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油缸驱动旋转装置及其应用该装置的施工机械.pdf

  • 上传人:a***
  • 文档编号:1403574
  • 上传时间:2018-06-13
  • 格式:PDF
  • 页数:18
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  • 摘要
    申请专利号:

    CN200820001883.8

    申请日:

    2008.01.29

    公开号:

    CN201198852Y

    公开日:

    2009.02.25

    当前法律状态:

    终止

    有效性:

    无权

    法律详情:

    专利权有效期届满IPC(主分类):F15B 15/20申请日:20080129授权公告日:20090225|||专利权的转移IPC(主分类):F15B 15/20变更事项:专利权人变更前权利人:三一重工股份有限公司变更后权利人:三一汽车制造有限公司变更事项:地址变更前权利人:410100 湖南省长沙市经济技术开发区变更后权利人:410100 湖南省长沙市经济技术开发区三一工业城登记生效日:20130502|||授权

    IPC分类号:

    F15B15/20(2006.01); F15B15/02(2006.01); E04G21/02(2006.01); B66C23/64(2006.01); E02F3/84(2006.01)

    主分类号:

    F15B15/20

    申请人:

    三一重工股份有限公司

    发明人:

    易小刚; 刘震洲; 杨栓强

    地址:

    410100湖南省长沙市经济技术开发区

    优先权:

    专利代理机构:

    北京集佳知识产权代理有限公司

    代理人:

    沈泳

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    内容摘要

    本实用新型公开一种油缸驱动旋转装置,包括固定在机架上的第一驱动油缸和第二驱动油缸,以及以驱动油缸的活塞为滑块的第一曲柄滑块机构、第二曲柄滑块机构、与曲柄滑块机构曲柄旋转中心连接的第一驱动齿轮、第二驱动齿轮、第一电磁换向阀和第二电磁换向阀、与所述第一驱动齿轮和第二驱动齿轮分别啮合的输出齿轮,第一曲柄滑块机构和第二曲柄滑块机构的安装角具有固定的相位差,还具有位置检测装置,用于检测所述曲柄滑块机构的工作角度;控制单元根据上述检测装置输出的检测信号,在预定位置向所述第一电磁换向阀或者第二电磁换向阀提供控制信号,控制第一油缸和第二油缸进行油缸换向。该油缸驱动旋转装置无需为油缸换向设置专门的机械机构。

    权利要求书

    1.  一种油缸驱动旋转装置,包括固定在机架上的第一驱动油缸和第二驱动油缸,以及以第一驱动油缸的活塞为滑块的第一曲柄滑块机构、以第二驱动油缸活塞为滑块的第二曲柄滑块机构、与第一曲柄滑块机构曲柄旋转中心连接的第一驱动齿轮、与第二曲柄滑块机构曲柄旋转中心连接的第二驱动齿轮、驱动所述第一油缸的第一电磁换向阀和驱动所述第二油缸的第二电磁换向阀、与所述第一驱动齿轮和第二驱动齿轮分别啮合的固定在转台上的输出齿轮,所述第一曲柄滑块机构和第二曲柄滑块机构的安装角具有固定的相位差,其特征在于,具有位置检测装置,用于检测所述曲柄滑块机构的工作角度;所述控制单元根据上述检测装置输出的检测信号,在预定位置向所述第一电磁换向阀或者第二电磁换向阀提供控制信号,控制所述第一油缸和第二油缸进行油缸换向。

    2.
      根据权利要求1所述的油缸驱动旋转装置,其特征在于,所述控制油缸换向的位置共有四个,这四个位置将整个旋转周期分为四个象限,每个象限中,一个曲柄滑块机构处于主动状态,另一个处于被动状态;并且曲柄滑块机构均在处于被动状态的象限中通过其工作止点。

    3.
      根据权利要求1所述的油缸驱动旋转装置,其特征在于,在所述控制油缸换向的位置,两个曲柄滑块机构短暂的同时处于主动驱动状态;在该油缸换向位置时,两个曲柄滑块机构经过输出扭矩相同的点。

