專利名稱：步履式挖掘機遙控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種步履式挖掘機遙控系統(tǒng)，屬于步履式挖掘機技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
步履式挖掘機作為工程建設(shè)中的重要裝備，在工業(yè)與民用建筑、交通運輸、水利電力工程、礦山采掘以及軍事工程等施工中起著極為重要的作用，步履式挖掘機遙控操作對提高作業(yè)的安全性、舒適性和生產(chǎn)效率以及減少操作者勞動強度都有著極其重要的作用。遙控操作將改變傳統(tǒng)手動操作的束縛，使用靈便，節(jié)省人力，作業(yè)安全，對高溫或存在有害氣體，塵埃的工業(yè)現(xiàn)場，以及需要精確對位和裝卸危險物品的場所，更顯示出其無比的優(yōu)越性。目前國內(nèi)市場上鮮有遙控型挖掘機出售，其改造成本較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修不便，且無法重復(fù)利用，利用率低，只有少數(shù)幾個國外工程機械制造商能夠提供遙控型的挖掘機產(chǎn)品，價格昂貴。雖然有很多用戶對挖掘機有遙控功能的需求，但由于購買渠道和產(chǎn)品價格的原因，無法實現(xiàn)廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)在市場上參與工程應(yīng)用的步履式挖掘機以及一般挖掘機，如履帶式、輪式挖掘機，其絕大多數(shù)的驅(qū)動作業(yè)系統(tǒng)均是全液壓系統(tǒng)，無法實現(xiàn)遙控化操作。一般步履式挖掘機遙控化改造是通過在液壓先導(dǎo)油口增加壓力傳感器將液壓壓力信號轉(zhuǎn)換成電信號用來實現(xiàn)遙控，純液壓控制是無法實現(xiàn)遙控的，但這種方法完全改變了其原有液壓先導(dǎo)控制油路，對系統(tǒng)改動較大，降低了整車人工駕駛的液壓系統(tǒng)可靠性及柔順性，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高，無法重復(fù)利用。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供一種步履式挖掘機遙控系統(tǒng)，采用模塊化設(shè)計，可與整機分離，分離后，不影響整機的正常操作，體積小巧，可方便地在各種步履式挖掘機上通過安裝遙控功能模塊實現(xiàn)無線遙控操作，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，可重復(fù)利用，且安裝維修方便；在復(fù)雜地形及危險的環(huán)境下作業(yè)時，勞動強度小，危險系數(shù)低，能有效地保證工作人員的人身安全，提高機器作業(yè)的安全性和可靠性。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型步履式挖掘機遙控系統(tǒng)，包括液壓泵，先導(dǎo)手柄及踏板，多路閥，開關(guān)電磁閥，支腿油缸，作業(yè)油缸及馬達，蓄電池，顯示儀表，發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器，水溫傳感器，燃油油位傳感器，機油壓力開關(guān)，電源繼電器，接收器，與接收器配套的發(fā)射器；液壓泵輸出端通過控制電路分別與多路閥和先導(dǎo)手柄及踏板輸入端相連，先導(dǎo)手柄及踏板輸出端通過多路閥與作業(yè)油缸及馬達相連，液壓泵輸出端通過開關(guān)電磁閥與支腿油缸相連，顯示儀表分別與發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、水溫傳感器、燃油油位傳感器、機油壓力開關(guān)并聯(lián)，接收器與發(fā)射器通過無線電相連；其中，先導(dǎo)手柄及踏板與多路閥的油路中間串聯(lián)有電控開關(guān)閥；先導(dǎo)手柄及踏板的油路上并聯(lián) 