本發(fā)明涉及一種基于活塞桿的絕對(duì)行程檢測(cè)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
陶瓷活塞桿用增量型內(nèi)置式行程檢測(cè)裝置是在活塞桿基體上加工溝槽，采用產(chǎn)生序列脈沖信號(hào)的傳感器對(duì)活塞桿進(jìn)行行程檢測(cè)，這是一種與陶瓷活塞桿結(jié)合使用的內(nèi)置式行程檢測(cè)裝置，其具體方法是先在活塞桿表面加工等距離、具有一定深度的溝槽，然后在其表面噴涂陶瓷材料，其原理是：
由于活塞桿基體是45#鋼或合金鋼，它具有導(dǎo)磁性，而表面噴涂的陶瓷材料或其他非磁性材料，無(wú)導(dǎo)磁性。當(dāng)傳感器通過(guò)高低不一的溝槽時(shí)，產(chǎn)生的氣隙就有大小，氣隙的大小就造成磁阻的大小，磁阻的大小就造成磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。傳感器通過(guò)檢測(cè)出磁場(chǎng)的強(qiáng)弱并轉(zhuǎn)換成電流的強(qiáng)弱，輸出脈沖信號(hào)，傳感器就可以檢測(cè)出活塞桿基體上溝槽的間距。而活塞桿基體上的溝槽是等距離的，這樣就可以轉(zhuǎn)換成活塞桿的行程。這種內(nèi)置式行程檢測(cè)裝置集成于陶瓷活塞桿上，直接檢測(cè)出活塞桿的位移，其檢測(cè)不受行程限制，任意行程均可檢測(cè)，而且其檢測(cè)精度可達(dá)到1mm。另外由于其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，只需直接安裝于液壓缸的下端蓋上，在液壓缸外部不需另外的裝置，因此其檢修非常方便。
但是，這種增量型內(nèi)置式行程檢測(cè)裝置的缺點(diǎn)在于，其只能獲得相對(duì)行程，如果系統(tǒng)斷電，重新上電后，之前的行程數(shù)據(jù)沒(méi)有保存，將無(wú)法獲得活塞桿當(dāng)前行程。同時(shí)，系統(tǒng)斷電后，如果活塞桿滑落，其滑落的行程將被忽略。另外，這種行程檢測(cè)裝置因與之前數(shù)據(jù)狀態(tài)相互關(guān)聯(lián)，因此存在累積誤差，并且累積誤差需要外部措施消除。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：為了克服現(xiàn)有行程檢測(cè)裝置在系統(tǒng)斷電后重新上電，將無(wú)法獲得活塞桿當(dāng)前行程，并且存在累積誤差的不足，本發(fā)明提供一種基于活塞桿的絕對(duì)行程檢測(cè)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種基于活塞桿的絕對(duì)行程檢測(cè)結(jié)構(gòu)，通過(guò)傳感器沿活塞桿軸向檢測(cè)，所述活塞桿上車加工開(kāi)設(shè)有若干環(huán)繞活塞桿周向的環(huán)槽，沿活塞桿軸向任意相同長(zhǎng)度L的一段活塞桿，每段長(zhǎng)度L的活塞桿中至少具有兩個(gè)環(huán)槽，且各段長(zhǎng)度L的活塞桿相互之間至少具有一個(gè)環(huán)槽中心間距互不相同，所述長(zhǎng)度L為傳感器的探測(cè)寬度。傳感器的探測(cè)寬度是指?jìng)鞲衅餮鼗钊麠U軸向所能探測(cè)到的最大寬度。
相同長(zhǎng)度L的活塞桿上的環(huán)槽分布，可以滿足探測(cè)寬度為L(zhǎng)或更長(zhǎng)的傳感器的探測(cè)需求，每段活塞桿相互之間至少具有一個(gè)環(huán)槽中心間距互不相同，使得每段活塞桿上的環(huán)槽分布各不相同，環(huán)槽中心間距差的最小值≤所有環(huán)槽的槽寬≤環(huán)槽中心間距差的最小值的兩倍。這樣，傳感器探測(cè)到的每段活塞桿上的波形都是不同的，活塞桿行程無(wú)論在何處停止，重新上電后即可讀出相應(yīng)波形所對(duì)應(yīng)的活塞桿位置，從而獲得活塞桿的行程，實(shí)現(xiàn)了活塞桿行程的絕對(duì)位置檢測(cè)。
