专利名称：一种全数字控制的工程机械臂架系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种全数字控制的工程机械臂架系统，属流体工作系统领域。
背景技术：
在工程机械中，机械臂架控制非常重要，如混泥土泵车将混泥土输送到指定位置，挖掘机操纵铲斗进行各种作业，多关节机械手手臂进行各种灵活的操纵，均牵涉到多连杆臂架的控制，尤其是数十米高空作业的混凝土定点输送，输送过程中由于是间断输送，还要求防止臂架的振动，更要求末端输送点准确地控制位置。为了解决这样的难题，传统方法均采用了在液压缸内装置传感器的闭环伺服控制方法。但是，由于工程机械环境恶劣，伺服系统抗污染和抗干扰能力差，调试麻烦，维护不易，也降低了整个系统的可靠性。另外，多连杆机构是冗余系统，解算也比较麻烦，更增加了难度。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种全数字控制的工程机械臂架系统，其通过对数字脉冲信号进行全数字控制，解决多臂架难于控制的难题。为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种全数字控制的工程机械臂架系统，包括机械臂架、连接相邻机械臂架的臂架转轴及控制机械臂架转动的液压缸和数字传感器，其中，所述液压缸还连接有数字伺服阀；所述数字伺服阀还连接有控制器。进一步地，所述数字伺服阀包括阀体、阀芯、螺母套及电机，其中，所述阀芯设于阀体内，所述阀体开有流体口 ；所述螺母套轴向固定于所述阀体上，所述阀芯与所述螺母套相对转动带动所述阀芯轴向移动；所述电机为步进电机或者伺服电机。进一步地，所述数字伺服阀为单驱动数字伺服阀或者双驱动数字伺服阀。进一步地，所述数字伺服阀与臂架转轴直接连接。进一步地，所述数字传感器为数字增量传感器。进一步地，所述数字增量传感器设置在臂架转轴上或者液压缸内部。本实用新型还提供了一种利用前述的全数字控制工程机械臂架系统的方法，其特征在于，包括如下步骤步骤I :数字伺服阀接收信号，推动机械臂架转动；步骤2 :增量传感器检测到臂架转轴转动，并向所述控制器发出信号。步骤3 :控制器对接收所述信号并进行运算，输出脉冲信号至数字伺服阀；步骤4 :所述伺服阀控制液压缸推动机械臂架运动，完成闭环伺服控制；进一步地，步骤I中的信号由操纵手柄或者计算机发送至数字伺服阀电机。、[0022]本实用新型提供的全数字控制的工程机械臂架系统，其通过采用数字脉冲信号进行直接测量和反馈，简化了连杆的非线性解算过程，提高了响应速度和可靠性，从而解决了机械臂架难于控制的难题。
图I为多节臂机械臂架的一种结构示意图；图2为本实用新型一种优选的全数字控制的工程机械臂架系统的结构示意图；图3为本实用新型一种优选的全数字控制的工程机械臂架系统的控制方法流程示意图；图4为本实用新型优选的一种单驱动数字伺服阀；图5为本实用新型优选的一种双驱动数字伺服阀。图6为本实用新型优选的一种数字伺服阀直接连接于动臂转轴的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。如图1-2所示，本实用新型提供的一种全数字控制的工程机械臂架系统，包括机械臂架4、连接相邻机械臂架4的臂架转轴2及控制机械臂架4转动的液压缸3和数字传感器I，其中，液压缸3还连接有数字伺服阀5 ;数字伺服阀5还连接有控制器。使用上述系统时，如图3所示，包括如下步骤步骤I :数字伺服阀接收信号，推动机械臂架转动；步骤2 :增量传感器检测到臂架转轴转动，并向所述控制器发出信号。步骤3 :控制器对接收所述信号并进行运算，输出脉冲信号至数字伺服阀；步骤4 :所述伺服阀控制液压缸推动机械臂架运动，完成闭环伺服控制；优选地，步骤I中的信号由操纵手柄或者计算机发送至数字伺服阀电机。