專利名稱：臂架位置控制裝置、混凝土泵車的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及工程機械領域，具體而言，涉及混凝土泵車。
背景技術：
目前，臂架泵車因其施工范圍大 ，作業(yè)速度快，越來越成為市場的主流，泵車的臂架不斷增長，其操作就越復雜，對安全可靠性的要求就更高。由于施工工地復雜多變，可能會有臂架末端碰到障礙物或施工人員，造成不必要的施工人員傷害和臂架損壞，這就要求臂架末端可以實時自動精確控制避開障礙物或施工人員。相關技術中，隨著泵車臂架長度的不斷增加，相應的臂架施工半徑也越來越大，但又受整車結構空間及經濟性能的限制，施工人員的視野有限，在復雜工地多節(jié)臂架聯動施工過程中，由于施工面的不確定因素，臂架的末端可能碰到施工面或施工人員，導致不必要的臂架損壞及人員傷害。如何自動控制臂架末端位置，防止碰到施工面上的障礙物及施工人員，確保臂架末端施工安全可靠成為了控制的關鍵。因此需要一種自動控制臂架末端位置技術，能夠自動調整臂架末端位置到安全范圍內施工，確保臂架動作的安全可靠。

發(fā)明內容
考慮到上述背景技術，本發(fā)明的一個目的是提供一種臂架位置控制裝置，能夠實現自動調整臂架末端位置到安全范圍施工，確保臂架動作的安全可靠。根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種臂架位置控制裝置，包括測距單元、控制器和多路電磁控制閥組，其中，所述測距單元采集所述臂架與所述臂架附近障礙物之間的距離，將采集的距離信號傳送至所述控制器；所述控制器連接至所述多路電磁控制閥組，根據所述距離信號判斷所述臂架與所述障礙物之間的距離是否小于等于預設安全距離，在所述臂架與所述障礙物之間的距離小于等于所述預設安全距離時，向所述多路電磁控制閥組發(fā)送電流調節(jié)信號；所述多路電磁控制閥組根據所述電流調節(jié)信號，控制相應臂架油缸的液壓油量，以調節(jié)所述臂架的位置，使臂架與所述障礙物之間的距離大于所述預設安全距離。因此，該多路電磁控制閥組用于實現對各節(jié)臂架油缸液壓油流量的控制，比例閥電流的大小直接決定閥芯的通流面積，該測距單元用于對臂架實時姿態(tài)的檢測，將臂架動作信息反饋給控制器，進而對多路電磁控制閥組的比例電流進行修正，以調整臂架姿態(tài)。在該技術方案中，測距單元采集臂架與障礙物之間的距離，將該距離與安全距離進行比較，當不在安全距離內時，及時調整臂架位置，使其在安全范圍內，從而可有效地避免臂架碰到施工面上的障礙物及施工人員，確保了臂架施工的安全性。在上述技術方案中，優(yōu)選地，還可以包括操控元件或顯示輸入屏，通過所述操控元件或所述顯示輸入屏將操作人員輸入的所述預設安全距離傳送至所述控制器進行保存。由于施工現場情況復雜，有很多不確定因素，因此安全距離也需要根據不同情況進行調整以確保施工安全。通過該技術方案操作人員可以簡單、方便地預設安全距離。
在上述任一技術方案中，優(yōu)選地，所述控制器還用于在所述臂架與所述障礙物之間的距離小于等于所述預設安全距離時，向所述操控元件和所述顯示輸入屏發(fā)送警示信號。在該技術方案中，混凝土泵車在臂架與障礙物之間的距離小于等于預設安全距離時，一方面自動控制臂架位置，一方面發(fā)送警示信號，給操作人員警示，進一步確保了施工的安全。在上述任一技術方案中，優(yōu)選地，還可以包括報警單元，連接至所述控制器；所述控制器在所述臂架與所述障礙物之間的距離小于等于所述預設安全距離時，向所述報警單元發(fā)送報警信號，所述報警單元在接收到所述報警信號時進行報警。在該技術方案中，由報警單元進行報警提示，避免施工面和現場施工人員損傷。在上述任一技術方案中，優(yōu)選地，所述測距單元為激光測距單元或紅外測距單元或全球定位系統(tǒng)測距單元或超聲波測距單元。 根據本發(fā)明的另一方面，還提供了一種混凝土泵車，包括臂架，還包括如上述任一技術方案中所述的臂架位置控制裝置，所述臂架位置控制裝置的測距單元設置于所述臂架。在上述任一技術方案中，優(yōu)選地，所述測距單元的數量至少為兩個，間隔設置于所述臂架。