一種超大型挖掘機上行機構(gòu)控制的裝置及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超大型挖掘機上行機構(gòu)控制的裝置及控制方法。系統(tǒng)主要包括電子液壓泵開關(guān)（1）、電子液壓泵（2）、電子泵繼電器（3）、上行電磁閥（4）、下行電磁閥（5）、鎖止電磁閥（6）、解鎖電磁閥（7）、上限位檢測傳感器（9）、鎖止位檢測傳感器（10）、解鎖位檢測傳感器（11）、主控單元（20）和操作控制器（21）。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實現(xiàn)了上行機構(gòu)的智能控制，主控單元通過對操作控制器的按鈕動作指令的判斷來實現(xiàn)機構(gòu)的上行、下行、鎖止及解鎖動作，同時還可以根據(jù)按鈕動作的時間長短來實現(xiàn)點動及自動巡航兩種工作狀態(tài)，提升了系統(tǒng)的可操作性。
【專利說明】一種超大型挖掘機上行機構(gòu)控制的裝置及控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種挖掘機上行機構(gòu)的控制裝置、控制方法和節(jié)能控制方法，屬于挖掘機電液控制領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]超大型挖掘機主要應(yīng)用于大型礦產(chǎn)資源的開發(fā)，其自身集中了挖掘機領(lǐng)域最先進的技術(shù)，設(shè)備價格昂貴，整機無故障時間及停機時間要求極其苛刻，傳統(tǒng)的挖掘機維護手段根本不適應(yīng)其維護要求。
[0003]挖掘機上行機構(gòu)是針對超大型挖掘機體型龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點設(shè)計的輔助機構(gòu)，包括樓梯系統(tǒng)、集中加注系統(tǒng)行走機構(gòu)等，樓梯系統(tǒng)用于設(shè)備操作、維護人員上下挖掘機，集中加注系統(tǒng)用于加注挖掘機的燃油、液壓油等。目前，國內(nèi)的超大型挖掘機的上行機構(gòu)還不具備電液自動控制技術(shù)，主要采用純機械的機構(gòu)，國外雖然有個別企業(yè)的超大型挖掘機上行機構(gòu)采用電液控制，但還存在智能化不高，操作復(fù)雜的情況。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提供一種的超大型挖掘機上行機構(gòu)的控制裝置、控制方法和節(jié)能控制方法，實現(xiàn)超大型挖掘機上行機構(gòu)的智能控制，提高設(shè)備操作的安全性，節(jié)能能源。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種大型挖掘機上行機構(gòu)的控制裝置，包括電子液壓泵開關(guān)、電子泵繼電器、電子液壓泵、上行電磁閥、下行電磁閥、鎖止電磁閥、解鎖電磁閥、上限位檢測傳感器、解鎖位檢測傳感器、鎖止位檢測傳感器、主控單元和操作控制器。
[0006]所述操作控制器上設(shè)置有上行開關(guān)、下行開關(guān)、鎖止開關(guān)、解鎖開關(guān)。
[0007]控制信息由上行開關(guān)、下行開關(guān)、鎖止開關(guān)和解鎖開關(guān)輸入，經(jīng)操作控制器，進入主控單元；自動上行機構(gòu)位置信息由上限位檢測傳感器、鎖止位檢測傳感器、解鎖位檢測傳感器測量得到，進入主控單元；進入主控單元綜合處理控制信息和位置信息，形成上行機構(gòu)動作的控制信息，傳送給上行電磁閥、下行電磁閥、鎖止電磁閥和解鎖電磁閥。
