CN103879907B - 单缸插销伸缩机构的控制方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

一种单缸插销伸缩机构的控制方法，包括如下步骤：在油泵与伸缩油缸的中芯通道之间的管路上设置比例电磁阀，且将比例电磁阀与控制器电性连接；检测伸缩油缸的伸缩动作；在检测到伸缩油缸进行缩油缸时，控制器不输出控制电流至比例电磁阀上，比例电磁阀不打开；在检测到伸缩油缸进行伸油缸动作且伸油缸速度小于系统设定的第一速度值时，控制器不输出控制电流至比例电磁阀，比例电磁阀不打开；以及在检测到伸缩油缸进行伸油缸动作且伸油缸速度大于系统设定的第一速度值时，控制器输出控制电流至比例电磁阀，比例电磁阀打开，油泵向伸缩油缸的中芯通道内充入液压油。本发明还提供一种单缸插销伸缩机构控制系统。

Description

单缸插销伸缩机构的控制方法及控制系统

技术领域

本发明涉及起重机技术领域，特别是关于一种对伸缩臂的单缸插销伸缩机构进行控制的控制方法以及控制系统。

背景技术

由于传统双油缸绳排伸缩机构对臂长的限制，目前行业内当起重机的吊臂超过五个臂节时，大多采用单缸插销式伸缩臂，伸缩臂在进行伸缩过程中，是通过单个伸缩油缸的伸缩并配合单缸插销伸缩机构对缸销和臂销的插拔控制，从而实现不同臂节的伸出或者缩回。单缸插销伸缩机构在伸臂灵活性方面虽不如传统双油缸绳排伸缩机构，但是突破了传统双油缸绳排伸缩机构在臂节数及臂长方面的限制，因此在全地面起重机上得到了广泛应用。

单缸插销式伸缩臂采用单缸、互锁的缸销和臂销并配合精确测长电子技术，其优点是重量较轻，对整机稳定性的影响较小，但技术难度较大，伸缩时间较长。吊臂在伸缩时要求动作灵活、可靠性高、响应速度快，否则，很难实现吊臂的可靠伸缩。

目前的单缸插销伸缩机构对于缸销、臂销的液压控制采用伸缩油缸内置的中芯通道进油和回油。单缸插销伸缩机构在高速伸油缸时，伸缩油缸内中芯通道会被吸空，油液难以及时填充，导致伸油缸完成后，进行拔销操作时，需要先等待油液充满中芯通道后才能正常减压拔销，导致完成拔销的操作时间较长，整体伸缩效率降低。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种单缸插销伸缩机构的控制方法及控制系统，以实现单缸插销伸缩机构的缸销、臂销的快速响应。

本发明的实施例提供一种单缸插销伸缩机构的控制方法，所述单缸插销伸缩机构包括油箱、与所述油箱连接的油泵、设有中芯通道的伸缩油缸、设置在所述伸缩油缸上的缸销油缸和臂销油缸、连接在所述臂销油缸与所述伸缩油缸的中芯通道之间的第一换向阀、连接在所述缸销油缸与所述伸缩油缸的中芯通道之间的第二换向阀、以及与所述第一换向阀和所述第二换向阀电性连接的控制器，所述控制方法包括如下步骤：

在所述油泵与所述伸缩油缸的中芯通道之间的管路上设置比例电磁阀，且将所述比例电磁阀与所述控制器电性连接；

检测所述伸缩油缸的伸缩动作；

在检测到所述伸缩油缸进行缩油缸时，所述控制器不输出控制电流至所述比例电磁阀上，所述比例电磁阀不打开；

在检测到所述伸缩油缸进行伸油缸动作且伸油缸速度小于系统设定的第一速度值时，所述控制器不输出控制电流至所述比例电磁阀，所述比例电磁阀不打开；以及

在检测到所述伸缩油缸进行伸油缸动作且伸油缸速度大于系统设定的第一速度值时，所述控制器输出控制电流至所述比例电磁阀，所述比例电磁阀打开，所述油泵向所述伸缩油缸的中芯通道内充入液压油。

进一步地，在所述伸缩油缸的伸油缸速度大于系统设定的第一速度值时，所述控制器输出与伸油缸速度成正比的控制电流至所述比例电磁阀。

进一步地，在所述伸缩油缸的伸油缸速度介于系统设定的第一速度值与第二速度值之间时，所述控制器输出恒定值的第一控制电流至所述比例电磁阀，其中所述第二速度值大于所述第一速度值。

进一步地，在所述伸缩油缸的伸油缸速度大于系统设定的第二速度值时，所述控制器输出恒定值的第二控制电流至所述比例电磁阀，其中所述第二控制电流大于所述第一控制电流。

进一步地，所述伸缩油缸的伸缩动作由伸缩手柄进行手动控制或者由所述控制器依照预先设定的控制逻辑进行自动控制。

进一步地，还包括步骤：检测所述中芯通道的压力，并将检测到的压力值传递至所述控制器，当所检测到的压力值达到设定的报警压力值时，所述控制器自动停止输出控制电流至所述比例电磁阀并进行报警。

