CN102330715A - 混凝土泵送设备、串联油缸及其行程自适应末端补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混凝土泵送设备、串联油缸及其行程末端自适应补偿方法，该补偿方法包括：在第一U型管和第二U型管中的至少一个上及在第三U型管和第四U型管中的至少一个上设置电比例节流阀；检测串联油缸的连通腔的油液体积是否处于平衡状态，若未处于平衡状态，则控制电比例流量控制阀的阀口开度，使连通腔补油或泄油，使连通腔的油液体积处于平衡状态。在本发明中，通过在U型管上设置电比例流量控制阀并且控制电比例流量控制阀的阀口开度，从而控制进入或泄出连通腔的油液体积，达到精确控制油缸行程的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种串联油缸及其行程自适应末端补偿方法，本发明还涉及一种具有该串联油缸的混凝土泵送设备。
背景技术
混凝土泵送设备工作时，通过U型管达到两串联油缸行程末端补偿，同时将两串联油缸的连通腔内油液进行置换。
图1示出了现有技术的混凝土泵的串联油缸进行行程末端补偿的一种原理示意图。如图1所示，油缸10的无杆腔和油缸20的无杆腔联通，形成连通腔，该联通腔与行程补偿装置30连通，用于补油。油缸10上设有U型管11和U型管13，油缸20上设有U型管21和U型管23。
两串联油缸的工作过程如下：油口B进油，油缸20的活塞杆退回，同时油缸10的活塞杆伸出，油口A回油，直到接近开关41发讯换向，则油口A进油，油缸10的活塞杆退回，同时油缸20的活塞杆伸出，油口B回油，直到接近开关43发讯换向，如此循环工作。
在工作过程中，在接近开关41/43发讯前，由于负载、油缸内泄等因素影响，导致两油缸不同步，有以下两种不同步情况：第一中情况，油缸10活塞先进入U型管13区域；第二种情况，油缸20活塞先进入U型管21区域。
在上述第一种情况下，连通腔油液先经U型管13回到油口A，同时，油缸10的活塞杆退回速度降低，油缸20的活塞杆伸出速度不变，直到油缸20的活塞退回进入U型管21区域，此时称连通腔泄油，以达到油缸末端补偿的目的；然后，油口B供给的油液经U型管21进入连通腔，连通腔油液经U型管13回到油口A，直到接近开关41发讯换向，此时，连通腔油液置换。
在上述第二种情况下，油口B油液先经U型管21进入连通腔，同时，油缸10的活塞杆退回速度不变，油缸20的活塞杆伸出速度降低，直到油缸10的活塞进入U型管13区域，此时称连通腔补油，以达到油缸末端补偿的目的；然后，油口B提供的油液经U型管21进入连通腔，连通腔油液经U型管13回到油口A，直到接近开关41发讯换向，此时，连通腔油液置换。
上述串联油缸采用行程补偿装置30，以达到精确控制行程的目的。然而需要单独的压力源，以便于对连通腔进行补油，这样导致系统更复杂、成本较高。而且，图1中的行程补偿装置中的P口与泵送系统P口连接，则还会出现开机时行程不到位，导致活塞润滑不到位等问题。
图2示出了现有技术的混凝土泵的串联油缸进行行程末端补偿的另一种原理示意图。其中，省略了图1所示的行程补偿装置。因负载变化过大，且U型管采用固定节流口方式，故会出现行程变化过大，造成工作效率低、活塞润滑不到位等问题。
在图1和图2所示的现有技术中，U型管11、U型管21中的截止阀的作用是：在砼缸更换活塞时，手动关闭此阀，油缸10、油缸20的活塞均能分别退回缸尾，此时砼缸活塞退到泵送水箱，则可更换砼缸活塞。然而这种手动方式较为麻烦，不能实现智能化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有行程自适应末端补偿功能的串联油缸，同时本发明还提供了一种具有该串联油缸的混凝土泵送设备。本发明的目的还在于提供了一种串联油缸的行程自适应末端补偿方法。
为此，本发明一方面提供了一种串联油缸，包括串联的第一油缸和第二油缸，其中，第一油缸上设有靠近无杆腔一侧的第一U型管和靠近有杆腔一侧的第二U型管，第二油缸上设有靠近无杆腔一侧的第三U型管和靠近有杆腔一侧的第四U型管，还包括：第一行程检测装置，检测第一油缸的活塞是否进入第二U型管所在的油缸区域；第二行程检测装置，检测第二油缸的活塞是否进入第三U型管所在的油缸区域；电比例流量控制阀，设置在第一U型管、第二U型管、第三U型管、以及第四U型管中的至少一个上；以及控制器，根据第一行程检测装置和第二行程检测装置的检测信号来判断串联油缸的连通腔中的油液体积是否处于平衡状态，若未处于平衡状态则控制电比例流量控制阀的阀口开度使连通腔中的油液体积调节至平衡状态。