活塞桿上開(kāi)設(shè)有至少兩組環(huán)槽組，每組環(huán)槽組具有若干個(gè)環(huán)槽，同一組環(huán)槽組中的環(huán)槽的中心間距相同，各組環(huán)槽組的環(huán)槽中心間距互不相同，使每段長(zhǎng)度L的活塞桿上，環(huán)槽的數(shù)量均不相同；或者環(huán)槽的數(shù)量相同，但是各段長(zhǎng)度L的活塞桿相互之間至少有一個(gè)環(huán)槽中心間距相互不同。其中，槽的組數(shù)取決于選取的槽中心間距以及活塞桿檢測(cè)段的長(zhǎng)度。為了便于車加工，可以在活塞桿上分組開(kāi)槽，每組環(huán)槽組中為相同槽中心間距的環(huán)槽，不同組中的環(huán)槽中心間距不同，從而實(shí)現(xiàn)在活塞桿上的環(huán)槽分布各不相同。
同一組環(huán)槽組中的環(huán)槽的槽寬相等。環(huán)槽的槽寬沒(méi)有具體限制，但是，過(guò)小的環(huán)槽中心間距將使得環(huán)槽特征丟失，并且也無(wú)法實(shí)現(xiàn)車加工，因此，針對(duì)車加工，環(huán)槽中心間距選擇≥1mm。每組環(huán)槽組中為相同槽中心間距，以及相同槽寬的環(huán)槽，可以便于車加工。
所有環(huán)槽的槽寬均相等。每組環(huán)槽組中為相同槽中心間距，以及相同槽寬的環(huán)槽，并且所有環(huán)槽組中的槽寬均相同，在車加工環(huán)槽時(shí)，可以不換刀實(shí)現(xiàn)各組環(huán)槽組的加工。
為了能夠便于車加工上述環(huán)槽，具體的實(shí)現(xiàn)方案為，活塞桿上開(kāi)設(shè)有n組環(huán)槽組，各組環(huán)槽組的環(huán)槽中心間距分別為D1、D2……Dn，單位均為mm；其中，D1、D2……Dn為正整數(shù)，且D1、D2……和Dn的最小公倍數(shù)M所表示的長(zhǎng)度≥活塞桿用于檢測(cè)的長(zhǎng)度H，M所表示的長(zhǎng)度和H的單位均為mm，D1、D2……和Dn均L的單位為mm。傳感器的探測(cè)寬度L需至少覆蓋一個(gè)完整的環(huán)槽間距，D1、D2……和Dn均這樣，在任何情況下傳感器都能觀測(cè)到同一環(huán)槽組中的兩個(gè)環(huán)槽，從而能夠觀測(cè)到一個(gè)完整的環(huán)槽間距。
D1、D2……和Dn為質(zhì)數(shù)或?yàn)橹辽賰蓚€(gè)不同質(zhì)數(shù)的最小公倍數(shù)，所述質(zhì)數(shù)均不相同且為以內(nèi)的質(zhì)數(shù)。所述質(zhì)數(shù)均不相同，其中所述的質(zhì)數(shù)包括直接表示槽中心間距的質(zhì)數(shù)，以及由至少兩個(gè)不同質(zhì)數(shù)的最小公倍數(shù)所表示的槽中心間距中的至少兩個(gè)不同的質(zhì)數(shù)。采用質(zhì)數(shù)或質(zhì)數(shù)的最小公倍數(shù)作為槽中心間距，可以使得環(huán)槽在活塞桿上的分布盡可能長(zhǎng)地不重復(fù)，從而使不同分布的環(huán)槽在活塞桿上覆蓋最長(zhǎng)的區(qū)域，滿足傳感器探測(cè)到的每段活塞桿上的波形都是不同的，實(shí)現(xiàn)絕對(duì)行程檢測(cè)。說(shuō)明：以內(nèi)的質(zhì)數(shù)，如果本身為質(zhì)數(shù)，包括本身。
一種實(shí)施方式為，n＝3，D1＝39，D2＝41，D3＝43，環(huán)槽中心間距單位為mm，長(zhǎng)度L＝120mm，活塞桿用于檢測(cè)的長(zhǎng)度H≤39×41×43＝68757，H的單位為mm。
