CN112503056A - 油缸、多油缸同步控制系统、控制方法及起重机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液压装置领域，公开了一种油缸、多油缸同步控制系统、控制方法及起重机，所述油缸包括缸体和滑动安装于该缸体内的活塞组件以及拉绳编码器，所述拉绳编码器包括机身和能够相对该机身伸出或缩回的拉绳，所述机身安装于所述缸体的缸底和所述活塞组件的与该缸底相对的活塞端中的一者上，所述拉绳在所述缸体内延伸并在自由端连接至所述缸底和所述活塞端中的另一者。本发明的内置拉绳编码器的油缸，结构紧凑，安装和使用方便，在油缸工作过程中，能够方便地测量油缸的位移，测量精度和可靠性高。

Description

油缸、多油缸同步控制系统、控制方法及起重机

技术领域

本发明涉及液压装置领域，具体地涉及一种油缸、多油缸同步控制系统、控制方法及起重机。

背景技术

液压同步系统是液压技术应用实践中永恒的技术课题，以确保执行操作的动作精度。目前，自行式起重机得到迅速的发展，仅用不到十年的时间完成从百吨级产品至千吨级产品的跨越式发展；基于新机型起重性能的变化出现多种采用双液压油缸的执行系统，例如，起重机超起机构、可变幅副臂机构及卷扬锁止棘轮机构等。此外，传统起重机的配重挂接也采用双液压油缸完成配重的自拆装操作。

随着起重吨位的增加，各执行系统的负载都会不同程度的增大，同时机构结构尺寸及动作幅度均相应的增加，因此，实际工作过程中，每个执行系统的两个液压油缸极易出现不同步的现象。众所周知，不同步现象直接影响机构动作稳定性，影响整个机构的执行，较为严重的话将导致两个液压油缸的损坏或切断。

为有效提高两个液压油缸的同步性能，现有技术中一般通过手动方式分别对两个配重油缸修改参数，从而操纵两个油缸的同步性。

上述方案存在以下问题：(1)操作较为不便，存在工作效率过低的缺陷；(2)不适合同时调节多个油缸，调节精度有限。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述技术问题，提供一种油缸。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种油缸，所述油缸包括缸体和滑动安装于该缸体内的活塞组件；所述油缸还包括拉绳编码器，所述拉绳编码器包括机身和能够相对该机身伸出或缩回的拉绳，所述机身安装于所述缸体的缸底和所述活塞组件的与该缸底相对的活塞端中的一者上，所述拉绳在所述缸体内延伸并在自由端连接至所述缸底和所述活塞端中的另一者。

进一步的，所述拉绳编码器的所述机身安装于所述缸底的内部，且所述拉绳的自由端连接至所述活塞端。

进一步的，所述缸体包括缸筒和连接在该缸筒端部的所述缸底，所述活塞组件包括活塞和活塞杆，所述活塞与所述缸筒的内壁面配合并设有轴向贯穿的连接孔，所述活塞杆的一端连接至该连接孔，所述拉绳的自由端通过所述连接孔连接至所述活塞杆。

进一步的，所述拉绳编码器安装为使得所述拉绳沿所述缸筒的中心轴线延伸。

进一步的，所述缸底的内部设置有用于容纳所述拉绳编码器的容纳腔。

进一步的，所述缸底上设有抵靠于所述拉绳编码器的所述机身上的固定销和用于将该固定销锁紧固定于所述缸底的止动螺钉。

进一步的，所述缸底具有通孔，所述拉绳编码器具有由所述通孔穿出的信号线。

本发明的第二方面公开了一种多油缸同步控制系统，包括多个如上所述的油缸、调节阀和控制器，该控制器根据所述拉绳编码器的测量信号控制所述调节阀。

本发明的第三方面公开了一种起重机，包括如上所述的多油缸同步控制系统。

本发明的第四方面公开了一种多油缸同步控制方法，该多油缸同步控制方法采用如上所述的多油缸同步控制系统，并包括：

所述控制器分别获取多个所述油缸的位移，并判断多个所述油缸中是否至少存在两个所述油缸具有位移差值；若有，则通过控制所述调节阀来改变各油缸之间的位移差值，直至多个所述油缸位移相等。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比主要具有以下有益效果：