    4.
      根据权利要求1所述的油缸驱动旋转装置,其特征在于,所述位置检测装置包括检测第一曲柄滑块机构工作角度的第一位置检测装置和检测第二曲柄滑块机构的第二位置检测装置,上述第一位置检测装置和第二位置检测装置各包括两个行程开关或者接近开关,所述行程开关或者接近开关安装在接近各自对应的所述曲柄滑块机构的曲柄与滑块的铰接端运动轨迹的某一个固定位置上,当曲柄滑块机构运动到各个控制油缸换向的位置时,其中一个行程开关或者接近开关被触发,产生相应的所述控制油缸换向的检测信号。

    5.
      根据权利要求1所述的油缸驱动旋转装置,其特征在于,所述位置检测装置为编码器、角度传感器或者光电传感器,上述传感器固定安装在某个驱动齿轮的中心旋转轴上。

    6.
      根据权利要求1所述的油缸驱动旋转装置,其特征在于,所述位置检测装置包括一个与某一个驱动齿轮同轴安装的具有凸起位置的信号感应盘,该信号感应盘随所述驱动齿轮旋转;围绕该信号感应盘安装与所需要的检测信号相对应的行程开关或者接近开关,这些行程开关的发出信号的时点对应所需的油缸换向点。

    7.
      根据权利要求4到6任一项所述的油缸驱动旋转装置,其特征在于,具有第三个乃至更多的驱动油缸及其与其配合的电磁换向阀、曲柄滑块机构、驱动齿轮,这些驱动齿轮均与所述输出齿轮在不同位置啮合,并且包括第一曲柄滑块机构、第二曲柄滑块机构在内的各个曲柄滑块机构相互之间均具有固定的相位差;所述控制单元根据检测信号控制所有驱动油缸的油缸换向。

