CN102535553B - 一种可变铲斗及其控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变铲斗及其控制装置，可变铲斗包括铲斗基体、左铲斗动体和右铲斗动体，铲斗基体、左铲斗动体和右铲斗动体分别包括通过枢轴连接的上节臂和下节臂，铲斗基体下节臂固定在一连接基板上，左铲斗动体的下节臂和右铲斗动体的下节臂均与设在连接基板上的旋转轨道滑动连接；在三个铲斗体的下节臂的一侧均设有控制三个铲斗体进行抓握的铲斗油缸。本发明具有变形为抓斗的功能，可完成抓握作业，铲斗通过圆形连接基板与挖掘机斗杆联接，方便更换，通过采用换向阀、电磁比例阀、按钮开关、手先导阀、脚踏阀进行铲斗变形、复原、挖掘卸载和抓握作业，成本低且操作简单方便。

Description

一种可变铲斗及其控制装置

技术领域

本发明涉及铲斗机械制造领域，具体涉及一种可变铲斗及其控制装置。

背景技术

随着社会发展及国家建设需求，挖掘机的使用范围越来越广，挖掘机在矿产开发、水利施工及道路修建等方面起到举足轻重的作用。由于工程机械行业竞争日趋激烈，特别是挖掘机领域更加面临机遇及挑战，各挖掘机厂家相继开发出新机型来满足客户需求。为了使开发出挖掘机更加高效、节能，一机能完成多项作业，避免频繁更换铲斗等工作装置，提高作业效率，适应多样的作业要求，并具有良好的响应性能及操作性能，各主机厂家竞相提升液压系统的性能，铲斗与斗杆的装配上安装快换接头，提高工作装置的更换速度。中国专利CN200978434Y提供了一种可旋转多功能铲斗，包括侧加强板、主刀板、斗钩、动斗、基斗、液压油缸、回转支承、液压马达、连接耳板、耳环，连接耳板直接与工程机械动臂连接，回转支承一侧与连接耳板连接，另一侧与基斗连接，液压马达固定在回转支承上，动斗分别与基斗铰连接于A点，与液压油缸铰连接于C点，液压油缸一端与动斗铰连接于C点，另一端与基斗铰连接于B点，通过液压马达的转动实现铲斗在垂直于x轴平面内的旋转，通过液压油缸的伸缩实现动斗的开合，具有旋转、装载、夹持、吊装、推土、扒料、旋桩等功能，且不受场地等限制。但是该技术方案中的铲斗旋转角度有限，抓握能力不及普通抓斗。目前国内主要挖掘机厂家普遍采用反铲铲斗作业，选配多为破碎锤，而选配可进行抓握作业的工作装置很少。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种可变铲斗，改变普通铲斗的形状，在无需更换铲斗的情况下，使挖掘机能够完成铲斗的挖掘与卸载，同时具有抓斗功能；本发明的另一个目的是提供一种上述可变铲斗的控制装置。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种可变铲斗，包括铲斗主体，其中，所述铲斗主体包括铲斗基体、左铲斗动体和右铲斗动体，所述铲斗基体、所述左铲斗动体和所述右铲斗动体分别包括通过枢轴连接的上节臂和下节臂，并且：

所述铲斗基体的下节臂固定在一连接基板上，所述连接基板铰接在液压挖掘机的斗杆上，所述左铲斗动体的下节臂和所述右铲斗动体的下节臂均与设在所述连接基板上的旋转轨道滑动连接，所述左铲斗动体和所述右铲斗动体通过所述旋转轨道滑动到所述铲斗基体的两侧；

在所述铲斗基体的下节臂的一侧设有固定铲斗油缸，所述固定铲斗油缸的一端固定连接在所述铲斗基体的上节臂的下末端，另一端固定连接在所述铲斗基体的下节臂的下末端；

在所述左铲斗动体的下节臂的一侧设有左铲斗油缸，所述左铲斗油缸的一端固定连接在所述左铲斗动体的上节臂的下末端，另一端固定连接在所述左铲斗动体的下节臂的下末端；

在所述右铲斗动体的下节臂的一侧设有右铲斗油缸，所述右铲斗油缸的一端固定连接在所述右铲斗动体的上节臂的下末端，另一端固定连接在所述右铲斗动体的下节臂的下末端；

所述固定铲斗油缸、所述左铲斗油缸和所述右铲斗油缸同时分别驱动所述铲斗基体的上节臂、所述左铲斗动体的上节臂和所述右铲斗动体的上节臂绕各自的上下节臂的铰接部位转动而实现向外张开或者向内抓紧。

