專利名稱：步履式工程機(jī)械及其調(diào)平裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
步履式工程機(jī)械及其調(diào)平裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種工程機(jī)械領(lǐng)域的自動控制技術(shù)，具體涉及步履式工程機(jī)械及其調(diào)平裝置。
背景技術(shù)：
[0002]步履式工程機(jī)械以其獨(dú)特的簡單構(gòu)造，得以在斜坡、凹凸不平和狹小的場地上進(jìn)行挖掘作業(yè)，具有獨(dú)特的作業(yè)性能。[0003]以下以步履式挖掘機(jī)為例進(jìn)行詳細(xì)說明。現(xiàn)有的步履式挖掘機(jī)大多由工作裝置、 上車、下車、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)組成。與傳統(tǒng)挖掘機(jī)相比，采用四個支腳(兩個后支腳帶一對行走輪)支撐整機(jī)，四個支腳用四個液壓缸單獨(dú)操作，四個支腳長度和支撐位置可在縱向、橫向和垂直三個方向調(diào)節(jié)，使挖掘機(jī)的適用性和穩(wěn)定性大大提高。[0004]目前，步履式挖掘機(jī)在斜坡工況下進(jìn)行挖掘作業(yè)時，為保持機(jī)身平臺的水平姿態(tài)防止機(jī)身傾斜過大造成步履式挖掘機(jī)傾翻，大多采用水平傾角傳感器檢測機(jī)身水平傾斜角度；當(dāng)機(jī)身的傾斜角度大于作業(yè)安全傾角時輸出傾斜報警信號提示駕駛員，此時需駕駛員停止挖掘作業(yè)，并手動操縱調(diào)整機(jī)身姿態(tài)，使其回到水平傾斜角度的安全范圍內(nèi)后再從新開始挖掘作業(yè)。顯然，這種控制方式存在以下不足，一方面，由于其控制系統(tǒng)只有自動報警功能，自機(jī)身出現(xiàn)傾翻趨勢報警至駕駛員手動調(diào)整機(jī)身姿態(tài)的過程存在一個較長的延時， 并需停止挖掘作業(yè)調(diào)整機(jī)身姿態(tài)，影響挖掘效率；另一方面，在斜坡挖掘作業(yè)時，駕駛員往往專注于挖掘操作而忽視傾斜報警信號，存在由于駕駛員調(diào)整姿態(tài)不及時而造成步履式挖機(jī)傾翻的危險。[0005]有鑒于此，亟待針對現(xiàn)有步履式工程機(jī)械的調(diào)平技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以有效規(guī)避傾翻事故的發(fā)生，并提高挖掘作業(yè)效率。實(shí)用新型內(nèi)容[0006]針對上述缺陷，本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題在于提供一種步履式工程機(jī)械的調(diào)平裝置，以使得整機(jī)能夠?qū)崟r地自動調(diào)整機(jī)身的水平姿態(tài)，在滿足作業(yè)安全性要求的基礎(chǔ)上， 能夠有效提高作業(yè)效率。在此基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還提供一種應(yīng)用該調(diào)平裝置的步履式工程機(jī)械。[0007]本實(shí)用新型提供的步履式工程機(jī)械調(diào)平裝置，包括用于調(diào)整四個支腿水平位置的四個支腿油缸，每個支腿油缸的一端與車架鉸接、另一端與相應(yīng)的支腿鉸接；還包括[0008]四個調(diào)整支腿油缸伸縮的方向控制閥，分別設(shè)置在每個支腿油缸與壓力油路和回油油路之間；[0009]獲取上車水平傾斜角度信號的傳感器，設(shè)置在所述車架上；[0010]控制器，接收所述上車水平傾斜角度信號，并根據(jù)所述上車水平傾斜角度信號輸出控制信號至所述方向控制閥的控制信號接收端，以控制相應(yīng)支腿油缸的伸出或者縮回。[0011]優(yōu)選地，所述傳感器具體為雙軸傾角傳感器，所述雙軸傾角傳感器獲取橫向和縱向的上車水平傾斜角度信號。[0012]優(yōu)選地，還包括顯示器，所述控制器輸出所述橫向和縱向的上車水平傾斜角度信號至所述顯示器。[0013]優(yōu)選地，所述控制器還輸出報警信號。[0014]優(yōu)選地，所述報警信號輸出至所述顯示器，或者輸出至聲音報警器。