CN112627259B - 一种装载机自动铲装作业的控制方法及装载机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程机械领域，公开了一种装载机自动铲装作业的控制方法及装载机，其中，装载机自动铲装作业的控制方法，包括以下步骤：在装载机处于自动铲装作业状态时，控制铲斗按照预设时间间隔交替进行转动和提升。本发明提供的载机自动铲装作业的控制方法，控制铲斗按照预设时间间隔交替进行转动和提升，通过不断的跷动同一块物料，以便于把粘度较大的物料跷起以使物料分散开，方便物料进入到铲斗中，实现物料的铲装，解决了现有装载机无法铲装粘性较大或堆放比较结实的物料的问题，从而有效避免装载机的自动铲装作业陷入死循环。

Description

一种装载机自动铲装作业的控制方法及装载机

技术领域

本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种装载机自动铲装作业的控制方法及装载机。

背景技术

装载机的铲装作业指的是将发动机油门踩到最大，将铲斗插入料堆中以铲装物料。为了装满物料，通常会在铲斗插入料堆中一定深度后，稍微提升铲斗，而后再次向前插入料堆中，重复上述动作两到三次直至铲斗中装满物料，转动并提升铲斗。

为了提高工作效率，装载机上配设有自动铲装作业的控制方法，具体地，发动机油门踩到最大，铲斗插入料堆中并行进一定距离后，将铲斗向上转动预设角度；重复执行上述动作多次，直至铲斗装满物料。但对于物料粘性较大或物料堆放比较结实时，铲斗的掘起阻力大，以致铲斗的转动角度无法达到预设角度，从而陷入死循环。

发明内容

本发明的目的在于提供一种装载机自动铲装作业的控制方法及装载机，能够解决现有装载机无法铲装粘性较大或堆放比较结实的物料的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种装载机自动铲装作业的控制方法，包括以下步骤：在装载机处于自动铲装作业状态时，控制装载机的铲斗按照预设时间间隔交替进行转动和提升。

本发明提供的载机自动铲装作业的控制方法，控制铲斗按照预设时间间隔交替进行转动和提升，通过不断的跷动同一块物料，以便于把粘度较大的物料跷起以使物料分散开，方便物料进入到铲斗中，实现物料的铲装，解决了现有装载机无法铲装粘性较大或堆放比较结实的物料的问题，从而有效避免装载机的自动铲装作业陷入死循环。

作为上述装载机自动铲装作业的控制方法的一种优选技术方案，在控制所述铲斗按照预设时间间隔交替进行转动和提升之前，还包括：

将装载机的铲斗转动至初始状态，装载机以预设速度前行以使所述铲斗插入物料中，随着物料对铲斗的阻力增大，增大发动机油门；

在发动机油门最大时，将装载机的前行速度降为零；

所述铲斗处于初始状态时，所述铲斗的底壁与水平面之间的夹角为0°。

采用上述设置为装载机的后续铲装作业做好准备，以提高铲装效率。

作为上述装载机自动铲装作业的控制方法的一种优选技术方案，在将装载机的前行速度降为零之后，在动臂油缸的无杆腔内的油压增大到预设油压时，控制所述铲斗按照预设时间间隔交替进行转动和提升。

为铲斗的铲装座准备，提供铲装的最小提升力，以提高铲装效率。

作为上述装载机自动铲装作业的控制方法的一种优选技术方案，在所述铲斗按照预设时间间隔交替进行转动和提升的过程中，若所述铲斗的转动角度大于等于预设收斗角度，则控制所述铲斗继续转动至最大收斗角度，之后控制所述铲斗提升至预设高度；

所述铲斗的转动角度指的是所述铲斗由初始状态转动至当前状态所转动的角度。

在铲斗的转动角度大于等于预设收斗角度时，说明物料已经被铲装至铲斗中，可以进行收斗。

作为上述装载机自动铲装作业的控制方法的一种优选技术方案，若所述铲斗的转动角度小于预设收斗角度，则控制所述铲斗继续按照预设时间间隔交替进行转动和提升。

在铲斗的转动角度小于于预设收斗角度时，说明铲斗内并未装满物料，需要继续铲装物料。

作为上述装载机自动铲装作业的控制方法的一种优选技术方案，在控制所述铲斗继续按照预设时间间隔交替进行转动和提升之前，判断所述铲斗按照预设时间间隔交替进行转动和提升的次数是否达到预设跷动次数，若是，则控制所述铲斗停止动作；若否，则控制所述铲斗继续按照预设时间间隔交替进行转动和提升。

