液压缸装置及具有该液压缸装置的液压缸行为控制系统的制作方法

专利名称：液压缸装置及具有该液压缸装置的液压缸行为控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种液压缸装置及具有该液压缸装置的液压缸行为控制 系统，尤其与通过多个压力传感器实时收集缸体内的压力数据并通过控制器 实时运算监测油缸的运动位置，并能在全行程的若干段对油缸的运动行为进 行控制的液压油缸。
背景技术：
一般来说，在混泥土泵送等机械设备中，主油缸运动行为控制的效果， 直接决定着其对外工作及自身运行的各种性能。
目前的相关行业中，对主油缸的运动行为的控制，仅限于控制其动作的 换向，方式主要有用接近开关或行程开关控制的电换向；用液压阀控制的 全液压换向；用压差开关(压差传感器)控制的电换向。
接近开关(或行程开关)控制换向是利用接近开关(或行程开关)单点 检测油缸活塞杆的行程，将接近开关(或行程开关)安装在油缸行程终了的 位置，接近开关(或行程开关)接通，给出一个电信号，电控系统根据这个 电信号来控制活塞的换向。由于接近开关(或行程开关)必须检测活塞杆的 位置，所以要么装在水箱中，要么装在油缸缸体上，装在水箱中对接近开关 (或行程开关)防护等级较高，且会妨碍在水箱中的一些操作(也很易碰坏)。 若装在油缸上，必须在油缸体上开一直径较大的？L，增加了油缸的制作难度， 同时也会影响油缸的密封性能和寿命。
液压阀控换向是在油缸缸体上相应位置开一小孔弓I出液压油，通过油缸 两点的压差来打开控制阀，输出一个换向压力信号。其缺点对液压油流动 有要求且无法与电控系统接口 。
压差开关(压差传感器)控制换向也是在油缸缸体上相应位置开一小孔 引出液压油，通过油缸两点的压差来输出一个换向电信号。其缺点 还存在较大的管路液容(至少须有一跟油管把油液引向压差开关)影响频率响应能力。
上述所有的控制方法，都仅是速度换向控制，均存在不能对主油缸活塞 的运行位置分段实时检测、进而再控制主油缸的活塞在各行程设定段运动行 为的速度和加速度，也不利于充分发挥当今智能控制器的强大数据处理运算 能力和协调控制能力。

实用新型内容
鉴于现有技术中存在的上述问题，本实用新型的一个目的是提供一种液 压缸，其能够对油缸活塞的运行位置分段实时检测，以控制主油缸的活塞在 各行程设定段运动行为的速度和加速度。
本实用新型的另一个目的是提供一种具有本实用新型的液压缸的泵送液 压系统。
为解决本实用新型的上述目的，本实用新型提供了一种液压缸装置，包 括缸体、在所述缸体中运动的活塞以及一端与该活塞连接另一端伸出所述缸 体外的活塞杆，所述缸体的缸壁形成有沿着所述缸体的纵向排列将活塞行程 分成多个行程段的多个信号通孔，所述液压缸还包括与所述多个信号通孔一 一对应设置的多个压力传感器。
优选的是，所述多个压力传感器一一对应地设置在所述多个信号通孔中 并将所述信号通孔密封。
优选的是，所述多个压力传感器一一对应地设置在所述多个信号通孔中 并将所述信号通孔密封。
优选的是，所述多个压力传感器分别通过一个管路一一对应地连通于所 述多个信号通孔并分别将各所述管路密封。
优选的是，所述多个信号通孔设置成一条直线。
优选的是，所述压力传感器的数量和所述信号通孔的数量相同，且所述
液压缸装置包括2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9或者10个压力传感器。
优选的是，所述液压缸装置包括6个信号通孔，所述6个信号通孔将所 述活塞行程形成分成依次排列的第一活塞换向行程段、活塞快速运动行程段、 活塞正常速运动行程段、活塞减速运动行程段以及第二活塞换速行程段。 为实现本实用新型的上述目的，本实用新型还提供了一种液压缸行为控制系统，所述液压缸行为控制系统包括本实用新型的液压缸装置、接收所述 多个压力传感器的电信号的智能控制器、由所述智能控制器控制并驱动所述 活塞运动的活塞驱动装置。
优选的是，所述活塞驱动装置包括由发动机驱动的主变量油泵和电磁阀， 所述电磁阀与所述液压缸装置的进出油口和所述主变量油泵连通以形成油 路。
