CN102566488B - 一种铰接装置自动归位的控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铰接装置自动归位的控制系统和方法，系统包括：液压单元，用于驱动铰接装置在垂直和水平方向移动；伺服单元，用于驱动铰接装置在平面旋转方向转动；控制单元，用于控制液压单元和伺服单元的开启和停止；其中控制单元分别与液压单元和伺服单元连接。采用本发明的技术方案，解决了发动机与变速箱铰接装置铰接完成后的设备自动归位问题，节省人力，提高了生产效率。

Description

一种铰接装置自动归位的控制系统和方法

技术领域

本发明涉及工程机械自动控制领域，尤其涉及一种铰接装置自动归位的控制系统和方法。

背景技术

在挖掘机、装载机、压路机等工程机械总装线上有一个很重要的设备即发动机与变速箱铰接装置，该设备用于将发动机和变速箱进行合体。由于铰接时需要对齿圈和定位孔及固定螺栓，此设备需要在上下左右和平面旋转六个位置进行运动。

传统的发动机与变速箱铰接装置铰接完成后，为了下次工作的需要，需要人工将铰接装置进行归位，即将设备调整到水平面和垂直面及选择方向都位于初始位置，由于没有自动装置，需要耗费大量的人力，而且对操作工人的操作熟练度有很高要求，造成生产节拍很慢，可靠性不高。

发明内容

本发明的目的在于提出一种铰接装置自动归位的控制系统和方法，原有机械结构、设备不变，增加自动控制系统，解决了发动机与变速箱铰接装置铰接完成后的设备自动归位问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种铰接装置自动归位的控制系统，包括：

液压单元，用于驱动铰接装置在垂直和水平方向移动；

伺服单元，用于驱动铰接装置在平面旋转方向转动；

控制单元，用于控制液压单元和伺服单元的开启和停止；

其中控制单元分别与液压单元和伺服单元连接。

所述液压单元包括：

油泵电机，用于液压系统的油路供给；

四套电磁阀，分别用于驱动铰接装置在垂直面内的上下移动和水平面内的左右移动；

其中油泵电机通过接触器与控制单元的输出端连接，四套电磁阀分别通过中间继电器与控制单元的输出端连接。

所述伺服单元包括：

伺服控制器，用于控制铰接装置在旋转平面内转动的走位和定位；

旋转伺服电机，用于驱动铰接装置在旋转平面内转动；

其中伺服控制器包括：

两个正转控制端子，分别与直流正电源和控制单元的第一脉冲输出端连接；

两个反转控制端子，分别与直流正电源和控制单元的第二脉冲输出端连接；

一个启动控制端子，通过中间继电器与控制单元的输出端连接；

三个电源输出端子，与旋转伺服电机连接。

所述控制单元包括：

逻辑控制器，用于接收操作元件发出的操作信号和传感器发出的感应信号，根据预设规则输出控制信号；

第一传感器，用于监测铰接装置到达垂直方向、水平方向和平面旋转方向的极限位置时，向逻辑控制器发出第一感应信号；

第二传感器，用于第一传感器发出第一感应信号后继续监测铰接装置，当铰接装置到达垂直方向、水平方向和平面旋转方向的初始位置时，向逻辑控制器发出第二感应信号；

其中逻辑控制器输入端分别与第一传感器、第二传感器和操作元件连接。

所述操作元件包括：

第一主令开关，用于控制铰接装置在垂直方向的升降移动；

第二主令开关，用于控制铰接装置在水平方向的左右移动；

第三主令开关，用于控制铰接装置在平面旋转方向的转动；

归位开关，用于控制铰接装置自动回到初始位置；

复位开关，用于铰接装置在故障状态下的复位；

急停开关，用于紧急情况下停止铰接装置的动作；

转换开关，用于自动控制和手动控制的模式切换；

其中第一主令开关、第二主令开关、第三主令开关、归位开关、复位开关、急停开关和转换开关分别与逻辑控制器的输入端连接。

所述逻辑控制器的输出端与信号灯连接，当铰接装置自动归位操作完成时，所述信号灯亮起。

一种铰接装置自动归位的控制方法，控制单元接收归位操作信号，根据预设规则控制液压单元对铰接装置在垂直方向和水平方向进行归位，根据预设规则控制伺服单元对铰接装置在平面旋转方向进行归位。