本发明的实施例提供还一种单缸插销伸缩机构的控制系统，包括：

油箱；

与所述油箱连接的油泵；

设有中芯通道的伸缩油缸；

设置在所述伸缩油缸上的缸销油缸和臂销油缸；

连接在所述臂销油缸与所述伸缩油缸的中芯通道之间的第一换向阀；

连接在所述缸销油缸与所述伸缩油缸的中芯通道之间的第二换向阀；

连接在所述油泵与所述伸缩油缸的中芯通道之间的管路上的比例电磁阀；以及

分别与所述第一换向阀、第二换向阀及比例电磁阀电性连接的控制器；

其中，在所述伸缩油缸进行缩油缸动作时，所述控制器不输出控制电流至所述比例电磁阀，所述比例电磁阀不打开；在所述伸缩油缸进行伸油缸动作且伸油缸速度小于系统设定的第一速度值时，所述控制器不输出控制电流至所述比例电磁阀，所述比例电磁阀不打开；在所述伸缩油缸进行伸油缸动作且伸油缸速度大于系统设定的第一速度值时，所述控制器输出控制电流至所述比例电磁阀，所述比例电磁阀打开，所述油泵向所述伸缩油缸的中芯通道内充入液压油。

进一步地，在所述伸缩油缸的伸油缸速度大于系统设定的第一速度值时，所述控制器输出与伸油缸速度成正比的控制电流至所述比例电磁阀。

进一步地，在所述伸缩油缸的伸油缸速度介于系统设定的第一速度值与第二速度值之间时，所述控制器输出恒定值的第一控制电流至所述比例电磁阀，其中所述第二速度值大于所述第一速度值。

进一步地，在所述伸缩油缸的伸油缸速度大于系统设定的第二速度值时，所述控制器输出恒定值的第二控制电流至所述比例电磁阀，其中所述第二控制电流大于所述第一控制电流。

进一步地，所述控制系统进一步地包括手动伸缩开关、伸缩手柄和自动伸缩开关，所述手动伸缩开关与所述伸缩手柄相连，所述伸缩手柄和所述自动伸缩开关均与所述控制器电性连接；所述手动伸缩开关开启时，可利用所述手动伸缩开关对所述伸缩油缸的伸缩动作进行手动控制；所述自动伸缩开关开启时，所述控制器依照预先设定的控制逻辑对所述伸缩油缸的伸缩动作进行自动控制。

进一步地，所述控制系统进一步包括中芯通道压力传感器和报警装置，所述中芯通道压力传感器用于检测所述中芯通道的压力并将检测到的压力值传递至所述控制器，所述控制器在所检测到的压力值达到设定的报警压力值时自动停止输出控制电流至所述比例电磁阀并利用所述报警装置进行报警。

进一步地，所述控制器包括第一控制器和第二控制器，所述第一控制器用于对输入信号进行采集，所述第二控制器用于输出控制信号，所述两个控制器之间采用总线进行通讯。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：上述实施例提供的单缸插销伸缩机构的控制方法及控制系统，可以根据当前的伸缩模式（手动、自动）、伸油缸速度模式（低速、中速、高速）进行逻辑分析，采取最合理的控制电流对比例电磁阀的开口进行控制，从而对中芯通道进行充压，保证伸油缸过程中，中芯通道内油液不被吸空，保持适度的压力，伸臂完成后执行拔销（缸销或臂销）动作时，可以迅速减压将缸销或者臂销拔下，减少减压的等待时间，从而提升整体伸缩效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例提供的单缸插销伸缩机构的控制系统的结构示意图。

图2为伸缩油缸的结构示意图。

图3是伸缩油缸处于伸出状态的示意图

图4为图1的单缸插销伸缩机构的控制系统的电气控制示意图。

图5为本发明实施例的单缸插销伸缩机构控制系统在手动控制伸缩时的控制流程图。

图6为本发明实施例的单缸插销伸缩机构控制系统在自动控制伸缩时的控制流程图。

图7为本发明实施例的单缸插销伸缩机构控制系统在手动控制伸缩时的另一控制流程图。

图8为本发明实施例的单缸插销伸缩机构控制系统在自动控制伸缩时的另一控制流程图。

图9为另一实施例的单缸插销伸缩机构的控制系统的电气控制示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

图1是本发明实施例提出的单缸插销伸缩机构的控制系统的结构示意图，该控制系统用于对伸缩臂的单缸插销伸缩机构进行控制。请参图1，该控制系统包括油箱10、油泵11、比例电磁阀12、缸销油缸15、臂销油缸16、过滤装置17、第一换向阀18、第二换向阀19、以及伸缩油缸20。

