| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202410497593.0 | 申请日 | 2024-04-24 |
| 公开(公告)号 | CN118391441A | 公开(公告)日 | 2024-07-26 |
| 申请人 | 江苏武进液压启闭机有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 胡宏城; 和二军; 汤云; 陈志方; 蒋经纬; 程桥; | 第一发明人 | 胡宏城 |
| 权利人 | 江苏武进液压启闭机有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 江苏武进液压启闭机有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：江苏省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：江苏省常州市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：江苏省常州市奔牛镇工业集中区北区(龙城大道2689号) | 邮编 | 当前专利权人邮编：213131 |
| 主IPC国际分类 | F16J7/00 | 所有IPC国际分类 | F16J7/00 ; C23C24/10 ; F15B15/14 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 常州市英诺创信专利代理事务所 | 专利代理人 | 王淑敏; |
| 摘要 | 本 发明 涉及 活塞 杆技术领域，具体涉及一种行程测量式 激光熔覆 活塞杆 。常规激光熔覆的方法在活塞杆基体表面的环形沟槽内填充非导 磁性 涂层，由 电磁感应 元件获取的电磁感应 信号 计算得出的活塞杆线性行程与实际相符程度较差。针对上述问题，本发明提供一种行程测量式激光熔覆活塞杆，其活塞杆基体表面沿其轴向平行设有若干个环形沟槽，所述环形沟槽轴向截面的形状完全相同均为矩形截面，所述矩形截面的径向宽度相等，所述环形沟槽的 槽口 表面与所述活塞杆基体表面平齐，所述矩形截面的底部对称设置有 倒 角 ，所述倒角大于0°，该倒角的设置不会影响电磁感应信号的强度，但可以明显提高检测 精度 ，进而提高由电磁感应信号计算得出的活塞杆线性行程与实际的相符程度。 | ||
| 权利要求 | 1.一种行程测量式激光熔覆活塞杆，其特征在于，包括活塞杆基体(3)，所述活塞杆基体(3)表面沿其轴向平行设有若干个环形沟槽(5)，所述环形沟槽(5)轴向截面的形状完全相同均为矩形截面，所述矩形截面的径向宽度相等，所述环形沟槽(5)的槽口表面与所述活塞杆基体(3)表面平齐， |
||
| 说明书全文 | 一种行程测量式激光熔覆活塞杆技术领域背景技术[0002] 为了检测液压缸活塞杆的轴向位移，通常采用相对型行程检测技术或绝对型行程检测技术对其进行线性行程的测量。无论是相对型行程检测技术或绝对型行程检测技术，一般是在导磁性活塞杆基体表面设置沟槽，并且在沟槽内填充非导磁性陶瓷涂层，最后在活塞杆的外表面设置保护涂层。当活塞杆伸缩往复运动时采用电磁感应元件对其进行磁性扫描，当电磁感应元件通过沟槽时，会根据沟槽轴向截面的形状、大小产生相同或不同的电磁感应信号，对获取的电磁感应信号进行相应的统计、运算和转换，即可获取活塞杆的相对或绝对位移。 [0003] 中国专利CN201193630Y、CN207634444U、CN209539707U、CN209180157U、CN112431820A等采用的方案，均在其活塞杆的沟槽内喷涂非导磁性陶瓷材料，该方法获得的陶瓷喷涂涂层与沟槽的内壁只是形成了机械结合，结合力不佳，陶瓷喷涂涂层非常容易从活塞杆的沟槽内脱落，使用寿命不佳。 [0004] 中国发明专利CN103671350A公开了一种合金粉末激光熔覆表面电磁式行程测量液压启闭机油缸活塞杆，其采用激光熔覆的方法在活塞杆沟槽内填充合金粉末，虽然在一定程度上改善了非导磁性涂层与沟槽内壁的结合力，但是由电磁感应元件获取的电磁感应信号计算得出的活塞杆线性行程与实际相符程度较差，活塞杆轴向线性位移测量的准确性有待于进一步提高。 发明内容[0005] 现有技术中存在的问题是：常规激光熔覆的方法在活塞杆基体表面的环形沟槽内填充非导磁性涂层，由电磁感应元件获取的电磁感应信号计算得出的活塞杆线性行程与实际相符程度较差。针对上述问题，本发明提供一种行程测量式激光熔覆活塞杆，其包括活塞杆基体， [0006] 所述活塞杆基体表面沿其轴向平行设有若干个环形沟槽，所述环形沟槽轴向截面的形状完全相同均为矩形截面，所述矩形截面的径向宽度相等，所述环形沟槽的槽口表面与所述活塞杆基体表面平齐， [0008] 所述环形沟槽的槽深为0.45‑0.5mm； [0009] 所述环形沟槽被熔覆金属完全填充，且熔覆金属的填充面与所述活塞杆基体表面平齐，所述熔覆金属具有非导磁性； [0010] 所述活塞杆基体具有导磁性； [0011] 所述活塞杆基体的外表面周向设置有保护涂层，所述保护涂层高于基体表面0.5‑0.6mm。 [0012] 优选地，所述倒角为27.5‑45°范围中的两个端点值及端点值之间任意大小的倒角。 [0013] 优选地，所述倒角为45°。 [0016] 优选地，所述碳素钢为45#钢。 [0017] 优选地，所述合金钢包括Q345D、Q460D、27SiMn中的任意一种合金钢。 [0019] 优选地，所述矩形截面的轴向长度相等，相邻矩形截面的间距相等，轴向长度为2mm‑10mm，间距为2mm‑10mm。 [0020] 优选地，所述矩形截面的轴向长度不相等，相邻矩形截面的间距不同，单个编码区间轴向长度是1.5mm‑3mm，间距范围为1.5mm‑30mm。 [0021] 优先地，一种行程测量式激光熔覆活塞杆，其制备工艺包括以下步骤： [0022] (1)在活塞杆基体表面沿其轴向平行设置若干个环形沟槽，环形沟槽轴向截面的形状完全相同均为矩形截面，所述矩形截面的径向宽度相等， [0023] 所述环形沟槽的槽口表面与所述活塞杆基体表面平齐，所述环形沟槽的槽深为0.45‑0.5mm； [0024] (2)沿活塞杆基体外壁轴向均匀熔覆金属，得到高出活塞杆外壁0.3‑0.35mm的熔覆金属层，所述熔覆金属层凹凸的形状与未熔覆前活塞杆外壁表面的凹凸形状一致，之后沿活塞杆外壁轴向均匀打磨，逐步打磨至活塞杆基体外壁相邻环形凹槽之间形成的凸台表面的熔覆金属层被完全磨掉，停止打磨； [0025] (4)接着在活塞杆基体外壁轴向均匀熔覆得到保护涂层，所述保护涂层的厚度为0.8‑1.0mm，然后沿活塞杆外壁朝径向均匀打磨，打磨至保护涂层的厚度剩余0.5‑0.6mm，即得。 [0026] 本发明具有如下的有益效果： [0027] (1)本发明通过实验发现，在活塞杆基体表面的环形沟槽的底部沿轴向设置对称的大于0°的倒角，不会影响电磁感应信号的强度，但可以明显检测精度，进而提高由电磁感应信号计算得出的活塞杆线性行程与实际的相符程度； [0028] (2)当本发明活塞杆环形沟槽的轴向矩形截面的轴向长度相等，相邻矩形截面的间距相等时，可以利用电磁感应元件测量活塞杆的相对位移，具体测量原理如下： [0029] 