优选的是，所述主变量油泵包括一与所述智能控制器电连接并可控制所 述主变量油泵输出排量的比例电磁铁。
优选的是，所述液压缸行为控制系统还包括以控制面板。 与现有技术相比，本实用新型的有益效果为活塞在不同的油缸行程段 时油缸缸体内不同位置点的压力传感器采集到压力信号组有不同的特征，它 能很好地反映活塞的实时行程位置段，加之压力传感器采集信号准确、可靠， 能很方便地满足活塞全行程预设定有限段位置的实时监测，具有成本底、通 用性好、抗干扰能力强，利于充分发挥当今智能控制器的强大数据处理运算 能力和协调控制能力，利于简化液压系统、优化整机性能等优点。


图1为本实用新型液压缸装置第一优选实施例的剖视示意图。 图2为本实用新型液压缸装置第二优选实施例的剖视示意图。 图3公开了本实用新型液压缸行为控制系统的优选实施例。 图4公开了一种根据本实用新型优选实施例的活塞行程位置与活塞速度 的曲线图。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步说明。 本实用新型提供了一种液压缸装置100，包括缸体1、在缸体1中运动的 活塞2以及一端与活塞2连接另一端伸出缸体1外的活塞杆3。为了精确控 制活塞2的运送速度、运动加速度以及活塞2的换向，可以在缸体1的缸壁 形成有沿着缸体1的纵向排列将活塞行程分成多个行程段的多个信号通孔， 同时本实用新型的液压缸装置100还包括与多个信号通孔一一对应设置的多个压力传感器。
图1为本实用新型液压缸装置第一优选实施例的剖视示意图。 如图1所示，根据本实用新型第一优选实施例的液压缸装置100包括 缸体1，缸体1形成有第一进出口 17和第二进出油口 18，在缸体1的缸壁形
成有沿着1缸体纵向排列将活塞行程分成5个行程段的6个信号通孔11、12、 13、 14、 15和16;活塞2，活塞2在缸体1中作往复直线运动；活塞杆3， 活塞杆3的一端与活塞2连接另一端伸出缸体1外用于与其它部件连接；6 个压力传感器41、 42、 43、 44、 45、 46， 一一对应地设置在6个信号通孔11、 12、 13、 14、 15和16中，并各信号通孔密封。
如图1所示，6个信号通孔11、 12、 13、 14、 15和16沿着缸体1的纵 向设置成一条直线。
参照图1所示，6个信号通孔11、 12、 13、 14、 15和16将活塞2在缸 体l中的活塞行程形成分成依次排列的第一活塞换向行程段、活塞快速运动 行程段、活塞正常速运动行程段、活塞减速运动行程段以及第二活塞换速行 程段。其中，第一活塞换向行程段位于压力信号通孔12和缸体1左端(即图 1中的左手侧一端)的内侧面之间，活塞2在第一活塞换向行程段中换向； 活塞快速运动行程段位于压力传感器12和压力传感器13之间，活塞2在活 塞快速运动行程段进行快速运动；活塞正常速运动行程段位于压力传感器13 和压力传感器14之间，活塞2在活塞正常速运动行程段进行正常速度的运动； 活塞减速运动行程段位于压力传感器14和压力传感器15之间，活塞2在活 塞减速运动行程段减速运动;第二活塞换速行程段位于压力传感器15和缸体 1右端(即图1中的右手侧一端)的内侧面之间，活塞2在第二活塞换速行 程段进行第二次换向。
虽然如图1所示在缸体1上设置有6个压力传感器和6个信号通孔，但 是本实用新型中压力传感器和信号通孔的数量并不以此为限，而是可以根据 实际的需要进行调整，例如，压力传感器的数量和信号通孔的数量相同，并 可以在缸体1上形成2、 3、 4、 5、 7、 8、 9或者10个信号通孔，并对应设置 2、 3、 4、 5、 7、 8、 9或者10个压力传感器。
