CN103498837A - 活塞行程检测装置、液压系统控制设备和方法及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活塞行程检测装置、液压系统控制设备和方法及工程机械，具体公开了一种用于检测泵送设备中输送缸活塞行程的装置、用于对泵送液压系统进行补泄油控制的设备和方法、以及工程机械。所述装置包括：感应件，随所述输送缸活塞运动，该感应件具有一感应面，该感应面相对于所述感应件的运动方向倾斜一角度；距离传感器，与所述感应面相对，用于检测与所述感应面之间的距离；以及处理器，与所述距离传感器连接，用于根据所述距离传感器检测到的距离和所述角度计算所述输送缸活塞的行程。由此，可以以较小的改造代价实现对输送缸活塞行程的检测，降低构建成本，安装、调试和维护十分方便。

Description

活塞行程检测装置、液压系统控制设备和方法及工程机械

技术领域

本发明涉及工程领域，具体地，涉及一种用于检测泵送设备中输送缸活塞行程的装置、用于对泵送液压系统进行补泄油控制的设备和方法，以及工程机械。

背景技术

混凝土泵送设备为高压混凝土输送设备，泵送系统在作业时往往出现液压油泄漏或过多的情况，导致油缸作业行程发生改变，降低了泵送性能，甚至造成设备损坏。为此，需要对泵送液压系统进行补泄油控制，在液压油出现泄漏时补油，在液压油过多时泄油，以提高设备作业性能。

想要实现对液压系统的补泄油控制，需要获知输送缸（例如，混凝土泵送设备中的砼缸）活塞行程。现有的检测输送缸活塞行程的方法是在活塞连杆内安装行程传感器，但这种检测方法需要对现有的泵送系统进行较大改造，而且维护困难，同时增加构建成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于检测泵送设备中输送缸活塞行程的装置、用于对泵送液压系统进行补泄油控制的设备和方法、以及工程机械，从而以较小的改造代价实现对输送缸活塞行程的检测和对泵送液压系统的补泄油控制。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于检测泵送设备中输送缸活塞行程的装置，该装置包括：感应件，随所述输送缸活塞运动，该感应件具有一感应面，该感应面相对于所述感应件的运动方向倾斜一角度；距离传感器，与所述感应面相对，用于检测与所述感应面之间的距离；以及处理器，与所述距离传感器连接，用于根据所述距离传感器检测到的距离和所述角度计算所述输送缸活塞的行程。

本发明还提供一种用于对泵送液压系统进行补泄油控制的设备，该设备包括：上述用于检测输送缸活塞行程的装置，用于在换向时检测输送缸活塞的行程；控制装置，用于根据所述距离传感器检测到的距离和一预定距离、或者所计算出的输送缸活塞的行程和一预定的输送缸活塞的行程，以及所述泵送液压系统的连通类型来对所述泵送液压系统进行补泄油控制。

本发明还提供一种包括上述设备的工程机械。

本发明还提供一种用于对泵送液压系统进行补泄油控制的方法，该方法包括：在换向时，由距离传感器检测与和输送缸活塞连接的感应件上的感应面的距离，其中该感应面相对于所述感应件的运动方向倾斜一角度；根据所检测出的距离和所述角度，计算所述输送缸活塞的行程；根据所检测到的距离和一预定距离、或者所计算出的输送缸活塞的行程和一预定的输送缸活塞的行程，以及所述泵送液压系统的连通类型来对所述泵送液压系统进行补泄油控制。

在上述技术方案中，由于增设了一具有倾斜的感应面的感应件、以及用于检测与该感应面之间的距离的距离传感器，可以使得输送缸活塞水平方向上的行程变化能够反映到距离传感器与感应面之间的距离变化，因此，通过距离传感器检测与感应面之间的距离，就可得出相对应的输送缸活塞水平方向上的具体行程。并且，由于距离传感器检测的是与感应面之间的距离，因此，该距离传感器无需被内置到活塞连杆内，对泵送系统的改造代价较小，降低构建成本，而且由于该传感器可以被外置，因此安装、调试和维护十分方便。基于检测出的输送缸活塞行程控制液压系统的补泄油，以此提高设备作业性能。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是泵送设备中部分组件的结构示意图；

