CN108915945A - 活塞缸通过无极或分段调速精确定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活塞缸通过无极或分段调速精确定位方法，该方法包括：该方法包括：控制器预设至少一个活塞减速位置；依次确定活塞运动到达减速位置，并依次控制活塞降低行进速度，至活塞经过所有减速位置后，控制活塞在预设停止位置停止。本发明通过检测活塞的运动位置，设置多个减速位通过分段或无极减小阀门的流量，降低活塞的运行速度，最后通过对阀门流量的精确调整，在预设的停止位置完全关闭阀门，达到活塞缸精密定位的效果。

Description

活塞缸通过无极或分段调速精确定位方法

技术领域

本发明涉及自动化领域，具体涉及一种活塞缸活塞缸的分段调速定位方法。

背景技术

活塞缸是一种利用流体在一定行程上输出速度和力量的装置，通常活塞缸使用气体或粘度较高腐蚀性低的液体作为介质输出动力，在活塞缸的缸体输入和排出介质，推动有杆活塞或者无杆活塞做往复或钟摆运动，通常活塞缸用来施加稳定的压力，或者带动其他装置做往复运动，活塞缸经过了长期的发展，精度已有大幅度的提升。

其中气缸由于气体的可压缩性所造成停止的定位精度较差，定位精度只有毫米级，而油缸由于使用液压油，液压油具有不可压缩性，因而定位精度比气缸高很多，但是由于液压电磁阀采用间隙密封，电磁阀存在少量内泻，当阀无极工作时，随着油温的升高，由于阀芯阀体热胀冷缩，导致相互间配合间隙扩大，内泻增加，使得定位精度不准确所以需要增加电液比例阀，大幅度的增加使用成本。工程师不得不放弃活塞缸这一廉价且可靠性高的动力来源，转而寻求伺服电机等成本高昂的手段提供动力。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种活塞缸分段调速定位方法以提升活塞缸的定位精度。

本发明提供的方法如下：

一种活塞缸分段调速定位方法，该方法包括：控制器预设至少一个活塞减速位置；活塞包括有杆活塞和无杆活塞，根据活塞缸的应用场景，活塞通常对应一个确定的行程，一些活塞缸的技术指标更重视速度、一些活塞缸的技术指标更重视精度，或者二者均有较高的要求。一方面为保证活塞停止位置的精度，活塞需要避免在一个较高的速度下直接减速归零；另一方面，活塞缸的初速度保持在低位上，即使该应用场景对活塞提供的速度没有特别的要求，同样会因为活塞一个行程时间太长影响工作效率而不合时宜，所以需要根据活塞缸的应用环境设置至少一个减速位置，当活塞运动到减速位置时，进行减速。确定活塞运动到达某一减速位置时，控制活塞降低行进速度；直至活塞经过所有减速位置后，控制活塞在预设停止位置停止。通过缸体上或缸体外设置的位置传感器跟踪检测活塞的运动情况，传感器包括位移传感器和/或角度传感器，当活塞到达减速位置时控制器可以在第一时间获取。介质通过压力和流速控制活塞活动的过程中，压力和流速的大小通过阀门进行控制，在活塞做功的行程过程中，通过调整阀门减小向缸体内加注介质的流速和推动活塞的压力，从而降低活塞的运动速度，根据不同的缸体，设置有至少一个阀门，通过逐次关闭一个或多个阀门或者调解阀门的流量控制介质的流速和推动活塞的压力。依次确定活塞运动到达减速位置并依次控制活塞降低行进速度，直到活塞经过所有减速位置，控制活塞在预设停止位置停止根据活塞缸的应用场景，不同的活塞缸因活塞初始运动速度较高，或截止的速度较快设置有多于一个减速位分段减速。活塞行程的最后一个阶段，缸体中介质的流量和给予活塞的压力显著降低，阀门接近于闭合，控制器根据传感器确定活塞运动到停止位后，彻底关闭阀门将活塞停止，在不同应用环境下，阀门停止的精度可达到0.1毫米，到0.005毫米之间。

