CN1867777A - 液压缸的冲程位置传感器的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种流体压力汽缸组件(10)设有用于感测从筒形缸体(12)延伸出的活塞杆(16)伸长量的传感器(36)。筒形缸体(12)具有用内壁(41)密封筒形缸体(12)端部的基座块(14)。内壁(41)具有用于容纳传感器外壳(40)的螺纹孔(43)，所述传感器外壳(40)具有穿入活塞杆(16)中的轴向孔(46)的伸长杆(38)。活塞杆(16)承载相对伸长的传感器杆(38)移动的传感器元件(47)。内壁(41)位于基座(14)中的进入孔(58)的内部端部处。使用套筒(70)而将传感器外壳(40)拧入壁中的孔(43)中，所述套筒(70)具有槽(72)，以允许传感器引线(34)延伸至套筒(70)外部和进入孔(58)外，所以在传感器外壳(40)被紧固在适当位置时，引线(34)在进入孔(58)中与套筒(70)一起旋转。基座块(14)设有延伸至基座(14)外部的槽(54)，使得当被安装时，传感器引线(34)可通过槽(54)伸出来，用于连接至适当的控制器。

Description

液压缸的冲程位置传感器的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于感测和指示液压缸的冲程位置的传感器，也就是，指示液压缸的杆相对于基准的位置或伸展量的传感器。传感器被制造成：不需要拆卸液压缸就可以安装和移除所述传感器。传感器安装在缸筒的基端，能够被紧固在适当位置，并且随着连接至传感器的传感器连接线而被移除。
背景技术
在用于各种用途(诸如在滑移转向装载机上)的液压缸中，希望具有冲程或位置感测和指示能力，以提供关于装载机提升臂的位置的信息，或者关于被液压致动器移动的附件上的各种零件的位置的信息。特别地，例如在流体压力缸伸展装载机提升臂的位置处可以使用位置传感器。另一种应用是用于作为转向系统的一部分的汽缸。在维修、甚至是初装的过程中，现有传感器的安装和拆除存在一定的问题，通常需要多个零件，并且难于定位，存在被损坏的潜在可能。
例如，美国专利No.6,509,733示出了具有内部冲程传感器的流体缸，并且当流体缸被组装时，不能从流体缸外部访问传感器本身。
专利No.6,509,733示出了如文中披露的可被安装或设置的一类传感器，并且能够用于感测冲程或位置的其它类型的传感器包括磁致伸缩线性位移装置、具有发送器和接收器的传感器、以及LVDT传感器。
本发明旨在提供一种在缸体被组装有活塞和活塞杆后，将传感器安装在流体缸基端中的方法和结构，其中所述传感器可被移除而基本上需要不拆卸流体缸。
发明内容
本发明涉及一种用于流体压力缸组件的位置传感器组件，所述流体压力缸组件具有内部活塞和杆，所述杆在流体压力作用下能够在活塞两相对侧间伸长和缩回。所述传感器组件可在缸体被完全组装后被安装，并且传感器组件还可以被移除而不需要拆卸汽缸，即不用移除活塞和活塞杆。缸基座中的可进入的螺纹口或孔容纳传感器组件外壳，所述传感器组件外壳具有延伸入缸内部和活塞杆中内部通道里的伸长元件。当将传感器拧入基端孔中而将传感器紧固时，传感器的引线或导线可被设在适当位置。用于传感器的导线或引线被水平延伸通过用于紧固传感器螺纹的扳手套筒的侧壁中的槽，传感器引线被定位成：当传感器被紧固时，传感器引线能够与传感器一起旋转，而不在传感器或扳手上缠绕。当扳手套筒被移除时，引线滑入在缸基座的侧面上的开放端槽中，用来连接至读出电路。
由于传感器被安装在缸基座中的纵向孔中，所以传感器免受环境干扰。传感器引线(通常一条引线内有多个导线)被连接至远端电路，因此指示活塞和杆位置的传感器信号可被用于控制活塞杆的线性轴向位置。所述信号可被用于控制基于活塞杆位置的各种功能。