通过在设置多个压力传感器，可以精确监控活塞2的实时运动位置，为 精确控制活塞的运动速度、运动加速度以及换向提供便利条件。图2为本实用新型液压缸装置第二优选实施例的剖视示意图。 如图2所示，本实用新型第二优选实施例与第一优选实施例之间的区别 在于，在液压缸装置100中，6个压力传感器41、 42、 43、 44、 45、 46并非 是一一对应地设置在6个信号通孔11、 12、 13、 14、 15和16中，而是分别 通过一个相对应的管路41， 、 42， 、 43， 、 44， 、 45，和46，与6个信号通 孔ll、 12、 13、 14、 15和16——对应地连通，且6个压力传感器41、 42、 43、 44、 45、 46分别将6个管路41， 、 42， 、 43， 、 44， 、 45，和46，密 封。
图3公开了本实用新型液压缸行为控制系统的优选实施例。
如图3所示，根据本实用新型优选实施例的液压缸行为控制系统包括液 压缸装置100、智能控制器200、控制面板300和活塞驱动装置400。
液压缸装置100可以为本实用新型中公开的任意一种液压缸装置。
智能控制器200与在液压缸装置100中设置的多个压力传感器电连接， 并接收多个压力传感器的电信号。智能控制器200中预设有操作程序，在收 到多个压力传感器的电信号之后，向活塞驱动装置400发出控制信号，控制 活塞驱动装置400。
活塞驱动装置400可以通过无线或者有线的方式与智能控制器200电连 接以受智能控制器200控制。
活塞驱动装置400可以为本技术领域中的任何一种驱动装置，只要能够 实现根据智能控制器200的控制信号控制活塞的活动即可。根据本实用新型 的优选实施例，如图3所示，活塞驱动装置400优选包括由发动机410、由 发动机410驱动的主变量油泵420以及一个电磁阀430，电磁阀430与液压 缸装置100的进出油口和主变量油泵420连通以形成一个完整的油路。
根据优选实施例，主变量油泵420包括一与智能控制器200电连接并可 控制主变量油泵420输出排量的比例电磁铁421 。主变量油泵420和比例电 磁铁421的结构为本领域技术人员所周知，在此不予以赘述。
为了便于控制本实用新型的液压缸行为控制系统，还可以在液压缸行为 控制系统设置有用于输入各种指令的控制面板440。
图4公开了一种根据本实用新型优选实施例的活塞行程位置与活塞速度 的曲线图。下文将参考图1-图4对本实用新型液压缸装置和液压缸行为控制系统的 工作过程进行简单描述。
假设在液压缸装置100中，在缸体1上且在活塞运动全行程的长度内开 有6个信号通孔11、 12、 13、 14、 15和16，信号通孔ll在缸体l上的位置 为a，信号通孔12在缸体1上的位置为b，信号通孔13在缸体1上的位置为 c，信号通孔14在缸体1上的位置为d，信号通孔15在缸体1上的位置为e， 信号通孔16在缸体l上的位置为f，各信号通孔中均设置有压力传感器。各 压力传感器的设置，把油缸活塞运动的整个行程分5段第一活塞换向行程 段a-b、活塞快速运动行程段b-c、活塞正常速运动行程段c-d、活塞减速运 动行程段d-e以及第二活塞换速行程段e-f。活塞2在各个行程段的运动行为 均可有智能控制器200来控制。
根据上述结构，为了获得符合要求的活塞2、活塞杆3的运动行为，在 全行程范围内液压缸装置100的缸体1上，活塞2运动参数需要发生改变的
相应合适位置点(如a;b;C;d;e;f)设置几个压力传感器，所有的压力
传感器都集中与带微处理器的智能控制器200电连接，智能控制器200又与 液压系统的主变量油泵420联系，通过主变量油泵420的排量控制的比例电 磁铁421实时对主变量油泵420的排量进行控制。
当活塞2运行到不同的行程段时(如a-b; b-c; c-d; d-e; e-f)，其各压 力传感器的检测状态值是不同的，也就是说，检测到的不同的一组压力传感 器状态信号，对应着运动着的活塞2即时所处在缸体1内不同的行程段的位 置。
智能控制器200中微处理器负责对各压力传感器采集到的压力状态信号 集中运算处理，获得活塞2、活塞杆3运动的实时位置信息后，按设定的逻 辑程序即时输出主变量油泵420的比例电磁铁421的控制信号，此比例电磁 铁421的控制信号经驱动放大后输入比例电磁铁421，比例电磁铁421推动 主变量油泵420的斜盘运动，从而控制主变量油泵420的输出排量，以达到 控制活塞2、活塞杆3的运动速度、加速度的大小。