[0008]該控制裝置的控制方法如下:
主控單元對操作控制器上的控制開關(guān)進行循環(huán)檢測，根據(jù)檢測結(jié)果和上行機構(gòu)所在位置發(fā)出控制指令；
當操作人員按下上行開關(guān)時，主控單元首先判斷上行機構(gòu)是否在上限位；如果上行機構(gòu)不在上限位，主控單元將執(zhí)行上行命令，驅(qū)動上行電磁閥工作，上行電磁閥得電后打開上行油路，從而使上行機構(gòu)進入上行工作狀態(tài)，直至進入上限位位置。在行進過程中開關(guān)松開時，主控單元會立即停止上行動作。如果上行期間下行開關(guān)被觸發(fā)，主控單元會先停止上行，延時數(shù)秒后再驅(qū)動下行電磁閥工作，避免了液壓油路換向時造成的不必要沖擊。
[0009]當操作人員按下下行開關(guān)時，主控單元首先判斷上行機構(gòu)是否在鎖止位；如果此時上行機構(gòu)在鎖止位，系統(tǒng)將不執(zhí)行下行，否則主控單元將執(zhí)行下行命令，驅(qū)動下行電磁閥工作，下行電磁閥得電后打開下行油路，使上行機構(gòu)進入下行工作狀態(tài)。系統(tǒng)根據(jù)樓梯下行周期預(yù)先設(shè)定一個最長下行執(zhí)行時間，如果下行開關(guān)一直被觸發(fā)并超過預(yù)設(shè)時間，系統(tǒng)將進入停止狀態(tài)，避免不必要的能量損失。
[0010]當操作人員按下鎖止開關(guān)時，主控單元首先判斷上行機構(gòu)是否在上限位，如果此時上行機構(gòu)在上限位位置，主控單元將執(zhí)行鎖止動作，驅(qū)動鎖止電磁閥工作，打開鎖止工作油路，達到對上行機構(gòu)上鎖的目的。如果上行機構(gòu)不在上限位，系統(tǒng)將根據(jù)鎖止開關(guān)觸發(fā)的時間來決定是否進入自動上行狀態(tài)，如果鎖止開關(guān)觸發(fā)時間超過規(guī)定時間系統(tǒng)將進入自動上行狀態(tài)，系統(tǒng)將先執(zhí)行自動上行，待自動上行到上限位之后，系統(tǒng)進入將繼續(xù)自動執(zhí)行鎖止動作，待上行機構(gòu)到達鎖止位后，自動上行流程結(jié)束。否則認為是誤操作，不執(zhí)行命令。
[0011]當操作人員按下解鎖開關(guān)時，主控單元首先判斷上行機構(gòu)是否在解鎖位，如果上行機構(gòu)在解鎖位，系統(tǒng)將不執(zhí)行解鎖命令，如果上行機構(gòu)在鎖止位，系統(tǒng)將執(zhí)行解鎖，直至上行機構(gòu)到達解鎖位以后解鎖指令才停止。
[0012]另外，系統(tǒng)設(shè)置保護功能，當系統(tǒng)檢測上行機構(gòu)不在上限位時，如果此時機器要求動作，將執(zhí)行動作保護命令，該命令使挖掘機整車行走及回轉(zhuǎn)動作被禁止，并通過設(shè)置在操作控制器上的動作保護指示燈及監(jiān)控器的人機交互發(fā)出警報信號。
[0013]該裝置的節(jié)能控制方法是:
(1)主控單元循環(huán)檢測操作控制器上的按鈕狀態(tài)及電子液壓泵開關(guān)狀態(tài)；