进一步地，控制器预设至少一个活塞减速位置，具体包括：确定活塞的初速度和行程；根据活塞的初速度和行程，确定活塞的至少一个减速位置；根据活塞的减速位置的数量确定阀门的数量；所述减速位置对应开启的阀门数量或开启阀门的总流量：及根据每个减速位置确定对应阀门的流量。在一种优选的实施方式中，缸体上设置有多个阀门，阀门的流量大小有明显的区别，当活塞在高速运行过程中，可以通过关闭流量较大的阀门，初步减速，之后通过关闭流量较小的阀门进一步为活塞减速，最后，控制流量最小的阀门精确控制活塞的停止位置，在这种实施例当中，活塞在多个减速位置减速，根据减速位置的确定阀门的数量和单个阀门的流量。根据活塞不同的使用环境，活塞具备有一定的初速度，在初速度较大的使用环境中，活塞在一个更长的行程中减速，影响第一个减速的位置。根据减速位置的数量确定需要的阀门数量，并且根据对速度控制的需求确定每个减速位置对应阀门的流量。

确定活塞的至少一个减速位置，所述减速位置对应开启的阀门数量或开启阀门的总流量。

进一步地，通过控制阀门的流量控制活塞降低行进速度中，所述阀门设置有至少一个，该步骤具体包括：根据活塞到达的减速位置确定调整对应的阀门；通过关闭至少一组阀门，控制活塞降低行进速度。该方案针对对活塞分段减速的技术方案，在活塞行进过程中运行到减速位置时，调整减速位置对应的阀门将其直接关闭，控制活塞受到的压力使其显著减速，所述阀门设置为一个或两个或多个，活塞的减速位置与阀门相对应，在一个更佳的实施例当中，所述至少两组阀门，其中一个作为最后一个阀门用于将活塞在设定位置上精确的停止，该阀门的流量较小，并且该阀门的流量直接决定了活塞定位的精度，活塞定位不准的核心原因是在快速运行当中，活塞因为流体介质以及其本身惯性所产生的震动，所以需要控制活塞在停止之前的运行速度通过低速推动活塞运行达到精确定位的目的，所述至少两组活塞中的其他活塞，分别对应于其他的减速位置，用于分段为活塞减速，在一个合理的距离上，控制活塞的速度下降到最后一个阀门对应的速度上。

通过控制阀门的流量控制活塞降低行进速度，具体包括：1、根据活塞到达的减速位置确定调整对应的阀门；及通过无极减小阀门的流量降低活塞的行进速度；该方案对应流量无极调整的使用环境，在一些使用环境当中，活塞的运动速度需要逐渐调整，所以在调整阀门流量的过程中，阀门，通过逐步减小阀门的流量降低活塞的行进速度，在这种方案中，选取适当数量的阀门，在减速位置逐渐减小或关闭其中一个或多个阀门。

进一步地，确定活塞减速位置之后，该方法还包括：通过对减速位置和停止位置的补偿调整减速位置和停止位置，具体包括：确定活塞的初始位置和活塞停止位置之间的运行长度。根据实际运行长度和预设运行距离之间的差值与减速位置和/或停止位置进行叠加补偿，重新确定减速位置和停止位置；在活塞的运行过程中经过多个冲程的运动，活塞的行程会出现小幅的震动，在一些应用环境当中，操作人员根据实际工作情况，需要对活塞的停止位置进行调整，所以需要对活塞的减速位置和停止位置做出补偿以调整活塞的减速和停止的位置，通过对活塞停止位置和活塞初始位置的之间的运行长度的获取确定实际运行过程中，活塞停止的位置。确定运行长度和预设运行距离之间的差值与减速位置和停止位置进行叠加；将运行长度和预设运行长度之间的差值进行叠加确定需要补偿的长度距离，将补偿的距离叠加到减速位置和停止位置上，重新确定减速位置和停止位置。

还公开了一种活塞缸结构，用于上述活塞缸通过无极或分段调速精确定位方法，包括缸体、活塞、位置传感单元、至少一个阀门和控制器，所述位置传感单元与控制器电连接，所述位置传感单元可包括位置传感器和角度传感器精确的获取活塞的移动状态，所述活塞设置在缸体内侧，根据缸体长度，所述活塞在一个设定的行程上移动，至少一个所述阀门设置在所述缸体的一端，阀门调节流体的流量，包括气体、液体、或是气液混合，通过调整阀门的流量，控制对活塞的推力，从而控制活塞的行进速度，所述位置传感单元用于向所述控制器传输所述活塞的位置信息；至少一个所述阀门用于通过释放流体推动所述活塞做功。

