CN1061631C - 液压升降机的伺服控制 - Google Patents

Abstract

一种液压升降机上行控制系统，在其正常情况下给升降机油缸提供压力的油源的提供液油和回油管线之间接上一个循环阀。循环阀由计算机调节的无线调节电磁阀控制，由该电磁阀影响循环阀工作腔中的油压，因而控制循环阀孔口的大小，从而控制流过循环阀的油量。这反之又影响通过液流测量阀流向油缸的液流量，可以有选择地调节升降机的升降速度，便于在升降机吊舱趋近其相对于大厦上楼层的停泊点时快速、平稳、准确地控制升降机。

Description

液压升降机的伺服控制

本发明涉及液压升降机的一种电动伺服控制系统。

本发明是本发明人先前的1974年12月27日题为“液压升降机的驱动控制系统”(“Drive Control Systems for a HydraulicElevator”)的英国专利1，378，345中公开的发明的补充发明。

液压升降机应能缓和而准确地趋近预定的停泊位置。为使升降机在上行停泊时其底板与楼层的地板齐平，它在最后阶段是以徐进的速度由下方驱近停泊点的。众所周知的采用液压机械速度控制法的阀门在不同的程度上是与载荷和粘滞性有关的。这类正确设计的阀门，高度可靠，控制性能又好，但不适合作遥控或自动重调用。

近几年来，某些升降机要求提供各楼层之间行驶时间的一致性。有人试图用计算机控制来满足这类要求。但这样做并不能提高升降机运行的可靠性。相反，经验证明，在采用计算机控制原理来满足新要求的地方比采用机械阀的地方更经常发生问题和检修的情况。

此外，市面出售的那些电子伺服阀效率较低。这是由于上行过程中流量测定系统的压力降过大或由于为了避免因机械上的限制(例如油泵的输出已达最大值)致使达不到馈入电子程序中的目标速度时发生的不稳定情况而将液流旁路的缘故。

用来测定流量响应活塞运动的采用霍尔效应感应式传感器(美国专利5，115，684)的电子控制升降机阀，因它要安装其运动平行于流量响应活塞本身且具有与流量响应活塞本身一样距离的磁铁而受到限制。这限制了阀的这一部分在设计上的选择。此外，磁铁的磁化和安装要求严格而往往导致系统的工作不能令人满意。

感应式传感器已获得专利权的另一种应用是用来只警告计算机：圆锥形止回阀业已打开。这类感应式传感器本来就不适宜探测止回阀已打开的距离，而此距离正是伺服控制升降机所需要的。

本发明的目的是将液流响应盘较大的移动转换成具有可经济地实现的频率感应模拟距离测定传感器的小距离测定能力。这样就可以用电子学的方法测量经油路流向油缸的液流的流速，以便利用计算机将其与所要求的流量相比较，以达到必要时启动校正液流量的过程的目的。本发明特别适用于与驱动液压升压机的油缸的运动有关的场合。

本发明的另一个目的是将电子伺服控制原理应用到液压控制阀，使液压升降机可以可靠地提供具有各种可供选择的平稳、准确的升降特性。

本发明的另一个目的是以最少的电能控制升降机的运动。

本发明还有另外一个目的，即采用电子流量传感器，将其与计算机结合起来，来估计升降机已走过的距离，以便在待走完的剩余行程中确定或改变升降机的速度，从而达到准确停泊和乘客舒适的目的。

本发明的另一个目的是由机算机将上述操作性能储存起来并加以评估，以便修改以后各项操作的控制信号，达到缩短升降时间或其它所要求的升降性能特性的目的。

本发明的另一个目的是在电子控制阀的控制油路系统中装上过载安全电磁阀，以便可以快速降低液流流量，从而在运动失控的情况下使升降机吊舱在上下行行程中慢下来。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供的一种液压升降机控制阀的流量检测装置包括：

a)一个阀壳体；

b)一个液流环，被固定在阀壳中；

c)一个流量响应金属线圈，其横断面的一端呈圆盘形，可沿线圈的轴线在液流环中移动；

d)所述圆盘在无液流的情况用弹簧相对于液流环固定在中心位置；

因此，在任何方向流动的通过油路的液流可以使圆盘位移，且使液流流过的圆盘与环之间的空间随流过该空间的流速成比例地扩大；

其改进包括：

所述圆盘的所述运动加到作为圆盘一部分的金属线圈，沿线圈轴线距盘形部分一段距离处有一簿断面的对置双圆锥形的部分，双圆锥形的峰界在无液流的情况下对准频率感应模拟距离传感器的传感点配置，从而使圆锥形部分与距离传感器的传感点之间的间距在有液流且流量检测线圈按比例向液流移动时增加，从而无级地改变传感所测得的感应信号的强度，其中距离传感器附在阀壳壁上从阀壳壁突出来，垂直于流量检测金属线圈的轴线，此计算机接收此信号强度变化并进行评估，用以按比例修正输出到电磁线圈的电功率，该电磁线圈控制着比例式控制电磁阀，无级地控制来自旁通阀控制腔的控制油量，从而控制着作用到旁通阀控制腔内的控制压力，以便使旁通阀运动，这样，可控地将主液流的多余部分转引到油槽中，获得直接流到油缸的正确液流量，从而使升降机以目标速度或变速升降。