进一步地，上述电比例流量控制阀为电比例节流阀。
进一步地，上述串联油缸还包括与电比例流量控制阀并联的固定阻尼。
进一步地，上述串联油缸还包括截止阀，电比例流量控制阀和固定阻尼在并联后与截止阀串联连接。
进一步地，上述第一行程检测装置和第二行程检测装置均为接近开关。
进一步地，上述第一油缸的第一U型管和第二U型管二者中的至少一个上设有电比例流量控制阀，第二油缸的第三U型管和第四U型管二者中的至少一个设有电比例流量控制阀。
进一步地，上述电比例流量控制阀同时设置在第一U型管和第三U型管上，和/或同时设置在第二U型管和第四U型管上。
根据本发明的另一方面，提供了一种混凝土泵送设备，包括根据上面所描述的串联油缸。
本发明还提供了一种串联油缸的行程末端自适应补偿方法，包括串联连接的第一油缸和第二油缸，其中，第一油缸上设有靠近无杆腔一侧的第一U型管和靠近有杆腔一侧的第二U型管，第二油缸上设有靠近无杆腔一侧的第三U型管和靠近有杆腔一侧的第四U型管，其特征在于，方法包括：在第一U型管、第二U型管、第三U型管、以及第四U型管中的至少一个上设置电比例流量控制阀；以及检测串联油缸的连通腔的油液体积是否处于平衡状态，若未处于平衡状态，则控制电比例流量控制阀的阀口开度，使连通腔补油或泄油，使连通腔的油液体积处于平衡状态。
进一步地，在行程末端自适应补偿方法中，若检测到第一油缸的活塞进入第二U型管所在的油缸区域比第二油缸的活塞进入第三U型管所在的油缸区域提前时，则判定连通腔的油液体积大于平衡状态；若检测到第二油缸的活塞进入第三U型管所在的油缸区域比第一油缸的活塞进入第二U型管所在的油缸区域提前时，则判定连通腔的油液体积小于平衡状态。
进一步地，在行程末端自适应补偿方法中，当判定连通腔的油液体积大于平衡状态时，控制电比例流量控制阀的阀口开度，使流入连通腔的油液减少和/或使流出连通腔的油液增加；当判定连通腔的油液体积小于平衡状态时，控制电比例流量控制阀的阀口开度，使流入连通腔的油液增加和/或使流出连通腔的油液减少。
进一步地，在行程末端自适应补偿方法中，在电比例流量控制阀的阀口开度调节范围内未达到设定的油缸行程补偿时，则判定补偿失效。
进一步地，在行程末端自适应补偿方法中，电比例流量控制阀为电比例节流阀，并且电比例节流阀的阀口具有完全关闭状态，该完全关闭状态与第一油缸或第二油缸的活塞退回缸尾相对应。
在本发明中，通过在U型管上设置电比例流量控制阀并且控制电比例流量控制阀的阀口开度，从而控制进入或泄出连通腔的油液体积，达到精确控制油缸行程的目的。与现有技术的采用行程补偿装置的串联油缸相比，无需单独的压力源来实现补油。
除了上面所描述的目的、特征、和优点之外，本发明具有的其它目的、特征、和优点，将结合附图作进一步详细的说明。
附图说明
构成本说明书的一部分、用于进一步理解本发明的附图示出了本发明的优选实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。图中：
图1示出了现有技术的一种串联油缸行程自适应末端补偿系统的原理示意图；
图2示出了现有技术的另一种串联油缸行程自适应末端补偿系统的原理示意图；
图3示出了根据本发明第一实施例的串联油缸自适应末端补偿系统的原理示意图；
图4示出了根据本发明第二实施例的串联油缸自适应末端补偿系统的原理示意图；
图5示出了根据本发明第三实施例的串联油缸自适应末端补偿系统的原理示意图；以及
图6示出了根据本发明第四实施例的串联油缸自适应末端补偿系统的原理示意图。
附图标记说明
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
本发明取消了现有技术中的外接式行程补偿装置，用电比例节流阀代替U型管中的截止阀，根据油缸行程反馈信号，控制电比例节流阀的阀口开度，从而控制进入或泄出连通腔的油液体积，达到精确控制油缸行程的目的。
