專利名稱：電液比例方向閥控制方法及其控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電磁比例閥控制方法，具體地，涉及一種電液比例方向閥控制方法，該控制方法主要適用于工程機(jī)械設(shè)備用電液比例方向閥，尤其適用于工程起重機(jī)用電液比例方向閥。此外，本發(fā)明還涉及一種電液比例方向閥控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的日漸提高，工程機(jī)械設(shè)備，例如工程起重機(jī)的液壓系統(tǒng)要求液壓油的壓力和流量等能夠連續(xù)地或成比例地進(jìn)行控制。在此情形下，電液比例閥獲得日益廣泛的應(yīng)用。電液比例閥的類型雖然多種多樣，但是其結(jié)構(gòu)原理基本相似，一般由比例電磁鐵與液壓控制閥兩部分組成，比例電磁鐵接收輸入的電信號(hào)，連續(xù)地或按比例地產(chǎn)生電磁力，液壓控制閥的閥桿受到電磁力作用，連續(xù)地或按比例地控制液壓油的壓力和流量。圖1顯示目前工程機(jī)械設(shè)備(例如工程起重機(jī))普遍采用的一種電液比例閥，其屬于電液比例閥中的電液比例方向閥。由于工程機(jī)械設(shè)備液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)壓力一般比較大，為了增強(qiáng)操作的靈活性和輕便性，該工程機(jī)械設(shè)備用電液比例閥基本采用先導(dǎo)控制，即先導(dǎo)式電液比例方向閥。如圖1所示，該工程機(jī)械設(shè)備用電液比例閥的主閥桿2的位置由先導(dǎo)電磁比例減壓閥1控制，通過控制先導(dǎo)電磁比例減壓閥1來驅(qū)動(dòng)主閥桿2，從而實(shí)現(xiàn)換向。但是，就上述工程機(jī)械設(shè)備用電液比例閥的控制而言，其與液控比例閥相比，延時(shí)現(xiàn)象較為嚴(yán)重，操作反應(yīng)延時(shí)過長，不但不能滿足客戶的操作要求，而且影響整機(jī)的工作效率及其性能。具體可以參見圖2所示，從中可以看出，在操作所述電液比例方向閥時(shí)，首先操作控制手柄，控制手柄一般都會(huì)存在手柄防誤操作角度值(例如圖2中所示的3° )，即扳動(dòng)手柄時(shí)只有手柄偏角超過該手柄防誤操作角度值時(shí)，連接于控制手柄的控制器才會(huì)輸出電流信號(hào)，從而控制先導(dǎo)電磁比例減壓閥1輸出先導(dǎo)液控油，該先導(dǎo)控制油推動(dòng)主閥桿2移動(dòng)，在移動(dòng)一段距離(例如圖2中所示的3mm)，相應(yīng)的工作油口連通，從而開始輸出工作液壓油，工程機(jī)械設(shè)備的執(zhí)行機(jī)構(gòu)開始工作。在此電液比例方向閥操作的過程中，從開始扳動(dòng)控制手柄，到電液比例方向閥輸出工作液壓油，電液比例方向閥操作反應(yīng)的延遲時(shí)間為t， 如圖2所示。為解決這一問題，現(xiàn)有技術(shù)主要采用如下三種解決方案第一，增加先導(dǎo)電磁比例減壓閥1的額定流量，即通過增加先導(dǎo)電磁比例減壓閥1的輸出流量來加快對(duì)主閥桿的驅(qū)動(dòng)，從而縮短上述電液比例方向閥的延遲反應(yīng)時(shí)間；第二是減小主閥桿2的直徑，參見圖1 所示，這樣在單位時(shí)間內(nèi)相同供給體積油液的情況下可以增加主閥桿單位時(shí)間內(nèi)的行程， 同時(shí)也可減輕主閥桿2的重量，使得主閥桿在相同的驅(qū)動(dòng)力情形下具有更快的移動(dòng)速度， 由此縮短電液比例方向閥的延遲反應(yīng)時(shí)間；第三是提高電流增加速率，參見圖2所示，這可以通過縮小手柄防誤操作范圍或是直接增加電流曲線的斜率來實(shí)現(xiàn)，這種方式主要是通過使得先導(dǎo)電磁比例減壓閥1的控制電流快速增加，從而增大其輸出壓力，從而增加對(duì)主閥桿2的驅(qū)動(dòng)力，這能夠在一定程度上縮短電液比例方向閥操作響應(yīng)時(shí)間，例如三一重工股份有限公司的發(fā)明專利申請(qǐng)CN101349358A所公開的比例閥的控制方法。但是，上述三種解決方案各有其局限性，具體如下結(jié)合上述現(xiàn)有的問題解決方案，若減小主閥桿2的直徑勢(shì)必將在一定程度上降低電液比例方向閥的主閥流量，該種方案顯然不能滿足現(xiàn)實(shí)要求，尤其是在工程機(jī)械設(shè)備上； 若增加先導(dǎo)電磁比例減壓閥的額定流量，雖然其可以起到一定的效果，但是對(duì)減小電液比例方向閥的反應(yīng)延遲效果有限，同時(shí)由于需要對(duì)現(xiàn)有電液比例方向閥進(jìn)行大幅度的改造， 這顯然會(huì)增加較大的加工成本；若縮小手柄防誤操作范圍，盡管能起到一定的效果，但是調(diào)節(jié)范圍非常有限，并且手柄防誤操作范圍過小，容易產(chǎn)生手柄的誤操作。此外，若是直接增加控制電流曲線的斜率，這種方式雖然能在很大程度上解決電液比例方向閥操作響應(yīng)延時(shí)問題，但是直接增加電流曲線的斜率將會(huì)在電液比例方向閥的主閥工作時(shí)產(chǎn)生很大沖擊， 這種沖擊在工程機(jī)械設(shè)備的操作中是不允許出現(xiàn)的。由此可見，現(xiàn)有技術(shù)中的上述解決方案均不能有效地解決反應(yīng)延遲過長的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是要提供一種電液比例方向閥控制方法，該電液比例方向閥控制方法能夠在不影響電液比例方向閥現(xiàn)有性能的基礎(chǔ)上，較大程度地縮短其操作響應(yīng)延遲時(shí)間。