图1是升降机升降控制阀的原理线路图。

图2是流量检测阀的剖视图，可以看到流量检测线圈有一个流量响应盘在轴向与对称、圆锥形的感应式型材构成一个整体，型材尖端有一个频率感应模拟距离传感器，与流量线圈的轴线垂直。

要启动升降机使其上行，就要将电动泵11接上电源，于是液流就通过旁通阀2的孔口3输送到控制阀的泵腔13中，经回流通道7和10返回液槽70。在电动机接上电源的同时，电磁阀22和25被加上电。电磁阀22是个常开的开／闭阀，电磁阀25是个常开的比例阀，经固定孔板9流向旁通阀腔6的控制油量即可通过电磁阀25以反比于线圈电信号强度的流速排入油槽70中。

该电信号的强度由流量检测阀50确定，流量检测阀50测得流到油缸使升降机上行的油流量。此流量检测阀50主要由流量检测线圈52和频率感应模拟距离传感器59组成。已编程在计算机中的流量检测线圈52的目标运动与流速检测线圈52的实际运动相比较，从而可以计算出需要的校正量，并将经校正的电气信号加到电磁阀25上。如果升降机没有按所编程的那样加速或加速得不充分，计算机就增加加到电磁阀25的输出，再使其关闭，从而使旁通腔6中的控制压力上升，并使旁通阀克服旁通弹簧3的开阀力前移，直到泵腔13中的压力上升得超过油缸腔45中的压力为止。这时候，升降机开始加速上行。升降机的继续加速和由流量检测阀50监视以后包括快速、减速、慢速趋近速度和停泊在内的所有运动。流量检测阀50将流至油缸49表示升降机运动的实际被转换的液流量值传送给计算机，以便与上述目标值相比较。

调节螺丝5的作用是限定旁通阀2的打开或静止位置，并在泵11一旦运转时确保系统中的初始控制压力。

流量检测阀50(图2)有一个安装在轴56上的金属流量检测线圈42组成，线圈在轴上沿轴向在中心位置上，弹簧57朝外抵压滑动轴套58，滑动轴套58则抵压流量检测阀的内凸肩61。线圈52的一端有一个流量响应盘53，与线圈52构成一个整体，靠近固定的环55配置，但可在环55中滑动，从而使液流无论从通道45流向通道48或从通道48流向通道45都可以沿一个方向或另一个方向将流量响应盘53连同线圈52一起移动。线圈52外径上沿轴线有一个薄断面的对置的双圆锥体54，双圆锥体的峰界对准与线圈轴线成直角安装的频率感应模拟距离传感器59的传感表面51的中心配置。

流经流量检测阀50的液流流量确定了盘53与环55之间被扩开的孔口的大小，这个孔口的大小直接影响流量线圈沿轴56移动的距离，这在相应的程序上影响距离传感器59与线圈锥体表面54之间的间距。距离传感器59测量比变化着的距离并传递给计算机处理。

在升降机正常上行的整个操作过程中，上升安全电磁阀22(图1)一直被加电。若升降机因计算机系统的一个干扰而产生不希望有的运动，例如超速或振荡，则只要泵11继续运转且电磁阀25仍然通电，通过使电磁阀22断电，就可以使升降机立刻降到机械调节的低速。另一方面，若需要令升降机以特低的速度上行，例如，在检查升降机期间，或因升降机漏油、系统冷却或吊舱加载而使升降机已低离楼层地板若干毫米情况，为了上行齐平的目的，则通过驱动再齐平开关(图中未示出)，电磁阀25被加以最大功率并驱动泵，与此同时，上行安全电磁阀22维持断电。

由于旁通阀2在经固定孔板9流入旁通腔6的控制油流的作用下前移，从而确保升降机进入低上行齐平速度。该控制油流从旁通腔16排出，通过油路20、油路21、电磁调22流入油槽70，这一过程是经由可调孔板18进行的。可调孔板18在止回阀14按其受其弹簧15作用而前移闭合的位置或多或少遮住所述可调孔板时受止回阀杆状延伸部分16的控制边缘17的限制。止回阀弹簧15的液压平衡位置取决于流经旁通阀开口3的液流量，开口3又确定从泵腔13流向阀50油缸腔45，从而也确定流到油缸的，剩余液流量，由此直接控制升降机的慢上行齐平速度。可调孔板18的位置确定了止回阀14获得液压平衡的位置，因而确定了升降机的速度。此可调孔板18的位置可以通过向里或向外调节螺丝19加以改变，以便获得需要的升降机的较快或较慢的机械上行齐平速度。