进一步地，当所述左铲斗动体和所述右铲斗动体通过所述旋转轨道滑动到所述铲斗基体的两侧时，所述铲斗基体的上节臂的上末端、所述左铲斗动体的上节臂的上末端和所述右铲斗动体的上节臂的上末端齐平。

进一步地，所述连接基板为圆形，内部设有控制左、右铲斗动体的液压马达，液压管路配油装置。

进一步地，位于所述左铲斗动体和所述右铲斗动体的距离所述铲斗基体所在位置较远的一侧均设有侧板。

本发明还公开了一种如上述任意一项所述的可变铲斗的控制装置，其中，包括主控制器、回转马达、角度传感器、压力传感器、第一电磁阀、第二电磁阀、主泵电磁阀、集成多路阀、手动先导阀和脚踏阀，其中：

所述角度传感器、所述压力传感器分别和所述主控制器连接，所述角度传感器设置在所述连接基体内，用于测量所述左铲斗动体和所述右铲斗动体的旋转角度，所述压力传感器设于所述脚踏阀上，所述脚踏阀分别与所述集成多路阀、所述手动先导阀连接；所述第一电磁阀分别与所述集成多路阀、所述主控制器和所述手动先导阀连接，所述手动先导阀还与所述集成多路阀连接；所述第二电磁阀分别与所述回转马达、所述集成多路阀、所述主控制器连接；所述固定铲斗油缸、所述左铲斗油缸和所述右铲斗油缸分别与所述集成多路阀连接。

进一步地，所述集成多路阀包括备用阀芯、第一合流阀、第二合流阀和铲斗阀芯，所述第一合流阀、所述第二合流阀分别与挖掘机的前后泵主油路连接，所述备用阀芯与各个所述铲斗油缸连接，所述铲斗阀芯与所述手动先导阀连接。

进一步地，所述回转马达设在所述连接基板内。

进一步地，所述第二电磁阀控制铲斗动体旋转进出油路与前后泵主油路的通断，并通过过渡块与所述回转马达连接。

进一步地，所述固定铲斗油缸、所述左铲斗油缸和所述右铲斗油缸分别通过铲斗收放油缸进出油过渡块与所述集成多路阀连接。

与已有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.本发明铲斗具有变形为抓斗的功能，可完成抓握作业，铲斗通过圆形连接基板与挖掘机斗杆联接，方便更换，通过采用换向阀、电磁比例阀、按钮开关、手动先导阀和脚踏阀进行铲斗变形、复原、挖掘卸载和抓握作业，成本低且操作简单方便；

2.本发明控制装置可兼容现有挖掘机用多路阀块，因此无需重新设计多路阀结构，具有通用性。

附图说明

图1是本发明可变铲斗及其控制装置中的可变铲斗作为抓斗时的结构示意图；

图2是本发明可变铲斗及其控制装置中的可变铲斗的铲斗基体的侧视图；

图3是本发明可变铲斗及其控制装置中的可变铲斗作为铲斗时的主视图；

图4是本发明可变铲斗及其控制装置中的控制装置的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合原理图和具体操作实施例对本发明作进一步说明。

本发明可变铲斗及其控制装置包括铲斗主体，如图1所示，铲斗主体包括铲斗基体1、左铲斗动体2和右铲斗动体3，铲斗基体1、左铲斗动体2和右铲斗动体3分别包括通过枢轴连接的上节臂11、21、31和下节臂12、22、32。铲斗基体1的下节臂12固定在一连接基板4上，在本实施例中，连接基板4为圆形。连接基板4铰接在液压挖掘机的斗杆上，左铲斗动体2的下节臂22和右铲斗动体3的下节臂32均与设在连接基板4上的旋转轨道滑动连接，左铲斗动体2和右铲斗动体3通过旋转轨道按图1中箭头的方向滑动到铲斗基体1的两侧，滑动后的效果图如图3所示，此时本可变铲斗可作为铲斗使用。固定铲斗油缸13、左铲斗油缸23和右铲斗油缸33同时分别驱动铲斗基体1的上节臂11、左铲斗动体2的上节臂21和右铲斗动体3的上节臂31绕各自的上下节臂的铰接部位转动而实现向外张开或者向内抓紧。如图3所示，当左铲斗动体2和右铲斗动体3通过旋转轨道滑动到铲斗基体1的两侧时，铲斗基体1的上节臂11的上末端、左铲斗动体2的上节臂21的上末端和右铲斗动体3的上节臂31的上末端齐平。

