CN102660973A - 工程机械的伺服操作系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种工程机械的伺服操作系统，包括操作杆、电液伺服阀和相应的液压缸，其特征在于：操作杆是由多段相互连接的杆构成的，操作杆的段数和机械臂的段数相同，各节操作杆之间的连接方法与各节机械臂的连接方法相对应，操作杆的各个关节处装有电位器，机械臂的各个关节处的转轴上也相应地装有电位器，操作杆上的电位器和机械臂上相应的电位器之间通过电压比较电路控制液压伺服阀，液压伺服阀驱动相应的液压缸伸缩，从而驱动相应的机械臂作出相应的动作。其优点是：机械的操作非常直观，简单易学，可以大大缩短培训时间和成本，操控更加方便、快捷，可显著提供工作效率高，适用于各类具有多节机械臂的工程机械。

Description

工程机械的伺服操作系统
技术领域
本发明涉及一种工程机械的操作系统，尤其涉及一种挖掘机、装载机的伺服操作系统。
背景技术
现在土方挖掘、货物装卸、楼房混凝土浇筑、拆除等工作都离不开工程机械，比如挖掘机、矿用电铲、混凝土臂架输送泵车、液压破碎锤等，这类工程机械的工作臂一般都是多段机械臂组合而成，主要操控机构都设计成左右两个操作杆，比如挖掘机的工作臂就包括大臂、小臂和铲斗，其操控方法是左操作杆向前压则小臂伸出，向后压则小臂收，向左压左转，向右压右转，右操作杆向前压则落大臂，向后压则提升大臂，向左压杆收铲斗，向右压杆翻铲斗。要让机械臂最前端的铲斗快速准确地到达预定部位并进行挖掘运动，必须多个工作臂同时动作，每个操作杆有摆动4个方向，司机要同时操控左、右两个操作杆共8个方向，才能是铲斗顺畅的工作，由于操作杆和机械臂之间没有很直观的运动对应关系，使得这种操作很复杂，学起来也非常困难，需要很长的时间才能在脑海中建立操作杆和机械臂之间的运动对应关系，需要很长时间的培训和练习才能正常操作设备，因此，这类工程机械普遍存在操控机构与机械臂没有直观的对应关系、学习周期长的缺点，很多新的操作工工作效率很低，浪费了大量的练习时间和运行成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种工程机械的伺服操作系统，这种伺服操作系统的内部操作杆外形与机器工作部分外形基本相同，动作基本一致，使工程机械的操控更直观、易学。
为了达到上述目的，本发明提供了一种工程机械的伺服操作系统，包括操作杆、电液伺服阀和相应的液压缸，其特征在于：操作杆是由多段相互连接的杆构成，操作杆的形状和机械臂的形状相似，操作杆的段数和机械臂的段数相同，各节操作杆之间的连接方法与各节机械臂的连接方法相对应，操作杆的各个关节处装有电位器，机械臂各个关节的转轴处也相应的装有电位器，操作杆上的电位器和机械臂上相应的电位器之间通过电压比较电路和信号放大电路控制液压伺服阀，液压伺服阀驱动相应的液压缸伸缩，从而驱动相应的机械臂作出相应的动作。
当驾驶员搬动操作杆做出各种运动时，机械臂也会紧随其后作出相应的动作，比如挖掘机的驾驶员向上抬起大臂操作杆时，机械大臂也会随之抬起，驾驶员向下压铲斗操纵臂时，机械铲斗也会随之向下运动。
本发明与现有技术相比，其优点是：机械的操作非常直观，简单易学，可以大大缩短培训时间和成本，操控更加方便、快捷，可显著提供工作效率高，本发明设计新颖，结构合理，易于实现，适用于各类具有多节机械臂的工程机械。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1是本发明的一个机械臂的控制原理图。
图2是本发明在挖掘机上应用的操作杆的结构示意图。
