工程机械执行机构执行动作的速度控制方法和系统与流程

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种工程机械执行机构执行动作的速度控制方法和系统。

背景技术：

起重机上的臂架位于转台和吊钩之间，用来支撑承载重物的部件。起重机臂架经常通过变幅操作改变臂架的变幅角度，实现作业幅度的变化；通过伸缩操作改变臂架的长度，实现起升高度的变化。

臂架的变幅角度和长度都有一定的范围，为提高作业效率，变幅和伸缩操作速度较快，但是以较快的速度达到极限急停位置时，会造成较大冲击。目前，一般依赖人工判断和操作，而人工操作不熟练，则仍可能造成冲击，还存在误操作风险。

需要说明的是，公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种工程机械执行机构执行动作的速度控制方法和系统，解决现有技术中臂架在接近极限位置时容易产生较大冲击的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种工程机械执行机构执行动作的速度控制方法，包括：

检测工程机械的执行机构执行动作的进度；

根据执行机构执行动作的进度，调节用于驱动执行机构执行动作的驱动机构的最大输出动力，进而调节动作的执行速度。

可选地，根据执行机构执行动作的进度，调节用于驱动执行机构执行动作的驱动机构的最大输出动力，进而调节动作的执行速度的操作包括：

动作具有极限位置，动作沿第一方向执行至极限位置时停止，在执行机构沿第一方向执行动作的进度达到预设比例时，使用于驱动工程机械执行动作的驱动机构的最大输出动力减小，以使动作的执行速度减小。

可选地，使用于驱动工程机械执行动作的驱动机构的最大输出动力减小的操作包括：

使用于驱动工程机械执行动作的驱动机构的最大输出动力逐渐减小、先保持不变再逐渐减小或者先逐渐减小再保持不变。

可选地，动作为往复动作，动作沿与第一方向相反的第二方向执行时执行机构复位，方法还包括：

在执行机构复位时，使驱动机构的最大输出动力增大，以使动作的执行速度增大。

可选地，使驱动机构的最大输出动力增大的操作包括：

使驱动机构的最大输出动力逐渐增大或者先逐渐增大再保持不变。

可选地，最大输出动力按第一预设变化趋势变化，第一预设变化趋势包括线性变化趋势、曲线变化趋势或者分段变化趋势。

可选地，驱动机构包括驱动元件和电比例控制阀，电比例控制阀用于控制为驱动元件提供液压油的液压油路的流量，调节用于驱动执行机构执行动作的驱动机构的最大输出动力的操作包括：

调节电比例控制阀的控制端的最大输入电流。

可选地，驱动机构包括驱动元件、电磁阀和操作手柄，操作手柄被操作以调节电磁阀的开度，电磁阀用于控制为驱动元件提供液压油的液压油路的流量，调节用于驱动执行机构执行动作的驱动机构的最大输出动力的操作包括：

调节操作手柄的最大输出电流。

可选地，驱动机构包括驱动元件、液压泵和排量调节装置，液压泵用于为驱动元件提供液压油，排量调节装置用于调节液压泵的排量，调节用于驱动执行机构执行动作的驱动机构的最大输出动力的操作包括：

调节排量调节装置的最大控制电流，以调节液压泵的最大排量。

可选地，执行机构包括臂架，动作包括臂架的变幅动作，动作的进度包括臂架的变幅角度；和/或，动作包括臂架的伸缩动作，动作的进度包括臂架的实时长度。

为实现上述目的，本发明还提供了一种工程机械执行机构执行动作的速度控制系统，包括：

驱动机构，用于驱动工程机械的执行机构执行预设动作；

进度检测装置，用于检测执行机构执行动作的进度；和

速度调节装置，与进度检测装置信号连接，用于根据进度检测装置的检测结果调节驱动机构的最大输出动力，进而调节动作的执行速度。

可选地，动作具有极限位置，动作沿第一方向执行至极限位置时停止，速度调节装置用于在进度检测装置检测到执行机构沿第一方向执行动作的进度达到预设比例时使用于驱动工程机械执行动作的驱动机构的最大输出动力减小，以使动作的执行速度减小。

可选地，速度调节装置用于使驱动机构的最大输出动力逐渐减小、先保持不变再逐渐减小或者先逐渐减小再保持不变。

可选地，动作为往复动作，动作沿与第一方向相反的第二方向执行时执行机构复位，速度调节装置还用于在执行机构复位时使驱动机构的最大输出动力增大，以使动作的执行速度增大。