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明進(jìn)一步所要解決的技術(shù)問題是要提供一種電液比例方向閥控制系統(tǒng)，該電液比例方向閥控制系統(tǒng)能夠顯著地縮短電液比例方向閥的操作響應(yīng)延遲時(shí)間，從而有效改善電液比例方向閥的整體性能。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種電液比例方向閥控制方法，該電液比例方向閥控制方法包括將控制手柄從初始狀態(tài)扳動(dòng)到手柄偏角最大值，其中，在所述控制手柄的偏角超過手柄防誤操作范圍后，向電液比例方向控制閥輸送預(yù)設(shè)電流值的控制電流， 并使得該控制電流保持預(yù)設(shè)電流保持時(shí)間，以驅(qū)動(dòng)所述電液比例方向閥的主閥桿移動(dòng)閥桿初步位移，其中所述預(yù)設(shè)電流值大于閥桿導(dǎo)通最小驅(qū)動(dòng)電流值，所述閥桿初步位移小于閥桿導(dǎo)通最小位移；在經(jīng)過所述預(yù)設(shè)電流保持時(shí)間后，使得所述控制電流下降到小于所述閥桿導(dǎo)通最小驅(qū)動(dòng)電流值的緩沖電流值，進(jìn)而使得該控制電流按照第一設(shè)定增長速率從該緩沖電流值增加到所述電液比例方向閥的最大額定控制電流值。優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)電流值等于所述最大額定控制電流值。具體地，所述閥桿初步位移比所述閥桿導(dǎo)通最小位移小0. 2_2mm。優(yōu)選地，在所述控制手柄的偏角超過所述手柄防誤操作范圍后，使得向所述電液比例方向控制閥輸送的控制電流以第二設(shè)定增長速率上升到所述預(yù)設(shè)電流值。優(yōu)選地，在經(jīng)過所述預(yù)設(shè)電流保持時(shí)間之后，使得所述控制電流以預(yù)定下降速率從所述預(yù)設(shè)電流值下降到所述緩沖電流值。具體選擇地，通過控制器向所述電液比例方向閥輸送所述控制電流。具體地，所述電液比例方向閥具有用于先導(dǎo)控制的先導(dǎo)電磁比例減壓閥，所述控制電流輸送到該先導(dǎo)電磁比例減壓閥。為實(shí)現(xiàn)上述控制方法，本發(fā)明還提供一種電液比例方向閥控制系統(tǒng)，該電液比例方向控制系統(tǒng)包括控制手柄、電液比例方向閥以及控制器，其中，所述控制手柄和電液比例方向閥分別電連接于所述控制器，該控制器具有用于接收所述控制手柄偏角信號(hào)的信號(hào)接收模塊和用于向所述電液比例方向閥輸送控制電流的控制模塊。具體地，所述控制器在所述控制手柄的偏角超過手柄防誤操作角度值時(shí)向所述電液比例方向閥輸送一預(yù)設(shè)電流值的控制電流，并使得該控制電流保持預(yù)設(shè)電流保持時(shí)間， 所述預(yù)設(shè)電流值大于閥桿導(dǎo)通最小驅(qū)動(dòng)電流值。優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)電流值等于所述電液比例方向閥的最大額定控制電流值。優(yōu)選地，所述控制器向所述電液比例方向閥輸送的控制電流以第二設(shè)定增長速率上升到所述預(yù)設(shè)電流值。具體地，所述控制電流在所述預(yù)設(shè)電流保持時(shí)間內(nèi)驅(qū)動(dòng)所述電液比例方向閥的主閥桿移動(dòng)一閥桿初步位移，該閥桿初步位移小于閥桿導(dǎo)通最小位移。優(yōu)選地，所述閥桿初步位移比所述閥桿導(dǎo)通最小位移小0. 2_2mm。優(yōu)選地，所述控制器在經(jīng)過所述預(yù)設(shè)電流保持時(shí)間后使得該控制電流從所述預(yù)設(shè)電流值下降到小于所述閥桿導(dǎo)通最小驅(qū)動(dòng)電流值的緩沖電流值，并使得該緩沖電流值以第一設(shè)定增長速率增加到所述電液比例方向閥的最大額定控制電流值。優(yōu)選地，所述控制器使得所述控制電流以預(yù)定下降速率從所述預(yù)設(shè)電流值下降到所述緩沖電流值。具體地，所述電液比例方向閥設(shè)有用于先導(dǎo)控制的先導(dǎo)電磁控制閥，該先導(dǎo)電磁控制閥電連接于所述控制器。優(yōu)選地，所述先導(dǎo)電磁控制閥為先導(dǎo)電磁比例減壓閥。優(yōu)選地，所述控制器為可編程序控制器。通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明電液比例方向閥控制方法及其控制系統(tǒng)可以在不影響電液比例方向閥原有性能的基礎(chǔ)上，較大程度地縮短電液比例方向閥操作的響應(yīng)延遲時(shí)間，進(jìn)而提高電液比例方向閥的整機(jī)性能，從而從整體改善工程機(jī)械設(shè)備工作的快捷性和靈活性，提高了工作效率。此外，本發(fā)明電液比例方向閥控制方法及其控制系統(tǒng)只需對(duì)控制器的控制程序進(jìn)行相應(yīng)的變更，不會(huì)增加額外的制造成本，其能夠有效地縮短工程機(jī)械用電液比例方向閥的操作響應(yīng)時(shí)間，其效果明顯，實(shí)現(xiàn)方便。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式