油箱10、油泵11和比例电磁阀12通过管路13与伸缩油缸20的中芯通道25（图2）相连。其中，油箱10用于存储液压油，油泵11与油箱10相连，油泵11用于为单缸插销伸缩机构输出压力油。比例电磁阀12连接在油泵11与伸缩油缸20的中芯通道25之间，用于控制通往中芯通道25的液压油的通断。比例电磁阀12相比于开关电磁阀只有全开、全关两种状态而言，比例电磁阀可以控制其开口大小停留在全开与全关之间的所需位置上，也就是说可以实现开口大小在0～100%之间的全域覆盖，从而可以通过控制其开口的大小来改变管路13中液压油的给油速度。在本实施例中，比例电磁阀12可以设置为两位两通，但不限于此，其也可以设置为三位四通等，只是有些工作油口或工作位置不需要用到而已。

过滤装置17用于清洁液压系统中的液压油，提高系统可靠性。在本实施例中，过滤装置17连接在控制系统中位于伸缩油缸20之后的管路13上，但可以理解地，过滤装置17可以设置在控制系统中位于伸缩油缸20之前或之后的管路13上，过滤装置的数量也可以为多个。

伸缩油缸20设置在起重机的伸缩臂（图未示）的内部，伸缩油缸20一方面用于驱动伸缩臂执行伸出或缩回动作；另一方面，伸缩油缸20也为单缸插销伸缩机构的执行单元（即缸销油缸15与臂销油缸16）提供液压油的通路，也就是说，用于控制单缸插销伸缩机构的液压油是通过伸缩油缸20再流到缸销油缸15和臂销油缸16中。图2为伸缩油缸的结构示意图，请结合图2，伸缩油缸20包括活塞杆21和缸筒22，起重机的伸缩臂包括基本臂和套接在基本臂内的多个可伸缩的臂节，活塞杆21是固定的，活塞杆21伸出缸筒22的一端用销轴与基本臂的尾部（即靠近转台的端部）铰接连接，缸筒22是活动的且可相对于活塞杆21伸出或缩回。缸销油缸15和臂销油缸16均安装在缸筒22上。缸筒22内的中心设有沿伸缩油缸20的轴向贯穿活塞杆21的芯管23，芯管23的一端与缸筒22连接，芯管23内设有中心油道24，活塞杆21内设有供芯管23插入且与中心油道24连通的中芯通道25。比例电磁阀12、油泵11及油箱10连接在位于伸缩油缸20之前的管路13上且与中芯通道25相连，缸销油缸15、臂销油缸16、第一换向阀18及第二换向阀19连接在位于伸缩油缸20之后的管路13上且与中心油道24相连，使控制单缸插销伸缩机构的液压油可以经由伸缩油缸20中的中芯通道25及中心油道24接通至缸销油缸15与臂销油缸16。

另外，活塞杆21内还设有与伸缩油缸20的无杆腔连通的第一油道26以及与伸缩油缸20的有杆腔连通的第二油道27；当经由第一油道26往伸缩油缸20的无杆腔通入压力油时，缸筒22相对于活塞杆21伸出；当经由第二油道27往伸缩油缸20的有杆腔通入压力油时，缸筒22相对于活塞杆21缩回。图1中并未示出用于控制伸缩油缸20伸缩的液压系统，由于控制伸缩油缸20进行伸缩的控制技术为本领域技术人员所熟知的现有技术，在此不赘述，且相关技术可以参见本申请人早前公开的中国专利申请201110399920.1，其全文在此引入作为参考。

臂销油缸16是单缸插销伸缩机构中针对臂销的执行单元。臂销油缸16安装在伸缩油缸20的缸筒22尾部（即靠近转台的端部）的上端且呈竖直设置。臂销油缸16用于对固定在相邻臂节之间的臂销进行插拔，臂销是将伸缩臂的各个臂节进行逐节互锁的固定件，并传递和承受起重载荷。基本臂及每个可伸缩的臂节上部都设有多个臂销定位孔，分别布置在每个臂节的尾部（即靠近转台的端部）、中部及前部（即远离转台的端部），每个臂节的伸出量是由臂销定位孔的位置决定的。伸缩臂全缩时，各个臂节在尾部通过臂销互锁。臂销油缸16伸出时，可将对应的臂销插入相邻臂节上预设的臂销定位孔中；臂销油缸16缩回时，可将对应的臂销从相邻臂节上预设的臂销定位孔中拔出。在本实施例中，臂销油缸16为单作用油缸，其无杆腔内设置有弹簧，有杆腔通过管路13与第一换向阀18连接。

缸销油缸15是单缸插销伸缩机构中针对缸销的执行单元。缸销油缸15优选为两个，分别安装在伸缩油缸20的缸筒22尾部的两侧且呈水平设置。缸销油缸15上连接有缸销，缸销是将臂节按一定顺序伸出或缩回的重要执行元件。缸销油缸15伸出时，驱动缸销插入对应臂节上预设的缸销定位孔中；缸销油缸15缩回时，驱动缸销从对应臂节上预设的缸销定位孔中脱离。在本实施例中，缸销油缸15为单作用油缸，其无杆腔内设置有弹簧，有杆腔通过管路13与第二换向阀19连接。