有比例電磁閥；啟動繼電器、熄火電磁閥、喇叭及制動電磁閥電路上分別并聯(lián)有繼電器；本實用新型還設(shè)有PLC控制器，繼電器、蓄電池、顯示儀表、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、水溫傳感器、燃油油位傳感器、機油壓力開關(guān)和電源繼電器分別通過CAN總線與PLC控制器相連；另外，本實用新型中的接收器與發(fā)射器中分別設(shè)有接收模塊和發(fā)射模塊，接收器中的接收模塊通過CAN總線與PLC控制器相連，發(fā)射模塊通過無線電與發(fā)射器中的接收模塊相連；發(fā)射器中的發(fā)射模塊通過無線電與接收器中的接收模塊相連。進一步地，本實用新型設(shè)有轉(zhuǎn)換開關(guān)，一端與PLC控制器相連，另一端接在蓄電池上，用于控制電控開關(guān)閥的通斷，共同實現(xiàn)液壓先導(dǎo)控制與電比例先導(dǎo)控制的切換，此方法的優(yōu)點在于保留原步履式挖掘機液壓先導(dǎo)控制的基礎(chǔ)上實現(xiàn)遙控電比例控制，極大地節(jié)省了改造成本，并對原車電液系統(tǒng)實現(xiàn)了完全保留。進一步地，本實用新型設(shè)有油門執(zhí)行器，與PLC控制器相連，油門執(zhí)行器軟軸與手動拉線油門軟軸通過油門連接支板并聯(lián)在發(fā)動機油門上，實現(xiàn)了電控油門和手動油門的雙重控制，保留手動操作油門的可靠性，同時受發(fā)射器油門旋鈕控制信號控制。進一步地，本實用新型發(fā)射器面板設(shè)有直線比例推桿，用于行走、伸縮斗桿及破碎功能的控制信號的輸出；雙軸比例搖桿，用于控制步履式挖掘機的工作裝置及回轉(zhuǎn)動作控制信號的輸出；按鈕開關(guān)，用于步履式挖掘機啟動、熄火、喇叭和制動控制信號的輸出；轉(zhuǎn)換開關(guān)，用于液控先導(dǎo)控制和電比例先導(dǎo)控制的切換控制信號的輸出；電位旋鈕，用于油門電機的控制信號輸出；四向復(fù)位撥動開關(guān)，用于底盤支腿動作信號的控制輸出；液晶顯示屏，用來顯示接收來 自接收器的傳感器信號，以及用于發(fā)動機水溫、機油壓力、發(fā)動機轉(zhuǎn)速和燃油油位控制開關(guān)。本實用新型具有以下優(yōu)點:1.在整機原有的基礎(chǔ)上增加電控開關(guān)閥、比例電磁閥和遙控模塊，遙控模塊由接收器、發(fā)射器和PLC控制器組成，拆裝靈活，可方便地在各種步履式挖掘機上通過安裝遙控模塊實現(xiàn)無線遙控操作，可重復(fù)利用，節(jié)約成本；2.接收器和發(fā)射器中分別設(shè)有接收模塊和發(fā)射模塊，發(fā)射器面板上還設(shè)有顯示屏，接收器中的發(fā)射模塊可及時將整機的數(shù)據(jù)信息傳送至發(fā)射器中的接收模塊，接收模塊再將數(shù)據(jù)傳送至發(fā)射器面板上的顯示屏，并將數(shù)據(jù)顯示在顯示屏上，以供操作人員參考；3.結(jié)構(gòu)簡單，以較小的成本實現(xiàn)了步履式挖掘機的遙控化改造，使其具有遠距離無線操作的功能，并保留原電控系統(tǒng)及全液壓控制柔性化操作的優(yōu)點，且遙控化方法及系統(tǒng)可以方便的在其他全液壓挖掘機上實現(xiàn)應(yīng)用。4.發(fā)射器體積小巧，方便攜帶，操作人員可從挖掘機任意角度進行遙控操作，便于觀察挖掘機的工作狀態(tài)，同時，也有效地保障了工作人員的人身安全，提高了工作效率。

