本發(fā)明涉及機(jī)械臂的液壓回路控制領(lǐng)域，特別是指一種機(jī)械臂液壓控制回路及動作方法。
背景技術(shù)：
機(jī)械臂是模仿人的手臂的一種工業(yè)操作裝置，機(jī)械臂可以通過前置抓手或者其他裝置按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具，可代替人的繁重重復(fù)性勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。液壓系統(tǒng)是機(jī)械臂液壓回路的核心控制系統(tǒng)，直接決定整個機(jī)械臂的動作性能。設(shè)計者主要考慮的是液壓系統(tǒng)的功能和生產(chǎn)成本，但是對于重型精密搬運(yùn)裝卸機(jī)械臂而言，更應(yīng)注重的是安全問題和能量利用率。搬運(yùn)過程中安裝重型部件，需要不確定時間的停留，此時需要保證其停留時的安全性。系統(tǒng)效率較低往往會造成液壓油發(fā)熱問題，為降油溫而增加冷卻裝置會額外增加能量消耗和生產(chǎn)成本。
現(xiàn)有的多自由度機(jī)械臂，如申請公布號為cn103538070a的專利，一種五自由度液壓伺服機(jī)械手，適用于重載和高溫生產(chǎn)工況下的物料搬運(yùn)，對于重載情況停留時間較久的機(jī)械臂，其流量和壓力的自適應(yīng)情況均未涉及，且其液壓控制回路未說明鎖定情況。
申請公布號為cn105332959a的一種搬運(yùn)機(jī)械手液壓控制回路，其升降液壓控制回路中克服下降速度不穩(wěn)定方面未涉及，安全性能還有待提升。
申請公布號為cn103603839a的防抖液壓回路、臂架防抖液壓回路、工程機(jī)械和工程車輛，能避免臂架重力影響或者臂架下降過程中引起臂架劇烈抖動。當(dāng)液壓閥處于中位，整個回路不工作時，要客服重力或保持重載位置時需鎖定，仍須加液壓鎖保證位置精度。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種安全、系統(tǒng)功率損耗小，既可滿足液壓臂自鎖又可防止油缸縮回時超速失穩(wěn)的機(jī)械臂液壓控制回路及動作方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下：
一方面，提供一種機(jī)械臂液壓控制回路，包括總體液壓回路、升降液壓回路、回轉(zhuǎn)液壓回路和擺動液壓回路，其中：
所述總體液壓回路包括油箱、濾油器、電機(jī)、負(fù)載敏感泵、梭閥組、安全閥、壓力表、壓力表開關(guān)和冷卻器，所述油箱經(jīng)濾油器與所述負(fù)載敏感泵的進(jìn)油口連接，所述負(fù)載敏感泵的出油口經(jīng)所述安全閥與所述油箱連接，液壓油從油箱經(jīng)濾油器由負(fù)載敏感泵泵出，一路連接所述壓力表和壓力表開關(guān)，另一路分別經(jīng)主油路與所述升降液壓回路、回轉(zhuǎn)液壓回路和擺動液壓回路連接，最后經(jīng)冷卻器和濾油器與所述油箱連接；
所述升降液壓回路包括第一減壓閥、第一電磁換向閥、液控單向閥、第二減壓閥和單向伸縮液壓缸，所述第一減壓閥的進(jìn)油口連接至所述總體液壓回路的主油路，所述第一減壓閥的出油口與所述第一電磁換向閥的進(jìn)油口連接，所述第一電磁換向閥的出油口經(jīng)第一油路和第二油路分別與所述單向伸縮液壓缸的有桿腔和無桿腔連接；所述液控單向閥串聯(lián)在所述第二油路上，所述液控單向閥的截止油液口與所述單向伸縮液壓缸的無桿腔連接，所述液控單向閥的不截止油液口與所述第一電磁換向閥的工作油口連接，所述液控單向閥的控制口通過所述第二減壓閥連接在第一油路上，所述第二減壓閥的進(jìn)油口和所述第一油路連接，所述液控單向閥的卸油口與所述油箱連接，所述液控單向閥在所述單向伸縮液壓缸停止動作時對回油路進(jìn)行鎖緊控制；