图2是根据本发明的实施方式的输送缸活塞行程检测装置的结构图；

图3是根据本发明的实施方式的输送缸活塞行程检测装置的结构的局部放大图；

图4是根据本发明的实施方式的用于对泵送液压系统进行补泄油控制的设备的结构图；以及

图5是根据本发明的实施方式的用于对泵送液压系统进行补泄油控制的方法的流程图；

附图标记说明

1输送缸  101输送缸活塞  2油缸  201油缸活塞  3水箱  4活塞杆

5感应件  501感应面  6距离传感器  7处理器  8支架

10输送缸活塞行程检测装置  20控制装置

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1示出了泵送设备中输送缸、水箱与油缸的示意图。如图1所示，所述泵送设备包括输送缸1、水箱3和油缸2，所述输送缸1中的输送缸活塞101与所述油缸2中的油缸活塞201经由穿过所述水箱3的活塞杆4连接。经由活塞杆4，输送缸活塞101和油缸活塞201分别在输送缸1和油缸2中进行往复运动。如图1所示，泵送设备中包括两个输送缸和两个油缸，相应地，包括两个输送缸活塞、两个油缸活塞、以及两个活塞杆。

在每个输送缸上装有一个换向传感器（例如，换向传感器A和换向传感器B），例如，当油缸活塞201运动到油缸2的换向传感器A位置处时，该换向传感器A被触发，输出换向信号，此时控制设备控制两个油缸活塞进行换向。同理，换向传感器B在检测到相应的油缸活塞时也被触发，输出换向信号，控制设备控制两个油缸活塞进行换向。

通常情况下，检测输送缸活塞101的行程需要在活塞杆4内安装行程传感器，但这种方法需要对泵送系统进行较大改造，操作、维护均不方便，因此，本发明提供一种通过将传感器置于输送缸外部来实现对油缸行程检测的装置，以避免上述缺陷。

图2示出了根据本发明的实施方式的用于检测泵送设备中输送缸活塞行程的装置，其中，如上面参考图1描述的，所述泵送设备包括输送缸1、水箱3和油缸2，所述输送缸1中的所述输送缸活塞101与所述油缸2中的油缸活塞201经由穿过所述水箱3的活塞杆4连接。如图2所示，用于检测输送缸活塞行程的装置可以包括：感应件5，随所述输送缸活塞101运动，该感应件5具有一感应面501，该感应面501相对于所述感应件5的运动方向倾斜一角度；距离传感器6，与所述感应面501相对，用于检测与所述感应面501之间的距离；以及处理器7，与所述距离传感器6连接，用于根据所述距离传感器6检测到的距离和所述角度计算所述输送缸活塞101的行程。

所述距离传感器6例如可以选用测距范围在0-16mm，分辨率0.010mm，响应时间<2ms，输出信号0-10VDC或4-20mA的电感式距离测量传感器。但是应该了解的是，其他类型的距离传感器也可以被使用，只要能够满足检测距离和分辨率的要求即可。所述距离传感器6例如可以安装在水箱3上，如图2所示。

所述感应件5例如为锥形，如图2所示。为了便于更清楚地了解感应件5与距离传感器6的位置关系，以及如何计算输送缸活塞101的行程的方法，图3示出了感应件5与距离传感器6的局部放大图。

如图3所示，感应件5被加工为锥形，其母线和轴线相交成β角，即感应面501与水平方向的夹角为β。优选地，在安装距离传感器6时，可以以其感测方向与所述感应面501垂直的方向安装，且固定在当所述输送缸活塞101处于换向时的理想位置（在该理想位置处，不需要对液压系统进行补泄油控制）时该距离传感器6正好对准感应面501的中心的位置处。但应该理解的是，在不影响检测效果的情况下，采取其他安装角度也是可以的，例如距离传感器6的感测方向垂直于活塞杆（或者感应件）的水平运动方法。

