[發明專利]致動器預測系統

有效

• 申請號: 201380032344.4
• 申請日: 2013-04-19
• 公開（公告）號: CN104395615B
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 肯特·泰伯
• 申請（專利權）人: 肯特·泰伯
• 主分類號: F15B15/28
• 分類號: F15B15/28;F15B15/14
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 何焜

關聯申請數據

本申請要求2012年4月20日提交的美國臨時申請No.61/636,431的優先權，該申請的全部內容通過引用結合于此。

背景技術

本發明涉及預測氣缸狀態的系統和方法。更具體地說，本發明涉及使用壓力或另一參數確定氣壓缸或液壓缸的狀態的系統和方法。

氣壓缸和液壓缸遍及產業地使用以運作生產線上的設備并提供對多種組件的原動力。隨時間的流逝，這些氣缸的操作可能劣化。然而，性能的劣化通常不被檢測到，直到氣缸的最終故障發生為止。如果用戶對這類故障沒有防備，則可能導致大量的停機時間或成本。

發明內容

在一個實施例中，本發明提供了一種系統，該系統使用一個或多個壓力傳感器以監視氣缸的狀態。該系統包括微處理器/控制器，其將測得的壓力數據與執行已知功能的特定氣缸的已知基準相比較以確定其操作是否可接受。系統可以是自立的或者是分布式控制系統的一部分。在一些構造中，系統可包括檢測活塞在氣缸內的實際位置的位置傳感器。

在另一構造中，本發明提供致動器系統，該致動器系統包括活塞氣缸配置，該活塞氣缸配置包括可相對于氣缸移動的活塞。第一流動路徑與活塞氣缸配置流體連通且第二流動路徑與活塞氣缸配置流體連通。控制系統可作用以將第一流動路徑流體連接至高壓流體源并將第二流體路徑連接至排管以沿第一方向移動活塞。壓力傳感器流體地連接至第一流動路徑并可作用以在活塞移動期間測量足夠的壓力數據以產生壓力相對于時間曲線。控制系統可作用以將所產生的壓力相對于時間曲線與存儲在控制系統中的已知標準壓力相對于時間曲線進行比較，以確定活塞氣缸配置的狀態。

在另一構造中，本發明提供致動器系統，該致動器系統包括氣缸，該氣缸限定內部空間并包括被設置在空間的第一端附近的第一流體端口以及在空間的第二端附近的第二流體端口。活塞被設置在內部空間內并可工作以將該空間分成第一側和第二側，第一側與第一流體端口流體連通而第二側與第二流體端口流體連通。工作部件耦合至活塞并可作用以響應于活塞的移動進行工作，而控制系統可作用以選擇地將第一流體端口流體地連接至壓力源和排管之一并將第二流體端口連接至排管和壓力源中的另一個以選擇地使活塞遠離第一端口移動和朝向第一端口移動。壓力傳感器與第一側流體連通并可作用以測量活塞移動期間的壓力數據。控制系統可作用以將測得的壓力數據與已知標準比較以確定系統的狀態。

在又一構造中，本發明提供了預測致動器系統的故障的方法。該方法包括：使高壓流體通往活塞氣缸配置的第一側；從活塞氣缸配置的第二側抽取低壓流體以允許活塞相對于氣缸朝第二側移動；并在活塞移動期間取第一側附近的流體的多個壓力測量值。該方法還包括：將多個壓力測量值與一組已知的壓力值相比較并基于多個壓力測量值與該組已知的壓力值的比較確定故障是否可能發生。

通過參照詳細說明和附圖，本發明的其它方面將變得顯而易見。

附圖簡述

圖1是體現本發明的系統的一種可能配置的示意圖；

圖2是示出對于無負載和無阻尼地處于水平位置的新致動器的測得壓力值相對于時間的標繪圖；

圖3是示出與圖2相同配置下的致動器的測得壓力值相對于時間的標繪圖，其中致動器已知是損壞的；

圖4是示出對于無負載但有阻尼地處于水平位置的新致動器的測得壓力值相對于時間的標繪圖；

圖5是示出與圖4相同配置下的致動器的測得壓力值相對于時間的標繪圖，其中致動器已知是損壞的；

圖6是示出直徑比無負載但有阻尼地處于水平位置的圖2-5的致動器更大的新致動器的測得壓力值相對于時間的標繪圖；

圖7是示出與圖6相同配置下的致動器的測得壓力值相對于時間的標繪圖，其中致動器已知是損壞的；

圖8是示出對于有負載且有阻尼地處于垂直位置的新致動器的測得壓力值相對于時間的標繪圖；

圖9是示出與圖8相同配置下的致動器的測得壓力值相對于時間的標繪圖，其中致動器已知是損壞的；

圖10是圖1的配置的示意圖并進一步包括位置測量系統；

圖11是包括分布式控制系統的多致動器系統的示意圖；

圖12是用于監視一個或多個致動器的性能和狀態的監視系統的屏幕圖象；

圖13是用于監視一個或多個致動器的性能和狀態的圖12的監視系統的另一屏幕圖象；

圖14是已知致動器的基準測試結果的圖像；

圖15是圖14具有帶缺陷的軸或桿密封的已知致動器的測試結果的圖像；