專利名稱：臂架角度檢測裝置、檢測方法及具有該檢測裝置的起重機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種輪式工程機械，具體涉及一種臂架角度檢測裝置、檢測方法及具有該檢測裝置的起重機。
背景技術：
隨著風電、化工、高鐵、橋梁等項目的建設，越來越需要超大噸位起重機，超大噸位起重機以其吊重量大、工況組合多、起升幅度高、工作范圍大等特點，在各種施工作業中得以廣泛應用。基于全路面起重機的發展，整車的重量也隨之大幅增加，但是道路法規對整機行駛重量的明確限制，這就需要采用各種措施來降低重量保證性能。因此，桁架臂被廣泛采用。桁架臂采用與塔臂分離的結構，它可在運輸的過程中獨立運輸，當需要時再進行安裝，安裝采用餃點鉸接的方式。也就是說，吊臂由塔臂(主臂)和桁架臂(副臂)兩部分構成，其中，塔臂作為主臂與底盤連接，起主要承載作用；副臂連接在主臂頭部，以適應較大工作幅度、高度的作業要求。例如，安裝風電設備等施工所要求的工作幅度比較大，僅依靠塔臂伸縮量已無法滿足要求；此工況下，則需要在主臂頭部加裝桁架臂來實現幅度的提高。 該方案當中，桁架臂一方面保證了起重性能，同時也使臂長相應大幅增加，相同幅度下的工作半徑變化范圍較大，全面體現了大噸位、超大噸位全路面起重機的優勢。請參見圖1，該圖示出了現有起重機桁架臂的工作狀態示意圖。眾所周知，實際起重作業時的額定吊重量根據工況計算獲得，具體涉及到臂長、所掛配重噸數、支腿跨距、幅度等因素。這些因素中臂長可以根據長度傳感器測算，配重量和支腿跨距可根據操作人員選擇，幅度可以通過角度傳感器來測算。現有技術中，通過設置在桁架臂上設置的角度傳感器采集的角度參量測算整個桁架臂的幅度，然而，隨著臂架長度的增加其彎曲撓度也越大，特別是在吊重作業時，桁架臂前部和尾部的撓度幅度更加明顯。 顯然，如果僅靠前部或尾部單個角度傳感器檢測整個桁架臂的幅度，以此數據進行計算會產生很大的誤差，計算結果與實際情況嚴重不符。有鑒于此，亟待針對臂架角度檢測裝置進行優化設計，以有效提高臂架角度的檢測精度，從而精準確定相應工況下的額定吊重量，為整機作業安全提供可靠的保障。
發明內容
針對上述缺陷，本發明解決的技術問題在于，提供一種臂架角度檢測裝置，應當該檢測裝置可獲得較為精準的臂架角度，從而消除了臂架彎曲撓度對其工作幅度的影響。在此基礎上，本發明還提供一種臂架角度檢測方法及應用該臂架角度檢測裝置的起重機。本發明提供的臂架角度檢測裝置，包括第一角度傳感器、第二角度傳感器及控制器；其中，所述第一角度傳感器設置在所述臂架的頭部，所述第二角度傳感器設置在所述臂架的尾部；所述控制器實時獲取所述第一角度傳感器和第二角度傳感器采集的角度信號， 并根據預設條件確定并輸出所述臂架的實際角度值信號。
優選地，所述預設條件為Y =Κ*(α+β)/2;式中，Y為實際角度值信號，α為第一角度傳感器采集的角度信號，β為第二角度傳感器采集的角度信號，K為臂架彎曲撓度系數閾值。優選地，所述臂架彎曲撓度系數閾值K根據臂架長度確定。優選地，還包括設置在操縱臺上的顯示器，所述顯示器根據所述控制器輸出的實際角度值信號顯示臂架的角度。優選地，所述控制器為PLC可編程控制器，并基于CAN協議輸出所述臂架的實際角
度值信號。優選地，還包括設置在臂架中部的第三角度傳感器，所述控制器實時獲取所述第一角度傳感器、第二角度傳感器和第三角度傳感器采集的角度信號，并根據預設條件確定并輸出所述臂架的實際角度值信號。本發明提供的臂架角度檢測方法，實時采集所述臂架頭部和臂架尾部的角度信號；并根據所述臂架頭部和臂架尾部的角度信號及預設條件確定并輸出所述臂架的實際角度值信號。優選地，根據CAN協議輸出所述臂架的實際角度值信號。本發明提供的起重機，包括底盤及設置在所述底盤上的臂架，以及如前所述的臂架角度檢測裝置。優選地，所述起重機為輪式起重機。本發明所述的臂架角度檢測裝置通過安裝在臂頭和臂尾的兩個角度傳感器實現檢測，并根據兩個角度傳感器所采集的角度信號確定整個臂架的實際角度，實際檢測結果的最終輸出。應用本發明可完全規避臂架彎曲撓度的影響，有效提高了臂架角度的檢測精度；從而為計算相應工況下的臂架幅度及額定吊重量提供了可靠的保障，大大提高了整機作業的安全可靠性。此外，與現有技術相比，該方案具有設計合理，且結構簡單緊湊的特點，裝配占用空間小，在不影響其他部件功能實現的基礎上，具有較好的可操作性。本發明提供的臂架角度檢測裝置及方法適用于任何形式起重機的臂架角度的檢測，特別適應用于輪式起重機的桁臂架。