可以通过传感器支架8来固定距离传感器6，该支架8与水箱固定连接。

所述距离传感器6仅需在感应件5运动到水箱附近时检测感应件5上的感应面501，也就是说，感应传感器6可以仅在局部范围内进行检测，以此确定输送缸活塞101的行程，而无需全程进行检测，从而减少系统运算负担。

所述装置还可以包括换向传感器，安装于所述油缸上，在所述油缸活塞运动到该换向传感器的位置处的情况下，所述换向传感器输出换向信号；以及所述距离传感器6在接收到所述换向信号的情况下进行检测。

当距离传感器6检测到其与感应面501之间的距离时，其将该距离传送至处理器7，该处理器7可以根据所检测到的距离和β角来计算活塞行程。具体地，如图3所示，输送缸活塞的行程对应于感应件5的行程，因此，一旦确定了感应件5的行程，就可以相应地得出输送缸活塞的行程。假设感应件5的水平位置为x₁、x₂、x₃，相应地，距离传感器6检测到的与感应面501的距离分别为L₁、L₂、L₃，从图3所示的感应件5和距离传感器6的位置关系可以确定出以下等式：

$\mathrm{\&Delta;x}=\frac{(-1)*\left(\mathrm{\&Delta;L}\right)}{\sin \mathrm{\&beta;}}$          等式（1）

其中，Δx表示感应件5在水平方向上的位置变化量，ΔL表示相应的距离传感器6与感应面501之间的距离变化量，β为感应面501与水平方向的夹角。假设感应件5的初始位置为零，相应的距离传感器6与感应面501之间的距离为L_max，当其运动到x₁时，距离传感器6可以检测到与感应面501的距离为L₁，则可以通过上式计算出感应件5的行程x₁。同理，如果感应件5继续往前运动，到达x₂，则处理器7可以x₁为初始位置，按照上述方法来计算当前的行程x₂。在计算出感应件5的行程之后，由于感应件5与输送缸活塞101连接，随该输送缸活塞101同时运动，因此，感应件5的位置变化等于输送缸活塞101的位置变化，从而处理器7可以根据感应件5的行程相应地得出输送缸活塞101的行程。

由此，由于增设了一具有倾斜的感应面的感应件、以及用于检测与该感应面之间的距离的距离传感器，可以使得输送缸活塞水平方向上的行程变化能够反映到距离传感器与感应面之间的距离变化，因此，通过距离传感器检测与感应面之间的距离，就可得出相对应的输送缸活塞水平方向上的具体行程。并且，由于距离传感器检测的是与感应面之间的距离，因此，该距离传感器无需被内置到活塞连杆内，对泵送系统的改造代价较小，降低构建成本，而且由于该传感器可以被外置，因此安装、调试和维护十分方便。

图4示出了根据本发明的实施方式的用于对泵送液压系统进行补泄油控制的设备的结构图。如图4所示，该设备可以包括前述的用于检测泵送设备中输送缸活塞行程的装置10，用于在换向时检测输送缸活塞的行程；以及控制装置20，用于根据所述距离传感器6检测到的距离和一预定距离、或者所计算出的输送缸活塞的行程和一预定的输送缸活塞的行程，以及所述泵送液压系统的连通类型来对所述泵送液压系统进行补泄油控制。

具体地，以图3为例，若x2位置是活塞在换向时的理想位置，对应的传感器感应距离为L2。如果换向时，活塞实际运行到位置x1，对应的传感器感应距离为L1，因为L1>L2，可以判断出活塞行程偏短；如果换向时，活塞实际运行到位置x3，对应的传感器感应距离为L3，因为L3<L2，可以判断出活塞行程偏长。或者，当活塞实际运行到位置x1时，可以根据对应的传感器感应距离L1和上面等式（1）计算出该位置x1，然后可以通过比较x1和x2的大小来判断活塞行程是偏长还是偏短。在此例中，因为x1<x2，可以判断出活塞行程偏短，因为x3>x2，可以判断出活塞行程偏长，并以此来对所述泵送液压系统进行补泄油控制。

