液压步进控制装置及作业机械的制作方法

1.本发明涉及液压控制技术领域，尤其涉及一种液压步进控制装置及作业机械。

背景技术：

2.为了精确控制液压执行机构的位移量，现有技术中，通常在液压执行机构上设置有位移传感器(或者角位移传感器)，位移传感器能够感应液压执行机构的动作部件的位置，并将位置信号反馈至液压控制模块，液压控制模块根据位置信号控制液压执行机构的位移量。
3.现有技术中，位移传感器设置在液压执行机构上，以便感应液压执行机构动作部件的位置。然而，在一些特殊的工况环境，比如液压执行机构在水下或泥浆内工作时，较难对位移传感器、其相连接的接头或线路进行防护，进而导致液压执行机构的位移量控制容易失效的问题。

技术实现要素：

4.本发明提供一种液压步进控制装置及作业机械，能够实现对液压执行机构的精准控制，且适用于特殊的工况环境。本发明的第一方面提供一种液压步进控制装置，用于步进控制作业机械的液压执行机构，包括：
5.缸筒活塞机构，包括缸筒和设置于所述缸筒内的活塞，所述活塞将所述缸筒的内腔分隔为第一空腔和第二空腔；
6.第一油路，与所述第一空腔的端部相连；
7.第二油路，与所述第二空腔的端部相连；
8.第三油路，用于和油源相连，以向所述缸筒的内腔输入液压介质；
9.第四油路，用于和所述液压执行机构相连，以向所述液压执行机构输出液压介质；
10.换向阀组件，与所述第一油路、第二油路、第三油路及第四油路相连接，且所述换向阀组件能够在第一状态和第二状态之间切换，在所述第一状态下，所述第三油路与所述第一油路连通，且所述第二油路与所述第四油路连通；在所述第二状态下，所述第三油路与所述第二油路连通，且所述第一油路与所述第四油路连通；通过所述换向阀组件在所述第一状态和所述第二状态之间重复切换，控制所述液压执行机构的步进动作。
11.根据本发明提供的液压步进控制装置，所述换向阀组件还包括第三状态，在所述第三状态下，所述第三油路与所述第四油路连通。
12.根据本发明提供的液压步进控制装置，还包括：
13.感应单元，用于当所述活塞位移至所述第一空腔的终端时或者至所述第二空腔的终端时生成感应信号。
14.根据本发明提供的液压步进控制装置，所述感应单元包括：
15.第一感应模块，当所述活塞位移至所述第一空腔的终端位置时，所述第一感应模块生成感应信号；
16.第二感应模块，当所述活塞位移至所述第二空腔的终端位置时，所述第二感应模块生成感应信号。
17.根据本发明提供的液压步进控制装置，还包括：
18.计数模块，与所述感应单元电连接，用于分别计算所述活塞位移至所述第一空腔终端和所述第二空腔终端的次数；
19.控制模块，与所述计数模块和所述换向阀组件相连接，用于根据液压执行机构的初始位置和目标位置，控制所述换向阀组件，以控制所述活塞位移至所述第一空腔终端和所述第二空腔终端的往复次数。
20.根据本发明提供的液压步进控制装置，所述换向阀组件包括第一换向阀，所述第三油路与所述第一换向阀的第一接口相连，所述第一油路和所述第二油路分别与所述第一换向阀的第二接口和第三接口相连。
21.根据本发明提供的液压步进控制装置，所述换向阀组件包括第二换向阀，所述第四油路与所述第二换向阀的第一接口相连，所述第一油路和所述第二油路分别与所述第二换向阀的第二接口和第三接口相连。
22.根据本发明提供的液压步进控制装置，所述换向阀组件包括第三换向阀，所述第三油路通过第一支路与所述第三换向阀的第一接口相连，所述第四油路通过第二支路与所述第三换向阀的第二接口相连。
23.根据本发明提供的液压步进控制装置，所述缸筒活塞机构、所述第一油路、所述第二油路、所述第三油路、所述第四油路以及所述换向阀组件集成在一起。
24.本发明的第二方面提供一种作业机械，包括：
25.液压执行机构；
26.如上任一项所述的液压步进控制装置，所述第四油路与所述液压执行机构相连接。