传感器的安装不需要特殊工具，但需利用扳手套筒，其中所述扳手套筒具有允许传感器导线或引线穿至套筒外界的狭缝。在需要将传感器螺纹紧固到缸中适当位置而进行旋转的过程中，引线伸出缸基座中纵向中心孔外。传感器组件不需要被安装，直到所有制造和组装汽缸组件的操作被完成。接着，传感器组件滑动通过缸基座中的纵向孔，伸长的传感器元件滑动通过端壁中的孔且进入活塞杆中的孔。
使用流体缸之后，传感器组件的维修也可容易地进行。当活塞被缩回时，传感器组件可被移除和替换，同时液压流体损失非常少或不损失，并且不需要移除通向控制流体缸的阀门的液压软管。
附图说明
图1是根据本发明所述的利用冲程或杆位置传感器装置的典型流体压力缸组件的透视图；
图2是安装有传感器的流体缸组件的基端、以及用于进行安装的处于适当位置中的扳手套筒的截面视图，；
图3是使出被安装的传感器的流体缸组件基座的不完整透视图，其中零件是取截面视图并且零件是分离的；
图4是本发明所用的扳手套筒的侧面视图，并且示出了紧固或放松操作过程中，用于使传感器引线从套筒延伸的缝；以及
图5是使出具有传感器引线的缸组件的基端外部的部分透视图。
优选实施例的描述
在图1中，以标记10指示的流体压力缸组件，如液压或气压缸或者执行器，设有外部缸筒12。缸基座块14封闭了缸筒12的一端，具有杆端部18的可伸长和缩回的活塞杆16通过位于流体压力缸另一端的杆端帽延伸至缸筒12的外部。
参照图2，可以看出，活塞杆16被连接至活塞20，而活塞20安装在缸筒12的内室22上。活塞杆16具有直径缩小的颈部21，所述颈部21穿过活塞20中的孔。肩部16A被形成在活塞杆16上，活塞杆16压靠并支撑活塞。隔离件17被显示在杆16上方、靠着活塞的适当位置处，并且被去掉一块以示出肩部16A。
活塞20可通过螺母42被保持在杆16的颈部21的螺纹端。螺母42具有内孔45，所述内孔45在邻近所述孔的外端部分是没有螺纹的。螺母42的端部向外延伸超出活塞杆颈部的端部。螺母42被牢牢地紧固，以将活塞20保持在适当位置处。当活塞和活塞杆被缩回时，螺母42的端部将邻接在基座块的内表面上。
活塞20在不同的压力下是可移动的，因此杆16在流体压力下是可伸长和缩回的。如图所示，泵或压力源24通过阀门26被连接，以在压力下引导流体至基端配件28和杆端部配件30或离开基端配件28和杆端部配件30，用于伸长和缩回活塞杆16。控制器32被示出用于控制杆端部18的位置或伸长量，并且控制器接收反馈信号，用于确定活塞杆16和杆端部18沿引线或线34的伸长量，所述引线或线从图2中示出的活塞冲程位置传感器组件36处开始。
传感器组件36包括伸长的第一传送器元件或杆38，其安装在传感器基座或外壳40上。活塞杆16具有纵向孔46，用来容纳传送器元件或杆38，所述传送器元件或杆38可纵向滑动进入孔46。所述孔46延伸穿过颈部21。传送器元件或杆38从活塞杆16的基端延伸通过颈部21，占活塞杆16长度的大半。
可以看出，流体缸组件10的基块14是具有基座或内壁41的挡块，所述基座或内壁形成缸筒12的腔室或孔22的基端。所述端壁41封闭缸筒12的端部。拧到颈部21上的螺母42具有外端表面，所述外端表面邻接基座壁41，以在活塞被缩回时，形成活塞20的止动件。
基座14的内部或基座壁41具有中心螺纹孔43，所述中心螺纹孔43容纳并形成传感器外壳40在基座14的端壁41中的支撑。孔43设有螺纹，以保持传感器组件36，包括被伸长的传送器杆38。传感器外壳可用O形圈44相对壁41绕其外周被密封。被伸长的传送器杆38和传感器外壳40是可作为一个单元从活塞杆16的内部孔46中被去除的。