圖1是本實用新型液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型遙控系統(tǒng)的原理圖；圖3是本實用新型雙油門控制的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3的A向結(jié)構(gòu)示意圖；[0022]圖5是本實用新型發(fā)射器的操控面板結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。如圖1所示，液壓泵通過先導(dǎo)手柄及踏板與電控開關(guān)閥電連接，電控開關(guān)閥通過多路閥與作業(yè)油缸及馬達電連接，比例電磁閥一端與液壓泵輸出端電連接，另一端接在電控開關(guān)閥與多路閥之間；開關(guān)電磁閥一端與液壓泵輸出端電連接，另一端與支腿油缸輸入端電連接。電控開關(guān)閥，用于液控先導(dǎo)控制和電比例先導(dǎo)控制的切換；比例電磁閥，用于遙控先導(dǎo)操作。如圖2至圖4所示，本步履式挖掘機遙控系統(tǒng)，蓄電池3與電源繼電器相連，電源繼電器受原車鑰匙開關(guān)控制接通PLC控制器和接收器的電源，接收器以CAN總線與PLC控制器相連，進行數(shù)據(jù)通信。四個繼電器I的開關(guān)通路分別并聯(lián)在啟動繼電器、熄火電磁閥、喇叭和制動電磁閥的控制開關(guān)上，繼電器I的電源端與PLC控制器相連，當(dāng)接收器收到來自發(fā)射器的相應(yīng)控制信號時，向繼電器I輸出驅(qū)動信號接通相應(yīng)的繼電器I開關(guān)通路實現(xiàn)啟動、熄火、喇叭和制動的控制。轉(zhuǎn)換開關(guān)2，用于控制電控開關(guān)閥的通斷，共同實現(xiàn)液壓先導(dǎo)控制與電比例先導(dǎo)控制的切換，此方法的優(yōu)點在于保留原步履式挖掘機液壓先導(dǎo)控制的基礎(chǔ)上實現(xiàn)遙控電比例控制，極大地節(jié)省了改造成本，并對原車電液系統(tǒng)實現(xiàn)了完全保留；當(dāng)該開關(guān)接通時，PLC控制器向電控開關(guān)閥輸出電信號，關(guān)閉液控先導(dǎo)油路，此時多路閥只受比例電磁閥控制，當(dāng)接收器中的接收模塊收到來自發(fā)射器中發(fā)射模塊的相應(yīng)控制信號時，PLC控制器向比例電磁閥輸出相應(yīng)PffM信號控制比例電磁閥相應(yīng)油路的開度，進而實現(xiàn)對多路閥的控制，以驅(qū)動工作裝置油缸、回轉(zhuǎn)和行走馬達動作；當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)2閉合時，電控開關(guān)閥同時斷電，遙控的電比例先導(dǎo)油路不參與工作，整車恢復(fù)人工駕駛時的所有電液系統(tǒng)控制功能，發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器5、燃油油位傳感器7、水溫傳感器6和機油壓力開關(guān)8的信號端與PLC控制器相連，與原車顯示儀表成并聯(lián)關(guān)系，不影響原車儀表相關(guān)參數(shù)的顯示，PLC控制器將接收到的傳感器信號通過CAN總線傳輸給接收器，接收器通過內(nèi)置的發(fā)射模塊以無線電形式發(fā)射出 去， 發(fā)射器中的接收模塊在接收到相應(yīng)的傳感器反饋信號后顯示在液晶顯示器19上。油門執(zhí)行器直接與PLC控制器相連，只受遙控信號控制，當(dāng)操作手旋轉(zhuǎn)發(fā)射器上的油門控制旋鈕17時，發(fā)射器將相應(yīng)的控制信號以無線電的形式傳輸給接收器，接收器通過CAN總線傳輸給PLC控制器，由PLC控制器對油門執(zhí)行器輸出控制信號，驅(qū)動油門執(zhí)行器軟軸9伸縮，實現(xiàn)油門開度的控制。