所述回轉(zhuǎn)液壓回路包括第三減壓閥、第二電磁換向閥、第一雙向液控單向閥、液壓旋轉(zhuǎn)馬達(dá)和背壓閥，所述第三減壓閥的進(jìn)油口連接至所述總體液壓回路的總油路，所述第三減壓閥的出油口與所述第二電磁換向閥的進(jìn)油口連接，所述第二電磁換向閥的出油口一路經(jīng)第三油路通過第一雙向液控單向閥與液壓旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的出油口連接，另一路經(jīng)第四油路通過背壓閥、第一雙向液控單向閥與液壓旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的出油口連接，所述第一雙向液控單向閥的不截止油液口分別與所述第二電磁換向閥的兩個工作油口連接，所述第一雙向液控單向閥的截止油液口分別與所述液壓旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的出油口連接；
所述擺動液壓回路包括第四減壓閥、第三電磁換向閥、第二雙向液控單向閥和液壓擺動油缸，所述第四減壓閥的進(jìn)油口連接至所述總體液壓回路的總油路，所述第四減壓閥的出油口與所述第三電磁換向閥的進(jìn)油口連接，所述第三電磁換向閥的兩個工作油口分別經(jīng)第五油路和第六油路通過第二雙向液控單向閥與液壓擺動油缸的出油口連接，所述第二雙向液控單向閥的不截止油液口分別與所述第三電磁換向閥的兩個工作油口連接，所述第二雙向液控單向閥的截止油液口分別與所述液壓擺動油缸的出油口連接；
所述梭閥組包括第一梭閥、第二梭閥和第三梭閥，第一梭閥的出油口與所述負(fù)載敏感泵的壓力信號反饋口連接，所述第一梭閥的一個進(jìn)油口與所述回轉(zhuǎn)液壓回路中第二電磁換向閥的壓力檢測油口連接，另一個進(jìn)油口與所述第二梭閥的出油口連接；所述第二梭閥的一個進(jìn)油口與所述擺動液壓回路中的第三電磁換向閥的壓力檢測油口連接，另一個進(jìn)油口與第三梭閥的出油口連接；所述第三梭閥的一個進(jìn)油口與所述升降液壓回路中的第一電磁換向閥的壓力檢測油口連接，另一個進(jìn)油口經(jīng)主回油路連接至所述油箱。
另一方面，還提供一種上述的機(jī)械臂液壓控制回路中升降液壓回路的動作方法，包括：
步驟1：當(dāng)機(jī)械臂啟動舉升動作，第一電磁換向閥左側(cè)進(jìn)入工作狀態(tài)，主油路通過第一減壓閥向第一電磁換向閥供油，此時供油壓力不大于第一減壓閥設(shè)定的最大壓力p1，油液通過第二油路進(jìn)入單向伸縮液壓缸的無桿腔，此時液控單向閥不工作，與此同時，油液通過第一電磁換向閥的壓力檢測口進(jìn)入第三梭閥的一個進(jìn)油口，第三梭閥的另一個進(jìn)油口經(jīng)主回油路與油箱連接，通過梭閥組的壓力對比監(jiān)測，壓力值通過負(fù)載敏感泵的壓力信號反饋口反饋至流量控制閥的滑閥右腔，若不計管路的壓力損失，流量控制閥的滑閥右腔壓力最大和第一減壓閥設(shè)定的壓力p1相等，在不大于p1的情況下，流量控制閥的滑閥在初始調(diào)壓彈簧預(yù)緊力▽p的作用下左移，負(fù)載敏感泵的控制活塞無桿腔與油箱連接，斜盤在復(fù)位彈簧的作用下傾角變大，負(fù)載敏感泵向系統(tǒng)供油的排量增大，油液進(jìn)入單向伸縮液壓缸的無桿腔，單向伸縮液壓缸的活塞桿伸出，在活塞桿伸出過程中，升降液壓回路通過負(fù)載敏感泵和第三梭閥的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，第一電磁換向閥的進(jìn)出口壓差恒定；
