CN110578792A - 一种挖掘机换挡手柄自动操作装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种挖掘机换挡手柄自动操作装置，包括基座、第一驱动单元、第二驱动单元、第一丝杠、第二丝杠、滑动连接于基座上的第一平移座及第二平移座，第一平移座及第二平移座上分别设有第一滑槽和第二滑槽，两平移座垂直交叉放置，且第一滑槽和第二滑槽上下垂直交叉重叠，挖掘机变速箱换挡阀的手柄贯穿第一滑槽和第二滑槽交叉重叠部分；第一驱动单元和第二驱动单元分别传动连接第一丝杠和第二丝杠，第一丝杠和第二丝杠分别螺旋连接在第一平移座和第二平移座上，在第一驱动单元驱动第一推平移座移动时，手柄沿第二滑槽滑动，在第二驱动单元驱动第二推板移动时，手柄沿第一滑槽滑动。优点是，能低成本的对现有的挖掘机进行自动操作的改进。
Description
技术领域
本发明涉及一种换挡手柄自动操作装置，具体是一种挖掘机换挡手柄自动操作装置。
背景技术
现有的国内挖掘机基本采用人工驾驶的方式，然而在一些工作环境异常恶劣和危险的场合，如：战场、核生化污染下的工程保障，不适合人在场作业的抢险救灾、高温炉渣清除、毒气废气粉尘环境下的挖掘作业，需要自动化作业。对于现有的挖掘机如何通过简单的改进，就能使之进入上述的异常恶劣的危险场合进行无人在场的行走自动化操作是实际要解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种可实现自动换挡操作的挖掘机换挡手柄自动操作装置。
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提出的技术方案为：一种挖掘机换挡手柄自动操作装置，设于挖掘机变速箱换挡阀手柄上，该装置包括基座、第一驱动单元、第二驱动单元、第一丝杠、第二丝杠、滑动连接于基座上的第一平移座及第二平移座，所述第一平移座及第二平移座上分别设有第一滑槽和第二滑槽，两平移座垂直交叉放置，且第一滑槽和第二滑槽上下垂直交叉重叠，挖掘机变速箱换挡阀的手柄贯穿第一滑槽和第二滑槽交叉重叠部分；所述第一驱动单元和第二驱动单元分别传动连接第一丝杠和第二丝杠，第一丝杠和第二丝杠分别螺旋连接在第一平移座和第二平移座上，在第一驱动单元驱动第一推平移座移动时，所述手柄沿第二滑槽滑动，在第二驱动单元驱动第二推板移动时，所述手柄沿第一滑槽滑动。
进一步地，所述第一驱动单元至少包括第一电机，所述第二驱动单元至少包括第二电机。
进一步地，所述挖掘机换挡手柄自动操作装置还包括第一支承座、第二支承座、第三支承座、第四支承座、第一电机座及第二电机座，第一电机座及第二电机座分别用以连接第一电机和第二电机，且两电机轴垂直；第一支承座及第二支承座由近及远依次平行设置在第一电机座一侧，用以支承第一丝杠，且第一丝杠一端与第一电机的转轴连接；第三支承座及第四支承座由近及远依次平行设置在第二电机座一侧，用以支承第二丝杠，且第二丝杠一端与第二电机的转轴连接。
进一步地，所述第一平移座包括第一平移板、第一螺母及设有第一滑槽的第一槽板，第一螺母连接第一平移板且旋接第一丝杠，第一槽板连接在第一平移板对应于第二支承座的一端；所述第二平移座包括第二平移板、第二螺母及设有第二滑槽的第二槽板，第二螺母连接第二平移板且旋接第二丝杠，第二槽板连接在第二平移板对应于第四支承座的一端。
进一步地，所述第一滑槽和第二滑槽为矩形槽，所述手柄沿第一滑槽滑动是沿第一滑槽长度方向滑动，第一滑槽的长度方向与第一丝杠轴线垂直；所述手柄沿第二滑槽滑动是沿第二滑槽长度方向滑动，第二滑槽的长度方向与第二丝杠轴线垂直。
进一步地，所述挖掘机换挡手柄自动操作装置还包括至少一根第一导杆和一根第二导杆，所述第一螺母和第二螺母上至少设有与螺纹孔平行的导向孔，第一导杆及第二导杆分别穿套导向孔，两端分别连接在第一、第二支承座及第三、第四支承座上。