控制单元中的逻辑控制器接收归位操作信号，根据预设规则对铰接装置在垂直或者水平方向进行归位时，使铰接装置自动沿预设的垂直或者水平方向移动，移动至垂直或者水平方向的极限位置时，触发第一传感器向控制器发出第一感应信号，控制器在预设时间内持续收到所述第一感应信号时，设备开始向所述预设的垂直或者水平方向的相反方向移动，移动至垂直或者水平方向初始位置时触发第二传感器向控制器发出第二感应信号，铰接装置停止移动。

控制单元中的逻辑控制器接收归位操作信号，根据预设规则对铰接装置在平面旋转方向进行归位时，使铰接装置自动沿预设的旋转方向转动，转动至平面旋转方向的极限位置时，触发第一传感器向控制器发出第一感应信号，控制器在预设时间内持续收到所述第一感应信号时，铰接装置开始向所述预设的旋转方向的相反方向转动，转动至平面旋转方向的初始位置时触发第二传感器向控制器发出第二感应信号，铰接装置停止转动。

所述控制器持续收到第一感应信号的预设时间为500毫秒。

采用本发明的技术方案，解决了发动机与变速箱铰接装置铰接完成后的设备自动归位问题，节省人力，提高了生产效率。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的铰接装置自动归位控制系统的结构示意图；

图2是本发明具体实施方式提供的铰接装置自动归位控制系统的一次系统原理图；

图3是本发明具体实施方式提供的铰接装置自动归位控制系统的二次系统原理图；

图4是本发明具体实施方式提供的铰接装置自动归位控制系统的二次系统原理图；

图5是本发明具体实施方式提供的铰接装置自动归位控制系统的二次系统原理图。

上述附图中的附图标记说明如下：

QA1～QA2：断路器；

MV1：伺服控制器；

KM2：接触器；

M1：旋转伺服电机；

M2：油泵电机；

SA1：转换开关；

SE1：急停开关；

SR1：复位开关；

SB1：归位开关；

SB2：第一主令开关；

SB3：第二主令开关；

SB4：第三主令开关；

XC1～XC6：传感器；

KY1～KY5：中间继电器；

DF1～DF4：电磁阀；

CPU：逻辑控制器；

HL1：信号灯。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

图1是本发明具体实施方式提供的铰接装置自动归位控制系统的结构示意图；如图1所示，该铰接装置自动归位控制系统包括：伺服单元101、控制单元102和液压单元103，其中液压单元，用于驱动铰接装置在垂直和水平方向移动；伺服单元，用于驱动铰接装置在平面旋转方向转动；控制单元，控制单元分别与液压单元和伺服单元连接，向液压单元和伺服单元输出信号，用于控制液压单元和伺服单元的开启和停止。

所述液压单元，包括油泵电机M2，用于液压系统的油路供给。如图2所示，油泵电机M2通过接触器KM2与控制单元的输出端连接，接触器KM2触点闭合时，油泵电机M2得电运转。接触器KM2电源输入端连接有断路器QA2，用于对油泵电机进行短路或过载保护。

所述液压单元103，还包括四套电磁阀DF1、DF2、DF3和DF4，用于驱动铰接装置在垂直方向的上下移动和水平方向的左右移动。如图5所示，所述电磁阀DF1～DF4分别与中间继电器KY2、KY3、KY4和KY5连接，当KY2～KY5触点闭合时，相应的电磁阀打开。如图3所示，所述中间继电器KY2、KY3、KY4和KY5分别与控制单元逻辑控制器的输出端连接，通过逻辑控制器控制中间继电器触点的打开和闭合，从而控制电磁阀的打开与关闭，达到控制铰接装置在垂直和水平方向移动的目的。

