装载机属具平移举升控制方法及装载机

技术领域

本发明涉及一种装载机，更具体地说，涉及一种装载机属具平移举升控制方法及装载机。

背景技术

装载机是一种常见的工程机械，其通过在动臂前端安装铲斗或其他属具，实现物料铲装或其他作业。

装载机在某些工况作业时，动臂的升降需要属具保持平移，也即随着动臂的升降，属具相对地面的角度不变。但由于装载机工作装置的结构特点，在不进行转斗操作时而仅对动臂进行升降操作时，属具相对地面的姿态不可避免地会发生变化，不能满足属具随动臂升降而保持平移的属性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有装载机动臂升降时属具不能自动保持平移的问题，而提供一种装载机属具平移举升控制方法及装载机，实现动臂升降时属具自动保持平移。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种装载机属具平移举升控制方法，所述装载机包括：

用于控制动臂油缸和转斗油缸的动臂联主阀和转斗联主阀；

与控制转斗联主阀和动臂联主阀连接并用于控制其换向的控制器；

摇臂角位移传感器，与控制器连接，用于检测摇臂相对于动臂的摇臂夹角；

动臂角位移传感器，与控制器连接，用于检测动臂与前车架之间的动臂夹角；

与控制器连接用于进行转斗和动臂升降操作的操控手柄；

其特征在于方法步骤如下：

S1：根据属具平移举升前的摇臂夹角和动臂夹角确定属具平移举升过程中动臂转动角度与摇臂转动角度的转动角度对应关系；

S2：实时检测摇臂夹角和动臂夹角，计算当前动臂转动角度，根据当前动臂转动角度和转动角度对应关系确定摇臂目标转动角度；

S3：控制器控制转斗联主阀使摇臂转动角度趋近或等于摇臂目标转动角度。

上述装载机属具平移举升控制方法中，步骤还包括将动臂处于基准位置时铲斗与地面夹角的角度范围等分成若干个区间，计算确定并在控制器中存储铲斗与地面夹角为各区间边界角度时属具平移举升过程中以基准位置为举升起点的动臂转动角度与摇臂转动角度的转动角度对应关系；步骤S2中在确定摇臂目标转动角度后，依据控制器中存储的以基准位置为举升起点的转动角度对应关系对当前确定的摇臂目标转动角度校验。

上述装载机属具平移举升控制方法中，步骤S3中设定摇臂目标转动角度的上偏差和下偏差，控制器控制转斗联主阀使摇臂转动角度位于摇臂目标转动角度的上偏差与下偏差范围之内。

上述装载机属具平移举升控制方法中，步骤S3中，当动臂转动角度增大且动臂夹角小于转折点角度或者动臂转动角度减小且动臂夹角大于转折点角度时，若摇臂转动角度小于摇臂目标转动角度且两者差值增大，控制器在原放斗电流原基础上减小放斗电流直至摇臂转动角度大于摇臂目标转动角度后维持当前放斗电流；若摇臂转动角度大于摇臂目标转动角度上偏差时，控制器在原放斗电流原基础上增加放斗电流直至摇臂转动角度小于摇臂目标转动角度上偏差后并维持当前放斗电流。进一步地，在放斗电流减小过程中，若放斗电流≤i1时则控制器控制放斗电流为i1大小，i1为刚好使转斗联主阀放斗欲动作的电流值。

上述装载机属具平移举升控制方法中，步骤S3中，当动臂转动角度增大且动臂夹角大于转折点角度或者动臂转动角度减小且动臂夹角小于转折点角度时，若摇臂转动角度小于摇臂目标转动角度且两者差值增大，控制器在原收斗电流原基础上增加收斗电流直至摇臂转动角度大于摇臂目标转动角度后维持当前收斗电流；若摇臂转动角度大于摇臂目标转动角度上偏差时，控制器在原收斗电流原基础上减小收斗电流直至摇臂转动角度小于摇臂目标转动角度上偏差后并维持当前收斗电流。进一步地，在收斗电流减小过程中，若收斗电流≤i2时则控制器控制收斗电流为i2大小，i2为刚好使转斗联主阀收斗欲动作的电流值。