这种慢上行齐平速度系统正是1974年12月27日公布的本发明人的英国专利说明书1，378，345的本来主题。

但上述将这种系统作为灵敏电子伺服阀的安全零件来备用应用却是前所未有的。

为使升降机下行，由于流量检测线圈52的功能对称结构，因而流经流量检测阀50的液流对频率感应距离传感器从而对需要校正加到下行用的下行比例式电磁阀39上的电能时，传送到计算机的信号的影响实际上与上行时所述的一样，只是泵11无需运转，液流反向流动，因而流量检测线圈52反向运动，即沿油缸至油槽或油缸腔47至油缸腔45的一般方向流动和移动，且下行安全电磁阀41通电。

至于上行时，在升降机超速或振荡的情况下，可能需要在下行安全电磁阀的下行安全线圈仍然通电和断电的情况下切断关闭着的比例式电磁阀的线圈39的电源，使升降机的以慢速下行。

这时，下行阀31在经固定孔板44流入下行阀腔40的控制液流的作用下前行，从而使升降机进入慢下行齐平速度，此控制油流从下行阀腔通过油路30排到油路38是借助于孔板36进行的，孔板36的孔在由弹簧33压在下行阀31上的杆34的控制边缘37或多或少盖住下行阀31的所述影响下行的液压平衡位置时受杆34控制边缘37的限制，该液压平衡位置确定了液流可从油缸流至油槽70的下行导流件32孔口的大小，从而确定升降机的下行速度。

下行速度调节螺丝35中孔板36相对于下行阀的位置可以通过往里或往外转动调节螺丝加以改变，从而可以按要求机械地设定液压控制的下行慢速。

下行安全电磁阀的另一个用途是在升降机不以所要求的方式工作时通过切断下行安全线圈的供电使下行的升降机完全停下来。

螺丝39机械地限制下行阀的最大开口度，从而限制升降机可能有的最大下行速度。

Claims (6)

1．一种液压升降机控制阀的流量检测装置包括：

a)一个阀壳体；

b)一个液流环，被固定在阀壳中；

c)一个流量响应金属线圈，其横断面的一端呈圆盘形，可沿线圈的轴线在液流环中移动；

d)所述圆盘在无液流的情况用弹簧相对于液流环固定在中心位置；

因此，在任何方向流动的通过油路的液流可以使圆盘位移，且使液流流过的圆盘与环之间的空间随流过该空间的流速成比例地扩大；

其改进包括：

所述圆盘的所述运动加到作为圆盘一部分的金属线圈，沿线圈轴线距盘形部分一段距离处有一簿断面的对置双圆锥形的部分，双圆锥形的峰界在无液流的情况下对准频率感应模拟距离传感器的传感点配置，从而使圆锥形部分与距离传感器的传感点之间的间距在有液流且流量检测线圈按比例向液流移动时增加，从而无级地改变传感所测得的感应信号的强度，其中距离传感器附在阀壳壁上从阀壳壁突出来，垂直于流量检测金属线圈的轴线，此计算机接收此信号强度变化并进行评估，用以按比例修正输出到电磁线圈的电功率，该电磁线圈控制着比例式控制电磁阀，无级地控制来自旁通阀控制腔的控制油量，从而控制着作用到旁通阀控制腔内的控制压力，以便使旁通阀运动，这样，可控地将主液流的多余部分转引到油槽中，获得直接流到油缸的正确液流量，从而使升降机以目标速度或变速升降。

2．如权利要求1所述的设备，其特征在于，利用流量响应线圈和液流环的功能对称性，将升降机上行的原理应用于升降机的下行。

3．如权利要求1所述的设备，其特征在于，将一个辅助双位开闭式电磁阀与电子控制的无级调节下行电磁阀在液压线路上串联连接，从而在无级调节电磁阀正常调节情况下升降机超速时，在下行情况下通电和打开的双位下行电磁阀在断电时迅速闭合，从而切断从下行阀控制腔排出的控制油流，同时从油缸压力管线输入的控制液流流经可调节的孔板，于是快速而平稳地将下行阀关上，从而避免升降机进一步超速下落。

4．如权利要求3所述的设备，其特征在于，辅助双位电磁阀在无级调节下行电磁阀仍然不工作的情况下被通电单独工作时，它控制下行阀的受限制的开口，通过机械设定的液压控制下行慢速装置使升降机慢速下行。

5．如权利要求3所述的设备，其特征在于，在液压线路上给辅助双位电磁阀并联上一个手动双位开闭阀，从而使升降机在手动打开手动双位阀时无需电源就可以慢速下行。

6．如权利要求5所述的设备，其特征在于，将辅助双位电磁阀从液压线路上除去，只留下手动双位阀，供在机械调定的慢速下使升降机慢速下行。