通过对铲斗交替进行转动和提升的预设跷动次数进行限定，以避免物料阻力太大，以致铲斗无法转动和提升而陷入死循环。

作为上述装载机自动铲装作业的控制方法的一种优选技术方案，在控制所述铲斗停止动作之后，若所述铲斗的转动角度小于预设转动角度，则控制所述铲斗停止动作并报警。

在铲斗按照预设时间间隔交替进行转动和提升预设跷动次数后，若铲斗的转动角度小于预设转动角度，则说明由于个别物料的粘度较大或堆放的比较结实，铲斗跷动物料的作用不明显，即使继续利用铲斗的转动和提升跷动物料，物料也很难被跷动，而且作业效率会很低，需要控制铲斗停止动作并报警。

作为上述装载机自动铲装作业的控制方法的一种优选技术方案，在控制所述铲斗停止动作之后，若N大于预设次数，则控制所述铲斗停止动作并报警；

N指的是执行所述铲斗按照预设时间间隔交替进行转动和提升预设跷动次数这一步骤的次数。

在铲斗按照预设时间间隔交替进行转动和提升预设跷动次数这一步骤执行的次数大于N时，则说明可能因铲斗遇到大块石头等障碍的缘故导致铲斗无法继续转动，需要控制铲斗停止动作并报警，避免铲斗因的转动角度因达不到预设收斗角度而陷入死循环。

作为上述装载机自动铲装作业的控制方法的一种优选技术方案，在控制所述铲斗停止动作之后，若所述铲斗的转动角度大于等于预设转动角度且N小于等于预设次数，则控制所述铲斗再次按照预设时间间隔交替进行转动和提升，并令N＝N+1。

通过铲斗按照预设时间间隔交替进行转动和提升预设跷动次数后，铲斗的转动角度是否大于等于预设转动角度，确定铲斗是否跷动物料；在确定铲斗跷动物料的前提下，通过执行控制铲斗按照预设时间间隔交替进行转动和提升预设跷动次数这一步骤多次，以确保铲斗内装满物料，提高装载机的作业效率。

本发明还提供了一种装载机，采用上述的装载机自动铲装作业的控制方法进行自动铲装作业，以实现装载机的自动铲装作业，解决了现有装载机无法铲装粘性较大或堆放比较结实的物料的问题，从而有效避免装载机的自动铲装作业陷入死循环。

本发明的有益效果：本发明提供的装载机自动铲装作业的控制方法，控制铲斗按照预设时间间隔交替进行转动和提升，通过铲斗不断的转动和提升的跷动同一块物料，以便于把粘度较大的物料跷起以使物料分散开，方便物料进入到铲斗中，实现物料的铲装，解决了现有装载机无法铲装粘性较大或堆放比较结实的物料的问题，从而有效避免装载机的自动铲装作业陷入死循环。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的装载机的结构示意图一；

图2是本发明实施例提供的装载机的结构示意图二；

图3是本发明实施例提供的装载机的结构示意图三；

图4是本发明实施例提供的装载机的液压系统的原理图；

图5是本发明实施例提供的装载机自动铲装作业的控制方法的详细流程图。

图中：

1、车架；2、动臂；3、动臂油缸；4、铲斗；5、转斗油缸；6、摇臂；7、连杆；8、转斗控制阀；9、动臂控制阀；10、控制器；11、动臂角度传感器；12、铲斗角度传感器；13、连接部件。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

如图1至图3所示，本实施例提供了一种装载机自动铲装作业的控制方法及装载机，装载机采用上述装载机自动铲装作业的控制方法进行自动铲装作业。

上述装载机包括车架1、动臂2、动臂油缸3、铲斗4、转斗油缸5和连杆组件，其中，上述动臂2设有两个，动臂2和动臂油缸3一一对应设置，两个动臂2分别位于车架1的左右两侧。动臂2的一端与车架1铰接，另一端与铲斗4铰接，动臂油缸3的一端与车架1铰接，另一端与动臂2铰接。

连杆组件包括摇臂6和连杆7，两个动臂2通过连接部件13连接，转斗油缸5的一端与车架1铰接，另一端与摇臂6的一端铰接，摇臂6的中部与连接部件13铰接，摇臂6的另一端与连杆7的一端铰接，连杆7的另一端与铲斗4铰接。

通过动臂油缸3的活塞杆伸缩实现动臂2绕其与车架1的第一转动销轴上下摆动，从而实现铲斗4在竖直方向上的上下移动；转斗油缸5的活塞杆伸缩可以通过上述连杆组件实现铲斗4绕其与动臂2的第二转动销轴上下摆动。

