專利名稱：吊臂伸縮隨動(dòng)控制方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械吊臂技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單伸縮油缸多節(jié)臂的吊臂伸縮隨動(dòng)控制方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，機(jī)械吊臂特別是大 型工程機(jī)械吊臂普遍采用單伸縮油缸多節(jié)臂的伸縮方式，其工作原理包括步驟S01，伸縮油缸帶動(dòng)插銷機(jī)構(gòu)找到要伸展的第j節(jié)伸縮臂的尾部；步驟S02，伸出工作銷將該伸縮油缸與該第j節(jié)伸縮臂鎖定，縮回該第j節(jié)伸縮臂插在第j-Ι節(jié)伸縮臂中的承載銷；步驟S03，伸展該伸縮油缸，同時(shí)該第j節(jié)伸縮臂跟著伸展，到伸展到目的位置后，該插銷機(jī)構(gòu)釋放承載銷，將該第j節(jié)伸縮臂的承載銷插在第j-Ι節(jié)伸縮臂中，以將第j節(jié)伸縮臂與第j-Ι節(jié)伸縮臂再次鎖定，完成第j節(jié)伸縮臂的伸展動(dòng)作；重復(fù)步驟，返回步驟S01，直至完成所有節(jié)臂的伸展動(dòng)作。其中，上述過程只針對(duì)多節(jié)臂的伸展動(dòng)作進(jìn)行描述，而多節(jié)臂的收縮動(dòng)作的過程原理基本相同，在此不作贅述。上述工作原理中，采用包括手動(dòng)控制方式(基本淘汰)和半自動(dòng)控制方式兩種具體實(shí)現(xiàn)方式。其中，半自動(dòng)伸縮以其先進(jìn)性漸漸成為主流技術(shù)，其控制過程包括伸縮機(jī)構(gòu)的伸縮油缸帶動(dòng)插銷機(jī)構(gòu)移動(dòng)；電子控制單元根據(jù)檢測(cè)到的插銷機(jī)構(gòu)狀態(tài)、伸縮油缸長(zhǎng)度計(jì)算出插銷機(jī)構(gòu)的伸縮進(jìn)度百分比；當(dāng)百分比顯示插銷機(jī)構(gòu)處于高速移動(dòng)區(qū)域時(shí)，電子控制單元自動(dòng)輸出大電流給伸縮比例閥，并提示操作者踩下油門踏板，使發(fā)動(dòng)機(jī)提速，以達(dá)到伸縮高速運(yùn)行的目的；當(dāng)百分比顯示插銷機(jī)構(gòu)處于低速移動(dòng)區(qū)域時(shí)，電子控制單元自動(dòng)輸出小電流給伸縮比例閥，并提示操作者人工降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而保證伸縮機(jī)構(gòu)低速運(yùn)行。由上可見，在插銷機(jī)構(gòu)自動(dòng)伸縮的過程中，雖然伸縮速度實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，但發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速需由操作者根據(jù)顯示器的伸縮進(jìn)度提示來人工操作。在人工操作控制的過程中，容易出現(xiàn)如下技術(shù)問題在伸縮的低速段，由于操作失誤沒有及時(shí)降速，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速過高，既浪費(fèi)發(fā)動(dòng)機(jī)功率，還可能因?yàn)樯炜s速度過快導(dǎo)致插銷機(jī)構(gòu)對(duì)孔失敗?；蛘哒f，降速后，速度降得過低，可能導(dǎo)致伸縮油缸供油不足，伸縮爬行，插銷機(jī)構(gòu)對(duì)孔失??；而在伸縮的加速段、高速段，發(fā)動(dòng)機(jī)加速過慢，功率不夠，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，伸縮動(dòng)作停止。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中，由于采用人工控制發(fā)動(dòng)機(jī)，導(dǎo)致插銷機(jī)構(gòu)的伸縮速度與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不匹配，伸縮控制的成功率偏低。如何解決現(xiàn)有技術(shù)中由于采用人工控制發(fā)動(dòng)機(jī)，導(dǎo)致插銷機(jī)構(gòu)的伸縮速度與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不匹配，伸縮控制的成功率偏低的技術(shù)問題，是本領(lǐng)域亟需解決的難題。