建造设备的电子液压系统中的执行器位移测量系统的制作方法
【专利摘要】公开一种在用于建造机器的电动液压系统中的执行器位移测量系统，所述执行器位移测量系统可使用电动液压系统的特性检测执行器位移。所述执行器位移测量系统包括：控制电动机的驱动；确定电动机是否被驱动；如果一直检测的执行器的位移值偏离参考位置的零值，则确定安全阀的设置的压力值是否大于或等于液压系统的测量的压力值；如果液压系统的压力值大于或等于安全阀的压力值，则将执行器位移值设置为先前的值，如果液压系统的压力值小于安全阀的压力值，则使用电动机的旋转速度、执行器的截面积和液压泵的供应流率来计算执行器位移值；如果液压系统的断电请求被输入，则在将到现在为止计算的执行器位移值存储在控制器中之后结束计算，如果液压系统的断电请求未被输入，则移动至初始阶段。
【专利说明】建造设备的电子液压系统中的执行器位移测量系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在用于建造机器的电动液压系统中的执行器位移测量系统。更具体地讲，本发明涉及一种如下的在用于建造机器的电动液压系统中的执行器位移测量系统，所述执行器位移测量系统可通过使用电动液压系统的特性检测执行器(液压缸等)的位移来控制执行器或执行器的位移，其中，电动液压系统使用作为动力源的电动机驱动液压栗。
【背景技术】
[0002]通常，在采用用于通过从由发动机驱动的液压泵排出的液压流体的方式驱动执行器(诸如转臂油缸)的液压系统的液压挖掘机中，通过分别安装在挖掘机上的位移传感器、AD转换器和数据获取系统(DAQ)测量转臂油缸等的位移。因此，用于检测执行器的位移的测量装置的组件的数量增加，从而导致制造成本的增加，并且精确地控制执行器的驱动变得困难，从而使工作性能劣化。
【发明内容】
[0003]技术问题
[0004]因此，提出本发明以解决上面提到的在现有技术中出现的问题，并且本发明的一个实施例涉及一种在用于建造机器的电动液压系统中的执行器位移测量系统，所述执行器位移测量系统可不必使用位移传感器而简化液压缸位移的测量，并可通过使用液压系统的特性(例如，电动机的旋转速度、液压缸的压力和液压泵的容量)检测液压缸的位移来精确地控制电动液压系统的驱动。
[0005]技术方案
[0006]根据本发明的一方面，提供一种在用于建造机器的电动液压系统中的执行器位移测量系统，所述电动液压系统具有电动机、由电动机驱动的液压泵、连接到液压泵的液压执行器、安装在液压泵和执行器之间的流路中的负载保持阀、安装在与流路并联连接的分支流路中的安全阀以及控制电动机的驱动的控制器，所述执行器位移测量系统包括:根据来自控制器的控制信号控制电动机的驱动；确定电动机是否被驱动，并且如果电动机被驱动，则计算液压泵的流率；确定通过从位置检测传感器输入到控制器的检测信号一直检测的执行器的位移值是否偏离被设置为参考位置的零值；如果执行器位移值偏离设置的零值，则确定安全阀的设置的压力值是否大于或等于液压系统的测量的压力值；如果液压系统的压力值大于或等于安全阀的压力值，则将执行器位移值设置为先前的值，如果液压系统的压力值小于安全阀的压力值，则使用电动机的旋转速度、执行器的截面积和液压泵的供应流率来计算执行器位移值；如果液压系统的断电请求被输入，则在将到现在为止计算的执行器位移值存储在控制器中之后结束计算，如果液压系统的断电请求未被输入，则移动至初始阶段。
[0007]优选地，液压执行器可以是液压缸。[0008]根据本发明的一方面的所述执行器位移测量系统还可包括:安装在液压缸的活塞上的用于感测位置的第一传感器以及在液压缸的行程末端时安装在液压缸的管上的用于感测位置的第二传感器和第三传感器，其中，通过从第二传感器和第三传感器输入到控制器的检测信号计算的液压缸的位移值的累积误差被消除，并且当第一传感器与第二传感器和第三传感器中的任何一个重合时，液压缸的位移值被重新设置为零值。
