CN103612737B - 一种喷水推进装置的斗勺控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种喷水推进装置的斗勺控制装置和方法，属于喷水推进装置控制技术领域。所述装置包括安装箱、安装在安装箱内的用于与控制手柄连接的旋转轴、凸轮板、用于固定在斗勺驱动轴上的限位开关安装板、用于控制斗勺运动的上升限位开关和下降限位开关，凸轮板固定在旋转轴上；上升限位开关和下降限位开关之间的间隙与凸轮板的凸起部的宽度相匹配，当凸轮板的凸起部对准上升限位开关时，触发上升限位开关，当凸轮板的凸起部对准所述下降限位开关时，触发下降限位开关。本发明通过凸轮板与限位开关安装板之间的机械位置差值，凸轮板触发限位开关，使斗勺停在目标位置，实现根据位置差将斗勺定位于目标位置，保证斗勺控制的精确性。

Description

一种喷水推进装置的斗勺控制装置和方法

技术领域

本发明涉及喷水推进装置控制技术领域，特别涉及一种喷水推进装置的斗勺装置和方法。

背景技术

喷水推进装置是利用水泵向船后喷射水流的反作用力使船前进的船舶推进方式。喷水推进装置喷出的水流通过与喷水推进装置机械连接的倒车斗勺改变喷射方向，进而改变船体的航行方向。因为推进效率高，喷水推进装置已广泛应用于轮渡、游艇、快艇等各种高速船舶中，此类采用喷水推进装置的船舶航速高，要求船舶的正车、倒车操作具有快速性、稳定性、精确性。因此，喷水推进装置倒车斗勺的控制显得尤为重要。

常规的倒车斗勺控制装置采用一种开关量式控制方法，即驾驶员操作手柄上升或下降(手柄离开手柄中位)，倒车斗勺驱动电磁阀得电，电磁阀得电动作使得液压系统驱动倒车斗勺驱动油缸活塞杆运动(收缩或伸展)，进而油缸活塞杆带动倒车斗勺动作(上升或下降)。倒车斗勺将持续动作直至电磁阀失电(手柄回至手柄中位)或者倒车斗勺驱动油缸到达机械止档位。

在实现本发明过程中，发明人发现该技术至少存在以下问题：

倒车斗勺控制装置采用开关量式控制时，倒车斗勺驱动油缸活塞杆的运动行程只与控制手柄被操作的时间有关，因此无法通过控制手柄的位置将倒车斗勺定位于目标位置，无法实现倒车斗勺控制的精确性。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种喷水推进装置的斗勺控制装置和方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种喷水推进装置的斗勺控制装置，所述斗勺控制装置包括安装箱、安装在所述安装箱内的用于与控制手柄连接的旋转轴、凸轮板、用于固定在斗勺驱动轴上的限位开关安装板、用于控制斗勺运动的上升限位开关和下降限位开关，所述凸轮板固定在所述旋转轴上，所述上升限位开关和所述下降限位开关安装在所述限位开关安装板上；

所述上升限位开关和所述下降限位开关之间的间隙与所述凸轮板的凸起部的宽度相匹配，所述凸轮板、所述上升限位开关和所述下降限位开关相互配合，当所述凸轮板的凸起部对准所述上升限位开关时，触发所述上升限位开关，当所述凸轮板的凸起部对准所述下降限位开关时，触发所述下降限位开关。