發(fā)明內(nèi) 容本發(fā)明主要解決由于采用人工控制發(fā)動(dòng)機(jī)，導(dǎo)致插銷機(jī)構(gòu)的伸縮速度與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不匹配，伸縮控制的成功率偏低的技術(shù)問題，提供了一種吊臂伸縮隨動(dòng)控制方法和系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是提供一種吊臂伸縮隨動(dòng)控制方法，通過伸縮油缸帶動(dòng)插銷機(jī)構(gòu)對(duì)多節(jié)臂進(jìn)行插或拔承載銷的動(dòng)作，包括以下步驟在伸縮油缸帶動(dòng)插銷機(jī)構(gòu)移動(dòng)時(shí)，實(shí)時(shí)檢測(cè)插銷機(jī)構(gòu)所處的位置是屬于高速移動(dòng)區(qū)還是低速移動(dòng)區(qū)；在屬于高速移動(dòng)區(qū)時(shí)得到該插銷機(jī)構(gòu)所需的高速移動(dòng)速度，在屬于低速移動(dòng)區(qū)時(shí)得到該插銷機(jī)構(gòu)所需的低速移動(dòng)速度；根據(jù)該插銷機(jī)構(gòu)的高速移動(dòng)速度或低速移動(dòng)速度計(jì)算驅(qū)動(dòng)該伸縮油缸的發(fā)動(dòng)機(jī)所需的匹配轉(zhuǎn)速N ;將該匹配轉(zhuǎn)速N設(shè)置為該發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速。其中，在該在屬于高速移動(dòng)區(qū)時(shí)得到該插銷機(jī)構(gòu)所需的高速移動(dòng)速度，在屬于低速移動(dòng)區(qū)時(shí)得到該插銷機(jī)構(gòu)所需的低速移動(dòng)速度的步驟之后還包括根據(jù)該插銷機(jī)構(gòu)的高速移動(dòng)速度或低速移動(dòng)速度輸出實(shí)際電流Ivalue到伸縮比例閥，以控制該伸縮比例閥的工作狀態(tài)；在該根據(jù)該插銷機(jī)構(gòu)的高速移動(dòng)速度或低速移動(dòng)速度計(jì)算驅(qū)動(dòng)該伸縮油缸的發(fā)動(dòng)機(jī)所需的匹配轉(zhuǎn)速N的步驟中包括按該伸縮比例閥及其對(duì)應(yīng)的伸縮泵的流量需求計(jì)算出該發(fā)動(dòng)機(jī)的第一匹配轉(zhuǎn)速N1，按該伸縮比例閥及其對(duì)應(yīng)的伸縮泵的功率需求計(jì)算出該發(fā)動(dòng)機(jī)的第二匹配轉(zhuǎn)速N2,以求得該匹配轉(zhuǎn)速N
權(quán)利要求
1.一種吊臂伸縮隨動(dòng)控制方法，所述吊臂通過伸縮油缸帶動(dòng)插銷機(jī)構(gòu)對(duì)多節(jié)臂進(jìn)行插或拔承載銷的動(dòng)作，其特征在于，包括 在伸縮油缸帶動(dòng)插銷機(jī)構(gòu)移動(dòng)時(shí)，實(shí)時(shí)檢測(cè)插銷機(jī)構(gòu)所處的位置是屬于高速移動(dòng)區(qū)還是低速移動(dòng)區(qū)； 在屬于高速移動(dòng)區(qū)時(shí)得到所述插銷機(jī)構(gòu)所需的高速移動(dòng)速度，在屬于低速移動(dòng)區(qū)時(shí)得到所述插銷機(jī)構(gòu)所需的低速移動(dòng)速度； 根據(jù)所述插銷機(jī)構(gòu)的高速移動(dòng)速度或低速移動(dòng)速度計(jì)算驅(qū)動(dòng)所述伸縮油缸的發(fā)動(dòng)機(jī)所需的匹配轉(zhuǎn)速N; 將所述匹配轉(zhuǎn)速N設(shè)置為所述發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在所述在屬于高速移動(dòng)區(qū)時(shí)得到所述插銷機(jī)構(gòu)所需的高速移動(dòng)速度，在屬于低速移動(dòng)區(qū)時(shí)得到所述插銷機(jī)構(gòu)所需的低速移動(dòng)速度的步驟之后還包括 根據(jù)所述插銷機(jī)構(gòu)的高速移動(dòng)速度或低速移動(dòng)速度輸出實(shí)際電流Ivalm到伸縮比例閥，以控制所述伸縮比例閥的工作狀態(tài)； 在所述根據(jù)所述插銷機(jī)構(gòu)的高速移動(dòng)速度或低速移動(dòng)速度計(jì)算驅(qū)動(dòng)所述伸縮油缸的發(fā)動(dòng)機(jī)所需的匹配轉(zhuǎn)速N的步驟中包括 按所述伸縮比例閥及其對(duì)應(yīng)的伸縮泵的流量需求計(jì)算出所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第一匹配轉(zhuǎn)速N1，按所述伸縮比例閥及其對(duì)應(yīng)的伸縮泵的功率需求計(jì)算出所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第二匹配轉(zhuǎn)速N2,以求得所述匹配轉(zhuǎn)速N，其中
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述在伸縮油缸帶動(dòng)插銷機(jī)構(gòu)移動(dòng)時(shí)，實(shí)時(shí)檢測(cè)插銷機(jī)構(gòu)所處的位置是屬于高速移動(dòng)區(qū)還是低速移動(dòng)區(qū)的步驟之前還包括 輸入所述吊臂的目的狀態(tài)并獲取所述吊臂的當(dāng)前狀態(tài)，根據(jù)所述吊臂的目的狀態(tài)和當(dāng)前狀態(tài)計(jì)算所述插銷機(jī)構(gòu)所需移動(dòng)的總距離，將所述總距離劃分為所述插銷機(jī)構(gòu)的所述高速移動(dòng)區(qū)和低速移動(dòng)區(qū)； 所述在屬于高速移動(dòng)區(qū)時(shí)得到所述插銷機(jī)構(gòu)所需的高速移動(dòng)速度，在屬于低速移動(dòng)區(qū)時(shí)得到所述插銷機(jī)構(gòu)所需的低速移動(dòng)速度的步驟中包括 