CN104100607A - 动力缸以及工程机械或起重装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及动力缸以及工程机械或起重装置，尤其涉及一种包括缸内活塞单元的动力缸，所述动力缸具有至少一个压力连接件、用于控制从所述压力连接件到缸空间中的压力体积流的一体的阀装置、和用于启动所述阀装置的集成的控制和/或调节单元。

Description

动力缸以及工程机械或起重装置

技术领域

本发明涉及一种包括缸内活塞单元的动力缸。本发明还包括具有这种动力缸的工程机械或起重装置。

背景技术

已知动力缸作为用于进行线性运动的驱动单元。在具有单一动作的动力缸和具有双动作的动力缸之间进行区别。活塞杆的线性运动通过在一个或多个活动表面上施加压力而实现。活塞运动通过活塞杆而进行，且被转移到待移动的机械部件。

通过外部调节电路提供和调整线性运动所需的体积流量或压力。以液压方式，通过外部调节电路的液压部件，进行体积流量调适或压力调适。因而，现有技术中已知的动力缸提供一种或多种压力连接件，通过该压力连接件，外部调节电路所产生的体积流被提供给动力缸的相应的活动表面。

随着工程机械的自动化的发展，对已安装的机械部件的需求增加。关于这点，存在对于以调节运动为特征的智能动力缸的增加的需求。

发明内容

本发明的目的是进一步开发动力缸，这种类型的动力缸适应自动化工程的必需条件。

通过根据权利要求1的特征的动力缸满足了这个目的。动力缸的有利的实施方式为从属权利要求的主题。

根据权利要求1，提出了以常规方式包括缸内活塞单元的动力缸。所述动力缸包括至少一个用于为动力缸操作提供体积流或压力能的压力连接件。动力缸还包括用于调节/控制通过至少一个压力连接件提供到缸空间中的压力体积流的进给的一体的阀装置。集成的控制和/或调节单元被提供用于自主地控制/调节动力缸的活塞杆运动，该控制和/或调节单元与阀装置连接且相应地控制阀装置。

因此，提供一种智能的动力缸，该动力缸自动地控制或调节其位置和运动特性。为此，不需要额外的部件，动力缸仅利用其自身的部件。例如，以恒定的压力体积流的形式，向动力缸仅提供压力能。向缸内活塞单元的一个或多个活动表面施加的所需压力被确定且压力的施加被独立地进行。

动力缸的类型和工作原理的工程设计与本发明的核心理念不太相关。例如，动力缸可被配置成液压缸或气压缸。而且，动力缸可被设计成单动液压缸或双动液压缸。根据本发明所提出的理念可被转换，而不受限于伸缩缸。

在优选的实施方式中，阀装置包括用于每个活动表面的至少一个阀，该阀可被调节，且可通过控制和/或调节单元而被启动，以向相关的活动表面施加期望的压力。一个或多个可被调节的阀在入口侧与至少一个压力连接件连接，且在出口侧与缸空间的至少一个开口连接，尤其是与具有与阀相关的活动表面的缸空间的开口连接。

可电力控制的定量阀是特别适合的，该定量阀与控制和/或调节单元电力连接，且从控制和/或调节单元接收相应的转换信号。一个或多个阀明显地至少部分地嵌入到缸套中。这不仅节省了空间，还使阀免受外部影响。

在优选的实施方式中，阀直接与压力连接件连接，同时一个或多个其它的阀通过动力缸的压力管线与压力连接件连接。压力管线可以以通道的方式至少部分地延伸通过缸套。

优选地提供至少一个数据接口，用于动力缸与外部的通信链接。用于动力缸的位置控制或影响动力缸的工作/运动表现的适当的控制或调节参数或任何其它的指令或信息可通过数据接口被提供给控制和/或调节单元。

可替选地或附加地，数据接口可适合于数据检索。在这方面，动力缸的某些控制和/或调节参数或任何其它的与操作相关的动力缸信息可通过外部更高等级的控制器而读出。例如，借助集成的数据接口，可通过控制和/或调节单元提供测量的调节数据、和/或测量的位置数据、和/或测量的动力数据。不仅可以利用这些测量的数据得出活塞杆的当前位置的结论，而且如当前的能量需求的信息可被附加地检索。

一体的位置测量系统被便利地设置在动力缸上或动力缸中以用于活塞杆的位置确定，且与控制和/或调节单元通信。位置测量系统可优选设置在活塞杆输出端的区域中的端面的缸表面上。活塞杆相对于缸壳的当前位置可通过集成的测量系统被检测。也可以检测活塞的当前运动速度。