第一换向阀18连接在臂销油缸16与伸缩油缸20的中芯通道25之间，用于控制臂销油缸16的动作执行。具体地，第一换向阀18连接在臂销油缸16的有杆腔与伸缩油缸20的中芯通道25之间。优选地，第一换向阀18为一个开关电磁阀。在本实施例中，第一换向阀18为一个二位二通电磁阀，但不限于此，其也可以例如为二位四通电磁阀或三位四通电磁阀等，只是有些工作位置或油口不需要用到而已。

第二换向阀19连接在缸销油缸15与伸缩油缸20的中芯通道25之间，用于控制缸销油缸15的动作执行。具体地，第二换向阀19连接在缸销油缸15的有杆腔与伸缩油缸20的中芯通道25之间。优选地，第二换向阀19为一个开关电磁阀。在本实施例中，第二换向阀19为一个二位二通电磁阀，但不限于此，其也可以例如为二位四通电磁阀或三位四通电磁阀等，只是有些工作位置或油口不需要用到而已。

本发明实施例单缸插销伸缩机构控制系统对缸销油缸15、臂销油缸16的动作执行的控制过程为：

1.缸销油缸缩回：油泵11工作，比例电磁阀12得电打开，第二换向阀19得电打开，此时比例电磁阀12处于导通的工作状态，第二换向阀19处于导通的工作状态，油泵11的压力油可以通过比例电磁阀12到达伸缩油缸20的中芯通道25，并经由中心油道24及第二换向阀19到达缸销油缸15的有杆腔，缸销油缸15在液压油压力的作用下做回缩动作，缸销油缸15的无杆腔内的弹簧被压缩。

2.缸销油缸伸出：比例电磁阀12失电回到中位，第二换向阀19得电打开，此时比例电磁阀12处于中位并与油箱连通，第二换向阀19处于导通的工作状态，缸销油缸15在其无杆腔内弹簧的作用下做伸出动作，且缸销油缸15的有杆腔内的油液通过第二换向阀19、伸缩油缸20、及比例电磁阀12回流至油箱。

3.臂销油缸缩回：油泵11工作，比例电磁阀12得电打开，第一换向阀18得电打开，此时比例电磁阀12处于导通的工作状态，第一换向阀18处于导通的工作状态，油泵11的压力油可以通过比例电磁阀12到达伸缩油缸20的中芯通道25，并经由中心油道24及第一换向阀18到达臂销油缸16的有杆腔，臂销油缸16在液压油压力的作用下做回缩动作，臂销油缸16的无杆腔内的弹簧被压缩。

4.臂销油缸伸出：比例电磁阀12失电回到中位，第一换向阀18得电打开，此时比例电磁阀12处于中位并与油箱连通，第一换向阀18处于导通的工作状态，臂销油缸16在其无杆腔内弹簧的作用下做伸出动作，且臂销油缸16的有杆腔内的油液通过第一换向阀18、伸缩油缸20、及比例电磁阀12回流至油箱。

具体地，缸销油缸15、臂销油缸16的动作执行是配合伸缩臂的伸缩同步进行的，在伸缩臂未伸出时，伸缩臂的各个臂节是收缩在基本臂内，且相邻的臂节之间是通过臂销互锁固定的。当伸缩臂在伸缩油缸20的作用下进行伸缩动作时，一般依照“由内向外”的原则进行伸缩，也就是说，末臂节最先伸出，然后伸出前一臂节，依次类推；而伸缩臂在缩回时则过程刚好相反，先缩回紧挨着基本臂内侧的臂节，最后缩回末臂节。

在此，以伸出末臂节为例对单缸插销伸缩机构配合伸缩油缸20的动作进行说明，当末臂节需要伸出时，控制两个缸销油缸15分别伸出，使缸销油缸15带动缸销插入末臂节上预设的缸销定位孔内，将缸筒22与末臂节固定连接在一起。接着，控制臂销油缸16缩回，通过臂销油缸16将固定在末臂节与前一臂节之间的臂销拔下，以解锁末臂节。然后，往伸缩油缸20的第一油道26通入压力油，使伸缩油缸20的缸筒22伸出，缸筒22同时带动末臂节一起伸出；在缸筒22伸出的过程中，第一换向阀18和第二换向阀19均处于失电关闭的状态，即均处于不导通的工作状态，以锁定缸销油缸15在伸出状态以及锁定臂销油缸16在缩回状态。当末臂节伸出到所需长度，即伸出到位时，控制臂销油缸16伸出，通过臂销油缸16将臂销重新插入前一臂节上与伸出长度相对应的臂销定位孔中，以重新将末臂节与前一臂节之间进行锁定。接着，控制两个缸销油缸15分别缩回，使缸销油缸15带动缸销从末臂节上预设的缸销定位孔中脱离，将缸筒22与末臂节解锁。然后，往伸缩油缸20的第二油道27通入压力油，使伸缩油缸20的缸筒22缩回；在缸筒22缩回的过程中，第一换向阀18和第二换向阀19均处于失电关闭的状态，即均处于不导通的工作状态，以锁定缸销油缸15在缩回状态以及锁定臂销油缸16在伸出状态。待缸筒22缩回到位后，再控制两个缸销油缸15分别伸出，使缸销油缸15带动缸销插入末臂节的前一个臂节上预设的缸销定位孔内，将缸筒22与前一个臂节固定连接在一起。接着，控制臂销油缸16缩回以解锁前一个臂节，由伸缩油缸20驱动前一个臂节伸出，依此顺序即可将所有臂节伸出。关于伸缩油缸20与缸销油缸15、臂销油缸16之间相互配合并控制伸缩臂进行伸缩的更多内容可以参见中国专利CN200620049890.6，其全文在此引入作为参考。