(2)如果操作控制器上的開關(guān)在規(guī)定時間內(nèi)動作，并且電子液壓泵開關(guān)狀態(tài)為閉合，主控單元停止對電子泵繼電器的驅(qū)動輸出，電子液壓泵停止工作。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實現(xiàn)了上行機構(gòu)的智能控制。一是節(jié)能，主控單元可以根據(jù)操作控制器上的按鈕狀態(tài)及電子液壓泵開關(guān)狀態(tài)、來判斷是否讓電子液壓泵進入休眠狀態(tài)，避免了動力機構(gòu)的空轉(zhuǎn)，節(jié)省能源。二是安全，系統(tǒng)在上行、下行的動作轉(zhuǎn)換之間設(shè)置了時間延遲，避免了液壓油路換向時造成的不必要沖擊，保證了設(shè)備安全。同時通過對上行機構(gòu)位置的檢測來實現(xiàn)對異常情況下的挖掘機誤動作保護。三是可操作性高，通過對系統(tǒng)的巡航控制可以大大簡化操作，四是，系統(tǒng)通過操作控制器對操作按鈕及指示燈的集成，提升了系統(tǒng)的可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的電原理框圖；
圖2為本發(fā)明的安裝示意圖；
圖3為圖2的局部放大圖；
圖4為本發(fā)明傳感器安裝座的安裝示意圖；
1、電子泵開關(guān)，2、電子液壓泵，3、電子泵繼電器，4、上行電磁閥，5、下行電磁閥，6、鎖止電磁閥，7、解鎖電磁閥，8、監(jiān)控器，9、上限位檢測傳感器，10、鎖止位檢測傳感器，11、解鎖位檢測傳感器，12、上行開關(guān)，13、下行開關(guān)，14、鎖止開關(guān)，15、解鎖開關(guān)，16、動作保護指示燈，
17、上限位指示燈，18、鎖止位指示燈，19、解鎖位指示燈，20、主控單元,21、操作控制器，22、下箱體，23、上箱體，24、上行油缸，25、鎖止油缸，26、鎖桿凸起，27、上限位感應(yīng)塊，28、鎖桿，29、傳感器安裝座。

【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0017]如圖1所示，一種大型挖掘機的上行機構(gòu)控制裝置，包括電子液壓泵開關(guān)1、電子液壓泵2、電子泵繼電器3、上行電磁閥4、下行電磁閥5、鎖止電磁閥6、解鎖電磁閥7、上限位檢測傳感器9、鎖止位檢測傳感器10、解鎖位檢測傳感器11、監(jiān)控器8、主控單元20和操作控制器21 ；
所述操作控制器21上設(shè)置有上行開關(guān)12、下行開關(guān)13、鎖止開關(guān)14和解鎖開關(guān)15 ；控制信息由上行開關(guān)12、下行開關(guān)13、鎖止開關(guān)14和解鎖開關(guān)15輸入，經(jīng)操作控制器21，進入主控單元20 ;自動上行機構(gòu)位置信息由上限位檢測傳感器9、鎖止位檢測傳感器10、解鎖位檢測傳感器11測量得到，進入主控單元20 ;進入主控單元20綜合處理控制信息和位置信息，形成上行機構(gòu)動作的控制信息，傳送給上行電磁閥4、下行電磁閥5、鎖止電磁閥6和解鎖電磁閥7。
[0018]進一步，為方便操作人員掌握上行機構(gòu)的運轉(zhuǎn)情況，所述操作控制器21上設(shè)置有動作保護指示燈16、上限位指示燈17、鎖止位指示燈18和解鎖位指示燈19,用來顯示上行機構(gòu)的運轉(zhuǎn)情況。
[0019]所述操作控制器21與主控單元20通過總線方式連接。
[0020]優(yōu)選的，所述上行開關(guān)12、下行開關(guān)13、鎖止開關(guān)14和解鎖開關(guān)15可以選擇市場上常用的開關(guān)，本發(fā)明選擇使用復(fù)位常開式按鈕開關(guān)，只有按壓觸點時開關(guān)接通，收松開觸點開關(guān)自動斷開，無需完成關(guān)閉開關(guān)動作，避免操作人員忘記關(guān)閉開關(guān)而使動力系統(tǒng)空轉(zhuǎn)等問題發(fā)生。