所有環(huán)槽的槽寬均相等，槽寬d為2mm～4mm。
另一種實(shí)施方式為，n＝3，D1＝17，D2＝19，D3＝21，環(huán)槽中心間距單位為mm，長(zhǎng)度L＝120mm，活塞桿用于檢測(cè)的長(zhǎng)度H≤17×19×21＝6783，H的單位為mm。
所有環(huán)槽的槽寬均相等，槽寬d為2mm～4mm。
所述的活塞桿上用于檢測(cè)的檢測(cè)段包括導(dǎo)磁性基體和覆蓋基體表面的非磁性材料，所述檢測(cè)段通過(guò)傳感器檢測(cè)，所述傳感器為主動(dòng)磁性探測(cè)式。由于活塞桿基體具有導(dǎo)磁性，而表面噴涂的陶瓷等非磁性材料，無(wú)導(dǎo)磁性。當(dāng)傳感器通過(guò)環(huán)槽和活塞桿表面時(shí)，產(chǎn)生的氣隙就有大小，氣隙的大小就造成磁阻的大小，磁阻的大小就造成磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。傳感器通過(guò)檢測(cè)出磁場(chǎng)的強(qiáng)弱并轉(zhuǎn)換成電流的強(qiáng)弱，輸出表示活塞桿上環(huán)槽分布的波形信號(hào)。
所述的傳感器包括多個(gè)并排設(shè)置的傳感器單元，沿活塞桿軸向的一段活塞桿的長(zhǎng)度L為所有傳感器單元并排設(shè)置后的探測(cè)總寬度。
所述傳感器為隧道磁電阻傳感器。
本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的基于活塞桿的絕對(duì)行程檢測(cè)結(jié)構(gòu)，相同長(zhǎng)度L的活塞桿上的環(huán)槽分布，可以滿足探測(cè)寬度為L(zhǎng)或更長(zhǎng)的傳感器的探測(cè)需求，每段活塞桿相互之間至少具有一個(gè)環(huán)槽中心間距互不相同，使得每段活塞桿上的環(huán)槽分布各不相同，從而傳感器探測(cè)到的每段活塞桿上的波形都是不同的，活塞桿行程無(wú)論在何處停止，重新上電后即可讀出相應(yīng)波形所對(duì)應(yīng)的活塞桿位置，從而獲得活塞桿的行程，實(shí)現(xiàn)了活塞桿行程的絕對(duì)位置檢測(cè)，并且不存在累積誤差。
附圖說(shuō)明
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明的基于活塞桿的絕對(duì)行程檢測(cè)結(jié)構(gòu)實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、活塞桿，2、環(huán)槽。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
一種基于活塞桿1的絕對(duì)行程檢測(cè)結(jié)構(gòu)，通過(guò)傳感器沿活塞桿軸向檢測(cè)，所述活塞桿1上車加工開(kāi)設(shè)有若干環(huán)繞活塞桿1周向的環(huán)槽2，沿活塞桿1軸向任意相同長(zhǎng)度L的一段活塞桿1，每段長(zhǎng)度L的活塞桿1中至少具有兩個(gè)環(huán)槽2，且各段長(zhǎng)度L的活塞桿1相互之間至少具有一個(gè)環(huán)槽中心間距互不相同，所述長(zhǎng)度L為傳感器的探測(cè)寬度。考慮到加工工藝，相鄰兩個(gè)環(huán)槽2之間的環(huán)槽中心間距≥最小可加工值，并且，過(guò)小的槽中心間距將使得環(huán)槽2特征丟失，一般槽中心間距≥1mm。但是，可以允許相鄰兩個(gè)或多個(gè)環(huán)槽2重疊或部分重疊形成一個(gè)環(huán)槽2。