部分予以詳細(xì)說明。


下列附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，其與下述的具體實(shí)施方式
一起用于解釋本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于下述附圖及具體實(shí)施方式
。在附圖中圖1是電液比例方向閥的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示的電液比例方向閥在現(xiàn)有技術(shù)中控制參數(shù)與響應(yīng)時(shí)間之間的配置關(guān)系圖；圖3是電液比例方向閥控制過程中的響應(yīng)流程框圖；圖4是圖1所示的電液比例方向閥的主閥桿與閥體之間的油口示意圖；圖5是在本發(fā)明的控制方法中電液比例方向閥的控制參數(shù)與響應(yīng)時(shí)間的配置關(guān)
圖6是在本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的控制方法中電液比例方向閥的控制參間的配置關(guān)系圖。
圖7是本發(fā)明的電液比例方向閥控制系統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記及注釋標(biāo)記說明
1先導(dǎo)電磁比例減壓閥；2主閥桿；
3閥體；301進(jìn)油口 ；
302工作油口 ；303回油口 ；
4控制手柄；5控制器；
100電液比例方向閥；t現(xiàn)有方法中的響應(yīng)延時(shí)時(shí)間；
tl總延時(shí)時(shí)間；t2手柄操作延遲時(shí)間；
t3預(yù)設(shè)電流保持時(shí)間；t4油道接通預(yù)留時(shí)間；
α -max手柄偏角最大值；α 1手柄防誤操作角度值；
I-max最大額定控制電流值；IO預(yù)設(shè)電流值；
Il閥桿導(dǎo)通最小驅(qū)動(dòng)電流值；
12緩沖電流值；L-max主閥桿最大位移；
Ll閥桿導(dǎo)通最小位移；
L2閥桿初步位移；
P-max工作油口最大流量；S401手柄防誤操作范圍；
S402電流無效范圍；S403閥桿截止范圍；
B401手柄偏角坐標(biāo)軸；B402控制電流坐標(biāo)軸；
B403閥桿行程坐標(biāo)軸；B404工作油口流量坐標(biāo)軸；
X401手柄偏角線型；X402控制電流線型；
X403閥桿行程線型；X404工作油口流量線型。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式
僅用于說明和解釋本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于下述的具體實(shí)施方式
。參見圖1和圖3，其中圖1顯示工程機(jī)械設(shè)備上廣泛采用的電液比例方向閥的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3顯示該電液比例方向閥控制過程中的響應(yīng)流程框圖。電液比例方向閥工作的主要流程為操作者扳動(dòng)控制手柄，控制手柄將動(dòng)作幅度的信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)傳輸?shù)娇刂破?，控制器?duì)電信號(hào)進(jìn)行處理，再根據(jù)電信號(hào)將控制電流傳輸?shù)诫娨罕壤较蜷y100上，例如電液比例方向閥100的先導(dǎo)電磁比例減壓閥1上，先導(dǎo)電磁比例減壓閥1通過控制電流的控制而輸出先導(dǎo)油，從而推動(dòng)主閥桿2進(jìn)行動(dòng)作，主閥桿2滑動(dòng)以控制相應(yīng)油口的通斷， 液壓油在電液比例方向閥的控制下驅(qū)動(dòng)工程機(jī)械設(shè)備的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行各種動(dòng)作。在此需要注意的是，圖1所示的電液比例方向閥屬于先導(dǎo)式電液比例方向閥，該電液比例方向閥包括先導(dǎo)電磁比例減壓閥，但是本發(fā)明的電液比例方向閥并不限于先導(dǎo)式電液比例方向閥， 其對(duì)于直動(dòng)式電液比例方向閥等也是適用的。在此情形下，控制器可以直接向電液比例方向閥的比例電磁鐵輸送控制電流，其控制原理是類似的，因此不論電液比例方向閥的類型， 只要其采用本發(fā)明控制方法的技術(shù)構(gòu)思，就應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。以下以圖1所示的工程機(jī)械設(shè)備廣泛采用的電液比例方向閥為例來闡述本發(fā)明的控制方法。通過上文的分析可知，在電液比例方向閥的操作過程中，電液比例方向閥現(xiàn)有控制方法中的響應(yīng)延時(shí)時(shí)間t (見圖2)主要由控制器電流響應(yīng)延時(shí)(主要表現(xiàn)為手柄操作延遲)、先導(dǎo)電磁比例減壓閥響應(yīng)延時(shí)(比例電磁鐵產(chǎn)生足夠的電磁力需要一定的時(shí)間)、主閥桿響應(yīng)延時(shí)以及工程機(jī)械動(dòng)作響應(yīng)延時(shí)(圖2未顯示該工程機(jī)械動(dòng)作的響應(yīng)延時(shí))這四部分的響應(yīng)延時(shí)疊加造成的，在這四部分中，控制器電流響應(yīng)延時(shí)和主閥桿響應(yīng)延時(shí)這兩部分是這一現(xiàn)象產(chǎn)生的最重要的兩個(gè)方面，所以，有效地縮短這兩部分的響應(yīng)延時(shí)時(shí)間將能較好地解決電液比例方向閥操作響應(yīng)延時(shí)這個(gè)問題。