传感器组件36可以是任何所需的感测单元，所述感测单元可被致动并加电，这将提供指示活塞和活塞杆位置的信号，其中所述信号沿引线34被传送。引线34可根据需要包括多于一条的导线，但如果需要，引线34可承载信号以激励传感器，还将提供反馈信号，以指示活塞杆(和活塞)相对参考位置的位置，如图所示，如在活塞和活塞杆处于图2中示出的缩回位置的情况下的基座。面对基块14的活塞杆颈部21中的孔46的端部具有埋头孔45A，所述埋头孔45A用于安装第二传送器元件47，如图所示，所述第二传送器元件47的形式为环形，并且随着活塞20和活塞杆16沿第一传送器元件或杆38移动(滑动)。此第二元件47与第一元件38合作，在传感器外壳处提供信号，所述信号指示第二元件47沿传送器元件或杆38的位置，由此提供活塞杆16和活塞杆端部18的伸长位置。如果变电阻传感器被使用，那么第二传感器元件可以是沿杆38滑动的触点。传感器的电路被设在控制器32处。
杆端部18被连接至负载或由标记50表示的可移动构件，并且缸体基座14被连接至框架支撑件52上。因此，负载或工作构件50的移动距离或位置可由指示可移动的第二传送器元件47相对固定传送器杆38的位置的信号确定。
传感器外壳40使用独特的方法安装在孔44中。传感器外壳40的外端具有六边形结构或六角螺母56，并且引线34(在其中具有几条导线)从传感器外壳40的中心延伸。缸基座14具有在基端开口、并延伸至端壁41的轴向进入孔58。基座14还具有十字形孔60，所述十字形孔用来安装销62(图1)，用来依次安装基座14至框架支撑件52。另外，基座14具有形成在其中的径向槽或缝64，所述径向槽或缝64连接轴向孔58，并沿径向延伸至一侧面，例如包括图5中所示的基端液压线配件28的侧面。所述槽或缝64具有沿进入孔58侧面延伸的纵向长度开口，并与孔58相交。
为了传感器的安装和拆除，其中具有纵向延伸槽72的扳手套筒70被使用了，它以传统方式连接至适当的套筒驱动件74。所述套筒驱动件74具有设在驱动件74上的伸长柄76，所述伸长柄具有驱动套筒70的驱动端部。
基座14中的进入孔58的内径相对套筒的外表面足够大，使得扳手套筒70围绕外周以某一间隙滑入孔58，并套在外壳40的端部。当安装传感器组件36时，扳手套筒70被滑入六边形外部结构或螺母端部56，传感器引线34穿过套筒的槽72放置，使得引线34伸出套筒70外。接着，引线34纵向或轴向沿进入孔58的内表面延伸，并延伸至图2中虚线显示的套筒驱动端的外部。
适合的连接器35被用在引线34的端部处，并且引线不会过长。然而，可以看出，当传感器组件36被紧固在适当位置时，引线34将在进入孔58内与扳手套筒和传感器外壳40一起旋转。适合的O形圈44紧靠在边缘上，以密封螺纹孔43，使得缸筒12的内部被密封或封闭。
当传感器组件36被紧固在适当位置中，并且第一传送器杆或元件38延伸入活塞杆16的中心孔46中时，所述扳手套筒70被移除，并且引线34从套筒的槽72释放。接着，引线34可从孔58穿过槽64，连接器35能够与至控制器32的连接紧密配合。引线或导线34被置于十字形孔60的内侧，因此在销62和传感器外壳之间，所以如果流体缸组件10在销62上枢转，那么引线34就不会被过分地移动或伸长。当销62处于适当位置时，所述引线还由销62保护。
用于制造流体缸组件10的所有操作完成后，传感器组件36可被安装。这样保证传感器元件不会被制造流体缸组件所必需的焊接、热处理、上油漆等操作影响或者损坏。