    8.
      根据权利要求7所述的油缸驱动旋转装置,其特征在于,所述电磁换向阀为三位四通阀。

    9.
      一种施工机械,其特征在于,该施工机械为混凝土泵车,其臂架转台采用上述权项1到权项8任一项所述的油缸驱动旋转装置。

    10.
      一种施工机械,其特征在于,该施工机械为起重机,其起重臂采用上述权项1到权项8任一项所述的油缸驱动旋转装置。

    11.
      一种施工机械,其特征在于,该施工机械为平地机,其刀盘采用上述权项1到权项8任一项所述的油缸驱动旋转装置。

    说明书

    油缸驱动旋转装置及其应用该装置的施工机械
    技术领域
    本实用新型提供一种旋转装置,尤其是涉及一种油缸驱动旋转装置。本实用新型同时提供多种应用该装置的施工机械。
    背景技术
    与机械传动相比,液压传动具有传动平稳、驱动力大、容易实现无级调整调速、便于电气控制等突出优点,因此,在机床、工程机械等领域获得了广泛的应用。
    在机床和工程机械中,普遍存在需要旋转的大型机构,例如,许多机床的工作台需要转动,在混凝土泵车中,其臂架转台需要旋转驱动;起重机机械起重臂需要旋转驱动,平地机刀盘也需要旋转驱动。
    当液压传动应用于上述旋转驱动时,需要将往复油缸的直线运动转换为旋转运动。具体的方法是,往复油缸的伸缩杆通过一个曲柄滑块机构驱动一个称为驱动齿轮的小齿轮旋转,需要旋转的转台上安装有与该转台固定的称为输出齿轮的大齿轮,该输出齿轮与上述驱动齿轮相互啮合。这样,驱动齿轮的旋转运动会通过啮合转化为输出齿轮的旋转运动,使转台获得旋转驱动。
    由于曲柄滑块机构具有动作死点,无法完成360°的旋转驱动,因此,驱动一个转台需要采用两套油缸、曲柄滑块机构,这样才可能为转台提供连续的旋转动力,这两套旋转驱动机构必须能够在恰当的时机进行交接,以实现连续平滑的旋转驱动,这种交接过程称为油缸换向。通过油缸换向,旋转装置能够获得连续的旋转驱动。对于液压旋转驱动,如何实现油缸换向是使转台获得平稳的旋转驱动的关键。
    现有技术下已经提出了若干种油缸换向的方法。一种方法是采用液压换向阀实现对两个旋转驱动油缸的换向。该液压换向阀需要外在的机械结构触发其产生动作,每次触发都使往复动作的驱动油缸的工作进行一次交接。例如,将液压换向阀安装固定在机架上,换向操作端与驱动油缸连接。驱动油缸一端铰接在机架上,其驱动相应的曲柄滑块机构的同时自身会有摆动,当其摆动到适当位置,就会触碰该液压换向阀的操作端,使该液压换向阀动作,实现液压换向。
    现有技术的另外一种实现方式是使用液压转阀实现驱动,利用与所述驱动齿轮相同的齿轮和转台大齿轮啮合,该齿轮在转台大齿轮旋转时,在其带动下相应产生旋转,驱动液压转阀,液压转阀使液压油按需要周期性的分配到两根油缸,实现连续运动。
    上述现有技术提供的旋转驱动方案,都需要为旋转驱动中的油缸换向设置相应的机械结构,利用这些机械结构实现对转台旋转的检测,并进而获得油缸换向的控制信号,实现油缸的适时换向。由于需要设置专门的机械结构,导致其结构比较复杂,而且需要占据一定的空间,这些都增加了安装的局限性。另外,由于采用液压换向阀等液压元件控制换向,其出现液压泄漏的可能性也增加了。
    实用新型内容
    针对上述缺陷,本实用新型解决的技术问题在于,提供一种油缸驱动旋转装置,该油缸驱动装置占用的安装空间少,并且不会增加液压系统的泄漏可能性。本实用新型同时公开若干种实用上述油缸驱动旋转装置的工程车辆。