本发明内置拉绳编码器的油缸，结构紧凑，安装和使用方便，在油缸工作过程中，能够方便地测量油缸的位移，测量精度和可靠性高。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

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是本发明油缸的结构示意图；

图2是图1中A处的局部放大图；

图3是多油缸同步控制系统的原理图。

附图标记说明：

1、信号线；2、拉绳编码器；3、固定销；4、止动螺钉；5、缸底；51、容纳腔；6、连接螺钉；7、活塞杆；71、安装孔；8、左油缸；9、右油缸；10、左调节阀；11、右调节阀。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-2所示，本发明公开了一种油缸，所述油缸包括缸体和滑动安装于该缸体内的活塞组件；特别的，所述油缸还包括拉绳编码器2，该拉绳编码器2包括机身和能够相对该机身伸出或缩回的拉绳，所述机身安装于所述缸体的缸底5和所述活塞组件的与该缸底5相对的活塞端中的一者上，所述拉绳在所述缸体内延伸并在自由端连接至所述缸底5和所述活塞端中的另一者。

本发明所述拉绳编码器2设置在所述油缸的内部，在油缸工作过程中，所述活塞组件在所述缸体内往复运动，所述拉绳可以随着所述活塞组件的运动而被拉出/缩回，利用所述拉绳编码器2的拉绳可以方便的测量油缸的位移，测量精度和可靠性高。

作为本发明的一种优选实施例，本发明选择将所述拉绳编码器2的机身安装于所述缸底5的内部，且所述拉绳的自由端连接至所述活塞端。进一步的，所述缸体包括缸筒和连接在该缸筒端部的所述缸底5，所述活塞组件包括活塞和活塞杆7，所述活塞与所述缸筒的内壁面配合并设有轴向贯穿的连接孔，所述活塞杆7的一端连接至该连接孔，所述拉绳的自由端通过所述连接孔连接至所述活塞杆7。

更具体的，可以在所述活塞杆7上设置安装孔71，在所述拉绳编码器2的拉绳的自由端设置有固定装置，所述拉绳的自由端通过所述固定装置可拆卸的设置在所述活塞杆7的安装孔71上。

所述固定装置的作用之一是将所述拉绳可拆卸的固定在所述活塞杆7上，所述固定装置的具体结构形式可以有多种，只要能够实现其作用即可。本发明优选所述固定装置包括设置在所述拉绳编码器2的拉绳的自由端的连接螺钉6，通过所述连接螺钉6将所述拉绳编码器2的拉绳设置在所述活塞杆7上。

油缸一般主要包括缸筒、与缸筒内壁滑动配合的活塞、以及一端伸入缸筒内并与活塞连接、另一端伸出缸筒外的活塞杆7。活塞7杆和活塞将缸筒分为有杆腔和无杆腔，通过控制有杆腔和无杆腔的进回油状态，可以实现油缸的伸缩。

油缸工作时，活塞杆7在液压油的作用下在缸筒内做往复运动。拉绳编码器2的拉绳的自由端固定在油缸的活塞杆7上，并随活塞杆7一起往复运动。

当活塞杆7向外动作时，拉绳编码器2的拉绳被拉出，拉绳编码器2的机身与活塞杆7之间的长度增加，拉绳编码器2输出拉绳被拉出的位移，也就是输出油缸的动作位移。当活塞杆7向内运动时，拉绳缩回到拉绳编码器2内部，拉绳编码器2的机身与活塞杆7之间的长度减少，拉绳编码器2输出拉绳缩回时的位移。

另外，本发明之所以选择拉绳编码器2来测量油缸的位移，是考虑到拉绳方便拉拽，且随着活塞杆7的往复运动，拉绳随着被拉出/缩回，拉绳拉出的同时，拉绳编码器2能够实时地测量出拉绳的拉出长度，也就是活塞杆7的位移。

为了保证拉绳编码器2测量的可靠性和准确性，所述拉绳编码器2安装为使得所述拉绳沿所述缸筒的中心轴线延伸，防止侧载影响位移测量的可靠性。

所述缸底5的内部设置有用于容纳所述拉绳编码器2的容纳腔51。如图1所示，本发明所述容纳腔51的轴向截面的外轮廓呈阶梯状，且容纳腔51靠近所述缸筒的一端的内径大于远离所述缸筒的一端的内径，所述拉绳编码器2的一部分设置在远离所述缸筒的容纳腔51内，实现对拉绳编码器2的准确定位，方便安装且安装过程简单，还可以避免所述拉绳编码器2在工作过程中发生移动。