可选地，速度调节装置用于使驱动机构的最大输出动力逐渐增大或者先逐渐增大再保持不变。

可选地，最大输出动力按第一预设变化趋势变化，第一预设变化趋势包括线性变化趋势、曲线变化趋势或者分段变化趋势。

可选地，驱动机构包括驱动元件和电比例控制阀，电比例控制阀用于控制为驱动元件提供液压油的液压油路的流量，速度调节装置用于调节电比例控制阀的控制端的最大输入电流。

可选地，驱动机构包括驱动元件、电磁阀和操作手柄，操作手柄被操作以调节电磁阀的开度，电磁阀用于控制为驱动元件提供液压油的液压油路的流量，速度调节装置用于调节操作手柄的最大输出电流。

可选地，驱动机构包括驱动元件、液压泵和排量调节装置，液压泵用于为驱动元件提供液压油，排量调节装置用于调节液压泵的排量，速度调节装置用于调节排量调节装置的最大控制电流，以调节液压泵的最大排量。

为实现上述目的，本发明还提供了一种工程机械，包括上述的工程机械执行机构执行动作的速度控制系统。

可选地，工程机械还包括执行机构，执行机构包括臂架，动作包括臂架的变幅动作，动作的进度包括臂架的变幅角度；和/或，动作包括臂架的伸缩动作，动作的进度包括臂架的实时长度。

基于上述技术方案，本发明通过检测执行机构执行动作的进度，并按照进度限制驱动机构的最大输出动力，可以减小操作人员在相同的操作幅度对执行机构速度的调控作用的大小，减小操作人员误操作所带来的影响，加大操作人员的可调节范围，提高人工操作的准确性，保证执行机构执行动作的安全性，避免执行机构受到冲击。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明工程机械一个实施例中的臂架在起升前的结构示意图。

图2为本发明工程机械一个实施例中的臂架在起升至第一高度时的结构示意图。

图3为本发明工程机械一个实施例中的臂架在起升至第二高度时的结构示意图。

图4为本发明工程机械一个实施例中的臂架在起升至极限位置时的结构示意图。

图5为本发明工程机械执行机构执行动作的速度控制系统一个实施例中最大输出动力的变化趋势示意图。

图6为本发明工程机械执行机构执行动作的速度控制系统另一个实施例中最大输出动力的变化趋势示意图。

图7为本发明工程机械执行机构执行动作的速度控制系统又一个实施例中最大输出动力的变化趋势示意图。

图8为本发明工程机械执行机构执行动作的速度控制系统再一个实施例中最大输出动力的变化趋势示意图。

图中：

1、臂架；2、履带；3、底盘车架；4、支腿；5、转台。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

为了解决现有技术中的起重机臂架在接近极限位置时容易出现较大冲击的问题，发明人对工程机械进行了结构改进，通过限制驱动执行机构执行动作的驱动机构的最大输出动力，可以减小操作人员在相同的操作幅度对执行机构速度的调控作用的大小，减小操作人员误操作所带来的影响，加大操作人员的可调节范围，提高人工操作的准确性，保证执行机构执行动作的安全性，避免执行机构受到冲击。

基于以上改进，本发明提供了一种工程机械执行机构执行动作的速度控制系统，该系统包括驱动机构、进度检测装置和速度调节装置，驱动机构用于驱动工程机械的执行机构执行预设动作，进度检测装置用于检测执行机构执行动作的进度，速度调节装置与进度检测装置信号连接，速度调节装置用于根据进度检测装置的检测结果调节驱动机构的最大输出动力，进而调节动作的执行速度。

现有技术中采用的调节执行机构动作执行速度的方法多是降低操作速度或者直接调节供给执行机构的驱动力的大小，而驱动机构的输出动力并不会变化，而在本发明提供的实施例中，驱动机构的最大输出动力在变化，因此可以更加直接、有效和安全地控制执行机构动作的执行速度。

进一步地，动作具有极限位置，动作沿第一方向执行至极限位置时停止，速度调节装置用于在进度检测装置检测到执行机构沿第一方向执行动作的进度达到预设比例时使用于驱动工程机械执行动作的驱动机构的最大输出动力减小，以使动作的执行速度减小。

可选地，速度调节装置用于使驱动机构的最大输出动力逐渐减小、先保持不变再逐渐减小或者先逐渐减小再保持不变。这样可以有效减缓冲击。

可选地，最大输出动力按第一预设变化趋势变化，第一预设变化趋势包括线性变化趋势、曲线变化趋势或者分段变化趋势。

如图5所示，x坐标轴代表执行机构执行动作的进度，y坐标轴代表执行机构的最大输出动力，正常操作时，执行机构的最大输出动力为y1，到达接近极限的位置x1(此时执行机构执行动作的进度为80％)时，执行机构的最大输出动力开始以线性变化趋势逐渐下降，在到达极限位置x2(此时执行机构执行动作的进度为95％)时，最大输出动力为y2，然后以最大输出动力不变的变化趋势保持到极限位置x3(此时执行机构执行动作的进度为100％)。

