[发明专利]用于确定活塞在液压或者气压缸中的位置的编码器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定在液压缸或者气压缸内在第一末端位置和第二末端位置之间往复的活塞的位置的方法，该活塞将液压缸或者气压缸分隔成第一腔室和第二腔室，并且所述腔室中的至少一个腔室至少部分地填充有流体。

背景技术

在很多不同的产业，比如例如建筑、施工、航运和采矿中使用了液压系统。在很多应用中，了解活塞在液压缸中的准确位置是重要的。作为一个能够提到的实例是，当将要使用叉车将商品从货架上取下或者放置到货架上时，了解叉爪的精确高度是一个大优势。这是例如通过确定活塞在液压缸中的实际位置而完成的。在大型储藏室中，无人驾驶叉车或者机器人取来商品并且将商品放置在货架上的适当位置。无人驾驶叉车或者机器人还需要知道叉爪的高度，以便能够相对于货架进行操纵。使用液压缸的机器人总是需要知道每一个活塞在液压缸中的位置。此外，当起重机在例如船上装载货物时，知道载荷的正确位置以使得负载不撞击到船的甲板中是重要的。又一个实例是在石油钻井上的管道操纵机械，在石油钻井处，管道操纵机械操作并且相对于另一个管道在正确的位置中引导管道，从而能够将管道连接至彼此。

在现有技术中，存在用以确定活塞的位置的测量结构或者传感器，其中传感器被放置在液压缸内或者与液压缸一起构建。一种这样的传感器是绝对磁致伸缩线性位置传感器。该传感器位于液压缸的柱形外壳的底端处。一个杆从传感器突出到液压缸中，并且磁体以可移动方式定位在该杆上。磁体被附接到活塞杆的面对传感器的那一端部。当缸处于其收缩位置中时，传感器靠近磁性环并且测量到强磁场，而在延伸位置时，在传感器处测量到的源自磁性环的磁场弱得多。如果这种测量构造发生故障，则必须将液压缸拆解，在液压缸重好几百千克时，在船上或者在钻油设备上并且在晚秋的风暴期间，这是不容易的。

国际专利申请No.WO01/66954建议将节流构件放置在液压缸外的导管中，其中该导管包括液压泵，该液压泵用于将液压流体或者气压流体从帽端泵送到杆端并从杆端泵送到帽端。测量在节流构件的两侧之间的压力差并且计算流动速率和方向。节流构件限制流量，然而使得流动更汹涌，使得液压泵必须更强劲地工作并且使用更多燃料。

发明内容

在根据本发明的第一方面，提供了一种用于准确地确定活塞在液压缸中的位置的方法。

在根据本发明的第二方面，提供了一种用于在不拆卸液压缸的情况下确定在待维修的液压缸内的活塞的位置的装置。

在根据本发明的第三方面，提供一种用于准确地确定活塞在液压缸中的位置而不需释放流量计上的压力的方法。

在下文中，术语“马达”的使用应当被理解为意指液压马达或者气动马达，即，将流体的流动转换成轮结构和/或轮结构的轴的旋转的构造。

根据本发明能够达到的以上新颖和独特方面的是一种包括以下步骤的方法：（a）利用被引向或者来自第一和/或第二腔室的流体的力驱动液压马达或者气动马达的轮结构；（b）利用液压马达或者气动马达驱动轴编码器；（c）使用轴编码器测量与轮结构的旋转位移和/或角位移相对应的至少一个参数；和（d）计算活塞的位置。

虽然按照次序（a）、（b）、（c）和（d）示意了根据本发明的方法的步骤，但是这种示意不应该被理解为限制本发明的范围。本领域技术人员将会理解，能够以任何任意的次序执行步骤（a）–（d）。

马达可以被放置在导管中，所述导管引导来自任何腔室的流体或者将流体引导至任何腔室。马达可以由液压流体或者气动流体的流动驱动。液压流体或者气动流体的流动可以导致轮结构旋转。轮结构能够是桨轮、叶轮、勺轮、转叶片、螺旋浆或者涡轮。共有特征可以是轮结构具有轴和叶片，如从轴突出的直和平坦的板、碗或者铲斗的叶片。叶片还能够如在涡轮或者转叶片中的那样旋转或者是螺旋的。如转叶片那样，轮结构还能够具有在叶片外侧的包围环。马达能够正好是轮结构，而没有任何外壳被放置在流体流中。

可以根据是马达的低功耗还是马达的尺寸为主要考虑因素而选择轮的种类。如果功耗必须是尽可能低的，则涡轮、螺旋浆或者转叶片是最佳选择，因为它们具有低拖曳阻力或者流体阻力。如果由于空间限制而使马达必须是纤细的，则良好的解决方案能够是使得流体在相对于轮的旋转轴线存在偏移的情况下垂直于轮的旋转轴线进入轮。关于这种考虑，勺轮或者桨轮将是最佳选择。勺轮或者桨轮被制成具有相对于轮的宽度而言大的直径。

使用具有很多叶片的桨轮或者叶轮增加了经过轮结构的流体的确定的准确度并且还以更高的准确度确定活塞的位置。

使用轮结构的优点在于，对于流体的流动的阻力是低的，从而导致电力或者燃料的低损失和低额外消耗。