    本实用新型提供的油缸驱动旋转装置,包括固定在机架上的第一驱动油缸和第二驱动油缸,以及以第一驱动油缸的活塞为滑块的第一曲柄滑块机构、以第二驱动油缸活塞为滑块的第二曲柄滑块机构、与第一曲柄滑块机构曲柄旋转中心连接的第一驱动齿轮、与第二曲柄滑块机构曲柄旋转中心连接的第二驱动齿轮、驱动所述第一油缸的第一电磁换向阀和驱动所述第二油缸的第二电磁换向阀、与所述第一驱动齿轮和第二驱动齿轮分别啮合的固定在转台上的输出齿轮,所述第一曲柄滑块机构和第二曲柄滑块机构的安装角具有固定的相位差,具有位置检测装置,用于检测所述曲柄滑块机构的工作角度;所述控制单元根据上述检测装置输出的检测信号,在预定位置向所述第一电磁换向阀或者第二电磁换向阀提供控制信号,控制所述第一油缸和第二油缸进行油缸换向。
    优选地,所述控制油缸换向的位置共有四个,这四个位置将整个旋转周期分为四个象限,每个象限中,一个曲柄滑块机构处于主动状态,另一个处于被动状态;并且曲柄滑块机构均在处于被动状态的象限中通过其工作止点。
    优选地,在所述控制油缸换向的位置,两个曲柄滑块机构短暂的同时处于主动驱动状态;在该油缸换向位置时,两个曲柄滑块机构经过输出扭矩相同的点。
    优选地,所述位置检测装置包括检测第一曲柄滑块机构工作角度的第一位置检测装置和检测第二曲柄滑块机构的第二位置检测装置,上述第一位置检测装置和第二位置检测装置各包括两个行程开关或者接近开关,所述行程开关或者接近开关安装在接近各自对应的所述曲柄滑块机构的曲柄与滑块的铰接端运动轨迹的某一个固定位置上,当曲柄滑块机构运动到各个控制油缸换向的位置时,其中一个行程开关或者接近开关被触发,产生相应的所述控制油缸换向的检测信号。
    优选地,所述位置检测装置为编码器、角度传感器或者光电传感器,上述传感器固定安装在某个驱动齿轮的中心旋转轴上。
    优选地,所述位置检测装置包括一个与某一个驱动齿轮同轴安装的具有凸起位置的信号感应盘,该信号感应盘随所述驱动齿轮旋转;围绕该信号感应盘安装与所需要的检测信号相对应的行程开关或者接近开关,这些行程开关的发出信号的时点对应所需的油缸换向点。
    优选地,具有第三个乃至更多的驱动油缸及其与其配合的电磁换向阀、曲柄滑块机构、驱动齿轮,这些驱动齿轮均与所述输出齿轮在不同位置啮合,并且包括第一曲柄滑块机构、第二曲柄滑块机构在内的各个曲柄滑块机构相互之间均具有固定的相位差;所述控制单元根据检测信号控制所有驱动油缸的油缸换向。
    优选地,所述电磁换向阀为三位四通阀。
    本实用新型同时提供一种施工机械,该施工机械为混凝土泵车,其臂架转台采用上述所述的油缸驱动旋转装置。
    本实用新型同时提供一种施工机械,该施工机械为起重机,其起重臂采用上述任一项所述的油缸驱动旋转装置。
    本实用新型提供一种施工机械,该施工机械是平地机,其刀盘采用上述任一项所述的油缸驱动旋转装置。
    本实用新型提供的油缸驱动旋转装置直接使用传感器检测曲柄滑块机构的运动位置,当检测发现曲柄滑块机构运动到预定的角度时,控制系统据此发送油缸换向信息,实现油缸的换向。由于直接通过电气控制油缸换向,所以本实用新型提供的油缸驱动旋转装置无需为油缸换向设置专门的机械机构,也无需设置液压换向阀等换向原件。这样,就避免了安装局限性,使液压驱动旋转装置可以应用在更多的场合。同样由于无需在转台上为油缸换向设置专门的机械结构,减少了转台在加工过程中的工艺难点,大幅降低了成本。
    附图说明
    图1是本实用新型第一实施例提供的油缸驱动旋转装置的结构原理图;
    图2是本实用新型第一实施例的曲柄扭矩相位图;
    图3是本实用新型第一实施例的工作状态变化示意图;
    图4是本实用新型第二实施例的检测装置的示意图;
    图5是本实用新型第三实施例的检测装置的示意图。
    具体实施方式
    请参看图1,该图为本实用新型第一实施例提供的油缸驱动旋转装置的结构原理图。
    如图所示,该油缸旋转驱动装置包括两套驱动油缸-曲柄滑块-驱动齿轮机构。以下介绍其中第一套机构。该套机构包括第一驱动油缸101、第一曲柄滑块机构103、第一驱动齿轮105。