从以上缸销油缸15、臂销油缸16与伸缩油缸20之间的动作执行过程可以看出，在伸缩油缸20伸出时，会使得伸缩油缸20的中芯通道25处的液容变得非常大，如图3所示，图3是伸缩油缸处于伸出状态的示意图。当此时缸销油缸15、臂销油缸16需要执行动作时，首先需向中芯通道25内注入大量的液压油，待中芯通道25内充满液压油后，缸销油缸15、臂销油缸16才能执行相应的动作，就会出现大容腔的液容影响缸销油缸15、臂销油缸16响应速度的问题。

图4为图1所示的单缸插销伸缩机构的控制系统的电气控制示意图。如图4所示，本发明实施例的控制系统还进一步包括控制器31、伸缩手柄32、手动伸缩开关33、自动伸缩开关34、中芯通道压力传感器35、及报警装置36。手动伸缩开关33与伸缩手柄32相连，比例电磁阀12、伸缩手柄32、自动伸缩开关34、中芯通道压力传感器35及报警装置36均与控制器31电性连接。控制器31可为可编程逻辑(ProgrammableLogicController,PLC)控制器，控制器31用于采集伸缩手柄32、自动伸缩开关34、及中芯通道压力传感器35的输入信号并在进行逻辑判断的基础上输出控制信号，即输出相应的控制电流至比例电磁阀12上，以控制比例电磁阀12打开，以及输出报警信号至报警装置36，以进行报警。当伸缩油缸20的中芯通道25的液容变大时，即在伸缩油缸20做伸油缸的动作时，控制器31向比例电磁阀12输出控制电流以打开比例电磁阀12，且输出至比例电磁阀12的控制电流随着伸缩油缸20的伸出速度的变化而变化，同时比例电磁阀12的打开的开口大小随着输入比例电磁阀12的控制电流的变化而变化，油泵11输出的液压油即可通过比例电磁阀12充入伸缩油缸20的中芯通道25内，使得伸缩油缸20的中芯通道25内始终充满了液压油。当伸缩油缸20伸出到位且缸销油缸15、臂销油缸16需要执行动作时，就能获得执行单元（缸销油缸15和臂销油缸16）的即刻响应，从而解决大容腔的液容影响缸销油缸15、臂销油缸16响应速度的问题。

上述控制系统依据对伸缩手柄32、手动伸缩开关33、自动伸缩开关34、以及中芯通道压力传感器35的信号采集，经过控制器31的逻辑运算，控制比例电磁阀12以最匹配的流量开口对中芯通道25进行充压，防止伸缩油缸20在伸出的过程中，中芯通道25的液容变大而影响后续插拔销动作的响应。由于伸缩油缸20在伸油缸的过程中，控制器31控制比例电磁阀12开启并对中芯通道25充入油液，因此在伸缩油缸20伸出完成后进行拔销动作时，液压系统能够迅速响应，快速地将缸销或者臂销拔下，减少拔销时的等待时间，达到提升伸缩效率的目的。

图5为本发明实施例的单缸插销伸缩机构的控制系统在手动控制伸缩时的控制流程图，图6为本发明实施例的单缸插销伸缩机构控制系统在自动控制伸缩时的控制流程图，请结合图5与图6，当设定好所需伸缩的臂长后，伸缩准备开始，此时控制器31可根据对手动伸缩开关33或自动伸缩开关34的选择，启动相应的伸缩模式。其中，手动伸缩开关33对应于伸缩油缸20在伸缩时的手动控制模式；自动伸缩开关34对应于伸缩油缸20在伸缩时的自动控制模式；伸缩手柄32用于供操作人员对伸缩油缸20的伸缩进行手动控制。