上述装载机属具平移举升控制方法中，步骤S3中，操控手柄具有收斗或放斗操作信号输出时，控制器依据收斗或放斗操作信号输出对应的收斗电流或放斗电流控制转斗联主阀。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种装载机，其特征在于用于控制转斗联主阀和动臂联主阀换向的控制器包括存储器和耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器的指令执行前述装载机属具平移举升控制方法。

上述装载机中，还包括与控制器连接的平移使能按钮，平移使能按钮用于向所述处理器执行存储在所述存储器的指令。

本发明与现有技术相比，本发明解决了在平移举升动作前即计算出不同动臂高度对应的摇臂目标转动角度，动臂举升过程中直接对摇臂转动角度进行控制，达到装载机属具平移举升的目的，避免动臂运动过程中实时进行摇臂目标角度计算。实现简单方便，有利于提高程序运行效率，保证控制效果。

附图说明

图1是装载机铲斗处于贴地放平状态示意图。

图2是装载机动臂处于举升极限位的示意图。

图3是动臂处于某位置高度的示意图。

图4是铲斗角度与摇臂夹角关系示意图。

图5动臂提升过程铲斗电磁阀组电流输出示意图。

图6动臂下降过程铲斗电磁阀组电流输出示意图。

图7是铲斗平移举升控制系统框图。

图中零部件名称及序号：

前车架1、动臂2、转斗油缸3、铲斗4、摇臂5、转斗连杆6、控制器7、操作手柄8、摇臂角位移传感器9、动臂角位移传感器10、平移使能按钮11、转斗联主阀12、动臂联主阀13。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例子中的附图，对本发明实施例子中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例子仅仅是本发明的一部分实施例子，不是全部实施例子。基于本发明中的实施例子，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下的所有其他实施例子，都属于本发明保护范围。

如图7所示，本实施例中装载机包括控制器7，角位移传感器，操控手柄8，转斗联主阀12，动臂联主阀13，使能按钮11。

如图1所示，装载机的工作装置包括后端A点与前车架1连接的动臂2、连接在动臂与前车架之间的动臂油缸；动臂的横梁上的B点转动安装摇臂5，摇臂5的上端与转斗油缸3的前端连接，转斗油缸3的后端与前车架连接；摇臂5的下端E点与转斗连杆6的后端连接，转斗连杆6的前端C点与铲斗4连接，动臂2的前端D点与铲斗4连接。在本实施例中，属具为铲斗，在具体实施时，属具还可以其他装置，例如货叉、抱叉等。

角位移传感器包括摇臂角位移传感器9和动臂角位移传感器10，均与控制器7连接。摇臂角位移传感器9安装在摇臂与动臂的连接处，用于检测摇臂相对动臂的角度。动臂角位移传感器10安装在动臂2与前车架1的连接处，用于检测动臂相对前车架的角度变化。

如图7所示，操控手柄8、转斗联主阀12、动臂联主阀13均与控制器连接，控制器7依据操控手柄8输出的动臂操作信号输出电流控制动臂联主阀13，驱动动臂油缸使动臂升降；控制器7依据操控手柄输出的转斗操作信号输出电流控制转斗联主阀12，驱动转斗油缸3使铲斗前后翻转。

平移使能按钮11与控制器7连接，装载机通过平移使能按钮11使能后，仅有动臂提升或下降操作时，控制器7自动通过转斗联主阀12调节摇臂5的转动角度，使动臂2在提升或下降的过程中铲斗4相对于地面的角度保持不变，实现铲斗平移举升功能。