    所述第一驱动油缸101为伸缩杆直线运动的往复油缸,该第一驱动油缸101通过一个铰接点S1固定在机架上,该油缸可以绕铰接点S1作一定幅度的摆动。该油缸的动作由电磁换向阀108控制。该电磁换向阀108为三位四通阀,其左位和右位分别使向第一驱动油缸101输出的液压油具有相反的流向,从而驱动第一驱动油缸101前进或者后退,其中位则关闭液压油向第一驱动油缸101的油路,使油缸停止动作。
    所述第一曲柄滑块机构103与所述第一驱动油缸101伸缩杆的前端连接为一体,实际上本实施例中以所述第一驱动油缸101活塞作为该曲柄滑块机构103的滑块,其通过伸缩杆伸出端枢接该第一曲柄滑块机构103的曲柄一端;该曲柄另一端,即曲柄的旋转中心,与所述第一驱动齿轮105的中心轴连接。
    所述第一驱动齿轮105与固定在需要旋转驱动的转台上的输出齿轮107相互啮合,并可在所述第一曲柄滑块机构103的曲柄的带动下旋转,所述输出齿轮107随之旋转。
    该实施例中,还示出第一行程开关110。第一行程开关110安装在所述第一曲柄滑块机构103的曲柄与滑块的铰接端运动轨迹的一个预定位置上,并可在该第一曲柄滑块机构103运动到第一预定角度时被该铰接端触碰行程开关伸出的触头,发出第一检测信号,该信号传送到该旋转驱动装置的控制器(图未示),供其进行控制判断。同样的,在另一个位置,具有第三行程开关112,该行程开关可以在所述第一曲柄滑块机构103运动到第三预定角度时被该第一曲柄滑块机构103的所述铰接端触碰,并发出第三检测信号,该第三预定角度与第一预定角度对于所述第一曲柄滑块机构103的整个运动周期而言,是处于相隔180度的对称位置。这样,所述第一曲柄滑块机构103每旋转一周,都会在固定的角度上发出第一检测信号、第三检测信号。该第一检测信号和第三检测信号输出到控制器,作为控制器判断是否需要进行油缸换向的依据。
    实际上,所述行程开关可以采用其它各种检测装置代替。例如,可以采用接近开关代替行程开关,此时需要两个接近开关,与所述行程开关的安装方式相同。
    另外,还可以采用编码器、角度传感器或者光电传感器等检测装置,这时,需要将上述检测装置分别安装在对应的驱动齿轮的中心旋转轴上;这些检测装置可以随时检测到驱动齿轮的旋转角度,所述控制器根据检测结果以及预先的设定判断合适需要换向。以编码器为例,编码器被安装好后,就与驱动齿轮具有固定的位置关系,该位置关系表现在其零点上,通过检测编码器发出零点信号时驱动齿轮所处的角度,可以确定编码器的输出是多少时,控制器发出油缸换向信号。
    同样的,第二套驱动油缸-曲柄滑块-驱动齿轮机构包括第二驱动油缸102、第二曲柄滑块机构104、第二驱动齿轮106。该套机构的组成结构与上述第一套机构完全相同,其中,第二驱动齿轮106与输出齿轮107在与所述第一驱动齿轮105的不同位置啮合,并且所述第二曲柄滑块机构104和所述第一曲柄滑块机构103的安装角具有固定的相位差。安装角是指安装时曲柄与驱动轮中心点到油缸铰接点的连线之间的夹角,为了保证两个油缸驱动曲柄能顺利通过死点位置,两个油缸安装时的安装角相差一定的角度,通常是90度,即两套机构的安装角存在固定相位差。同样的,也在接近所述第二曲柄滑块机构104的曲柄与滑块的铰接端运动轨迹的位置上分别安装有第二行程开关111和第四行程开关113。所述第二曲柄滑块机构104分别运动到第二运动角度和第四运动角度时,所述曲柄与滑块的铰接端分别触碰第二行程开关111、第四行程开关113伸出的触点,使它们被触发,并发出触发信号,上述信号传送到控制器。这样,所述第二曲柄滑块机构104每旋转一周,都会在固定的角度上发出两个检测信号。上述两个检测信号和所述第一检测信号、第三检测信号相互交叉,使四个检测信号在整个驱动周期中基本处于相隔90度的位置上,使整个驱动周期可根据检测信号划分为四个区段,每个区段具有不同的驱动状态。具体的说明见以下有关该实施例运动过程的说明。
