一种千斤顶及其行程测量方法
技术领域
本发明涉及机械技术领域，尤其涉及一种千斤顶及其行程测量方法。
背景技术
千斤顶是指用刚性顶举件作为工作装置，通过顶部托座或底部托爪的小行程内顶开重物的轻小起重设备，可用于厂矿、交通运输等部门作为车辆修理及其它起重、支撑等工作。以液压支架为例，在常规简易架型中即包含有立柱、平衡、推移、抬底、侧推、伸缩、护帮等各式千斤顶。
为了完成对重物的顺利托举和下放，需要了解千斤顶的实时行程，以便对千斤顶进行精确控制。相关技术中，主要存在以下几种千斤顶行程的测量方式：
采用外置拉线式位移传感器的千斤顶，但外置的传感部件占用了部分装配空间且防碰撞能力较弱，对于结构紧凑的设备及外部环境恶劣的应用场所，无法满足实际应用需求。
通过干簧管与磁环相对运移所产生的电信号实现对千斤顶行程的测量。但其传感器的安装需要在活塞杆增设细长孔，细长孔与传感器杆体的同轴度不易控制，干簧管及电路系统虽处于隔离腔体，但长期浸泡于乳化液并受液压冲击，可靠性难以保障。
利用红外收发装置实现千斤顶行程自动测量，该方法虽然可以设置套筒对红外收发模块进行保护，但无法对测量导杆进行有效保护，且外置结构仍需占据一定装配空间，对紧凑结构或煤层碎块冲击场景的应用局限性较大。
总之，如何在保证千斤顶结构紧凑的条件下，进行高可靠性的行程测量，相关领域尚无有效解决方案。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种千斤顶及其行程测量方法，能够在保证千斤顶结构紧凑的条件下，进行高可靠性的行程测量。
第一方面，本发明实施例提供一种千斤顶，包括：缸体以及与所述缸体配合的活塞，所述缸体与所述活塞密封形成活塞腔；所述活塞腔的内壁上固定有拉绳编码装置；所述拉绳编码装置通过密封机构与所述活塞腔的内壁密闭相接，并将所述活塞腔分隔为第一腔室和第二腔室，其中，所述第一腔室靠近所述活塞且被所述活塞密封，所述第二腔室远离所述活塞且与所述活塞隔离；所述拉绳编码装置的拉绳机构位于所述第一腔室，所述拉绳编码装置的数据处理部件位于所述第二腔室；所述拉绳机构的出线端与所述活塞固定连接，以通过拉绳的延伸或回缩采集所述活塞运动的物理信号；所述数据处理部件与所述拉绳机构连接，以将所述物理信号转换为电信号，得到所述活塞的行程信息。
可选的，所述第一腔室用于根据千斤顶的控制信号吸入流体或排出流体，以使所述活塞往复运动。
可选的，所述拉绳编码装置还包括通信部，所述通信部通过引线与所述数据处理部件电连接。
可选的，所述第二腔室的缸体壁上设置有通孔，所述引线穿过所述通孔将所述通信部引导至所述缸体的外部。
可选的，所述行程信息包括所述活塞的位移信息和/或所述活塞的速度信息。
可选的，所述拉绳编码装置的所述出线端从卷筒上拉出并延伸，延伸方向与所述活塞的运动方向平行。
可选的，所述第一腔室的内壁上，环绕所述活塞的运动方向设置有限位装置，所述拉绳编码装置的所述拉绳机构设置于所述第一腔室中、且位于所述限位装置与所述第二腔室之间；当所述活塞运动至所述限位装置时，被所述限位装置限位静止。
可选的，所述拉绳编码装置通过卡位装置固定在所述活塞腔的内壁上。
第二方面，本发明的实施例还提供一种本发明的实施例提供的任一种千斤顶的行程测量方法，包括：通过所述拉绳编码装置的拉绳采集所述活塞运动的物理信号；将所述物理信号转换为电信号，得到所述活塞的行程信息。
可选的，所述通过所述拉绳编码装置的拉绳采集所述活塞运动的物理信号包括：当所述第一腔室吸入流体时，所述拉绳被所述活塞牵动延伸，以采集所述活塞被顶起过程的物理信号；当所述第一腔室排出流体时，所述拉绳回缩，以采集所述活塞回落过程的物理信号。