[0021]優(yōu)選的，所述上限位檢測傳感器9、解鎖位檢測傳感器10、鎖止位檢測傳感器11可以使用機械式觸點開關(guān)、光電開關(guān)、電磁開關(guān)等，使用電感式PNP接近開關(guān)具有價格低且性能穩(wěn)定的特點，適合在野外、震動等惡劣環(huán)境工作。
[0022]以加注系統(tǒng)上行機構(gòu)為例，如圖2、圖3和圖4所示，上限位檢測傳感器9、解鎖位檢測傳感器10和鎖止位檢測傳感器11安裝在傳感器安裝座29上，傳感器安裝座29安裝在上箱體23上；下箱體22上設(shè)置有上限位感應(yīng)塊25，鎖桿28上設(shè)置有感應(yīng)鎖桿凸起26。下箱體22在上下行油缸24的帶動下上下行走，當上限位感應(yīng)塊25運行到上限位傳感器29位置時，上限位傳感器29發(fā)出上行結(jié)構(gòu)到達上限位信息；當鎖止油缸25活塞桿拉動鎖桿28往鎖止方向運動，鎖桿凸起26移動到鎖止位檢測傳感器10位置時，鎖止位檢測傳感器10發(fā)出上行機構(gòu)在鎖止位的信息，當鎖止油缸25活塞桿拉動鎖桿28往解鎖方向運動，鎖桿凸起26移動到解鎖位檢測傳感器11位置時，解鎖位檢測傳感器11發(fā)出上行機構(gòu)在解鎖位的信息。
[0023]進一步，為了給操作人員的直觀信息，系統(tǒng)還設(shè)置監(jiān)控器8，用于監(jiān)視系統(tǒng)的工作狀態(tài)，當電子泵休眠時可以提供指示，同時當系統(tǒng)進入動作保護是提供警示作用，另外監(jiān)控器還設(shè)置了上行機構(gòu)模擬運行界面，及虛擬操作控制器運轉(zhuǎn)狀態(tài)，可以提供簡單易懂的人機操作界面，實時的監(jiān)控系統(tǒng)運行狀態(tài)。所述監(jiān)控器8與主控單元20以總線方式連接。
[0024]上述的一種大型挖掘機的自動上行機構(gòu)控制裝置，其控制方法是:
主控單元20檢測到上行開關(guān)12閉合時，首先判斷上行機構(gòu)是否在上限位；如果上行機構(gòu)不在上限位，主控單元將執(zhí)行上行命令，驅(qū)動上行電磁閥4工作，上行電磁閥4得電后打開上行油路，從而使上行機構(gòu)在上行油缸24的拉動下進入上行工作狀態(tài)，直至進入上限位；在行進過程中開關(guān)松開時，主控單元會立即停止上行動作。如果此時下行開關(guān)13被觸發(fā)，主控單元20會先停止上行，延時數(shù)秒后再驅(qū)動下行電磁閥5工作。
[0025]主控單元20檢測到下行開關(guān)13閉合時，首先判斷上行機構(gòu)是否在鎖止位；如果此時上行機構(gòu)在鎖止位，系統(tǒng)將不執(zhí)行下行，否則主控單元20將執(zhí)行下行命令，驅(qū)動下行電磁閥5工作，下行電磁閥5得電后打開下行油路，使上行機構(gòu)在上行油缸的推動下進入下行工作狀態(tài)。
[0026]主控單元20檢測到鎖止開關(guān)14閉合時，首先判斷上行機構(gòu)是否在上限位，如果此時上行機構(gòu)在上限位，主控單元20將執(zhí)行鎖止動作，驅(qū)動鎖止電磁閥6工作；如果上行機構(gòu)不在上限位，系統(tǒng)將根據(jù)鎖止開關(guān)14的觸發(fā)時間來決定是否進入自動上行狀態(tài)，如果鎖止開關(guān)14觸發(fā)時間超過規(guī)定時間，系統(tǒng)將進入自動上行狀態(tài)，系統(tǒng)將先執(zhí)行自動上行，待自動上行到上限位之后，系統(tǒng)進入將繼續(xù)自動執(zhí)行鎖止動作，待上行機構(gòu)到達鎖止位后，自動上行流程結(jié)束；否則認為是誤操作，不執(zhí)行命令。
