CN102502405A

CN102502405A - 臂架角度检测装置、检测方法及具有该检测装置的起重机

Info

Publication number: CN102502405A
Application number: CN2011103396562A
Authority: CN
Inventors: 曹立峰; 柴君飞; 张德荣; 崔华鹏
Original assignee: Xuzhou Heavy Machinery Co Ltd
Current assignee: Xuzhou Heavy Machinery Co Ltd
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2012-06-20

Abstract

本发明公开一种臂架角度检测装置，包括第一角度传感器、第二角度传感器及控制器；其中，所述第一角度传感器设置在所述臂架的头部，所述第二角度传感器设置在所述臂架的尾部；所述控制器实时获取所述第一角度传感器和第二角度传感器采集的角度信号，并根据预设条件确定并输出所述臂架的实际角度值信号。本发明可完全规避臂架弯曲挠度的影响，有效提高了臂架角度的检测精度；从而为计算相应工况下的臂架幅度及额定吊重量提供了可靠的保障，大大提高了整机作业的安全可靠性。在此基础上，本发明还提供一种臂架角度检测方法及应用该臂架角度检测装置的起重机。

Description

臂架角度检测装置、检测方法及具有该检测装置的起重机

技术领域

本发明涉及一种轮式工程机械，具体涉及一种臂架角度检测装置、检测方法及具有该检测装置的起重机。

背景技术

随着风电、化工、高铁、桥梁等项目的建设，越来越需要超大吨位起重机，超大吨位起重机以其吊重量大、工况组合多、起升幅度高、工作范围大等特点，在各种施工作业中得以广泛应用。基于全路面起重机的发展，整车的重量也随之大幅增加，但是道路法规对整机行驶重量的明确限制，这就需要采用各种措施来降低重量保证性能。因此，桁架臂被广泛采用。

桁架臂采用与塔臂分离的结构，它可在运输的过程中独立运输，当需要时再进行安装，安装采用饺点铰接的方式。也就是说，吊臂由塔臂(主臂)和桁架臂(副臂)两部分构成，其中，塔臂作为主臂与底盘连接，起主要承载作用；副臂连接在主臂头部，以适应较大工作幅度、高度的作业要求。例如，安装风电设备等施工所要求的工作幅度比较大，仅依靠塔臂伸缩量已无法满足要求；此工况下，则需要在主臂头部加装桁架臂来实现幅度的提高。该方案当中，桁架臂一方面保证了起重性能，同时也使臂长相应大幅增加，相同幅度下的工作半径变化范围较大，全面体现了大吨位、超大吨位全路面起重机的优势。

请参见图1，该图示出了现有起重机桁架臂的工作状态示意图。

众所周知，实际起重作业时的额定吊重量根据工况计算获得，具体涉及到臂长、所挂配重吨数、支腿跨距、幅度等因素。这些因素中臂长可以根据长度传感器测算，配重量和支腿跨距可根据操作人员选择，幅度可以通过角度传感器来测算。现有技术中，通过设置在桁架臂上设置的角度传感器采集的角度参量测算整个桁架臂的幅度，然而，随着臂架长度的增加其弯曲挠度也越大，特别是在吊重作业时，桁架臂前部和尾部的挠度幅度更加明显。显然，如果仅靠前部或尾部单个角度传感器检测整个桁架臂的幅度，以此数据进行计算会产生很大的误差，计算结果与实际情况严重不符。

有鉴于此，亟待针对臂架角度检测装置进行优化设计，以有效提高臂架角度的检测精度，从而精准确定相应工况下的额定吊重量，为整机作业安全提供可靠的保障。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种臂架角度检测装置，应当该检测装置可获得较为精准的臂架角度，从而消除了臂架弯曲挠度对其工作幅度的影响。在此基础上，本发明还提供一种臂架角度检测方法及应用该臂架角度检测装置的起重机。

本发明提供的臂架角度检测装置，包括第一角度传感器、第二角度传感器及控制器；其中，所述第一角度传感器设置在所述臂架的头部，所述第二角度传感器设置在所述臂架的尾部；所述控制器实时获取所述第一角度传感器和第二角度传感器采集的角度信号，并根据预设条件确定并输出所述臂架的实际角度值信号。

优选地，所述预设条件为：γ＝K*(α+β)/2；式中，γ为实际角度值信号，α为第一角度传感器采集的角度信号，β为第二角度传感器采集的角度信号，K为臂架弯曲挠度系数阈值。