所述伺服单元101包括：伺服控制器MV1，用于控制铰接装置在旋转平面内转动的走位和定位；旋转伺服电机M1，用于驱动铰接装置在旋转平面内转动。

如图2所示，其中伺服控制器包括：

两个正转控制端子3、4，分别与直流正电源和控制单元的第一脉冲输出端连接；

两个反转控制端子5、6，分别与直流正电源和控制单元的第二脉冲输出端连接；

一个启动控制端子29，通过中间继电器KY1与控制单元的输出端连接，控制单元中的逻辑控制器通过控制中间继电器KY1的通断控制伺服控制器启动和停止；

三个电源输出端子U、V、W，与旋转伺服电机M1连接，以驱动旋转伺服电机工作。

所述伺服控制器的电源输入端R、S、T连接有断路器QA1，用于对旋转伺服电机进行短路过载保护。

所述控制单元102包括：逻辑控制器CPU，用于接收操作元件发出的操作信号和传感器发出的感应信号，根据预设规则输出控制信号；

第一传感器，用于监测铰接装置到达垂直方向、水平方向和平面旋转方向的极限位置时，向逻辑控制器发出第一感应信号；

第二传感器，用于第一传感器发出第一感应信号后继续监测铰接装置，当铰接装置到达垂直方向、水平方向和平面旋转方向的初始位置时，向逻辑控制器发出第二感应信号；

其中逻辑控制器输入端分别与第一传感器、第二传感器和操作元件连接。所述第一传感器设置于铰接装置在垂直方向、水平方向和平面旋转方向的极限位置；所述第二传感器，设置于铰接装置在垂直方向、水平方向和平面旋转方向的初始位置。

所述操作元件包括：

第一主令开关SB2，用于控制铰接装置在垂直方向的升降移动；

第二主令开关SB3，用于控制铰接装置在水平方向的左右移动；

第三主令开关SB4，用于控制铰接装置在平面旋转方向的转动；

归位开关SB1，用于控制铰接装置自动回到初始位置；

复位开关SR1，用于铰接装置在故障状态下的复位；

急停开关SE1，用于紧急情况下停止铰接装置的动作；

转换开关SA1，用于自动控制和手动控制的模式切换；

如图3所示，其中第一主令开关SB2、第二主令开关SB3、第三主令开关SB4、归位开关SB1、复位开关SR1、急停开关SE1和转换开关SA1分别与逻辑控制器的输入端连接，向逻辑控制器发出操作信号。

如图4所示，传感器XC1～XC6分别于逻辑控制器的输入端连接，向逻辑控制器发出传感信号。其中XC1、XC3和XC5为第一传感器，分别用于监测铰接装置到达垂直方向、水平方向和平面旋转方向的极限位置时，向逻辑控制器发出第一感应信号；XC2、XC4和XC6为第二传感器，分别用于在第一传感器发出第一感应信号后继续监测铰接装置，当铰接装置到达垂直方向、水平方向和平面旋转方向的初始位置时，向逻辑控制器发出第二感应信号。

如图3所示，逻辑控制器的输出端还可与信号灯HL1连接，当铰接装置自动归位操作完成时，所述信号灯HL1亮起。

本发明具体实施方式提供的控制系统控制铰接装置工作的方式如下：

第一主令开关SB2有上下二个位置，需要铰接装置上升时将第一主令开关朝上工作，此时逻辑控制器07输入端得到信号，通过逻辑控制器预设程序判断输出，使得接触器KM2得电，触点闭合，油泵电机M2得电运转，同时中间继电器KY2得电，触点闭合，电磁阀DF1打开，升降台向上移动。需要铰接装置下降时将第一主令开关朝下工作，此时逻辑控制器08输入端得到信号，通过逻辑控制器预设程序判断输出，接触器KM2得电，触点闭合，油泵电机M2得电运转，同时中间继电器KY3得电，触点闭合，电磁阀DF2打开，升降台向下移动。

第二主令开关SB3有左右二个位置，需要设备左移时将第二主令开关朝左工作，此时逻辑控制器09输入端得到信号，通过逻辑控制器预设程序判断输出，接触器KM2得电，触点闭合，油泵电机M2得电运转，同时中间继电器KY4得电，触点闭合，电磁阀DF3打开，升降台向左移动。需要设备右移时将第二主令开关朝右工作，此时逻辑控制器10输入端得到信号，通过逻辑控制器预设程序判断输出，接触器KM2得电，触点闭合，油泵电机M2得电运转，同时中间继电器KY5得电，触点闭合，电磁阀DF4打开，升降台向右移动。

第三主令开关SB4有左右二个位置，需要铰接装置往左旋转时将第三主令开关朝左工作，此时逻辑控制器11输入端得到信号，通过逻辑控制器预设程序判断输出，中间继电器KY1闭合，伺服控制器运行；同时，逻辑控制器按预先设定的指令通过第一脉冲输出端输出正脉冲到伺服控制器4号端子，伺服电机向左运动，铰接装置向左旋转。需要铰接装置往右旋转时将第三主令开关朝右工作，此时逻辑控制器的1CH01输入端得到信号，通过逻辑控制器预设程序判断输出，中间继电器KY1闭合，伺服控制器运行；PLC按预先设定的指令通过第二脉冲输出端输出负脉冲到伺服控制器6号段子，伺服电机向右运动，铰接装置向右旋转。