摇臂6与连接部件13的连接位置安装有铲斗角度传感器12，用于测量铲斗4相对于第二转动销轴转动的角度；动臂2与车架1的连接位置安装有动臂角度传感器11，用于测量动臂2相对于第一转动销轴转动的角度。装载机的变速箱处安装有速度传感器，用于测量变速箱的输出转速，便于根据变速箱的输出转速计算装载机的前行速度；装载机上还安装有用于测量装载机油门大小的油门传感器；动臂油缸3的无杆腔内设有压力传感器，用于测量油缸的无杆腔内的油压。

如图4所示，上述装载机还包括液压系统，用于控制动臂油缸3和转斗油缸5动作。具体地，液压系统包括液压泵、转斗控制阀8和动臂控制阀9，其中，转斗控制阀8和动臂控制阀9能够配合动作以使液压泵以互锁方式选择性地控制动臂油缸3或转斗油缸5动作。

具体地，上述转斗控制阀8为三位六通电磁阀，其具有三个状态，分别为左位、中位和右位，转斗控制阀8具有第一进油口、第二进油口、第一回油口、第一工作油口、第二工作油口和第三工作油口，其中，第一进油口和第二进油口均与液压泵的出油口连通，第一工作油口与转斗油缸5的无杆腔连通，第二工作油口与动臂控制阀9的进油口连通，第三工作油口与转斗油缸5的有杆腔连通，第一回油口与油箱连通。

转斗控制阀8处于左位时，第一进油口与第三工作油口连通，回油口与第一工作油口连通，第二进油口和第二工作油口均被封堵，通过液压泵为转斗油缸5的有杆腔供油，转斗油缸5的无杆腔内的工作油回油箱，实现转斗油缸5的活塞杆缩回。转斗控制阀8处于中位时，第一工作油口、第三工作油口、第一进油口和回油口均被封堵，第二工作油口和第二进油口连通，液压泵为动臂控制阀9供油，以控制动臂油缸3动作。转斗控制阀8处于右位，第一工作油口和第一进油口连通，回油口与第三工作油口连通，第二进油口和第二工作油口均被封堵，液压泵为转斗油缸5的无杆腔工作油，转斗油缸5的有杆腔内工作油回油箱，实现转斗油缸5的活塞杆伸出。

上述动臂控制阀9为四位六通电磁阀，其具有第一工作位、第一工作位、第三工作位和第四工作位，动臂控制阀9具有进油口一、进油口二、回油口一、工作油口一、工作油口二、工作油口三。

其中，进油口一和进油口二均与转斗控制阀8的第二工作油口连通，回油口一与油箱连通；工作油口一与两个动臂油缸3的无杆腔连通，工作油口二与油箱连通，工作油口三与两个动臂油缸3的无杆腔连通。

动臂控制阀9处于第一工作位时，进油口一、回油口一均被封堵，进油口二与工作油口一、工作油口二和工作油口三连通，液压泵提供的工作油同时供给动臂油缸3的无杆腔、有杆腔以及油箱，实现对动臂油缸3的泄压。

动臂控制阀9处于第二工作位时，进油口一与工作油口三连通，进油口二和工作油口二被封堵，回油口与工作油口一连通；液压泵为动臂油缸3的有杆腔提供工作油，动臂油缸3的无杆腔内的工作油回油箱，实现对动臂油缸3的活塞杆缩回。

动臂控制阀9处于第三工作位时，进油口一、回油口一、工作油口一、工作油口三均被封堵，进油口二和工作油口二连通，液压泵提供的工作油直接回油箱。

动臂控制阀9处于第四工作位，进油口一和工作油口一连通，进油口二和工作油口二被封堵，回油口和工作油口三连通，液压泵为动臂油缸3的无杆腔供油，动臂油缸3的有杆腔内的工作油回油箱，实现动臂油缸3的活塞杆伸出。

采用上述动臂控制阀9和转斗控制阀8配合动作，可以实现动臂油缸3和转斗油缸5的动作。

上述装载机还包括控制器10和与其通讯的输入装置，输入装置可以为触摸屏等，可以输入不同的控制信号，并将控制信号发送至控制器10，以使控制器10根据上述控制信号控制动臂控制阀9和转斗控制阀8动作。控制器10与上述动臂角度传感器11、铲斗角度传感器12、压力传感器和速度传感器电连接。

