CN105317072A - 挖掘机方便控制操作系统 - Google Patents
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Abstract
挖掘机方便控制操作系统。本发明的目的是通过一个与挖掘机三个关节成比例缩小的操作器系统，安装在驾驶室内，并通过液压系统，使操作器系统的三个关节的相对于各自回转轴的角度与挖掘机三个关节的相对于各自回转轴的角度对应时时相等，拨动操作器系统的三个关节，通过机械和电气驱动等的作用，使挖掘机的三个关节作与操作器系统的三个关节相同的动作，如果需要挖掘机作想要的动作，只需要拨动操作器系统的三个关节作相应的动作即可，这样就可以极大的提高挖掘机操作的方便性。
Description
技术领域：
本发明属于挖掘机操作控制领域
背景技术：
目前土方作业中，挖掘机被非常广泛的应用，挖掘机的三个关节的运动可以实现复杂的运动，进而可以完成复杂的土方作业。同时当作业情况复杂时，挖掘机的操作变得非常困难，需要专业的操作者经过长期的实践摸索才能够掌握。这一点同时也限制了挖掘机作业范围的进一步扩展。因此如何实现挖掘机的方便高效率的操作变得非常必要。
挖掘机作为多关节机械的一种，在以往的技术中，有方法实现多关节的控制。包括计算机控制，手柄控制等。一种应用到海底潜水艇中的控制多关节机械手的控制方法采用仿形机械控制，即通过一个在潜水艇内部安装一个与艇外机械手相同的内部机械手，通过拨动内部机械手实现对外部的机械手的控制，达到所需的位置和速度。借鉴这种机构的控制思想和结构，设计用于挖掘机控制挖掘机三关节的内部机械三关节，实现对挖掘机的三关节的方便控制。
发明内容：
本发明的目的是通过一个与挖掘机三个关节成比例缩小的操作器系统，安装在驾驶室内，并通过液压系统，使操作器系统的三个关节的相对于各自回转轴的角度与挖掘机三个关节的相对于各自回转轴的角度对应时时相等，拨动操作器系统的三个关节，通过机械和电气驱动等的作用，使挖掘机的三个关节作与操作器系统的三个关节相同的动作，如果需要挖掘机作想要的动作，只需要拨动操作器系统的三个关节作相应的动作即可，这样就可以极大的提高挖掘机操作的方便性。
本发明的效果为：操作器是和挖掘机三个关节的按比例缩小的机械，而拨动操作器非常简单。这样就实现了挖掘机方便的操作。
附图说明：
附图1是挖掘机安装系统；附图2是操作器系统；附图3是挖掘机手柄安装系统；附图4是传感器系统。
图中，标号1为挖掘机斗，2为挖掘机斗小油缸，3为挖掘机斗油缸，4为挖掘杆臂，5为挖掘机杆小油缸，7为挖掘机臂，8为挖掘机臂油缸，9为挖掘机臂小油缸，10为操作器斗，11为斗传感器系统，12为操作器斗油缸，13为操作器杆，14为杆传感器系统，15为操作器杆油缸，16为操作器臂，17为臂传感器系统，18为操作器臂油缸，19为挖掘机手柄，20为驱动电机，21为传感器拨叉，22为传感器，23为弹簧，24为地板。
具体实施方式：
如附图所示，本发明由附图1所示的挖掘机安装系统，附图3所示的手柄安装系统和附图2所示的操作器系统组成。挖掘机安装系统和手柄安装系统是安装到现有挖掘机上的部件组合。操作器系统是本发明的控制器，安装到挖掘机驾驶室内机手操作。附图4所示的传感器系统是安装在操作器系统上的一个部件。
本发明采用的技术方案是：挖掘机方便控制操作系统，其特征为：操作器系由三个关节分别是操作器斗10，操作器杆13，操作器臂16组成，三个关节的大小是挖掘机三个关节按相同比例缩小，即操作器斗10是挖掘机斗1的缩小，操作器杆13是挖掘机杆4的缩小，操作器臂16是挖掘机臂7的缩小，且操作器系统的三个关节的连接方式与挖掘机的三个关节相同；操作器系统的三个关节分别安装小液压缸，分别为操作器斗液压缸12，操作器杆液压缸15和操作器臂液压缸18，安装铰接点与挖掘机的三个关节上的液压缸铰接点所对应的的操作器上的铰接点一一对应；在挖掘机上的三个关节的三个液压缸上分别安装一个平行于液压缸的小液压缸，分别为挖掘机斗小液压缸2，挖掘机杆小液压缸6，挖掘机臂小液压缸9，挖掘机三个关节上的小液压缸的有杆腔和无杆腔分别与操作器系统上的三个关节上的液压缸的有杆腔和无杆腔对应连接，即挖