请参图5，当手动伸缩开关33开启时，可利用伸缩手柄32对伸缩油缸20的伸缩进行手动控制。此时控制器31根据伸缩手柄32开度和伸油缸速度的大小判定是否输出控制电流至比例电磁阀12以及输出控制电流的大小，在这里，伸缩手柄32的开度大小与伸缩油缸20的伸缩速度大小呈正比，伸缩手柄32的开度越大，伸缩油缸20的伸缩速度越快。当伸缩油缸20在伸缩手柄32的控制下进行缩油缸的动作时，中芯通道25内的油液是被压缩的，不需要对中芯通道25进行充压，因此控制器31不输出控制电流至比例电磁阀12，比例电磁阀12不打开。当伸缩油缸20在伸缩手柄32的控制下进行伸油缸动作且伸油缸速度小于系统设定的低速值（即第一速度值）时，表明伸缩油缸20正在以较低的速度前伸，此时中芯通道25内的油液不会被迅速吸空，不需要对中芯通道25进行充压，此时控制器31不输出控制电流至比例电磁阀12，比例电磁阀12不打开。当伸缩油缸20在伸缩手柄32的控制下进行伸油缸动作且伸油缸速度大于系统设定的低速值（即第一速度值）时，表明伸缩油缸20正在以中高速前伸，此时中芯通道25内的油液可能会被迅速吸空，需要对中芯通道25进行充压，此时控制器31输出控制电流至比例电磁阀12，比例电磁阀12打开，油泵11向伸缩油缸20的中芯通道25内充入液压油。

在图5的控制流程中，在伸油缸速度大于系统设定的低速值（即第一速度值）时，控制器31输出与伸油缸速度成正比的控制电流至比例电磁阀12，即输出至比例电磁阀12的控制电流随着伸油缸速度的变化而连续地变化，伸缩油缸20伸出的速度越快，控制器31输出至比例电磁阀12的控制电流也越大，比例电磁阀12的开口也相应地越大，通过比例电磁阀12进入中芯通道25内的液压油流量也就越大，即充油量与伸缩油缸20的伸缩速度呈正比，以便能够及时补充中芯通道25由于液容变大被吸空的液压油。

请参图6，当自动伸缩开关34开启时，控制器31依照预先设定的控制逻辑对伸缩油缸20的伸缩进行自动控制，此时控制器31根据伸油缸速度的大小判定是否输出控制电流至比例电磁阀12以及输出控制电流的大小。控制器31首先判断当前伸缩油缸20是伸出还是缩回，当伸缩油缸20在自动控制下进行缩油缸动作时，中芯通道25内的油液是被压缩的，不需要对中芯通道25进行充压，因此控制器31不输出控制电流至比例电磁阀12，比例电磁阀12不打开。当伸缩油缸20在自动控制下进行伸油缸动作且伸油缸速度小于系统设定的低速值（即第一速度值）时，表明伸缩油缸20正在以较低的速度前伸，此时中芯通道25内的油液不会被迅速吸空，不需要对中芯通道25进行充压，此时控制器31不输出控制电流至比例电磁阀12，比例电磁阀12不打开。当伸缩油缸20在自动控制下进行伸油缸动作且伸油缸速度大于系统设定的低速值（即第一速度值）时，表明伸缩油缸20正在以中高速前伸，此时中芯通道25内的油液可能会被迅速吸空，需要对中芯通道25进行充压，此时控制器31输出控制电流至比例电磁阀12，比例电磁阀12打开，油泵11向伸缩油缸20的中芯通道25内充入液压油。

在图6的控制流程中，在伸油缸速度大于系统设定的低速值（即第一速度值）时，控制器31输出与伸油缸速度成正比的控制电流至比例电磁阀12，即输出至比例电磁阀12的控制电流随着伸油缸速度的变化而连续地变化，伸缩油缸20伸出的速度越快，控制器31输出至比例电磁阀12的控制电流也越大，比例电磁阀12的开口也相应地越大，通过比例电磁阀12进入中芯通道25内的液压油流量也就越大，即充油量与伸缩油缸20的伸缩速度呈正比，以便能够及时补充中芯通道25由于液容变大被吸空的液压油。

通常，无论是手动控制还是系统自动控制，伸缩油缸20在进行伸油缸动作的一个完整周期内并不是匀速进行的，一般在伸油缸的开始阶段和结尾阶段以较低速度进行，以降低冲击和提高安全，而在伸油缸的中间阶段以较高速度进行，以提升伸出的效率。也就是说，在伸油缸的开始阶段和结尾阶段，如果伸出的速度较低，控制器31选择不输出控制电流至比例电磁阀12，此时比例电磁阀12不打开；而在伸油缸的中间阶段，由于伸出的速度较快，控制器31输出控制电流至比例电磁阀12，此时比例电磁阀12打开，油泵11向伸缩油缸20的中芯通道25内充入液压油。