优选地，所述臂架弯曲挠度系数阈值K根据臂架长度确定。

优选地，还包括设置在操纵台上的显示器，所述显示器根据所述控制器输出的实际角度值信号显示臂架的角度。

优选地，所述控制器为PLC可编程控制器，并基于CAN协议输出所述臂架的实际角度值信号。

优选地，还包括设置在臂架中部的第三角度传感器，所述控制器实时获取所述第一角度传感器、第二角度传感器和第三角度传感器采集的角度信号，并根据预设条件确定并输出所述臂架的实际角度值信号。

本发明提供的臂架角度检测方法，实时采集所述臂架头部和臂架尾部的角度信号；并根据所述臂架头部和臂架尾部的角度信号及预设条件确定并输出所述臂架的实际角度值信号。

优选地，根据CAN协议输出所述臂架的实际角度值信号。

本发明提供的起重机，包括底盘及设置在所述底盘上的臂架，以及如前所述的臂架角度检测装置。

优选地，所述起重机为轮式起重机。

本发明所述的臂架角度检测装置通过安装在臂头和臂尾的两个角度传感器实现检测，并根据两个角度传感器所采集的角度信号确定整个臂架的实际角度，实际检测结果的最终输出。应用本发明可完全规避臂架弯曲挠度的影响，有效提高了臂架角度的检测精度；从而为计算相应工况下的臂架幅度及额定吊重量提供了可靠的保障，大大提高了整机作业的安全可靠性。

此外，与现有技术相比，该方案具有设计合理，且结构简单紧凑的特点，装配占用空间小，在不影响其他部件功能实现的基础上，具有较好的可操作性。

本发明提供的臂架角度检测装置及方法适用于任何形式起重机的臂架角度的检测，特别适应用于轮式起重机的桁臂架。

附图说明

图1是现有起重机桁架臂的工作状态示意图；

图2是具体实施方式中所述臂架角度检测装置的单元框图；

图3是具体实施方式中所述桁臂架的侧向视图；

图4的图3中所示桁臂架的俯视图；

图5示出了具体实施方式中所述臂架角度检测方法的流程框图。

图1图5中：

第一角度传感器1、第二角度传感器2、控制器3、塔臂4、桁臂架5、连接架51、旋转节52、过渡节53、顶节臂54、防后倾油缸6、变幅支架7、显示器8。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种臂架角度检测装置，通过安装在臂头和臂尾的两个角度传感器实现检测，具有较好的检测精度。下面结合说明书附图具体说明本实施方式。

不失一般性，本实施方式以轮式起重机为主体详细说明。

需要说明的是，本实施方式所述轮式起重机的轮式底盘、动力系统、卷扬系统及操纵系统等主要功能部件与现有技术完全相同，具体请一并参见图1所示的起重机整体结构示意，该图中与本方案采用相同标记对结构相同的臂架进行了标示。为了详细说明臂架角度检测装置的具体实现方式，请参见图2，该图2是本实施方式中所述臂架角度检测装置的单元框图。

该臂架角度检测装置主要包括第一角度传感器1、第二角度传感器2和控制器3。第一角度传感器1设置在臂架的头部，第二角度传感器2设置在臂架的尾部；控制器3实时获取第一角度传感器1和第二角度传感器2采集的角度信号，并根据预设条件确定并输出臂架的实际角度值信号。

本文中所述臂架是指连接在塔臂4(主臂)上的桁臂架5(副臂)。应当理解的是，该检测装置同样适用于桁架结构形式的主臂。此外，本文本中臂架的头部、尾部的限定与现有技术的常规理解相同，也就是说，臂架头部是指其远离底盘本体的一端，臂架尾部是指其接近底盘本体的另一端。以下结合图3和图4具体说明第一角度传感器1和第二角度传感器2在臂架上装配位置；其中，图3是本实施方式中所述桁臂架的侧向视图，图4的图3中所示桁臂架的俯视图。

如前所述，桁臂架5(臂架)的主体构成及连接关系同样与现有技术相同，且通过防后倾油缸6限制桁臂架5非常态后倾，并利用变幅支架7和相应卷扬配合来实现桁臂架5的变幅操作。具体结合图3和图4所示，该桁臂架5包括连接架51、旋转节52、多个过渡节53和顶节臂54依次连接而成，其中，连接架51用于实现与塔臂4的连接。本方案中，第一角度传感器1和第二角度传感器2分别设置在臂架的头部和尾部是指：第一角度传感器1设置在远离底盘的端部，第二角度传感器2设置在接近底盘的端部，即两个角度传感器分别设置在桁臂架5两侧端部的相应区域，而非限制为两侧极限位置的端点处。

