致動器組件、工程機械及其臂架控制裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工程機械領(lǐng)域，具體涉及一種致動器組件、工程機械及其臂架控制裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，工程機械的臂架電液控制系統(tǒng)大部分為開環(huán)控制系統(tǒng)。操作人員通過手動操作遙控器的搖桿來控制油缸的運動方向和運動速度，油缸是否運動到位則通過操作人員的視覺來判斷。這種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，但是操作人員一般只能同時控制一節(jié)或兩節(jié)臂同時動作，而對于多節(jié)臂架(四?七節(jié)臂)的系統(tǒng)來說，要想控制臂架末端運動到指定位置，其操作過程繁瑣且位置調(diào)節(jié)時間較長，而且當(dāng)操作距離較遠或操作視線受阻時，就更難以保證臂架控制的順利完成，這必然會影響施工效率。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，小部分臂架電液控制系統(tǒng)為閉環(huán)控制系統(tǒng)，這多見于智能臂架控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)時在開環(huán)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加入了檢測與反饋環(huán)節(jié)。在這種控制系統(tǒng)中，一般采用傾角傳感器或位移傳感器來檢測各節(jié)臂的實際位置，實現(xiàn)臂架位置的閉環(huán)控制。由于能準(zhǔn)確控制各節(jié)臂的位置，易于實現(xiàn)多節(jié)臂的協(xié)調(diào)動作、隨動控制、計算機控制自動布料、臂架一鍵展收等功能，因此者中系統(tǒng)一般用于智能臂架控制系統(tǒng)中。這種閉環(huán)控制系統(tǒng)通常是一鍵操作或臂架末端的隨動操作，操作簡單，能極大提高施工效率，促進臂架系統(tǒng)控制的自動化與智能化。但是這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且由于臂架系統(tǒng)的長管道、比例閥死區(qū)、油缸摩擦、臂架振動及臂架變形等諸多非線性因素的影響，電氣控制程序設(shè)計、調(diào)試與維護難度大，較難實現(xiàn)。因而，這種臂架閉環(huán)控制系統(tǒng)普遍存在系統(tǒng)穩(wěn)定性差、控制精度不高等冋題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種致動器組件、工程機械及其臂架控制裝置和方法，所述臂架控制裝置能夠精確控制臂架移動至期望位置。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種致動器組件，該致動器組件包括致動器，所述致動器組件還包括:電機；控制閥組，連接于電機；以及機械反饋機構(gòu)，分別與所述控制閥組和所述致動器的活塞連接，所述控制閥組在所述電機和所述機械反饋機構(gòu)的驅(qū)動下動作以控制驅(qū)動介質(zhì)在存儲箱與所述致動器的腔體之間流動，以使得所述致動器的活塞產(chǎn)生運動，以及在所述活塞運動至設(shè)定位置時關(guān)閉所述存儲箱與所述致動器之間的油路以禁止所述驅(qū)動介質(zhì)在所述存儲箱與所述致動器的腔體之間流動。
[0006]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種用于工程機械的臂架控制裝置，該臂架控制裝置包括:接收裝置，用于接收關(guān)于各個臂節(jié)的控制信息，該臂節(jié)裝配有根據(jù)上述致動器組件；以及控制裝置，與所述接收裝置和所述電機連接，根據(jù)所述控制信息得出所述電機所需的控制脈沖數(shù)量和控制脈沖頻率，以驅(qū)動所述致動器中的活塞運動至設(shè)定位置。
[0007]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種工程機械，該工程機械包括:上述致動器組件；以及上述臂架控制裝置。
[0008]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種用于工程機械的臂架控制方法，該臂架控制方法包括:接收關(guān)于各個臂節(jié)的控制信息，所述臂節(jié)裝配有上述致動器組件；以及根據(jù)所述控制信息得出所述電機所需的控制脈沖數(shù)量和控制脈沖頻率，以驅(qū)動所述致動器中的活塞運動至設(shè)定位置
[0009]通過上述技術(shù)方案，根據(jù)各個臂節(jié)的控制信息得出電機所需的控制脈沖數(shù)量和控制脈沖頻率，驅(qū)動具有機械反饋機構(gòu)的致動器中的活塞運動至設(shè)定位置，以使得臂架準(zhǔn)確移動至預(yù)期位置。