本发明的实施例提供的千斤顶及其行程测量方法，将拉绳编码装置设置在千斤顶的活塞腔中，并且将活塞腔分隔为相互密闭的第一腔室和第二腔室，通过拉绳编码装置的拉绳机构在第一腔室中采集活塞运动的物理信号，数据处理部件在第二腔室中将采集到的物理信号转换为电信号，即可获知千斤顶活塞的行程信息。这样，通过将测量行程的传感器安装在千斤顶内部，既可以有效避免外置传感器受复杂环境干扰或机械碰撞所造成的设备损伤，又可以节省千斤顶的装配空间，有效减小设备尺寸；通过拉绳编码装置代替传统磁环配套干簧管，有效避免了在活塞杆钻细长孔导致的乳化液对干簧管的机械冲击，大大提升了设备的可靠性，从而能够在保证千斤顶结构紧凑的条件下，进行高可靠性的行程测量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例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，下面描述中的附图仅仅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。
图1为本发明的实施例提供的千斤顶的一种结构示意图；
图2为本发明的实施例提供的千斤顶的另一种结构示意图；
图3为本发明的实施例提供的千斤顶的又一种结构示意图；
图4为本发明的实施例提供的千斤顶的行程测量方法的一种流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅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。
为了更好地理解本发明，首先对千斤顶原理进行简要介绍。千斤顶按结构特征可分为齿条千斤顶、螺旋千斤顶和液压(例如油压)千斤顶三种。前两种本发明不涉及，故仅对液压千斤顶原理进行介绍。液压千斤顶依靠液压传动(也可以为气压千斤顶、依靠气压传动)。液压传动所基于的最基本的原理就是帕斯卡定律，也就是说，液体各处的压强是一致的。这样，在平衡的系统中，比较小的活塞上面施加的压力比较小，而大的活塞上施加的压力也比较大，这样能够保持液体的静止。所以通过液体的传递，可以得到不同端上不同的压力，就可以达到一个变换的目的。
在液压千斤顶的使用时，可以在较大面积的活塞上放置重物，通过控制液体压强增大较大面积活塞的受力，从而将重物顶起。在实际使用中，需要及时将千斤顶的行程信息准确反馈到千斤顶的控制端，以便利用反馈的信息对千斤顶进行精确控制，从而将重物顶起至想要的高度。
为此，本发明的实施例提供一种千斤顶，能够在保证千斤顶结构紧凑的条件下，进行高可靠性的行程测量。
如图1所示，本发明的实施例提供一种千斤顶，包括：
缸体1以及与缸体1配合的活塞2，缸体1与活塞2密封形成活塞腔3；活塞腔3的内壁30上固定有拉绳编码装置4；拉绳编码装置4通过密封机构5与活塞腔3的内壁30密闭相接，并将活塞腔3分隔为第一腔室31和第二腔室32，其中，第一腔室31靠近活塞2且被活塞2密封，第二腔室32远离活塞2且与活塞2隔离；
拉绳编码装置4的拉绳机构41位于第一腔室31，拉绳编码装置4的数据处理部件42位于第二腔室32；拉绳机构41的出线端410与活塞2固定连接，以通过拉绳的延伸或回缩采集活塞2运动的物理信号；数据处理部件42与拉绳机构41连接，以将所述物理信号转换为电信号，得到所述活塞的行程信息。
本发明的实施例提供的千斤顶，将拉绳编码装置设置在千斤顶的活塞腔3中，并且将活塞腔3分隔为相互密闭的第一腔室31和第二腔室32，通过拉绳编码装置4的拉绳机构41在第一腔室31中采集活塞2运动的物理信号，数据处理部件42在第二腔室32中将采集到的物理信号转换为电信号，即可获知千斤顶活塞2的行程信息。这样，通过将测量行程的传感器安装在千斤顶内部，既可以有效避免外置传感器受复杂环境干扰或机械碰撞所造成的设备损伤，又可以节省千斤顶的装配空间，有效减小设备尺寸；通过拉绳编码装置代替传统磁环配套干簧管，有效避免了在活塞杆钻细长孔导致的乳化液对干簧管的机械冲击，大大提升了设备的可靠性，从而能够在保证千斤顶结构紧凑的条件下，进行高可靠性的行程测量。