步驟2：當(dāng)單向伸縮液壓缸運(yùn)動在極限位置時，系統(tǒng)壓力經(jīng)第三梭閥傳遞到流量控制閥的滑閥右腔，若不計管路的壓力損失，流量控制閥的滑閥右腔與負(fù)載敏感泵的出口壓力相等，最大為第一減壓閥的設(shè)定的最大壓力p1，流量控制閥的滑閥在初始調(diào)壓彈簧預(yù)緊力▽p的作用下左移，負(fù)載敏感泵的控制活塞無桿腔和油箱連接，負(fù)載敏感泵向系統(tǒng)供油的排量增大，當(dāng)排量增大到壓力切斷閥設(shè)定的最大壓力pm時，壓力切斷閥滑閥右移，油液進(jìn)入負(fù)載敏感泵控制活塞無桿腔，負(fù)載敏感泵的排量迅速降低近似零值，但輸出壓力仍為壓力切斷閥設(shè)定的最大壓力pm，負(fù)載敏感泵進(jìn)入高壓待機(jī)狀態(tài)直到第一電磁換向閥回到中位，回到中位后，液控單向閥鎖定第二油路，機(jī)械臂保持既定狀態(tài)；
步驟3：當(dāng)機(jī)械臂啟動回降動作，第一電磁換向閥右側(cè)進(jìn)入工作狀態(tài)，主油路通過第一減壓閥向第一電磁換向閥供油，油液通過第一油路進(jìn)入單向伸縮液壓缸的有桿腔，與此同時，油液經(jīng)第二減壓閥進(jìn)入液控單向閥控制口，頂開液控單向閥內(nèi)部的錐閥，單向伸縮液壓缸的無桿腔開始回油，機(jī)械臂開始回降。
再一方面，還提供一種上述的機(jī)械臂液壓控制回路中升降液壓回路和回轉(zhuǎn)液壓回路的動作方法，包括：
步驟1：升降液壓回路中，當(dāng)機(jī)械臂啟動舉升動作，第一電磁換向閥左側(cè)進(jìn)入工作狀態(tài)，主油路通過第一減壓閥和第一電磁換向閥向單向伸縮液壓缸的無桿腔供油，其所需流量為q1，其進(jìn)油路串聯(lián)的第一減壓閥的設(shè)定壓力為p1，與此同時，回轉(zhuǎn)液壓回路中，機(jī)械臂的腰部回轉(zhuǎn)動作，第二電磁換向閥左側(cè)進(jìn)入工作狀態(tài)，主油路通過第三減壓閥向第二電磁換向閥供油，其所需油量為q2，其進(jìn)油路串聯(lián)的第三減壓閥設(shè)定的壓力為p2；
步驟2：假設(shè)p1﹥p2，此時通過第三梭閥和第一梭閥的壓力監(jiān)測及反饋，使負(fù)載敏感泵的出口壓力達(dá)到p1，液壓旋轉(zhuǎn)馬達(dá)所在回路的第三減壓閥降壓至p2，使第二電磁換向閥兩端的壓差維持在第三減壓閥的調(diào)定范圍之內(nèi)，若不計液壓回路中油液泄露，負(fù)載敏感泵的輸出流量q大于q1+q2，實現(xiàn)單向伸縮液壓缸的液壓旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的聯(lián)合動作。
本發(fā)明具有以下有益效果：
本發(fā)明引入負(fù)載敏感泵、梭閥組和多個減壓閥，自適應(yīng)自適應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力和流量需求，且僅提供所需求的流量和壓力，進(jìn)行流量—壓力參數(shù)的調(diào)節(jié)以求保證機(jī)械臂重載運(yùn)行安全的要求下降低系統(tǒng)功率損耗，達(dá)到節(jié)能環(huán)保；多個減壓閥根據(jù)液壓執(zhí)行元件的不同而設(shè)定不同的壓力，可實現(xiàn)單泵驅(qū)動多個液壓執(zhí)行元件的聯(lián)合動作，且各個液壓執(zhí)行元件不受負(fù)載變化及其他液壓執(zhí)行元件動作的干擾。