    曲柄滑块机构在整个运动过程中的曲柄扭矩相位图见图2。图中,曲线1为第一曲柄滑块机构103的曲柄扭矩变化,曲线2为第二曲柄滑块机构104的曲柄扭矩变化。上述图中的曲柄扭矩变化都是在假定该曲柄滑块机构处于主动运动状态的情况下获得的,两者之间的固定相位差由其安装位置决定。可以看出,曲柄扭矩存在上下两个死点,这是本邻域技术人员所公知的曲柄滑块机构的工作特性。图中还可以看出,两套曲柄滑块机构的扭矩曲线存在交点,例如图中标识的A、B、C、D等点。在这些交点上,上述两个曲柄滑块机构的曲柄扭矩相等。
    由于曲柄滑块机构存在死点,因此,无法依靠一套曲柄滑块机构实现将往复油缸的往复运动转化为完整的旋转运动。设置两套驱动油缸-曲柄滑块-驱动齿轮机构并且使其安装角具有固定相位差,其目的在于克服曲柄滑块机构的运动死点。工作时,两套机构分时作用,在每一时刻,所述第一驱动齿轮105和所述第二驱动齿轮106分别有一个作为主动轮,另一个相应的作为从动轮;两个驱动齿轮相互交替作为主动齿轮,最终可以实现全周驱动,确保整个输出齿轮107始终获得旋转驱动。使主从驱动齿轮发生变化的方法就是适时控制所述第一驱动油缸101和第二驱动油缸102的工作位置,分别向其各自的驱动油缸提供需要方向的驱动压力。
    以下具体说明本实施例的工作过程。请参见图3,该图以第一驱动油缸103为例说明了其在一个驱动周期中的完整的工作过程,该图假设输出齿轮107需要顺时针旋转。
    假设当前正处于第一状态201,输出齿轮107需要以顺时针方向旋转。此时,第一驱动齿轮105为主动齿轮并需要逆时针旋转,第一曲柄滑块机构103处于上位,并已经通过其上止点。所述第一电磁换向阀108此时位于左位,液压系统压力油的流向使第一驱动油缸101的伸缩杆向后方缩回,带动所述第一驱动齿轮105以逆时针方向旋转,与该第一驱动齿轮105啮合的输出齿轮107在其带动下顺时针旋转。所述第二电磁换向阀109处于中位,使所述第二驱动油缸102不具有液压驱动力,但是该油缸能够通过第二电磁换向阀109中位提供的油路获得液压油和回油。所述第二驱动齿轮106由于与所述输出齿轮107啮合,会随着该输出齿轮107的转动而逆时针转动,并通过所述第二曲柄滑块机构104带动所述第二驱动油缸102的伸缩杆向上止点运动。在第二曲柄滑块机构104通过上止点后,该第二曲柄滑块机构104开始向下止点运动,同时,所述第二驱动油缸102在第二曲柄滑块机构104的带动下开始被动缩回。
    处于主动状态的第一驱动油缸101运动到图1所示的位置时,所述第一行程开关110,被第一曲柄滑块机构105的铰接端触碰而发出第一检测信号。控制单元接收到该信号后,控制所述第二电磁换向阀109从中位变化到左位,使所述第二驱动油缸102获得液压压力,并主动向后缩回。此时,所述第二曲柄滑块机构102处于上半工作周期,并已经通过上止点。在延时一个很短的时间后,控制器控制所述第一电磁换向阀108变化到中位,这样,就使驱动周期进入第二状态202。
    在该第二状态202下,所述第二电磁换向阀109此时位于左位,液压系统压力油的流向使第二驱动油缸102的伸缩杆主动向后方缩回,带动第二曲柄滑块机构104从上止点向下止点方向运动,该第二曲柄滑块机构104带动所述第二驱动齿轮106以逆时针方向旋转,与该第二驱动齿轮106啮合的输出齿轮107在其带动下顺时针旋转。所述第一电磁换向阀108处于中位,使所述第一驱动油缸101不具有液压驱动力,但是该油缸能够通过第一电磁换向阀108中位提供的油路获得液压油和回油。所述第一驱动齿轮105由于与所述输出齿轮107啮合,会随着该输出齿轮107的转动而逆时针转动,并通过所述第一曲柄滑块机构103带动所述第一驱动油缸101的伸缩杆被动缩回。在第一曲柄滑块机构103通过下止点后,该第一曲柄滑块机构103开始向上止点运动,同时,所述第一驱动油缸101在第一曲柄滑块机构103的带动下开始被动伸出。