优选地，所述旋转轴的一端伸出所述安装箱，所述旋转轴和所述安装箱之间设有第一密封部件。

进一步地，所述限位开关安装板上设有旋转轴安装孔，所述旋转轴的另一端位于所述安装孔内。

更进一步地，所述旋转轴和所述限位开关安装板之间设有第二密封部件。

优选地，所述安装箱上还设有安装孔，所述限位开关安装板上设有与所述安装孔对应的凸台，所述凸台的外壁与所述安装箱之间设有第三密封部件。

优选地，所述斗勺控制装置还包括机械臂，所述机械臂与所述旋转轴伸出所述安装箱的一端连接，所述机械臂通过机械软轴与所述控制手柄连接。

可选地，所述安装箱上还安装有用于指示斗勺状态的指示灯，所述指示灯与所述上升限位开关和所述下降限位开关连接。

优选地，所述上升限位开关用于控制所述斗勺的上升电磁驱动阀的通断电，所述下降限位开关用于控制所述斗勺的下降电磁驱动阀的通断电。

另一方面，本发明实施例提供了一种喷水推进装置的斗勺控制方法，所述方法适用于上述斗勺控制装置，所述方法包括：

获取控制手柄发出的控制指令，所述控制指令用于指示所述斗勺的目标位置；

检测所述斗勺的实际位置；

当所述斗勺的目标位置和实际位置存在偏差时，控制所述斗勺动作，直至所述斗勺到达所述斗勺的目标位置。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过当凸轮板与限位开关安装板之间产生机械位置差值时，凸轮板触发限位开关，限位开关动作驱动斗勺运动，并带动限位开关安装板随之运动，进而逐渐减小机械位置差值至完全消失，使斗勺停在目标位置，实现了根据位置差将斗勺定位于目标位置的操作，保证了斗勺控制的精确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种喷水推进装置的斗勺控制装置的正视结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的一种喷水推进装置的斗勺控制装置的左侧视结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的一种喷水推进装置的斗勺控制装置的内部结构示意图；

图4是本发明实施例一提供的一种喷水推进装置的斗勺控制装置的内部结构示意图；

图5是本发明实施例二提供的一种喷水推进装置的斗勺控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种喷水推进装置的斗勺控制装置，参见图1至图4，该装置包括：安装箱1、安装在安装箱内的用于与控制手柄连接的旋转轴15、凸轮板16、用于固定在斗勺驱动轴14上的限位开关安装板12、用于控制斗勺运动的上升限位开关131和下降限位开关132，凸轮板16固定在旋转轴15上，上升限位开关131和下降限位开关132安装在限位开关安装板12上。

其中，上升限位开关131和下降限位开关132之间的间隙与凸轮板16的凸起部161的宽度相匹配，凸轮板16、上升限位开关131和下降限位开关132相互配合，当凸轮板16的凸起部161对准上升限位开关131时，触发上升限位开关131，当凸轮板16的凸起部161对准下降限位开关132时，触发下降限位开关132。

具体地，当凸轮板16已经运动至目标位置，而限位开关安装板12仍然位于初始位置(即斗勺的初始位置)时，凸轮板16与限位开关安装板12之间将产生机械位置差(即行程差)时，凸轮板16触发上升限位开关131或下降限位开关132，使上升或下降电磁驱动阀通电，驱动油缸，油缸工作带动斗勺和限位开关安装板12向目标位置运动；当限位开关安装板12也运动至目标位置时(此时凸轮板16仍在目标位置)，凸轮板16与限位开关安装板12之间的机械位置差消失，上升限位开关131或下降限位开关132复位，使上升或下降电磁驱动阀断电，油缸停止工作，斗勺停止运动。

其中，上升限位开关131和下降限位开关132可以通过螺栓安装在限位开关安装板12上。上升限位开关131和下降限位开关132的一端连接至电源，上升限位开关131和下降限位开关132的另一端分别与电磁阀线圈连接。

结合图2，安装箱1可以包括箱体11和箱盖17，箱盖17盖在箱体11上，使该装置前述部件成为一个整体，以方便安装和使用。

结合图4，安装箱1的箱盖17上设置有安装孔17a，旋转轴15的一端通过安装孔17a伸出安装箱1，旋转轴15和安装箱1之间可以设有第一密封部件201。

限位开关安装板12包括板体122和设于板体122上的凸台121。板体122上还设有旋转轴安装孔12a，用于容置旋转轴15的另一端。旋转轴15和限位开关安装板12之间优选设有第二密封部件202。

优选地，第一密封部件201、第二密封部件202可以采用O型密封圈。

安装箱1的箱体11上还设有安装孔11a，该凸台121与该安装孔11a相匹配，以穿过该安装孔11a，进而将限位开关安装板12安装在箱体11中。优选地，凸台121的外壁与安装箱1之间设有第三密封部件203。该第三密封部件203也可以采用O型密封圈。

进一步地，该凸台121上开设有驱动轴安装槽12b，限位开关安装板12通过该驱动轴安装槽12b固定在斗勺驱动轴14上。在本实施例中，与油缸机械连接的斗勺驱动轴14在油缸的带动下，驱动斗勺上升或者下降。由于斗勺驱动轴14与限位开关安装板12机械连接，在斗勺运动的同时斗勺驱动轴14也将带动限位开关安装板12一起运动。

