CN110067785A - 一种液压缸位置控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压缸位置控制系统，包括两侧分别设有进油口和出油口的液压缸，液压缸包括设于液压缸内的活塞和与活塞固定连接的活塞杆，活塞杆连接有用于带动活塞运动的动力驱动组件，液压缸的外壁上设有与内部的活塞位置相对应、且与活塞杆连接的标识装置，标识装置在活塞杆的带动下运动以在液压缸的外壁对活塞的运动位置进行标识；与控制装置连接、用于对标识装置在液压缸的外壁上的位置进行获取的位置获取装置；分别与动力驱动组件和位置获取装置连接的控制装置，控制装置根据位置获取装置的位置信息控制动力驱动组件的启停以对活塞的运动位置进行精确控制。该装置能够精确对活塞位置进行定位控制，扩大液压活塞缸的应用场合，结构简单。

Description

一种液压缸位置控制系统

技术领域

本发明涉及液压控制技术领域，更具体地说，涉及一种液压缸位置控制系统。

背景技术

液压活塞缸具有使用寿命长、传动力量大、结构简单和工作稳定性强等特点，广泛应用于国民工业与国防工业的各个相关领域。因为液压活塞缸的工作介质是液压油，在活塞的两侧难以避免会发生液压油的内泄露，液压油的内泄露使得活塞不能完成相应的行程，而且液压油存在一定的压缩性，这些因素复合在一起造成难以精准控制液压活塞缸的活塞位置，从而限制了液压活塞缸作为精密执行元件的应用，尤其是在很多大型设备中，由于液压执行元件精度不够，不得不用结构复杂的电动执行系统代替。为了使油缸安全可靠的工作，就需要对油缸的位移量做出可靠的测量，目前一般采用以下两种方法实现：

(1)在活塞缸工作的地方安装机械限位，当活塞缸运行时触发相应的限位，表示活塞缸工作到了某一位置，该方式安装简单，但测量出的数据都是离散量，不能连续检测出活塞缸的位移，并且限位安装场所一般工作环境较差，限位容易损坏和产生误信号；

(2)在活塞缸周围安装较为精确的电气传感器，可以连续实时的检测活塞缸活塞位移量，该检测方式往往安装步骤繁琐，对工作活塞缸选型有特定要求，检测设备价格较昂贵，而且由于靠近活塞缸工作环境，需要可靠的防护，给安装和维护带来不便。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种液压缸位置控制系统，以解决现有技术中难以对液压活塞缸的活塞位置精准控制，从而限制了液压活塞缸作为精密执行元件的应用。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种液压缸位置控制系统，包括两侧分别设有进油口和出油口的液压缸，所述液压缸包括设于所述液压缸内的活塞和与所述活塞固定连接的活塞杆；

所述活塞杆连接有用于带动活塞运动的动力驱动组件，所述液压缸的外侧上设有与内部的所述活塞位置相对应、且与所述活塞杆连接的标识装置，所述标识装置在所述活塞杆的带动下运动以在所述液压缸的外壁对所述活塞的运动位置进行标识；

与控制装置连接、用于对所述标识装置在所述液压缸的外侧上的位置进行获取的位置获取装置；

分别与所述动力驱动组件和所述位置获取装置连接的所述控制装置，所述控制装置根据所述位置获取装置的位置信息控制所述动力驱动组件的启停以对所述活塞的运动位置进行精确控制。

优选地，所述标识装置的厚度与所述活塞的厚度相同，所述标识装置的左端壁和右端壁分别与所述活塞的左端壁和右端壁共面。

优选地，所述位置获取装置具体为磁栅尺，所述磁栅尺设于所述液压缸的外壁上，所述标识装置具体为与所述磁栅尺配合的读数头。

优选地，所述位置获取装置具体为距离传感器，所述距离传感器沿所述液压缸的轴向设置，所述距离传感器与所述标识装置共线以对所述标识装置在所述液压缸上的位置进行检测。

优选地，所述动力驱动组件具体为电机，所述电机与所述活塞杆经蜗杆蜗轮机构连接以实现动力传递。

优选地，所述动力驱动组件具体为电机，所述电机连接有主动齿轮，所述标识装置上设有从动齿轮安装座，所述从动齿轮套装于所述活塞杆上且可转动的设置于所述从动齿轮安装座上，所述活塞杆的外周设有外螺纹，所述从动齿轮的内壁上设有与所述外螺纹配合的内螺纹。