[0009]可通过D= / Vdt= / (Q/A)dt计算液压缸的位移值D,其中，V是液压缸的驱动速度，Q是液压泵的流率，A是液压缸的截面积。
[0010]液压泵可由固定排量液压泵组成。
[0011]有益效果
[0012]如以上构造的根据本发明的一方面的在用于建造机器的电动液压系统中的执行器位移测量系统具有如下优点。
[0013]由于使用电动液压系统的特性检测液压缸的位移，因此不需要单独的位移传感器，从而液压缸位移测量装置可被简化。此外，由于液压缸的位移检测的值的精确性，可精确地控制液压缸的驱动，以提高工作效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]通过参照附图描述本发明的优选实施例，本发明的上述目的、其他特征和优点将变得更加清楚，在附图中:
[0015]图1是根据本发明的实施例的在用于建造机器的电动液压系统中的执行器位移测量系统的示意图；
[0016]图2是解释根据本发明的实施例的在用于建造机器的电动液压系统中的执行器位移测量系统中的执行器的位移测量的示图；以及
[0017]图3是解释根据本发明的实施例的在用于建造机器的电动液压系统中的执行器位移测量系统的操作的流程图。
[0018]附图中的参考标号的描述
[0019]10:电动机
[0020]11:液压泵
[0021]13、14:负载保持阀
[0022]15、16:安全阀
[0023]17:控制器
[0024]18:液压缸活塞
[0025]19:用于检测位置的第一传感器
[0026]20:液压缸管
[0027]21:用于检测位置的第二传感器
[0028]22:用于检测位置的第三传感器
【具体实施方式】
[0029]在下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。在描述中定义的内容(诸如详细的构造和元件)仅是用于帮助本领域的普通技术人员全面理解本发明所提供的具体细节，并且本发明不限于下文中公开的实施例。
[0030]根据如图1至图3所示的本发明的实施例，在用于建造机器的电动液压系统中的执行器位移测量系统包括:根据来自控制器17的控制信号控制电动机10的驱动(S100)；确定电动机10是否被驱动(S200);如果电动机10被驱动，则计算液压泵11的流率(flowrate) Q (S300);确定通过从用于感测位置的第二传感器21和第三传感器22输入到控制器17的检测信号一直检测的液压缸12的位移值是否偏离被设置为参考位置的零值(初始值)(S400);如果液压缸12的位移值偏离设置的零值，则确定安全阀15、16的设置的压力值是否大于或等于液压系统的测量的压力值(S500);如果液压系统的压力值大于或等于安全阀15、16的压力值，则将液压缸12的位移值设置为先前的值(S600B)，如果液压系统的压力值小于安全阀15、16的压力值，则使用电动机10的旋转速度、液压缸12的截面积和液压泵11的供应流率来计算液压缸12的位移值(S600A);存储液压缸12的位移值(S650);确定液压系统的断电状态(S700);如果液压系统的断电请求被输入，则在将到现在为止计算的液压缸12的位移值存储在控制器17中之后结束计算(S800)，如果液压系统的断电请求未被输入，则移动至初始阶段，其中，所述电动液压系统具有电动机10、由电动机10驱动的液压泵11、连接到液压泵11的液压执行器(下文中被称为“液压缸”)12、安装在液压泵11和液压缸12之间的流路中的负载保持阀13、14、安装在与流路并联连接的分支流路中的安全阀15、16以及控制电动机10的驱动的控制器17。