本發(fā)明的機(jī)械臂的液壓控制回路，其升降液壓回路中，利用第一減壓閥調(diào)定的壓力控制打開液控單向閥的壓力，通過控制液控單向閥中錐閥芯開口大小來控制回流流量，使得單向伸縮液壓缸平穩(wěn)縮回，防止了油缸因自重和載荷雙重作用而產(chǎn)生超速失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生。在多自由度機(jī)械臂液壓系統(tǒng)空間布局有限的情況下，通過減壓閥和外泄式液控單向閥調(diào)節(jié)升降液壓回路，簡化了回路的同時既可以滿足液壓臂自鎖，又可以防止油缸縮回時超速失穩(wěn)。本發(fā)明安全、系統(tǒng)功率損耗小，既可滿足液壓臂自鎖又可防止油缸縮回時超速失穩(wěn)。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的機(jī)械臂液壓控制回路整體示意圖；
其中，1：油箱；2：濾油器；3：安全閥；4：負(fù)載敏感泵；5：電機(jī)；6：壓力切斷器；7：流量控制閥；8：壓力表開關(guān)；9：壓力表；10.1：第三減壓閥；10.2：第四減壓閥；10.3：第一減壓閥；11.1：第二電磁換向閥；11.2：第三電磁換向閥；11.3：第一電磁換向閥；12：第三油路；13:第四油路；14.1：第一雙向液控單向閥；14.2：第二雙向液控單向閥；15：液壓旋轉(zhuǎn)馬達(dá)；16：背壓閥；17：第五油路；18：液壓擺動油缸；19：第六油路；20：第二減壓閥；21：第一油路；22：單向伸縮液壓閥；23：第二油路；24：液控單向閥；25：梭閥組；25.1：第一梭閥；25.2：第二梭閥；25.3：第三梭閥；26：冷卻器；x：負(fù)載敏感泵壓力信號反饋口；x1：第二電磁換向閥的壓力檢測油口；x2：第三電磁換向閥的壓力檢測油口；x3：第一電磁換向閥的壓力檢測油口。
具體實施方式
為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
一方面，本發(fā)明提供一種機(jī)械臂液壓控制回路，如圖1所示，包括總體液壓回路、升降液壓回路、回轉(zhuǎn)液壓回路和擺動液壓回路，其中：
總體液壓回路包括油箱1、濾油器2、電機(jī)5、負(fù)載敏感泵4、梭閥組25、安全閥3、壓力表9、壓力表開關(guān)8和冷卻器26，油箱1經(jīng)濾油器2與負(fù)載敏感泵4的進(jìn)油口連接，負(fù)載敏感泵4的出油口經(jīng)安全閥3與油箱1連接，液壓油從油箱1經(jīng)濾油器2由負(fù)載敏感泵4泵出，一路連接壓力表9和壓力表開關(guān)8，另一路分別經(jīng)主油路與升降液壓回路、回轉(zhuǎn)液壓回路和擺動液壓回路連接，最后經(jīng)冷卻器26和濾油器2與油箱1連接；
升降液壓回路包括第一減壓閥10.3、第一電磁換向閥11.3、液控單向閥24、第二減壓閥20和單向伸縮液壓缸22，第一減壓閥10.3的進(jìn)油口連接至總體液壓回路的主油路，第一減壓閥10.3的出油口與第一電磁換向閥11.3的進(jìn)油口連接，第一電磁換向閥11.3的出油口經(jīng)第一油路21和第二油路23分別與單向伸縮液壓缸22的有桿腔和無桿腔連接；液控單向閥24串聯(lián)在第二油路23上，液控單向閥24的截止油液口與單向伸縮液壓缸22的無桿腔連接，液控單向閥24的不截止油液口與第一電磁換向閥11.3的工作油口連接，液控單向閥24的控制口通過第二減壓閥20連接在第一油路21上，液控單向閥24為外泄式液控單向閥，外泄式液控單向閥卸油口和油箱1連接，液控單向閥24可在單向伸縮液壓缸22停止動作時對回油路進(jìn)行鎖緊控制，第二減壓閥20的進(jìn)油口和第一油路21連接，液控單向閥24的卸油口與油箱1連接，液控單向閥24在單向伸縮液壓缸22停止動作時對回油路進(jìn)行鎖緊控制；