本实施例提供的装载机自动铲装作业的控制方法包括以下步骤：在装载机进行自动铲装作业时，将所述铲斗4插入物料内，控制铲斗4按照预设时间间隔交替进行转动和提升。

具体地，控制动臂控制阀9一直处于第四工作位，控制转斗控制阀8按照预设时间间隔交替在中位和右位之间进行切换，在转斗控制阀8切换至中位时，液压泵为动臂油缸3的无杆腔供油，动臂油缸3的活塞杆伸出，实现铲斗4的提升；转斗控制阀8切换至右位时，液压泵为转斗油缸5的无杆腔供油，转斗油缸5的活塞杆伸出，实现铲斗4的转动；此时由于转斗控制阀8的第二工作油口被封堵，动臂控制阀9始终保持在第四工作位且无工作油输送至动臂控制阀9。

采用上述方式实现铲斗4按照预设时间间隔交替进行转动和提升，通过不断的跷动同一块物料，以便于把粘度较大的物料跷起以使物料分散开，方便物料进入到铲斗4中，实现物料的铲装。

更加具体地，本实施例中，输入装置为触摸屏，控制器10内嵌设有控制程序，触摸屏上设有多个输入模块和执行按键。通过每个输入模块设置自动铲装作业中的各个自动铲装参数。

上述自动铲装参数包括预设时间间隔，通常采用0.1s-0.5s，以使控制器10控制转斗控制阀8右位间歇性地得电和失电，实现铲斗4按照预设时间间隔交替进行转动和提升。

上述自动铲装参数还包括铲斗4每次按照预设时间间隔交替进行转动和提升之前动臂油缸3的无杆腔的油压，动臂油缸3的无杆腔的油压决定了处于初始状态的铲斗4插入物料中后铲斗4所能提供的最小提升力，可以根据物料的种类，设置动臂油缸3的无杆腔的油压。需要说明的是，物料的粘度越大，铲斗4每次按照预设时间间隔交替进行转动和提升之前动臂油缸3的无杆腔的油压越大。

上述自动铲装参数还包括预设收斗角度，预设收斗角度指的是铲斗4可以进行收斗动作的铲斗4的转动角度。铲斗4具有初始状态，铲斗4处于初始状态时，铲斗4的底壁与水平面之间的夹角为0°。上述铲斗4的转动角度指的是铲斗4由初始状态转动至当前状态所转动的角度，一旦铲斗4的转动角度大于等于预设收斗角度，则说明铲斗4中已经铲装满物料，可以控制铲斗4继续转动直至最大收斗角度，之后控制铲斗4提升至预设高度。本实施例中，预设收斗角度为35°-45°，具体可以由作业人员根据对不同物料进行铲装作业时的经验确定的。本实施例中，上述最大收斗角度通常为50°。

上述自动铲装参数还包括预设跷动次数，预设跷动次数指的是铲斗4按照预设时间间隔交替进行转动和提升的次数，以便于在铲斗4转动和提升预设跷动次数后，确认铲斗4交替进行转动和提升是否能够跷动物料。由于对于个别粘度较大的物料，可能即使采用铲斗4交替进行转动和提升也无法把连续的物料打断，为了避免陷入死循环，因此对预设跷动次数进行设置。本实施例中，上述预设跷动次数通常为3次-7次，作业人员可以根据对不同物料进行铲装作业时的经验确定，不同物料对应的预设跷动次数可能相同，也可能不同。需要说明的是，物料粘度越大，上述预设跷动次数的值也就越大。

上述自动铲装参数还包括预设转动角度，指的是铲斗4按照预设时间间隔交替进行转动和提升预设跷动次数后，物料被跷动的话铲斗4转动的最小角度。在铲斗4按照预设时间间隔交替进行转动和提升预设跷动次数后，若铲斗4的转动角度大于预设转动角度，则说明物料被跷动，可以继续铲装物料；若铲斗4的转动角度小于预设转动角度，则说明物料的粘度过大或堆积的过于结实，物料基本未被跷动，需要控制铲斗4停止动作并报警，以便于操作人员了解铲装情况。本实施例中，上述预设转动角度为10°-20°，优选地，预设转动角度为15°。

上述自动铲装参数还包括N，N指的是执行铲斗4按照预设时间间隔交替进行转动和提升预设跷动次数这一步骤的次数。即使铲斗4的转动角度大于等于预设转动角度，但在铲斗4的后续铲装作业中，可能遇到较大的石块等以致影响铲斗4的后续转动，以致铲斗4的转动角度无法达到预设收斗角度。因此，在N大于预设次数时，则说明可能因铲斗4遇到等障碍的缘故导致铲斗4无法继续转动，需要控制铲斗4停止动作并报警。在N小于等于预设次数时，可以再次控制铲斗4按照预设时间间隔交替进行转动和提升。本实施例中，预设次数为3次-5次，作业人员可以根据对不同物料进行铲装作业时的经验确定的，不同物料对应的预设次数可能不同，也可能相同。