[0031]根据依据本发明的实施例的执行器位移测量系统，通过在液压缸12的活塞18的行程末端时从用于感测位置的第一传感器19至第三传感器22输入到控制器17的检测信号所计算的液压缸12的位移值的累积误差被消除，并且当第一传感器19与第二传感器21和第三传感器22中的任何一个重合时，液压缸12的位移值被重新设置为零值，其中，所述第一传感器19至第三传感器22安装在液压缸管20上。
[0032]通过D= / Vdt= / (Q/A) dt计算液压缸12的位移值D，(其中，V是液压缸的驱动速度，Q是液压泵的流率，A是液压缸的截面积)。
[0033]液压泵11可由固定排量液压泵组成。
[0034]在附图中，未解释的参考标号23表不能量存储系统,24表不AD转换器,25和26表示检测液压系统的压力并将检测信号发送到控制器17的压力传感器。
[0035]在下文中，将详细描述根据本发明的实施例的在用于建造机器的电动液压系统中的执行器位移测量系统的使用示例。
[0036]如图1至图3所示，能量存储系统23的AC电压的电能通过AD转换器24被转换为DC电压，并且转换的DC电压被供应给电动机10以驱动电动机10。在此情况下，电动机10通过来自控制器17的控制信号被驱动，并且电动机10驱动液压泵11。
[0037]使用输入到控制器17的电动机10的速度反馈值和液压泵11的容量值来计算从液压缸12供应的流率Q。BP, Q=(电动机速度)X (泵排量)=A (缸面积)XV (缸速度)。
[0038]在此情况下，从液压泵11的供应流率Q和液压缸12的截面积A之间的相关性来确定液压缸12的速度V。
[0039]另一方面,通过等式D= / Vdt= / (Q/A) dt计算液压缸12的位移D。因此,如果控制器17接收到电动机10的速度反馈值的输入，则可计算液压缸12的位移。
[0040]在下文中，将参照图3描述计算液压缸12的位移的处理。[0041]如在SlOO中，通过来自控制器17的控制信号控制电动机10的驱动。
[0042]如在S200中，确定电动机10是否被驱动，并且如果电动机10被驱动，则计算液压泵11的流率(S300)，而如果电动机10未被驱动，则处理进行到S600C(由于电动机10处于关闭状态，因此未从液压泵11供应液压流体，并且液压缸12的位移D被保持为“O”)。
[0043]如在S300中，使用电动机10的速度值(通过旋转速度检测器(未示出)检测电动机的旋转速度)和液压泵11的容量值来计算液压泵11的供应流率Q。
[0044]如在S400中，通过安装在液压缸12上的用于感测位置的第二传感器21和第三传感器22检测的检测信号一直被输入到控制器17。如果安装在液压缸活塞18上的用于感测位置的第一传感器19与安装在液压缸管20上的用于感测位置的第二传感器21和第三传感器22中的任何一个接触(如果限位开关处于接通状态)，则液压缸活塞18处于行程末端状态，并且控制器17将液压缸12的位移D设置为零值(初始值)。通过该操作，由于在计算液压缸12的位移的处理中积分器的使用而连续累积的液压缸12的位移值的累积误差可被消除。即，通过在特定位置重新设置初始值，可提高测量液压缸12的位移的精确性。
[0045]如果限位开关处于接通状态，则处理进行到S600C，而如果限位开关处于断开状态(如果用于感测位置的第一传感器19未与用于感测位置的第二传感器21和第三传感器22接触)，则处理进行到S500。
[0046]如在S500中，在限位开关断开的情况下，将安全阀15、16的设置的压力值与通过压力传感器25、26检测的液压系统的压力值进行比较。如果液压系统的压力值大于或等于安全阀15、16的压力值，则处理进行到S600B，而如果液压系统的压力值小于安全阀15、16的压力值，则处理进行到S600A。