    处于主动状态的第二驱动油缸102运动大约90度后,所述第四行程开关113,被第二曲柄滑块机构104的铰接端触碰而发出第四检测信号。控制单元接收到该信号后,控制所述第一电磁换向阀108从中位变化到右位,使所述第一驱动油缸101获得液压压力,并主动向前伸出。此时,所述第一曲柄滑块机构103已经通过下止点,并开始向上止点运动。在延时一个很短的时间后,控制器控制所述第二电磁换向阀109变化到中位,这样,就使驱动周期进入第三状态203。
    在该第三状态203下,所述第一电磁换向阀108此时位于右位,液压系统压力油的流向使第一驱动油缸101的伸缩杆主动向前方伸出,带动第一曲柄滑块机构103从下止点向上止点方向运动,该第一曲柄滑块机构103带动所述第一驱动齿轮105以逆时针方向旋转,与该第一驱动齿轮105啮合的输出齿轮107在其带动下顺时针旋转。所述第二电磁换向阀109处于中位,使所述第二驱动油缸102不具有液压驱动力,但是该油缸能够通过第二电磁换向阀109中位提供的油路获得液压油和回油。所述第二驱动齿轮106由于与所述输出齿轮107啮合,会随着该输出齿轮107的转动而逆时针转动,并通过所述第二曲柄滑块机构104带动所述第二驱动油缸102的伸缩杆被动缩回,在第二曲柄滑块机构104通过下止点后,该第二曲柄滑块机构104开始向上止点运动,同时,所述第二驱动油缸102在第二曲柄滑块机构104带动下开始被动伸出。
    处于主动状态的第一驱动油缸101带动所述第一曲柄滑块机构103运动大约90度后,所述第三行程开关112被第一曲柄滑块机构103的铰接端触碰而发出第三检测信号。控制单元接收到该信号后,控制所述第二电磁换向阀109从中位变化到右位,使所述第二驱动油缸102获得液压压力,并主动向前伸出。此时,所述第二曲柄滑块机构104已经通过下止点,并开始向上止点运动。在延时一个很短的时间后,控制器控制所述第一电磁换向阀108变化到中位,这样,就使驱动周期进入第四状态204。
    在该第四状态204下,所述第二电磁换向阀109此时位于右位,液压系统压力油的流向使第二驱动油缸102的伸缩杆主动向前方伸出,带动第二曲柄滑块机构104从下止点向上止点方向运动,该第二曲柄滑块机构104带动所述第二驱动齿轮106以逆时针方向旋转,与该第二驱动齿轮106啮合的输出齿轮107在其带动下顺时针旋转。所述第一电磁换向阀108处于中位,使所述第一驱动油缸101不具有液压驱动力,但是该油缸能够通过第一电磁换向阀108中位提供的油路获得液压油和回油。所述第一驱动齿轮105由于与所述输出齿轮107啮合,会随着该输出齿轮107的转动而逆时针转动,并通过所述第一曲柄滑块机构103带动所述第一驱动油缸101的伸缩杆被动伸出,在第一曲柄滑块机构103通过上止点后,该第一曲柄滑块机构103开始向下止点运动,同时,所述第一驱动油缸101在第一曲柄滑块机构103带动下开始被动缩回。
    处于主动状态的第二驱动油缸102带动所述第二曲柄滑块机构104运动大约90度后,所述第二行程开关111被第二曲柄滑块机构104的铰接端触碰而发出第二检测信号。控制单元接收到该信号后,控制所述第一电磁换向阀109从中位变化到左位,使所述第一驱动油缸101获得液压压力,并主动后缩回。此时,所述第一曲柄滑块机构103已经通过上止点,并开始向下止点运动。在延时一个很短的时间后,控制器控制所述第二电磁换向阀109变化到中位,这样,就使驱动周期重新回到进入第一状态201。
    上述四个状态,实际上是由四个预定位置将整个旋转周期分成的四个象限,每个象限中,一个曲柄滑块机构处于主动状态,另一个处于被动状态;并且曲柄滑块机构均在处于被动状态的象限中通过其工作止点。周而复始的执行上述四个状态,就可以实现对输出齿轮107的旋转驱动,并带动转台转动。