图5是本实施例提供的装载机自动铲装作业的控制方法的详细流程图，下面结合图5对上述自动铲装作业的控制方法进行详细描述。

S1、将装载机的铲斗4转动至初始状态，装载机以预设速度前行以使所述铲斗4插入物料中，随着物料对铲斗4的阻力增大，增大发动机油门。

S2、在发动机油门最大时，将装载机的前行速度降为零。

S3、控制动臂油缸3的无杆腔内的油压增大到预设油压。

S4、控制铲斗4按照预设时间间隔交替进行转动和提升。

S5、判断铲斗4的转动角度是否大于等于预设收斗角度，若是，则控制铲斗4继续转动至最大收斗角度，之后控制铲斗4提升至预设高度；若否，则执行S6。

S6、判断铲斗4按照预设时间间隔交替进行转动和提升的次数是否达到预设跷动次数，若是，则执行S7，若否，则返回S4。

S7、判断铲斗4的转动角度是否预设转动角度，若是，则执行S8，若否，则执行S9。

S8、判断N是否大于预设次数，若是，则执行S9，若否，则返回S4，并令N＝N+1。

S9、控制铲斗4停止动作并报警。

上述装载机还包括报警装置，如触摸屏显示器上显示“停止自动铲装作业”的提示，或者报警装置为设置于装载机的驾驶室内的声音报警装置，或者报警装置为设置于驾驶室内的提示灯等。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (6)

1.一种装载机自动铲装作业的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：在装载机处于自动铲装作业状态时，控制装载机的铲斗(4)按照预设时间间隔交替进行转动和提升；

在控制所述铲斗(4)按照预设时间间隔交替进行转动和提升之前，还包括：

将装载机的铲斗(4)转动至初始状态，装载机以预设速度前行以使所述铲斗(4)插入物料中，随着物料对铲斗(4)的阻力增大，增大发动机油门；

在发动机油门最大时，将装载机的前行速度降为零；

所述铲斗(4)处于初始状态时，所述铲斗(4)的底壁与水平面之间的夹角为0°；

在将装载机的前行速度降为零之后，在动臂油缸(3)的无杆腔内的油压增大到预设油压时，控制所述铲斗(4)按照预设时间间隔交替进行转动和提升；

在所述铲斗(4)按照预设时间间隔交替进行转动和提升的过程中，若所述铲斗(4)的转动角度大于等于预设收斗角度，则控制所述铲斗(4)继续转动至最大收斗角度，之后控制所述铲斗(4)提升至预设高度；

所述铲斗(4)的转动角度指的是所述铲斗(4)由初始状态转动至当前状态所转动的角度；

在控制所述铲斗(4)继续按照预设时间间隔交替进行转动和提升之前，判断所述铲斗(4)按照预设时间间隔交替进行转动和提升的次数是否达到预设跷动次数，若是，则控制所述铲斗(4)停止动作；若否，则控制所述铲斗(4)继续按照预设时间间隔交替进行转动和提升。

2.根据权利要求1所述的装载机自动铲装作业的控制方法，其特征在于，若所述铲斗(4)的转动角度小于预设收斗角度，则控制所述铲斗(4)继续按照预设时间间隔交替进行转动和提升。

3.根据权利要求2所述的装载机自动铲装作业的控制方法，其特征在于，在控制所述铲斗(4)停止动作之后，若所述铲斗(4)的转动角度小于预设转动角度，则控制所述铲斗(4)停止动作并报警。

4.根据权利要求3所述的装载机自动铲装作业的控制方法，其特征在于，在控制所述铲斗(4)停止动作之后，若N大于预设次数，则控制所述铲斗(4)停止动作并报警；

N指的是执行所述铲斗(4)按照预设时间间隔交替进行转动和提升预设跷动次数这一步骤的次数。

5.根据权利要求3所述的装载机自动铲装作业的控制方法，其特征在于，在控制所述铲斗(4)停止动作之后，若所述铲斗(4)的转动角度大于等于预设转动角度且N小于等于预设次数，则控制所述铲斗(4)再次按照预设时间间隔交替进行转动和提升，并令N＝N+1。

6.一种装载机，其特征在于，采用权利要求1至5任一项所述的装载机自动铲装作业的控制方法进行自动铲装作业。

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