当发动机与变速箱铰接完成时，按下归位开关SB1，此时逻辑控制器05输入端得到归位操作信号，逻辑控制器通过预设程序进行相关归位动作过程。铰接装置自动回到初始位置。归位动作过程包括：

垂直方向归位，逻辑控制器接到归位操作信号后，不管铰接装置本身在任何位置先自动下降，逻辑控制器相关输出端输出控制信号，接触器KM2得电，触点闭合，油泵电机M2得电运转，同时中间继电器KY3得电，触点闭合，电磁阀DF2打开，下降到下限位时，第一传感器XC1发出第一感应信号输入到逻辑控制器，逻辑控制器在预设时间内持续收到所述第一感应信号则程序判断此信号有效，然后自动上升，PLC相关输出端输出控制信号，接触器KM2得电，触点闭合，油泵电机M2得电运转，同时中间继电器KY2得电，触点闭合，电磁阀DF1打开，自动上升到第二传感器XC2处时设备处于垂直方向初始位置，油泵电机M2停止、电磁阀DF1停止输出。

水平方向归位，逻辑控制器接到归位操作信号后，不管铰接装置本身在任何位置先自动左移，逻辑控制器相关输出端输出控制信号，接触器KM2得电，触点闭合，油泵电机M2得电运转，同时中间继电器KY4得电，触点闭合，电磁阀DF3打开，向左移动到左极限位置时，第一传感器XC3发出第一感应信号输入到逻辑控制器，逻辑控制器在预设时间内持续收到所述第一感应信号则程序判断此信号有效，然后自动右移，PLC相关输出端输出控制信号，接触器KM2得电，触点闭合，油泵电机M2得电运转，同时中间继电器KY5得电，触点闭合，电磁阀DF4打开，自动右第二感应器XC4处时设备处于水平方向初始位置，油泵电机M2停止、DF4停止输出。

平面旋转方向归位，逻辑控制器接到归位操作信号后，不管铰接装置本身在任何位置先自动向左旋转，逻辑控制器相关输出端输出控制信号，中间继电器KY1闭合，伺服控制器MV1运行；同时，逻辑控制器按预先设定的指令通过第一脉冲输出端输出正脉冲到伺服控制器4号端子，伺服电机M1向左运动，铰接装置向左旋转。向左旋转至极限位置时，第一传感器XC5发出第一感应信号传回逻辑控制器，逻辑控制器在预设时间内持续收到所述第一感应信号则程序判断此信号有效，然后自动向右旋转，逻辑控制器相关输出端输出控制信号，此时中间继电器KY1闭合，伺服控制器MV1运行；同时PLC按预先设定的指令通过第二脉冲输出端输出负脉冲到伺服控制器6号端子，伺服电机M1向右旋转，右转到第二传感器XC6处时设备处于平面旋转方向的初始位置。

上述三个方向的归位过程中，逻辑控制器持续收到第一感应信号的预设时间优选为500毫秒。

三个方向全部回到初始位置后，归位完成指示灯HL1亮起，表示设备已全部就位，可以进行下一次工作。

本发明的具体实施方式还提供了一种铰接装置自动归位的控制方法。

所述铰接装置自动归位的控制方法，控制单元接收归位操作信号，根据预设规则控制液压单元对铰接装置在垂直方向和水平方向进行归位，根据预设规则控制伺服单元对铰接装置在平面旋转方向进行归位。

控制单元中的逻辑控制器接收归位操作信号，根据预设规则控制液压单元对铰接装置在垂直或者水平方向进行归位时，使铰接装置自动沿预设的垂直或者水平方向移动，移动至垂直或者水平方向的极限位置时，触发第一传感器向控制器发出第一感应信号，控制器在预设时间内持续收到所述第一感应信号时，设备开始向所述预设的垂直或者水平方向的相反方向移动，移动至垂直或者水平方向初始位置时触发第二传感器向控制器发出第二感应信号，铰接装置停止移动。

控制单元中的逻辑控制器接收归位操作信号，根据预设规则控制伺服单元对铰接装置在平面旋转方向进行归位时，使铰接装置自动沿预设的旋转方向转动，转动至平面旋转方向的极限位置时，触发第一传感器向控制器发出第一感应信号，控制器在预设时间内持续收到所述第一感应信号时，铰接装置开始向所述预设的旋转方向的相反方向转动，转动至平面旋转方向的初始位置时触发第二传感器向控制器发出第二感应信号，铰接装置停止转动。

