基于位置控制的挖掘機(jī)操縱裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種挖掘機(jī)操縱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 如圖1所示，常規(guī)的挖掘機(jī)包含六個(gè)工作裝置，分別為挖斗1、斗桿2、動(dòng)臂3、回轉(zhuǎn) 裝置4、左行走裝置5和右行走裝置6 ;如圖2所示，駕駛員通過(guò)操作兩個(gè)十字手柄和兩個(gè)腳 踏板分別對(duì)上述的六個(gè)工作裝置進(jìn)行控制，左十字手柄11的左右傾斜用來(lái)控制回轉(zhuǎn)裝置4 圍繞回轉(zhuǎn)軸7旋轉(zhuǎn)，左十字手柄11的前后傾斜用來(lái)控制斗桿2的運(yùn)動(dòng)，右十字手柄12的左 右傾斜用來(lái)控制挖斗1圍繞挖斗較點(diǎn)9運(yùn)動(dòng)，右十字手柄12的前后傾斜用來(lái)控制動(dòng)臂3的 運(yùn)動(dòng)，左行走踏板13和右行走踏板14的前后傾斜分別用來(lái)控制左行走裝置5和右行走裝 置6在底平面8上運(yùn)動(dòng)。目前挖掘機(jī)操作手柄和踏板對(duì)各工作裝置的控制都是基于速度的 控制，即十字手柄或腳踏板在一個(gè)方向上傾斜時(shí)，十字手柄或腳踏板下方的先導(dǎo)電磁閥就 會(huì)打開(kāi)，十字手柄或腳踏板傾斜的角度越大先導(dǎo)電磁閥打開(kāi)得就越大，對(duì)應(yīng)支路的多路閥 主閥忍打開(kāi)面積也就越大，相應(yīng)被控裝置的運(yùn)動(dòng)速度就會(huì)越快。
[0003] 由于每一個(gè)駕駛桿的一個(gè)傾斜方向都只對(duì)應(yīng)著一個(gè)工作裝置的運(yùn)動(dòng)，因此如果挖 掘機(jī)需要進(jìn)行一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)作時(shí)，駕駛員需要操作一個(gè)駕駛桿的多個(gè)方向，或者多個(gè)駕駛 桿的多個(gè)方向才能完成，例如"掃平"動(dòng)作時(shí)挖掘機(jī)的Ξ個(gè)機(jī)械臂（挖斗、斗桿和動(dòng)臂）需 要同時(shí)協(xié)調(diào)地前后運(yùn)動(dòng)才能將前方的地面整平，即需要協(xié)調(diào)地操縱兩個(gè)駕駛桿的Ξ個(gè)方向 才能完成。
[0004] 傳統(tǒng)的挖掘機(jī)操縱方式是左十字手柄的一個(gè)操縱方向控制斗桿，右十字手柄兩個(gè) 操作方向分別控制挖斗和動(dòng)臂，但是挖斗、斗桿和動(dòng)臂運(yùn)Ξ個(gè)工作裝置實(shí)際上是在一個(gè)平 面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的。運(yùn)樣的操縱方式是將操縱桿的Ξ維運(yùn)動(dòng)映射到工作裝置的兩維運(yùn)動(dòng)上去了， 運(yùn)對(duì)于一個(gè)初學(xué)者來(lái)說(shuō)很不直觀：如果只是單一動(dòng)作時(shí)還好說(shuō)，如果是復(fù)合動(dòng)作時(shí)駕駛員 很難將幾個(gè)動(dòng)作協(xié)調(diào)地完成。
[0005] 總上所述，傳統(tǒng)的挖掘機(jī)操縱方式不直觀，駕駛員很難對(duì)幾個(gè)裝置同時(shí)進(jìn)行協(xié)調(diào) 的控制；然而挖掘機(jī)幾乎所有的動(dòng)作都是需要幾個(gè)工作裝置復(fù)合在一個(gè)工作的，運(yùn)就需要 簡(jiǎn)化傳統(tǒng)的操縱方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于位置控制的挖掘機(jī)操縱系統(tǒng)，通 過(guò)人工選擇進(jìn)入特定工作模式后，駕駛員只需要一個(gè)簡(jiǎn)單的操作就可W對(duì)斗桿和動(dòng)臂進(jìn)行 復(fù)合控制，使得挖斗較點(diǎn)實(shí)現(xiàn)水平保持或者縱向保持、或者保持挖斗斗齒與底平面的夾角， 大大簡(jiǎn)化了挖掘機(jī)駕駛員進(jìn)行復(fù)雜動(dòng)作時(shí)的操縱步驟。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：包括兩個(gè)具有電反饋信號(hào)的十字手 柄、挖斗角位移傳感器、斗桿角位移傳感器、動(dòng)臂角位移傳感器和顯示控制器，所述的挖斗 角位移傳感器、斗桿角位移傳感器、動(dòng)臂角位移傳感器分別測(cè)量挖斗角位移傳感器測(cè)量角、 斗桿角位移傳感器測(cè)量角和動(dòng)臂角位移傳感器測(cè)量角；所示的顯示控制器接收駕駛員選擇 的工作模式，并向駕駛員顯示十字手柄、挖斗角位移傳感器、斗桿角位移傳感器、動(dòng)臂角位 移傳感器的位置，計(jì)算得到對(duì)挖斗、斗桿和動(dòng)臂的先導(dǎo)電磁閥的控制指令，進(jìn)而控制相應(yīng)的 先導(dǎo)電磁閥。