传感组件36的移除是相反的过程，也就是销62被去除后，扳手套筒70将被放入传感器外壳的六角形端部位置。连接器35将被分离，并且引线34伸入扳手套筒70的槽72(槽72是轴向延伸的槽)中。套筒将被放在传感器外壳40的驱动端或六角形端部56上。引线34将从槽或缝64中被移除，并伸出进入孔58的端部，所以它可被旋转，而不扭曲。接着，套筒将被驱动旋转，并旋出传感器外壳40。在此同时，引线34将被旋转，从而通过伸出位于六角形端部56上的套筒的端部，引线在扳手套筒上不被卷绕或者被损坏。将传感器外壳旋出安装在基座14中的孔43后，传感器外壳40和传送器杆38将沿轴向被去除。
包括传送器杆38的传感器组件36被拉出流体缸基座块，并被维修或替换。当传感器组件36再次被放入流体缸中时，扳手套筒70将再次被放入传感器外壳40的端部处的位置中，而传感器引线延伸通过槽72。套筒、传感器和引线将作为一个单元旋转，用来在适当位置紧固传感器外壳。随引线34滑出槽72的端部，所述套筒将被去除，并穿过基座14中的槽64被放置，以连接至控制器或类似物。
应该指出的是，能够使用基端中的辅助中心螺纹孔将多种类型的传感器安装入缸基座中。示出了磁致伸缩线性位移传感器。这种类型的传感器的第二元件47是环形磁体。可以使用任何类型的带螺纹传感器外壳，只要所述外壳根据本发明使用带槽套筒能够被旋入适当位置中。电子仪器组件没有被包括，但是作为远离流体缸的控制器的一部分。可变电阻传感器能够用在活塞或活塞杆上的触点沿伸长的传送器元件滑动的位置处。
由于传感器处于凹陷中，因此传感器再次被基座块保护，但在销62被去除时，从外界穿过轴向间隙进入孔58，所述传感器是可被接近的。
还可以看出，当活塞被缩回时，旋入活塞杆16的螺母42的端部邻接基座块14的内端。这有助于将传感器与液压油相隔离。接着，通过在活塞基座侧面施加的液压，如果传感器被去除以进行维修，油穿过相邻接的零件而泄漏的可能很小。
虽然本发明参考优选的实施例被描述了，但是本领域的熟练技术人员将会理解，可以在形式上和细节上进行改变，而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (14)

1.在流体压力缸组件中，所述流体压力缸组件具有安装在筒形缸体内部的活塞和连接至活塞的可伸长和缩回的杆，改进方案包括：可安装在筒形缸体的基端上的传感器，所述传感器包括可固定在孔中的传感器外壳；位于在筒形缸体上的具有端壁的基座，带有用来容纳和紧固传感器外壳的第一孔，以及位于筒形缸体基座中的第二轴向延伸孔，所述第二轴向延伸孔的尺寸大于第一孔，所述第二孔的尺寸用于容纳可移动的工具，以紧固所述传感器外壳；以及基座中从第二孔至基座外部开口的槽，所述槽的尺寸用于容纳传感器的引线。
2.根据权利要求1所述的流体压力缸，其中所述传感器外壳是可旋入第一孔中的且具有：驱动端部，并且具有从驱动端部延伸的传感器引线；用于驱动传感器外壳旋入的驱动套筒，所述驱动套筒在其侧面具有第二槽，用来允许传感器引线从套筒内部穿至外界。
3.权利要求1所述的流体压力缸，基座中的第三孔沿侧向延伸跨过第二孔，且向外与具有第一孔的端壁分隔开，使得传感器处于第三孔内部，第三孔的尺寸用于安装销，所述基座中的槽从第三孔向内延伸，使得传感器引线能够穿过基座中的槽，而在所述第三孔中适当位置处设有销。
4.在流体压力缸组件中，所述流体压力缸组件具有安装在筒形缸体内部的活塞和连接至活塞的可伸长和缩回的杆，改进方案包括安装在筒形缸体基座上的传感器，所述传感器包括带螺纹的传感器外壳，筒形缸体基座中的内部端壁，所述端壁具有用于容纳所述带螺纹的传感器外壳的第一螺纹孔，位于传感器外壳驱动端部上的可旋转驱动的结构，以及从基座的外端延伸至内部端壁的筒形缸体基座中的第二孔，所述第二孔的尺寸大于第一孔以容纳套筒，所述套筒将套在传感器外壳的驱动端部上，以允许从第二孔外端的外面可旋转地安装传感器外壳。