[0010]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0011]附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0012]圖1是本發(fā)明提供的用于工程機械的臂架控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0013]圖2是根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的用于工程機械的臂架控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3是根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的油缸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖4a、4b、4c是根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的油缸中換向閥閥芯部分的放大圖，其中圖4a是換向閥閥芯未發(fā)生移動、第二閥口 A和第一閥口 B閉合的示意圖，4b是在滾珠絲杠為雙向滾珠絲杠的情況下，換向閥閥芯右移、第二閥口 A和第一閥口 B打開的示意圖，圖4c是在滾珠絲杠為同向向滾珠絲杠的情況下，換向閥閥芯左移、第二閥口 A和第一閥口 B打開的示意圖；以及
[0016]圖5是根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的油缸中的平衡閥的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]附圖標(biāo)記說明
[0018]I 第一臂節(jié)2 第二臂節(jié)
[0019]3 第三臂節(jié)4 第四臂節(jié)
[0020]10臂架控制裝置20 致動器組件
[0021]21 油缸21’油缸
[0022]110接收裝置120控制裝置
[0023]130安全閥140高壓過濾器
[0024]150回油過濾器160發(fā)動機
[0025]170變量泵210電機
[0026]220控制閥組221換向閥的閥體
[0027]222換向閥的閥芯223平衡閥
[0028]230機械反饋機構(gòu)231滾珠絲桿
[0029]232第一絲桿螺母233第二絲桿螺母
[0030]240連接滑鍵250活塞
[0031]260無桿腔270有桿腔
[0032]302第一彈簧303第一溢流閥
[0033]304第一單向閥308第二單向閥
[0034]309第二溢流閥310第二彈簧
[0035]311第二彈簧腔312第一彈簧腔
【具體實施方式】
[0036]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0037]圖1是本發(fā)明提供的用于工程機械的臂架控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，所述臂架控制系統(tǒng)可以包括致動器組件20和臂架控制裝置10。其中，致動器組件20可以包括致動器(未示出)，該致動器組件20還可以包括電機210 ;控制閥組220，連接于電機210 ;以及機械反饋機構(gòu)230，分別與所述控制閥組220和所述致動器的活塞連接，所述控制閥組220在所述電機的驅(qū)動下動作以控制驅(qū)動介質(zhì)在存儲箱與所述致動器的腔體之間流動，以使得所述致動器的活塞產(chǎn)生運動，以及在所述活塞運動至設(shè)定位置時，關(guān)閉所述存儲箱與所述致動器之間的通路以禁止所述驅(qū)動介質(zhì)在所述存儲箱與所述致動器的腔體之間流動。臂架控制裝置10可以包括:接收裝置110，用于接收關(guān)于各個臂節(jié)的控制信息，該臂節(jié)裝配有上述致動器組件；以及控制裝置120，與所述接收裝置110和所述電機210連接，根據(jù)所述控制信息得出所述電機210所需的控制脈沖數(shù)量和控制脈沖頻率，以驅(qū)動所述致動器中的活塞運動至設(shè)定位置。本發(fā)明通過根據(jù)各個臂節(jié)的控制信息得出電機210所需的控制脈沖數(shù)量和控制脈沖頻率，驅(qū)動具有機械反饋機構(gòu)230的致動器中的活塞運動至設(shè)定位置，以使得臂架準(zhǔn)確移動至預(yù)期位置。
[0038]所述換向閥的閥芯222可在閥體221內(nèi)軸向移動，所述機械反饋機構(gòu)230具有與所述換向閥的閥芯222連接的端部，并且從所述端部沿軸向經(jīng)過所述活塞延伸至所述致動器的活塞桿的空腔中。例如，所述機械反饋機構(gòu)230可以與所述控制閥組220的閥芯軸向連接，并且軸向延伸至所述致動器的活塞桿的空腔中。
[0039]其中，為了滿足精確控制的要求，電機20可以采用步進電機。致動器可以為油缸或氣缸等執(zhí)行元件。當(dāng)然本發(fā)明并不限制于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要采用任何合適的電機。
[0040]以下將通過【具體實施方式】來詳細描述本發(fā)明。在以下【具體實施方式】中，采用油缸來作為致動器，相應(yīng)地，油液作為驅(qū)動介質(zhì)，油箱作為存儲箱。當(dāng)然上述具體組件均為示例性的，本發(fā)明還可以通過其它方式來實施。
[0041]圖2是根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的用于工程機械的臂架控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，油缸21的一端連接于位于轉(zhuǎn)臺上的支點C上，另一端連接于第一臂節(jié)I的支點D上；油缸21’的一端連接于第一臂節(jié)I的支點E上，另一端連接于與第一臂節(jié)I連接的連桿La上，并且連桿La與連接于第二臂節(jié)2的連桿Lb連接。接收裝置110接收來自例如遙控器(未示出)的各個臂節(jié)(例如，第一臂節(jié)1、第二臂節(jié)2、第三臂節(jié)3和第四臂節(jié)4)的控制信息?？刂蒲b置120根據(jù)所接收到的各個臂節(jié)的控制信息及反饋機構(gòu)的反饋參數(shù)，計算出驅(qū)動油缸21的電機所需要的控制脈沖數(shù)量和控制脈沖頻率，然后發(fā)出相應(yīng)的指令信號驅(qū)動電機以特定的轉(zhuǎn)速運動特定的轉(zhuǎn)角，從而控制油缸移動至