图3是挖掘机的结构示意图。
图中，1.机身电位器壳体 2.机身电位器旋转轴 3.电源 4.操作杆电位器的壳体 5.操作杆电位器旋的转轴 6.电信号放大器 7.电液伺服阀 8.电液伺服阀阀芯 9.液压缸 10.大臂销 11.大臂操作杆销 12.机架 13.底座 14.大臂 15小臂 16.铲斗 17.大臂操作杆 18小臂操作杆 19.铲斗操作杆 20.机身电位器 21.操作杆电位器
具体实施方式
本发明以挖掘机为实施例，如图1～3所示，挖掘机的伺服操作系统包括操作杆、电液伺服阀和相应的液压缸，挖掘机的机械臂安装在机架12上，机械臂为三段，包括大臂14、小臂15和铲斗16，挖掘机操作杆也是由3段相互连接构成，包括大臂操作杆17、小臂操作杆18、铲斗操作杆19，操作杆的形状和机械臂的形状相似，各段操作杆之间的连接方法与各段机械臂的连接方法相对应，操作杆的各个关节处装有电位器，机械臂的各个关节处也相应的装有电位器，如大臂操作杆17与底座13连接的关节处是大臂操作杆销11，大臂操作杆销11的位置安装一个大臂的操作杆电位器21，操作杆电位器21的壳体4与底12相连，操作杆电位器21的转轴5与大臂操作杆17连接并可以同步转动；机械臂的大臂14和机架12的连接处是大臂销10，大臂销10处也安装一个机身电位器20，机身电位器壳体1固定在机架12上，机身电位器旋转轴2固定在大臂14上，且可以和大臂14一同转动。
其工作原理如图3所示，当驾驶员推动大臂操作杆17后，操作杆上的电位器21和机械臂上相应的机身电位器20之间将存在一个角度差，两个电位器的输出电压也会产生一个差值，这个电压差值通过电压比较电路和信号放大器6的作用，可以控制液压伺服阀7，液压伺服阀7可以驱动相应的液压缸9伸缩，从而推动大臂14沿着大臂操作杆17转动的方向转动，与其联动的机身电位器20也会随之转动相同的角度，当大臂14转动到和大臂操作杆17相同的角度位置后，操作杆上的电位器21和机械臂上相应的机身电位器20之间的电压差为零，液压伺服阀7和液压缸9就会停止工作，因此大臂14总是随大臂操作杆17的动作而转动，大臂操作杆17向上抬起，则大臂14也向上抬起，大臂操作杆17向下落，则大臂14也向下落，实现了大臂操作杆17非常直观的控制大臂14的功能。同原理在每个对应的销轴处都装有一对对应的电位器，其相互间可同时动作，小臂操作杆18控制小臂15，铲斗操作杆19控制铲斗16，这样多段操作杆怎么动作，多段机械臂就会仿照操作杆作出同样的动作，机器的大臂14、小臂15、铲斗46可以做到同时连贯的操作运动。
在本发明中，电位器也可以采用光电传感器，光电传感器的信号输送到信号处理器可控制电磁阀的开关以及开关程度，这样可以使传送信号的误差降低。
本发明的这种操控系统非常直观，易学习，易操作，可应用于挖掘机、装载机以及类似的工程机械。

Claims (2)

1.工程机械的伺服操作系统，包括操作杆、电液伺服阀和相应的液压缸，其特征在于：操作杆是由多段相互连接的杆构成的，操作杆的段数和机械臂的段数相同，各节操作杆之间的连接方法与各节机械臂的连接方法相对应，操作杆的各个关节处装有电位器，机械臂各个关节的转轴处也相应地装有电位器，操作杆上的电位器和机械臂上相应的电位器之间通过电压比较电路和信号放大电路控制液压伺服阀，液压伺服阀驱动相应的液压缸伸缩，从而驱动相应的机械臂作出相应的动作。
2.根据权利要求1所述的工程机械的伺服操作系统，其特征在于：所述电位器也可以采用光电传感器。
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