各压力传感器采集到的压力状态信号经智能控制器200中微处理器集中 运算处理后，按智能控制器200中的预设定程序，如满足活塞2、活塞杆3 的运动换向条件，则智能控制器200就会由预设定程序一方面协调控制减小主变量油泵420的排量、减缓活塞2、活塞杆3的运动速度，另一方面适时 发出控制液压系统换向的电磁阀430的电磁铁换向信号。
按智能控制器200中的程序控制输出主变量泵420的排量，就可控制好 活塞2的运动参数(如速度的大小、方向；加速度的大小、方向)，获得理 想的活塞2在各行程段(如a-b; b-c; c-d; d-e; e-f)的运动行为。参见图4， 也就是说，只要按理想的液压缸装置100在各行程段的运动行为的特点预先 设定好逻辑程序输入智能控制器200，就能获得满意的主油缸运动行为。
以上所述的仅为本实用新型的较佳可行实施例，所述实施例并非用以限 制本实用新型的专利保护范围，因此凡是运用本实用新型的说明书及附图内 容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种液压缸装置，包括缸体、在所述缸体中运动的活塞以及一端与该活塞连接另一端伸出所述缸体外的活塞杆，其特征在于，所述缸体的缸壁形成有沿着所述缸体的纵向排列将活塞行程分成多个行程段的多个信号通孔，所述液压缸还包括与所述多个信号通孔一一对应设置的多个压力传感器。
2. 如权利要求1所述的液压缸装置，其特征在于，所述多个压力传感器一一对应地设置在所述多个信号通孔中并将所述信号通孔密封。
3. 如权利要求1所述的液压缸装置，其特征在于，所述多个压力传感器 分别通过一个管路一一对应地连通于所述多个信号通孔，并分别将各所述管 路密封。
4. 如权利要求1所述的液压缸装置，其特征在于，所述多个信号通孔设置成一条直线。
5. 如权利要求1所述的液压缸装置，其特征在于，所述压力传感器的数 量和所述信号通孔的数量相同，且所述液压缸装置包括2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9或者10个压力传感器。
6. 如权利要求1所述的液压缸装置，其特征在于，所述液压缸装置包括 6个信号通孔，所述6个信号通孔将所述活塞行程形成分成依次排列的第一 活塞换向行程段、活塞快速运动行程段、活塞正常速运动行程段、活塞减速 运动行程段以及第二活塞换速行程段。
7. —种液压缸行为控制系统，其特征在于，所述液压缸行为控制系统包 括权利要求1-6任一项所述的液压缸装置、接收所述多个压力传感器的电信 号的智能控制器、由所述智能控制器控制并驱动所述活塞运动的活塞驱动装 置。
8. 如权利要求7所述的液压缸行为控制系统，其特征在于，所述活塞驱 动装置包括由发动机驱动的主变量油泵和电磁阀，所述电磁阀与所述液压缸 装置的进出油口和所述主变量油泵连通以形成油路。
9. 如权利要求8所述的液压缸行为控制系统，其特征在于，所述主变量 油泵包括一与所述智能控制器电连接并可控制所述主变量油泵输出排量的比 例电磁铁。
10.如权利要求7所述的液压缸行为控制系统，其特征在于，所述液压 缸行为控制系统还包括控制面板。
专利摘要一种液压缸装置及具有该液压缸装置的液压缸行为控制系统。所述液压缸装置包括缸体、在所述缸体中运动的活塞以及一端与该活塞连接另一端伸出所述缸体外的活塞杆，所述缸体的缸壁形成有沿着所述缸体的纵向排列将活塞行程分成多个行程段的多个信号通孔，所述液压缸还包括与所述多个信号通孔一一对应设置的多个压力传感器。与现有技术相比，本实用新型能很方便地满足活塞全行程预设段位置的实时监测，具有成本低、通用性好、抗干扰能力强，利于充分发挥智能控制器的强大数据处理运算等优点。
文档编号F15B15/00GK201354782SQ20082018125
公开日2009年12月2日 申请日期2008年12月18日 优先权日2008年12月18日
发明者刘洪庆, 吴富国, 戚 张, 谢恒星 申请人:中集车辆(集团)有限公司;扬州中集通华专用车有限公司