阅读说明：本技术 快换控制系统、挖掘机和挖掘机机具快换控制方法 (Quick-change control system, excavator and excavator tool quick-change control method ) 是由 秦小兵 于 2019-10-30 设计创作，主要内容包括：本发明的实施例提供了一种快换控制系统、挖掘机和挖掘机机具快换控制方法,涉及挖掘机机具更换技术领域。快换控制系统包括压力源油缸、作用油缸、管路及单向阀组件。管路连接于作用油缸的无杆腔和压力源油缸之间,单向阀组件设置于管路,以使压力源油缸内的高压油流入作用油缸的无杆腔内。挖掘机包括铲斗油缸和快换控制系统,压力源油缸为铲斗油缸。通过从挖掘机的铲斗油缸向快换油缸提供压力油,以提高快换油缸中的油压,满足快换油缸的压力要求,具有补压、保压的作用,安全可靠,改善由于挖掘机的液压控制系统压力低而导致的机具脱落的问题。(The embodiment of the invention provides a quick-change control system, an excavator and an excavator implement quick-change control method, and relates to the technical field of excavator implement replacement. The quick-change control system comprises a pressure source oil cylinder, an action oil cylinder, a pipeline and a one-way valve assembly. The pipeline is connected between the rodless cavity of the action oil cylinder and the pressure source oil cylinder, and the check valve assembly is arranged on the pipeline so that high-pressure oil in the pressure source oil cylinder flows into the rodless cavity of the action oil cylinder. The excavator comprises a bucket cylinder and a quick-change control system, and the pressure source cylinder is the bucket cylinder. The pressure oil is provided for the quick-change oil cylinder from the bucket oil cylinder of the excavator, so that the oil pressure in the quick-change oil cylinder is improved, the pressure requirement of the quick-change oil cylinder is met, the effects of pressure supplementing and maintaining are achieved, safety and reliability are achieved, and the problem that machines and tools fall off due to the fact that the pressure of a hydraulic control system of the excavator is low is solved.)

快换控制系统、挖掘机和挖掘机机具快换控制方法

技术领域

本发明涉及挖掘机机具更换技术领域，具体而言，涉及一种快换控制系统、挖掘机和挖掘机机具快换控制方法。

背景技术

液压挖掘机除了安装铲斗外，还可以安装例如：破碎锤、液压剪、拇指夹、抓斗等机具，以使挖掘机满足安装多功能机具的需求。

现有的挖掘机的快换器对机具夹不紧，导致机具存在脱落的风险。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种快换控制系统、挖掘机和挖掘机机具快换控制方法，其能够使得挖掘机的快换器夹紧机具，降低了机具脱离的概率。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，实施例提供一种快换控制系统，包括压力源油缸、作用油缸、管路及单向阀组件；

所述管路连接于所述作用油缸的无杆腔和所述压力源油缸之间，所述单向阀组件设置于所述管路，以使所述压力源油缸内的高压油流入所述作用油缸的无杆腔内。

在可选的实施方式中，所述管路包括第一支路、第二支路以及第三支路，所述单向阀组件包括第一单向阀和第二单向阀；

所述第一支路与所述压力源油缸的无杆腔连接，所述第二支路与所述压力源油缸的有杆腔连接，所述第一支路远离所述压力源油缸的一端和所述第二支路远离所述压力源油缸的一端分别与所述第三支路的第一端连接，所述第三支路的第二端和所述作用油缸的无杆腔连接，所述第一单向阀设置于所述第一支路上，所述第二单向阀设置于所述第二支路上。

在可选的实施方式中，所述快换控制系统还包括第一换向阀和第二换向阀，所述管路还包括第四支路，所述第四支路的第一端与所述第二支路连通，第二端和所述作用油缸的有杆腔连通；

所述第一换向阀设置于所述第二支路且将所述第二支路分隔为换向支路一和换向支路二，所述第二换向阀同时设置于所述第三支路和所述第四支路，所述第二换向阀将所述第三支路分隔为换向支路三和换向支路四，将所述第四支路分隔为换向支路五和换向支路六；