图2为铲斗基体的侧视图，只示出了左铲斗动体2的放大结构，在左铲斗动体2的下节臂22的一侧设有左铲斗油缸23，左铲斗油缸23的一端固定连接在左铲斗动体2的上节臂21的下末端，另一端固定连接在左铲斗动体2的下节臂22的下末端。同样地，在铲斗基体1的下节臂12的一侧设有固定铲斗油缸13，固定铲斗油缸13的一端固定连接在铲斗基体1的上节臂11的下末端，另一端固定连接在铲斗基体1的下节臂12的下末端，同样的，在右铲斗动体3的下节臂32的一侧设有右铲斗油缸33，此处省略具体图示。三个油缸在图1为不可见。另外，继续参看图1所示，位于左铲斗动体2和右铲斗动体3的距离铲斗基体1所在位置较远的一侧均设有侧板24、34。

本发明另外设计的用于控制上述可变铲斗的控制装置，如图4并参看图1所示，主要包括主控制器001、回转马达002、角度传感器003、压力传感器004、第一电磁阀005、第二电磁阀006、主泵电磁阀007、集成多路阀008和手动先导阀009等。主控制器001位于驾驶室内，回转马达002设在连接基板4内。角度传感器003、压力传感器004分别和主控制器001连接，角度传感器003设置在连接基体4内，用于测量左铲斗动体2和右铲斗动体3的旋转角度，压力传感器004设于一脚踏阀010上，脚踏阀010分别与集成多路阀008、手动先导阀009连接。第一电磁阀005分别与集成多路阀008、主控制器001和手动先导阀009连接，手动先导阀009还与集成多路阀008连接，第二电磁阀006分别与回转马达002、集成多路阀008、主控制器001连接。固定铲斗油缸1、左铲斗油缸2和右铲斗油缸3分别与集成多路阀008连接。

具体地，集成多路阀008包括备用阀芯0081、第一合流阀0082、第二合流阀0083和铲斗阀芯0084，第一合流阀0082、第二合流阀0083分别与挖掘机的前后泵连接，前后泵分别由前泵电磁阀013和后泵电磁阀014控制。备用阀芯0081与各个铲斗油缸连接，铲斗阀芯0084与手动先导阀009连接。第二电磁阀006通过控制铲斗动体旋转进出油过渡块011与回转马达002连接。固定铲斗油缸13、左铲斗油缸23和右铲斗油缸33分别通过铲斗收放油缸进出油过渡块012与集成多路阀008连接。

继续参看图1和图4所示：

（1）本铲斗作为普通铲斗进行作业时：操作手动先导阀009，控制油进入铲斗阀芯0084控制油口端，XAK为铲斗挖掘（XAK进油，XBK回油），XBK为铲斗卸载（XBK进油，XAK回油），同时只要手动先导阀009有动作，压力传感器004就检测到压力信号，并传递给主控制器001。主控制器001输出控制信号给第一电磁阀005和前泵电磁阀013、后泵电磁阀014，第一电磁阀005换向，使合流阀XBP2，即第一合流阀0082处于左位工作，实现铲斗合流；而前泵电磁阀013和后泵电磁阀014分别根据铲斗作业需要控制主泵输出流量与铲斗作业需要流量相符；