回轉(zhuǎn)液壓回路包括第三減壓閥10.1、第二電磁換向閥11.1、第一雙向液控單向閥14.1、液壓旋轉(zhuǎn)馬達(dá)15和背壓閥16，第三減壓閥10.1的進(jìn)油口連接至總體液壓回路的總油路，第三減壓閥10.1的出油口與第二電磁換向閥11.1的進(jìn)油口連接，第二電磁換向閥11.1的出油口一路經(jīng)第三油路12通過第一雙向液控單向閥14.1與液壓旋轉(zhuǎn)馬達(dá)15的出油口連接，另一路經(jīng)第四油路13通過背壓閥16、第一雙向液控單向閥14.1與液壓旋轉(zhuǎn)馬達(dá)15的出油口連接，第一雙向液控單向閥14.1的不截止油液口分別與第二電磁換向閥11.1的兩個工作油口連接，第一雙向液控單向閥14.1的截止油液口分別與液壓旋轉(zhuǎn)馬達(dá)15的出油口連接，第一雙向液控單向閥14.1控制口各以對方的正向進(jìn)油口連接，第一雙向液控單向閥14.1進(jìn)行液壓旋轉(zhuǎn)馬達(dá)15的進(jìn)、回油同時鎖緊控制；背壓閥16串聯(lián)于第四油路13上，保證液壓旋轉(zhuǎn)馬達(dá)15運(yùn)動速度穩(wěn)定，減少啟動時的沖擊，液壓旋轉(zhuǎn)馬達(dá)15可實現(xiàn)機(jī)器臂腰部或腕部的旋轉(zhuǎn)動作；
擺動液壓回路包括第四減壓閥10.2、第三電磁換向閥11.2、第二雙向液控單向閥14.2和液壓擺動油缸18，第四減壓閥10.2的進(jìn)油口連接至總體液壓回路的總油路，第四減壓閥10.2的出油口與第三電磁換向閥11.2的進(jìn)油口連接，第三電磁換向閥11.2的兩個工作油口分別經(jīng)第五油路17和第六油路19通過第二雙向液控單向閥14.2與液壓擺動油缸18的出油口連接，第二雙向液控單向閥14.2的不截止油液口分別與第三電磁換向閥11.2的兩個工作油口連接，第二雙向液控單向閥14.2的截止油液口分別與液壓擺動油缸18的出油口連接，第二雙向液控單向閥14.2控制口各以對方的正向進(jìn)油口連接，第二雙向液控單向閥14.2進(jìn)行液壓擺動油缸18的進(jìn)、回油路同時鎖緊控制，液壓擺動油缸可實現(xiàn)機(jī)械臂腕部或肩部的擺動動作。
梭閥組25包括第一梭閥25.1、第二梭閥25.2和第三梭閥25.3，第一梭閥25.1的出油口與負(fù)載敏感泵壓力信號反饋口x連接，第一梭閥25.1的一個進(jìn)油口與回轉(zhuǎn)液壓回路中第二電磁換向閥11.1的壓力檢測油口x1連接，另一個進(jìn)油口與第二梭閥25.2的出油口連接；第二梭閥25.2的一個進(jìn)油口與擺動液壓回路中的第三電磁換向閥11.2的壓力檢測油口x2連接，另一個進(jìn)油口與第三梭閥25.3的出油口連接；第三梭閥25.3的一個進(jìn)油口與升降液壓回路中的第一電磁換向閥11.3的壓力檢測油口x3連接，另一個進(jìn)油口經(jīng)主回油路經(jīng)連接至油箱1。