所述快换控制系统具有换向前后的第一连通状态和第二连通状态，所述第一换向阀和所述第二换向阀换向前，所述快换控制系统处于第一连通状态，液压油从所述换向支路一流向所述换向支路二，同时，液压油从所述换向支路三流向所述换向支路四，液压油从所述换向支路六流向所述换向支路五，所述第一换向阀和所述第二换向阀换向后，所述快换控制系统处于第二连通状态，液压油从所述换向支路三流向所述换向支路六，液压油从所述换向支路四流向所述换向支路五，同时，液压油从所述换向支路二流向所述换向支路一。

在可选的实施方式中，所述单向阀组件还包括第三单向阀，所述第二单向阀位于所述第一换向阀与所述第三支路之间且使液压油从所述第二支路流向所述第三支路；

所述第三单向阀设置于所述第四支路上，所述第三单向阀位于所述第一换向阀和所述第二换向阀之间且使液压油从所述第二换向阀流向所述第二支路。

在可选的实施方式中，所述换向支路四上设置有液控单向阀，所述液控单向阀包括进油口和出油口，所述进油口靠近于所述第二换向阀，所述出油口靠近于所述作用油缸的无杆腔；

所述换向支路六上设置有子支路，所述子支路与所述液控单向阀连接。

在可选的实施方式中，所述快换控制系统还包括控制开关，所述控制开关同时与所述第一换向阀和所述第二换向阀电连接，且用于控制所述第一换向阀和所述第二换向阀的换向。

第二方面，实施例提供一种挖掘机，包括铲斗油缸和前述实施方式任一项所述的快换控制系统，所述压力源油缸为所述铲斗油缸。

在可选的实施方式中，所述挖掘机还包括快换器，所述作用油缸为所述快换器的快换油缸。

第三方面，实施例提供一种挖掘机机具快换控制方法，包括加压步骤：

铲斗油缸内的液压油流向快换油缸的无杆腔内。

在可选的实施方式中，还包括更换布骤：对所述铲斗油缸与所述快换油缸之间的液压油路进行换向；

换向前，所述铲斗油缸内的液压油流向所述快换油缸的无杆腔内，所述快换油缸的有杆腔的液压油回流到所述快换油缸的无杆腔内；

换向后，所述铲斗油缸的无杆腔内的液压油流向所述快换油缸的有杆腔内，所述快换油缸的无杆腔内的液压油流向所述铲斗油缸的有杆腔内。

本发明实施例的有益效果包括，例如：

通过从压力源油缸(挖掘机的铲斗油缸)向作用油缸(快换器的快换油缸)提供压力油，且管路上设置有单向阀，来提高作用油缸中的油压，满足作用油缸夹紧作业时的压力要求。当该快换控制系统应用于挖掘机中时，可以从铲斗油缸为快换油缸提供压力油，铲斗油缸内的高压油单向流向快换油缸的无杆腔，为快换油缸的无杆腔补压。从而改善了现有挖掘机的快换器对机具夹不紧而导致脱落的问题，且具有补压、保压的作用，安全可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的快换控制系统的液压原理图；

图2为本申请实施例提供的快换控制系统对快换油缸进行加压的油路示意图；

图3为本申请实施例提供的快换控制系统第一连通状态的油路示意图；

图4为本申请实施例提供的快换控制系统第二连通状态的油路示意图。

图标：100-快换控制系统；10-铲斗油缸；11-第一支路；12-第二支路；121-换向支路一；122-换向支路二；13-第三支路；131-换向支路三；132-换向支路四；14-第四支路；141-换向支路五；142-换向支路六；145-子支路；15-第一单向阀；16-第二单向阀；17-第三单向阀；135-液控单向阀；185-控制开关；18-第一换向阀；19-第二换向阀；20-快换油缸。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

实施例

本发明实施例提供了一种快换控制系统，该快换控制系统应用于挖掘机，挖掘机包括铲斗油缸和快换器，快换器包括快换油缸。

由于挖掘机除了能够安装铲斗，还可以安装例如破碎锤、液压剪、拇指夹、抓斗等其他功能的机具。挖掘机通过快换器来实现在多种机具之间的快速切换，以达到省时省力的目的。

现有的挖掘机中的液压控制系统大多使用4MPa先导压力，然而市场对快换器的压力要求较高(主液压系统为35MPa)。当压力较低时快换器的快换油缸无力，机具夹不紧，进而导致机具存在脱落的风险；另外，现有的液压控制系统没有保压功能，管路复杂，生产成本高。