在上述任一技術方案中，優(yōu)選地，所述測距單元設置于所述臂架末端，且所述測距單元的測距方向豎直向下。在上述任一技術方案中，優(yōu)選地，所述測距單元通過豎向保持部件連接至所述臂架末端，所述豎向保持部件的上部與所述臂架末端鉸接。在上述任一技術方案中，優(yōu)選地，所述豎向保持部件為一圓環(huán)，所述圓環(huán)的上部通過銷軸可旋轉地安裝在所述臂架末端，所述銷軸的軸向垂直于所述臂架，所述測距單元設置在所述圓環(huán)的下部。優(yōu)選地，所述豎向保持部件還可以為一呈等腰三角形的盤形凸輪，盤形凸輪的頂角通過銷軸可旋轉地安裝在所述臂架末端，所述銷軸的軸向垂直于所述臂架，所述測距單元安裝在所述盤形凸輪底邊。在上述技術方案中，測距單元通過豎向保持部件連接至臂架，可以確保測距單元檢測方向始終豎直向下，確保臂架末端與施工面之間保持適當的安全距離，實現自動調整臂架末端位置到安全范圍施工，確保臂架動作的安全可靠。上述技術方案中的臂架位置控制裝置還可應用于布料機、全地面起重機、汽車起重機。根據本發(fā)明的技術方案，通過測距單元獲取臂架與障礙物之間的距離，從而能夠自動調整臂架位置到安全范圍內施工，確保臂架動作的安全可靠；同時在臂架位置到安全范圍以外時會給操作人員警示，進一步確保施工安全。


圖I示出了根據本發(fā)明的一個實施例的臂架位置控制裝置的示意圖；圖2示出了根據本發(fā)明的一個實施例的豎向保持部件的結構示意圖3示出了根據本發(fā)明的又一實施例的豎向保持部件的結構示意圖；圖4示出了根據本發(fā)明的實施例的混凝土泵車中測距單元的另一種安裝方式；圖5示出了根據本發(fā)明的實施例的臂架位置控制方法的流程圖。圖I至圖4中的部件名稱與附圖標記之間的對應關系為102測距單元；104控制器；106多路電磁控制閥組；108臂架油缸；110顯示輸入屏；112操作元件；114報警單元；202圓環(huán)；208安裝孔；300盤形凸輪。
具體實施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點，下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行進一步的詳細描述。 在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本發(fā)明的保護范圍并不受下面公開的具體實施例的限制。下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。首先結合圖I詳細說明根據本發(fā)明的實施例的臂架位置控制裝置。圖I示出了根據本發(fā)明的一個實施例的臂架位置控制裝置的示意圖。如圖I所示，根據本發(fā)明的實施例的臂架位置控制裝置100，包括測距單元102、控制器104和多路電磁控制閥組106，其中，測距單元102采集臂架與臂架附近障礙物之間的距離，將采集的距離信號傳送至控制器104 ;控制器104連接至多路電磁控制閥組106，根據距離信號判斷臂架與障礙物之間的距離是否小于等于預設安全距離，在臂架與障礙物之間的距離小于等于預設安全距離時，向多路電磁控制閥組106發(fā)送電流調節(jié)信號；多路電磁控制閥組106根據電流調節(jié)信號，控制相應臂架油缸108的液壓油量，以調節(jié)臂架的位置，使臂架與障礙物之間的距離大于預設安全距離。因此，該多路電磁控制閥組106用于實現對各節(jié)臂架油缸液壓油流量的控制，t匕例閥電流的大小直接決定閥芯的通流面積，該測距單元102用于對臂架實時姿態(tài)的檢測，將臂架動作信息反饋給控制器104，進而對多路電磁控制閥組106的比例電流進行修正，以調整臂架姿態(tài)。在該技術方案中，測距單元102采集臂架與障礙物之間的距離，將該距離與安全距離進行比較，當不在安全距離內時，及時調整臂架位置，使其在安全范圍內，從而可有效地避免臂架碰到施工面上的障礙物及施工人員，確保了臂架施工的安全性。在上述技術方案中，優(yōu)選地，還包括操控元件112(例如遙控器)或顯示輸入屏110(例如觸摸顯示輸入裝置)，通過操控元件112或顯示輸入屏110將操作人員輸入的預設安全距離傳送至控制器104進行保存。