平移举升功能首次使用前需要进行如下标定：

获取铲斗处于贴地放平状态时摇臂角位移传感器的测量值c

获取动臂处于举升极限位置(如图2所示状态)时动臂角位移传感器的测量值b

动臂角位移传感器的角度分辨率f

摇臂角位移传感器的角度分辨率f

铲斗平移举升前，动臂处于某一位置，如图3所示，该位置为初始位置，是铲斗平移举升的起点。此时铲斗与地面的夹角为φ

相对于铲斗处于贴地放平状态，在初始位置摇臂相对动臂的转动角度，即铲斗从贴地放平状态移动至初始位置时摇臂相对动臂转过的角度θ

动臂相对前车架(地面)的转动角度，即动臂由基准位置转动至初始位置时动臂相对前车架转过的角度α

在初始位置，铲斗与动臂的夹角

令

其中

如图4所示，根据三角函数关系有：

则

根据摇臂角位移传感器的测量值判断铲斗相对于基准状态(铲斗贴地放平)是放斗还是收斗，若铲斗是向收斗方向转动了一定角度，则铲斗相对于地面的角度为

铲斗平移举升过程中，任一动臂转角(动臂由初始位置转动当前位置)下摇臂目标转动角度的计算：

根据动臂角位移传感器的当前测量值α′

动臂举升过程要维持铲斗与地面的夹角不变，则铲斗相对动臂需要反向转动的角度

当前位置下，铲斗与动臂之间的夹角

根据三角函数关系有：

则θ＝ω-δ，θ

也即，在初始位置，动臂相对于基准位置的转动角度为α

在本实施例中，在铲斗平移举升前根据摇臂和动臂的初始夹角确定铲斗从初始位置平移举升时动臂转动角度与摇臂转动角度的对应关系，即从初始位置开始，动臂转动的角度α

为了校验摇臂目标转动角度θ

例如动臂处于基准位置，铲斗与地面的夹角为φ

动臂的转动角度α

θ＝θ

则θ＝ω-δ，θ

通过上述计算方式，可得到以基准位置为举升起始点(初始位置)、不同铲斗与地面夹角的多组动臂转动角度与摇臂转动角度的转动角度对应关系，将该转动角度对应关系存储在控制器内。

在控制方法的步骤S2中，在确定摇臂目标转动角度后，根据铲斗与地面的夹角φ

若控制器内存储的铲斗与地面的夹角没有与当前铲斗与地面之间的夹角相等的值，则通过两侧相邻的值进行插值计算获取对应θ

在本实施例中，设定摇臂目标转动角度的上偏差和下偏差，动臂举升时，控制器控制转斗联主阀使摇臂转动角度位于摇臂目标转动角度的上偏差与下偏差范围之内。

如图5图6所示，动臂升降过程中，当动臂转动角度增大且动臂夹角小于转折点角度或者动臂转动角度减小且动臂夹角大于转折点角度时，若摇臂转动角度小于摇臂目标转动角度且两者差值增大，控制器在原放斗电流原基础上减小放斗电流直至摇臂转动角度大于摇臂目标转动角度后维持当前放斗电流；若摇臂转动角度大于摇臂目标转动角度上偏差时，控制器在原放斗电流原基础上增加放斗电流直至摇臂转动角度小于摇臂目标转动角度上偏差后并维持当前放斗电流。在放斗电流减小过程中，若放斗电流≤i1时则控制器控制放斗电流为i1大小，i1为刚好使转斗联主阀放斗欲动作的电流值。

当动臂转动角度增大且动臂夹角大于转折点角度或者动臂转动角度减小且动臂夹角小于转折点角度时，若摇臂转动角度小于摇臂目标转动角度且两者差值增大，控制器在原收斗电流原基础上增加收斗电流直至摇臂转动角度大于摇臂目标转动角度后维持当前收斗电流；若摇臂转动角度大于摇臂目标转动角度上偏差时，控制器在原收斗电流原基础上减小收斗电流直至摇臂转动角度小于摇臂目标转动角度上偏差后并维持当前收斗电流。在收斗电流减小过程中，若收斗电流≤i2时则控制器控制收斗电流为i2大小，i2为刚好使转斗联主阀收斗欲动作的电流值。

转折点是根据平移举升动作前铲斗相对于地面的角度确定的，动臂提升转折点后由于连杆机构作用使得动臂提升过程铲斗放斗转动的角度大于动臂提升转动的角度，所以必须在动臂提升过程中同时进行收斗调节才能够使铲斗相对于地面的角度保持不变；动臂下降转折点前由于连杆机构作用使得动臂下降过程铲斗收斗的角度大于动臂下降转动的角度，所以必须在动臂下降过程中同时进行放斗调节才能够使铲斗相对于地面的角度保持不变。

在操控手柄具有收斗或放斗操作信号输出时，控制器依据收斗或放斗操作信号输出对应的收斗电流或放斗电流控制转斗联主阀。

本发明装载机中，用于控制转斗联主阀和动臂联主阀换向的控制器包括存储器和耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在所述存储器的指令执行前述装载机属具平移举升控制方法。平移使能按钮与控制器连接，平移使能按钮用于向所述处理器执行存储在所述存储器的指令。