CN103215976B - 一种全数字、全液压智能挖掘机装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全数字、全液压智能挖掘机装置，包括动臂、编码器、液压马达、数字式伺服阀和数字伺服控制器，其中，所述编码器安装在所述动臂转轴上；所述液压马达包括设置在挖掘机的底座回转装置的动臂旋转马达和设置在走行轮上的走行马达；所述数字式伺服阀设置在所述动臂旋转马达和走行马达上，并由数字伺服控制器控制。此外，本发明还提出一种全数字、全液压智能挖掘机的控制方法。由于本发明采用的数字式伺服阀的控制电机是小型伺服电机或步进电机，传统电机控制的所有功能都能无缝嫁接到本发明提出的挖掘机的智能控制中来，大大降低了开发成本，并大大提高了挖掘机的控制性能。

Description

一种全数字、全液压智能挖掘机装置及控制方法
技术领域
本发明涉及重型机械领域，尤其涉及一种全数字、全液压智能挖掘机装置及控制方法。
背景技术
在现代挖掘机中，为了减轻操作人员的劳动强度，提高工作效率，采用了各种现代化方法，因而出现了多种智能挖掘机的研究，但由于传统模拟伺服液压的现状，不能很好地与数字技术和计算机技术相结合，并且传统伺服技术环节多并过于复杂，使用条件又苛刻，抗污染能力差，模拟信号容易受干扰，所有这些都增加了用于工程机械的难度。
发明内容
为了克服以上缺点，本发明提出一种全数字、全液压智能挖掘机装置，包括动臂、编码器、液压马达、数字式伺服阀和数字伺服控制器，其中，所述编码器安装在所述动臂转轴上；所述液压马达包括设置在挖掘机的底座回转装置的动臂旋转马达和设置在走行轮上的走行马达；所述数字式伺服阀设置在所述动臂旋转马达和走行马达上，并由数字伺服控制器控制。
进一步地，所述数字式伺服阀可以与臂架转轴直接连接，构成直接硬反馈，此时无需任何控制算法，构成对应电机转角的直接开环控制。。
进一步地，所述编码器为增量式编码器。
进一步地，所述数字式伺服阀可以是单驱动数字式伺服阀或双驱动数字式伺服阀。
进一步地，所述编码器的数量与挖掘机的油缸数量相同。
另外，本发明还提出一种全数字、全液压智能挖掘机的控制方法，包括：
步骤1：向数字伺服阀发出指令，打开数字伺服阀；
步骤2：数字伺服阀输出高压油驱动相应的油缸或油马达运动，再带动相应的编码器工作并输出信号；
步骤3：信号返回数字伺服控制器；
步骤4：经数学处理后控制相应的数字伺服阀。
作为一种优选方案，所述指令可以由操纵杆、数字伺服控制器或计算机发出。
作为一种优选方案，所述指令均为数字脉冲式，其中，所述脉冲的频率代表执行元件的速度或转速，脉冲的总数代表执行元件的行程或转角。
作为一种优选方案，对数字伺服阀的控制包括方向控制、速度控制和位置控制。
由于数字式伺服阀的控制电机是小型伺服电机或步进电机，非常适合于数字控制、总线控制、智能控制、计算机控制、示教控制、远程控制、无线控制、集群控制等，传统电机控制的所有功能都能无缝嫁接到该挖掘机的智能控制中来，大大降低了开发成本，并大大提高了挖掘机的控制性能。
附图说明
图1示出了本发明提出的全数字、全液压智能挖掘机装置的示意图；
图2示出了本发明所述的数字式伺服阀结构示意图，其中图2a为双驱动数字式伺服阀，图2b为单驱动数字式伺服阀；
图3示出了本发明所述的数字式伺服阀与动臂轴的连接示意图；
图4示出了本发明提出的全数字、全液压智能挖掘机的控制方法流程图。
附图标记说明：
1……数字式伺服阀
2……动臂旋转马达
3……走行马达
4……大臂缸
5……阀体
6……阀芯
7……数字电机
8……臂架
9……臂架旋转轴
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提出一种全数字、全液压智能挖掘机装置，如图1所示，包括动臂、编码器、液压马达、数字式伺服阀1和数字伺服控制器，其中，所述编码器安装在所述动臂转轴上；所述液压马达包括设置在挖掘机的底座回转装置的动臂旋转马达2和设置在走行轮上的走行马达3；所述数字式伺服阀1设置在所述动臂旋转马达2和走行马达3上，并由数字伺服控制器控制。
在本发明较优实施例中，所述数字式伺服阀可以与臂架转轴直接连接，构成直接硬反馈，此时无需任何控制算法，构成对应电机转角的直接开环控制。如图3所示，O和P分别表示回油和进油方向，A和B与动臂油缸上下腔相通。
在该实施例中，所述编码器为增量式编码器。
所述数字式伺服阀可以是单驱动数字式伺服阀或双驱动数字式伺服阀，其结构如图2所示。
进一步地，所述编码器的数量与挖掘机的油缸数量相同。
另外，本发明还提出一种全数字、全液压智能挖掘机的控制方法，如图4所示，该方法包括：
步骤1：向数字伺服阀发出指令，打开数字伺服阀；
步骤2：数字伺服阀输出高压油驱动相应的油缸或油马达运动，再带动相应的编码器工作并输出信号；
步骤3：信号返回数字伺服控制器；
步骤4：经数学处理后控制相应的数字伺服阀。
作为一种优选方案，所述指令可以由操纵杆、数字伺服控制器或计算机发出。
所述指令均为数字脉冲式，其中，所述脉冲的频率代表执行元件的速度或转速，脉冲的总数代表执行元件的行程或转角。
为了使操作更精确，对数字伺服阀的控制包括方向控制、速度控制和位置控制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。

Claims (3)

1.一种全数字、全液压智能挖掘机的控制方法，其特征在于，包括：
步骤1：向数字伺服阀发出指令，打开数字伺服阀；
步骤2：数字伺服阀输出高压油驱动相应的油缸或油马达运动，再带动相应的编码器工作并输出信号；
步骤3：信号返回数字伺服控制器；
步骤4：经数学处理后控制相应的数字伺服阀；
其中，所述数字式伺服阀与臂架转轴直接连接，构成直接硬反馈，此时无需任何控制算法，构成对应电机转角的直接开环控制；
所述指令均为数字脉冲式，其中，所述脉冲的频率代表执行元件的速度或转速，脉冲的总数代表执行元件的行程或转角。
2.根据权利要求1所述的全数字、全液压智能挖掘机控制方法，其特征在于，所述指令由操纵杆、数字伺服控制器或计算机发出。
3.根据权利要求1所述的全数字、全液压智能挖掘机控制方法，其特征在于，对数字伺服阀的控制包括方向控制、速度控制和位置控制。
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