掘机斗小液压缸2与操作器斗液压缸12连接，挖掘机杆小液压缸6与操作器液压缸15连接，挖掘机臂小液压缸9与操作器臂液压缸18相连；通过铰接点位置的合理布置和液压缸截面积的合理匹配，使挖掘机运动时带动三个关节上的小液压缸运动，小液压缸带动操作器系统上的液压缸运动，保证在挖掘机三个关节运动时的任意时刻，都能使操作器斗10相对于操作器杆13的角度与挖掘机斗1相对于挖掘机杆4的角度实时相等，操作器杆13相对于操作器臂16的角度与挖掘机杆4相对于挖掘机臂7的角度实时相等，操作器臂16相对于地面的角度与挖掘机臂相对于地面的角度实时相等；操作器系统上三个液压缸的活塞杆上分别安装传感器系统，活塞杆可以沿着传感器系统发生很小的位移带动传感器拨叉21运动，并通过位移传感器22获得位移值，通过电信号转换模块转化成驱动电机20的驱动力，驱动挖掘机自带的手柄19，手柄19在电机的驱动下发生拨动，使挖掘机的三个关节发生相应的运动；三个传感器系统连接挖掘机手柄安装系统的电机的电路连接对应关系为操作器斗传感器11连接挖掘机斗1的手柄驱动电机，操作器杆传感器14连接挖掘机杆4的手柄驱动电机，操作器臂传感器17连接挖掘机臂7的手柄驱动电机，电路通过合理的匹配，连接方式为拨动操作器系统三个关节时，活塞杆在传感器系统中发生位移，偏离零点，传感器信号传入到驱动电机使挖掘机三个关节运动，挖掘机三个关节运动驱动操作器系统三关节运动，运动方向是使传感器系统中发生的位移向减少的方向运动。
挖掘机方便操作系统，其特征在于：挖掘机上的小液压缸连接操作器系统上的液压缸，这个系统可以通过将挖掘机安装系统上的小液压缸替换成电信号传感器，将挖掘机操作器系统上安装的液压缸替换成电机和传感器的组合，也可以达到使操作器斗10相对于操作器杆13的角度与挖掘机斗1相对于挖掘机杆4的角度实时相等，操作器杆13相对于操作器臂16的角度与挖掘机杆4相对于挖掘机臂7的角度实时相等，操作器臂16相对于地面的角度与挖掘机臂相对于地面的角度实时相等的目的。
挖掘机方便操作系统，其特征在于：合理的机械系统也可以达到使操作器斗10相对于操作器杆13的角度与挖掘机斗1相对于挖掘机杆4的角度实时相等，操作器杆13相对于操作器臂16的角度与挖掘机杆4相对于挖掘机臂7的角度实时相等，操作器臂16相对于地面的角度与挖掘机臂相对于地面的角度实时相等的目的。
挖掘机方便操作系统，其特征在于：对操作器系统可以进行变形，将操作器系统的三个关节的大小不变，对其铰接结构进行分解，比如分解成操作器臂部分和操作器杆连接操作器斗连接体两部分，用于左右手操作的两个操作器系统也可以达到本发明的目的。
挖掘机方便操作系统，其特征在于：操作器系统可以做成通过无线电与挖掘机进行信号传递，形成对操作器系统对挖掘机的无线遥控。
实施实例：在不需要操作时，传感器系统里的传感器拨叉在弹簧的弹力的作用下处于传感器系统的中间位置，挖掘机的小液压缸带动操作器系统上的液压缸的作用下处于角度相等，当需要操作挖掘机作需要的动作的时候，拨动操作器系统的三个关节到所需要的方向，在拨动力的作用下，传感器拨叉克服弹簧弹力，在传感器系统中发生一个位移，通过传感器接受到位移的大小和方向通过电路转化成驱动手柄操作系统中电机的驱动电，电机驱动手柄使手柄发生偏移，实现了挖掘机三个关节的操作运动，挖掘机三个关节运动后带动挖掘机上小液压缸的运动，小液压缸运动反过来驱动操作器系统上液压缸的运动使操作器系统的三个关节的相对角度再次与挖掘机运动后的三个关节的相对角度相同，抵消因拨动而使操作器系统的三个关节的相对角度与挖掘机三个关节的相对角度的偏差，又由于电路的合理匹配，挖掘机三个关节运动驱动操作器系统三关节运动，运动方向是使传感器系统中发生的位移向减少的方向运动，此时传感器拨叉又在操作器系统中液压缸的带动下，返回传感器系统的中间位置，一次操作结束。一次操作使挖掘机三个关节运动很小的距离，而多次操作的重复就可以使挖掘机运动到任意位置。而每次操作，操作器系统的三个关节的相对角度都与挖掘机的三个关节的相对角度实时相等，操作就具有了极大的直观性和方便性，进而极大的简化了挖掘机三个关节的操作，使不熟悉操作的机手经过简单的培训即可达到专业化的操作技能。
Claims (5)