在对所述泵送液压系统进行补泄油控制时还要考虑泵送液压系统的连通类型。例如，当判断出活塞行程偏长时，若所述泵送液压系统的连通类型为有杆腔连通，则对所述泵送液压系统进行泄油；若所述泵送液压系统的连通类型为无杆腔连通，则对所述泵送液压系统进行补油。反之，当判断出活塞行程偏短时，若所述泵送液压系统的连通类型为有杆腔连通，则对所述泵送液压系统进行补油；若所述泵送液压系统的连通类型为无杆腔连通，则对所述泵送液压系统进行泄油。如果检测到的活塞行程处于理想位置时，则不对所述泵送液压系统进行补泄油控制。

可替换地，也可以以理想位置x2为中心设定一理想范围，例如，x2±ε，其中ε是阈值系数（ε≥0）。如果活塞处于该理想范围，则不对泵送液压系统进行补泄油控制。如果x>x2+ε，则确定行程偏长，若所述泵送液压系统的连通类型为有杆腔连通，则对所述泵送液压系统进行泄油；若所述泵送液压系统的连通类型为无杆腔连通，则对所述泵送液压系统进行补油。如果x<x2-ε，则确定行程偏短，若所述泵送液压系统的连通类型为有杆腔连通，则对所述泵送液压系统进行补油；若所述泵送液压系统的连通类型为无杆腔连通，则对所述泵送液压系统进行泄油。

上面描述的用于对泵送液压系统进行补泄油控制的设备可应用于工程机械。

图5示出了根据本发明的实施方式的用于对泵送液压系统进行补泄油控制的方法的流程图。如图5所示，该方法可以包括：步骤501，在换向时，由距离传感器检测与和所述输送缸活塞连接的感应件上的感应面的距离，其中该感应面相对于所述感应件的运动方向倾斜一角度。步骤502，根据所检测出的距离和所述角度，计算所述输送缸活塞的行程。步骤503，比较所计算出的输送缸活塞的行程与预定的输送缸活塞的行程。若所计算出的输送缸活塞的行程等于预定的输送缸活塞的行程，则步骤505，不对泵送液压系统进行补泄油控制。若所计算出的输送缸活塞的行程小于预定的输送缸活塞的行程，则步骤504，判断泵送液压系统的连通类型。如果为有杆腔连通，则步骤508，对所述泵送液压系统进行补油。如果为无杆腔连通，则步骤507，对所述泵送液压系统进行泄油。若所计算出的输送缸活塞的行程大于预定的输送缸活塞的行程，则步骤506，判断泵送液压系统的连通类型。如果为有杆腔连通，则步骤509，对所述泵送液压系统进行泄油。如果为无杆腔连通，则步骤510，对所述泵送液压系统进行补油。

应当注意的是，虽然在步骤503是通过比较所计算出的输送缸活塞的行程与预定的输送缸活塞的行程来对所述泵送液压系统进行补油的，但本发明不限于此，也可以比较由距离传感器检测到的与感应面的距离和预定距离来对所述泵送液压系统进行补油，如上面详细描述的。

通过上述技术方案，由于增设了一具有倾斜的感应面的感应件、以及用于检测与该感应面之间的距离的距离传感器，可以使得输送缸活塞水平方向上的行程变化能够反映到距离传感器与感应面之间的距离变化，因此，通过距离传感器检测与感应面之间的距离，就可得出相对应的输送缸活塞水平方向上的具体行程。并且，由于距离传感器检测的是与感应面之间的距离，因此，该距离传感器无需被内置到活塞连杆内，对泵送系统的改造代价较小，降低构建成本，而且由于该传感器可以被外置，因此安装、调试和维护十分方便。基于检测出的输送缸活塞行程控制液压系统的补泄油，以此提高设备作业性能。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (11)