“U型管”是本领域的技术术语，与普通理解的“形状为U形的管”是不同的，是指对两串联油缸行程末端补偿同时将两串联油缸的连通腔内油液进行置换的管路。
图3示出了根据本发明第一实施例的串联油缸自适应末端补偿系统的原理示意图。如图3所示，在第一油缸10的第一U型管11上设置有电比例节流阀51，在第二油缸20的第三U型管21上设置有电比例节流阀53。接近开关41、43用于发讯换向。
工作过程时，油缸20的活塞杆退回，同时油缸10的活塞杆伸出，在接近行程末端时，由行程检测装置(图中未示出)检测油缸的活塞行程状态信号，即由第一行程检测装置检测第一油缸的活塞是否进入第二U型管所在的油缸区域(以下简称为第二U型管区域)，由第二行程检测装置检测第二油缸的活塞是否进入第三U型管区域。该第一、第二行程检测装置可以为位置传感器(例如接近开关、光电开关)或位移传感器。通常，串联油缸带有该行程检测装置，本发明可以直接利用这些行程检测装置，该行程检测装置异于接近开关41、43，是串联油缸自带的其它行程检测装置。
串联油缸的末端行程补偿方法如下：检测串联油缸的连通腔的油液体积是否处于平衡状态，若未处于平衡状态，则控制电比例节流阀的阀口开度，使连通腔补油或泄油，使连通腔的油液体积处于平衡状态。
若检测到油缸10活塞先进入U型管13区域时，即判定为连通腔油液体积相对行程平衡状态要大，此时连通腔需要泄油；则程序控制U型管21中的电比例节流阀53，使其阀口关小，即进入连通腔的油液体积减小，以达到油缸末端补偿的目的。
若检测到油缸20活塞先进入U型管21区域时，即判定为连通腔油液体积相对行程平衡状态要小，此时连通腔需要补油；则程序控制U型管21中的电比例节流阀53，使其阀口变大，即进入连通腔的油液体积增加，以达到油缸末端补偿的目的。
综上所述，油缸20退回、油缸10伸出时，通过控制U型管21中的电比例节流阀阀口的大小来调节连通腔油液的体积，从而达到油缸末端补偿的目的。同理，当油缸10退回、油缸20伸出时，通过控制U型管11中的电比例节流阀51阀口的大小来调节连通腔油液的体积，从而达到油缸末端补偿的目的。
在油缸行程平衡过程中，通过设置电比例节流阀阀口的最大阀口开度及最小阀口开度，可避免电比例节流阀阀口开度过大或过小导致连通腔油液温度过高。即在阀口开度范围内未达到设定的行程补偿范围，则程序判定系统故障。
当需要更换活塞时，程序可控制U型管11、U型管21中的电比例节流阀51、53，使其换向至阀口关闭的位置，则油缸10、油缸20的活塞均能分别退回缸尾，此时砼缸活塞退到泵送水箱，则可更换砼缸活塞。这样通过程序设置自动退回程序，实现了油缸的活塞自动退到缸尾。
在本实施例中，通过控制U型管11、U型管21中的电比例节流阀的阀口开度控制连通腔油液体积，则在实现精确行程控制的情况下，不需要任何额外的动力源，简化了系统，降低成本。另外，在混凝土的泵送系统中，解决了原开机时油缸行程不到位而导致的活塞润滑不到位等问题。通过程序控制，可设定油缸自动退回程序，实现砼缸活塞更换智能化。
图4示出了根据本发明第二实施例的串联油缸自适应末端补偿系统的原理示意图。如图4所示，四个U型管11、13、21、23上分别安装有电比例节流阀51、53、55、57。工作过程时，在接近行程末端，通过油缸行程检测装置检测行程状态，判定串联油缸连通腔油液体积相对行程平衡状态的大小，从而控制四个U型管中的电比例节流阀的阀口开度，以达到行程的精确控制。
图5示出了根据本发明第三实施例的串联油缸自适应末端补偿系统的原理示意图。如图5所示，在U型管11、U型管21中，与电比例节流阀并联连接固定阻尼61、63；在行程控制时，也是控制U型管11、U型管21电比例节流阀的阀口开度，以达到行程的精确控制。与第一实施例相比，固定阻尼61、63为保证连通腔油液温度正常的最小阻尼，则可降低电比例节流阀的通径，且设置电比例节流阀阀口的最小阀口开度可为零。
另外，在U型管11和U型管21上还串联有截止阀，例如球阀，以便手动截止。
图6示出了根据本发明第四实施例的串联油缸自适应末端补偿系统的原理示意图。如图6所示，在本实施例中，第二U型管13和第四U型管23上分别设有电比例节流阀55、57。另外，第一U型管11和第三U型管21上设有截止阀，例如球阀，以便手动截止。