27.本发明提供的技术方案中，液压步进控制装置能够实现对液压执行机构的精确控制，第三油路用于和液压介质源相连接，第四油路用于和液压执行机构相连接。当换向阀组件在第一状态下，第三油路与第一油路连通，且第二油路与第四油路连通，此时，第一空腔充油，液压介质推动活塞向第二空腔的终端方向位移，第二空腔内的液压介质被压出驱动液压执行机构动作，当活塞位移至第二空腔的终端，控制换向阀组件切换至第二状态，在第二状态下，第三油路与第二油路连通，且第一油路与第四油路连通，此时，第二空腔充油，液压介质推动活塞向第一空腔的终端方向位移，第一空腔内的液压介质被压出驱动液压执行机构动作，当活塞位移至第一空腔的终端，控制换向阀组件切换至第一状态，如此循环。
28.由于缸筒的容积为定量，活塞每次由第一空腔的终端与位移至第二空腔的终端，或者每次由第二空腔的终端与位移至第一空腔的终端，缸筒排出的液压介质量为定量，即，驱动液压执行机构的位移量为定量。通过上述分析可知，本实施例中活塞由缸筒的一端位移至另一端所排出的液压介质量为定量，该定量对应为控制液压执行机构进行一个单位位移量的一个步进量，进而，通过每一次等容积的输送液压介质，作为一个步进量输出，实现了对液压执行机构以一个步进量输出所产生的位移量为计量单位的精准控制。因此，通过控制活塞的往复位移次数，即可实现对液压执行机构的精确控制。
29.而且，本发明提供的液压步进控制装置不需要安装在液压执行机构的动作部件
上，部件不易损坏，同时，易于实现对液压步进控制装置的密封防护，避免了液压执行机构的位移量控制在特殊工况条件下易于失效的问题。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1是本发明实施例中液压步进控制装置原理示意图；
32.图2是本发明实施例中液压步进控制装置外部结构示意图；
33.图3是本发明实施例中液压步进控制装置的后视(剖视)图；
34.图4是本发明实施例中液压步进控制装置工作过程的初始状态且活塞运动至第一空腔的终端时示意图；
35.图5是本发明实施例中液压步进控制装置工作过程换向阀组件在第一状态时的液压介质流向示意图；
36.图6是本发明实施例中液压步进控制装置工作过程换向阀组件在第一状态且活塞运动至第二空腔的终端时示意图；
37.图7是本发明实施例中液压步进控制装置工作过程换向阀组件在第二状态时液压介质的流向示意图；
38.图8是本发明实施例中液压步进控制装置工作过程换向阀组件在第三状态时液压介质流向示意图。
39.附图标记：
40.11：缸筒；12：第一换向阀；13：第二换向阀；14：第三换向阀；15：第一感应模块；16：第二感应模块；17：活塞；18：第一油路；19：第二油路；20：第三油路；21：第四油路；22：第一支路；23：第二支路。
具体实施方式
41.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.需要说明的是，位移传感器包括感应端和被感应端，感应端和被感应端能够建立信号连接，以便通过感应端感应被感应端的位置。现有技术中，液压执行机构的动作部件上设置有位移传感器的被感应端，比如，在液压缸的活塞杆或液压马达的转子上设置有位移传感器的被感应端，位移传感器的感应端能够感应到被感应端的位置，并且位移传感器能够将感应信号反馈至液压控制模块，通过感应的动作部件的位置控制液压执行机构的启停，进而完成对液压执行机构的位移控制。
43.然而，在一些特殊的工况中，较难对位移传感器、与其相连接的接头或线路进行防护，进而导致液压执行机构的位移量控制容易失效的问题。
44.基于上述技术问题的发现，请参考图1至图8，本发明实施例提供了一种液压步进控制装置，其包括缸筒活塞机构、第一油路18、第二油路19、第三油路20、第四油路21以及换向阀组件。