进一步地，所述第一平移板和第二平移板上分别设有滑动槽，第二支承座和第四支承座上分别设有与滑动槽相适配的滑块，第一平移座及第二平移座分别通过第一平移板及第二平移板上的滑动槽与对应滑块的配合滑动连接于基座上。
进一步地，所述第一丝杠和第二丝杠的两端分别通过轴承转动支承对应支承座上，且第一丝杠和第二丝杠一端分别通过轴承可轴向微伸缩。
本发明的有益效果为：
本发明通过电机驱动两不同方向平移的平移座驱动换挡手柄，从而来模拟换挡手柄操作动作，既可准确实现换挡手柄的操作效果，同时结构简洁，成本低，因此本发明能低成本的对现有的挖掘机进行自动操作的改进，在遇有危险和恶劣的场所时能随时随地的实施。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图。
图2为丝杠固定端安装示意图。
图3为丝杠支撑端安装示意图。
图4为挖掘机换挡阀工作原理图一。
图5为挖掘机换挡阀工作原理图二。
图6为挖掘机换挡阀工作原理图三。
图7为该型挖掘机换挡手柄轨迹分析图。
图8为本发明实施例2结构示意图。
其中1-第一驱动单元、11-第一电机、12-第一电机座、13-第一联轴器、14-第一主动齿轮、15-第一从动齿轮、2-第二驱动单元、21-第二电机、22-第二电机座、23-第二联轴器、24-第二主动齿轮、25-第二从动齿轮、3-第一丝杠、4-第二丝杆、5-第一平移座、51-第一螺母、52-第一平移板、53-第一槽板、54-第一导杆、6- 第二平移座、61-第二螺母、62-第二平移板、63-第二槽板、7-基座、71-第一支承座、72-第二支承座、73-第三支承座、74-第四支承座、75-第一滑块、76-第二滑块、8-挖掘机变速箱换挡阀、81-手柄、82-滑块、83-左边活塞、84-中间活塞、85-右边活塞、A-倒挡最终位置、B-二挡最终位置、C-一档最终位置、D-进档运动、E-倒挡选档位置、F-空挡位置、G-选档运动、H-一档选档位置、P点-手柄顶端。
具体实施方式
实施例一
如图1所示的一种挖掘机换挡手柄自动操作装置，设置在挖掘机变速箱换挡阀8的上端，该自动操作装置主要由基座7、第一驱动单元1、第二驱动单元2、第一丝杠3、第二丝杠4、滑动连接于基座上的第一平移座5及第二平移座6。
第一平移座5包括第一螺母51、第一平移板52和第一槽板53，第一平移板52连接第一螺母51和第一槽板53，第一平移板52和第一槽板53之间形成第一滑槽；第二平移座6包括第二螺母61、第二平移板62和第二槽板63，第二平移板62连接第二螺母61和第二槽板63，第二平移板62和第二槽板63之间形成第二滑槽。第一滑槽和第二滑槽上下垂直交叉设置，挖掘机变速箱换挡阀8的手柄81贯穿两滑槽交叉部分。第一滑槽和第二滑槽为矩形槽，手柄81沿第一滑槽滑动是沿第一滑槽长度方向滑动，第一滑槽的长度方向与第一丝杠3轴线垂直；手柄81沿第二滑槽滑动是沿第二滑槽长度方向滑动，第二滑槽的长度方向与第二丝杠4轴线垂直。
第一电机11和第二电机21分别通过第一电机座12和第二电机座22固定在基座上，两电机轴垂直并分别通过第一联轴器13和第二联轴器23传动连接第一丝杠3和第二丝杠4，第一丝杠3和第二丝杠4分别螺旋连接第一螺母51和第二螺母61。第一丝杠3通过轴承转动连接在第一支承座71和第二支承座72上，第二丝杠4通过轴承转动连接在第三支承座73和第四支承座74上。第一螺母51和第二螺母52上设有与螺纹孔平行的导向孔，第一导杆54和第二导杆64分别穿套对应螺母上的导向孔，第一、第二导杆两端分别连接在第一、第二支承座71、72及第三、第四支承座75、76上，导杆限制平移座转动，使丝杠在电机驱动转动时，平移座可沿对应导杆方向平移。第一电机11驱动第一丝杠3转动，带动第一平移座5沿第一导杆54设置方向平移，使手柄81沿第二滑槽滑动；第二电机21驱动第二丝杠4转动，带动第二平移座6沿第二导杆64设置方向平移，使手柄81沿第一滑槽滑动，以此完成换挡操作。