需要指出的是，上述固定阻尼也可应用于本发明第二、第四实施例中。上述电比例节流阀可由其它电比例流量控制阀代替，例如电比例调速阀代替。
在本发明中，通过在U型管上设置电比例节流阀并且控制电比例节流阀的阀口开度，从而控制进入或泄出连通腔的油液体积，达到精确控制油缸行程的目的。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种串联油缸，包括串联的第一油缸和第二油缸，其中，所述第一油缸上设有靠近无杆腔一侧的第一U型管和靠近有杆腔一侧的第二U型管，所述第二油缸上设有靠近无杆腔一侧的第三U型管和靠近有杆腔一侧的第四U型管，其特征在于，还包括：
第一行程检测装置，检测所述第一油缸的活塞是否进入所述第二U型管所在的油缸区域；
第二行程检测装置，检测所述第二油缸的活塞是否进入所述第三U型管所在的油缸区域；
电比例流量控制阀，设置在所述第一U型管、所述第二U型管、所述第三U型管、以及所述第四U型管中的至少一个上；以及
控制器，根据所述第一行程检测装置和第二行程检测装置的检测信号来判断所述串联油缸的连通腔中的油液体积是否处于平衡状态，若未处于平衡状态则控制所述电比例流量控制阀的阀口开度使所述连通腔中的油液体积调节至平衡状态。
2.根据权利要求1所述的串联油缸，其特征在于，所述电比例流量控制阀为电比例节流阀。
3.根据权利要求1所述的串联油缸，其特征在于，还包括与所述电比例流量控制阀并联的固定阻尼。
4.根据权利要求3所述的串联油缸，其特征在于，还包括截止阀，所述电比例流量控制阀和所述固定阻尼在并联后与所述截止阀串联连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的串联油缸，其特征在于，所述第一油缸的第一U型管和第二U型管二者中的至少一个上设有所述电比例流量控制阀，所述第二油缸的第三U型管和第四U型管二者中的至少一个设有所述电比例流量控制阀。
6.根据权利要求5所述的串联油缸，其特征在于，所述电比例流量控制阀同时设置在第一U型管和第三U型管上，和/或同时设置在第二U型管和第四U型管上。
7.一种混凝土泵送设备，包括串联油缸，其特征在于，所述串联油缸为根据权利要求1至6中任一项所述的串联油缸。
8.一种串联油缸的行程末端自适应补偿方法，包括串联连接的第一油缸和第二油缸，其中，所述第一油缸上设有靠近无杆腔一侧的第一U型管和靠近有杆腔一侧的第二U型管，所述第二油缸上设有靠近无杆腔一侧的第三U型管和靠近有杆腔一侧的第四U型管，其特征在于，所述方法包括：
在所述第一U型管、第二U型管、第三U型管、以及第四U型管中的至少一个上设置电比例流量控制阀；以及
检测串联油缸的连通腔的油液体积是否处于平衡状态，若未处于平衡状态，则控制所述电比例流量控制阀的阀口开度，使所述连通腔补油或泄油，使所述连通腔的油液体积处于平衡状态。
9.根据权利要求8所述的串联油缸的行程末端自适应补偿方法，其特征在于，
若检测到所述第一油缸的活塞进入第二U型管所在的油缸区域比所述第二油缸的活塞进入第三U型管所在的油缸区域提前时，则判定所述连通腔的油液体积大于平衡状态；
若检测到所述第二油缸的活塞进入所述第三U型管所在的油缸区域比所述第一油缸的活塞进入第二U型管所在的油缸区域提前时，则判定所述连通腔的油液体积小于平衡状态。
10.根据权利要求9所述的串联油缸的行程末端自适应补偿方法，其特征在于，
当判定所述连通腔的油液体积大于平衡状态时，控制所述电比例流量控制阀的阀口开度，使流入所述连通腔的油液减少和/或使流出所述连通腔的油液增加；
当判定所述连通腔的油液体积小于平衡状态时，控制所述电比例流量控制阀的阀口开度，使流入所述连通腔的油液增加和/或使流出所述连通腔的油液减少。
11.根据权利要求8所述的串联油缸的行程末端自适应补偿方法，其特征在于，在所述电比例流量控制阀的阀口开度调节范围内未达到设定的油缸行程补偿时，则判定补偿失效。
12.根据权利要求8所述的串联油缸的行程末端自适应补偿方法，其特征在于，所述电比例流量控制阀为电比例节流阀，并且所述电比例节流阀的阀口具有完全关闭状态，该完全关闭状态与第一油缸或第二油缸的活塞退回缸尾相对应。
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