1.一种用于检测泵送设备中输送缸活塞行程的装置，其特征在于，该装置包括：

感应件，随所述输送缸活塞运动，该感应件具有一感应面，该感应面相对于所述感应件的运动方向倾斜一角度；

距离传感器，与所述感应面相对，用于检测与所述感应面之间的距离；以及

处理器，与所述距离传感器连接，用于根据所述距离传感器检测到的距离和所述角度计算所述输送缸活塞的行程。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述泵送设备包括输送缸、水箱和油缸，所述输送缸中的所述输送缸活塞与所述油缸中的油缸活塞经由穿过所述水箱的活塞杆连接，其特征在于，所述距离传感器仅需在所述感应件随所述输送缸活塞运动到所述水箱附近的情况下检测所述感应面。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述距离传感器安装于所述水箱内。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述泵送设备包括输送缸、水箱和油缸，所述输送缸中的所述输送缸活塞与所述油缸中的油缸活塞经由穿过所述水箱的活塞杆连接，其特征在于，该装置还包括：

换向传感器，安装于所述油缸上，在所述油缸活塞运动到该换向传感器的位置处的情况下，所述换向传感器输出换向信号；以及

所述距离传感器在接收到所述换向信号的情况下进行检测。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述感应件呈锥形。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述距离传感器的感测方向与所述感应面垂直。

7.一种用于对泵送液压系统进行补泄油控制的设备，其特征在于，该设备包括：

根据权利要求1-6中任一权利要求所述的装置，用于在换向时检测输送缸活塞的行程；

控制装置，用于根据所述距离传感器检测到的距离和一预定距离、或者所计算出的输送缸活塞的行程和一预定的输送缸活塞的行程，以及所述泵送液压系统的连通类型来对所述泵送液压系统进行补泄油控制。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，

在所检测到的距离小于所述预定距离、或者所计算出的输送缸活塞的行程大于所述预定的输送缸活塞的行程的情况下：

若所述泵送液压系统的连通类型为有杆腔连通，则对所述泵送液压系统进行泄油；

若所述泵送液压系统的连通类型为无杆腔连通，则对所述泵送液压系统进行补油；或者

在所检测到的距离大于所述预定距离、或者所计算出的输送缸活塞的行程小于所述预定的输送缸活塞的行程的情况下：

若所述泵送液压系统的连通类型为有杆腔连通，则对所述泵送液压系统进行补油；

若所述泵送液压系统的连通类型为无杆腔连通，则对所述泵送液压系统进行泄油。

9.一种包括权利要求7-8中任一权利要求所述的设备的工程机械。

10.一种用于对泵送液压系统进行补泄油控制的方法，其特征在于，该方法包括：

在换向时，由距离传感器检测与和输送缸活塞连接的感应件上的感应面的距离，其中该感应面相对于所述感应件的运动方向倾斜一角度；

根据所检测出的距离和所述角度，计算所述输送缸活塞的行程；

根据所检测到的距离和一预定距离、或者所计算出的输送缸活塞的行程和一预定的输送缸活塞的行程，以及所述泵送液压系统的连通类型来对所述泵送液压系统进行补泄油控制。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，

在所检测到的距离小于所述预定距离、或者所计算出的输送缸活塞的行程大于所述预定的输送缸活塞的行程的情况下：

若所述泵送液压系统的连通类型为有杆腔连通，则对所述泵送液压系统进行泄油；

若所述泵送液压系统的连通类型为无杆腔连通，则对所述泵送液压系统进行补油；或者

在所检测到的距离大于所述预定距离、或者所计算出的输送缸活塞的行程小于所述预定的输送缸活塞的行程的情况下：

若所述泵送液压系统的连通类型为有杆腔连通，则对所述泵送液压系统进行补油；

若所述泵送液压系统的连通类型为无杆腔连通，则对所述泵送液压系统进行泄油。

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