如图6所示，正常操作时，执行机构的最大输出动力为y1，到达接近极限的位置x1(此时执行机构执行动作的进度为80％)时，执行机构的最大输出动力开始以曲线变化趋势逐渐下降，在到达极限位置x2(此时执行机构执行动作的进度为95％)时，最大输出动力为y2，然后以最大输出动力不变的变化趋势保持到极限位置x3(此时执行机构执行动作的进度为100％)。

如图7所示，正常操作时，执行机构的最大输出动力为y1，到达接近极限的位置x1(此时执行机构执行动作的进度为80％)时，执行机构的最大输出动力开始以另一种曲线变化趋势逐渐下降，在到达极限位置x2(此时执行机构执行动作的进度为95％)时，最大输出动力为y2，然后以最大输出动力不变的变化趋势保持到极限位置x3(此时执行机构执行动作的进度为100％)。

如图8所示，正常操作时，执行机构的最大输出动力为y1，到达接近极限的位置x1(此时执行机构执行动作的进度为80％)时，执行机构的最大输出动力开始以又一种曲线变化趋势逐渐下降，在到达极限位置x2(此时执行机构执行动作的进度为95％)时，最大输出动力为y2，然后以最大输出动力不变的变化趋势保持到极限位置x3(此时执行机构执行动作的进度为100％)。

在其他实施例中，执行机构的最大输出动力的变化趋势也可以为其他非线性的变化趋势，而不局限于图5～8所示的几种。最大输出动力开始变小的位置也可以适当调整，比如还可以采用全程均为逐渐减小的趋势。其中，分段变化趋势可以分为至少两段，每段的变化趋势可以为相同类型但振幅不同，也可以采用不同类型的变化趋势。

在一个可选的实施例中，动作为往复动作，动作沿与第一方向相反的第二方向执行时执行机构复位，速度调节装置还用于在执行机构复位时使驱动机构的最大输出动力增大，以使动作的执行速度增大。这样设置可以使动作在刚开始反向时的速度呈现慢慢增大的趋势，避免刚开始动作速度就很大而引起执行机构的冲击和晃动。

可选地，速度调节装置用于使驱动机构的最大输出动力逐渐增大或者先逐渐增大再保持不变。

在上述各个实施例中，调节执行机构的最大输出动力的方式有很多种，在实际应用时可以根据实际情况灵活选择。下面介绍三种具体的调节方式。

第一种：驱动机构包括驱动元件和电比例控制阀，电比例控制阀用于控制为驱动元件提供液压油的液压油路的流量，速度调节装置用于调节电比例控制阀的控制端的最大输入电流。

第二种：驱动机构包括驱动元件、电磁阀和操作手柄，操作手柄被操作以调节电磁阀的开度，电磁阀用于控制为驱动元件提供液压油的液压油路的流量，速度调节装置用于调节操作手柄的最大输出电流。

第三种：驱动机构包括驱动元件、液压泵和排量调节装置，液压泵用于为驱动元件提供液压油，排量调节装置用于调节液压泵的排量，速度调节装置用于调节排量调节装置的最大控制电流，以调节液压泵的最大排量。其中，驱动元件可以包括液压马达和/或液压油缸。

基于上述的工程机械执行机构执行动作的速度控制系统，本发明还提出一种工程机械，该工程机械包括上述的工程机械执行机构执行动作的速度控制系统。

可选地，工程机械还包括执行机构，执行机构包括臂架，动作包括臂架的变幅动作，动作的进度包括臂架的变幅角度；和/或，动作包括臂架的伸缩动作，动作的进度包括臂架的实时长度。

本发明还提供了一种工程机械执行机构执行动作的速度控制方法，包括：

检测工程机械的执行机构执行动作的进度；

根据执行机构执行动作的进度，调节用于驱动执行机构执行动作的驱动机构的最大输出动力，进而调节动作的执行速度。

进一步地，根据执行机构执行动作的进度，调节用于驱动执行机构执行动作的驱动机构的最大输出动力，进而调节动作的执行速度的操作包括：

动作具有极限位置，动作沿第一方向执行至极限位置时停止，在执行机构沿第一方向执行动作的进度达到预设比例时，使用于驱动工程机械执行动作的驱动机构的最大输出动力减小，以使动作的执行速度减小。

