挖掘机回转控制系统、控制方法及挖掘机与流程

本发明实施例涉及液压控制系统，具体涉及一种挖掘机回转控制系统、控制方法及挖掘机。

背景技术：

挖掘机的回转动作为液压驱动，回转油路中的元件为精密元件，如安全锁定电磁阀、先导操纵手柄、主阀等，一旦有微小异物或磨损杂质进入导致卡阀，可能会导致回转油路通油旋转，造成意外伤害。

目前挖掘机的回转动作为全液压驱动，其原理图参见图1和图2。图1所示的液压驱动系统的工作顺序为：司机进入驾驶室，安全锁定电磁阀在锁定状态，发动机启动，确认周边无人时，解除安全锁定电磁阀，先导油一路供给到回转马达的延时阀，解除马达制动；一路到左操纵先导手柄，操纵先导手柄，控制油路到主阀回转联pa或pb的端口，推开主阀芯，主油路导通到回转马达a或b口实现顺时针或逆时针旋转。图2所示的液压驱动系统中，去回转马达延时阀的控制油路为左操纵手柄后的先导油经梭阀后到达。

现有的回转动作驱动系统存在如下问题：一是在安全锁定电磁阀卡阀后，先导泵出油可能直接到马达解除制动，二是安全锁定电磁阀解除锁定后，回转手柄、主阀出现部分卡阀情况下，可能造成异常回转，或回转时不能制动。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种挖掘机回转控制系统、控制方法及挖掘机，以实现对回转动作的安全控制。

第一方面，本发明实施例提供了一种挖掘机回转控制系统，适用于挖掘机，所述挖掘机至少包括回转马达，所述回转控制系统包括主阀和回转马达制动阀，所述回转马达连通所述主阀形成主油路，所述回转马达制动阀连通所述主阀的控制端形成控制油路；所述回转控制系统还包括：

第一压力传感器，设置于所述主油路，用于检测所述主油路的压力；

第二压力传感器，设置于所述控制油路，用于检测所述控制油路的压力；

通断控制阀，设置于所述控制油路，用于控制所述控制油路的通断；

控制器，与所述第一压力传感器、所述第二压力传感器和所述通断控制阀分别连接，所述控制器用于：基于所述第一压力传感器的输出信号确定所述主油路是否卡滞；基于所述第二压力传感器的输出信号确定所述控制油路是否卡滞；在确定所述主油路卡滞和/或所述控制油路卡滞时，控制所述通断控制阀关闭，以制动所述回转马达。

可选的，还包括设置于所述控制油路的手柄控制阀，所述手柄控制阀包括回转控制端和斗杆控制端；

所述通断控制阀的第一端连通所述回转控制端，第二端连通所述回转马达制动阀，第三端连通所述主阀的斗杆联，第四端连通所述斗杆控制端；所述通断控制阀还用于对所述挖掘机的斗杆挖掘控制油路进行通断控制。

可选的，所述第二压力传感器设置于连通所述通断控制阀的第一端的所述控制油路。

可选的，还包括距离检测设备；

所述距离检测设备用于检测到预设作业范围内有人时，输出触发信号至所述控制器；

所述控制器还用于：当接收到所述距离检测设备输出的触发信号时，控制所述通断控制阀关闭，以制动所述回转马达。

可选的，所述距离检测设备包括雷达和/或摄像头。

第二方面，本发明实施例还提供了一种挖掘机回转控制方法，应用于本发明任意实施例所述的挖掘机回转控制系统，所述方法由控制器执行，所述控制方法包括：

基于第一压力传感器的输出信号确定连通所述回转马达的主油路是否卡滞；

基于所述第二压力传感器的输出信号确定连通所述回转马达制动阀的控制油路是否卡滞；

在确定所述主油路卡滞和/或所述控制油路卡滞时，控制所述通断控制阀处于断开状态，以制动所述回转马达。

可选的，所述基于第一压力传感器的输出信号确定连通所述回转马达的主油路是否卡滞，包括：

若所述第一压力传感器输出压力信号，则确定与所述回转马达连通的主阀卡滞；

若所述第一压力传感器未输出压力信号，则确定连通所述回转马达的主油路正常。

可选的，所述基于所述第二压力传感器的输出信号确定连通所述回转马达制动阀的控制油路是否卡滞，包括：

若所述第二压力传感器输出压力信号，则确定连通所述回转马达制动阀的安全锁定阀卡滞；

若所述第二压力传感器未输出压力信号，且在所述安全锁定阀打开后，所述第二压力传感器输出压力信号，则确定所述回转马达的手柄控制阀卡滞；

若在所述安全锁定阀打开前和打开后，所述第二压力传感器均未输出压力信号，且在所述手柄控制阀的回转手柄动作后，所述第二压力传感器输出压力信号，则确定所述安全锁定阀卡滞。

可选的，所述控制系统还包括距离检测设备，所述距离检测设备用于检测到预设作业范围内有人时，输出触发信号至所述控制器；所述控制方法还包括：

若接收到所述距离检测设备输出的触发信号，则控制所述通断控制阀关闭，以制动所述回转马达。

第三方面，本发明实施例还提供了一种挖掘机，其包括本发明任意实施例所述的挖掘机回转控制系统。

本实施例所提供的挖掘机回转控制系统，通过在连通回转马达的主油路设置第一压力传感器，对主油路进行压力检测；通过在连通回转马达制动阀的控制油路设置第二压力传感器，对控制油路进行压力检测；控制器根据第一压力传感器和第二压力传感器的输出信号对主油路和控制油路的运行状态进行判断，以判断主油路和控制油路是否存在卡滞问题。通过在控制油路设置通断控制阀，控制器根据对主油路和控制油路的检测结果来调节通断控制阀的运行状态，以控制回转马达的制动器，实现在主油路和/或控制油路存在卡滞问题时，制动回转马达，实现对挖掘机的回转动作的安全控制。本实施例通过对挖掘机回转动作进行安全控制，解决了回转动作因为液压元件阀芯卡住导致异常回转造成伤害的问题。

附图说明

图1为现有技术中挖掘机的回转动作的一原理图；

图2为现有技术中挖掘机的回转动作的又一原理图；

图3为本发明实施例提供的一种挖掘机回转控制系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种挖掘机回转控制系统的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种挖掘机回转控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

挖掘机是一种上部平台可360°旋转的工程机械，司机在驾驶室内操纵手柄可左右转动，如有人员进入作业范围，司机在没有观察到的情况下，可能造成重大的人员伤害。

另外挖掘机的回转动作为液压驱动，回转油路中的元件为精密元件，如安全锁定电磁阀、先导操纵手柄、主阀等，一旦有微小异物或磨损杂质进入导致卡阀，可能会导致回转油路通油旋转，造成意外伤害。本发明实施例所提供的回转控制系统用于解决上述问题。

图3为本发明实施例提供的一种挖掘机回转控制系统的结构示意图，适用于挖掘机，挖掘机至少包括回转马达10，回转控制系统包括主阀20和回转马达制动阀13，回转马达10连通主阀20形成主油路，回转马达制动阀13连通主阀20的控制端形成控制油路(对应图中的虚线部分)；其特征在于，回转控制系统还包括：

第一压力传感器1，设置于主油路，用于检测主油路的压力；

第二压力传感器2，设置于控制油路，用于检测控制油路的压力；

通断控制阀3，设置于控制油路，用于控制控制油路的通断；

控制器4，与第一压力传感器1、第二压力传感器2和通断控制阀3分别连接，控制器4用于：基于第一压力传感器1的输出信号确定主油路是否卡滞；基于第二压力传感器2的输出信号确定控制油路是否卡滞；在确定主油路卡滞和/或控制油路卡滞时，控制通断控制阀3关闭，以制动回转马达10。

其中，在挖掘机发动机启动后，回转控制系统的安全锁定阀仍为锁定状态，回转制动呈断开状态，挖掘机泵开始随发动机运转供油，第一压力传感器1和第二压力传感器2自动检测。第一压力传感器1检测主油路，第二压力传感器2检测先导油路压力。若主油路和先导油路中的各控制阀运转正常，则第一压力传感器1和第二传感器均应无压力。相反，若是第一压力传感器1有压力输出，则表明回转马达10的主油路存在卡滞。同样地，若是第二压力传感器2有压力输出，则表明回转马达10的控制油路存在卡滞。

基于该原理，控制器4基于第一压力传感器1的输出信号和第二压力传感器2的输出信号，可以判断回转马达10的主油路和控制油路是否存在卡滞问题。

需要注意的是，本实施例中的第一压力传感器1的数量可根据第一压力传感器1的类型进行布设。当第一压力传感器1为开关量传感器时，需要在连通回转马达10的两个端口的主油路均设置第一压力传感器1；当第一压力传感器1为数字量传感器时，则在连通回转马达10两个端口的任一主油路上设置第一压力传感器1即可。图3中仅以第二压力传感器2为开关量传感器为例作为示例说明。

控制器4例如可以为挖掘机的ecu(electroniccontrolunit，电子控制单元)，控制器4根据第一压力传感器1的输出信号判断回转马达10的主油路是否存在卡滞，根据第二压力传感器2的输出信号判断回转马达10的控制油路是否存在卡滞，并在确定主油路卡滞和/或控制油路卡滞时，控制通断控制阀3断开控制油路，从而控制回转马达10的制动器处于制动状态，实现在回转马达10的主油路和/或控制油路存在卡滞现象时，自动对回转马达10进行制动控制，提高了回转控制系统的运行安全性。

可选的，可在通断控制阀3的控制回路设置回转制动开关5，该回转制动开关5可以为断电复位开关，回转制动开关5的电源来自控制器4的输出端。当回转制动开关5断电时，通断控制阀3失电，连通回转马达制动阀13的控制油路断开，从而制动回转马达10。这样设置的好处在于，通过设置回转制动开关5，可以对回转制动实现手动制动或应急制动。例如，当检测主油路和控制油路正常且环境正常时，操作人员通过按下回转制动开关5，使得通断控制阀3得电，从而制动回路导通，回转马达10正常工作。或者，在工作完成时，操作人员通过关闭电锁，使得回转制动开关5断电而自动复位断开。通过设置回转制动开关5，使得本发明实施例所提供的回转控制系统集成了手动控制和故障诊断功能，可以对回转类的工程机械的回转动作进行安全的自动控制和应急性的控制，有效的降低了回转动作造成的伤害。

本实施例所提供的挖掘机回转控制系统，通过在连通回转马达10的主油路设置第一压力传感器1，对主油路进行压力检测；通过在连通回转马达制动阀13的控制油路设置第二压力传感器2，对控制油路进行压力检测；控制器4根据第一压力传感器1和第二压力传感器2的输出信号对主油路和控制油路的运行状态进行判断，以判断主油路和控制油路是否存在卡滞问题。通过在控制油路设置通断控制阀3，控制器4根据对主油路和控制油路的检测结果来调节通断控制阀3的运行状态，以控制回转马达10的制动器，实现在主油路和/或控制油路存在卡滞问题时，制动回转马达10，实现对挖掘机的回转动作的安全控制。本实施例通过对挖掘机回转动作进行安全控制，解决了回转动作因为液压元件阀芯卡住导致异常回转造成伤害的问题。

可选的，在上述实施例的机基础上，继续参考图3。该回转控制系统还包括设置于控制油路的手柄控制阀6，手柄控制阀6包括回转控制端p1和斗杆控制端t1；

通断控制阀3的第一端连通回转控制端p1，第二端连通回转马达制动阀13，第三端连通主阀的斗杆联pc，第四端连通斗杆控制端t1；通断控制阀3还用于对挖掘机的斗杆挖掘控制油路进行通断控制。

其中，手柄控制阀6配置有先导操纵手柄，作业人员通过先导操纵手柄实现挖掘机的左回转，右回转，挖掘等功能。

回转马达10在制动情况下，如果手柄控制阀6的斗杆挖掘控制油路被导通，其可能破坏回转马达10制动装置，因而为保护机器，本实施例调整部分控制油路，将通断控制阀3连通手柄控制阀6的回转控制端p1和斗杆控制端t1，从而在回转马达10处于制动状态时，控制器4能够切断挖掘机的斗杆挖掘控制油路，以切断斗杆挖掘功能。即本实施例通过设置通断控制阀3，既实现了在检测出主油路和/或控制油路存在卡滞故障时对回转马达10的制动控制，又实现了对挖掘机的斗杆挖掘功能的控制，避免了在回转马达10处于制动状态时，出现斗杆挖掘功能失控损坏回转马达10的制动装置的情况。

示例性的，通断控制阀3可采用五端口的通断电磁阀，通断电磁阀的第五端口连通油箱30，作为通断电磁阀的回油管路，通断电磁阀的其余四个端口按照上述连接方式进行对应连接，从而实现对回转马达10的制动控制和挖掘机的斗杆挖掘控制。

可选的，在上述实施例的基础上，第二压力传感器2设置于连通通断控制阀3的第一端的控制油路。

其中，因为回转马达10在左右两个方向均可以进行回转动作，而左右两个方向是通过两路先导油路分别控制。通过将第二压力传感器2设置于通断控制阀3第一端的控制油路，从而回转马达10朝任意方向转动时，第二压力传感器2均可以对回转控制油路进行压力检测，控制器4可以基于第二压力传感器2的输出信号判断回转马达10的控制油路是否存在卡滞。

在本实施例的一具体实施方式中，可通过在控制油路设置梭阀11和延时阀12。具体地，将梭阀11的一个先导油入口端连通手柄控制阀6的回转控制端p1，将梭阀11的另一先导油入口端连通主阀的回转联pb，将梭阀11的先导油出口端连通通断控制阀3，将通断控制阀3的第二端连通延时阀12的先导油入口端，将延时阀12的先导油出口端连通回转马达制动阀13。并将第二压力传感器2设置于梭阀11的先导油出口端与通断控制阀3的连通油路，实现对回转马达10的控制油路的压力检测。

可选的，在上述实施例的基础上，图4为本发明实施例提供的另一种挖掘机回转控制系统的结构示意图。参考图4，该回转控制系统还包括距离检测设备7；

距离检测设备7用于检测到预设作业范围内有人时，输出触发信号至控制器4；

控制器4还用于：当接收到距离检测设备7输出的触发信号时，控制通断控制阀3关闭，以制动回转马达10。

其中，距离检测设备7的布设数量可根据施工需求以及挖掘机的大小进行进行调整。所设置的距离检测设备7能够在有人进入作业范围内时，自动向控制器4输出触发信号，从而控制器4基于该触发信号控制通断控制阀3动作，以制动回转马达10，保证工作中的挖掘机不会对进入施工场地的人员造成伤害，实现安全作业。

可选的，在上述实施例的基础上，距离检测设备7包括雷达8和/或摄像头9。

其中，摄像头9例如可以为配置有图像处理芯片的智能摄像头9，智能摄像头9采集图像后，通过内置的图像处理芯片进行图像特征提取，并通过预设算法运算后，自动判断当前图像中是否有人进入预设的作业范围。

或者，还可以是通过在控制器4中配置ai芯片等图像处理器件，通过对摄像头9输出的图像进行特征提取和比较，来识别当前是否有人进入预设的作业范围。当然，也可以通过其他的图像识别技术来识别当前是否有人进入作业范围，本实施例对于图形识别技术的实现方式不作限定。

本实施例中的雷达8和/或摄像头9的布设数量可根据作业现场的监控区域确定。并且可将雷达8和/或摄像头9的触发优先级设置为最高，这样，一旦雷达8和/或摄像头9识别到作业范围内有人员进入，控制器4判断异常，控制通断控制阀3断电，以制动回转马达10，从而实现了对作业环境进行识别控制的功能，解决了现有技术中人员不小心进入作业范围而司机又不能及时发现而造成人员伤害的问题。

可选的，在上述实施例的基础上，继续参考图4。在回转系统的控制油路上还包括安全锁定阀14，控制器4基于第二压力传感器2的输出信号对安全锁定阀14是否卡阀进行检测。

在挖掘机启动前，回转控制系统的安全锁定阀处于锁定状态，回转马达为制动状态，发动机可启动。在挖掘机发动机启动后，回转控制系统的安全锁定阀仍为锁定状态，回转制动呈断开状态，挖掘机泵开始随发动机运转供油，第一压力传感器和第二压力传感器自动检测。第一压力传感器检测主油路，第二压力传感器检测先导油路压力。若主油路和先导油路中的各控制阀运转正常，则第一压力传感器和第二传感器均应无压力。相反，若是第一压力传感器有压力输出，则表明回转马达的主油路存在卡滞。同样地，若是第二压力传感器有压力输出，则表明回转马达的控制油路存在卡滞。以上为本发明回转控制方法的核心思想，下面结合附图对该回转控制方法进行具体介绍。

可选的，图5为本发明实施例提供的一种挖掘机回转控制方法的流程图，该挖掘机回转控制方法可适用于本发明任意实施例所提供的挖掘机回转控制系统。该方法可由控制器来执行，控制器例如可以为挖掘机的ecu。参考图5，该方法包括如下步骤：

s510、基于第一压力传感器的输出信号确定连通回转马达的主油路是否卡滞。

其中，主油路连通马达和主阀，因而主油路卡滞可具体确定为主阀卡滞。该步骤可优化如下：

若第一压力传感器输出压力信号，则确定与回转马达连通的主阀卡滞；

若第一压力传感器未输出压力信号，则确定连通回转马达的主油路正常。

具体地，在安全锁定阀锁定的情况下，若主阀卡滞，主阀的阀芯无法将主油路断开，油路形成通路，因而此时的第一压力传感器可以检测到压力。相反，若是主阀未卡滞，则主油路断路，此时，主油路无压力，因而第一压力传感器没有压力输出。从而控制器基于第一压力传感器的输出信号可判断主阀是否存在卡滞问题。

s520、基于第二压力传感器的输出信号确定连通回转马达制动阀的控制油路是否卡滞。

类似地，若是控制油路卡滞，控制油路无法被断开，因而形成通路，从而第二压力传感器能够检测到压力，并输出压力信号。控制油路涉及的控制阀不止一个，而不同的控制阀在出现卡滞时控制油路的压力会呈现一定的规律性，基于此，为了具体确定控制油路的卡滞位置，该步骤可作如下优化：

若第二压力传感器输出压力信号，则确定连通回转马达制动阀的安全锁定阀卡滞；

若第二压力传感器未输出压力信号，且在安全锁定阀打开后，第二压力传感器输出压力信号，则确定回转马达的手柄控制阀卡滞；

若在安全锁定阀打开前和打开后，第二压力传感器均未输出压力信号，且在手柄控制阀的回转手柄动作后，第二压力传感器输出压力信号，则确定安全锁定阀卡滞。

需要说明的是，在一些实施例中，回转马达制动阀配置有延时阀，即经手柄控制阀的回转控制端输出的先导油经延时阀进入马达制动阀。此工况下，若是第二压力传感器输出压力信号，则控制器确定安全锁定阀和回转控制阀均卡滞。

在一些实施例中，控制器在检测出具体的卡滞位置时，控制器通过所配置的显示器显示对应的卡滞元件，以对挖掘机操作人员进行提醒。

本实施例中，在第二压力传感器输出压力信号时，控制器输出端不输出电压信号，此时即使手动按下设置于通断控制阀控制回路的回转制动开关，通断控制阀仍为断开状态，从而控制通断控制阀被控制为断开状态，实现对回转马达的制动控制。

s530、在确定主油路卡滞和/或控制油路卡滞时，控制通断控制阀处于断开状态，以制动回转马达。

其中，控制器根据第一压力传感器的输出信号和第二压力传感器的输出信号确定主油路和控制油路是否存在卡滞，并在确定主油路和/或控制油路卡滞时，控制器控制通断控制阀断开，此时，回转马达的制动器被锁定，回转马达被制动。

可选的，本实施例可通过在通断控制阀的控制线路设置回转制动开关来对通断控制阀进行通断控制。回转制动开关可通过控制器进行供电，当控制器判断回转主油路和/或控制油路存在卡滞故障时，控制器停止向回转控制开关供电，从而回转制动开关断电复位，控制通断控制阀处于断开状态。

本发明实施例所提供的挖掘机回转控制方法，通过所配置的第一压力传感器对回转系统的主油路进行压力检测，通过第二压力传感器对回转系统的控制油路进行压力检测，控制器在检测到第一压力传感器有压力输出时，则确定主油路存在卡滞故障，控制器在检测到第二压力传感器有压力输出时，控制器确定控制油路存在卡滞故障。从而通过所设置的各压力传感器和控制器实现对回转系统的主油路和控制油路的自动检测。在检测到主油路和/控制油路存在卡滞故障时，控制器控制所设置的通断控制阀断开回转马达制动阀的先导油路，以制动回转马达，进而实现了对回转系统的自动控制。解决了现有技术中在安全锁定阀卡阀后，先导泵出油可能直接到马达解除制动的问题，以及在安全锁定阀解除锁定后，回转手柄、主阀出现部分卡阀情况下，可能造成异常回转，或回转时不能制动的问题，实现了安全回转。

可选的，在上述技术方案的基础上，控制系统还包括距离检测设备，距离检测设备用于检测到预设作业范围内有人时，输出触发信号至控制器；该挖掘机回转控制方法还包括：

若接收到距离检测设备输出的触发信号，则控制通断控制阀关闭，以制动回转马达。

具体地，当前的回转控制系统无法实现在有人员进入作业范围时而自动进行回转制动控制。本实施例通过为挖掘机设置距离检测设备，将距离检测设备的检测信号输出至控制器，从而距离检测设备可自动检测是否有人进入作业范围，并在检测到作业范围内有人员时，自动触发控制器关闭通断控制阀，从而及时制动回转马达，避免回转马达的继续运转对人员造成伤害，保证了挖掘机的安全作业。

距离检测设备可包括雷达和/或摄像头，雷达可基于检测结果输出对应的触发信号。摄像头可以为智能摄像头，其通过对采集的图像进行特征提取来识别是否有人进入。图像处理的具体方法可参见现有技术，本实施例不作限定。

本实施例通过为挖掘机配置距离检测设备，由距离检测设备对进入作业范围的人员进行自动检测，并在检测到有人员进入作业范围时，自动触发控制器输出对应的控制信号，对通断控制阀进行通断控制，进而实现对回转马达的制动控制，从而大大提高了挖掘机的安全性。

可选的，本发明实施例还提供了一种挖掘机，该挖掘机包括本发明任意实施例所描述的挖掘机回转控制系统。因而该挖掘机也具备上述任意实施例所描述的有益效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

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