[0027]主控單元20檢測到解鎖開關(guān)15閉合時，首先判斷上行機構(gòu)是否在解鎖位，如果上行機構(gòu)在解鎖位，系統(tǒng)將不執(zhí)行解鎖命令，如果上行機構(gòu)在鎖止位，系統(tǒng)將執(zhí)行解鎖，直至上行機構(gòu)到達解鎖位以后解鎖指令停止。
[0028]當上行機構(gòu)不在上限位時，系統(tǒng)將執(zhí)行保護命令，該命令使挖掘機整車行走及回轉(zhuǎn)動作被禁止，并發(fā)出警報信號。
[0029]該控制裝置的節(jié)能控制方法是:
(1)主控單元20循環(huán)檢測操作控制器21上的按鈕狀態(tài)及電子液壓泵開關(guān)I狀態(tài)；
(2)如果操作控制器21上的開關(guān)在規(guī)定時間內(nèi)動作，并且電子液壓泵開關(guān)I狀態(tài)為閉合，主控單元20停止對電子泵繼電器的驅(qū)動輸出，電子液壓泵停止工作。
【權(quán)利要求】
1.一種超大型挖掘機的上行機構(gòu)的控制裝置，其特征在于，包括電子液壓泵開關(guān)(I)、電子液壓泵(2)、電子泵繼電器(3)、上行電磁閥(4)、下行電磁閥(5)、鎖止電磁閥(6)、解鎖電磁閥(7)、上限位檢測傳感器(9)、鎖止位檢測傳感器(10)、解鎖位檢測傳感器(11)、主控單元(20)和操作控制器(21); 所述操作控制器(21)上設(shè)置有上行開關(guān)(12)、下行開關(guān)(13)、鎖止開關(guān)(14)和解鎖開關(guān)(15)； 控制信息由上行開關(guān)(12)、下行開關(guān)(13)、鎖止開關(guān)(14)和解鎖開關(guān)(15)輸入，經(jīng)操作控制器(21)，進入主控單元(20);自動上行機構(gòu)位置信息由上限位檢測傳感器(9)、鎖止位檢測傳感器(10)、解鎖位檢測傳感器(11)測量得到，進入主控單元(20);進入主控單元(20)綜合處理控制信息和位置信息，形成上行機構(gòu)動作的控制信息，傳送給上行電磁閥(4 )、下行電磁閥(5 )、鎖止電磁閥(6 )和解鎖電磁閥(7 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超大型挖掘機上行機構(gòu)的控制裝置，其特征在于，所述操作控制器(21)上設(shè)置有動作保護指示燈(16)、上限位指示燈(17)、鎖止位指示燈(18)和解鎖位指示燈(19)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超大型挖掘機上行機構(gòu)的控制裝置，其特征在于，所述上行開關(guān)(12)、下行開關(guān)(13)、鎖止開關(guān)(14)和解鎖開關(guān)(15)為自復(fù)位常開式開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超大型挖掘機上行機構(gòu)的控制裝置，其特征在于，所述上限位檢測傳感器(9)、鎖止位檢測傳感器(10)、解鎖位檢測傳感器(11)為電感式PNP接近開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種超大型挖掘機上行機構(gòu)的控制裝置，其特征在于，所述上限位檢測傳感器(9 )、鎖止位檢測傳感器(10 )和解鎖位檢測傳感器(11)安裝在傳感器安裝座(29)上，傳感器安裝座(29)安裝在上箱體(23)上；下箱體(22)上設(shè)置有上限位感應(yīng)塊(27 )，鎖桿(28 )上設(shè)置有鎖桿凸起(26 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超大型挖掘機上行機構(gòu)的控制裝置，其特征在于所述監(jiān)控器(8)與主控單元(20)以總線方式電連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一權(quán)利要求所述的一種超大型挖掘機上行機構(gòu)的控制裝置，其控制方法是: 