图7为本发明实施例的单缸插销伸缩机构控制系统在手动控制伸缩时的另一控制流程图，请参图7，其与图5不同的地方在于，在伸油缸速度大于系统设定的低速值（即第一速度值）时，控制器31根据伸油缸速度所在的不同区间，输出不同大小的恒定值的控制电流至比例电磁阀12。具体地，在伸油缸速度介于系统设定的低速值（即第一速度值）与高速值（即第二速度值）之间时，控制器31输出恒定值的较小控制电流（即第一控制电流）至比例电磁阀12，其中第二速度值大于第一速度值；在伸油缸速度大于系统设定的高速值（即第二速度值）时，控制器31输出恒定值的较大控制电流（即第二控制电流）至比例电磁阀12，其中第二控制电流大于第一控制电流。

图8为本发明实施例的单缸插销伸缩机构控制系统在自动控制伸缩时的另一控制流程图，请参图8，其与图6不同的地方在于，在伸油缸速度大于系统设定的低速值（即第一速度值）时，控制器31根据伸油缸速度所在的不同区间，输出不同大小的恒定值的控制电流至比例电磁阀12。具体地，在伸油缸速度介于系统设定的低速值（即第一速度值）与高速值（即第二速度值）之间时，控制器31输出恒定值的较小控制电流（即第一控制电流）至比例电磁阀12，其中第二速度值大于第一速度值；在伸油缸速度大于系统设定的高速值（即第二速度值）时，控制器31输出恒定值的较大控制电流（即第二控制电流）至比例电磁阀12，其中第二控制电流大于第一控制电流。

伸缩油缸20的中芯通道25的管壁采用的材质并不能长时间耐受较高的压力，为了防止对中芯通道25的压力过充，导致中芯通道25的管壁损坏或者使用寿命降低。控制系统设定了保护程序，请参图5至图8，无论是手动模式还是自动模式下充压，当通过中芯通道压力传感器35检测到中芯通道25内的压力达到设定的报警压力值（即超压）连续超过一定的设置时间，控制器31将自动停止对比例电磁阀12输出控制电流，并利用报警装置36进行报警（蜂鸣器鸣响，显示器界面图标闪烁等），提醒操作者。中芯通道压力传感器35可以设置在管路13上对管路13的压力进行检测，即可得到中芯通道25内的压力状态；当然中芯通道压力传感器35也可以直接设置在中芯通道25内。

图9为另一实施例的单缸插销伸缩机构的控制系统的电气控制示意图。如图9所示，本实施例与图4所示的实施例的区别点在于，输入信号和输出信号分别采用不同的控制器31进行采集和输出控制，由第一控制器31a对输入信号进行采集，由第二控制器31b对比例电磁阀12输出控制电信号，两个控制器31a、31b之间采用总线（例如CAN总线）进行通讯连接。

综合上述，本发明实施例提供的单缸插销伸缩机构的控制方法及控制系统，可以根据当前的伸缩模式（手动、自动）、伸油缸速度模式（低速、中速、高速）进行逻辑分析，采取最合理的控制电流对比例电磁阀的开口进行控制，从而对中芯通道进行充压，保证伸油缸过程中，中芯通道内油液不被吸空，保持适度的压力，伸臂完成后执行拔销（缸销或臂销）动作时，可以迅速减压将缸销或者臂销拔下，减少减压的等待时间，从而提升整体伸缩效率；且还可以在中芯通道内压力过高时自动报警并切断比例电磁阀的输出，提升安全性和实用性。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种单缸插销伸缩机构的控制方法，所述单缸插销伸缩机构包括油箱(10)、与所述油箱(10)连接的油泵(11)、设有中芯通道(25)的伸缩油缸(20)、设置在所述伸缩油缸(20)上的缸销油缸(15)和臂销油缸(16)、连接在所述臂销油缸(16)与所述伸缩油缸(20)的中芯通道(25)之间的第一换向阀(18)、连接在所述缸销油缸(15)与所述伸缩油缸(20)的中芯通道(25)之间的第二换向阀(19)、以及与所述第一换向阀(18)和所述第二换向阀(19)电性连接的控制器(31)，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：

在所述油泵(11)与所述伸缩油缸(20)的中芯通道(25)之间的管路(13)上设置比例电磁阀(12)，且将所述比例电磁阀(12)与所述控制器(31)电性连接；

检测所述伸缩油缸(20)的伸缩动作；

在检测到所述伸缩油缸(20)进行缩油缸动作时，所述控制器(31)不输出控制电流至所述比例电磁阀(12)，所述比例电磁阀(12)不打开；

在检测到所述伸缩油缸(20)进行伸油缸动作且伸油缸速度小于系统设定的第一速度值时，所述控制器(31)不输出控制电流至所述比例电磁阀(12)，所述比例电磁阀(12)不打开；以及

在检测到所述伸缩油缸(20)进行伸油缸动作且伸油缸速度大于系统设定的第一速度值时，所述控制器(31)输出控制电流至所述比例电磁阀(12)，所述比例电磁阀(12)打开，所述油泵(11)向所述伸缩油缸(20)的中芯通道(25)内充入液压油。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述伸缩油缸(20)的伸油缸速度大于系统设定的第一速度值时，所述控制器(31)输出与伸油缸速度成正比的控制电流至所述比例电磁阀(12)。