优选地，所述动力驱动组件具体为气缸或油缸。

优选地，所述标识装置与所述活塞杆的一端可拆卸的固定连接。

本发明提供的液压缸位置控制系统，包括两侧分别设有进油口和出油口的液压缸，液压缸包括设于液压缸内的活塞和与活塞固定连接的活塞杆，活塞杆连接有用于带动活塞运动的动力驱动组件，液压缸的外壁上设有与内部的活塞位置相对应、且与活塞杆连接的标识装置，标识装置在活塞杆的带动下运动以在液压缸的外壁对活塞的运动位置进行标识；与控制装置连接、用于对标识装置在液压缸的外壁上的位置进行获取的位置获取装置；分别与动力驱动组件和位置获取装置连接的控制装置，控制装置根据位置获取装置的位置信息控制动力驱动组件的启停以对活塞的运动位置进行精确控制。

应用本发明提供的液压缸位置控制系统，通过在液压缸的外壁上设置标识装置对内部的活塞的位置对应，当活塞在液压缸内部运动时、其在液压缸上的位置可通过在液压缸外部设置的标识装置进行获取，通过位置获取装置可直接的获得活塞在液压缸内的行进位置，对活塞的位置进行精确定位，控制装置根据活塞的运行位置控制动力驱动组件的启停，以进行精准控制。该装置将数控技术与液压传动技术结合，实现对液压活塞缸的运动进行闭环控制，保证液压活塞缸在恶劣的工作环境中也可以具备较好的运动平稳性及紧密型，扩大液压活塞缸的应用场合，同时，具有操作简单、安装方便、降低使用成本和通用性强的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明实施例提供的液压缸位置控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的液压缸位置控制系统的局部剖视示意图。

附图中标记如下：

电机1、主动齿轮2、从动齿轮3、从动齿轮安装座4、活塞杆5、标识装置6、磁栅尺7、液压缸8、进油口9、出油口10、活塞11。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种液压缸位置控制系统，以解决现有技术中难以对液压活塞缸的活塞位置精准控制，从而限制了液压活塞缸作为精密执行元件的应用。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图2，图1为本发明实施例提供的液压缸位置控制系统的结构示意图；图2为本发明实施例提供的液压缸位置控制系统的局部剖视示意图。

在一种具体的实施方式中，本发明提供的液压缸8位置控制系统，包括两侧分别设有进油口9和出油口10的液压缸8，进油口9一般设置在靠近活塞杆5一端，液压缸8包括设于液压缸8内的活塞11和与活塞11固定连接的活塞杆5，活塞11与活塞杆5的连接方式可参考现有技术，在此不再赘述。活塞杆5连接有用于带动活塞11运动的动力驱动组件，动力驱动组件可具体为电机1或油缸等，可根据现有技术的发展水平进行设置，液压缸8的外侧上设有与内部的活塞11位置相对应、且与活塞杆5连接的标识装置6，标识装置6在活塞杆5的带动下运动以在液压缸8的外壁对活塞11的运动位置进行标识；标识装置6和活塞11优选为共线或共面设置，标识装置6可与液压缸8的轴线垂直设置，标识装置6与活塞11的位置对应设置在液压缸8的外侧，优选为设置在液压缸8的外壁上以方便观测，标识装置6与活塞杆5连接，优选为可拆卸的固定连接。当活塞杆5在动力驱动组件的带动下运动时，带动活塞11在液压缸8的内部移动，同时带动标识装置6在液压缸8的外侧同步移动，由此可直接获得活塞11在液压缸8的内部的运动位置，标识装置6可具体为标识块，或者与位置获取装置配合的元件。