参见图2，该装置还包括机械臂18。机械臂18与旋转轴15伸出安装箱1的一端固定连接。机械臂18可以通过机械软轴(图未示)与控制手柄连接，用于接收控制手柄发出的控制指令，并根据该控制指令带动旋转轴15运动，其中，该控制指令用于指示斗勺的目标位置。

在实现时，控制手柄的运动范围定义为三个位置：向前操作最大位、控制手柄中位和向后操作最大位。斗勺的运动范围也定义为三个位置：斗勺上升最大位、斗勺中位和斗勺下降最大位。它们之间的对应关系为：当控制手柄从控制手柄中位向前操作至向前最大位时，斗勺从斗勺中位上升至上升最大位，两者的位移为线性关系；当控制手柄从向前最大位回退至控制手柄中位时，斗勺从上升最大位降至斗勺中位，两者的位移为线性关系；当控制手柄从控制手柄中位向后操作至向后最大位时，斗勺从斗勺中位下降至下降最大位，两者的位移为线性关系；当控制手柄从向后最大位回退至控制手柄中位时，斗勺从下降最大位上升至斗勺中位，两者的位移为线性关系。容易知道，控制手柄上可以设置刻度，以进一步精确指示斗勺的相对位置。

容易知道，控制手柄为远程操作装置，通常设置于驾驶舱内，驾驶员可以通过实际情况操作控制手柄至所需位置，进而控制斗勺运动至目标位置。

在本实施例中，旋转轴15运动的同时将带动凸轮板16随之一起运动，从而使机械臂18、旋转轴15和凸轮板16均根据控制手柄偏移手柄中位的位移大小来运动至目标位置。

可选地，在安装箱1上可以安装指示灯19，指示灯19与上升限位开关131和下降限位开关132连接，用于指示斗勺状态，以方便操作人员观察倒车斗勺的状态。例如，可以用指示灯点亮表示斗勺处于运动(即工作)状态，指示灯熄灭表示斗勺处于静止状态。

下面简要说明该装置的工作过程：

当控制手柄运动至目标位置时，凸轮板被带动也停止在相应位置。此时，由于油缸未工作，使得凸轮板与限位开关安装板之间存在机械位置差，上升或下降限位开关被触发，进而使得斗勺控制电磁阀通电，驱动油缸，油缸动作带动斗勺和限位开关安装板同时运动。当斗勺和限位开关安装板运动到目标位置时，由于凸轮板与限位开关安装板之间机械位置差消失，上升或下降限位开关复位，斗勺和限位开关安装板停止运动。

本发明实施例通过当凸轮板与限位开关安装板之间产生机械位置差值时，凸轮板触发限位开关，限位开关动作驱动斗勺运动，并带动限位开关安装板随之运动，进而逐渐减小机械位置差值至完全消失，使斗勺停在目标位置，实现了根据位置差将斗勺定位于目标位置的操作，保证了斗勺控制的精确性。

实施例二

本发明实施例提供了一种喷水推进装置的斗勺控制方法，可以采用实施例一提供的装置实现，参见图5，该方法包括：

步骤501：获取控制手柄发出的控制指令，该控制指令用于指示斗勺的目标位置；

在本实施例中，由机械臂通过机械软轴获取控制手柄发出控制指令，并根据该控制指令带动旋转轴和凸轮板运动，使凸轮板运动至目标位置，该控制指令用于指示斗勺的目标位置。该目标位置是控制手柄动作并停止的某一指定位置，控制手柄的动作可以是使斗勺上升或下降，最终使控制手柄、机械臂、旋转轴和凸轮板均处于目标位置上。

步骤502：检测斗勺的实际位置；

限位开关安装板与斗勺驱动轴机械连接，斗勺驱动轴在油缸的驱动下可以带动斗勺和限位开关安装板同时运动，因此斗勺的实际位置可以通过斗勺驱动轴反馈至限位开关安装板，进而通过限位开关安装板来反馈倒车斗勺的实际位置。

步骤503：当斗勺的目标位置和实际位置存在偏差时，控制斗勺动作，直至斗勺到达所述斗勺的目标位置；

斗勺的目标位置与实际位置存在偏差，也即凸轮板与限位开关安装板之间的机械位置差或行程差。

在本实施例中，当凸轮板的凸起部对准上升限位开关时，凸轮板触发上升限位开关，当凸轮板的凸起部对准下降限位开关时，凸轮板触发下降限位开关，使得上升或下降电磁阀线圈通电，驱动油缸，油缸工作驱动斗勺和限位开关安装板运动。