實(shí)時(shí)檢測(cè)所述伸縮油缸的狀態(tài)以獲得伸縮油缸長(zhǎng)度，根據(jù)檢測(cè)到的伸縮油缸長(zhǎng)度計(jì)算所述插銷機(jī)構(gòu)已移動(dòng)的實(shí)時(shí)距離； 根據(jù)所述實(shí)時(shí)距離和總距離判斷所述插銷機(jī)構(gòu)屬于所述高速移動(dòng)區(qū)或低速移動(dòng)區(qū)，并得到所述插銷機(jī)構(gòu)所需的高速移動(dòng)速度或低速移動(dòng)速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述按所述伸縮比例閥及其對(duì)應(yīng)的伸縮泵的流量需求計(jì)算出所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第一匹配轉(zhuǎn)速N1，按所述伸縮比例閥及其對(duì)應(yīng)的伸縮泵的功率需求計(jì)算出所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第二匹配轉(zhuǎn)速N2，以求得所述匹配轉(zhuǎn)速N的步驟中包括 當(dāng)所述插銷機(jī)構(gòu)處于所述高速移動(dòng)區(qū)時(shí)，所述狀態(tài)系數(shù)A = 1，K大于1，即
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述根據(jù)所述插銷機(jī)構(gòu)的高速移動(dòng)速度或低速移動(dòng)速度計(jì)算驅(qū)動(dòng)所述伸縮油缸的發(fā)動(dòng)機(jī)所需的匹配轉(zhuǎn)速N的步驟之后包括 按照發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速扭矩控制指令的報(bào)文格式將所述匹配轉(zhuǎn)速N編碼成轉(zhuǎn)速指令； 在所述將所述匹配轉(zhuǎn)速N設(shè)置為所述發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速的步驟中包括 根據(jù)所述轉(zhuǎn)速指令將所述發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)置為所述匹配轉(zhuǎn)速N。
6.一種吊臂伸縮隨動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括 插銷機(jī)構(gòu)，用于插或拔承載銷； 伸縮油缸，與所述插銷機(jī)構(gòu)固定連接，用于帶動(dòng)所述插銷機(jī)構(gòu)移動(dòng)； 發(fā)動(dòng)機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)所述伸縮油缸以改變所述伸縮油缸的伸縮油缸長(zhǎng)度； 油缸長(zhǎng)度檢測(cè)裝置，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)所述伸縮油缸長(zhǎng)度以確定所述插銷機(jī)構(gòu)所處的位置是屬于高速移動(dòng)區(qū)還是低速移動(dòng)區(qū)； 電子控制單元，用于根據(jù)所述插銷機(jī)構(gòu)所處的位置屬于高速移動(dòng)區(qū)或低速移動(dòng)區(qū)時(shí)得到所述插銷機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)所需的高速移動(dòng)速度或低速移動(dòng)速度，并根據(jù)所述插銷機(jī)構(gòu)所需的高速移動(dòng)速度或低速移動(dòng)速度計(jì)算出所述發(fā)動(dòng)機(jī)所需的匹配轉(zhuǎn)速N ； 發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，與所述發(fā)動(dòng)機(jī)相連接，用于將所述電子控制單元計(jì)算得到的所述匹配轉(zhuǎn)速N設(shè)置為所述發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括伸縮泵和伸縮比例閥 所述伸縮泵，用于通過所述發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)從油箱泵取高壓油液，所述伸縮泵包括輸出油口 ； 所述伸縮比例閥包括 壓力油口，用于與所述輸出油口相連接； 回油口，用于與油箱相連接； 第一工作油口，用于與所述伸縮油缸的有桿腔相連接； 第二工作油口，用于與所述伸縮油缸的無桿腔相連接； 比例控制端，與所述電子控制單元電性連接； 所述電子控制單元根據(jù)所述插銷機(jī)構(gòu)的高速移動(dòng)速度或低速移動(dòng)速度輸出實(shí)際電流Ivalue到所述比例控制端以改變所述伸縮比例閥的閥門開口大小進(jìn)而控制高壓油液的流量大小，使得所述發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配轉(zhuǎn)速N與所述伸縮比例閥所需的流量大小相匹配。