參見圖4，主閥桿2的封油距離為閥桿導(dǎo)通最小位移Li，當(dāng)主閥桿2相對(duì)于閥體3 向左移動(dòng)距離小于閥桿導(dǎo)通最小位移Ll時(shí)，進(jìn)油口 301與工作油口 302之間處于密封狀態(tài)，液壓油無法由進(jìn)油口 301進(jìn)入到工作油口 302。當(dāng)主閥桿2相對(duì)于閥體3向左移動(dòng)距離大于閥桿導(dǎo)通最小位移Ll時(shí)，進(jìn)油口 301與工作油口 302之間處于接通狀態(tài)，油液將由進(jìn)油口 301進(jìn)入到工作油口 302，從而工作油口 302向工程機(jī)械設(shè)備的執(zhí)行機(jī)構(gòu)供油，這與圖5是對(duì)應(yīng)的，即只有主閥桿行程達(dá)到閥桿導(dǎo)通最小位移Ll時(shí)，工作油口 302才會(huì)具有流量，即對(duì)外供油(參見圖5中的工作油口流量線型X404)；當(dāng)主閥桿2反向移動(dòng)時(shí)，工作油口 302與回油口 303接通，油液將由工作油口 302進(jìn)入到回油口 303。以下參見圖5，在此需要說明的是，本發(fā)明電液比例方向閥控制所涉及的各個(gè)部分的響應(yīng)是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，圖5選擇最主要的響應(yīng)組成部分進(jìn)行顯示，兩種響應(yīng)銜接過程中可能會(huì)有微小的響應(yīng)滯后，但是由于對(duì)整個(gè)過程的操作響應(yīng)延時(shí)影響微小，因此在圖表中均已略去。在圖5中，本發(fā)明的電液比例方向閥控制方法的總延時(shí)時(shí)間tl，即從操作工人操縱控制手柄開始動(dòng)作到電液比例方向閥有流量輸出所用時(shí)間。其中，B401為手柄偏角坐標(biāo)軸，即表示手柄扳動(dòng)角度的坐標(biāo)軸，在該坐標(biāo)軸上α -max為手柄偏角最大值，即控制手柄操作有一定的偏角范圍限制，α -max即為控制手柄輸出有效控制信號(hào)的最大偏角值；B402 為控制電流坐標(biāo)軸，即表示控制電流大小的坐標(biāo)軸，控制電流一般由控制器輸出，在該坐標(biāo)軸上I-max為電液比例方向閥的最大額定控制電流值，即當(dāng)控制手柄達(dá)到最大偏角值時(shí)， 控制器電流輸出穩(wěn)定后所能輸出的最大電流，這一般對(duì)應(yīng)于電液比例方向閥的最大額定控制電流值；B403為閥桿行程坐標(biāo)軸，即表示主閥桿2移動(dòng)距離大小的坐標(biāo)軸，在該坐標(biāo)軸上 L-max為主閥桿最大位移，即當(dāng)先導(dǎo)油壓達(dá)到最大值后，所能推動(dòng)主閥桿2可以達(dá)到的最大移動(dòng)位置；B404為工作油口流量坐標(biāo)軸，即表示電液比例方向閥工作油口輸出流量大小的坐標(biāo)軸，在該坐標(biāo)軸上P-max為工作油口最大流量，即當(dāng)主閥桿2處于最大位移L-max時(shí)， 電液比例方向閥工作油口所能輸出的最大流量。該四個(gè)縱向坐標(biāo)軸在圖5中與橫向坐標(biāo)軸響應(yīng)時(shí)間T共同反映在電磁比例方向閥操作過程中各個(gè)控制參數(shù)與響應(yīng)時(shí)間之間的關(guān)系。此外，在圖5中，X401為手柄偏角線型，即圖5中的虛線，其表示手柄偏角大小的曲線所采用的線型；X402為控制電流線型，其表示控制電流大小的曲線采用的線型；X403為閥桿行程線型，其表示主閥桿2位移大小的曲線采用的線型；X404為工作油口流量線型，其表示電液比例方向閥工作油口輸出流量大小的曲線采用的線型。在此需要說明的是，在圖5中，為了表述方便，各種曲線采用直線描述，但是按照本發(fā)明的控制方法的技術(shù)構(gòu)思，使得輸出電流以及其他相關(guān)量以曲線形式變化的設(shè)計(jì)也屬于本控制方法的技術(shù)構(gòu)思范圍，因此也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。在本發(fā)明的電磁比例方向閥的控制方法中，首先操作者需要扳動(dòng)控制手柄4，將控制手柄由初始狀態(tài)扳動(dòng)到手柄偏角最大值α -max，并在手柄偏角最大值α -max處停止。在此過程中，參見圖5，控制手柄超過手柄防誤操作范圍S401所用的時(shí)間t2，手柄防誤操作范圍401即為控制手柄從初始狀態(tài)到手柄防誤操作角度值α 1之間的手柄操作區(qū)域，這主要時(shí)為了防止誤操作，操作者扳動(dòng)控制手柄，只有手柄達(dá)到一定偏角后輸出的電流信號(hào)才能使得控制器的輸出控制電流，這個(gè)偏角就是手柄防誤操作角度值α 1，在控制手柄扳動(dòng)角度在α 1范圍之內(nèi)時(shí)，其輸出信號(hào)對(duì)控制器輸出沒有影響，該手柄防誤操作角度值α 1的設(shè)定能有效地防止誤操作造成電液比例方向閥的誤動(dòng)作，t2就是控制手柄從開始扳動(dòng)到脫離手柄防誤操作范圍S401所用的時(shí)間。