45.其中，缸筒活塞机构包括缸筒11和设置于缸筒11内的活塞17。本实施例中，缸筒11的两端均设置有与外部油路连接的油口，活塞17设置在缸筒11内，在液压介质的作用下能够推动活塞17在缸筒11内的往复运动。其中，缸筒11和活塞17的具体结构可参考现有技术中的液压缸的缸筒和活塞，此处不再赘述。
46.本实施例中，活塞17将缸筒11的内腔分隔为第一空腔和第二空腔，第一油路18与第一空腔相连，第二油路19与第二空腔相连，第三油路20用于输入液压介质，比如，液压泵输出的液压介质通过第三油路20进入本实施例提供的液压步进控制装置。第四油路21用于输出液压介质，第四油路21输出的液压介质可以进入液压执行机构，以驱动液压执行机构动作。
47.换向阀组件与第一油路18、第二油路19、第三油路20及第四油路21相连接，且换向阀组件能够在第一状态和第二状态之间切换。
48.其中，换向阀组件切换至第一状态下，如图5所示，第三油路20与第一油路18连通，且第二油路19与第四油路21连通，即，液压介质在液压泵的作用下通过第三油路20和第一油路18进入缸筒11的第一空腔，液压介质推动缸筒11内的活塞17向第二空腔方向运动，并将第二空腔内的液压介质压出，压出的液压介质通过第二油路19和第四油路21进入液压执行机构，进而驱动液压执行机构动作。直至缸筒11内的活塞17位移至第二空腔的终端，如图6所示。
49.换向阀组件切换至第二状态下，如图7所示，第三油路20与第二油路19连通，且第一油路18与第四油路21连通，即，液压介质在液压泵的作用下通过第三油路20和第二油路19进入缸筒11的第二空腔，液压介质推动缸筒11内的活塞17向第一空腔方向运动，并将第一空腔内的液压介质压出，压出的液压介质通过第一油路18和第四油路21进入液压执行机构，进而驱动液压执行机构动作。
50.需要说明的是，缸筒11内腔的两端中，位于第一空腔内的一端为第一空腔的终端，位于第二空腔内的一端为第二空腔的终端。当换向阀组件在第一状态下，液压介质推动活塞17向第二空腔的终端方向位移，第二空腔内的液压介质被压出驱动液压执行机构动作，当活塞17位移至第二空腔的终端，控制换向阀组件切换至第二状态，在第二状态下，液压介质推动活塞17向第一空腔的终端方向位移，第一空腔内的液压介质被压出驱动液压执行机构动作，当活塞17位移至第一空腔的终端，控制换向阀组件切换至第一状态，如此循环，具体过程可以参考图4至图7。
51.由于缸筒11的容积为定量，活塞17每次由第一空腔的终端位移至第二空腔的终端，或者每次由第二空腔的终端位移至第一空腔的终端，缸筒11排出的液压介质量为定量，即，驱动液压执行机构的位移量为定量。
52.需要强调的是，通过上述分析可知，本实施例中活塞由缸筒的一端位移至另一端所排出的液压介质量为定量，该定量对应为控制液压执行机构进行一个单位位移量的一个步进量，进而，通过每一次等容积的输送液压介质，作为一个步进量输出，实现了对液压执行机构以一个步进量输出所产生的位移量为计量单位的精准控制。因此，通过控制活塞17
的往复位移次数，即可实现对液压执行机构的精确控制。
53.而且，本实施例提供的液压步进控制装置不需要安装在液压执行机构的动作部件上部件不易损坏，同时，易于实现对液压步进控制装置的密封防护，避免了液压执行机构的位移量控制在特殊工况条件下易于失效的问题。
54.在进一步的实施例中，换向阀组件还包括第三状态，如图8所示，在第三状态下，第三油路20与第四油路21连通。即，液压泵输出的液压介质不经过缸筒活塞机构，直接通过第三油路20和第四油路21进入液压执行机构，驱动液压执行机构动作，实现旁通控制。如此设置，当换向阀组件切换至第三状态时，液压泵泵出的液压介质不经过缸筒活塞机构，可直接驱动液压执行机构动作。
55.在一些实施例中，感应单元用于在活塞17位移至第一空腔的终端和第二空腔的终端时生成感应信号。用于控制换向阀组件的控制模块通过感应单元生成的感应信号，控制换向阀组件的状态切换。