进一步地，所述阀门设置有至少两个，并且一个所述阀门与最后的减速位置相对应，所述阀门的流量配合活塞缓慢移动。至少两个所述阀门可以是流量相当，也可以是流量大小不一。与最后的减速位置相对应的阀门流量较低，提供的流量推动所述活塞慢速运动，通过控制该阀门的闭合使得活塞完全停止运动，并且因为在该阀门的控制之下，所述活塞运动速度低，停止时定位的效果好。

进一步地，所述阀门的流量依次减小。

当不同阀门流量大小不一时，流量较大的阀门控制活塞的运动速度较大范围的变化，流量较小的阀门控制活塞速度精确的变化，在一种实施例当中，阀门之间的流量存在数量级上的差别，在高速制动过程中，关闭流量最大的活塞，可以使得活塞快速减速，之后顺次关闭流量较大的阀门，使得活塞快速减速的同时，便于在最后一个减速位置时，活塞速度处于较低的值，有助于活塞停止时的定位精度。

与现有技术相比，本发明通过监测活塞的运动位置，设置多个减速位通过多次调整阀门的流量，调整活塞的运行速度，最后通过对阀门流量的精确调整，在预设的停止位置完全关闭阀门，达到精确停止活塞的效果。

附图说明

图1为本发明流程图。

图2为本发明步骤S100流程图。

图3为本发明步骤S300在分段减速实施例中的流程图。

图4为本发明步骤S300在无急减速实施例中的流程图。

图5为本发明步骤S600的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参考图1，一种活塞缸分段调速定位方法，该方法包括：

步骤S100：确定活塞的减速位置。

步骤S200：确定活塞运动到达减速位置。

步骤S300：降低阀门流量降低活塞运行速度。

步骤S400：依次确定活塞到达减速位置并降低活塞运行速度。

步骤S500：关闭阀门将活塞停止在预设停止位置。

步骤S600：对减速位置和停止位置补偿。

控制器确定活塞减速位置，确定活塞在运行到特定位置的时候进入特定阶段的减速，所述减速位置设置有至少一个；确定活塞运动到达减速位置；通过控制阀门的流量控制活塞降低行进速度；重复确定活塞运动到达减速位置并控制活塞降低行进速度，直到活塞经过所有减速位置，如此达到分阶段减速在保证活塞快速准确的接近预设的停止位置；通过关闭阀门控制活塞在预设停止位置停止，在预设停止位置附近所述活塞降低到一个很低的运行速度，并准确的在预设停止位置停止。

请参考图2：步骤S100具体包括：

步骤S101：确定活塞的初速度。

步骤S102：确定至少一个减速位置。

步骤S103：确定阀门的数量。

步骤S104：确定减速位置对应阀门的流量。

确定活塞减速位置，具体包括：确定活塞的初速度、阀门的数量和流量；在一个实施例中，缸体上设置有三个阀门，阀门的流量分别10毫升每秒、5毫升每秒和1毫升每秒，在活塞做工的行程中，阀门完全开启带动活塞高速运动，考虑的三个活塞的流量之和，以及缸体的截面，和三个阀门完全关闭所需时间，确定活塞需要经历的减速行程。根据活塞的初速度，确定活塞的第一减速位置，在此位置之下设定活塞开始进入减速的状态；根据阀门的数量确定减速位置的数量，三组阀门依次关闭使得该缸体需要分三个减速位置，经历三个减速的阶段之后完全停止；根据每个阀门的流量确定活塞减速位置。

请参考图3：在一种实施例中，步骤S300具体包括：

步骤S301a：确定活塞到达的减速位置对应的阀门。

步骤S302a：关闭阀门控制活塞降低行进速度。

该实施例针对多段减速的实施例，在活塞运行过程中，通过控制阀门的流量控制活塞降低行进速度中，所述阀门设置有至少两个，并且阀门的流量逐个减小，该步骤具体包括：根据活塞到达的减速位置确定调整对应的阀门；通过关闭阀门，控制活塞显著降低行进速度。该方案通过在最后的减速位置之前设置多个减速位置，在减速位置关闭流量较大的阀门，达到活塞快速制动的效果，并且通过控制最后的减速位置对应的阀门的流量提升活塞停止时的定位精度，活塞在最后的减速位置时的速度低，对应的阀门流量小，当阀门关闭时，活塞可以很精确的停止在设定的停止位置上

