专利名称：液控换向缓冲装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种换向缓冲装置及方法，特别是涉及一种用于混凝土输送泵中的可减少泵送换向时对设备的冲击和振动的换向缓冲装置及方法。
背景技术：
混凝土输送设备中的液压系统，有开式和闭式两种。对于开式系统，在采用液控换向时，砼活塞会撞击其底部而产生很大的冲击振动，容易导致设备的结构件疲劳损坏，泵车臂架摆动增大，而且噪声较大。因此对于具有液控换向系统的液压系统来说，必须采取缓冲措施。
液控换向系统的工作原理如图1所示，其中，主油泵1是排量可调节的比例变量泵，通过换向阀3和换向阀5驱动一对主油缸9；辅油泵2是一个定量泵，通过换向阀4和换向阀6驱动一对副油缸(摆阀油缸)10；两对油缸通过协调动作共同完成泵送作业。主油缸的换向信号通过副油缸10的驱动液压回路产生；而副油缸10的换向信号通过主油缸9的换向信号阀组7和8产生。如图所示，当两个主油缸活塞中任意一个，如主油缸活塞91，接近换向信号阀组时，对应的换向信号阀组，如换向信号阀组7，的压力较大并会产生一个压力脉冲信号；而远离换向信号阀组的主油缸活塞，如主油缸活塞92，对应的换向信号阀组，如换向信号阀组8，的压力较小且不会产生压力脉冲信号。换向阀组7和8之间压力差使得换向阀6的左侧和换向阀4的左侧相继导通，从而使副油缸10中的活塞向右运动；此时，换向阀5的左侧和换向阀3的左侧相继导通，进而带动主油缸9的活塞91向下运动，以及活塞92向上运动，实现了主油缸活塞的换向；随后，当换向阀组8的压力大于换向阀组7时，副油缸10中的活塞向左运动，从而实现了副油缸活塞的换向。
图2示出了现有技术中，具有换向缓冲装置110的液控换向系统100。如图所示，该液控换向系统100包括主油缸41、主油缸活塞杆42、主油缸活塞45、液控换向信号发生装置70以及供主油缸41使用的主油泵20。主油缸活塞杆42的一端连接到位于输送缸31中的砼活塞32，该输送缸31是用于输送混凝土的活塞腔体。另外，液控换向系统100还包括用于液控系统维护的退活塞装置60，该退活塞装置60由辅助油缸61、辅助油缸活塞65和退活塞限位杆67构成。换向缓冲装置110包括压差检测装置50和控制器90。在液控换向位置之前，主油缸41的腔壁上沿其轴向依次设置有油孔52、53和57，其中，油孔52、53之间相距一预定距离，例如100mm-200mm，而油孔57靠近主油缸41的端部，即靠近活塞换向位置。压差传感器51安装在油孔52、53之间，并与油孔52、53一起构成了压差检测装置50。另外，油孔57通过单向阀56与油孔53相连，构成了液控换向信号发生装置70。当主油缸活塞45向右移动到油孔52和53之间时，两油孔之间产生压力差，从而使压差传感器51发出一个具有一定宽度的高电平脉冲信号，即压差脉冲信号；当主油缸活塞45继续移动并超过油孔53后，压差脉冲信号结束，同时油孔57和油孔53之间形成一压力差，从而产生液控换向信号。
由于主油泵20是比例调节泵，因此，控制器90可根据接收到的压差脉冲信号对主油泵20的排量进行控制。控制器90首先根据获取的压差脉冲信号设定主油泵20在主油缸活塞45换向时的排量控制曲线，在该曲线中，主油泵20的排量先由大到小，到达换向位置并换向后再由小到大，从而使换向动作缓柔。当主油缸活塞45接近达主油缸41的端部时，首先产生压差脉冲信号，这时，控制器90根据预先设定的排量控制曲线逐步减少主油泵20的功率输出，从而降低由于机械碰撞的损耗；当压差脉冲信号结束时，产生液控换向信号，标志液控换向的开始，此时，主油缸活塞45向相反方向运动，控制器90接收到该液控换向信号后，按照预先设定的曲线逐渐增大主油泵20的输出功率。
由于主油缸活塞45的换向动作是在瞬间完成的，因此要求压差检测装置50能够准确的测量主油缸活塞45的运动位置，以向控制器提供高精度的控制信号。在这里，对主油缸活塞45位置的测量通过压差传感器51对位置间的油压的测量来实现，因此位置的测量精度取决于对油压的检测精度。位置之间油压的测量容易受到压差传感器的性能和响应时间的影响，从而导致位置检测精度和稳定性较差，影响缓冲控制的效果。另外，为适应不同性能的压差传感器以及其他因素，例如加工精度等，引起的油压改变的情况，需要经常修改主油泵的排量控制曲线的参数，从而造成换向缓冲装置的参数设定复杂、且控制稳定性差。