（2）本铲斗由普通铲斗变抓斗的动作控制过程：铲斗由普通铲斗变形为抓斗，需要将左铲斗动体2和右铲斗动体3旋出，按动控制可动铲斗体旋出按钮，主控制器001收到按钮动作信号，经运算后，同时输出控制信号给第一电磁阀005，第二电磁阀006及前泵电磁阀013、后泵电磁阀014。第二电磁阀006换向，处于左工作位，使主油路与执行元件回转马达002相通，第一电磁阀005换向，使控制油进入合流阀XBP2，即第一合流阀0082的控制油口端，第一合流阀0082处于左位工作，切断主油路P4回油通路，使P4主油路通过第二电磁阀006工作位进入第二电磁阀006，实现两个铲斗动体2、3旋出。当两个铲斗动体2、3旋转到位时，角度传感器003将极限位置信号传输给主控制器001，主控制器001收到极位信号后，切断输出给第二电磁阀006、第一电磁阀005和前泵电磁阀013、后泵电磁阀014的控制信号，使第二电磁阀006、第一电磁阀005和前泵电磁阀013、后泵电磁阀014复位，回转马达002停止工作，主泵将输出流量降低，完成普通铲斗变为抓斗；

（3）本铲斗从抓斗状态还原为普通铲斗动作控制过程：抓斗要还原成普通铲斗单动作时，只需要按动可动铲斗体旋回电控按钮，控制过程与铲斗变为抓斗相同，只是第二电磁阀006右位处于工作位，主控制器001接收到可动铲斗体旋回电控按钮信号后，同理当角度传感器003检测到回位极限角位移值时，主控制器001切断输出给第二电磁阀006、第一电磁阀005和前泵电磁阀013、后泵电磁阀014的控制信号，使第二电磁阀006、第一电磁阀005电磁阀复位，前泵电磁阀013、后泵电磁阀014电磁阀开度减小，回转马达002停止工作，主泵输出流量降低，完成抓斗复原为普通铲斗；

（4）本铲斗在抓斗状态进行抓握作业控制过程：抓斗进行抓握作业，通过脚踏阀010、备用阀芯0081、合流阀芯XBP1，即第二合流阀0083及装配于三个铲斗体上的油缸完成。脚踏阀010动作，控制油经P3（P4）进入备用阀芯控制油口端XAO（XBO），P3的压力油经梭阀进入合流阀XBP1，即第二合流阀0083的控制油口端，备用阀芯0081换向，右位（左位）工作，合流阀XBP1，即第二合流阀0083右位工作，实现铲斗抓握作业合流；同时压力传感器004检测到脚踏阀010动作，将信号传递给主控制器001，主控制器001经过运算后，输出信号给前后泵电磁阀013、014，使主泵输出流量匹配抓斗作业需求。当脚踏阀010停止动作，备用阀芯0081、第二合流阀0083复位，铲斗抓握动作停止，压力传感器004无压力信号，铲斗抓握作业停止对主泵流量调节，主泵流量降低以节能；

（5）在进行两个铲斗动体旋出和旋回操作时，当角度位置信号是旋出极限位置时，按动可动铲斗体旋出按钮，两个铲斗动体2、3不动作，通过程序对此种情况进行锁定；同理当可动铲斗体在旋回的极限位置时，按动可动铲斗体旋回按钮，两个铲斗动体2、3不动作，通过程序对该情况进行锁定；当可动铲斗体处于非极限位置时，按动电控按钮，两个铲斗动体可动作，主控制器001对此种情况不进行锁定；

（6）在挖掘机进行复合动作时控制过程：控掘机进行复合动作时，主要是控制主泵输出流量与各工作装置需求流量相匹配，各动作协调。主泵输出流量匹配主要靠主控制器001对采集到的作业信号进行运行比较，按预定程序输出不同信号给前后泵电磁阀013、014，控制主泵输出流量；各动作协调性，靠多路阀各主控阀芯开度及开启时间实现。

综上，本发明可变铲斗及其控制装置的铲斗具有变形为抓斗的功能，可完成抓握作业，铲斗通过圆形连接基板与挖掘机斗杆联接，方便更换，通过采用换向阀、电磁比例阀、按钮开关、手先导阀、脚踏阀进行铲斗变形、复原、挖掘卸载和抓握作业，成本低且操作简单方便；本发明控制装置可兼容现有挖掘机用多路阀块，因此无需重新设计多路阀结构，具有通用性。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但本发明并不限制于以上描述的具体实施例，其只是作为范例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作出的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种可变铲斗，包括铲斗主体，其特征在于，所述铲斗主体包括铲斗基体、左铲斗动体和右铲斗动体，所述铲斗基体、所述左铲斗动体和所述右铲斗动体分别包括通过枢轴连接的上节臂和下节臂，并且：