油門執(zhí)行器軟軸9與原車的手動拉線油門軟軸10通過油門連接支板11并聯(lián)在發(fā)動機油門12上，這樣可以實現(xiàn)電控油門和手動油門的雙重控制，保留手動操作油門的可靠性。如圖5所示，發(fā)射器面板具有三個直線比例推桿13用于行走、伸縮斗桿及破碎功能的控制信號的輸出；兩個雙軸比例搖桿14用于控制步履式挖掘機的工作裝置及回轉(zhuǎn)動作控制信號的輸出；四個按鈕開關(guān)15用于步履式挖掘機啟動、熄火、喇叭和制動控制信號的輸出；一個轉(zhuǎn)換開關(guān)2由于液控先導(dǎo)控制和電比例先導(dǎo)控制的切換控制信號的輸出；電位旋鈕17用于油門電機的控制信號輸出；六個四向復(fù)位撥動開關(guān)18由于步履式挖掘機底盤支腿動作信號的控制輸出。液晶顯示屏19用來顯示接收自接收器的傳感器信號，包括發(fā)動機水溫、機油壓力、發(fā)動機轉(zhuǎn)速和燃油油位。發(fā)射器對指令信號進行編碼、載波調(diào)制以及信號放大，然后通過發(fā)射天線將控制指令以無線電波的形式發(fā)射，接收器將收到的無線電信號放大、解調(diào)、譯碼后送給輸出電路。本實用新型在原先導(dǎo)控制油路中串聯(lián)開關(guān)電液閥用來打開或關(guān)閉液壓先導(dǎo)油路，然后，在液壓先導(dǎo)控制手柄及踏板和主控多路閥之間并聯(lián)電比例控制閥，從而完成了液壓系統(tǒng)的遙控化改造，該方法在保留手動操作全液壓先導(dǎo)控制柔性化操作優(yōu)點的前提下引入了電控單元，方便遙控功能的改造。同時，在基礎(chǔ)電氣線路中，包括啟動、熄火、喇叭、制動電路上并聯(lián)繼電器I用來執(zhí)行遙控指令對基礎(chǔ)電氣功能的控制，遙控功能模塊主要包括發(fā)射器、接收器、PLC控制器及油門執(zhí)行器。發(fā)射器面板集成各種控制開關(guān)、旋鈕及操縱桿，用來產(chǎn)生相應(yīng)的控制指令并通過內(nèi)置的發(fā)射模塊進行編碼、載波調(diào)制以及信號放大，然后通過發(fā)射天線將控制指令以無線電波的形式發(fā)射。接收器將收到的無線電信號放大、解調(diào)、譯碼后送給輸出電路，以CAN總線的形式輸出給PLC控制器，控制器輸出相應(yīng)的驅(qū)動信號，驅(qū)動比例電磁閥、繼電器I及油門執(zhí)行器以實現(xiàn)相應(yīng)的功能響應(yīng)。本實用新型可以在不影響原手動控制系統(tǒng)運行的前提下方便的實現(xiàn)遙操作功能。同時將水溫、燃油油位、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器的信號接入PLC控制器，由控制器通過總線輸出給接收器，接收器將信號反饋給發(fā)射器顯示在液晶顯示屏19上，使操作者可以遠距離實時掌握機器工作狀 態(tài)。
權(quán)利要求1.一種步履式挖掘機遙控系統(tǒng)，包括液壓泵，先導(dǎo)手柄及踏板，多路閥，開關(guān)電磁閥，支腿油缸，作業(yè)油缸及馬達，蓄電池(3)，顯示儀表，發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器(5)，水溫傳感器(6)，燃油油位傳感器(7)，機油壓力開關(guān)(8)，電源繼電器，接收器，與接收器配套的發(fā)射器；液壓泵輸出端通過控制電路分別與多路閥和先導(dǎo)手柄及踏板輸入端相連，先導(dǎo)手柄及踏板輸出端通過多路閥與作業(yè)油缸及馬達相連，液壓泵輸出端通過開關(guān)電磁閥與支腿油缸相連，顯示儀表分別與發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器(5)、水溫傳感器(6)、燃油油位傳感器(7)、機油壓力開關(guān)(8)并聯(lián)，接收器與發(fā)射器通過無線電相連，其特征在于， 