本發(fā)明引入負(fù)載敏感泵、梭閥組和多個減壓閥，自適應(yīng)自適應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力和流量需求，且僅提供所需求的流量和壓力，進(jìn)行流量—壓力參數(shù)的調(diào)節(jié)以求保證機(jī)械臂重載運(yùn)行安全的要求下降低系統(tǒng)功率損耗，達(dá)到節(jié)能環(huán)保；多個減壓閥根據(jù)液壓執(zhí)行元件的不同而設(shè)定不同的壓力，可實現(xiàn)單泵驅(qū)動多個液壓執(zhí)行元件的聯(lián)合動作，且各個液壓執(zhí)行元件不受負(fù)載變化及其他液壓執(zhí)行元件動作的干擾。本發(fā)明的機(jī)械臂的液壓控制回路，其升降液壓回路中，利用第一減壓閥調(diào)定的壓力控制打開液控單向閥的壓力，通過控制液控單向閥中錐閥芯開口大小來控制回流流量，使得單向伸縮液壓缸平穩(wěn)縮回，防止了油缸因自重和載荷雙重作用而產(chǎn)生超速失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生。在多自由度機(jī)械臂液壓系統(tǒng)空間布局有限的情況下，通過減壓閥和外泄式液控單向閥調(diào)節(jié)升降液壓回路，簡化了回路的同時既可以滿足液壓臂自鎖，又可以防止油缸縮回時超速失穩(wěn)。本發(fā)明安全、系統(tǒng)功率損耗小，既可滿足液壓臂自鎖又可防止油缸縮回時超速失穩(wěn)。
進(jìn)一步的，第一電磁換向閥11.3、第二電磁換向閥11.1和第三電磁換向閥11.2均為三位五通電磁換向閥，中位機(jī)能均為y型或h型，分別便于液控單向閥24、第一雙向液控單向閥14.1和第二雙向液控單向閥14.2泄壓，提高定位精度，第一電磁換向閥11.3、第二電磁換向閥11.1和第三電磁換向閥11.2均可以通過接收控制信號實現(xiàn)閥芯靈敏轉(zhuǎn)向。
進(jìn)一步的，升降液壓回路、回轉(zhuǎn)液壓回路和擺動液壓回路均為一路或多路，多路的升降液壓回路、回轉(zhuǎn)液壓回路和擺動液壓回路均并聯(lián)于總體液壓回路上，多路的升降液壓回路、多路回轉(zhuǎn)液壓回路和多路擺動液壓回路中各級的連接與分別與單個升降液壓回路、單個回轉(zhuǎn)液壓回路和單個擺動液壓回路的連接相同。
優(yōu)選的，第一減壓閥10.3和第二減壓閥20均串聯(lián)在升降液壓回路上，第三減壓閥10.1串聯(lián)在回轉(zhuǎn)液壓回路上，第四減壓閥10.2串聯(lián)在擺動液壓回路上，第一減壓閥10.3、第二減壓閥20、第三減壓閥10.1和第四減壓閥10.2均為單泵驅(qū)動多個液壓執(zhí)行元件的聯(lián)合動作，每個液壓執(zhí)行元件不受負(fù)載變化及其他液壓執(zhí)行元件動作的干擾。
另一方面，本發(fā)明提供一種機(jī)械臂液壓控制回路中升降液壓回路的動作方法，包括：
步驟1：當(dāng)機(jī)械臂啟動舉升動作，第一電磁換向閥11.3左側(cè)進(jìn)入工作狀態(tài)，主油路通過第一減壓閥10.3向第一電磁換向閥11.3供油，此時供油壓力不大于第一減壓閥10.3設(shè)定的最大壓力p1，油液通過第二油路23進(jìn)入單向伸縮液壓缸22的無桿腔，此時液控單向閥24不工作，與此同時，油液通過第一電磁換向閥11.3的壓力檢測口x3進(jìn)入第三梭閥25.3的一個進(jìn)油口，第三梭閥25.3的另一個進(jìn)油口經(jīng)主回油路與油箱1連接，通過梭閥組25的壓力對比監(jiān)測，壓力值通過負(fù)載敏感泵4的壓力信號反饋口x反饋至流量控制閥7的滑閥右腔，若不計管路的壓力損失，流量控制閥7的滑閥右腔壓力最大和第一減壓閥10.3設(shè)定的壓力p1相等，在不大于p1的情況下，流量控制閥7