方法包括下述步骤：

驱动第一活塞和第二活塞在第一缸和第二缸内以第一速度和第二速度往复运动，第二速度比第一速度快；

检测第一活塞和第二活塞分别在第一缸和第二缸内的位置；以及

作为第一活塞和第二活塞二者的检测位置以及第一活塞和第二活塞的速度的函数，控制第一活塞和第二活塞的运动方向的变化。

20.根据权利要求19所述的方法，其中控制第一活塞和第二活塞的运动方向的变化的步骤还包括比较第一活塞和第二活塞之间的相对位置。

21.根据权利要求20所述的方法，其中控制第一活塞和第二活塞的运动方向的变化的步骤还包括比较哪个活塞在到达其缸的末端之前行进较短的距离。

22.根据权利要求19所述的方法，其中控制第一活塞和第二活塞的运动方向的变化的步骤还包括仅改变第一活塞和第二活塞中的一个的运动方向。

23.根据权利要求22所述的方法，其中仅改变第一活塞和第二活塞中的一个的运动方向的步骤包括：

仅在第二活塞到达第二缸的末端之前改变第一活塞的运动方向。

24.根据权利要求22所述的方法，其中仅改变第一活塞和第二活塞中的一个的运动方向的步骤包括：

仅在第一活塞到达第一缸的末端之前改变第二活塞的运动方向。

25.根据权利要求24所述的方法，其中仅在第一活塞到达第一缸的末端之前改变第二活塞的运动方向的步骤包括：

在第一活塞和第二活塞位于它们对应的缸内的等同位置时反转第二活塞的方向。

26.根据权利要求25所述的方法，其中仅在第一活塞到达第一缸的末端之前改变第二活塞的运动方向的步骤还包括：

在第一活塞在反转第二活塞的方向之前到达第一缸的末端时由第二活塞忽略换向指令。

27.根据权利要求25所述的方法，其中仅在第一活塞到达第一缸的末端之前改变第二活塞的运动方向的步骤还包括：

在第一活塞在反转第二活塞的方向之后位于第一缸的中心位置处时再次反转第二活塞的方向。