圖1是現有起重機桁架臂的工作狀態示意圖；圖2是具體實施方式
中所述臂架角度檢測裝置的單元框圖；圖3是具體實施方式
中所述桁臂架的側向視圖；圖4的圖3中所示桁臂架的俯視圖；圖5示出了具體實施方式
中所述臂架角度檢測方法的流程框圖。圖1圖5中第一角度傳感器1、第二角度傳感器2、控制器3、塔臂4、桁臂架5、連接架51、旋轉節52、過渡節53、頂節臂54、防后傾油缸6、變幅支架7、顯示器8。
具體實施方式
本發明的核心在于提供一種臂架角度檢測裝置，通過安裝在臂頭和臂尾的兩個角度傳感器實現檢測，具有較好的檢測精度。下面結合說明書附圖具體說明本實施方式。不失一般性，本實施方式以輪式起重機為主體詳細說明。需要說明的是，本實施方式所述輪式起重機的輪式底盤、動力系統、卷揚系統及操縱系統等主要功能部件與現有技術完全相同，具體請一并參見圖1所示的起重機整體結構示意，該圖中與本方案采用相同標記對結構相同的臂架進行了標示。為了詳細說明臂架角度檢測裝置的具體實現方式，請參見圖2，該圖2是本實施方式中所述臂架角度檢測裝置的單元框圖。該臂架角度檢測裝置主要包括第一角度傳感器1、第二角度傳感器2和控制器3。 第一角度傳感器1設置在臂架的頭部，第二角度傳感器2設置在臂架的尾部；控制器3實時獲取第一角度傳感器1和第二角度傳感器2采集的角度信號，并根據預設條件確定并輸出臂架的實際角度值信號。本文中所述臂架是指連接在塔臂4 (主臂)上的桁臂架5 (副臂)。應當理解的是， 該檢測裝置同樣適用于桁架結構形式的主臂。此外，本文本中臂架的頭部、尾部的限定與現有技術的常規理解相同，也就是說，臂架頭部是指其遠離底盤本體的一端，臂架尾部是指其接近底盤本體的另一端。以下結合圖3和圖4具體說明第一角度傳感器1和第二角度傳感器2在臂架上裝配位置；其中，圖3是本實施方式中所述桁臂架的側向視圖，圖4的圖3中所示桁臂架的俯視圖。如前所述，桁臂架5 (臂架)的主體構成及連接關系同樣與現有技術相同，且通過防后傾油缸6限制桁臂架5非常態后傾，并利用變幅支架7和相應卷揚配合來實現桁臂架 5的變幅操作。具體結合圖3和圖4所示，該桁臂架5包括連接架51、旋轉節52、多個過渡節53和頂節臂M依次連接而成，其中，連接架51用于實現與塔臂4的連接。本方案中，第一角度傳感器1和第二角度傳感器2分別設置在臂架的頭部和尾部是指第一角度傳感器 1設置在遠離底盤的端部，第二角度傳感器2設置在接近底盤的端部，即兩個角度傳感器分別設置在桁臂架5兩側端部的相應區域，而非限制為兩側極限位置的端點處。具體地，前述預設條件可以根據不同車型及臂架應用形式進行設定。優選地，該預設條件可以為=Κ*(α+β)/2;式中，Y為實際角度值信號，α為第一角度傳感器采集的角度信號，β為第二角度傳感器采集的角度信號，K為臂架彎曲撓度系數閾值。需要明確的是，這里所提及的臂架彎曲撓度系數閾值K需要根據不同的臂架長度確定，當然不同的車型應當作相應的調整。本方案中，控制器3可選用PLC可編程控制器，并基于CAN協議輸出臂架的實際角度值信號，具有響應速度快、精度高、抗干擾性強的特點。具體如圖2所示，該控制器3可以由存儲單元31、計算單元32和輸出單元33等三個主要模塊構成。其中，存儲單元31用于存儲K為臂架彎曲撓度系數閾值及預設條件公式，計算單元32用于根據及第一角度傳感器 1、第二角度傳感器2采集的角度信號及預設條件確定桁臂架5的實際角度值信號，輸出單元33用于根據計算單元32的計算結果輸出相應的信號。基于該臂架角度檢測裝置最終確定的實際臂架角度，一方面可以輸出至設置在操縱臺上的顯示器8，通過顯示器8根據所述控制器輸出的實際角度值信號顯示臂架的角度， 以便于操作者直觀獲知當前的臂架工作角度。另一方面，可以輸出至力矩限制計算系統，參與整機力矩限制其系統的計算，保證其檢測的準確性，確保車輛安全。