[0015]優(yōu)選地，還包括自動調(diào)平開關(guān)，控制所述方向控制閥的控制信號接收端與所述控制器連接或者與控制手柄連接。[0016]本實(shí)用新型提供的步履式工程機(jī)械，其車架上鉸接設(shè)置有左前、右前、左后和右后支腿，具有如前所述的步履式工程機(jī)械的調(diào)平裝置。[0017]優(yōu)選地，具體為步履式挖掘機(jī)。[0018]本實(shí)用新型提供的步履式工程機(jī)械的調(diào)平裝置能夠根據(jù)車身的工作傾角調(diào)整支腿油缸的伸出或者縮回，調(diào)節(jié)相應(yīng)支腳在豎直平面內(nèi)的工作姿態(tài)，以使得車身處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。工作過程中，傳感器獲取上車水平傾斜角度信號實(shí)時傳輸至控制器，并由控制器輸出控制信號至相應(yīng)的方向控制閥，也就是說，若上車的實(shí)際水平傾角過大，則輸出控制信號進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，最終確保上車在安全的工作狀態(tài)下進(jìn)行作業(yè)。[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方案采用閉環(huán)控制實(shí)時控制各支腿的工作姿態(tài)，一方面不會出現(xiàn)控制處理延時的問題，可最大限度的確保整機(jī)作業(yè)的安全穩(wěn)定性；另一方面由于該調(diào)平裝置可根據(jù)實(shí)際工況自動進(jìn)行調(diào)整，整個過程不需要操作人員停止作業(yè)，調(diào)平作業(yè)與常規(guī)作業(yè)之間可同步進(jìn)行，即調(diào)平作業(yè)對于常規(guī)作業(yè)效率不會構(gòu)成任何影響。[0020]在本發(fā)明的優(yōu)選方案增設(shè)有自動調(diào)平開關(guān)。當(dāng)控制所述方向控制閥的控制信號接收端與所述控制器連接，可實(shí)現(xiàn)自動調(diào)平的功能；當(dāng)控制所述方向控制閥的控制信號接收端與控制手柄連接，可實(shí)現(xiàn)手動調(diào)平的功能；如此設(shè)計(jì)，可根據(jù)需要在自動調(diào)平功能與手動調(diào)平功能之間切換，進(jìn)一步提高了本實(shí)用新型的適用性。


[0021]圖1是具體實(shí)施方式
中所述步履式挖掘機(jī)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；[0022]圖2示出了具體實(shí)施方式
中所述各支腿油缸與相應(yīng)支腿之間相對位置關(guān)系；[0023]圖3是具體實(shí)施方式
中所述調(diào)平裝置的工作原理圖；[0024]圖4是具體實(shí)施方式
中所述控制過程的流程圖。[0025]圖中[0026]電瓶1、自動調(diào)平開關(guān)2、控制器3、顯示器4、傳感器5、控制手柄6、液壓泵7、電磁閥組8、左前支腿油缸9、右前支腿油缸10、左后支腿油缸11、右后支腿油缸12。
具體實(shí)施方式
[0027]本實(shí)用新型的核心是提供一種步履式工程機(jī)械的調(diào)平裝置，以使得整機(jī)能夠?qū)崟r地自動調(diào)整機(jī)身的水平姿態(tài)，在滿足作業(yè)安全性要求的基礎(chǔ)上，能夠有效提高作業(yè)效率。[0028]不失一般性，下面以步履式挖掘機(jī)為例詳細(xì)說明本實(shí)施方式。[0029]請參見圖1，該圖為步履式挖掘機(jī)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。[0030]該步履式挖掘機(jī)包括工作裝置、上車、下車、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)等主要功能部分4構(gòu)成。其中，工作裝置、上車、下車和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等功能部分的自身結(jié)構(gòu)及工作原理與現(xiàn)有技術(shù)相同，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員完全可以實(shí)現(xiàn)，本文不再贅述。