具体地，前述预设条件可以根据不同车型及臂架应用形式进行设定。优选地，该预设条件可以为：γ＝K*(α+β)/2；式中，γ为实际角度值信号，α为第一角度传感器采集的角度信号，β为第二角度传感器采集的角度信号，K为臂架弯曲挠度系数阈值。需要明确的是，这里所提及的臂架弯曲挠度系数阈值K需要根据不同的臂架长度确定，当然不同的车型应当作相应的调整。

本方案中，控制器3可选用PLC可编程控制器，并基于CAN协议输出臂架的实际角度值信号，具有响应速度快、精度高、抗干扰性强的特点。具体如图2所示，该控制器3可以由存储单元31、计算单元32和输出单元33等三个主要模块构成。其中，存储单元31用于存储K为臂架弯曲挠度系数阈值及预设条件公式，计算单元32用于根据及第一角度传感器1、第二角度传感器2采集的角度信号及预设条件确定桁臂架5的实际角度值信号，输出单元33用于根据计算单元32的计算结果输出相应的信号。

基于该臂架角度检测装置最终确定的实际臂架角度，一方面可以输出至设置在操纵台上的显示器8，通过显示器8根据所述控制器输出的实际角度值信号显示臂架的角度，以便于操作者直观获知当前的臂架工作角度。另一方面，可以输出至力矩限制计算系统，参与整机力矩限制其系统的计算，保证其检测的准确性，确保车辆安全。当然，该信号的下游处理方式不是本申请的核心发明点所在，本领域技术人员基于现有技术完全可以实现，故本文不再赘述。

应当理解，根据本发明的设计思想还可以作进一步的优化设计，例如，可在桁臂架5中部的第三角度传感器(图中未示出)，控制器3实时获取第一角度传感器、第二角度传感器和第三角度传感器采集的角度信号，并根据预设条件确定并输出臂架的实际角度值信号。当然，该第三角度传感器可以设置为一个或者多个，以获得最佳的检测精度；与不同数量的第三角度传感器相应的，应当设置不同的预设条件。

除该臂架角度检测装置之外，本实施方式还提供一种臂架角度检测方法。请参见图5，该图示出了该臂架角度检测方法的流程框图。

该方法按如下步骤进行：

A1.确定存储预设条件；

A2.实时采集所述臂架头部和臂架尾部的角度信号；

A3.根据所述臂架头部和臂架尾部的角度信号及预设条件确定并输出所述臂架的实际角度值信号。优选地，根据CAN协议输出所述臂架的实际角度值信号。

特别说明的是，前述臂架角度检测装置不局限于图中所示轮式起重机的桁臂架，该方案可以适用于任何形式起重机的臂架角度的检测。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.臂架角度检测装置，其特征在于，包括：

第一角度传感器，设置在所述臂架的头部；

第二角度传感器，设置在所述臂架的尾部；和

控制器，实时获取所述第一角度传感器和第二角度传感器采集的角度信号，并根据预设条件确定并输出所述臂架的实际角度值信号。

2.根据权利要求1所述的臂架角度检测装置，其特征在于，所述预设条件为：γ＝K*(α+β)/2；式中，γ为实际角度值信号，α为第一角度传感器采集的角度信号，β为第二角度传感器采集的角度信号，K为臂架弯曲挠度系数阈值。

3.根据权利要求2所述的臂架角度检测装置，其特征在于，所述臂架弯曲挠度系数阈值K根据臂架长度确定。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的臂架角度检测装置，其特征在于，还包括设置在操纵台上的显示器，所述显示器根据所述控制器输出的实际角度值信号显示臂架的角度。

5.根据权利要求1所述的臂架角度检测装置，其特征在于，所述控制器为PLC可编程控制器，并基于CAN协议输出所述臂架的实际角度值信号。

6.根据权利要求1所述的臂架角度检测装置，其特征在于，还包括设置在臂架中部的第三角度传感器，所述控制器实时获取所述第一角度传感器、第二角度传感器和第三角度传感器采集的角度信号，并根据预设条件确定并输出所述臂架的实际角度值信号。

7.臂架角度检测方法，其特征在于，实时采集所述臂架头部和臂架尾部的角度信号；并根据所述臂架头部和臂架尾部的角度信号及预设条件确定并输出所述臂架的实际角度值信号。

8.根据权利要求7所述的臂架角度检测方法，其特征在于，根据CAN协议输出所述臂架的实际角度值信号。

9.起重机，包括底盘及设置在所述底盘上的臂架，以及臂架角度检测装置；其特征在于，所述臂架角度检测装置如权利要求1-6中任一项所述。

10.根据权利要求9所述的起重机，其特征在于，所述起重机为轮式起重机。