为满足精准换挡，丝杠采用滚珠丝杠，丝杠采用“一端固定，一端支承”的安装方式。以第一丝杠3为例：第一丝杠3连接在第一支承座71和第二支承座72上，其中第一支承座71为固定端支承座，采用一对角接触球轴承，固定端支承保证了第一丝杠3固定端在轴向和径向均受到约束，见图2。第二支承座72为支撑端支承座，采用深沟球轴承，支撑端支承只在径向提供约束，见图3，保证第一丝杠3在运行过程中因热胀冷缩发生微量长度变化时，不会影响自动换挡机构的平稳运行。
挖掘机变速箱换挡阀8是现有的一种的换挡阀，当手柄81由中间位置横向拨动到左边滑块间隙，再纵向拨动滑块82移动，则左边活塞83随之向下动作，一档控制油路打开实现慢档换挡，参见图4-6；当操纵杆处于中间位置时为空挡，纵向拨动操纵杆带动滑块82移动，迫使中间活塞84向下动作，二档控制油路打开实现快档换挡；当操纵杆由中间位置横向拨动到右边滑块间隙，再纵向拨动滑块82移动，则右边活塞85随之向下动作，倒档控制油路打开实现倒档换挡。
如图7并结合图4-6，上述的换挡手柄自动操作装置工作时，当挖掘机需要从空挡换至一档时，第一电机11转动，通过第一联轴器13带动第一丝杠3转动，驱动第一平移座5移动，推动手柄81沿第二滑槽从空挡位置F滑动到一档初始的选档位置H，此时手柄81带动滑块82从中间位置滑动到左边位置；然后第二电机21转动，通过第二联轴器23带动第二丝杠4转动，驱动第二平移座6移动，推动手柄81沿第一滑槽从一档选位置H滑动到一档最终位置C，此时手柄81带动滑块82纵向移动，迫使左边活塞83向下运动，一档控制油路打开，实现从空挡换至一档。当车辆需要从一档退回至空挡时，第二电机21反向转动，通过第二联轴器23带动第二丝杠4反向转动，驱动第二平移座6反向移动，推动手柄81沿第一滑槽从一档最终位置C滑动到一档选位置H，此时手柄81带动滑块82纵向反向移动，左边活塞83向上运动，一档控制油路关闭，然后第一电机11反向转动，通过第一联轴器13带动第一丝杠3反向转动，驱动第一平移座5移动，推动手柄81沿第二滑槽从一档初始的选档位置H滑动到空挡位置F，此时手柄81带动滑块82从左边位置移动到中间位置，实现从一档退回至空挡。二挡及倒挡实现方式同一档，不再赘述。
实施例二
如图8所示的一种挖掘机换挡手柄自动操作装置，设置在挖掘机变速箱换挡阀8的上端，该自动操作装置主要由基座7、第一驱动单元1、第二驱动单元2、第一丝杠3、第二丝杠4、滑动连接于基座上的第一平移座5及第二平移座6。
第一平移座5包括第一螺母51、第一平移板52和第一槽板53，第一平移板52连接第一螺母51和第一槽板53，第一平移板52和第一槽板53之间形成第一滑槽；第二平移座6包括第二螺母61、第二平移板62和第二槽板63，第二平移板62连接第二螺母61和第二槽板63，第二平移板62和第二槽板63之间形成第二滑槽。第一滑槽和第二滑槽上下垂直交叉设置，挖掘机变速箱换挡阀8的手柄81贯穿两滑槽交叉部分。第一滑槽和第二滑槽为矩形槽，手柄81沿第一滑槽滑动是沿第一滑槽长度方向滑动，第一滑槽的长度方向与第一丝杠3轴线垂直；手柄81沿第二滑槽滑动是沿第二滑槽长度方向滑动，第二滑槽的长度方向与第二丝杠4轴线垂直。
第一电机11和第二电机21分别通过第一电机座12和第二电机座22固定在基座上，第一电机11通过第一主动齿轮14和与之啮合的第一从动齿轮15传动第一丝杠3，第二电机21通过第二主动齿轮24和与之啮合的第二从动齿轮25传动第二丝杠4，第一丝杠3和第二丝杠4分别螺旋连接第一螺母51和第二螺母61。第一丝杠3通过轴承转动连接在第一支承座71和第二支承座72上，第二丝杠4通过轴承转动连接在第三支承座73和第四支承座74上。第一平移板52和第二平移板62上设有滑槽，第二、第四支承座上分别设有第一滑块75和第二滑块76，滑块限制平移座转动，使丝杠在电机驱动转动时，平移座可沿对应导杆方向平移。第一电机11驱动第一丝杠3转动，带动第一平移座5沿第一导杆54方向平移，使手柄81沿第二滑槽滑动；第二电机21驱动第二丝杠4转动，带动第二平移座6沿第二导杆64方向平移，使手柄81沿第一滑槽滑动，以此完成换挡操作。