56.在进一步的实施例中，感应单元包括第一感应模块15和第二感应模块16，其中，第一感应模块15和第二感应模块16可以具体为感应开关，在缸筒11的筒壁上可以设置有用于安装第一感应模块15和第二感应模块16的安装孔。当活塞17位移至所述第一空腔的终端位置时，活塞17能够触发第一感应模块15，使第一感应模块15生成感应信号。当活塞17位移至第二空腔的终端位置时，第二感应模块16生成感应信号。
57.如此设置，当活塞17由第一空腔的终端位移至第二空腔的终端时，能够触发第二感应模块16，第二感应模块16生成感应信号。当活塞17由第二空腔的终端位移至第一空腔的终端时，能够触发第一感应模块15，第一感应模块15生成感应信号。控制模块根据第一感应模块15和第二感应模块16生成的感应信号控制换向阀组件的状态切换。
58.在进一步的实施例中，还包括计数模块和控制模块，与感应单元电连接，用于计算活塞17位移至所述第一空腔终端的次数，以及活塞17位移至第二空腔终端的次数。控制模块与计数模块和换向阀组件相连接，用于控制换向阀组件，以控制活塞17位移至第一空腔终端和第二空腔终端的往复次数。
59.控制模块可根据液压执行机构的目标位置，该目标位置可通过作业人员输入获得。控制模块根据液压执行机构的初始位置和目标位置，获得需要向液压执行机构供给的液压介质总量。然后根据获得的液压介质总量和缸筒11的容积，获得液压执行机构达到目标位置，活塞17所需要往复位移的目标次数。然后，控制模块控制换向阀组件在第一状态和第二状态之间切换，以控制活塞17往复位移，然后，根据计数模块获取的活塞17移动至缸筒11空腔终端的实际次数，直至活塞17往复位移的实际次数与上述计算的预设次数相等，控制换向阀组件停止切换，则液压执行机构到达目标位置。
60.如此设置，本实施例提供的液压步进控制装置，其控制方式为开环式控制，控制精度较高，且控制装置的稳定性较高。
61.在一些实施例中，换向阀组件包括第一换向阀12、第二换向阀13以及第三换向阀14，其中，第三油路20与第一换向阀12的第一接口相连，第一油路18和第二油路19分别与第一换向阀12的第二接口和第三接口相连。
62.第四油路21与第二换向阀13的第一接口相连，第一油路18和第二油路19分别与第二换向阀13的第二接口和第三接口相连。
63.第三油路20通过第一支路22与第三换向阀14的第一接口相连，第四油路21通过第二支路23与第三换向阀14的第二接口相连。
64.如此设置，通过第一换向阀12、第二换向阀13和第三换向阀14能够实现上述换向阀组件的第一状态、第二状态以及第三状态之间的切换。
65.在进一步的实施例中，第一换向阀12、第二换向阀13和第三换向阀14均设置为电磁换向阀。并且，缸筒活塞机构、感应单元、第一油路18、第二油路19、第三油路20、第四油路21以及换向阀组件集成在一起。具体地，上述各个部件集成在一个块状结构上，如图2和图3所示，该块状结构内部开设有各个油路，并且设置有用于安装缸筒活塞机构的安装槽以及用于安装各个阀和感应单元的接口。如此设置，本实施例提供的液压步进控制装置具有较高的集成度，结构稳定可靠。
66.本发明的实施例中还提供了一种作业机械，包括液压执行机构和如上任一实施例所述的液压步进控制装置，第四油路21与液压执行机构相连接。如此设置，本实施例提供的液压步进控制装置及作业机械，能够实现对液压执行机构的精准控制，且适用于特殊的工况环境。该有益效果的推导过程与上述液压步进控制装置所带来的有益效果的推导过程大体类似，此处不再赘述。
