[发明专利]致动器预测系统

说明书

关联申请数据

本申请要求2012年4月20日提交的美国临时申请No.61/636,431的优先权，该申请的全部内容通过引用结合于此。

背景技术

本发明涉及预测气缸状态的系统和方法。更具体地说，本发明涉及使用压力或另一参数确定气压缸或液压缸的状态的系统和方法。

气压缸和液压缸遍及产业地使用以运作生产线上的设备并提供对多种组件的原动力。随时间的流逝，这些气缸的操作可能劣化。然而，性能的劣化通常不被检测到，直到气缸的最终故障发生为止。如果用户对这类故障没有防备，则可能导致大量的停机时间或成本。

发明内容

在一个实施例中，本发明提供了一种系统，该系统使用一个或多个压力传感器以监视气缸的状态。该系统包括微处理器/控制器，其将测得的压力数据与执行已知功能的特定气缸的已知基准相比较以确定其操作是否可接受。系统可以是自立的或者是分布式控制系统的一部分。在一些构造中，系统可包括检测活塞在气缸内的实际位置的位置传感器。

在另一构造中，本发明提供致动器系统，该致动器系统包括活塞气缸配置，该活塞气缸配置包括可相对于气缸移动的活塞。第一流动路径与活塞气缸配置流体连通且第二流动路径与活塞气缸配置流体连通。控制系统可作用以将第一流动路径流体连接至高压流体源并将第二流体路径连接至排管以沿第一方向移动活塞。压力传感器流体地连接至第一流动路径并可作用以在活塞移动期间测量足够的压力数据以产生压力相对于时间曲线。控制系统可作用以将所产生的压力相对于时间曲线与存储在控制系统中的已知标准压力相对于时间曲线进行比较，以确定活塞气缸配置的状态。

在另一构造中，本发明提供致动器系统，该致动器系统包括气缸，该气缸限定内部空间并包括被设置在空间的第一端附近的第一流体端口以及在空间的第二端附近的第二流体端口。活塞被设置在内部空间内并可工作以将该空间分成第一侧和第二侧，第一侧与第一流体端口流体连通而第二侧与第二流体端口流体连通。工作部件耦合至活塞并可作用以响应于活塞的移动进行工作，而控制系统可作用以选择地将第一流体端口流体地连接至压力源和排管之一并将第二流体端口连接至排管和压力源中的另一个以选择地使活塞远离第一端口移动和朝向第一端口移动。压力传感器与第一侧流体连通并可作用以测量活塞移动期间的压力数据。控制系统可作用以将测得的压力数据与已知标准比较以确定系统的状态。

在又一构造中，本发明提供了预测致动器系统的故障的方法。该方法包括：使高压流体通往活塞气缸配置的第一侧；从活塞气缸配置的第二侧抽取低压流体以允许活塞相对于气缸朝第二侧移动；并在活塞移动期间取第一侧附近的流体的多个压力测量值。该方法还包括：将多个压力测量值与一组已知的压力值相比较并基于多个压力测量值与该组已知的压力值的比较确定故障是否可能发生。

通过参照详细说明和附图，本发明的其它方面将变得显而易见。

附图简述

图1是体现本发明的系统的一种可能配置的示意图；

图2是示出对于无负载和无阻尼地处于水平位置的新致动器的测得压力值相对于时间的标绘图；

图3是示出与图2相同配置下的致动器的测得压力值相对于时间的标绘图，其中致动器已知是损坏的；

图4是示出对于无负载但有阻尼地处于水平位置的新致动器的测得压力值相对于时间的标绘图；

图5是示出与图4相同配置下的致动器的测得压力值相对于时间的标绘图，其中致动器已知是损坏的；

图6是示出直径比无负载但有阻尼地处于水平位置的图2-5的致动器更大的新致动器的测得压力值相对于时间的标绘图；

图7是示出与图6相同配置下的致动器的测得压力值相对于时间的标绘图，其中致动器已知是损坏的；

图8是示出对于有负载且有阻尼地处于垂直位置的新致动器的测得压力值相对于时间的标绘图；

图9是示出与图8相同配置下的致动器的测得压力值相对于时间的标绘图，其中致动器已知是损坏的；

图10是图1的配置的示意图并进一步包括位置测量系统；

图11是包括分布式控制系统的多致动器系统的示意图；

图12是用于监视一个或多个致动器的性能和状态的监视系统的屏幕图象；

图13是用于监视一个或多个致动器的性能和状态的图12的监视系统的另一屏幕图象；

图14是已知致动器的基准测试结果的图像；

图15是图14具有带缺陷的轴或杆密封的已知致动器的测试结果的图像；