相同長(zhǎng)度L的活塞桿1上的環(huán)槽2分布，可以滿足探測(cè)寬度為L(zhǎng)或更長(zhǎng)的傳感器的探測(cè)需求，每段活塞桿1相互之間至少具有一個(gè)環(huán)槽中心間距互不相同，使得每段活塞桿1上的環(huán)槽2分布各不相同，從而傳感器探測(cè)到的每段活塞桿1上的波形都是不同的，活塞桿1行程無(wú)論在何處停止，重新上電后即可讀出相應(yīng)波形所對(duì)應(yīng)的活塞桿1位置，從而獲得活塞桿1的行程，實(shí)現(xiàn)了活塞桿1行程的絕對(duì)位置檢測(cè)。
活塞桿1上開(kāi)設(shè)有至少兩組環(huán)槽組，每組環(huán)槽組具有若干個(gè)環(huán)槽2，同一組環(huán)槽組中的環(huán)槽2的環(huán)槽中心間距相同，各組環(huán)槽組的環(huán)槽中心間距互不相同，使每段長(zhǎng)度L的活塞桿1上，環(huán)槽2的數(shù)量均不相同；或者環(huán)槽2的數(shù)量相同，但是各段長(zhǎng)度L的活塞桿1相互之間至少有一個(gè)環(huán)槽中心間距相互不同，環(huán)槽中心間距差的最小值≤所有環(huán)槽2的槽寬≤環(huán)槽中心間距差的最小值的兩倍。環(huán)槽組的數(shù)量不是越少越好，也并不是越多越好，這與槽中心間距的選擇以及活塞桿1用于檢測(cè)的長(zhǎng)度H有關(guān)。同時(shí)，對(duì)于絕對(duì)行程檢測(cè)而言，各組環(huán)槽組的車加工起點(diǎn)可以相同，也可以不同。各組環(huán)槽組的車槽起點(diǎn)不同時(shí)，仍然滿足每段活塞桿1上的環(huán)槽2的分布各不相同，從而傳感器探測(cè)到的每段活塞桿1上的波形都是不同的。但是，對(duì)于車加工而言，各組環(huán)槽組選取同一車加工起點(diǎn)，加工比較方便，容易實(shí)現(xiàn)。
同一組環(huán)槽組中的環(huán)槽2的槽寬相等，進(jìn)一步地，還可以將所有環(huán)槽2的槽寬均做成相等的。環(huán)槽2的槽寬沒(méi)有具體限制，但是，過(guò)小的槽中心間距將使得環(huán)槽特征丟失，并且也無(wú)法實(shí)現(xiàn)車加工，因此，針對(duì)車加工，槽中心間距選擇≥1mm。每組環(huán)槽組中為相同槽中心間距，以及相同槽寬的環(huán)槽2，可以便于車加工。每組環(huán)槽組中為相同槽中心間距，以及相同槽寬的環(huán)槽2，并且所有環(huán)槽組中的槽寬均相同，在車加工環(huán)槽2時(shí)，可以不換刀實(shí)現(xiàn)各組環(huán)槽組的加工。
為了能夠便于車加工上述環(huán)槽2，具體的實(shí)現(xiàn)方案為：
活塞桿1上開(kāi)設(shè)有n組環(huán)槽組，各組環(huán)槽組的環(huán)槽中心間距分別為D1、D2……Dn，單位均為mm；其中，D1、D2……Dn為正整數(shù)，且D1、D2……和Dn的最小公倍數(shù)M所表示的長(zhǎng)度≥活塞桿1用于檢測(cè)的長(zhǎng)度H，M所表示的長(zhǎng)度和H的單位均為mm，D1、D2……和Dn均L的單位為mm。
D1、D2……和Dn為質(zhì)數(shù)或?yàn)橹辽賰蓚€(gè)不同質(zhì)數(shù)的最小公倍數(shù)，所述質(zhì)數(shù)均不相同且為以內(nèi)的質(zhì)數(shù)。所述質(zhì)數(shù)均不相同，其中所述的質(zhì)數(shù)包括直接表示槽中心間距的質(zhì)數(shù)，以及由至少兩個(gè)不同質(zhì)數(shù)的最小公倍數(shù)所表示的槽中心間距中的至少兩個(gè)不同的質(zhì)數(shù)。采用質(zhì)數(shù)或質(zhì)數(shù)的最小公倍數(shù)作為槽中心間距，可以使得環(huán)槽2在活塞桿1上的分布盡可能長(zhǎng)地不重復(fù)，從而使不同分布的環(huán)槽2在活塞桿1上覆蓋最長(zhǎng)的區(qū)域，滿足傳感器探測(cè)到的每段活塞桿1上的波形都是不同的，實(shí)現(xiàn)絕對(duì)行程檢測(cè)。說(shuō)明：以內(nèi)的質(zhì)數(shù)，如果本身為質(zhì)數(shù)，包括本身。