本发明的实施例中，活塞2上可以放置需要被顶起的重物。活塞腔3是活塞2所在的腔体，二者保持气密性配合。活塞2可以在活塞腔3中进行向腔内压或向腔外拉的往复运动，因此，总体上看，活塞腔3大致可以成柱状，柱的高度方向与活塞2的运动方向相互平行。而柱的横截面可以是多种形状，例如圆形、多边形状、不规则形状等，只要活塞腔3的横截面与活塞2的形状相互配合即可。可选的，在本发明的一个实施例中，活塞腔3也可以由多个横截面不同的腔体拼接而成，只要活塞2运动时能够到达的部分保持与活塞2的配合即可，而活塞2运动不能达到的部分，其腔体可以为任意形状。
在本发明的实施例中，活塞腔3被设置在其中的拉绳编码装置4分隔为两个腔室，其中，第一腔室31靠近活塞2且被活塞2密封，而第二腔室32远离活塞2且与活塞2隔离。这样，第一腔室31为加压侧，会承受来自活塞2及第一腔室31中流体的压力。而第二腔室32为非加压侧，可以仅为正常大气压，第二腔室32中可以不含第一腔室31中的流体。为了保证第一腔室31与第二腔室32之间的气密性，在拉绳编码装置4与活塞腔3的内壁30之间，还设置了密封机构5。这样，活塞2仅在第一腔室31中进行往复运动，而不影响第二腔室32中的各种器件，有效保证了第二腔室32中器件的可靠性。
具体的，第一腔室31中可以设置有吸入口和排出口(未示出)，第一腔室31可以用于根据千斤顶的控制信号从吸入口吸入流体或从排出口排出流体，以使活塞2往复运动。可选的，吸入或排除的流体既可以是液体，也可以是气体。本发明的实施例提供的千斤顶可满足气压或液压不同动力源场合的应用需求。本发明的实施例对此不做限定。
本发明的实施例中，获取千斤顶的行程信息，也就是获取活塞2的行程信息。可选的，行程信息可以包括活塞2的位移信息和/或活塞2的速度信息。而活塞2的行程信息具体可以通过拉绳编码装置4实现。拉绳编码装置4可以包括拉绳机构41以及数据处理部件42，其中拉绳机构41可以用于感应和采集活塞2运动的物理信息，而数据处理部件42可以用于对采集到的物理信息进行加工处理，例如，将物理信号转化电信号，并进一步处理，得到便于用户查看的数字信息，例如升高了363毫米等。
具体而言，拉绳机构41可以设置在第一腔室31中。在本发明的一个实施例中，拉绳机构41可以包括底座，底座上固定有线绳卷筒。线绳卷筒上缠绕有线绳，线绳末端从线绳卷筒上拉出形成出线端410，并固定在活塞2上。可选的，出线端410可以通过螺纹、挂钩、卡锁等各种方式固定在活塞2上。
可选的，出线端在活塞2上的连接位置可以为多种，只要不影响活塞2运动和测量精度即可。例如，在本发明的一个实施例中，为了便于测量，可以将出线端安装在活塞2的朝向活塞腔3的底面上。为了保证对活塞2行程的测量精度，在本发明的一个实施例中，拉绳编码装置4的出线端410从线绳卷筒上拉出并延伸，延伸方向可以与活塞2的运动方向平行。
当千斤顶工作时，缠绕在线绳卷筒上的绳索可以在弹性机构作用下随活塞2的伸缩而做拉出和收回的往复运动，数据处理部件42可以获取线绳卷筒旋转运动并转化为直线运动，将获取的运动信号转变为电信号并进行进一步处理，由此获得千斤顶活塞2的精确位移和/或速度等行程信息。确定了千斤顶的行程信息后，数据处理部件42可以通过无线通信方式直接将行程信息发送到千斤顶的缸体1外的接收器。