所述控制器持续收到第一感应信号的预设时间优选为500毫秒。

采用本发明的技术方案，解决了发动机与变速箱铰接装置铰接完成后的设备自动归位问题，节省人力，提高了生产效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，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该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种铰接装置自动归位的控制系统，其特征在于，包括：

液压单元，用于驱动铰接装置在垂直和水平方向移动；

伺服单元，用于驱动铰接装置在平面旋转方向转动；

控制单元，用于控制液压单元和伺服单元的开启和停止；

其中控制单元分别与液压单元和伺服单元连接；

所述伺服单元包括：

伺服控制器，用于控制铰接装置在旋转平面内转动的走位和定位；

旋转伺服电机，用于驱动铰接装置在旋转平面内转动；

其中伺服控制器包括：

两个正转控制端子，分别与直流正电源和控制单元的第一脉冲输出端连接；

两个反转控制端子，分别与直流正电源和控制单元的第二脉冲输出端连接；

一个启动控制端子，通过中间继电器与控制单元的输出端连接；

三个电源输出端子，与旋转伺服电机连接。

2.根据权利要求1所述的铰接装置自动归位的控制系统，其特征在于，所述液压单元包括：

油泵电机，用于液压系统的油路供给；

四套电磁阀，分别用于驱动铰接装置在垂直面内的上下移动和水平面内的左右移动；

其中油泵电机通过接触器与控制单元的输出端连接，四套电磁阀分别通过中间继电器与控制单元的输出端连接。

3.根据权利要求1或2所述的铰接装置自动归位的控制系统，其特征在于，所述控制单元包括：

逻辑控制器，用于接收操作元件发出的操作信号和传感器发出的感应信号，根据预设规则输出控制信号；

第一传感器，用于监测铰接装置到达垂直方向、水平方向和平面旋转方向的极限位置时，向逻辑控制器发出第一感应信号；

第二传感器，用于第一传感器发出第一感应信号后继续监测铰接装置，当铰接装置到达垂直方向、水平方向和平面旋转方向的初始位置时，向逻辑控制器发出第二感应信号；

其中逻辑控制器输入端分别与第一传感器、第二传感器和操作元件连接。

4.根据权利要求3所述的铰接装置自动归位的控制系统，其特征在于，所述操作元件包括：

第一主令开关，用于控制铰接装置在垂直方向的升降移动；

第二主令开关，用于控制铰接装置在水平方向的左右移动；

第三主令开关，用于控制铰接装置在平面旋转方向的转动；

归位开关，用于控制铰接装置自动回到初始位置；

复位开关，用于铰接装置在故障状态下的复位；

急停开关，用于紧急情况下停止铰接装置的动作；

转换开关，用于自动控制和手动控制的模式切换；

其中第一主令开关、第二主令开关、第三主令开关、归位开关、复位开关、急停开关和转换开关分别与逻辑控制器的输入端连接。

5.根据权利要求3所述的铰接装置自动归位的控制系统，其特征在于，所述逻辑控制器的输出端与信号灯连接，当铰接装置自动归位操作完成时，所述信号灯亮起。

6.一种铰接装置自动归位的控制方法，其特征在于，控制单元接收归位操作信号，根据预设规则控制液压单元对铰接装置在垂直方向和水平方向进行归位，根据预设规则控制伺服单元对铰接装置在平面旋转方向进行归位；控制单元中的控制器接收归位操作信号，根据预设规则对铰接装置在平面旋转方向进行归位时，使铰接装置自动沿预设的旋转方向转动，转动至平面旋转方向的极限位置时，触发第一传感器向控制器发出第一感应信号，控制器在预设时间内持续收到所述第一感应信号时，铰接装置开始向所述预设的旋转方向的相反方向转动，转动至平面旋转方向的初始位置时触发第二传感器向控制器发出第二感应信号，铰接装置停止转动。

7.根据权利要求6所述的铰接装置自动归位的控制方法，其特征在于，控制单元中的控制器接收归位操作信号，根据预设规则对铰接装置在垂直或者水平方向进行归位时，使铰接装置自动沿预设的垂直或者水平方向移动，移动至垂直或者水平方向的极限位置时，触发第一传感器向控制器发出第一感应信号，控制器在预设时间内持续收到所述第一感应信号时，设备开始向所述预设的垂直或者水平方向的相反方向移动，移动至垂直或者水平方向初始位置时触发第二传感器向控制器发出第二感应信号，铰接装置停止移动。

8.根据权利要求6或7所述的铰接装置自动归位的控制方法，其特征在于，所述控制器持续收到第一感应信号的预设时间为500毫秒。