67.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种液压步进控制装置，用于步进控制作业机械的液压执行机构，其特征在于，包括：缸筒活塞机构，包括缸筒(11)和设置于所述缸筒(11)内的活塞(17)，所述活塞(17)将所述缸筒(11)的内腔分隔为第一空腔和第二空腔；第一油路(18)，与所述第一空腔的端部相连；第二油路(19)，与所述第二空腔的端部相连；第三油路(20)，用于和油源相连，以向所述缸筒(11)的内腔输入液压介质；第四油路(21)，用于和所述液压执行机构相连，以向所述液压执行机构输出液压介质；换向阀组件，与所述第一油路(18)、第二油路(19)、第三油路(20)及第四油路(21)相连接，且所述换向阀组件能够在第一状态和第二状态之间切换，在所述第一状态下，所述第三油路(20)与所述第一油路(18)连通，且所述第二油路(19)与所述第四油路(21)连通；在所述第二状态下，所述第三油路(20)与所述第二油路(19)连通，且所述第一油路(18)与所述第四油路(21)连通；通过所述换向阀组件在所述第一状态和所述第二状态之间重复切换，控制所述液压执行机构的步进动作。2.根据权利要求1所述的液压步进控制装置，其特征在于，所述换向阀组件还包括第三状态，在所述第三状态下，所述第三油路(20)与所述第四油路(21)连通。3.根据权利要求1所述的液压步进控制装置，其特征在于，还包括：感应单元，用于当所述活塞(17)位移至所述第一空腔的终端时或者至所述第二空腔的终端时生成感应信号。4.根据权利要求3所述的液压步进控制装置，其特征在于，所述感应单元包括：第一感应模块(15)，当所述活塞(17)位移至所述第一空腔的终端位置时，所述第一感应模块(15)生成感应信号；第二感应模块(16)，当所述活塞(17)位移至所述第二空腔的终端位置时，所述第二感应模块(16)生成感应信号。5.根据权利要求3-4任一项所述的液压步进控制装置，其特征在于，还包括：计数模块，与所述感应单元电连接，用于分别计算所述活塞(17)位移至所述第一空腔终端和所述第二空腔终端的次数；控制模块，与所述计数模块和所述换向阀组件相连接，用于根据液压执行机构的初始位置和目标位置，控制所述换向阀组件，以控制所述活塞(17)位移至所述第一空腔终端和所述第二空腔终端的往复次数。6.根据权利要求1所述的液压步进控制装置，其特征在于，所述换向阀组件包括第一换向阀(12)，所述第三油路(20)与所述第一换向阀(12)的第一接口相连，所述第一油路(18)和所述第二油路(19)分别与所述第一换向阀(12)的第二接口和第三接口相连。7.根据权利要求6所述的液压步进控制装置，其特征在于，所述换向阀组件包括第二换向阀(13)，所述第四油路(21)与所述第二换向阀(13)的第一接口相连，所述第一油路(18)和所述第二油路(19)分别与所述第二换向阀(13)的第二接口和第三接口相连。8.根据权利要求7所述的液压步进控制装置，其特征在于，所述换向阀组件包括第三换向阀(14)，所述第三油路(20)通过第一支路(22)与所述第三换向阀(14)的第一接口相连，所述第四油路(21)通过第二支路(23)与所述第三换向阀(14)的第二接口相连。
9.根据权利要求1所述的液压步进控制装置，其特征在于，所述缸筒活塞机构、所述第一油路(18)、所述第二油路(19)、所述第三油路(20)、所述第四油路(21)以及所述换向阀组件集成在一起。10.一种作业机械，其特征在于，包括：液压执行机构；如权利要求1-9任一项所述的液压步进控制装置，所述第四油路(21)与所述液压执行机构相连接。

技术总结

本发明涉及液压控制技术领域，尤其涉及一种液压步进控制装置及作业机械。本发明提供的液压步进控制装置，包括：缸筒活塞机构，包括缸筒和设置于缸筒内的活塞，活塞将缸筒的内腔分隔为第一空腔和第二空腔；第一油路，与第一空腔相连；第二油路，与第二空腔相连；第三油路，用于输入液压介质；第四油路，用于输出液压介质；换向阀组件，与第一油路、第二油路、第三油路及第四油路相连接，且换向阀组件能够在第一状态和第二状态之间切换。本发明提供一种液压步进控制装置及作业机械，能够实现对液压执行机构的精准控制，且适用于一些特定工况环境的工况环境。工况环境。工况环境。