3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述伸缩油缸(20)的伸油缸速度介于系统设定的第一速度值与第二速度值之间时，所述控制器(31)输出恒定值的第一控制电流至所述比例电磁阀(12)，其中所述第二速度值大于所述第一速度值。

4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，在所述伸缩油缸(20)的伸油缸速度大于系统设定的第二速度值时，所述控制器(31)输出恒定值的第二控制电流至所述比例电磁阀(12)，其中所述第二控制电流大于所述第一控制电流。

5.如权利要求1至4任一项所述的控制方法，其特征在于，所述伸缩油缸(20)的伸缩动作由伸缩手柄(32)进行手动控制或者由所述控制器(31)依照预先设定的控制逻辑进行自动控制。

6.如权利要求1至4任一项所述的控制方法，其特征在于，进一步地还包括步骤：检测所述中芯通道(25)的压力，并将检测到的压力值传递至所述控制器(31)，当所检测到的压力值达到设定的报警压力值时，所述控制器(31)自动停止输出控制电流至所述比例电磁阀(12)并进行报警。

7.一种单缸插销伸缩机构的控制系统，其特征在于，包括：

油箱(10)；

与所述油箱(10)连接的油泵(11)；

设有中芯通道(25)的伸缩油缸(20)；

设置在所述伸缩油缸(20)上的缸销油缸(15)和臂销油缸(16)；

连接在所述臂销油缸(16)与所述伸缩油缸(20)的中芯通道(25)之间的第一换向阀(18)；

连接在所述缸销油缸(15)与所述伸缩油缸(20)的中芯通道(25)之间的第二换向阀(19)；

连接在所述油泵(11)与所述伸缩油缸(20)的中芯通道(25)之间的管路(13)上的比例电磁阀(12)；以及

分别与所述第一换向阀(18)、第二换向阀(19)及比例电磁阀(12)电性连接的控制器(31)；

其中，在所述伸缩油缸(20)进行缩油缸动作时，所述控制器(31)不输出控制电流至所述比例电磁阀(12)，所述比例电磁阀(12)不打开；在所述伸缩油缸(20)进行伸油缸动作且伸油缸速度小于系统设定的第一速度值时，所述控制器(31)不输出控制电流至所述比例电磁阀(12)，所述比例电磁阀(12)不打开；在所述伸缩油缸(20)进行伸油缸动作且伸油缸速度大于系统设定的第一速度值时，所述控制器(31)输出控制电流至所述比例电磁阀(12)，所述比例电磁阀(12)打开，所述油泵(11)向所述伸缩油缸(20)的中芯通道(25)内充入液压油。

8.如权利要求7所述的控制系统，其特征在于，在所述伸缩油缸(20)的伸油缸速度大于系统设定的第一速度值时，所述控制器(31)输出与伸油缸速度成正比的控制电流至所述比例电磁阀(12)。

9.如权利要求7所述的控制系统，其特征在于，在所述伸缩油缸(20)的伸油缸速度介于系统设定的第一速度值与第二速度值之间时，所述控制器(31)输出恒定值的第一控制电流至所述比例电磁阀(12)，其中所述第二速度值大于所述第一速度值。

10.如权利要求9所述的控制系统，其特征在于，在所述伸缩油缸(20)的伸油缸速度大于系统设定的第二速度值时，所述控制器(31)输出恒定值的第二控制电流至所述比例电磁阀(12)，其中所述第二控制电流大于所述第一控制电流。

11.如权利要求7至10任一项所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统进一步地包括手动伸缩开关(33)、伸缩手柄(32)和自动伸缩开关(34)，所述手动伸缩开关(33)与所述伸缩手柄(32)相连，所述伸缩手柄(32)和所述自动伸缩开关(34)均与所述控制器(31)电性连接；所述手动伸缩开关(33)开启时，可利用所述手动伸缩开关(33)对所述伸缩油缸(20)的伸缩动作进行手动控制；所述自动伸缩开关(34)开启时，所述控制器(31)依照预先设定的控制逻辑对所述伸缩油缸(20)的伸缩动作进行自动控制。

12.如权利要求7至10任一项所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统进一步包括中芯通道压力传感器(35)和报警装置(36)，所述中芯通道压力传感器(35)用于检测所述中芯通道(25)的压力并将检测到的压力值传递至所述控制器(31)，所述控制器(31)在所检测到的压力值达到设定的报警压力值时自动停止输出控制电流至所述比例电磁阀(12)并利用所述报警装置(36)进行报警。

13.如权利要求7至10任一项所述的控制系统，其特征在于，所述控制器(31)包括第一控制器(31a)和第二控制器(31b)，所述第一控制器(31a)用于对输入信号进行采集，所述第二控制器(31b)用于输出控制信号，所述第一控制器(31a)和所述第二控制器(31b)之间采用总线进行通讯。