[0008] 當(dāng)駕駛員通過(guò)顯示控制器選擇水平保持功能時(shí)，挖斗較點(diǎn)在水平方向上的速度i 和在縱向的運(yùn)動(dòng)速度豹馬足W下矩陣：
[0009]
[0010] 其中，a為動(dòng)臂長(zhǎng)度，b為斗桿長(zhǎng)度，α為動(dòng)臂角位移傳感器測(cè)量角，β為斗桿 角位移傳感器測(cè)量角，挖斗較點(diǎn)在縱向的運(yùn)動(dòng)速度5'^〇，由于左十字手柄的前后傾斜角度 白。fm范圍為0。~20。，桿死區(qū)為2。，挖斗較點(diǎn)水平運(yùn)動(dòng)速度《的范圍為0~500cm/s，則
計(jì)算上述矩陣解出氣I關(guān)于Θ arm的方程，同時(shí)象、P與斗桿 和動(dòng)臂的先導(dǎo)電磁閥控制指令成正比，由Θ得到斗桿和動(dòng)臂先導(dǎo)電磁閥控制指令。
[0011] 當(dāng)駕駛員通過(guò)顯示控制器選擇縱向保持功能時(shí)，挖斗較點(diǎn)在水平方向上的速度i 和在縱向的運(yùn)動(dòng)速度豹馬足W下矩陣：
[0012]
[0013] 其中，挖斗較點(diǎn)在水平方向運(yùn)動(dòng)速度-，由于右十字手柄的前后傾斜角度Θ bwm 范圍為0°~20°，桿死區(qū)為2°，挖斗較點(diǎn)縱向運(yùn)動(dòng)速度f(wàn)的范圍為0~500cm/s，則
計(jì)算上述矩陣解出敎、P關(guān)于θ,。。。的方程，同時(shí)&和自與斗 桿和動(dòng)臂的先導(dǎo)電磁閥控制指令成正比，由Θ b。?得到斗桿和動(dòng)臂的先導(dǎo)電磁閥控制指令。
[0014] 當(dāng)駕駛員通過(guò)顯示控制器選擇挖斗保持功能時(shí)，通過(guò)測(cè)量α、β W及挖斗角位移 傳感器測(cè)量角丫得到挖斗斗齒與挖掘機(jī)底平面的夾角A = 2 31 - α - β - 丫，保持Δ不變， 當(dāng)斗桿和動(dòng)臂運(yùn)動(dòng)時(shí)，即α和β在變化時(shí)，實(shí)時(shí)計(jì)算得到丫，即挖斗先導(dǎo)電磁閥打開(kāi)面積 對(duì)時(shí)間的積分；由此得到挖斗先導(dǎo)電磁閥控制指令。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是：駕駛員只需要一個(gè)簡(jiǎn)單的操作就可W對(duì)斗桿和動(dòng)臂進(jìn)行復(fù) 合控制，當(dāng)需要進(jìn)行"掃平"動(dòng)作時(shí)，駕駛員只需要啟動(dòng)水平保持模式和挖斗保持模式，然后 操縱左十字手柄前后運(yùn)動(dòng)就可W完成；當(dāng)需要進(jìn)行"修坡"模式時(shí)，駕駛員只需要啟動(dòng)縱向 保持模式和挖斗保持模式，然后操縱右十字手柄前后運(yùn)動(dòng)就可W完成。大大降低了挖掘機(jī) 駕駛員進(jìn)行復(fù)雜動(dòng)作時(shí)的操縱難度。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1是現(xiàn)有挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2是現(xiàn)有挖掘機(jī)的操作裝置示意圖；
[0018] 圖3為新型挖掘機(jī)操縱系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)
[0019] 圖4新型挖掘機(jī)操縱系統(tǒng)水平保持功能和縱向保持功能實(shí)現(xiàn)效果示意
[0020] 圖5新型挖掘機(jī)操縱系統(tǒng)水平保持功能和縱向保持功能實(shí)現(xiàn)原理分析圖
[0021] 圖6左十字手柄前后傾角與化的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖
[0022] 圖中，1-挖斗；2-斗桿；3-動(dòng)臂；4-回轉(zhuǎn)裝置；5-左行走裝置；6-右行走裝置； 7-回轉(zhuǎn)軸；8-底平面；9-挖斗較點(diǎn)；11-左先導(dǎo)十字手柄；12-右先導(dǎo)十字手柄；13-左行 走踏板；14-右行走踏板；21-挖斗較點(diǎn)在水平的運(yùn)動(dòng)軌跡；22-挖斗較點(diǎn)在縱向的運(yùn)動(dòng)軌 跡；23-動(dòng)臂角位移傳感器測(cè)量角；24-斗桿角位移傳感器測(cè)量角；25-動(dòng)臂較點(diǎn)；26-斗桿 較點(diǎn)；28-動(dòng)臂長(zhǎng)度；29-斗桿長(zhǎng)度；30-挖斗角位移傳感器測(cè)量角；31-挖斗先導(dǎo)電磁閥； 32-斗桿先導(dǎo)比例電磁閥；33-動(dòng)臂先導(dǎo)比例電磁閥；34-左電十字手柄；35-右電十字手 柄；36-挖斗角位移傳感器；37-斗桿角位移傳感器；38-動(dòng)臂角位移傳感器；39-顯示控制 器；40-巧制器。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實(shí)施 例。
[0024] 如圖3所示，控制器40的作用是采集來(lái)自左電十字手柄34、右電十字手柄35、挖