如圖5所示，在上述控制手柄扳動(dòng)過程中，當(dāng)控制手柄超過手柄防誤操作范圍 S401后，為了能使主閥桿2快速導(dǎo)通，控制器將輸出一個(gè)大小為預(yù)設(shè)電流值IO的控制電流， 并使得該控制電流保持預(yù)設(shè)電流保持時(shí)間t3 在本發(fā)明的控制方法中，預(yù)設(shè)電流值IO為當(dāng)控制手柄脫離手柄防誤操作范圍S401后，控制器立即輸出的一個(gè)預(yù)設(shè)電流值，該預(yù)設(shè)電流值可以等于最大額定控制電流值I-max，也可以小于最大額定控制電流值I-max，但大于閥桿導(dǎo)通最小驅(qū)動(dòng)電流值Il ；預(yù)設(shè)電流保持時(shí)間t3的具體值可以根據(jù)電液比例方向閥的先導(dǎo)電磁比例減壓閥1的性能參數(shù)確定。預(yù)設(shè)電流值IO和預(yù)設(shè)電流保持時(shí)間t3能夠使得先導(dǎo)電磁比例減壓閥1快速啟動(dòng)，并輸出先導(dǎo)油，在該預(yù)設(shè)電流保持時(shí)間t3內(nèi)驅(qū)動(dòng)主閥桿1 移動(dòng)閥桿初步位移L2。該閥桿初步位移L2為在控制器輸出預(yù)設(shè)電流值IO的保持期間(即 t3)，主閥桿2所移動(dòng)的位移，該位移應(yīng)小于閥桿導(dǎo)通最小位移Li，這樣，才能通過后續(xù)操作使電液比例方向閥比較平穩(wěn)地開啟。當(dāng)控制手柄脫離手柄防誤操作范圍S401后，如上所述，通過上述預(yù)設(shè)電流值IO的控制電流，使得先導(dǎo)電磁比例減壓閥1快速啟動(dòng)從而驅(qū)動(dòng)主閥桿2移動(dòng)一個(gè)閥桿初步位移 L2，這樣可以使得主閥桿2能夠快速脫離閥桿截止范圍S403(即主閥桿2從初始位置到主閥桿導(dǎo)通開始連通進(jìn)油口與工作油口的位置之間的位移范圍)。但是，為了防止電液比例方向閥在開啟時(shí)產(chǎn)生較大的沖擊，在主閥桿2脫離閥桿截止范圍S403之前，即主閥桿1移動(dòng)閥桿導(dǎo)通最小位移Ll之前，需要使得控制電流值能夠緩慢的向上增加。上述閥桿導(dǎo)通最小位移Li，如上所述即主閥桿2的位移小于Ll時(shí)電液比例方向閥的進(jìn)油口和工作油口處于封閉狀態(tài)，當(dāng)主閥桿2的位移大于Ll時(shí)，進(jìn)油口和工作油口處于接通狀態(tài)。為此，在此之前將控制器輸出的控制電流降到閥桿導(dǎo)通最小驅(qū)動(dòng)電流值Il之下，該閥桿導(dǎo)通最小驅(qū)動(dòng)電流值Il即能夠推動(dòng)主閥桿1脫離閥桿截止范圍的最小電流值，而控制器的輸出電流從0到閥桿導(dǎo)通最小驅(qū)動(dòng)電流值Il之間的電流范圍即為電流無效范圍S402，在該電流無效范圍內(nèi)， 盡管有電流輸出，但不能使電液比例方向閥100工作(也就是說，控制器輸出的控制電流從 0到閥桿導(dǎo)通最小驅(qū)動(dòng)電流值Il之間，當(dāng)電流達(dá)到一定值時(shí)，盡管先導(dǎo)電磁比例減壓閥已經(jīng)開始工作，并且先導(dǎo)油已經(jīng)開始推動(dòng)主閥桿移動(dòng)，但是閥桿能夠移動(dòng)的位移小于Li，因此電液比例方向閥100不能工作)。當(dāng)控制器輸出的控制電流達(dá)到閥桿導(dǎo)通最小驅(qū)動(dòng)電流值 Il時(shí)，在該電流作用下，先導(dǎo)電磁比例減壓閥1輸出的先導(dǎo)油將推動(dòng)主閥桿2移動(dòng)到主閥桿導(dǎo)通的最小位移Li，當(dāng)控制器輸出電流繼續(xù)增加時(shí)，主閥桿2將導(dǎo)通，這時(shí)電液比例方向閥將開始工作。在上述預(yù)設(shè)電流保持時(shí)間t3之后，使得控制電流下降到小于閥桿導(dǎo)通最小驅(qū)動(dòng)電流值11的緩沖電流值12，然后使得控制器輸出的控制電流將按照第一設(shè)定增長斜率(圖 5為描述方便顯示為線性增長，但本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思包含曲線增長，因此該第一設(shè)定增長斜率即為第一設(shè)定增長速率)，隨著手柄偏角的增加而從緩沖電流值12增加到閥桿導(dǎo)通最小驅(qū)動(dòng)電流值Il以及進(jìn)一步上升到最大額定控制電流值I-max，從而繼續(xù)推動(dòng)主閥桿2脫離閥桿截止范圍S403，使得連通進(jìn)油口與工作油口連通，這需要耗費(fèi)一定的時(shí)間，即油道接通預(yù)留時(shí)間t4，也就是主閥桿2的位移由閥桿初步位移L2增加到主閥桿導(dǎo)通的最小位移Ll所用的時(shí)間。通過上述控制過程，本發(fā)明電液比例方向閥的操作延遲時(shí)間為tl (即 t2+t3+t4)。綜上所述，本控制方法的基本技術(shù)構(gòu)思是操作者扳動(dòng)控制手柄，在控制手柄扳動(dòng)過程中，當(dāng)控制手柄的偏角超過手柄防誤操作角度值α 1時(shí)，使得控制器的輸出大小為預(yù)設(shè)電流值IO的控制電流，控制器輸出預(yù)設(shè)電流值IO的控制電流維持預(yù)設(shè)電流保持時(shí)間t3， 在此期間，主閥桿2將在先導(dǎo)電磁比例減壓閥1輸出的先導(dǎo)油作用下移動(dòng)，最終移動(dòng)距離為閥桿初步位移L2，在維持預(yù)設(shè)電流保持時(shí)間t3之后，使得控制器的輸出電流降為低于閥桿導(dǎo)通最小驅(qū)動(dòng)電流值Il的緩沖電流值12，之后，使得控制器輸出電流將按照第一設(shè)定增長斜率由緩沖電流值12逐漸增加到最大額定控制電流值I-max，在此期間，主閥桿2的位移將由閥桿初步位移L2逐漸增加到主閥桿最大位移L-max，在該段主閥桿2移動(dòng)過程中，主閥桿 2將通過閥桿導(dǎo)通最小位移Ll這一位置，由于該段位移控制器輸出的控制電流是按照第一設(shè)定增長斜率增長，主閥桿2移動(dòng)也比較平緩，所以能夠使得電液比例方向閥能夠比較平穩(wěn)的開啟。