的滑閥在初始調(diào)壓彈簧預(yù)緊力▽p的作用下左移，負(fù)載敏感泵4的控制活塞無桿腔與油箱1連接，斜盤在復(fù)位彈簧的作用下傾角變大，負(fù)載敏感泵向系統(tǒng)供油的排量增大，油液進(jìn)入單向伸縮液壓缸22的無桿腔，單向伸縮液壓缸22的活塞桿伸出，在活塞桿伸出過程中，升降液壓回路通過負(fù)載敏感泵4和第三梭閥25.3的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，第一電磁換向閥11.3的進(jìn)出口壓差恒定，不受負(fù)載變化的影響；
步驟2：當(dāng)單向伸縮液壓缸22運(yùn)動在極限位置時，系統(tǒng)壓力經(jīng)第三梭閥25.3傳遞到流量控制閥7的滑閥右腔，若不計管路的壓力損失，流量控制閥7的滑閥右腔與負(fù)載敏感泵4的出口壓力相等，最大為第一減壓閥10.3的設(shè)定的最大壓力p1，流量控制閥7的滑閥在初始調(diào)壓彈簧預(yù)緊力▽p的作用下左移，負(fù)載敏感泵4的控制活塞無桿腔和油箱1連接，負(fù)載敏感泵4向系統(tǒng)供油的排量增大，當(dāng)排量增大到壓力切斷閥6設(shè)定的最大壓力pm時，壓力切斷閥6滑閥右移，油液進(jìn)入負(fù)載敏感泵4控制活塞無桿腔，負(fù)載敏感泵4的排量迅速降低近似零值，但輸出壓力仍為壓力切斷閥6設(shè)定的最大壓力pm，負(fù)載敏感泵4進(jìn)入高壓待機(jī)狀態(tài)直到第一電磁換向閥11.3回到中位，回到中位后，液控單向閥24鎖定第二油路23，機(jī)械臂保持既定狀態(tài)；
步驟3：當(dāng)機(jī)械臂啟動回降動作，第一電磁換向閥11.3右側(cè)進(jìn)入工作狀態(tài)，主油路通過第一減壓閥10.3向第一電磁換向閥11.3供油，油液通過第一油路21進(jìn)入單向伸縮液壓缸22的有桿腔，與此同時，油液經(jīng)第二減壓閥20進(jìn)入液控單向閥24控制口，頂開液控單向閥24內(nèi)部的錐閥，單向伸縮液壓缸22的無桿腔開始回油，機(jī)械臂開始回降。
進(jìn)一步的，液控單向閥24為外泄式，此時對于外泄式液控單向閥，其穩(wěn)定開啟的條件為：
pk×s1-p無桿腔×s2≥f(1)
式(1)中，pk：液控單向閥24的控制口壓力；p無桿腔：單向伸縮液壓缸22的無桿腔壓力；s1：液控單向閥24控制活塞的截面積；s2：液控單向閥24控制活塞桿的截面積；f：液控單向閥24的開啟力；
當(dāng)單向伸縮液壓缸處于回縮狀態(tài)時：
p有桿腔×s4＝f+p無桿腔×s3(2)
式(2)中，p有桿腔：單向伸縮液壓缸22的有桿腔的壓力，pk等于p有桿腔；s3：單向伸縮液壓缸22的無桿腔的截面積；s4：單向伸縮液壓缸22的有桿腔的截面積；f：單向伸縮液壓缸22的負(fù)載力；
將式(2)代入式(1)，整理得：
p有桿腔(s3·s1-s2·s4)+f·s4≥f·s1(3)
由于s3﹥s4，s1﹥s2，式(3)均能成立，也就是說，升降液壓回路在單向伸縮液壓缸22縮回時一般不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象；液控單向閥的錐形閥芯為棱邊型阻力，屬于可控液阻，改變液阻的大小可以改變通過的流量，此時的p有桿腔通過第一減壓閥10.3調(diào)出較小的穩(wěn)定壓力p′k，但依然滿足式(3)的要求，通過p′k控制液控單向閥24中錐閥芯開口大小來控制回流流量，第二油路23的回油流量得以控制，使得單向伸縮液壓缸22平穩(wěn)縮回，防止了單向伸縮液壓缸22因自重和載荷雙重作用而產(chǎn)生超速失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生。