与控制装置连接、用于对标识装置6在液压缸8的外侧上的位置进行获取的位置获取装置；位置获取装置可具体为长度测量尺，长度测量尺在液压缸8的外壁沿轴向设置，通过标识装置6在长度测量尺的位置变化获得活塞11的相对于液压缸左侧内表面或右侧内表面的距离L，活塞11的表面积S可知，即可获得液压缸8左侧或右侧的体积，当液压缸8中左腔或者右腔的体积达到预定体积值时，控制装置控制动力驱动组件停止。

分别与动力驱动组件和位置获取装置连接的控制装置，控制装置根据位置获取装置的位置信息控制动力驱动组件的启停以对活塞11的运动位置进行精确控制。

控制装置可具体为PC机、工业电脑、平板电脑或显示器等，可根据实际需要进行设置。

应用本发明提供的液压缸8位置控制系统，通过在液压缸8的外壁上设置标识装置6对内部的活塞11的位置对应，当活塞11在液压缸8内部运动时、其在液压缸8上的位置可通过在液压缸8外部设置的标识装置6进行获取，通过位置获取装置可直接的获得活塞11在液压缸8内的行进位置，对活塞11的位置进行精确定位，控制装置根据活塞11的运行位置控制动力驱动组件的启停，以进行精准控制。该装置将数控技术与液压传动技术结合，实现对液压活塞缸的运动进行闭环控制，保证液压活塞缸在恶劣的工作环境中也可以具备较好的运动平稳性及紧密型，扩大液压活塞缸的应用场合，同时，具有操作简单、安装方便、降低使用成本和通用性强的优点。

其中，为了当活塞11的厚度无法忽略时减小误差，可标识装置6的厚度设置为与活塞11的厚度相同，标识装置6的左端壁和右端壁分别与活塞11的左端壁和右端壁共面。在一种实施例中，以图2所示，S1表示活塞11左边表面面积，S2表示活塞11右边表面面积，L1表示活塞11左边表面到液压缸8内部左端壁的距离，L2表示活塞11右边表面到液压缸8内部右端壁的距离，液压缸8内部左腔的体积为：V1＝L1*S1；液压缸8内部右腔的体积为：

V2＝L2*S2。若液压缸8需要计算内部左腔的体积，则以活塞11运动到最左边记作零点，反之，则以活塞11运动到最右边记作零点，由此设置以提高计算精度。

进一步地，位置获取装置具体为磁栅尺7，磁栅尺7设于液压缸8的外壁上，标识装置6具体为与磁栅尺7配合的读数头。当活塞11在液压缸8中移动时，磁栅尺7的读数头同步移动，读数头与磁栅尺7配合以对活塞11的移动距离进行精确读取。当然，在其他实施例中，也可以选择其他形式的测量尺传感器进行替代。其中，磁栅尺7的结构及连接关系可参考现有技术。

更进一步地，位置获取装置具体为距离传感器，距离传感器沿液压缸8的轴向设置，距离传感器与标识装置6共线以对标识装置6在液压缸8上的位置进行检测。距离传感器可设置在液压缸8的左端或右端作为零点，可根据需要进行设置，距离传感器与标识装置6共线以保证二者间的垂直距离，在其他实施例中也可以通过设置红外传感器等实现，均在本发明的保护范围内。

在上述各实施例的基础上，动力驱动组件具体为电机1，电机1与活塞杆5经蜗杆蜗轮机构连接以实现动力传递。可在活塞杆5上设置蜗杆的螺旋齿，通过螺旋齿与蜗轮的配合实现，如可通过在活塞杆5上套装轴套、在轴套上设置螺旋齿实现，此处仅为一种优选的实施方式，在其他实施例中，可根据需要自行设置动力驱动组件的具体结构。