为了更好的稳固所述拉绳编码器2，所述缸底5上设有抵靠于所述拉绳编码器2的所述机身上的固定销3和用于将该固定销3锁紧固定于所述缸底5的止动螺钉4。将所述拉绳编码器2放至所述容纳腔51内，并通过所述固定销3和所述止动螺钉4将所述拉绳编码器2的机身锁紧，可保证所述拉绳编码器2在工作过程中不会发生转动，从而有效保证了测量的可靠性。另外，将所述拉绳编码器2可拆卸的设置在所述缸底5的容纳腔51内，安装便捷、使用方便。

所述缸底5具有通孔，所述拉绳编码器2具有由所述通孔穿出的信号线1。所述拉绳的伸缩带动拉绳编码器2输出脉冲信号。脉冲信号可通过国信号线1供给数字仪表、可编程控制器、计算机等上位机，可以计算出活塞杆7的运动位置。

本发明将所述拉绳编码器2的机身设置在缸底5内部，所述拉绳安装在活塞杆7上，一旦活塞杆7发生移动，拉绳随活塞杆7移动，产生动作，拉绳编码器2根据该动作可以测量出活塞杆7位移。本发明对油缸的活塞杆7进行位移检测，当活塞杆7发生运动时，触发拉绳编码器2发出信号，测量精准可靠。

为了更加清楚的理解本发明的上述技术方案，下面阐述本发明油缸的组装方法。

首先，介绍本发明油缸的安装过程：

(1)将所述拉绳编码器2安放在工装上(选用)；

(2)将所述连接螺钉6固定工装上；

(3)将所述拉绳编码器2放到缸底5的容纳腔51内(长行程可以采用加长杆送)；

(4)通过铁丝将所述拉绳编码器2的信号线1勾出所述缸底5的通孔；

(5)将所述拉绳编码器2推到容纳腔51内侧底部，并将固定销3放到缸底的孔内，采用止动螺钉4固定；

(6)拉出工装，由于连接螺钉6固定在工装上，因此所述拉绳编码器2的拉绳也一并被拉出；

(7)将连接螺钉6从工装上拆卸下来，然后将连接螺钉6固定在活塞杆7上(油缸的活塞可以先装好在活塞杆7上)；

(8)将带有活塞的活塞杆7安装进缸筒，最后将油缸的导向套和油缸的压盖一并装好，完成本发明油缸的安装。

然后，介绍本发明油缸的拆卸过程：

(1)将油缸的压盖和油缸的导向套拆下；

(2)将活塞杆7推出缸筒外；

(3)将活塞杆7上的连接螺钉6拆卸下来，并将连接螺钉6固定在工装上；

(4)松开信号线1，并松开缸底5上的止动螺钉4，取出固定销3；

(5)将拉绳编码器2拉出。

本发明将拉绳编码器2安装油缸的缸底5内部，结构紧凑、安装方便。所述拉绳编码器2的拉绳与活塞杆7连接，以获取油缸的位移，精度高。

作为本发明的另一实施例，当然也可将所述拉绳编码器2的机身设置在所述活塞杆7上，并将所述拉绳编码器2的拉绳的自由端设置在所述缸底5的一固定点上，只要能够实现所述拉绳随所述活塞杆7的运动而拉出/缩回即可，在此不再赘述。

本发明还公开了一种多油缸同步控制系统，包括多个如上所述的油缸、调节阀和控制器，该控制器根据所述拉绳编码器2的测量信号控制所述调节阀，所述调节阀接收所述控制器的控制信号，根据控制信号的指示去调节多个所述的油缸。

本发明的上述技术方案一般用于两个及两个以上数量的油缸，控制所有油缸的同步性，特别适合起重机配重提升机构中，根据拉绳编码器2的信号自动补偿多油缸运行过程中产生的同步误差，有效提高作业效率，避免由于多油缸运行不同步带来的安全隐患。