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括 伸縮壓力傳感器，設(shè)于所述輸出油口與所述伸縮比例閥的壓力油口相連接的液壓通路中，并與所述電子控制單元電性連接；所述伸縮壓力傳感器用于測(cè)量所述液壓通路中的壓力，所述電子控制單元根據(jù)所述液壓通路中的壓力計(jì)算出所述液壓通路中的伸縮壓強(qiáng)P并通過所述伸縮壓強(qiáng)P計(jì)算得到所述伸縮泵的輸入功率W，使其與所述發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配轉(zhuǎn)速N相匹配。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括 顯示裝置，與所述電子控制單元電性連接，用于顯示用戶輸入所述吊臂的目的狀態(tài)和當(dāng)前狀態(tài)，并顯示經(jīng)所述電子控制單元計(jì)算得到的所述插銷機(jī)構(gòu)所需移動(dòng)的總距離以及伸縮進(jìn)度百分比； 其中，所述電子控制單元根據(jù)所述吊臂的目的狀態(tài)和當(dāng)前狀態(tài)計(jì)算所述插銷機(jī)構(gòu)所需移動(dòng)的總距離，并將所述總距離劃分為所述插銷機(jī)構(gòu)的高速移動(dòng)區(qū)和低速移動(dòng)區(qū)；所述油缸長(zhǎng)度檢測(cè)裝置實(shí)時(shí)檢測(cè)所述伸縮油缸長(zhǎng)度并通過所述電子控制單元計(jì)算得到所述插銷機(jī)構(gòu)已移動(dòng)的實(shí)時(shí)距離，所述電子控制單元根據(jù)所述總距離和所述插銷機(jī)構(gòu)已移動(dòng)的實(shí)時(shí)距離計(jì)算得到所述伸縮進(jìn)度百分比。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通過控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線與所述電子控制單元電性連接，所述電子控制單元按照發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速扭矩控制指令的報(bào)文格式將所述匹配轉(zhuǎn)速N編碼成轉(zhuǎn)速指令并通過所述控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線發(fā)送給所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元以根據(jù)所述轉(zhuǎn)速指令將所述發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)置為所述匹配轉(zhuǎn)速N ； 其中，所述電子控制單元按所述伸縮比例閥及所述伸縮泵的流量需求計(jì)算出所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第一匹配轉(zhuǎn)速N1，按所述伸縮比例閥及所述伸縮泵的功率需求計(jì)算出所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第二匹配轉(zhuǎn)速N2,以求得所述匹配轉(zhuǎn)速N 當(dāng)所述插銷機(jī)構(gòu)處于所述高速移動(dòng)區(qū)時(shí)，所述匹配轉(zhuǎn)速N的計(jì)算方法包括
全文摘要
本發(fā)明公開了一種吊臂伸縮隨動(dòng)控制方法和系統(tǒng)，該方法包括在伸縮油缸帶動(dòng)插銷機(jī)構(gòu)移動(dòng)時(shí)，實(shí)時(shí)檢測(cè)插銷機(jī)構(gòu)所處的位置是屬于高速移動(dòng)區(qū)還是低速移動(dòng)區(qū)；在屬于高速移動(dòng)區(qū)時(shí)得到該插銷機(jī)構(gòu)所需的高速移動(dòng)速度，在屬于低速移動(dòng)區(qū)時(shí)得到該插銷機(jī)構(gòu)所需的低速移動(dòng)速度；根據(jù)該插銷機(jī)構(gòu)的高速移動(dòng)速度或低速移動(dòng)速度計(jì)算驅(qū)動(dòng)該伸縮油缸的發(fā)動(dòng)機(jī)所需的匹配轉(zhuǎn)速N；將該匹配轉(zhuǎn)速N設(shè)置為該發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速。本發(fā)明實(shí)施例根據(jù)該插銷機(jī)構(gòu)的移動(dòng)速度計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)所需的匹配轉(zhuǎn)速N，并智能地精確調(diào)整該發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為該匹配轉(zhuǎn)速N，使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與插銷機(jī)構(gòu)的伸縮速度相匹配，從而避免由于人工手動(dòng)操作失誤而帶來的風(fēng)險(xiǎn)因素，提高工作效率。
文檔編號(hào)G05D13/32GK102637047SQ20121010670
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月12日
發(fā)明者劉權(quán), 詹純新, 郭紀(jì)梅 申請(qǐng)人:中聯(lián)重科股份有限公司