當然，該信號的下游處理方式不是本申請的核心發明點所在，本領域技術人員基于現有技術完全可以實現，故本文不再贅述。應當理解，根據本發明的設計思想還可以作進一步的優化設計，例如，可在桁臂架 5中部的第三角度傳感器(圖中未示出)，控制器3實時獲取第一角度傳感器、第二角度傳感器和第三角度傳感器采集的角度信號，并根據預設條件確定并輸出臂架的實際角度值信號。當然，該第三角度傳感器可以設置為一個或者多個，以獲得最佳的檢測精度；與不同數量的第三角度傳感器相應的，應當設置不同的預設條件。除該臂架角度檢測裝置之外，本實施方式還提供一種臂架角度檢測方法。請參見圖5，該圖示出了該臂架角度檢測方法的流程框圖。該方法按如下步驟進行Al.確定存儲預設條件；A2.實時采集所述臂架頭部和臂架尾部的角度信號；A3.根據所述臂架頭部和臂架尾部的角度信號及預設條件確定并輸出所述臂架的實際角度值信號。優選地，根據CAN協議輸出所述臂架的實際角度值信號。特別說明的是，前述臂架角度檢測裝置不局限于圖中所示輪式起重機的桁臂架， 該方案可以適用于任何形式起重機的臂架角度的檢測。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.臂架角度檢測裝置，其特征在于，包括第一角度傳感器，設置在所述臂架的頭部；第二角度傳感器，設置在所述臂架的尾部；和控制器，實時獲取所述第一角度傳感器和第二角度傳感器采集的角度信號，并根據預設條件確定并輸出所述臂架的實際角度值信號。
2.根據權利要求1所述的臂架角度檢測裝置，其特征在于，所述預設條件為Y= Κ*(α+β)/2;式中，γ為實際角度值信號，α為第一角度傳感器采集的角度信號，β為第二角度傳感器采集的角度信號，K為臂架彎曲撓度系數閾值。
3.根據權利要求2所述的臂架角度檢測裝置，其特征在于，所述臂架彎曲撓度系數閾值K根據臂架長度確定。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的臂架角度檢測裝置，其特征在于，還包括設置在操縱臺上的顯示器，所述顯示器根據所述控制器輸出的實際角度值信號顯示臂架的角度。
5.根據權利要求1所述的臂架角度檢測裝置，其特征在于，所述控制器為PLC可編程控制器，并基于CAN協議輸出所述臂架的實際角度值信號。
6.根據權利要求1所述的臂架角度檢測裝置，其特征在于，還包括設置在臂架中部的第三角度傳感器，所述控制器實時獲取所述第一角度傳感器、第二角度傳感器和第三角度傳感器采集的角度信號，并根據預設條件確定并輸出所述臂架的實際角度值信號。
7.臂架角度檢測方法，其特征在于，實時采集所述臂架頭部和臂架尾部的角度信號； 并根據所述臂架頭部和臂架尾部的角度信號及預設條件確定并輸出所述臂架的實際角度值信號。
8.根據權利要求7所述的臂架角度檢測方法，其特征在于，根據CAN協議輸出所述臂架的實際角度值信號。
9.起重機，包括底盤及設置在所述底盤上的臂架，以及臂架角度檢測裝置；其特征在于，所述臂架角度檢測裝置如權利要求1-6中任一項所述。
10.根據權利要求9所述的起重機，其特征在于，所述起重機為輪式起重機。
全文摘要
本發明公開一種臂架角度檢測裝置，包括第一角度傳感器、第二角度傳感器及控制器；其中，所述第一角度傳感器設置在所述臂架的頭部，所述第二角度傳感器設置在所述臂架的尾部；所述控制器實時獲取所述第一角度傳感器和第二角度傳感器采集的角度信號，并根據預設條件確定并輸出所述臂架的實際角度值信號。本發明可完全規避臂架彎曲撓度的影響，有效提高了臂架角度的檢測精度；從而為計算相應工況下的臂架幅度及額定吊重量提供了可靠的保障，大大提高了整機作業的安全可靠性。在此基礎上，本發明還提供一種臂架角度檢測方法及應用該臂架角度檢測裝置的起重機。
文檔編號B66C23/36GK102502405SQ20111033965
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月31日 優先權日2011年10月31日
發明者崔華鵬, 張德榮, 曹立峰, 柴君飛 申請人:徐州重型機械有限公司