本申请实施例提供的快换控制系统，快换器安装于挖掘机上，能够借助于挖掘机的铲斗油缸向快换油缸提供液压油，满足快换油缸的压力需求，安全可靠，布管简单，降低生产成本。

另外，挖掘机的铲斗油缸具有无杆腔和有杆腔。无杆腔为高压油输入时，有杆腔为低压回油；有杆腔为高压油输入时，无杆腔为低压回油。本申请对挖掘机的工作液压系统的功能和原理不做赘述。

下面对本申请实施例提供的快换控制系统100的各个部件的具体结构和相互之间的对应关系进行详细说明。

图1为本申请实施例提供的快换控制系统100的液压原理图。

请参照图1所示，快换控制系统100包括压力源油缸、作用油缸、管路、单向阀组件、第一换向阀18及第二换向阀19。由于该快换控制系统100应用于挖掘机中时，快换控制系统100中的压力源油缸为挖掘机的铲斗油缸10，快换控制系统100中的作用油缸为快换器的快换油缸20。下面以铲斗油缸10和快换油缸20进行介绍。

铲斗油缸10包括由活塞分隔形成的有杆腔和无杆腔，快换油缸20也包括由活塞分隔形成的有杆腔和无杆腔。管路连接于快换油缸20与铲斗油缸10之间，单向阀组件设置于管路上，第一换向阀18和第二换向阀19根据需求也设置在相应的管路上且能够根据需要进行换向。

铲斗油缸10的高压油作为整个快换控制系统100的压力输入源，当挖掘机在正常工作时，铲斗油缸10的高压油通过管路和单向阀组件为快换油缸20的无杆腔提供高压油，以使快换器处于夹紧锁定状态。当挖掘机需要更换机具时，第一换向阀18和第二换向阀19换向，改变管路中液压油的流向，以使铲斗油缸10的高压油通过管路和单向阀组件流入快换油缸20的有杆腔，快换油缸20的无杆腔中的液压油回流至铲斗油缸10的有杆腔内，以完成机具的拆卸更换。

以下对快换控制系统100的结构和工作原理进行详细说明。

图2为快换控制系统100对快换油缸20进行加压的油路示意图。

请参照图2所示，管路连接于快换油缸20的无杆腔和铲斗油缸10之间，单向阀组件设置于管路上，高压油进入铲斗油缸10，通过铲斗油缸10和单向阀组件进入到快换油缸20的无杆腔内，推动铲斗油缸10的活塞朝向有杆腔一侧运动，实现加压、保压的作用。

具体的，管路包括第一支路11、第二支路12及第三支路13，单向阀组件包括第一单向阀15和第二单向阀16。

第一支路11与铲斗油缸10的无杆腔连接，第二支路12与铲斗油缸10的有杆腔连接，第一支路11远离铲斗油缸10的一端和第二支路12远离铲斗油缸10的一端分别与第三支路13的第一端连接，第三支路13的第二端和快换油缸20的无杆腔连接。

第一单向阀15设置于第一支路11上，以使铲斗油缸10的无杆腔内的高压油流向第三支路13，第二单向阀16设置于第二支路12上，以使铲斗油缸10的有杆腔内的高压油流向第三支路13。

需要注意的是，高压油进入铲斗油缸10的无杆腔内，与此同时，铲斗油缸10的有杆腔中的液压油通过另一管路回油。

请继续参照图1所示，管路还包括第四支路14，单向阀组件还包括第三单向阀17，第三单向阀17设置于第四支路14上，第四支路14的第一端与第二支路12连通，第二端和快换油缸20的有杆腔连通。

当高压油进入铲斗油缸10的无杆腔内时，铲斗油缸10的有杆腔内的液压油依次通过第四支路14、第三单向阀17、第二单向阀16流入第三支路13上，随同铲斗油缸10无杆腔内的高压油一同流入快换油缸20的无杆腔内。