具体可以是：当控制手柄操作斗勺上升时，凸轮板与限位开关安装板机械位置差使上升限位开关被触发，上升电磁阀线圈得电，油缸正常工作，并通过斗勺驱动轴带动斗勺和限位开关安装板一起上升；当控制手柄操作斗勺下降时，凸轮板与限位开关安装板机械位置差使下降限位开关被触发，下降电磁阀线圈得电，油缸正常工作，通过斗勺驱动轴带动斗勺和限位开关安装板一起下降。

步骤504：当凸轮板的位于上升限位开关和下降限位开关之间时，上升或下降限位开关复位，斗勺停止动作。

在本实施例中，由于驱动油缸驱动斗勺运动的同时也将通过斗勺驱动轴带动限位开关安装板运动，所以限位开关安装板也将向目标位置运动，当凸轮板的位于上升限位开关和下降限位开关之间时，表示机械位置差值消失，此时，上升或下降限位开关复位，电磁阀线圈断电，油缸停止动作，斗勺停止动作。

本发明实施例通过当凸轮板与限位开关安装板之间产生机械位置差值时，凸轮板触发限位开关，限位开关动作驱动斗勺运动，并带动限位开关安装板随之运动，进而逐渐减小机械位置差值至完全消失，使斗勺停在目标位置，实现了根据位置差将斗勺定位于目标位置的操作，保证了斗勺控制的精确性。

值得注意的是，本发明为国家国际科技合作专项资助2013DFA80550。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种喷水推进装置的斗勺控制装置，其特征在于，所述斗勺控制装置包括安装箱、安装在所述安装箱内的用于与控制手柄连接的旋转轴、凸轮板、用于固定在斗勺驱动轴上的限位开关安装板、用于控制斗勺运动的上升限位开关和下降限位开关，所述凸轮板固定在所述旋转轴上，所述上升限位开关和所述下降限位开关安装在所述限位开关安装板上；

所述上升限位开关和所述下降限位开关之间的间隙与所述凸轮板的凸起部的宽度相匹配，所述凸轮板、所述上升限位开关和所述下降限位开关相互配合，当所述凸轮板的凸起部对准所述上升限位开关时，触发所述上升限位开关，当所述凸轮板的凸起部对准所述下降限位开关时，触发所述下降限位开关。

2.根据权利要求1所述的斗勺控制装置，其特征在于，所述旋转轴的一端伸出所述安装箱，所述旋转轴和所述安装箱之间设有第一密封部件。

3.根据权利要求1所述的斗勺控制装置，其特征在于，所述限位开关安装板上设有旋转轴安装孔，所述旋转轴的另一端位于所述安装孔内。

4.根据权利要求3所述的斗勺控制装置，其特征在于，所述旋转轴和所述限位开关安装板之间设有第二密封部件。

5.根据权利要求3所述的斗勺控制装置，其特征在于，所述旋转轴与所述斗勺驱动轴同轴设置。

6.根据权利要求1所述的斗勺控制装置，其特征在于，所述安装箱上还设有安装孔，所述限位开关安装板上设有与所述安装孔对应的凸台，所述凸台的外壁与所述安装箱之间设有第三密封部件。

7.根据权利要求1所述的斗勺控制装置，其特征在于，所述斗勺控制装置还包括机械臂，所述机械臂与所述旋转轴伸出所述安装箱的一端连接，所述机械臂通过机械软轴与所述控制手柄连接。

8.根据权利要求1所述的斗勺控制装置，其特征在于，所述安装箱上还安装有用于指示斗勺状态的指示灯，所述指示灯与所述上升限位开关和所述下降限位开关连接。

9.根据权利要求1所述的斗勺控制装置，其特征在于，所述上升限位开关用于控制所述斗勺的上升电磁驱动阀的通断电，所述下降限位开关用于控制所述斗勺的下降电磁驱动阀的通断电。

10.一种喷水推进装置的斗勺控制方法，其特征在于，所述方法适用于上述权利要求1-9中任一项所述的斗勺控制装置，所述方法包括：

获取控制手柄发出的控制指令，所述控制指令用于指示所述斗勺的目标位置；

检测所述斗勺的实际位置；

当所述斗勺的目标位置和实际位置存在偏差时，控制所述斗勺动作，直至所述斗勺到达所述斗勺的目标位置。