可选地，使用于驱动工程机械执行动作的驱动机构的最大输出动力减小的操作包括：

使用于驱动工程机械执行动作的驱动机构的最大输出动力逐渐减小、先保持不变再逐渐减小或者先逐渐减小再保持不变。

在一个可选的实施例中，动作为往复动作，动作沿与第一方向相反的第二方向执行时执行机构复位，方法还包括：

在执行机构复位时，使驱动机构的最大输出动力增大，以使动作的执行速度增大。

可选地，使使驱动机构的最大输出动力增大的操作包括：

使使驱动机构的最大输出动力逐渐增大或者先逐渐增大再保持不变。

在上述各个实施例中，最大输出动力按第一预设变化趋势变化，第一预设变化趋势包括线性变化趋势、曲线变化趋势或者分段变化趋势。

在一个实施例中，驱动机构包括驱动元件和电比例控制阀，电比例控制阀用于控制为驱动元件提供液压油的液压油路的流量，调节用于驱动执行机构执行动作的驱动机构的最大输出动力的操作包括：

调节电比例控制阀的控制端的最大输入电流。

在另一个实施例中，驱动机构包括驱动元件、电磁阀和操作手柄，操作手柄被操作以调节电磁阀的开度，电磁阀用于控制为驱动元件提供液压油的液压油路的流量，调节用于驱动执行机构执行动作的驱动机构的最大输出动力的操作包括：

调节操作手柄的最大输出电流。

在又一个实施例中，驱动机构包括驱动元件、液压泵和排量调节装置，液压泵用于为驱动元件提供液压油，排量调节装置用于调节液压泵的排量，调节用于驱动执行机构执行动作的驱动机构的最大输出动力的操作包括：

调节排量调节装置的最大控制电流，以调节液压泵的最大排量。

在上述各个实施例中，执行机构包括臂架，动作包括臂架的变幅动作，动作的进度包括臂架的变幅角度；和/或，动作包括臂架的伸缩动作，动作的进度包括臂架的实时长度。

上述各个实施例中工程机械执行机构执行动作的速度控制系统所具有的积极技术效果同样适用于工程机械和工程机械执行机构执行动作的速度控制方法，这里不再赘述。

下面对本发明工程机械执行机构执行动作的速度控制方法、系统和工程机械的一个实施例的工作过程进行说明：

工程机械以起重机为例，执行机构以臂架为例，动作以臂架的变幅和伸缩为例。

如图1所示，起重机包括臂架1、履带2、底盘车架3、支腿4和转台5，转台5安装在底盘车架3上，臂架1安装在转台5上。支腿4支撑在地面上，用于支撑臂架1。

臂架1的变幅和伸缩一般采用卷扬或油缸驱动，以驱动元件为液压油缸为例。臂架1变幅至最大角度或伸出至最大长度时，必须停止动作，否则将造成臂架1倾翻或冲击损坏。如图1～4所示，为臂架1从起升前、起升至第一高度、起升至第二高度至起升至极限位置的结构示意图。

在臂架1进行变幅起动作时：在检测到变幅角度为80°时，逐渐减小液压油缸的最大输出动力，使臂架1的变幅速度逐渐降低，直至变幅角度为95°，接着可以以一个较小的速度缓慢地使臂架1变幅至极限位置。

在臂架1进行变幅落动作时：先将液压油缸的最大输出动力调节至一个较小的数值，然后在臂架1离开极限位置后，慢慢增大液压油缸的最大输出动力，使臂架1的变幅速度逐渐增大，直至变幅角度为80°时，可以使最大输出动力保持恒定，并维持该动力直至臂架1完成降落，保证变幅过程后半段的速度恒定。

在臂架1进行伸出动作时：在检测到臂架1的实时长度为臂架1最大长度的80％时，逐渐减小液压油缸的最大输出动力，使臂架1的伸出速度逐渐降低，直至臂架1的实时长度伸出至臂架1最大长度的95％时，可以以一个较小的速度缓慢地使臂架1伸出至极限位置。

在臂架1进行缩回动作时：先将液压油缸的最大输出动力调节至一个较小的数值，然后在臂架1离开极限位置后，慢慢增大液压油缸的最大输出动力，使臂架1的缩回速度逐渐增大，直至臂架1的实时长度缩回至臂架1最大长度的80％时，可以使最大输出动力保持恒定，并维持该动力直至臂架1完全缩回，保证缩回过程后半段的速度恒定。

通过对本发明工程机械执行机构执行动作的速度控制方法和系统的多个实施例的说明，可以看到本发明工程机械执行机构执行动作的速度控制方法和系统实施例通过检测执行机构执行动作的进度，在接近极限位置时，以渐变的方式减小驱动机构的最大输出动力，避免执行机构出现速度突变，造成臂架倾翻或冲击损坏等。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。