可选的，在本发明的另一个实施例中，也可以采用有线通信的方式将行程信息传输到千斤顶外部。例如，如图2所示，拉绳编码装置4还可以包括通信部43，通信部43可以通过引线6与数据处理部件42电连接。可选的，第二腔室32的缸体壁上可以设置有通孔11，引线6可以穿过通孔11将通信部43引导至缸体1的外部，并固定于千斤顶缸体1的外表面。可选的，通信部43可以包括各种类型的通信接口，该通信接口可以用于连接计算机、终端等各种设备，从而实现千斤顶内部活塞2的行程测量与外部控制设备之间的信号传输。
由于活塞2以及拉绳编码装置4的拉绳机构41都位于第一腔室31中，为了避免拉绳机构41在活塞2运动过程中被碰撞损坏，在本发明的一个实施例中，第一腔室31的内壁上，环绕活塞2的运动方向设置有限位装置7；拉绳编码装置4的拉绳机构41设置于第一腔室31中、且位于限位装置7与第二腔室32之间。当活塞2运动至限位装置7时，被限位装置7限位静止。这样，活塞2无法越过限位装置7，而仅能在限位装置7阻挡的范围之外运动，拉绳机构41只要设置在限位装置7所限定的范围即可避免被活塞2碰撞。
可选的，限位装置7的具体形状和分布位置不限，既可以是一个完整的环装结构固定在第一腔室31的内壁上，也可以是散落分布的一个或多个凸起结构，只要能够阻挡活塞2继续前行即可。
为了在活塞腔3中对拉绳编码装置4进行合适的安置，在本发明的一个实施例中，拉绳编码装置4可以通过卡位装置8固定在活塞腔3的内壁30上，拉绳编码装置4与内壁30相接处可以设置有密封机构5，从而将活塞腔3分隔为第一腔室31和第二腔室32并形成有效密封。
可选的，如图3所示，在本发明的另一个实施例中，千斤顶第一腔室31中、与活塞2相对的底部可以设置有容纳腔9，容纳腔9的大小和形状与拉绳编码装置4相适应，以便使拉绳编码装置4被妥善安置其中。这样，通过容纳腔9形成的狭窄空间既可以实现拉绳编码装置4的安置，也可以有效阻挡活塞2对拉绳编码装置4的碰撞冲击。
相应的，本发明的实施例还提供一种前述实施例提供的任一种千斤顶的行程测量方法，能够在保证千斤顶结构紧凑的条件下，进行高可靠性的行程测量。
如图4所示，本发明的实施例提供的千斤顶的行程测量方法可以包括：
S101，通过所述拉绳编码装置的拉绳机构采集所述活塞运动的物理信号；
S102，将所述物理信号转换为电信号，得到所述活塞的行程信息。
本发明的实施例提供的千斤顶的行程测量方法，将拉绳编码装置4设置在千斤顶的活塞腔3中，并且将活塞腔3分隔为相互密闭的第一腔室31和第二腔室32，通过拉绳编码装置4的拉绳机构41在第一腔室31中采集活塞2运动的物理信号，数据处理部件42在第二腔室32中将采集到的物理信号转换为电信号，即可获知千斤顶活塞2的行程信息。这样，通过将测量行程的传感器安装在千斤顶内部，既可以有效避免外置传感器受复杂环境干扰或机械碰撞所造成的设备损伤，又可以节省千斤顶的装配空间，有效减小设备尺寸；通过拉绳编码装置代替传统磁环配套干簧管，有效避免了在活塞杆钻细长孔导致的乳化液对干簧管的机械冲击，大大提升了设备的可靠性，从而能够在保证千斤顶结构紧凑的条件下，进行高可靠性的行程测量。
可选的，步骤S101中通过所述拉绳编码装置的拉绳机构采集所述活塞运动的物理信号包括：
当所述第一腔室吸入流体时，所述拉绳机构的出线端被所述活塞牵动延伸，以采集所述活塞被顶起过程的物理信号；
当所述第一腔室排出流体时，所述拉绳机构的出线端回缩，以采集所述活塞回落过程的物理信号。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
为了描述的方便，描述以上装置是以功能分为各种单元/模块分别描述。当然，在实施本发明时可以把各单元/模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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以权利要求的保护范围为准。