主控單元(20)對操作控制器(21)上的控制開關(guān)進行循環(huán)檢測，根據(jù)檢測結(jié)果和上行機構(gòu)所在位置發(fā)出控制指令； 當主控單元(20)檢測到上行開關(guān)(12)閉合時，首先判斷上行機構(gòu)是否在上限位；如果上行機構(gòu)不在上限位，主控單元將執(zhí)行上行命令，驅(qū)動上行電磁閥(4)工作，使上行機構(gòu)進入上行工作狀態(tài)，直至進入上限位；在行進過程中開關(guān)松開時，主控單元停止上行動作；如果此時下行開關(guān)(13)被觸發(fā)，主控單元(20)停止上行，延時數(shù)秒后再驅(qū)動下行電磁閥(5)工作； 當主控單元(20)檢測到鎖止開關(guān)(14)閉合時，首先判斷上行機構(gòu)是否在上限位，如果此時上行機構(gòu)在上限位，主控單元(20)執(zhí)行鎖止動作，驅(qū)動鎖止電磁閥(6)工作；如果上行機構(gòu)不在上限位，根據(jù)鎖止開關(guān)(14)的觸發(fā)時間決定是否進入自動上行狀態(tài)； 如果鎖止開關(guān)(14)觸發(fā)時間超過規(guī)定時間，進入自動上行狀態(tài)，到上限位之后，系統(tǒng)進入執(zhí)行鎖止動作，待上行機構(gòu)到達鎖止位后，自動上行程序結(jié)束；否則認為是誤操作，不執(zhí)行命令； 當主控單元(20)檢測到下行開關(guān)(13)閉合時，首先判斷上行機構(gòu)是否在鎖止位；如果此時上行機構(gòu)在鎖止位，系統(tǒng)將不執(zhí)行下行，否則主控單元(20)將執(zhí)行下行命令，驅(qū)動下行電磁閥(5)工作； 當主控單元(20)檢測到解鎖開關(guān)(15)閉合時，首先判斷上行機構(gòu)是否在解鎖位，如果上行機構(gòu)在解鎖位，不執(zhí)行解鎖命令，如果上行機構(gòu)在鎖止位，執(zhí)行解鎖，直至上行機構(gòu)到達解鎖位以后解鎖指令停止；同時還可以系統(tǒng)可以根據(jù)自動解鎖開關(guān)(15)的閉合時間來確定是否進入自動解鎖狀態(tài)，當閉合時間超過預(yù)設(shè)值時系統(tǒng)將進入自動解鎖狀態(tài)，驅(qū)動解鎖電磁閥(7)動作，直至解鎖位檢測傳感器(11)輸出信號為真時，自動解鎖停止； 當上行機構(gòu)不在上限位時，執(zhí)行保護命令，該命令使挖掘機整車行走及回轉(zhuǎn)動作被禁止，并通過監(jiān)控器(8)及發(fā)出警報信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的一種超大型挖掘機上行機構(gòu)的控制裝置，其節(jié)能控制方法是: (1)主控單元(20)循環(huán)檢測操作控制器(21)上的按鈕狀態(tài)及電子液壓泵開關(guān)(I)狀態(tài)； (2)如果操作控制器(21)上的開關(guān)在規(guī)定時間內(nèi)動作，并且電子液壓泵開關(guān)(I)狀態(tài)為閉合，主控單元(20 )停止對電子泵繼電器的驅(qū)動輸出，電子液壓泵停止工作。
【文檔編號】E02F9/20GK104196078SQ201410372165
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】李亞東, 高見廠, 孟凡建, 楊裕豐, 廖明軍, 魏學(xué)平, 吳慶禮, 史繼江, 荊寶峰, 楊曉磊, 徐立明, 劉永杰, 張科偉 申請人:徐州徐工挖掘機械有限公司