进一步地，请继续参照图1所示，第一换向阀18设置于第二支路12上，第二换向阀19同时设置于第三支路13和第四支路14上。

第二单向阀16位于第一换向阀18与第三支路13之间且使液压油从第二支路12流向第三支路13。第三单向阀17位于第一换向阀18和第二换向阀19之间且使液压油从第二换向阀19流向第二支路12。

具体的，第一换向阀18将第二支路12分隔为换向支路一121和换向支路二122；第二换向阀19将第三支路13分隔为换向支路三131和换向支路四132；第二换向阀19将第四支路14分隔为换向支路五141和换向支路六142。

在本实施例中，第一换向阀18为两位两通电磁换向阀，第二换向阀19为两位四通电磁换向阀，采用电磁换向阀可以解决手动调节不方便的问题。可以理解的是，在可选的其他实施例中，第一换向阀18和第二换向阀19也可以为其他型号或其他类型的换向阀，本申请不做限定，具体根据实际需求而定。

进一步地，换向支路四132上设置有液控单向阀135，液控单向阀135具有进油口和出油口。

其中，进油口靠近于第二换向阀19，出油口靠近于快换油缸20的无杆腔。换向支路六142上设置有子支路145，子支路145与液控单向阀135连接。当换向支路六142流通有液压油时，部分液压油通过子支路145流入液控单向阀135中，以打开液控单向阀135，使得快换油缸20的无杆腔内的高压油通过液控单向阀135流向第二换向阀19。当挖掘机在正常工作时，快换器的快换油缸20的无杆腔补压，当挖掘机处于停机时，快换器的快换油缸20的无杆腔保压。从而防止因油压泄露造成快换油缸20的无杆腔压力不足或受外力冲击过大，而发生快换器或者机具脱落的意外。

进一步地，在本实施例中，快换控制系统100还包括控制开关185。控制开关185同时与第一换向阀18和第二换向阀19电连接，控制开关185提供电信号，常态为打开的状态，控制开关185用于给第一换向阀18和第二换向阀19的电磁线圈供电和断电，以控制第一换向阀18的阀芯和第二换向阀19的阀芯上下位进行切换。

一般情况下，第一换向阀18和第二换向阀19设置为长断电的状态，阀芯均处于上位功能。当控制开关185闭合时输出电信号，第一换向阀18和第二换向阀19的电磁线圈得电，第一换向阀18和第二换向阀19的电磁线圈产生电磁力，第一换向阀18的阀芯和第二换向阀19的阀芯切换至下位功能状态。

两位两通电磁换向阀常处于上位单向流通位置，得电后换向下位双向流通位置。两位四通电磁换向阀常处于上位阀位，得电后换向下位油路互换相通位置。

该快换控制系统100通过第一换向阀18和第二换向阀19实现换向，且第一换向阀18和第二换向阀19同时换向，以使快换控制系统100具有换向前后的第一连通状态和第二连通状态。

图3为本申请实施例提供的快换控制系统100第一连通状态的油路示意图，图4为本申请实施例提供的快换控制系统100第二连通状态的油路示意图。

请参照图3所示，当控制开关185处于常开，第一换向阀18和第二换向阀19均位于上位阀位，快换控制系统100处于第一连通状态时。铲斗油缸10内的液压油从换向支路一121流向换向支路二122，与此同时，铲斗油缸10内的液压油从换向支路三131流向换向支路四132，最终流入快换油缸20的无杆腔内；快换油缸20的有杆腔内的液压油从换向支路六142流向换向支路五141，然后通过第二单向阀16、第三支路13回流至快换油缸20的无杆腔内，实现补压功能。

具体的，当快换控制系统100处于第一连通状态，且挖掘机在挖掘工作时，铲斗油缸10的无杆腔进高压油，高压油依次通过第一支路11、第一单向阀15、第二换向阀19的上位、液控单向阀135，最后进入快换油缸20的无杆腔。实现快换油缸20的无杆腔一直保持高压状态，此时快换器处于夹紧锁定的状态。

当快换控制系统100处于第一连通状态，且挖掘机在卸载工作时，铲斗油缸10的有杆腔进高压油，高压油依次通过第二支路12、第一换向阀18的上位、第二单向阀16、第二换向阀19的上位及液控单向阀135，最后进入快换油缸20的无杆腔。实现快换油缸20的无杆腔一直处于高压状态。