    上述旋转过程中,四个检测信号将整个旋转运动划分为四个象限,对于齿轮啮合而言,希望在状态变化过程中,运动和齿轮受力是平稳变化的。如果状态变化后,两个曲柄滑块机构输出不同的扭矩给驱动齿轮,则会使齿轮收到周期性的冲击载荷,影响齿轮的使用寿命。为此,需要适当的选择上述发出四个检测信号的位置,不仅满足使各个曲柄滑块机构能够在处于被动运动的情况下通过上下止点,而且在交接时,在两个曲柄滑块机构短暂的处于同时驱动的状态时,两个曲柄滑块机构应当具有大致相同的输出扭矩,这样还可以使交接前后的油压大致相同。实际上,根据图2示出的曲柄滑块机构的曲柄扭矩周期性变化图,找出两者扭矩曲线的交点,这就是合适进行交接的点。选择这些点进行所述油缸换向,就可以满足齿轮平稳运行的要求。
    上述实施例仅仅给出了采用两套驱动油缸-曲柄滑块-驱动齿轮机构的旋转驱动方式,实际上,可以采用三套甚至更多的驱动油缸-曲柄滑块-驱动齿轮机构实现旋转驱动,这些驱动齿轮均与所述输出齿轮在不同位置啮合,并且包括第一曲柄滑块机构、第二曲柄滑块机构在内的各个曲柄滑块机构相互之间均具有固定的相位差。只要适当的安排油缸换向位置,就可以使整个驱动过程比采用两套驱动油缸-曲柄滑块-驱动齿轮机构具有更为平稳的运动特性。
    在上述实施例中,采用两组行程开关分别两套曲柄滑块结构的运动位置,获得所需要的检测信号。考虑到各个曲柄滑块机构的运动角度由于与输出齿轮的啮合而具有固定的相位差,所以,通过对一个曲柄滑块机构的工作角度的检测就可以实时获得所有曲柄滑块机构的工作角度,从而确定各个油缸的换向控制。以下举出两个具体的实施例,分别说明采用接近开关和编码器检测一个曲柄滑块机构工作角度实现油缸换向控制的方式。由于除了换向控制的检测方式不同之外,这两个实施例与上述第一实施例并无不同,因此,以下仅对其检测方式做出说明。
    请参看图4,该图为本实用新型第二实施例的检测装置的示意图。该实施例采用四个行程开关对一个曲柄滑块机构的工作角度进行检测。
    如图4所示,该实施例的检测装置包括信号感应盘301、第一接近开关302、第二接近开关303、第三接近开关304、第四接近开关305。
    所述信号感应盘301为一个凸轮,其与某一个曲柄滑块机构的曲柄回转中心,也即驱动齿轮的旋转轴同轴安装,因此,该信号感应盘301与所述曲柄滑块机构的曲柄回转中心同步旋转。该信号感应盘301为具有一个凸起位置的凸轮,上述各个接近开关检测该凸起位置即可实时获得当前曲柄滑块机构的运动角度。调整上述接近开关的安装位置,可以使各个接近开关分别在图2中示出的各个曲柄扭矩相同点发出检测信号,利用这些检测信号控制油缸换向。
    请参看图5,该图示出本实用新型第三实施例的检测装置的示意图。该检测装置采用一个编码器进行检测。
    如图5所示,该检测装置为一个旋转编码器401,该旋转编码器401与某一个曲柄滑块机构对应的驱动齿轮402同轴安装,该旋转编码器401旋转一周,对应不同旋转角度,编码器输出不同的角度值,从而可以作为控制油缸换向的依据。调整所述旋转编码器401的安装角度,可使该旋转编码器的输出值读数不同,这样可获得较易处理的数据。
    本实用新型上述实施例中提供的油缸驱动旋转装置,可以用于多种场合,尤其适用于各种工程机械。例如,混凝土泵车的臂架转台、起重机起重臂、平地机刀盘等,上述应用只要结合各个装置的具体情况即可,对于本领域技术人员,在本实用新型上述实施例的基础上,无需创造性劳动即可完成上述应用,因此,在此不作详细说明。
    以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

    关 键  词:
    驱动 旋转 装置 及其 应用 施工 机械
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