再一方面，本發(fā)明提供一種機(jī)械臂液壓控制回路中升降液壓回路和回轉(zhuǎn)液壓回路的動作方法，包括：
步驟1：升降液壓回路中，當(dāng)機(jī)械臂啟動舉升動作，第一電磁換向閥11.3左側(cè)進(jìn)入工作狀態(tài)，主油路通過第一減壓閥10.3和第一電磁換向閥11.3向單向伸縮液壓缸22的無桿腔供油，其所需流量為q1，其進(jìn)油路串聯(lián)的第一減壓閥10.3的設(shè)定壓力為p1，與此同時，回轉(zhuǎn)液壓回路中，機(jī)械臂的腰部回轉(zhuǎn)動作，第二電磁換向閥11.1左側(cè)進(jìn)入工作狀態(tài)，主油路通過第三減壓閥10.1向第二電磁換向閥11.1供油，其所需油量為q2，其進(jìn)油路串聯(lián)的第三減壓閥10.1設(shè)定的壓力為p2；
步驟2：假設(shè)p1﹥p2，此時通過第三梭閥25.3和第一梭閥25.2的壓力監(jiān)測及反饋，使負(fù)載敏感泵4的出口壓力達(dá)到p1，液壓旋轉(zhuǎn)馬達(dá)15所在回路的第三減壓閥10.1降壓至p2，使第二電磁換向閥11.1兩端的壓差維持在第三減壓閥10.1的調(diào)定范圍之內(nèi)，根據(jù)節(jié)流調(diào)速原理，單向伸縮液壓缸22或液壓旋轉(zhuǎn)馬達(dá)15在負(fù)載變化的影響下，通過各自的減壓閥的流量基本不變，因而可以提高各自回路的速度剛度、改善速度的穩(wěn)定性，若不計液壓回路中油液泄露，負(fù)載敏感泵4的輸出流量q大于q1+q2，實現(xiàn)單向伸縮液壓缸22的液壓旋轉(zhuǎn)馬達(dá)15的聯(lián)合動作。
綜上，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明引入負(fù)載敏感泵、梭閥組和多個減壓閥，自適應(yīng)自適應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力和流量需求，且僅提供所需求的流量和壓力，進(jìn)行流量—壓力參數(shù)的調(diào)節(jié)以求保證機(jī)械臂重載運(yùn)行安全的要求下降低系統(tǒng)功率損耗，達(dá)到節(jié)能環(huán)保；多個減壓閥根據(jù)液壓執(zhí)行元件的不同而設(shè)定不同的壓力，可實現(xiàn)單泵驅(qū)動多個液壓執(zhí)行元件的聯(lián)合動作，且各個液壓執(zhí)行元件不受負(fù)載變化及其他液壓執(zhí)行元件動作的干擾。本發(fā)明的機(jī)械臂的液壓控制回路，其升降液壓回路中，利用第一減壓閥調(diào)定的壓力控制打開液控單向閥的壓力，通過控制液控單向閥中錐閥芯開口大小來控制回流流量，使得單向伸縮液壓缸平穩(wěn)縮回，防止了油缸因自重和載荷雙重作用而產(chǎn)生超速失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生。在多自由度機(jī)械臂液壓系統(tǒng)空間布局有限的情況下，通過減壓閥和外泄式液控單向閥調(diào)節(jié)升降液壓回路，簡化了回路的同時既可以滿足液壓臂自鎖，又可以防止油缸縮回時超速失穩(wěn)。本發(fā)明安全、系統(tǒng)功率損耗小，既可滿足液壓臂自鎖又可防止油缸縮回時超速失穩(wěn)。
以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。