也就是说，挖掘机在正常工作时，无论是挖掘工作还是卸载工作，均可以使铲斗油缸10内的高压油进入快换油缸20的无杆腔内，以使快换器处于夹紧锁定的状态。且铲斗油缸10在工作的同时，快换器夹紧的机具也在工作，更需要高压力以保证快换油缸20具有充足的压力补偿，且不易松动。

当快换控制系统100处于第一连通状态，且挖掘机在安装机具时，铲斗油缸10的无杆腔进高压油，高压油依次通过第一支路11、第一单向阀15、第二换向阀19的上位及液控单向阀135，最后进入快换油缸20的无杆腔。进而推动快换油缸20的活塞朝向有杆腔运动。与此同时，快换油缸20的有杆腔内的压力油依次通过第二换向阀19的上位、第三单向阀17、第二单向阀16、第三支路13上第二换向阀19的上位及液控单向阀135，回流至快换油管的无杆腔。

由于快换油缸20的有杆腔和无杆腔受力面积的不同，根据差动原理，无杆腔内的高压油推动快换油缸20的活塞朝向有杆腔一侧运动，从而使得快换器夹紧机具。

当快换控制系统100处于第一连通状态，且挖掘机处于正常停机状态时，液控单向阀135关闭，快换油缸20的无杆腔继续保持高压状态，防止机具在受到外力的作用下，使得快换油缸20的活塞反向移动，造成快换器及机具的脱落，实现保压功能。

请参照图4所示，当控制开关185处于闭合状态，第一换向阀18和第二换向阀19得电，第一换向阀18和第二换向阀19的电磁线圈均产生电磁力，第一换向阀18的阀芯和第二换向阀19的阀芯切换至下位功能状态。

也就是说，当第一换向阀18和第二换向阀19在换向之后，快换控制系统100处于第二连通状态时。铲斗油缸10的无杆腔内的高压油从换向支路三131流向换向支路六142，然后进入快换油缸20的有杆腔内，快换油缸20的无杆腔内的液压油从换向支路四132流向换向支路五141；同时，快换油缸20的无杆腔内的液压油从换向支路二122流向换向支路一121，最后回流至铲斗油缸10的有杆腔内。

具体的，当快换控制系统100处于第二连通状态，且挖掘机在拆卸机具时，给铲斗油缸10的无杆腔提供压力油，压力油依次通过第一支路11、第一单向阀15、第二换向阀19的下位、换向支路六142，最后流入快换油缸20的有杆腔内，进而推动快换油缸20的活塞朝向无杆腔一侧运动，从而使得快换器松开机具。

同时，换向支路六142中的压力油通过子支路145流入液控单向阀135中，液控单向阀135打开，快换油缸20的无杆腔内的压力油依次通过液控单向阀135、第二换向阀19的下位、第三单向阀17、第一换向阀18的下位，最后进入铲斗油缸10的有杆腔，此时，完成机具的拆卸。

另外，本申请实施例还提供了一种挖掘机机具快换控制方法，采用该方法可以使快换器夹紧机具。

该快换控制方法包括加压步骤：使铲斗油缸10内的液压油流向快换油缸20的无杆腔内，对无杆腔进行加压、补压。

进一步地，快换控制方法还包括更换布骤：对铲斗油缸10与快换油缸20之间的液压油路进行换向，以使快换器松开机具，具体如下：

在液压油路换向之前，铲斗油缸10内的液压油流向快换油缸20的无杆腔内，快换油缸20的有杆腔的液压油回流到快换油缸20的无杆腔内。在液压油路换向之后，铲斗油缸10的无杆腔内的液压油流向快换油缸20的有杆腔内，快换油缸20的无杆腔内的液压油流向铲斗油缸10的有杆腔内。

本发明实施例提供的快换控制系统100、挖掘机及挖掘机机具快换控制方法，通过从挖掘机的铲斗油缸10向快换油缸20提供压力油，以提高快换油缸20中的油压，满足快换油缸20的压力要求，具有补压、保压的作用，安全可靠；改善由于挖掘机的液压控制系统压力低而导致的机具脱落的问题；同时取消了从挖掘机的主泵到斗杆前端的一整套管路，简化管路布置，降低生产成本；易操作。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。