以下將詳細(xì)說明本實(shí)施例所述步履式挖掘機(jī)的調(diào)平裝置。[0031]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方案同樣通過控制支腿油缸的伸縮來調(diào)整相應(yīng)支腿在豎直平面內(nèi)的擺動幅度，從而達(dá)至調(diào)節(jié)車身工作姿態(tài)的目的。請一并參見圖2，該圖示出了各支腿油缸與支腿之間的相對位置關(guān)系。[0032]如圖1所示，前支腿與車架鉸接于A點(diǎn)位置處，后支腿與車架鉸接于B點(diǎn)位置處， 相應(yīng)的支腿油缸鉸接于車架與支腿之間；也就是說，每個支腿油缸的一端與車架鉸接、另一端與相應(yīng)的支腿鉸接，以在相應(yīng)支腿油缸的作用下可以繞其與支架之間的鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動。具體請參見圖2所示，左前支腿油缸9置于左前支腿與支架之間，右前支腿油缸10置于右前支腿與支架之間，左后支腿油缸11置于左后支腿與支架之間，右后支腿油缸12置于右后支腿與支架之間。應(yīng)當(dāng)理解，上述鉸接關(guān)系的實(shí)現(xiàn)為已有技術(shù)。[0033]另外，各支腿油缸的伸縮操作采用方向控制閥進(jìn)行調(diào)整，每個支腿油缸均對應(yīng)一個設(shè)置在相應(yīng)支腿油缸與壓力油路和回油油路之間的方向控制閥，通過方向控制閥的換向，建立壓力油路與支腿油缸之間的連通實(shí)現(xiàn)伸出操作，或者建立回油油路與支腿油缸之間的連通實(shí)現(xiàn)收回操作。[0034]本方案在車架上設(shè)置有傳感器，用于獲取上車水平傾斜角度信號，并將該信號輸出至控制器。請一并參見圖3，該圖示出了本實(shí)施例所述調(diào)平裝置的工作原理圖。[0035]其中，傳感器5優(yōu)選采用雙軸傾角傳感器獲取橫向和縱向的上車水平傾斜角度信號，應(yīng)當(dāng)理解，本文中所述橫向及縱向的定義與步履式挖掘機(jī)的橫縱方向一致。當(dāng)然，也可以采用兩個普通傳感器分別獲取橫向和縱向的上車水平傾斜角度信號，只要滿足信號采集的基本需要均可。同理，也可以選用集成四個方向控制閥的電磁閥組8。[0036]其中，控制器3接收上車水平傾斜角度信號，并可根據(jù)該上車水平傾斜角度信號輸出控制信號至相應(yīng)方向控制閥的控制信號接收端，以控制相應(yīng)支腿油缸的伸出或者縮回。如圖3所示，該控制器3采用PLC控制器，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行控制策略的設(shè)定，具有較好的適用性。比如，調(diào)整機(jī)身姿態(tài)的預(yù)設(shè)控制策略為使機(jī)身水平橫向傾角保持在士5° 范圍內(nèi)，水平縱向傾角保持在士20°范圍內(nèi)；其自動調(diào)平控制流程如圖4所示。[0037]步驟1 當(dāng)控制器3接通電源后，控制器3進(jìn)入自檢及程序初始化過程。[0038]步驟2 控制器3接收來自傾角傳感器5的橫向傾角電壓信號X及縱向傾角電壓信號Y，并將電壓信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)字信號進(jìn)入內(nèi)部邏輯運(yùn)算電路進(jìn)行運(yùn)算。[0039]步驟3:當(dāng)X >5°且Y <-20°時，機(jī)身有左前傾趨勢?？刂破?向電磁閥組輸出控制信號，驅(qū)動電磁閥打開相應(yīng)油路，即動作1輸出。液壓泵7(壓力油路)同時驅(qū)動左前支腿油缸9伸出，右后支腿油缸12縮回，使機(jī)身復(fù)位。[0040]步驟4:當(dāng)X <-5°且Y >20°時，機(jī)身有右后傾趨勢?？刂破?向電磁閥組輸出控制信號，驅(qū)動電磁閥打開相應(yīng)油路，即動作2輸出。液壓泵7 (壓力油路)同時驅(qū)動左前支腿油缸9縮回，右后支腿油缸12伸出，使機(jī)身復(fù)位。[0041]步驟5 當(dāng)X < -5°且Y < -20°時，機(jī)身有右前傾趨勢?？