可以设想，动力缸具有用于存储关于操作的控制或调节参数的存储部件，且在动力缸操作期间，控制或调节单元可利用该控制或调节参数。也可以设想，一个或多个控制或调节属性（profile）可被存储在存储部件中。这种属性描述了例如出于不同使用目的的动力缸的不同的控制或调节特性。根据应用，通过选择适宜的属性，可配置所期望的动力缸特性。根据产生的线性运动的工作速度，属性类型可优选不同。而且，是否应该通过阀装置的直接控制来实现载荷减震可规定在该属性中。在这点上指出，通过修改控制和/或调节单元的已执行的调节算法，可实现载荷减震的实施，而不需额外的部件。

属性的使用允许简单地实施和实现不同种类的动力缸类型，每种动力缸类型具有可因此被灵活地适用于各种应用领域的不同的工作表现。因此，对于非常广泛的应用，本发明提供了通用的动力缸。

对于动力缸的程序设计，可规定存储部件可通过数据接口而被访问。以此方式，可准备、修改、删除或读出现有的调节或控制参数或调节属性。可替选地或附加地，同样可规定：控制和调节单元可直接通过数据接口被启动，且直接通过接口接收所需要的属性或参数。

在另一个有利的实施方式中，控制和/或调节单元可适合于执行一个或多个监测功能。例如，控制和/或调节单元包括用于执行测试运行的被实施的逻辑电路，该测试运行用于检查动力缸的基本操作。可替选地或附加地，特定的测试程序可用于识别动力缸内的损坏、特别是泄露。此外，程序可选地用于确定所用压力介质的质量，例如用于检测为了实施而使用的液压介质的流体质量。

此外，本发明涉及一种工程机械、尤其是一种具有至少一个根据本发明或根据本发明的有利实施方式的动力缸的挖掘机或起重装置。工程机械或起重装置明显具有与根据本发明的动力缸相同的优点和性能，所以对此将省略重复的描述。

至少一个动力缸通过压力连接件与根据本发明的工程机械或起重装置的压力电路连接。工程机械或起重装置的中央控制单元通过根据本发明的动力缸的数据接口与动力缸的控制和调节单元连接。通过数据接口，更高等级的控制器可影响和检查动力缸的操作。此外，数据接口提供检索和集中评估关于动力缸的当前状态信息的选项。此外，每个动力缸还负责活塞运动的控制和/或调节。

附图说明

根据附图中所示的实施方式，将详细地解释本发明的其他优点和细节。图中示出：

图1为根据本发明的动力缸的系统图；和

图2为图1的根据本发明的动力缸的功能图。

具体实施方式

将利用图1中所示的双动线型缸10来解释对于智能动力缸的发明的理想材料。然而，显而易见的是，本发明可利用多个不同的动力缸类型而教导，且不受限于图1和图2的特定实施方式。

图1示出具有缸套11和活塞杆12的动力缸10，该活塞杆12直线可移动地支撑在缸套11中。活塞13设置在处于缸空间内的活塞杆12的端部。另一个活塞杆端部穿过缸套11的端面离开缸空间。

由于动力缸10的双动操作，缸空间被分成两个相对于彼此密封的缸空间，即在活塞侧的缸空间14和在杆侧的缸空间15。活塞杆12的线性运动可通过在缸空间14、缸空间15内的压力大小的直接的压力调节而产生。

具有两个可被调节的定量阀20、定量阀30的阀装置被嵌入到缸套11中。定量阀20调节在缸空间14中存在的压力大小，而定量阀30确定在缸空间15内的压力大小。利用液压介质操作动力缸10。定量阀20、定量阀30与中央液压连接件40连接，定量阀30以导流方式通过在缸套11中所提供的通道23与液压连接件40连接。室压可被设定，并且通过借助相关的定量阀20、定量阀30调节进入到各自室14、室15中的体积流量而产生所期望的活塞运动。

电力地启动定量阀20、定量阀30。产生适当的控制信号且通过控制和调节单元70将该控制信号应用于阀20、阀30的各自的控制输入端，同样地，该控制和调节单元70为动力缸10的一体部件。控制和调节单元70设置在缸套11的在活塞杆侧的端部。同样，在活塞杆输出端的区域中紧固至缸套11上的测量装置60除了测量活塞杆12相对于缸壳11的当前位置、还测量活塞的运动速度，且将两个阀与控制和/或调节单元连通。测量装置60是基于已研制的用于液压缸的定位传感器系统PMHC。

数据接口50可用于数据交换，且用于控制和/或调节单元与更高等级的中央控制器的通信。此外，可以通过数据接口进行动力缸10、尤其是控制和调节单元70的基本程序设计或维修。

根据图2的功能简图将示出根据本发明的动力缸10的基本操作。动力缸通过液压连接件40具有恒定的液压能。液压能在入口侧被施加至两个定量阀20、定量阀30。通过控制和调节单元70的调节器71，在两个液压阀20、液压阀30处确定和设定阀20、阀30的通道。

调节器71接收可能的位置请求或运动属性作为期望参数72。期望参数72与实际值61比较，由此生成相应的用于液压阀20、液压阀30的设定值73。实际值61由测量系统60提供，且描述活塞杆12的当前位置。此外或者可替选地，通过测量系统提供的其它值（如活塞运动的速度）可以被用作实际值61。