请参考图4：在一种实施例中，步骤S300具体包括：

步骤S301b：确定活塞到达的减速位置对应的阀门。

步骤S302b：无极减小阀门流量控制活塞降低行进速度。

该方案对应无极减速的实施例，在到达减速位置后，阀门不会直接关闭，而是逐渐减小流量，在不同减速位置之间，流量减小的速度不定，在最初的减速位置，流量减小的速度快，在最后的减速位置上，流量的减小速度慢，并且最后的减速位置上，阀门的整体流量小，该方案可以使用多个流量大小一致或逐个减小的阀门无极减小总的流量大小。

请参考图5，步骤S600具体包括：

步骤S601：确定活塞单行程的实际运行长度。

步骤S602：确定实际运行长度和预设运行距离之间的差值。

步骤S603：将差值叠加补偿到减速位置和停止位置上。

步骤S604：确定减速位置及停止位置。

通过对减速位置和停止位置的补偿调整减速位置和停止位置，具体包括：确定活塞的初始位置和活塞停止位置之间的运行长度；确定运行长度和预设运行距离之间的差值与减速位置和停止位置进行叠加；重新确定减速位置和停止位置，当活塞经历了多组行程，精度上出现了差异，此时，操作者通过对活塞起始位置和活塞停止位置之间距离的测量，得出一个与预设行程差异的行程数值，在一个实施例中，活塞缸在使用过程中，外部机械磨损、温度等外界因素，活塞的起始位置产生了0.01毫米的误差，操作者将此0.01毫米作为补偿的数值，将这个值补偿到每一处减速位置和停止位置，在活塞的做工行程中，缸体中的介质将推动活塞进行额外的0.01毫米的移动，并且活塞的减速位置同时向后移动0.01毫米，确保活塞停止时定位的精度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种活塞缸通过无极或分段调速精确定位方法，其特征在于：该方法包括：控制器预设至少一个活塞减速位置；依次确定活塞运动到达减速位置，并依次控制活塞降低行进速度；直至活塞经过所有减速位置后，控制活塞在预设停止位置停止。

2.根据权利要求1所述的活塞缸通过无极或分段调速精确定位方法，其特征在于：控制器预设至少一个活塞减速位置，具体包括：确定活塞的初速度和总行程；根据活塞的初速度和总行程，确定活塞的至少一个减速位置。

3.根据权利要求2所述的活塞缸通过无极或分段调速精确定位方法，其特征在于：确定活塞的至少一个减速位置，所述减速位置对应开启的阀门数量或开启阀门的总流量。

4.根据权利要求1所述的活塞缸通过无极或分段调速精确定位方法，其特征在于：确定活塞运动到达某一减速位置时，控制活塞降低行进速度，该步骤具体包括：根据活塞到达的减速位置确定调整对应的阀门；及通过关闭至少一个阀门，控制活塞降低行进速度。

5.根据权利要求1所述的活塞缸通过无极或分段调速精确定位方法，其特征在于：确定活塞运动到达某一减速位置时，控制活塞降低行进速度，该步骤具体包括：根据活塞到达的减速位置确定调整对应的阀门；及通过无极减小阀门的流量降低活塞的行进速度。

6.根据权利要求1所述的活塞缸通过无极或分段调速精确定位方法，其特征在于：确定活塞减速位置之后，该方法还包括：通过对减速位置或/和停止位置的补偿调整减速位置和停止位置，具体包括：确定活塞的初始位置和活塞停止位置之间的实际运行长度；根据实际运行长度和预设运行距离之间的差值与减速位置和/或停止位置进行叠加补偿；及重新确定减速位置和停止位置。

7.一种活塞缸结构，用于权利要求1至6任意一项所述的一种活塞缸通过无极或分段调速精确定位方法，其特征在于：包括缸体、活塞、位置传感单元、至少一个阀门和控制器，所述位置传感单元与控制器电连接，所述活塞设置在缸体内侧，至少一个所述阀门设置在所述缸体的一端，所述位置传感单元用于向所述控制器传输所述活塞的位置信息；至少一个所述阀门用于通过释放流体推动所述活塞做功。

8.根据权利要求7所述的一种活塞缸结构，其特征在于：所述阀门设置有至少两个，并且一个所述阀门与最后的减速位置相对应，所述阀门的流量配合活塞缓慢移动。

9.根据权利要求8所述的一种活塞缸结构，其特征在于：所述阀门的流量依次减小。