5.根据权利要求1的流体压力缸组件，其中所述传感器外壳具有沿其延伸的传感器引线，用于驱动传感器外壳的套筒具有用于允许传感器引线从套筒内部穿至外部的槽。
6.根据权利要求4的流体压力缸组件，其中第一和第二孔平行于筒形缸体的纵向轴，并且筒形缸体的基座具有从第二孔延伸至基座外侧外围的沿轴向延伸的缝，使得传感器引线能够沿第二孔延伸，而带螺纹的传感器外壳被螺纹安装，并且基座中缝的尺寸允许传感器引线穿过缝至基座外侧外围的外部。
7.根据权利要求6所述的流体压力缸，基座中的第三孔沿侧向延伸跨过第二孔，且与第一孔向外分隔开，使得传感器完全处于第三孔内部，第三孔的尺寸用于安装销，所述基座中的缝向内延伸超出第三孔，所以传感器引线能够穿过所述缝，而在所述第三孔中适当位置处设有销。
8.根据权利要求4的流体压力缸组件，进一步特征在于，所述传感器外壳以活塞杆的纵向轴为中心，并具有被伸长的传感器杆部分，以及与第一带螺纹的孔对齐的处于活塞和活塞杆中的孔，用来容纳被伸长的传感器杆部分。
9.根据权利要求8的流体压力缸组件，进一步特征在于，传感器元件被安装以同活塞和活塞杆一起移动，并在活塞杆沿筒形缸体伸长和缩回时，能够沿传感器的被伸长的传感器杆部分移动。
10.一种将传感器安装到具有纵向轴的流体压力缸组件中的方法，所述传感器包括具有驱动端的带螺纹外壳，带螺纹外壳的相对端支撑第一传感器元件，所述传感器具有从驱动端延伸的传感器引线，流体压力组件的基端部具有向外界开口的进入孔，所述进入孔的尺寸用于将套筒装配在进入孔中，并接合带螺纹外壳的驱动端，以旋转驱动传感器进入流体压力缸组件的基端部的内壁部分中的第二个较小孔，所述方法包括提供套在带螺纹外壳的驱动端上的套筒，提供在套筒侧壁中的纵向延伸槽，穿过套筒中的槽设置传感器引线，以从套筒外部延伸至套筒内部并进入进入孔，利用套筒、并且利用沿进入孔延伸的且与套筒一起旋转运动的传感器引线将传感器螺纹驱动入第二较小孔中，在离开进入孔中的传感器引线时从进入孔中去除套筒。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步提供从进入孔至基座部分外部开口的基座部分侧壁中的轴向延伸缝，穿过所述提供的在流体压力组件的基座部分侧壁中的轴向延伸缝，使传感器引线穿出进入孔。
12.根据权利要求11所述方法，包括提供流体压力缸组件的基座部分中的十字形孔，所述十字形孔延伸跨过所述进入孔，并且所述十字形孔与第二较小孔分隔设置，使所述提供的在流体压力组件的基座部分中的缝向内穿过十字形孔，使传感器引线穿过所述缝并在十字形孔和带螺纹外壳之间。
13.根据权利要求10所述方法，包括紧固基端部至缸筒，以形成流体压力缸组件，在将传感器安装到流体压力缸组件之前，在流体压力缸组件中组装活塞和活塞杆，此后旋转驱动带螺纹的外壳使其进入较小孔。
14.一种将传感器安装到具有纵向轴的流体压力缸组件中的方法，所述传感器包括具有驱动端的带螺纹外壳，带螺纹外壳的相对端支撑第一传感器元件，所述传感器具有沿驱动端延伸的传感器引线，在流体压力缸组件的基端部的内壁部分中的第一带螺纹的轴向延伸孔，所述内壁从基端部的外端凹进，所述方法包括利用轴向延伸出基端的套筒将传感器旋转拧入第一孔，以在外壳被可螺旋转动时，与从凹进的内壁沿轴向延伸出的带螺纹的外壳传感器引线一起旋转，还提供在基座部分的侧壁中的轴向延伸的缝，所述缝从所述凹进部分至基座部分外部是敞开的，以及通过流体压力缸组件的基座部分的侧壁中所提供的轴向延伸的缝使传感器引线穿出进入孔。
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