动力缸10的当前位置请求以及可能的运动属性利用通过控制和调节单元70的访问可被存储在存储单元中（未示出），或者可替选地通过数据接口50可被提供给运行时间。通过运动属性可配置动力缸10的期望的工作表现。这包括活塞杆12的期望的运动速度和端位置阻尼的实现等。

由调节器71生成的控制参数73作为电控制信号被应用于阀20、阀30，以设定缸室14、缸室15中的期望的压力水平。

此外，信息51通过数据接口50可被传送给更高等级的系统。该信息包括例如当前动力缸位置和操作动力缸10所需的能量需求。

此外，控制和调节单元70可包括用于动力缸10的可能的监测功能的逻辑电路。该监测功能包括例如用于检查动力缸10的基本功能以及用于识别动力缸系统内的可能的损坏或泄露的监测功能。控制和调节单元70还可包括用于检查所用的液压油的当前流体质量的逻辑电路。

本发明描述了接收数字数据形式的位置和动力特性的集成的智能动力缸。液压能可用于动力缸；然而，动力缸根据所提供的调节参数或预定属性而独立地调节必需的能量需要和其运动。此外，动力缸可向更高等级的系统提供调节测量数据、位置测量数据和动力测量数据，借此可呈现出过程自动化或部分自动化以及监测功能。

液压缸的运转可被理解为模拟电力控制或调节的执行器驱动，且可被认为封闭系统，必须只有能量应用于该封闭系统，且通过该封闭系统的数据接口可进行与更高等级的控制系统的通信。

根据本发明的动力缸对于工作过程或辅助系统的自动化提供了竞争性条件。因此，动力缸对于实现临界转矩控制提供了必要条件，例如对于在起升工作中的保护或对于冲程限制提供了必要条件，这里，不同的动力缸能够被用于不同的设备。特别是在危险区域中尤其允许较低速度的速度控制，即依赖于位置的速度控制，可通过电力控制特别简单地引入。此外，载荷减震，例如用于相对于摇动使设备减震的载荷减震可被实现，而无需任何额外的建造工作。这种电子端位置减震实现了省略其他必需机构的目的。同样地，工作表现对于某些应用区域的适应完全电子化发生，而不是如先前通过液压发生。

因此，本发明提供了通用液压缸，通过该液压缸可实现液压缸的总组合的减少。此外，通过电子控制可极其简单地实施必需的定制。而且，通过电子仪器，在动力缸内可实现许多自监控功能和诊断功能。

总的来说，通过可预测的液压能量需求提供了改进的能量效率，该液压能量需求可被调节，借此满足了用于泵调节的必需条件。

Claims (11)

1.一种包括缸内活塞单元的动力缸，所述动力缸具有至少一个压力连接件、用于控制从所述压力连接件到缸空间中的压力体积流的一体的阀装置、和用于启动所述阀装置的集成的控制和/或调节单元。

2.根据权利要求1所述的动力缸，其特征在于，所述阀装置包括至少一个对于每个活动表面能够被调节的阀，尤其是可电力控制的定量阀。

3.根据权利要求2所述的动力缸，其特征在于，两个或更多个阀至少部分地设置在缸套内，优选地，所述两个或更多个阀通过至少一个在所述缸套中延伸的压力通道而彼此连接。

4.根据前述权利要求中任一项所述的动力缸，其特征在于，所述控制和/或调节单元包括数据接口。

5.根据权利要求4所述的动力缸，其特征在于，通过所述数据接口，所述控制和/或调节单元能够提供调节测量数据、和/或位置测量数据和/或动力测量数据。

6.根据前述权利要求中任一项所述的动力缸，其特征在于，一体的位置测量系统被设置在所述动力缸上，且与所述控制和/或调节单元通信连接。

7.根据前述权利要求中任一项所述的动力缸，其特征在于，通过所述控制和/或调节单元，根据运动属性和/或一个或多个调节参数，能够控制/调节所述阀装置，其中，通过所述动力缸的集成的存储部件和/或通过所述数据接口，能够提供所述运动属性和/或所述调节参数。

8.根据前述权利要求中任一项所述的动力缸，其特征在于，通过所述控制和/或调节单元能够执行一种或多种监测功能，特别是，用于监测所述动力缸的可操作性和/或用于识别在所述动力缸内的损坏或泄露和/或用于检测所用的压力介质尤其是液压流体的质量。

9.根据前述权利要求中任一项所述的动力缸，其特征在于，所述动力缸为气压缸或液压缸。

10.根据前述权利要求中任一项所述的动力缸，其特征在于，所述动力缸为单动缸或双动缸、或者伸缩缸。

11.一种工程机械，尤其是一种具有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的动力缸的推土机或起重装置。