在整個(gè)操作過程中，在主閥桿2移動(dòng)到閥桿導(dǎo)通最小位移Ll之前，控制器給先導(dǎo)電磁比例減壓閥1輸入一個(gè)較大預(yù)設(shè)電流值IO的控制電流，這個(gè)控制電流能促使主閥桿2 迅速動(dòng)作，并移動(dòng)閥桿初步位移L2，由于這段過程主閥桿2移動(dòng)迅速，所以能夠在一定程度上縮短電液比例方向閥的延時(shí)響應(yīng)時(shí)間；另外，預(yù)設(shè)電流保持時(shí)間閥桿位移L2略小于閥桿導(dǎo)通最小位移Li，并在此之后控制器輸出電流按照第一設(shè)定增長斜率(即第一設(shè)定增長速率)增長，所以之前較大的預(yù)設(shè)電流值IO不會(huì)影響電液比例方向閥開啟性能。由上描述可見，本發(fā)明電液比例方向閥控制方法的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)在于控制手柄扳動(dòng)超過手柄防誤操作范圍后，使得控制電流在很短的時(shí)間內(nèi)升至預(yù)設(shè)電流值10，當(dāng)主閥桿2 尚未達(dá)到閥桿導(dǎo)通最小位移Ll時(shí)，控制器輸出電流值再下降到閥桿導(dǎo)通最小驅(qū)動(dòng)電流值 Il之下，并使電流值大小按照第一設(shè)定增長斜率由緩沖電流值12逐漸增加到最大額定控制電流值I-max，這樣，既能縮短電液比例方向閥的響應(yīng)時(shí)間，又不會(huì)使電液比例方向閥開啟時(shí)產(chǎn)生較大的沖擊。另外，需要注意如下兩點(diǎn)其一，閥桿初步位移L2—般略小于閥桿導(dǎo)通最小位移Li，優(yōu)選小于閥桿導(dǎo)通最小位移Ll的距離為0. 2mm-2mm ；其二，預(yù)設(shè)電流值10， 其大小設(shè)定在推動(dòng)主閥桿導(dǎo)通最小電流Il和最大額定控制電流值I-max之間，原理上是預(yù)設(shè)電流值IO越大，縮短電液比例方向閥延時(shí)響應(yīng)時(shí)間的效果越明顯，但該值的設(shè)定一般需根據(jù)電液比例方向閥的先導(dǎo)電磁比例減壓閥性能參數(shù)確定，優(yōu)選地可以等于最大額定控制電流值I-max。
本發(fā)明的電液比例方向閥控制方法可以普遍地適用于工程機(jī)械設(shè)備用電液比例方向閥的控制，尤其適用于工程起重機(jī)用電液比例方向閥的控制本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，優(yōu)選地，如圖6所示，當(dāng)控制手柄扳動(dòng)超過手柄防誤操作范圍S401后，電流在升至預(yù)設(shè)電流值IO的過程中，為了減小電流對(duì)先導(dǎo)電磁比例減壓閥的沖擊，控制電流可以設(shè)置以第二設(shè)定增長斜率(即第二設(shè)定增長速率，圖5和圖6 中因線性表示形式而表現(xiàn)為斜率)逐漸上升到預(yù)設(shè)電流值10，其斜率大小可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)先導(dǎo)電磁比例減壓閥的抗沖擊性能確定，該斜率一般設(shè)置得較大，以使得控制器的輸出電流快速上升到預(yù)設(shè)電流值10。此外，參見圖6，優(yōu)選地，在經(jīng)過預(yù)設(shè)電流保持時(shí)間t3之后，所述控制器5使得所述控制電流以預(yù)定下降斜率使得從預(yù)設(shè)電流值IO下降到小于所述閥桿導(dǎo)通最小驅(qū)動(dòng)電流值Il的緩沖電流值12。這樣也能夠避免控制電流突變對(duì)電液比例方向閥形成沖擊。在上述電液比例方向閥控制方法的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供一種電液比例方向閥控制系統(tǒng)，參見圖7所示，本發(fā)明的電液比例方向閥控制系統(tǒng)包括控制手柄4、電液比例方向閥100以及控制器5，其中，控制手柄4和電液比例方向閥5分別電連接于控制器5 (例如通過線路連接或無線連接)，該控制器5具有用于接收所述控制手柄扳動(dòng)偏角信號(hào)的信號(hào)接收模塊和用于向所述電液比例方向閥100輸送控制電流的控制模塊。所述控制器5在所述控制手柄4的扳動(dòng)偏角超過手柄防誤操作角度值α 1時(shí)向所述電液比例方向閥輸送大小為預(yù)設(shè)電流值IO的控制電流，并使得該控制保持預(yù)設(shè)電流保持時(shí)間t3，所述預(yù)設(shè)電流值IO大于閥桿導(dǎo)通最小驅(qū)動(dòng)電流值II。優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)電流值 IO等于最大額定控制電流值I-max。在這種具體實(shí)施方式
