[發明專利]挖掘機的平推控制方法和控制裝置與挖掘機

無效

• 申請號: 201210409219.8
• 申請日: 2012-10-23
• 公開（公告）號: CN102864800A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 單曉寧;陶思揚;尚景山
• 申請（專利權）人: 中聯重科股份有限公司渭南分公司;中聯重科股份有限公司
• 主分類號: E02F3/43
• 分類號: E02F3/43;E02F3/28
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

技術領域

本發明涉及工程機械領域，具體而言，涉及一種挖掘機的平推控制方法和控制裝置與挖掘機。

背景技術

挖掘機，特別是正鏟式挖掘機，需要經常進行平推作業。挖掘機完成平推動作的過程，需要保持鏟斗的高度保持穩定。

圖1是現有技術的挖掘機的作業執行機構的示意圖，如圖1所示，挖掘機的作業執行機構包括鏟斗11、斗桿12、動臂13、動臂油缸14、斗桿油缸15，在圖中可以看出，鏟斗11的高度是由斗桿12和動臂13的姿態決定的。而斗桿12和動臂13的姿態由動臂油缸14和斗桿油缸15的伸縮情況共同決定的。在挖掘機進行平推作業時，挖掘機操作人員需要同時根據經驗操控動臂油缸14和斗桿油缸15，使動臂油缸14隨著斗桿油缸15推進而協調動作，以保證鏟斗11的高度恒定在預定高度上。

現有技術中對挖掘機平推控制，需要依靠操作人員根據經驗同時操縱兩個液壓控制機構，工作量大，容易疲勞，而且控制精度受到操作人員的個人經驗的影響較大。

針對現有技術中挖掘機的平推控制導致操作人員的工作量大的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

本發明旨在提供一種挖掘機的平推控制方法和控制裝置與挖掘機，以解決現有技術中挖掘機的平推控制導致操作人員的工作量大的問題。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種挖掘機的平推控制方法。該挖掘機的平推控制方法包括：按照操作人員的控制指令控制斗桿油缸推動鏟斗作業；實時獲取斗桿姿態變化；根據斗桿的姿態變化反饋控制動臂油缸的進油量，使得鏟斗處于預設高度。

進一步地，實時獲取斗桿姿態變化包括：實時獲取動臂與水平面的夾角α1、動臂與斗桿的夾角α3、斗桿與水平面的夾角α2三個角度中的任意兩個角度；按照上述任意兩個角度、動臂的長度L1、和斗桿的長度L2計算斗桿姿態變化。

進一步地，按照上述任意兩個角度、動臂的長度L1、和斗桿的長度L2計算斗桿姿態變化包括：按照H＝L1·sinα1-L2·sinα2的計算公式計算斗桿高度H，其中，α1、α2和α3滿足以下關系：α1+α2+α3＝180°；根據計算所得的斗桿高度H得出斗桿姿態變化。

進一步地，控制動臂油缸的進油量包括：根據斗桿的姿態變化使用PID算法反饋輸出動臂油缸所在的液壓油路中主泵比例閥的控制電流。

進一步地，按照操作人員的控制指令控制斗桿油缸推動鏟斗作業包括：接收啟動平推作業的控制信號；獲取接收到控制信號時刻的斗桿姿態，并記錄該時刻斗桿與鏟斗連接點的高度，并將高度設置為反饋控制的目標高度。

進一步地，獲取接收到控制信號時刻的斗桿姿態包括：獲取接收到控制信號時刻的動臂與水平面的夾角、動臂與斗桿的夾角、斗桿與水平面的夾角三個角度中的任意兩個角度；按照接收到控制信號時刻的任意兩個角度、動臂的長度、和斗桿的長度計算接收到控制信號時刻的斗桿姿態。

根據本發明的另一個方面，還提供了一種挖掘機的平推控制裝置。該平推控制裝置包括：斗桿油缸控制模塊，用于按照操作人員的控制指令控制斗桿油缸推動鏟斗作業；斗桿姿態獲取模塊，用于實時獲取斗桿姿態變化；動臂油缸控制模塊，用于根據所述斗桿的姿態變化反饋控制動臂油缸的進油量使鏟斗處于預設高度。

進一步地，上述平推控制裝置還包括：啟動信號接收模塊，用于接收啟動平推作業的控制信號；控制目標獲取模塊，用于獲取接收到控制信號時刻的斗桿姿態，并記錄該時刻斗桿與鏟斗連接點的高度，并將高度設置為反饋控制的目標高度。

根據本發明的另一個方面，還提供了一種挖掘機。該挖掘機包括鏟斗、斗桿、和動臂、其中，斗桿的第一端與鏟斗連接，斗桿的第二端與動臂連接，斗桿由斗桿油缸驅動，動臂由動臂油缸驅動，斗桿姿態測量裝置，用于獲取斗桿姿態；以及以上所述的任一種平推控制裝置。

進一步地，上述斗桿姿態測量裝置包括：第一角度傳感器、第一角度傳感器、第三角度傳感器三個角度傳感器中的任意兩個，其中，第一角度傳感器，設置于動臂上，用于測量動臂與水平面間的夾角；第二角度傳感器，設置于動臂與斗桿的連接點，用于測量動臂與斗桿間的夾角；第三角度傳感器，設置于斗桿上，用于斗桿與水平面間的夾角。

應用本發明的技術方案，在進行平推操作時，挖掘機操作人員通過控制斗桿的操作裝置向斗桿油缸發出油缸伸出命令，利用實時測量得出的斗桿的姿態反饋控制動臂油缸，使動臂與水平面的夾角、動臂與斗桿的夾角匹配變化，利用動臂的變化來協調斗桿的變化，保證鏟斗平推的同時保持鏟斗的高度穩定。從而降低操作員疲勞程度，自動完成部分挖掘工作。