按照上述規(guī)律，以下列舉幾種具體的實(shí)施方式。
實(shí)施例1：
n＝3，D1＝39，D2＝41，D3＝43，環(huán)槽中心間距單位為mm，長(zhǎng)度L＝120mm，活塞桿1用于檢測(cè)的長(zhǎng)度H≤39×41×43＝68757，H的單位為mm。所有環(huán)槽2的槽寬均相等，環(huán)槽中心間距差的最小值為2mm，槽寬d為2mm～4mm，本實(shí)施例中選擇d＝3mm。活塞桿1用于檢測(cè)的長(zhǎng)度H一般為從活塞桿1上的第一個(gè)環(huán)槽2到最后一個(gè)環(huán)槽2之間的長(zhǎng)度。
實(shí)施例2：
n＝3，D1＝17，D2＝19，D3＝21，環(huán)槽中心間距單位為mm，長(zhǎng)度L＝120mm，活塞桿1用于檢測(cè)的長(zhǎng)度H≤17×19×21＝6783，H的單位為mm。所有環(huán)槽2的槽寬均相等，環(huán)槽中心間距差的最小值為2mm，槽寬d為2mm～4mm，本實(shí)施例中選擇d＝2mm。
實(shí)施例3
n＝2，D1＝99，D2＝101，環(huán)槽中心間距單位為mm，長(zhǎng)度L＝210mm，活塞桿1用于檢測(cè)的長(zhǎng)度H≤9999mm。
實(shí)施例4
n＝4，D1＝77，D2＝79，D3＝83，D4＝87，環(huán)槽中心間距單位為mm，長(zhǎng)度L＝180mm，活塞桿1用于檢測(cè)的長(zhǎng)度H≤43925343mm。
所述的活塞桿1上用于檢測(cè)的檢測(cè)段包括導(dǎo)磁性基體和覆蓋基體表面的非導(dǎo)磁材料，所述檢測(cè)段通過(guò)傳感器檢測(cè)，所述傳感器為主動(dòng)磁性探測(cè)式，具體地，傳感器可以采用為隧道磁電阻傳感器。
由于活塞桿1基體具有導(dǎo)磁性，而表面噴涂的是陶瓷等非磁性材料，無(wú)導(dǎo)磁性。當(dāng)傳感器通過(guò)環(huán)槽2和活塞桿1表面時(shí)，產(chǎn)生的氣隙就有大小，氣隙的大小就造成磁阻的大小，磁阻的大小就造成磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。傳感器通過(guò)檢測(cè)出磁場(chǎng)的強(qiáng)弱并轉(zhuǎn)換成電流的強(qiáng)弱，輸出表示活塞桿1上環(huán)槽2分布的波形信號(hào)。
所述的傳感器包括多個(gè)并排設(shè)置的傳感器單元，沿活塞桿1軸向的一段活塞桿1的長(zhǎng)度L為所有傳感器單元并排設(shè)置后的探測(cè)總寬度。實(shí)施例1和實(shí)施例2中均可采用64位隧道磁電阻傳感器，該傳感器的探測(cè)總寬度為120mm。
以采用三組環(huán)槽組為例，本發(fā)明的絕對(duì)行程檢測(cè)原理為：
三組環(huán)槽組的環(huán)槽中心間距分別為D1、D2、D3，根據(jù)最小公倍數(shù)的原理，三組環(huán)槽組的環(huán)槽從起點(diǎn)開(kāi)始將重合于H＝D1×D2×D3處。在這段長(zhǎng)度范圍內(nèi)，每四道環(huán)槽具有一個(gè)明顯特性：中間兩道環(huán)槽在第一道與第四道環(huán)槽的間距范圍內(nèi)所處位置在極限長(zhǎng)度范圍內(nèi)唯一。通過(guò)陣列傳感器探測(cè)環(huán)槽的中心間距判斷兩道環(huán)槽在第一道與第四道環(huán)槽間距范圍內(nèi)的位置，就可以得到目前傳感器在全長(zhǎng)范圍內(nèi)所處的絕對(duì)位置。對(duì)于兩道，四道甚至更多，也存在如此規(guī)律。
以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。