具体的，本发明还公开了一种多油缸同步控制方法，该多油缸同步控制方法采用如上所述的多油缸同步控制系统，并包括：

所述控制器分别获取多个所述油缸的位移，并判断多个所述油缸中是否至少存在两个所述油缸具有位移差值；若有，则通过控制所述调节阀来改变各油缸之间的位移差值，直至多个所述油缸位移相等。

具体的，如图3所示，以左油缸8或右油缸9的拉绳编码器2输出的油缸位移对比以右油缸9或左油缸8的拉绳编码器2输出的油缸位移，调整左调节阀10的开口控制进左油缸8流量使之与右油缸9完全同步，或者调整右调节阀11的开口控制进右油缸9流量使之与左油缸8完全同步。

本发明的具体工作原理如下：如当以右油缸9为目标，左油缸8的拉绳编码器2输出油缸位移对比右油缸9的拉绳编码器2输出油缸位移信息，如果左油缸8的位移比右油缸9的位移大，则控制左调节阀10开口变小，使左油缸8的流量减少，达到与右油缸9同步。

如当以右油缸9为目标，左油缸8的拉绳编码器2输出油缸位移对比右油缸9的拉绳编码器2输出油缸位移信息，如果左油缸8的位移比右油缸9的位移小，则控制左调节阀10开口变大，使左油缸8的流量增加，达到与右油缸9同步。

另外，本发明还公开了一种起重机，所述起重机采用如上所述的多油缸同步控制系统，所述的起重机达到与多油缸同步控制系统同样的技术效果，根据拉绳编码器2的信号自动补偿多油缸运行过程中产生的同步误差，有效提高作业效率，避免由于多油缸运行不同步带来的安全隐患。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (10)

1.一种油缸，所述油缸包括缸体和滑动安装于该缸体内的活塞组件；其特征在于，所述油缸还包括拉绳编码器(2)，所述拉绳编码器(2)包括机身和能够相对该机身伸出或缩回的拉绳，所述机身安装于所述缸体的缸底(5)和所述活塞组件的与该缸底(5)相对的活塞端中的一者上，所述拉绳在所述缸体内延伸并在自由端连接至所述缸底(5)和所述活塞端中的另一者。

2.根据权利要求1所述的油缸，其特征在于，所述拉绳编码器(2)的所述机身安装于所述缸底(5)的内部，且所述拉绳的自由端连接至所述活塞端。

3.根据权利要求2所述的油缸，其特征在于，所述缸体包括缸筒和连接在该缸筒端部的所述缸底(5)，所述活塞组件包括活塞和活塞杆(7)，所述活塞与所述缸筒的内壁面配合并设有轴向贯穿的连接孔，所述活塞杆(7)的一端连接至该连接孔，所述拉绳的自由端通过所述连接孔连接至所述活塞杆(7)。

4.根据权利要求3所述的油缸，其特征在于，所述拉绳编码器(2)安装为使得所述拉绳沿所述缸筒的中心轴线延伸。

5.根据权利要求1所述的油缸，其特征在于，所述缸底(5)的内部设置有用于容纳所述拉绳编码器(2)的容纳腔(51)。

6.根据权利要求1所述的油缸，其特征在于，所述缸底(5)上设有抵靠于所述拉绳编码器(2)的所述机身上的固定销(3)和用于将该固定销(3)锁紧固定于所述缸底(5)的止动螺钉(4)。

7.根据权利要求1所述的油缸，其特征在于，所述缸底(5)具有通孔，所述拉绳编码器(2)具有由所述通孔穿出的信号线(1)。

8.一种多油缸同步控制系统，其特征在于，包括多个如权利要求1-7任一所述的油缸、调节阀和控制器，该控制器根据所述拉绳编码器(2)的测量信号控制所述调节阀。

9.一种起重机，其特征在于，包括如权利要求8所述的多油缸同步控制系统。

10.一种多油缸同步控制方法，其特征在于，该多油缸同步控制方法采用如权利要求8所述的多油缸同步控制系统，并包括：

所述控制器分别获取多个所述油缸的位移，并判断多个所述油缸中是否至少存在两个所述油缸具有位移差值；若有，则通过控制所述调节阀来改变各油缸之间的位移差值，直至多个所述油缸位移相等。

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