中，預(yù)設(shè)電流保持時(shí)間t3可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇，例如使得電液比例方向閥經(jīng)過該預(yù)設(shè)電流保持時(shí)間t3而導(dǎo)通，當(dāng)然，這種方式下會(huì)導(dǎo)致電磁比例方向閥開啟過程中存在一定的沖擊，因而僅作為控制系統(tǒng)的一個(gè)可選擇的技術(shù)方案。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述控制器5向所述電液比例方向閥輸送的控制電流以上述第二設(shè)定增長斜率(即第二設(shè)定增長速率)上升到預(yù)設(shè)電流值10，這樣能夠減小電流對(duì)先導(dǎo)電磁比例減壓閥的沖擊，為了防止電液比例方向閥在開啟時(shí)產(chǎn)生較大的沖擊，進(jìn)一步地，所述控制器5在預(yù)設(shè)電流保持時(shí)間t3驅(qū)動(dòng)所述電液比例方向閥的主閥桿2移動(dòng)一閥桿初步位移L2，該閥桿初步位移L2小于閥桿導(dǎo)通最小位移Li，優(yōu)選地小于閥桿導(dǎo)通最小位移Ll的距離為 0. 2mm-2mm。所述控制器5進(jìn)而使得所述控制電流從預(yù)設(shè)電流值IO下降到小于所述閥桿導(dǎo)通最小驅(qū)動(dòng)電流值Il的緩沖電流值12，并按照第一設(shè)定增長斜率(即第一設(shè)定增長速率) 使得該緩沖電流值12逐漸增加到最大額定控制電流值I-max。在上述電磁比例方向閥控制系統(tǒng)中，優(yōu)選地，所述控制器4使得所述控制電流以預(yù)定下降速率使得從預(yù)設(shè)電流值IO下降到小于所述閥桿導(dǎo)通最小驅(qū)動(dòng)電流值Il的緩沖電流值12。這樣能夠避免控制電流突變對(duì)電液比例方向閥形成沖擊。具體地，如圖1所示，所述電液比例方向閥設(shè)有用于先導(dǎo)控制的先導(dǎo)電磁控制閥， 該先導(dǎo)電磁控制閥電連接于所述控制器5。優(yōu)選地，所述先導(dǎo)控制閥為先導(dǎo)電磁比例減壓閥1，當(dāng)然，先導(dǎo)控制閥也可以是其它類型的電磁控制閥，只要能夠其根據(jù)控制器的控制電流將先導(dǎo)油輸送到主閥桿2以驅(qū)動(dòng)主閥桿移動(dòng)即可。
所述控制器5可以選擇多種公知的控制器，例如單片機(jī)、電子控制單元，優(yōu)選地， 所述控制器5為可編程序控制器。由上描述可以看出，本發(fā)明電液比例方向閥控制方法及其控制系統(tǒng)可以在不影響電液比例方向閥原有性能的基礎(chǔ)上，較大程度地縮短電液比例方向閥操作的響應(yīng)延遲時(shí)間，進(jìn)而提高了電液比例方向閥的整機(jī)性能，從而從整體改善工程機(jī)械設(shè)備工作的快捷性和靈活性，提高工作效率。此外，本發(fā)明電液比例方向閥控制方法及其控制系統(tǒng)只需對(duì)控制器的控制程序進(jìn)行相應(yīng)的變更，不會(huì)增加額外的制造成本，其能夠有效地縮短工程機(jī)械用電液比例方向閥的操作響應(yīng)時(shí)間，其效果明顯，實(shí)現(xiàn)方便。以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式
中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.電液比例方向閥控制方法，包括將控制手柄(4)從初始狀態(tài)扳動(dòng)到手柄偏角最大值 (a -max)，其中，在所述控制手柄的偏角超過手柄防誤操作范圍(S401)后，向電液比例方向控制閥 (100)輸送預(yù)設(shè)電流值(IO)的控制電流，并使得該控制電流保持預(yù)設(shè)電流保持時(shí)間(t3)， 以驅(qū)動(dòng)所述電液比例方向閥的主閥桿( 移動(dòng)閥桿初步位移(L2)，其中所述預(yù)設(shè)電流值 (IO)大于閥桿導(dǎo)通最小驅(qū)動(dòng)電流值(II)，所述閥桿初步位移小于閥桿導(dǎo)通最小位移(Li)；在經(jīng)過所述預(yù)設(shè)電流保持時(shí)間后，使得所述控制電流下降到小于所述閥桿導(dǎo)通最小驅(qū)動(dòng)電流值(Il)的緩沖電流值(12)，進(jìn)而使得該控制電流按照第一設(shè)定增長速率從該緩沖電流值增加到所述電液比例方向閥的最大額定控制電流值(I-max)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液比例方向閥控制方法，其中，所述預(yù)設(shè)電流值(IO)等于所述最大額定控制電流值(I-max)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液比例方向閥控制方法，其中，所述閥桿初步位移(L2)比所述閥桿導(dǎo)通最小位移(Li)小0. 2-2mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液比例方向閥控制方法，其中，在所述控制手柄的偏角超過所述手柄防誤操作范圍(S401)后，使得向所述電液比例方向控制閥(100)輸送的控制電流以第二設(shè)定增長速率上升到所述預(yù)設(shè)電流值(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液比例方向閥控制方法，其中，在經(jīng)過所述預(yù)設(shè)電流保持時(shí)間(U)之后，使得所述控制電流以預(yù)定下降速率從所述預(yù)設(shè)電流值(IO)下降到所述緩沖電流值(12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液比例方向閥控制方法，其中，通過控制器(5)向所述電液比例方向閥輸送所述控制電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的電液比例方向閥控制方法，其中，所述電液比例方向閥具有用于先導(dǎo)控制的先導(dǎo)電磁比例減壓閥(1)，所述控制電流輸送到該先導(dǎo)電磁比例減壓閥。