由于多连杆装置中的每只臂架长度都是已知的，液压缸控制只需改变相邻两个臂架的夹角，若已知夹角，就知道了每个臂架的的空间状态。因此，本实用新型优选地将数字传感器直接装在臂架的臂架转轴上直接测量转角。而数字伺服阀同样凭借增量式旋转脉冲信号控制阀芯转角再转化为阀芯开度工作，这样就都可以采用数字脉冲信号进行直接测量、反馈、运算和调节等工作了，不但简化掉A\D转换，而且大大简化了连杆的非线性解算过程，还提高了响应速度和可靠性。由于采用了全数字控制，可以共享电子领域的所有资源，这就为总线控制、集群控制、远程控制、示教控制等提供了可能，从而解决了多臂架难于控制的难题。作为本实用新型的一种优选方案，如图4-5所示，本实用新型的数字伺服阀为单驱动数字伺服阀或者双驱动数字伺服阀。具体地，数字伺服阀5包括阀体51、阀芯52、螺母套及电机53，其中，阀芯52设于阀体51内，阀体51开有流体口 54 ；螺母套轴向固定于阀体51上，阀芯52与螺母套相对转动带动阀芯52轴向移动；优选地，电机53为步进电机或者伺服电机。[0039]另外，本实用新型可将数字伺服阀与臂架转轴直接连接，如图6所示，此时就构成了机械硬反馈，可以直接进行动臂转角的直接开环控制，而无需任何电反馈。为了更准确测量臂架的旋转角度，本实用新型中的数字传感器优选为数字增量传感器，其优选地设置在臂架转轴上或者液压缸内部。当然本实用新型还可以采用本领域技术人员所熟悉的其他种类适于测定旋转角度的传感器，此处不再赘述。通过上述方法和系统，本实用新型可大大简化臂架的非线性解算过程，提高响应速度和可靠性，解决了机械臂架难于控制的难题。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围； 如果不脱离本实用新型的精神和范围，对本实用新型进行修改或者等同替换，均应涵盖在本实用新型权利要求的保护范围当中。
权利要求1.一种全数字控制的工程机械臂架系统，其特征在于，包括机械臂架、连接相邻机械臂架的臂架转轴及控制机械臂架转动的液压缸和数字传感器，其中，所述液压缸还连接有数字伺服阀；所述数字伺服阀还连接有控制器。
2.根据权利要求I所述的全数字控制的工程机械臂架系统，其特征在于，所述数字伺服阀包括阀体、阀芯、螺母套及电机，其中，所述阀芯设于阀体内，所述阀体开有流体口 ；所述螺母套轴向固定于所述阀体上，所述阀芯与所述螺母套相对转动带动所述阀芯轴向移动；所述电机为步进电机或者伺服电机。
3.根据权利要求2所述的全数字控制的工程机械臂架系统，其特征在于，所述数字伺服阀为单驱动数字伺服阀或者双驱动数字伺服阀。
4.根据权利要求I所述的全数字控制的工程机械臂架系统，其特征在于，所述数字伺服阀可以与臂架转轴直接连接，构成直接硬反馈，无需任何控制算法，即构成对应电机转角的直接开环控制。
5.根据权利要求I所述的全数字控制的工程机械臂架系统，其特征在于，所述数字传感器为数字增量传感器。
6.根据权利要求5所述的全数字控制的工程机械臂架系统，其特征在于，所述数字增量传感器设置在臂架转轴上或者液压缸内部。
专利摘要本实用新型提供了一种全数字控制的工程机械臂架系统，其中所述全数字控制的工程机械臂架系统包括机械臂架、连接相邻机械臂架的臂架转轴及控制机械臂架转动的液压缸和数字传感器，其中，所述液压缸还连接有数字伺服阀；所述数字伺服阀还连接有控制器。本实用新型简化了连杆的非线性解算过程，提高了响应速度和可靠性，从而解决了机械臂架难于控制的难题。
文档编号E04G21/04GK202467207SQ20122002762
公开日2012年10月3日 申请日期2012年1月20日 优先权日2012年1月20日
发明者李桂英, 杨世祥, 杨帆, 杨涛 申请人:李桂英, 杨世祥, 杨帆, 杨涛