刂破?向電磁閥組輸出控制信號，驅(qū)動電磁閥打開相應(yīng)油路，即動作3輸出。液壓泵7 (壓力油路)同時驅(qū)動右前支腿油缸10伸出，左后支腿油缸11縮回，使機(jī)身復(fù)位。[0042]步驟6:當(dāng)X>5°且Y>20°時，機(jī)身有左后傾趨勢?？刂破?向電磁閥組輸出控制信號，驅(qū)動電磁閥打開相應(yīng)油路，即動作4輸出。液壓泵(壓力油路)同時驅(qū)動右前支腿油缸10縮回，左后支腿油缸11伸出，使機(jī)身復(fù)位。[0043]步驟7:當(dāng)X >5°且-20° < Y < 20°時，機(jī)身有左傾趨勢?？刂破?向電磁閥組輸出控制信號，驅(qū)動電磁閥打開相應(yīng)油路，即動作5輸出。液壓泵7(壓力油路)同時驅(qū)動左前、后支腿油缸9、11伸出，右前、后支腿油缸10、12縮回，使機(jī)身復(fù)位。[0044]步驟8:當(dāng)Χ<_5°且-20° < Y < 20°時，機(jī)身有右傾趨勢。控制器3向電磁閥組輸出控制信號，驅(qū)動電磁閥打開相應(yīng)油路，即動作6輸出。液壓泵(壓力油路)同時驅(qū)動左前、后支腿油缸9、11縮回，右前、后支腿油缸10、12伸出，使機(jī)身復(fù)位。[0045]步驟9:當(dāng)-5° <Χ<5°且Y <-20°時，機(jī)身有前傾趨勢。控制器3向電磁閥組輸出控制信號，驅(qū)動電磁閥打開相應(yīng)油路，即動作7輸出。液壓泵7(壓力油路)同時驅(qū)動左、右前支腿油缸9、10伸出，左、右后支腿油缸11、12縮回，使機(jī)身復(fù)位。[0046]步驟10:當(dāng)-5° <Χ<5°且Y >20°時，機(jī)身有后傾趨勢?？刂破?向電磁閥組輸出控制信號，驅(qū)動電磁閥打開相應(yīng)油路，即動作8輸出。液壓泵7(壓力油路)同時驅(qū)動左、右前支腿油缸9、10縮回，左、右后支腿油缸10、12伸出，使機(jī)身復(fù)位。[0047]以上自動控制流程的循環(huán)運(yùn)行，使機(jī)身姿態(tài)始終自動保持在安全作業(yè)的水平傾斜范圍之內(nèi)。[0048]進(jìn)一步地，還包括顯示器4，控制器3還可以輸出橫向和縱向的上車水平傾斜角度信號至顯示器4，以便于操縱人員進(jìn)行觀察。傳感器5將相應(yīng)的角度電壓信號輸入到PLC控制器3中，控制器3將信號轉(zhuǎn)換為與顯示器4相匹配的電信號輸出給顯示器4，在顯示器4 上顯示機(jī)身在水平面上縱向和橫向的傾斜角度。[0049]此外，控制器3還可以輸出報警信號，以提醒操縱人員當(dāng)前處理危險作業(yè)狀態(tài)，該報警信號可輸出至顯示器4。如前述例子，當(dāng)水平橫向傾斜角度大于安全值+25°和/或水平縱向傾斜角度大于安全值+40°，控制器3則輸出報警信號給顯示器4，顯示器4界面閃爍報警。實(shí)際上，該報警信號也可以輸出至聲音報警器。[0050]為了提高本方案的適用性，使得整機(jī)的調(diào)平能夠在自動調(diào)平功能和手動調(diào)平功能之間進(jìn)行切換。優(yōu)選地，還包括自動調(diào)平開關(guān)2，控制方向控制閥的控制信號接收端與控制器3連接或者與控制手柄6連接。需要說明的是，這里所述方向控制閥的控制信號接收端與控制手柄6電連接，不應(yīng)當(dāng)僅理解為兩者之間直接連接，實(shí)際上如圖1所示，控制手柄所輸出的電信號也可以經(jīng)控制器3內(nèi)的驅(qū)動電路向電磁閥組8連接，以輸出相應(yīng)的控制信號。[0051]實(shí)際使用時，當(dāng)自動調(diào)平開關(guān)2處于接通狀態(tài)時，控制器3將接收到的傾角傳感器信號與控制器3內(nèi)的設(shè)定值進(jìn)行比較運(yùn)算，同時向電磁閥組8輸出相應(yīng)的驅(qū)動信號，打開相應(yīng)的電磁閥油路，由液壓泵7驅(qū)動相應(yīng)的支腿油缸(9、10、11、1幻動作以調(diào)整機(jī)身姿態(tài)使機(jī)身水平橫向傾角保持在士5°范圍內(nèi)，水平縱向傾角保持在+20°范圍內(nèi)。