发明内容
本发明要解决的一个技术问题在于提供一种液控换向缓冲装置，使得该装置的参数易于设定且控制稳定性好，并使得具有该装置的液控换向系统，能够在活塞换向时进行足够的缓冲控制。
本发明要解决的再一个技术问题在于提供一种用于液控换向系统的换向缓冲方法，使得该液控换向系统中的活塞在换向是能够被很好的缓冲，以减少由于冲击引起的振动。
为实现上述目的，本发明提供了一种液控换向缓冲装置，用于液控换向系统，该液控换向系统至少包括油缸；活塞，用于在所述油缸中移动；以及油泵，用于通过调节其排量来控制所述活塞在所述油缸中的移动速度，该液控换向缓冲装置包括位置检测装置，用于检测所述活塞的移动位置，并产生位置信号；以及控制器，用于接收所述位置信号，并根据该信号调节所述油泵的排量，以实现对活塞换向的缓冲。
所述位置检测装置包括感应块，与所述活塞相固定；以及位置感应装置，安装在所述油缸的腔壁上，用于感应该感应块以检测所述活塞的位置，并产生所述位置信号。所述位置感应装置沿所述油缸轴向设置，包括第一位置传感器；以及第二位置传感器，与所述第一位置传感器相隔一预定距离，并靠近所述油缸的端部。或者，所述感应块具有一预定轴向长度。所述位置感应装置为一位置传感器，且距离所述油缸的端部一预定距离，该预定距离与所述感应块的预定轴向长度相对应。
为实现上述目的，本发明还提供了一种液控换向缓冲方法，用于液控换向系统，该液控换向系统至少包括油缸；活塞，用于在所述油缸中移动；以及油泵，用于通过调节其排量来控制所述活塞在所述油缸中的移动速度，所述方法包括步骤1，在所述液控换向系统中设置位置检测装置，并利用其测量所述活塞的移动位置，产生位置信号；步骤2，设置一控制器，并利用该控制器接收所述位置信号，以根据该信号调节所述油泵的排量从而实现对活塞换向的缓冲控制。
所述步骤1还包括步骤11，在所述活塞上设置感应块；以及步骤12，在所述油缸的腔壁上设置位置感应装置，以此测量所述感应块的位置得到所述活塞的移动位置，并产生所述位置信号。在所述步骤12中，所述位置感应装置沿所述油缸轴向设置，包括第一位置传感器；以及第二位置传感器，与所述第一位置传感器相隔一预定距离，并靠近所述油缸的端部设置。所述步骤2包括当所述感应块到达所述第一位置传感器时，所述控制器开始逐步降低所述油泵的排量；以及当所述感应块到达所述第二位置传感器时，所述油泵的排量最低，并且所述活塞开始向反方向运动，同时所述控制器逐步增加所述油泵的排量。
在所述步骤11中，设置所述感应块使其具有一预定轴向长度。设置所述位置感应装置距离所述油缸的端部一预定距离，该预定距离与所述感应块的预定轴向长度相对应。所述步骤2包括当所述感应块到达所述位置感应装置时，所述控制器开始逐步降低所述油泵的排量；以及当所述感应块离开所述位置感应装置时，所述油泵的排量最低，并且所述活塞开始向反方向运动，同时所述控制器开始逐步增加所述油泵的排量。
利用本发明的换向缓冲装置，可直接测量活塞的位置，从而提高了位置检测精度，并且该装置的稳定性好，排量控制曲线调试完成后，参数无须经常变动，适应性好。下面结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明。
图1为液控换向系统的工作原理示意图；图2为现有技术的具有换向缓冲装置的液控换向系统的主视图；图3为根据本发明一实施方式的液控换向缓冲装置的剖面示意图；图4为根据本发明另一实施方式的液控换向缓冲装置的剖面示意图；以及图5为具有本发明液控换向缓冲装置的液控换向系统的主视图。
具体实施例方式