为满足精准换挡，丝杠采用滚珠丝杠，丝杠采用“一端固定，一端支承”的安装方式。以第一丝杠3为例：第一丝杠3连接在第一支承座71和第二支承座72上，其中第一支承座71为固定端支承座，采用一对角接触球轴承，固定端支承保证了第一丝杠3固定端在轴向和径向均受到约束。第二支承座72为支撑端支承座，采用深沟球轴承，支撑端支承只在径向提供约束，保证第一丝杠3在运行过程中因热胀冷缩发生微量长度变化时，不会影响自动换挡机构的平稳运行。
实施例二换挡方式同实施例一，不再赘述。
以上所述仅是本发明的优选实施方案，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种挖掘机换挡手柄自动操作装置，设于挖掘机变速箱换挡阀手柄上，其特征在于：包括基座、第一驱动单元、第二驱动单元、第一丝杠、第二丝杠、滑动连接于基座上的第一平移座及第二平移座，所述第一平移座及第二平移座上分别设有第一滑槽和第二滑槽，两平移座垂直交叉放置，且第一滑槽和第二滑槽上下垂直交叉重叠，挖掘机变速箱换挡阀的手柄贯穿第一滑槽和第二滑槽交叉重叠部分；所述第一驱动单元和第二驱动单元分别传动连接第一丝杠和第二丝杠，第一丝杠和第二丝杠分别螺旋连接在第一平移座和第二平移座上，在第一驱动单元驱动第一推平移座移动时，所述手柄沿第二滑槽滑动，在第二驱动单元驱动第二推板移动时，所述手柄沿第一滑槽滑动。
2.根据权利要求1所述的挖掘机换挡手柄自动操作装置，其特征在于：所述第一驱动单元至少包括第一电机，所述第二驱动单元至少包括第二电机。
3.根据权利要求1所述的挖掘机换挡手柄自动操作装置，其特征在于：所述挖掘机换挡手柄自动操作装置还包括第一支承座、第二支承座、第三支承座、第四支承座、第一电机座及第二电机座，第一电机座及第二电机座分别用以连接第一电机和第二电机，且两电机轴垂直；第一支承座及第二支承座由近及远依次平行设置在第一电机座一侧，用以支承第一丝杠，且第一丝杠一端与第一电机的转轴连接；第三支承座及第四支承座由近及远依次平行设置在第二电机座一侧，用以支承第二丝杠，且第二丝杠一端与第二电机的转轴连接。
4.根据权利要求3所述的挖掘机换挡手柄自动操作装置，其特征在于：所述第一平移座包括第一平移板、第一螺母及设有第一滑槽的第一槽板，第一螺母连接第一平移板且旋接第一丝杠，第一槽板连接在第一平移板对应于第二支承座的一端；所述第二平移座包括第二平移板、第二螺母及设有第二滑槽的第二槽板，第二螺母连接第二平移板且旋接第二丝杠，第二槽板连接在第二平移板对应于第四支承座的一端。
5.根据权利要求4所述的挖掘机换挡手柄自动操作装置，其特征在于：所述第一滑槽和第二滑槽为矩形槽，所述手柄沿第一滑槽滑动是沿第一滑槽长度方向滑动，第一滑槽的长度方向与第一丝杠轴线垂直；所述手柄沿第二滑槽滑动是沿第二滑槽长度方向滑动，第二滑槽的长度方向与第二丝杠轴线垂直。
6.根据权利要求4所述的挖掘机换挡手柄自动操作装置，其特征在于：所述挖掘机换挡手柄自动操作装置还包括至少一根第一导杆和一根第二导杆，所述第一螺母和第二螺母上至少设有与螺纹孔平行的导向孔，第一导杆及第二导杆分别穿套导向孔，两端分别连接在第一、第二支承座及第三、第四支承座上。
7.根据权利要求3所述的挖掘机换挡手柄自动操作装置，其特征在于：所述第一平移板和第二平移板上分别设有滑动槽，第二支承座和第四支承座上分别设有与滑动槽相适配的滑块，第一平移座及第二平移座分别通过第一平移板及第二平移板上的滑动槽与对应滑块的配合滑动连接于基座上。
8.根据权利要求1所述的挖掘机换挡手柄自动操作装置，其特征在于：所述第一丝杠和第二丝杠的两端分别通过轴承转动支承对应支承座上，且第一丝杠和第二丝杠一端分别通过轴承可轴向微伸缩。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |