铣刨机支腿运动控制系统的制作方法

本实用新型涉及一种铣刨机支腿运动控制系统，属于工程机械智能控制领域。

背景技术：

路面铣刨机作为公路与城市道路养护作业的专用机械设备，已被广泛应用于公路、机场、码头、停车场等沥青混凝土面层的开挖翻修及路面病害的清除等。通常情况下右后支腿处于车身外侧，但因为路牙石等障碍物的存在，又需要将右后支腿摆动至车身内侧，以实现贴着路牙石进行铣刨作业的目的，还有一些更特殊的工况可能会需要右后支腿处于车身外侧和车身内侧的中间位置。

市场上现有铣刨机的支腿摆动控制系统多采用普通销轴固定连接支腿与车架，手动拔出销轴后靠人力摆动支腿换向，同时用手动换向球阀切换马达的油液流向，这种方式费时费力，且若忘记切换手动换向球阀，会导致行走异常，对马达、减速机、轮胎或履带等造成损害。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种铣刨机支腿运动控制系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用的一种铣刨机支腿运动控制系统，包括右后支腿、右后履带，还包括：

显示器，用于输入工作模式的切换选择命令信号；

操作开关，用于输出右后支腿摆动位置定位、右后履带转向的命令信号；

油缸位移传感器，用于检测各油缸的位置信号；

控制器，其分别与显示器、操作开关和油缸位移传感器连接，用于接收显示器、操作开关和油缸位移传感器传输的信号，并发出控制信号，控制右后支腿、右后履带相应动作。

作为改进，所述工作模式包括学习模式、自动模式和手动模式；

所述学习模式用于记忆学习人工摆动支腿的运动轨迹；

所述自动模式用于按照学习模式记忆的支腿运动轨迹进行摆动及定位；

所述手动模式用于应急操作使用。

作为改进，所述操作开关包括摆进位置定位操作开关、摆中位置定位操作开关、摆出位置定位操作开关，用于向控制器传输右后支腿摆进、摆中和摆出信号；

及右后履带转向开关，用于向控制器传输右后履带的左转或右转信号。

作为改进，所述控制器通过右后支腿摆进电比例换向电磁阀、右后支腿摆出电比例换向电磁阀控制右后支腿的摆动；

所述控制器通过右后履带左转电比例换向电磁阀、右后履带右转电比例换向电磁阀控制右后履带的转动。

作为改进，所述油缸位移传感器包括内置于右后履带转向油缸内的右后履带转向油缸位移传感器、内置于右后支腿摆动油缸内的右后支腿摆动油缸位移传感器；

通过油缸位移传感器将油缸的伸缩位移转换成电流信号接入控制器。

作为改进，所述控制器与显示器间通过can总线进行通讯连接。

作为改进，还包括用于检测插销油缸伸缩位移变化的插销油缸位置接近开关、及插销缸电磁换向阀；

所述插销油缸位置接近开关、插销缸电磁换向阀分别与控制器连接。

与现有纯手动人力摆动支腿相比，本实用新型的铣刨机支腿运动控制系统，可在设定为学习模式的情况下借助右后履带转向油缸及右后支腿摆动油缸，对手动操作支腿摆动的支腿运动轨迹进行记忆学习，再次设定为自动模式情况下能根据上一次的学习情况，一键操作自动摆动至记忆学习的运动轨迹的任意指定点，方便、省力，安全性高；在传感器失效情况下还可自动切换至手动操作模式，通过按钮s1、s3、s4配合操作应急进行后右支腿的摆进摆出。

附图说明

图1为本实用新型的原理结构示意图；

图2为本实用新型中电流控制信号与δp关系图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面对本实用新型进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限制本实用新型的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

如图1所示，一种铣刨机支腿运动控制系统，包括右后支腿、右后履带，还包括：

显示器(plc)，用于输入工作模式的切换选择命令信号；

操作开关，用于输出右后支腿摆动位置定位、右后履带转向的命令信号；

油缸位移传感器，用于检测各油缸的位置信号；

控制器(display)，其分别与显示器、操作开关和油缸位移传感器连接，用于接收显示器、操作开关和油缸位移传感器传输的信号，并发出控制信号，控制右后支腿、右后履带相应动作。

作为实施例的改进，所述工作模式包括学习模式、自动模式和手动模式；

设置为学习模式后，人工摆动一次支腿的摆进、摆出过程，控制器便可记忆学习该次轨迹；设置为自动模式后，即可依据学习模式记忆学习的轨迹一键进行摆动及定位，同时在油缸位移传感器出现线路或器件故障，无法进行自动摆动及定位时，设置为全手动模式可进行应急操作使用。

作为实施例的改进，所述操作开关包括摆进位置定位操作开关s1、摆中位置定位操作开关s2、摆出位置定位操作开关s3和右后履带转向开关s4；

摆进位置定位操作开关s1与摆出位置定位操作开关s3分别接入plc的di_1和di_2开关量输入针脚，摆中位置定位操作开关s2通过两个防反向的二极管v0、v1同时接入di_1和di_2脚，右后履带转向开关s4的左向和右向操作触点信号分别接入plc的di_4、di_5；

当按下摆进位置定位操作开关s1即仅di_1有信号输入时，在自动模式下代表摆进位置请求信号，同时在学习模式或手动模式下为摆进动作请求信号；

当按下摆出位置定位操作开关s3即仅di_2有信号输入时，在自动模式下代表摆出位置请求信号，同时在学习模式或手动模式下为摆出动作请求信号；

当按下摆中位置定位操作开关s2即di_1和di_2同时有信号输入时，代表摆中位置请求，同时在手动模式下为插销油缸插入请求信号；右后履带转向开关s4左向操作代表右后履带左转请求信号，右向操作代表右转请求信号。

两个标准电流型的右后履带转向油缸位移传感器b0、右后支腿摆动油缸位移传感器b1，分别对应内置于右后履带转向油缸和右后支腿摆动油缸内，将两个油缸的伸缩位置转换成电流信号接入plc的ai_1和ai_2模拟量输入针脚，该电流型信号的设计范围值为4000-20000μa，因此该信号可进行油缸位置的精确定位。

在行车转向过程中为防止支腿因转向力的影响而偏离定位位置，在支腿摆动臂与车架子之间设计一个插销孔，控制插销油缸伸缩的插销缸电磁换向阀y4接入plc的do_1针脚，该输出控制针脚能判断销轴的插入和拔出。

右后支腿的摆动通过pwm_1和pwm_2两个脉冲调制信号接入右后支腿摆进电比例换向电磁阀y0和右后支腿摆出电比例换向电磁阀y1上，借此控制支腿的摆动方向、速度和启停，同样的道理通过pwm_3和pwm_4分别接入右后履带左转电比例换向电磁阀y2、右后履带右转电比例换向电磁阀y3控制右后履带的左右转向、转向速度和启停。

plc与display之间通过can总线进行通讯连接，显示器可实现系统三种操作模式的切换选择，并可以对三个定位位置进行标定，将位置信号写入plc。

出于安全及系统可实施性的考虑，plc通过插销油缸位置接近开关b3检测到插销缸处于拔出状态等使能条件时方可进行右后支腿摆进、摆出的各种模式操作。

下面对各工作模式进行详细说明。

学习模式：该模式主要应用于厂内下线调试及在市场上更换部分备件之后需要重新调试时使用。

当处于该模式时，首先通过显示器将右后支腿摆动油缸的p1、p2、p3三个位置信号(分别对应摆进位置、摆中位置和摆出位置)写入plc，plc将在p1至p2之间、p2至p3之间分别平均截取20个点，即40个位置点x[40]。当按下摆进位置定位操作开关s1时，学习轨迹方向标记为进向，插销油缸自动拔出并通过插销油缸位置接近开关b3检测无误后，右后支腿将往内摆动，支腿摆动油缸信号将在p1到p2到p3之间变化，摆进过程中，右后履带会根据需要左转右转规避结构干涉物。plc将对40个点x[40]对应的右后履带转向油缸位置信号y[40]一一存储至plc的flashrom区域并建立如表1的对应关系；

当按下摆出位置定位操作开关s3时，学习轨迹方向标记为出向，插销油缸自动拔出并通过插销油缸位置接近开关b3检测无误后，右后支腿将往外摆动，支腿摆动油缸信号将在p3到p2到p1之间变化，摆进过程中，右后履带会根据需要左转右转规避结构干涉物。plc将对40个点x[40]对应的右后履带转向油缸位置信号z[40]一一存储至plc的flashrom区域并建立如表1的对应关系，这两组对应关系在控制系统的建立即完成了运动学习的过程。

表1位置点对应关系

自动模式：该模式为标准应用场景，设备的常规使用中以该模式为主。

当任意点击s1、s2或s3开关后，plc将判断当前位置与目标位置p1、p2或p3的位置关系，若为偏外侧的位置则右后支腿摆进电比例换向电磁阀电流控制信号pwm_1输出，若为偏内侧位置则右后支腿摆出电比例换向电磁阀电流控制信号pwm_2输出，该控制信号大小取决于当前位置信号与目标位置的信号δp输出，其关系符合图2所示；

当δp处于饱和区s_band的值，则以imax输出保证摆动的速度，当处于比例区p_band时，则以imin+(imax-imin)*((δp-d_band)/(p_band-dband))输出，当δp处于死区d_band，则不输出，此时已经调整定位完成(其中imin为支腿摆动电磁阀的开启电流值，imax为支腿摆动电磁阀的全开电流值)。而在此过程中，每当支腿油缸到达截取点位后，右后履带转向油缸将以学习模式下存储记忆的与支腿摆动油缸位置对应的位置点为目标调整，若当前履带转向油缸位置与目标值的差值大于设定的死区，则认为需要调整履带的转向，否则可能发生结构件干涉，此时支腿摆动动作停止，直至履带转向调整到对应的目标值后方可再次开始摆动。当支腿摆动到指定位置后，插销油缸自动插入销轴孔，锁住支腿。为了避免插销不到位造成行走时支腿及履带位置拖拽移位的现象，通过插销油缸位置接近开关b3检测插销缸真正处于插入状态后方可进行机器的行走。

手动模式：该模式主要应用于油缸位移传感器出现线路或器件故障时，无法进行自动摆动及定位时，应急操作使用。

当处于该模式时候，在满足使能条件情况下，按下摆进位置定位操作开关s1，插销油缸自动拔出并通过插销油缸位置接近开关b3检测无误后，支腿将往内侧摆动，松开即停止摆动，当车架与支腿摆动支架的插销定位孔对齐后，按住摆中位置定位操作开关s2，则插销油缸插入并锁住；按下摆出位置定位操作开关s3，插销油缸自动拔出并通过插销油缸位置接近开关b3检测无误后，支腿将往外侧摆动，松开即停止摆动，当车架与支腿摆动支架的插销定位孔对齐后，按住摆中位置定位操作开关s2，则插销油缸插入并锁住。摆动过程中为避免结构件与履带的干涉，可通过操作右后履带转向开关控制器s4控制左转动和右转动履带避障。通常支腿摆动电磁阀驱动电流较小且变化速率较快以保证支腿位置在手动状态下的快速准确的定位。

当然，上述实施例仅是本实用新型的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

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