图3示出了根据本发明一个优选实施方式的换向缓冲装置210，其包括位置检测装置250和控制器290。位置检测装置250又包括在油缸241的腔壁上沿轴向设置有两个位置传感器251和252，以及感应块253。两个位置传感器251和252间隔一预定距离，如100mm-200mm，并且位置传感器252靠近油缸241的端部设置。活塞245的一端与活塞杆242相连，而另一端通过连杆281与感应块253相连，该感应块253优选地为圆柱体并具有一相对较小的厚度，如20mm-40mm，并可随活塞245一起运动。其中，连杆281的长度与传感器251和252的间距相对应。
如图所示，当活塞245后退时，感应块253也随之后退。当感应块253到达位置传感器251时，该位置传感器251产生一位置信号，并送至控制器290，使其控制油泵220开始逐步降低排量；当感应块253继续后退并到达位置传感器252时，该位置传感器252也产生一位置信号，并送至控制器290，以通知其液控换向开始。换向后，活塞245前进，控制器290控制油泵220开始逐步增大排量，直到正常工作排量。在感应块253到达位置传感器252时，油泵220的排量最低。
图4示出了根据本发明另一个优选实施方式的换向缓冲装置310，其包括位置检测装置350和控制器390。位置检测装置350又包括设置在油缸341腔壁上并距离其端部一预定距离的位置传感器351，以及感应块353。活塞345的一端与活塞杆342相连，而另一端通过连杆381与感应块353相连，该感应块353优选地为圆柱体并具有一相对较大的厚度，如100mm-200mm，并可随活塞245一起运动。其中，位置传感器351到油缸341端部的距离与感应块353的厚度相对应。
如图所示，当活塞345后退时，感应块353也随之后退。当感应块353刚到达位置传感器351时，该位置传感器351产生一位置信号的上升沿，并送至控制器390，使其控制油泵320开始逐步降低排量；当感应块353继续后退并恰好离开位置传感器351时，位置传感器35 1产生一位置信号的下降沿，并送至控制器390，以通知液控换向开始。换向后，活塞345前进，控制器390控制油泵320开始逐步增大排量，直到正常工作排量。在感应块353刚离开位置传感器351时，油泵320的排量最低。
图5示出了具有本发明图4所示的液控换向缓冲装置的液控换向系统400。该液控换向系统400包括换向缓冲装置410、主油缸441、主油缸活塞445、主油泵420。另外，液控换向系统400还包括由油孔471、472和单向阀473构成的液控换向信号发生装置470。换向缓冲装置410包括位置检测装置450和控制器490，其中，位置检测装置450包括设置在主油缸441的腔壁上的位置传感器451，如接近开关等，以及通过连杆481与主油缸活塞445的一端相连的感应块453。而该主油缸活塞445的另一端与主油缸活塞杆442相连。感应块453优选地为一金属材质的圆柱体，并且相对较厚，如100mm-200mm，并可随活塞445一起运动。
当主油缸活塞445后退时，感应块453也随之后退。当感应块453刚到达位置传感器451时，该位置传感器451产生一位置信号的上升沿，并送至控制器490，使其控制主油泵420开始逐步降低排量；当感应块453继续后退并恰好离开位置传感器451时，位置传感器451产生一位置信号的下降沿，并送至控制器490，以通知其液控换向开始。换向后，主油缸活塞445前进，控制器490控制主油泵420开始逐步增大排量，直到正常工作排量。在感应块453刚离开位置传感器451时，主油泵420的排量最低，并在随后的换向后，排量逐渐增大。这样就实现了主油缸活塞445换向时的缓冲。
本发明的换向缓冲装置取消了通过测量油压来间接测量活塞位置的方式，而采用直接测量活塞位置的方法，因此测量信号不易受其它因素干扰、准确可靠，而且信号的动态响应好、灵敏度高，从而使得缓冲控制参数容易设定，并使得液控换向系统控制稳定。在实际使用中，使用本发明的换向缓冲装置的液控换向系统，缓冲效果明显好于现状。
应当指出，虽然通过上述实施方式对本发明进行了描述，然而本发明还可有其它多种实施方式。在不脱离本发明精神和范围的前提下，熟悉本领域的技术人员显然可以对本发明做出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应当属于本发明所附权利要求及其等效物所保护的范围内。
权利要求
1.一种液控换向缓冲装置，用于液控换向系统，该液控换向系统至少包括油缸；活塞，用于在所述油缸中移动；以及油泵，用于通过调节其排量来控制所述活塞在所述油缸中的移动速度，其特征在于，该液控换向缓冲装置包括位置检测装置，用于检测所述活塞的移动位置，并产生位置信号；以及控制器，用于接收所述位置信号，并根据该信号调节所述油泵的排量，以实现对活塞换向的缓冲。
2.根据权利要求1所述的液控换向缓冲装置，其特征在于，所述位置检测装置包括感应块，与所述活塞相固定；以及位置感应装置，安装在所述油缸的腔壁上，用于感应该感应块以检测所述活塞的位置，并产生所述位置信号。
3.根据权利要求2所述的液控换向缓冲装置，其特征在于，所述位置感应装置沿所述油缸轴向设置，包括第一位置传感器；以及第二位置传感器，与所述第一位置传感器相隔一预定距离，并靠近所述油缸的端部。
4.根据权利要求2所述的液控换向缓冲装置，其特征在于，所述感应块具有一预定轴向长度。
5.根据权利要求4所述的液控换向缓冲装置，其特征在于，所述位置感应装置为一位置传感器，且距离所述油缸的端部一预定距离，该预定距离与所述感应块的预定轴向长度相对应。
6.一种的液控换向缓冲方法，用于液控换向系统，该液控换向系统至少包括油缸；活塞，用于在所述油缸中移动；以及油泵，用于通过调节其排量来控制所述活塞在所述油缸中的移动速度，其特征在于，所述方法包括步骤1，在所述液控换向系统中设置位置检测装置，并利用其测量所述活塞的移动位置，产生位置信号；步骤2，设置一控制器，并利用该控制器接收所述位置信号，以根据该信号调节所述油泵的排量从而实现对活塞换向的缓冲控制。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤1还包括步骤11，在所述活塞上设置感应块；以及步骤12，在所述油缸的腔壁上设置位置感应装置，以此测量所述感应块的位置得到所述活塞的移动位置，并产生所述位置信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步骤12中，所述位置感应装置沿所述油缸轴向设置，包括第一位置传感器；以及第二位置传感器，与所述第一位置传感器相隔一预定距离，并靠近所述油缸的端部设置。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括当所述感应块到达所述第一位置传感器时，所述控制器开始逐步降低所述油泵的排量；以及当所述感应块到达所述第二位置传感器时，所述油泵的排量最低，并且所述活塞开始向反方向运动，同时所述控制器开始逐步增加所述油泵的排量。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步骤11中，设置所述感应块使其具有一预定轴向长度。
11，根据权利要求10所述的方法，其特征在于，设置所述位置感应装置距离所述油缸的端部一预定距离，该预定距离与所述感应块的预定轴向长度相对应。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括当所述感应块到达所述位置感应装置时，所述控制器开始逐步降低所述油泵的排量；以及当所述感应块离开所述位置感应装置时，所述油泵的排量最低，并且所述活塞开始向反方向运动，同时所述控制器开始逐步增加所述油泵的排量。
全文摘要
本发明公开了一种液控换向缓冲装置及方法。其中，该换向缓冲装置包括位置检测装置，用于检测液控换向系统中的活塞的移动位置，并产生位置信号；以及控制器，用于接收该位置信号，并根据该信号调节液控换向系统中的油泵的排量，从而实现对活塞换向的缓冲。利用本发明的换向缓冲装置，可以直接测量活塞的位置，从而提高了信号的检测精度及动态响应性，并使得液控换向系统控制稳定。
文档编号F04B49/00GK101082350SQ200610012038
公开日2007年12月5日 申请日期2006年5月30日 优先权日2006年5月30日
发明者谢恒星 申请人:中国国际海运集装箱(集团)股份有限公司, 中集车辆(集团)有限公司