在先導(dǎo)手柄及踏板與多路閥的油路中間串聯(lián)有電控開關(guān)閥， 在先導(dǎo)手柄及踏板的油路上并聯(lián)有比例電磁閥， 在啟動繼電器、熄火電磁閥、喇叭及制動電磁閥電路上分別并聯(lián)有繼電器(1)， 還設(shè)有PLC控制器，繼電器(I)、蓄電池(3)、顯示儀表、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器(5)、水溫傳感器(6)、燃油油位傳感器(7)、機油壓力開關(guān)(8)和電源繼電器分別通過CAN總線與PLC控制器相連； 接收器和發(fā)射器中分別設(shè)有接收模塊和發(fā)射模塊，接收器中的接收模塊通過CAN總線與PLC控制器相連，發(fā)射模塊通過無線電與發(fā)射器中的接收模塊相連；發(fā)射器中的發(fā)射模塊通過無線電與接收器中的接收模塊相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種步履式挖掘機遙控系統(tǒng)，其特征在于，還設(shè)有用于切換液控先導(dǎo)控制和電比例先導(dǎo)控制的轉(zhuǎn)換開關(guān)(2 )，一端與PLC控制器相連，另一端接在蓄電池(3)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種步履式挖掘機遙控系統(tǒng)，其特征在于，還設(shè)有油門執(zhí)行器，與PLC控制器相連，油門執(zhí)行器軟軸(9)與手動拉線油門軟軸(10)通過油門連接支板(11)并聯(lián)在發(fā)動機油門(12·)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的一種步履式挖掘機遙控系統(tǒng)，其特征在于，發(fā)射器面板設(shè)有 用于行走、伸縮斗桿及破碎功能控制信號輸出的直線比例推桿(13); 用于工作裝置及回轉(zhuǎn)動作控制信號輸出的雙軸比例搖桿(14); 用于啟動繼電器、熄火電磁閥、喇機和制動電磁閥控制信號輸出的開關(guān)按鈕(15); 用于液控先導(dǎo)控制和電比例先導(dǎo)控制切換控制信號輸出的轉(zhuǎn)換開關(guān)(2); 用于油門電機控制信號輸出的電位旋鈕(17)； 用于底盤支腿動作信號控制輸出的四向復(fù)位撥動開關(guān)(18); 用于顯示接收來自接收器傳感器信號的液晶顯示屏(19)。
專利摘要本實用新型公開了一種步履式挖掘機遙控系統(tǒng)，屬于步履式挖掘機技術(shù)領(lǐng)域，在原先導(dǎo)控制油路中串聯(lián)電控開關(guān)閥用來打開或關(guān)閉液壓先導(dǎo)油路，然后，在液壓先導(dǎo)控制手柄及踏板和主控多路閥之間并聯(lián)比例電磁閥，啟動繼電器、熄火電磁閥、喇叭及制動電磁閥電路上分別并聯(lián)有繼電器(1)，同時，增加遙控模塊，由PLC控制器、發(fā)射器和接收器組成。在保留手動操作全液壓先導(dǎo)控制柔性化操作優(yōu)點的前提下引入了電控單元，方便遙控功能的改造，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。同時，在基礎(chǔ)電氣線路中，包括啟動、熄火、喇叭、制動電路上并聯(lián)一組繼電器(1)用來執(zhí)行遙控指令對基礎(chǔ)電氣功能的控制，遙控功能模塊主要包括發(fā)射器、接收器、PLC控制器及油門執(zhí)行器。
文檔編號E02F9/20GK203129234SQ201320092460
公開日2013年8月14日 申請日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者薛峰, 許敬科, 張云, 曹永 , 施曉明, 陳秀峰, 鄔俊奇 申請人:徐工集團工程機械股份有限公司道路機械分公司