1.挖掘机方便控制操作系统，其特征为：操作器系由三个关节分别是操作器斗10，操作器杆13，操作器臂16组成，三个关节的大小是挖掘机三个关节按相同比例缩小，即操作器斗10是挖掘机斗1的缩小，操作器杆13是挖掘机杆4的缩小，操作器臂16是挖掘机臂7的缩小，且操作器系统的三个关节的连接方式与挖掘机的三个关节相同；操作器系统的三个关节分别安装小液压缸，分别为操作器斗液压缸12，操作器杆液压缸15和操作器臂液压缸18，安装铰接点与挖掘机的三个关节上的液压缸铰接点所对应的的操作器上的铰接点一一对应；在挖掘机上的三个关节的三个液压缸上分别安装一个平行于液压缸的小液压缸，分别为挖掘机斗小液压缸2，挖掘机杆小液压缸6，挖掘机臂小液压缸9，挖掘机三个关节上的小液压缸的有杆腔和无杆腔分别与操作器系统上的三个关节上的液压缸的有杆腔和无杆腔对应连接，即挖掘机斗小液压缸2与操作器斗液压缸12连接，挖掘机杆小液压缸6与操作器液压缸15连接，挖掘机臂小液压缸9与操作器臂液压缸18相连；通过铰接点位置的合理布置和液压缸截面积的合理匹配，使挖掘机运动时带动三个关节上的小液压缸运动，小液压缸带动操作器系统上的液压缸运动，保证在挖掘机三个关节运动时的任意时刻，都能使操作器斗10相对于操作器杆13的角度与挖掘机斗1相对于挖掘机杆4的角度实时相等，操作器杆13相对于操作器臂16的角度与挖掘机杆4相对于挖掘机臂7的角度实时相等，操作器臂16相对于地面的角度与挖掘机臂相对于地面的角度实时相等：操作器系统上三个液压缸的活塞杆上分别安装传感器系统，活塞杆可以沿着传感器系统发生很小的位移带动传感器拨叉21运动，并通过位移传感器22获得位移值，通过电信号转换模块转化成驱动电机20的驱动力，驱动挖掘机自带的手柄19，手柄19在电机的驱动下发生拨动，使挖掘机的三个关节发生相应的运动；三个传感器系统连接挖掘机手柄安装系统的电机的电路连接对应关系为操作器斗传感器11连接挖掘机斗1的手柄驱动电机，操作器杆传感器14连接挖掘机杆4的手柄驱动电机，操作器臂传感器17连接挖掘机臂7的手柄驱动电机，电路通过合理的匹配，连接方式为拨动操作器系统三个关节时，活塞杆在传感器系统中发生位移，偏离零点，传感器信号传入到驱动电机使挖掘机三个关节运动，挖掘机三个关节运动驱动操作器系统三关节运动，运动方向是使传感器系统中发生的位移向减少的方向运动。
2.根据权利要求1所述的挖掘机方便操作系统，其特征在于：挖掘机上的小液压缸连接操作器系统上的液压缸，这个系统可以通过将挖掘机安装系统上的小液压缸替换成电信号传感器，将挖掘机操作器系统上安装的液压缸替换成电机和传感器的组合，也可以达到使操作器斗10相对于操作器杆13的角度与挖掘机斗1相对于挖掘机杆4的角度实时相等，操作器杆13相对于操作器臂16的角度与挖掘机杆4相对于挖掘机臂7的角度实时相等，操作器臂16相对于地面的角度与挖掘机臂相对于地面的角度实时相等的目的。
3.根据权利要求1所述的挖掘机方便操作系统，其特征在于：合理的机械系统也可以达到使操作器斗10相对于操作器杆13的角度与挖掘机斗1相对于挖掘机杆4的角度实时相等，操作器杆13相对于操作器臂16的角度与挖掘机杆4相对于挖掘机臂7的角度实时相等，操作器臂16相对于地面的角度与挖掘机臂相对于地面的角度实时相等的目的。
4.根据权利要求1所述的挖掘机方便操作系统，其特征在于：操作器系统可以做成通过无线电与挖掘机进行信号传递，形成对操作器系统对挖掘机的无线遥控。
5.根据权利要求1所述的挖掘机方便操作系统，其特征在于：对操作器系统可以进行变形，将操作器系统的三个关节的大小不变，对其铰接结构进行分解，比如分解成操作器臂部分和操作器杆连接操作器斗连接体两部分，用于左右手操作的两个操作器系统也可以达到本发明的目的。
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| CN201410691931.0A CN105317072A (zh) | 2014-11-20 | 2014-11-20 | 挖掘机方便控制操作系统 |
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