[0047]如在S600B中，在液压系统的压力值大于或等于安全阀15、16的压力值的情况下，液压缸12的位移值被设置为先前的值。这是因为当液压系统的检测的压力高于安全阀15、16的设置的压力时，从液压泵11排出的所有液压流体经由安全阀15、16返回到液压箱T，因此液压缸12未被驱动。因此，通过将液压缸12的位移值保持为先前的值，可计算液压缸12的位移值。
[0048]如在S600A中，如果液压系统的测量的压力值小于安全阀15、16的设置的压力值，则使用电动机10的旋转速度、液压缸12的截面积和液压泵11的供应流率来计算液压缸12的位移D。
[0049]S卩，可通过等式D= f Vdt= f (Q/A)dt计算液压缸12的位移值D (其中，V是液压缸的驱动速度，Q是液压泵的流率，A是液压缸的截面积)。
[0050]如在S650中，存储液压缸12的位移值。
[0051]如在S700中，确定液压系统是否处于断电状态，并且如果液压系统的断电请求被输入，则处理进行到S800，而如果液压系统的断电请求未被输入，则处理进行到初始阶段(参照 SlOO )。
[0052]如在S800中，如果液压系统的断电被请求，则在将到现在为止计算的液压缸12的位移值存储在控制器17中之后结束计算。通过该操作，如果设备液压系统的电源之后被开启，则可基于存储在控制器17中的液压缸12的位移值重新计算液压缸12的位移。
[0053]工业实用性
[0054]从以上描述显而易见的是，根据如上所述的根据本发明的实施例的在用于建造机器的电动液压系统中的执行器位移测量系统，使用电动液压系统的特性检测液压缸的位移，因此，不需要单独的位移传感器。此外，由于液压缸的位移检测的值的精确性，可精确地控制液压缸的驱动。
【权利要求】
1.一种在用于建造机器的电动液压系统中的执行器位移测量系统，所述电动液压系统包括电动机、由电动机驱动的液压泵、连接到液压泵的液压执行器、安装在液压泵和执行器之间的流路中的负载保持阀、安装在与流路并联连接的分支流路中的安全阀以及控制电动机的驱动的控制器，所述执行器位移测量系统包括: 根据来自控制器的控制信号控制电动机的驱动； 确定电动机是否被驱动，并且如果电动机被驱动，则计算液压泵的流率； 确定通过从位置检测传感器输入到控制器的检测信号一直检测的执行器的位移值是否偏离被设置为参考位置的零值； 如果执行器位移值偏离设置的零值，则确定安全阀的设置的压力值是否大于或等于液压系统的测量的压力值； 如果液压系统的压力值大于或等于安全阀的压力值，则将执行器位移值设置为先前的值，如果液压系统的压力值小于安全阀的压力值，则使用电动机的旋转速度、执行器的截面积和液压泵的供应流率来计算执行器位移值； 如果液压系统的断电请求被输入，则在将到现在为止计算的执行器位移值存储在控制器中之后结束计算，如果液压系统的断电请求未被输入，则移动至初始阶段。
2.根据权利要求1所述的执行器位移测量系统，其中，液压执行器是液压缸。
3.根据权利要求2所述的执行器位移测量系统，还包括:安装在液压缸的活塞上的用于感测位置的第一传感器以及在液压缸的行程末端的安装在液压缸的管上的用于感测位置的第二传感器和第三传感器，其中，通过从第二传感器和第三传感器输入到控制器的检测信号计算的液压缸的位移值的累积误差被消除，并且当第一传感器与第二传感器和第三传感器中的任何一个重合时，液压缸的位移值被重新设置为零值。
4.根据权利要求3所述的执行器位移测量系统，其中，通过D=/ Vdt= / (Q/A)dt计算液压缸的位移值D，其中，V是液压缸的驱动速度，Q是液压泵的流率，A是液压缸的截面积。
5.根据权利要求1所述的执行器位移测量系统，其中，液压泵由固定排量液压泵组成。
【文档编号】F15B21/08GK103857927SQ201180074006
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2011年10月11日 优先权日:2011年10月11日
【发明者】金知伦 申请人:沃尔沃建造设备有限公司