當(dāng)自動調(diào)平開關(guān) 2處于斷開狀態(tài)時，控制器3不再自動向電磁閥組8輸出驅(qū)動信號，轉(zhuǎn)由接收來自控制手柄 6的手動控制信號，并經(jīng)控制器內(nèi)的驅(qū)動電路向電磁閥組輸出相應(yīng)的控制信號，實(shí)現(xiàn)手動調(diào)平功能。[0052]上述方案中，采用電瓶1為控制器3、顯示器4、雙軸傾角傳感器5、控制手柄6、自動調(diào)平開關(guān)2提供電源。顯然，該電瓶完全可以利用現(xiàn)有步履式挖掘機(jī)電控系統(tǒng)中的電瓶。[0053]應(yīng)用前述調(diào)平裝置，步履式挖掘機(jī)在斜坡進(jìn)行挖掘作業(yè)的同時能夠使得機(jī)身始終保持在一個安全的傾角范圍內(nèi)，降低了駕駛員在斜坡作業(yè)操作的復(fù)雜程度提高了工作效率，并降低了作業(yè)中傾翻的危險性。[0054]特別說明提，本實(shí)施例提供的調(diào)平裝置并不局限于應(yīng)用在步履式挖掘機(jī)上，也可以應(yīng)用于其他類型的步履式工程機(jī)械。[0055]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.步履式工程機(jī)械的調(diào)平裝置，包括用于調(diào)整四個支腿水平位置的四個支腿油缸，每個支腿油缸的一端與車架鉸接、另一端與相應(yīng)的支腿鉸接；其特征在于，還包括四個調(diào)整支腿油缸伸縮的方向控制閥，分別設(shè)置在每個支腿油缸與壓力油路和回油油路之間；獲取上車水平傾斜角度信號的傳感器，設(shè)置在所述車架上；控制器，接收所述上車水平傾斜角度信號，并根據(jù)所述上車水平傾斜角度信號輸出控制信號至所述方向控制閥的控制信號接收端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步履式工程機(jī)械的調(diào)平裝置，其特征在于，所述傳感器具體為獲取橫向和縱向的上車水平傾斜角度信號的雙軸傾角傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的步履式工程機(jī)械的調(diào)平裝置，其特征在于，還包括顯示器，所述控制器輸出所述上車水平傾斜角度信號至所述顯示器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的步履式工程機(jī)械的調(diào)平裝置，其特征在于，還包括自動調(diào)平開關(guān)，控制所述方向控制閥的控制信號接收端與所述控制器連接或者與控制手柄連接。
5.步履式工程機(jī)械，其車架上鉸接設(shè)置有左前、右前、左后和右后支腿，其特征在于，具有所述權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的步履式工程機(jī)械的調(diào)平裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的步履式工程機(jī)械，其特征在于，具體為步履式挖掘機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種步履式工程機(jī)械調(diào)平裝置，包括用于調(diào)整四個支腿水平位置的四個支腿油缸，每個支腿油缸的一端與車架鉸接、另一端與相應(yīng)的支腿鉸接；還包括四個調(diào)整支腿油缸伸縮的方向控制閥，分別設(shè)置在每個支腿油缸與壓力油路和回油油路之間；獲取上車水平傾斜角度信號的傳感器，設(shè)置在所述車架上；控制器，接收所述上車水平傾斜角度信號，并根據(jù)所述上車水平傾斜角度信號輸出控制信號至所述方向控制閥的控制信號接收端。本實(shí)用新型能夠?qū)崟r地自動調(diào)整機(jī)身的水平姿態(tài)，在滿足作業(yè)安全性要求的基礎(chǔ)上，可有效提高作業(yè)效率。在此基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還提供一種應(yīng)用該調(diào)平裝置的步履式工程機(jī)械。
文檔編號E02F9/20GK202248029SQ20112016270
公開日2012年5月30日 申請日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者卜憲森, 薛峰, 許敬科, 陳秀峰 申請人:徐工集團(tuán)工程機(jī)械股份有限公司科技分公司