8.一種電液比例方向閥控制系統(tǒng)，包括控制手柄G)、電液比例方向閥(100)以及控制器(5)，其中，所述控制手柄和電液比例方向閥分別電連接于所述控制器，該控制器具有用于接收所述控制手柄偏角信號(hào)的信號(hào)接收模塊和用于向所述電液比例方向閥輸送控制電流的控制模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電液比例方向閥控制系統(tǒng)，其中，所述控制器(5)在所述控制手柄⑷的偏角超過手柄防誤操作角度值(α )時(shí)向所述電液比例方向閥(100)輸送預(yù)設(shè)電流值(IO)的控制電流，并使得該控制電流保持預(yù)設(shè)電流保持時(shí)間(t3)，所述預(yù)設(shè)電流值大于閥桿導(dǎo)通最小驅(qū)動(dòng)電流值(II)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電液比例方向閥控制系統(tǒng)，其中，所述預(yù)設(shè)電流值(IO)等于所述電液比例方向閥的最大額定控制電流值(I-max)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電液比例方向閥控制系統(tǒng)，其中，所述控制器(5)向所述電液比例方向閥輸送的控制電流以第二設(shè)定增長速率上升到所述預(yù)設(shè)電流值(IO)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電液比例方向閥控制系統(tǒng)，其中，所述控制電流在所述預(yù)設(shè)電流保持時(shí)間(t3)內(nèi)驅(qū)動(dòng)所述電液比例方向閥的主閥桿(2)移動(dòng)閥桿初步位移(L2)，該閥桿初步位移小于閥桿導(dǎo)通最小位移(Li)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電液比例方向閥控制系統(tǒng)，其中，所述閥桿初步位移(L2) 比所述閥桿導(dǎo)通最小位移(Li)小0. 2-2mm。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電液比例方向閥控制系統(tǒng)，其中，所述控制器(5)在經(jīng)過所述預(yù)設(shè)電流保持時(shí)間(U)后使得該控制電流從所述預(yù)設(shè)電流值(IO)下降到小于所述閥桿導(dǎo)通最小驅(qū)動(dòng)電流值(Il)的緩沖電流值(12)，并使得該緩沖電流值以第一設(shè)定增長速率增加到所述電液比例方向閥的最大額定控制電流值(I-max)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電液比例方向閥控制系統(tǒng)，所述控制器(5)使得所述控制電流以預(yù)定下降速率從所述預(yù)設(shè)電流值(IO)下降到所述緩沖電流值(12)。
16.根據(jù)權(quán)利要求8至15中任一項(xiàng)所述的電液比例方向閥控制系統(tǒng)，所述電液比例方向閥設(shè)有用于先導(dǎo)控制的先導(dǎo)電磁控制閥，該先導(dǎo)電磁控制閥電連接于所述控制器(5)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電液比例方向閥控制系統(tǒng)，其中，所述先導(dǎo)電磁控制閥為先導(dǎo)電磁比例減壓閥(1)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電液比例方向閥控制系統(tǒng)，其中，所述控制器( 為可編程序控制器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電液比例方向閥控制方法，包括將控制手柄從初始狀態(tài)扳動(dòng)到手柄偏角最大值，其中，在控制手柄的偏角脫離手柄防誤操作范圍(S401)后，向電液比例方向控制閥(100)輸送預(yù)設(shè)電流值(I0)的控制電流，并使得該控制電流保持預(yù)設(shè)電流保持時(shí)間(t3)；在經(jīng)過預(yù)設(shè)電流保持時(shí)間(t3)后，使得控制電流下降到緩沖電流值(I2)。此外，本發(fā)明還提供一種電液比例方向閥控制系統(tǒng)。本發(fā)明電液比例方向閥控制方法及控制系統(tǒng)可以在不影響電液比例方向閥原有性能的基礎(chǔ)上，較大程度地縮短電液比例方向閥的響應(yīng)延遲時(shí)間，進(jìn)而提高電液比例方向閥的整機(jī)性能，從而從整體改善工程機(jī)械設(shè)備工作的快捷性和靈活性。
文檔編號(hào)F16K31/02GK102392914SQ20111033708
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者居夢(mèng)雄, 廖啟輝, 江文淵 申請(qǐng)人:常德中聯(lián)重科液壓有限公司