活塞杆相对位移检测主要采用电磁感应元件，在经过活塞杆表面规律设置的交替不导磁、导磁的凹槽凸台时会输出电压，当电磁感应元件靠近活塞杆凸台时产生霍尔电压，电磁感应元件靠近活塞杆凹槽时不产生霍尔电压，电磁感应元件内部的电路会处理这个周期性变化的电势差，最终输出一个数字信号或者模拟信号，我们通过检测该输出信号就能知道活塞杆运行多远； [0030] (3)当本发明活塞杆环形沟槽的轴向矩形截面的轴向长度不相等，相邻矩形截面的间距不相等时，可以利用电磁感应元件测量活塞杆的绝对位移，具体测量原理如下： [0031] 绝对型传感器包括磁钢、激光熔覆的带沟槽活塞杆、检测芯片、数据处理PCB板，磁钢的磁场在经过下方带不同沟槽的活塞杆时，磁场会产生偏转，检测芯片位于磁钢与活塞杆之间，芯片为AMR各向异性磁阻效应芯片或者TMR隧穿磁阻效应芯片，这两种类型的芯片在通过该芯片的磁场方向发生变化后芯片自身电阻会发生变化，可以检测到通过芯片的磁场角度，前期通过仿真软件得到激光熔覆活塞杆在磁钢作用下的所有位置的磁场偏转角度的理论计算模型，检测芯片在激光熔覆活塞杆检测到的磁场偏转角度数据，经过数据处理PCB板与理论计算模型中的数据进行比对计算出检测芯片所在位置，带沟槽的活塞杆已经设计为各个区域的磁场偏转角度都不相同的状态，因为每个区域的数据都是各不相同，每个区域存在唯一性及绝对性，芯片检测后得到的位置数据也是唯一性或者绝对性的，所以称之为绝对型位移检测装置，该传感器的检测精度取决于芯片检测精度。附图说明 [0032] 图1：本发明的一种行程测量式激光熔覆活塞杆的轴向局部剖面示意图。 [0033] 图2：本发明的一种行程测量式激光熔覆活塞杆金属熔覆前的轴向局部剖面示意图。 [0034] 图中，1.保护涂层，2.熔覆金属，3.活塞杆基体，4.倒角，5.环形沟槽，6.电磁感应元件。 具体实施方式[0035] 以下结合实施例对本发明进行详细说明。但应理解，以下实施例仅是对本发明实施方式的举例说明，而非是对本发明的范围限定。 [0036] 如图1‑2所示，本发明的一种行程测量式激光熔覆活塞杆，包括活塞杆基体3，[0037] 所述活塞杆基体3表面沿其轴向平行设有若干个环形沟槽5，所述环形沟槽5轴向截面的形状完全相同均为矩形截面，所述矩形截面的径向宽度相等，所述环形沟槽5的槽口表面与所述活塞杆基体3表面平齐， [0038] 所述矩形截面的底部对称设置有倒角4，所述倒角4大于0°； [0039] 所述环形沟槽5的槽深为0.45‑0.5mm； [0040] 所述环形沟槽5被熔覆金属2完全填充，且熔覆金属2的填充面与所述活塞杆基体3表面平齐，所述熔覆金属2具有非导磁性； [0041] 所述活塞杆基体3具有导磁性； [0042] 所述活塞杆基体3的外表面周向设置有保护涂层1，所述保护涂层1高于基体表面0.5‑0.6mm。 [0043] 为了进一步提高活塞杆轴向位移测量的准确度，所述倒角4为27.5‑45°范围中的两个端点值及端点值之间任意大小的倒角4。 [0044] 为了更进一步提高活塞杆轴向位移测量的准确度，所述倒角4为45°。 [0046] 优选地，所述活塞杆基体3的材料为碳素钢或合金钢。 [0047] 优选地，所述碳素钢为45#钢。 [0048] 优选地，所述合金钢包括Q345D、Q460D、27SiMn中的任意一种合金钢。 [0049] 优选地，所述保护涂层1为赫格纳斯Rockit 401、云鼎光电F1055、天津铸金JG11等高性能防腐性较好的铁基合金粉末。 [0050] 为了实现活塞杆轴向相对位移的测量，所述矩形截面的轴向长度相等，相邻矩形截面的间距相等，轴向长度为2mm‑10mm，间距为2mm‑10mm。 [0051] 为了实现活塞杆轴向绝对位移的测量，所述矩形截面的轴向长度不相等，相邻矩形截面的间距不同，单个编码区间轴向长度是1.5mm‑3mm，间距范围为1.5mm‑30mm。 [0052] 本发明以下实施例中的行程测量式激光熔覆活塞杆，均按照以下步骤制备： [0053] (1)在活塞杆基体3表面沿其轴向平行设置若干个环形沟槽5，环形沟槽5轴向截面的形状完全相同均为矩形截面，所述矩形截面的径向宽度相等，所述矩形截面的底部对称设置有倒角4，所述倒角4大于0°，所述环形沟槽5的槽口表面与所述活塞杆基体3表面平齐，所述环形沟槽5的槽深为0.45‑0.5mm； [0054] (2)沿活塞杆基体3外壁轴向均匀熔覆金属2，得到高出活塞杆外壁0.3‑0.35mm的熔覆金属2层，所述熔覆金属2层凹凸的形状与未熔覆前活塞杆外壁表面的凹凸形状一致，之后沿活塞杆外壁轴向均匀打磨，逐步打磨至活塞杆基体3外壁相邻环形凹槽之间形成的凸台表面的熔覆金属2层被完全磨掉，停止打磨； [0055] (4)接着在活塞杆基体3外壁轴向均匀熔覆得到保护涂层1，所述保护涂层1的厚度为0.8‑1.0mm，然后沿活塞杆外壁朝径向均匀打磨，打磨至保护涂层1的厚度剩余0.5‑0.6mm，即得。 [0056] 实施例1 [0057] 一种行程测量式激光熔覆活塞杆，其活塞杆基体3表面沿其轴向平行设有200个环形沟槽5，所述环形沟槽5轴向截面的形状完全相同均为矩形截面，所述矩形截面的径向宽度相等，所述环形沟槽5的槽口表面与所述活塞杆基体3表面平齐， [0058] 所述矩形截面的底部对称设置有倒角4，所述倒角4为27.5°； [0059] 所述环形沟槽5的槽深为0.45mm； [0060] 所述环形沟槽5被熔覆金属2完全填充，且熔覆金属2的填充面与所述活塞杆基体3表面平齐，所述熔覆金属2为奥氏体不锈钢如316L； [0061] 所述活塞杆基体3为45#钢； [0062] 所述活塞杆基体3的外表面周向设置有保护涂层1，所述保护涂层1高于基体表面0.5mm，保护涂层1的材质为云鼎光电F1055铁基合金粉末。 [0063] 所述矩形截面的轴向长度相等，相邻矩形截面的间距相等，轴向长度为2mm，间距为2mm。 [0064] 当采用电磁感应元件6(ALLEGRO ATS667LSG)对活塞杆进行相对位移测量，测试结果显示，电磁感应元件6的位移测量值为778mm，活塞杆的实际轴向位移为780mm，误差为2mm。 [0065] 实施例2 [0066] 一种行程测量式激光熔覆活塞杆，其活塞杆基体3表面沿其轴向平行设有200个环形沟槽5，所述环形沟槽5轴向截面的形状完全相同均为矩形截面，所述矩形截面的径向宽度相等，所述环形沟槽5的槽口表面与所述活塞杆基体3表面平齐， [0067] 所述矩形截面的底部对称设置有倒角4，所述倒角4为45°； [0068] 所述环形沟槽5的槽深为0.45mm； [0069] 所述环形沟槽5被熔覆金属2完全填充，且熔覆金属2的填充面与所述活塞杆基体3表面平齐，所述熔覆金属2为奥氏体不锈钢如316L； [0070] 所述活塞杆基体3为45#钢； [0071] 所述活塞杆基体3的外表面周向设置有保护涂层1，所述保护涂层1高于基体表面0.5mm，保护涂层1的材质为云鼎光电F1055铁基合金粉末。 [0072] 所述矩形截面的轴向长度相等，相邻矩形截面的间距相等，轴向长度为2mm，间距为2mm。 [0073] 当采用电磁感应元件6(ALLEGRO ATS667LSG)对活塞杆进行相对位移测量，测试结果显示，电磁感应元件6的位移测量值为749mm，活塞杆的实际轴向位移为750mm，误差为1mm。 [0074] 对比例1同实施例1，不同之处在于，对比例1中矩形截面的底部未对称设置有倒角4。 [0075] 当采用电磁感应元件6(ALLEGRO ATS667LSG)对活塞杆进行相对位移测量，测试结果显示，电磁感应元件6的位移测量值为775mm，活塞杆的实际轴向位移为780mm，误差为5mm。 |
||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