在上述各实施例的基础上，动力驱动组件具体为电机1，电机1连接有主动齿轮2，标识装置6上设有从动齿轮安装座4，从动齿轮3套装于活塞杆5上且可转动的设置于从动齿轮安装座4上，活塞杆5的外周设有外螺纹，从动齿轮3的内壁上设有与外螺纹配合的内螺纹。从动齿轮安装座4与标识装置6固定连接，如通过螺纹件进行固定，从动齿轮3可在从动齿轮安装座4上绕自身轴线转动，同时从动齿轮3内表面的内螺纹与活塞杆5的外周上的外螺纹配合沿直线运动，使得活塞杆5在电机1的带动下、经主动齿轮2和从动齿轮3、内螺纹和外螺纹的配合实现动力传递。具体的，标识装置6与活塞杆5的一端通过卡接件固定，以便于二者的拆卸。

在上述各实施例的基础上，动力驱动组件具体为气缸或油缸。

在一种具体的实施方式中，电机1通过主动齿轮2啮合从动齿轮3，在从动齿轮3的内圆周表面设有内螺纹，从动齿轮3的定位座把从动齿轮3轴向固定，活塞杆5的外周设有外螺纹，从动齿轮3旋转驱动活塞杆5直线运动，使得活塞11在液压缸8中运动，液压缸8表面贴有磁栅尺7，通过长度测量计算液压缸8左腔或右腔的体积，磁栅尺7的读数头也会一起运动，当液压缸8中左腔或右腔的体积达到预定体积时，控制电路制停电机1。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种液压缸位置控制系统，包括两侧分别设有进油口和出油口的液压缸，所述液压缸包括设于所述液压缸内的活塞和与所述活塞固定连接的活塞杆，其特征在于：

所述活塞杆连接有用于带动活塞运动的动力驱动组件，所述液压缸的外侧上设有与内部的所述活塞位置相对应、且与所述活塞杆连接的标识装置，所述标识装置在所述活塞杆的带动下运动以在所述液压缸的外壁对所述活塞的运动位置进行标识；

与控制装置连接、用于对所述标识装置在所述液压缸的外侧上的位置进行获取的位置获取装置；

分别与所述动力驱动组件和所述位置获取装置连接的所述控制装置，所述控制装置根据所述位置获取装置的位置信息控制所述动力驱动组件的启停以对所述活塞的运动位置进行精确控制。

2.根据权利要求1所述的液压缸位置控制系统，其特征在于，所述标识装置的厚度与所述活塞的厚度相同，所述标识装置的左端壁和右端壁分别与所述活塞的左端壁和右端壁共面。

3.根据权利要求2所述的液压缸位置控制系统，其特征在于，所述位置获取装置具体为磁栅尺，所述磁栅尺设于所述液压缸的外壁上，所述标识装置具体为与所述磁栅尺配合的读数头。

4.根据权利要求2所述的液压缸位置控制系统，其特征在于，所述位置获取装置具体为距离传感器，所述距离传感器沿所述液压缸的轴向设置，所述距离传感器与所述标识装置共线以对所述标识装置在所述液压缸上的位置进行检测。

5.根据权利要求1-4任一项所述的液压缸位置控制系统，其特征在于，所述动力驱动组件具体为电机，所述电机与所述活塞杆经蜗杆蜗轮机构连接以实现动力传递。

6.根据权利要求1-4任一项所述的液压缸位置控制系统，其特征在于，所述动力驱动组件具体为电机，所述电机连接有主动齿轮，所述标识装置上设有从动齿轮安装座，所述从动齿轮套装于所述活塞杆上且可转动的设置于所述从动齿轮安装座上，所述活塞杆的外周设有外螺纹，所述从动齿轮的内壁上设有与所述外螺纹配合的内螺纹。

7.根据权利要求1-4任一项所述的液压缸位置控制系统，其特征在于，所述动力驱动组件具体为气缸或油缸。

8.根据权利要求6所述的液压缸位置控制系统，其特征在于，所述标识装置与所述活塞杆的一端可拆卸的固定连接。