所述铲斗基体的下节臂固定在一连接基板上，所述连接基板铰接在液压挖掘机的斗杆上，所述左铲斗动体的下节臂和所述右铲斗动体的下节臂均与设在所述连接基板上的旋转轨道滑动连接，所述左铲斗动体和所述右铲斗动体通过所述旋转轨道滑动到所述铲斗基体的两侧；

在所述铲斗基体的下节臂的一侧设有固定铲斗油缸，所述固定铲斗油缸的一端固定连接在所述铲斗基体的上节臂的下末端，另一端固定连接在所述铲斗基体的下节臂的下末端；

在所述左铲斗动体的下节臂的一侧设有左铲斗油缸，所述左铲斗油缸的一端固定连接在所述左铲斗动体的上节臂的下末端，另一端固定连接在所述左铲斗动体的下节臂的下末端；

在所述右铲斗动体的下节臂的一侧设有右铲斗油缸，所述右铲斗油缸的一端固定连接在所述右铲斗动体的上节臂的下末端，另一端固定连接在所述右铲斗动体的下节臂的下末端；

所述固定铲斗油缸、所述左铲斗油缸和所述右铲斗油缸同时分别驱动所述铲斗基体的上节臂、所述左铲斗动体的上节臂和所述右铲斗动体的上节臂绕各自的上下节臂的铰接部位转动而实现向外张开或者向内抓紧。

2.如权利要求1所述的可变铲斗，其特征在于，当所述左铲斗动体和所述右铲斗动体通过所述旋转轨道滑动到所述铲斗基体的两侧时，所述铲斗基体的上节臂的上末端、所述左铲斗动体的上节臂的上末端和所述右铲斗动体的上节臂的上末端齐平。

3.如权利要求1所述的可变铲斗，其特征在于，所述连接基板为圆形，内部设有控制左、右铲斗动体的液压马达，液压管路配油装置。

4.如权利要求1所述的可变铲斗，其特征在于，位于所述左铲斗动体和所述右铲斗动体的距离所述铲斗基体所在位置较远的一侧均设有侧板。

5.一种如权利要求1至4中任意一项所述的可变铲斗的控制装置，其特征在于，包括主控制器、回转马达、角度传感器、压力传感器、第一电磁阀、第二电磁阀、主泵电磁阀、集成多路阀、手动先导阀和脚踏阀，其中：

所述角度传感器、所述压力传感器分别和所述主控制器连接，所述角度传感器设置在所述连接基体内，用于测量所述左铲斗动体和所述右铲斗动体的旋转角度，所述压力传感器设于所述脚踏阀上，所述脚踏阀分别与所述集成多路阀、所述手动先导阀连接；所述第一电磁阀分别与所述集成多路阀、所述主控制器和所述手动先导阀连接，所述手动先导阀还与所述集成多路阀连接；所述第二电磁阀分别与所述回转马达、所述集成多路阀、所述主控制器连接；所述固定铲斗油缸、所述左铲斗油缸和所述右铲斗油缸分别与所述集成多路阀连接。

6.如权利要求5所述的可变铲斗的控制装置，其特征在于，所述集成多路阀包括备用阀芯、第一合流阀、第二合流阀和铲斗阀芯，所述第一合流阀、所述第二合流阀分别与挖掘机的前后泵主油路连接，所述备用阀芯与各个所述铲斗油缸连接，所述铲斗阀芯与所述手动先导阀连接。

7.如权利要求5所述的可变铲斗的控制装置，其特征在于，所述回转马达设在所述连接基板内。

8.如权利要求5所述的可变铲斗的控制装置，其特征在于，所述第二电磁阀控制铲斗动体旋转进出油路与前后泵主油路的通断，并通过过渡块与所述回转马达连接。

9.如权利要求5所述的可变铲斗的控制装置，其特征在于，所述固定铲斗油缸、所述左铲斗油缸和所述右铲斗油缸分别通过铲斗收放油缸进出油过渡块与所述集成多路阀连接。

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