由于施工現場情況復雜，有很多不確定因素，因此安全距離也需要根據不同情況進行調整以確保施工安全。通過該技術方案操作人員可以簡單、方便地預設安全距離。優(yōu)選地，控制器104還用于在臂架與障礙物之間的距離小于等于所述預設安全距離時，向操控元件112和顯示輸入屏110發(fā)送警示信號。在該技術方案中，混凝土泵車在臂架與障礙物之間的距離小于等于預設安全距離時一方面自動控制臂架位置，一方面發(fā)送警示信號，給操作人員警示，進一步確保了施工的安全。優(yōu)選地，該混凝土泵車還可以包括報警單元114 (例如蜂鳴器)，連接至控制器104 ;控制器104在臂架與障礙物之間的距離小于等于預設安全距離時，向報警單元114發(fā)送報警信號，報警單元114在接收到報警信號時進行報警。由報警單元114進行報警提示，避免施工面和現場施工人員損傷。根據本發(fā)明的實施例的混凝土泵車，包括臂架，還包括如圖I所示的臂架位置控制裝置100，臂架位置控制裝置100的測距單元102設置于臂架。上述混凝土泵車采用了臂架位置控制裝置100，其產生的作用與臂架位置控制裝置100的作用相同，不再敷述。 優(yōu)選的，所述測距單元102設置于臂架末端，所述測距單元102的測距方向豎直向下。在該技術方案中，測距單元102設置于臂架末端且其測距方向豎直向下，測距單元102檢測臂架末端與其正下方障礙物(即施工面)之間的距離，便于在泵車施工時對臂架末端的控制。優(yōu)選的，測距單元102通過豎向保持部件連接至臂架末端，豎向保持部件的上部與臂架末端鉸接。如圖2所示，在一種實施方式中，該豎向保持部件為一圓環(huán)202，圓環(huán)202的上部設置有安裝孔208，臂架末端設置有銷軸，銷軸的軸向垂直于臂架，圓環(huán)202通過銷軸穿設在安裝孔208中，實現可旋轉地安裝在臂架末端，測距單元102設置在圓環(huán)202的下部。在該技術方案中，由于該圓環(huán)202上部可旋轉地安裝在臂架末端，銷軸的軸向垂直于臂架，測距單元102設置在圓環(huán)202的下部，這樣，無論臂架位置如何變化，測距單元102的測距方向仍保持豎直向下，方便檢測臂架末端與水平施工面之間的距離。在另一種實施方式中，如圖3所示，豎向保持部件為一大體呈等腰三角形的盤形凸輪300，盤形凸輪300的頂角通過銷軸可旋轉地安裝在臂架，銷軸的軸向垂直于臂架，測距單元102安裝在盤形凸輪300底邊。在圖3中，測距單元102可以安裝在盤形凸輪300的底部，在該盤形凸輪300的上方同樣還設置有安裝孔208，通過該安裝孔208可以將盤形凸輪300可旋轉地安裝在臂架末端，無論臂架末端位置如何變化，該測距單元102的檢測方向能夠始終保持豎直向下。圖4示出了根據本發(fā)明的實施例的混凝土泵車中測距單元102的另一種安裝方式。如圖4所示，所述測距單元102的數量至少為兩個，圖中為四個，測距單元102的數量可根據實際需要選擇其他數量，各個測距單元102間隔設置于臂架，在該實現方式中，測距單元102為超聲波探頭。超聲波探頭安裝在臂架的輸送管支撐座上或側板上，探頭的探測距離(即預設安全距離)可以由控制器104來設定。當臂架與障礙物之間的距離小于等于預設安全距離時，可以向多路電磁控制閥組106發(fā)送電流調節(jié)信號，可以實現多路閥比例電流的閉環(huán)控制，解決了設備間特性差異帶來的同步效果不一致的問題；同時可以向報警單元114發(fā)送報警信號。因此，采用超聲波測距原理，在控制器的控制下，由探頭發(fā)射超聲波信號，當遇到障礙物時，產生回波信號，傳感器接收到回波信號后經控制器進行數據處理，判斷出障礙物的位置，并由蜂鳴器發(fā)出警告，及時進行警示，避免臂架受損或人員傷害。在此，本領域內的技術人員應該理解，測距單元102可以為激光測距單元、紅外測距單元、全球定位系統(tǒng)測距單元或超聲波測距單元中的任一種。這些測量設備均可以檢測臂架與障礙物之間的距離。下面結合圖5進一步說明根據本發(fā)明的混凝土泵車的具體控制過程。在該實施例中，可以將測距單元102安裝在臂架末端，如圖5所示，在步驟502，將臂架操作單元(例如遙控器)的手動信號轉化為電信號控制臂架姿態(tài)，在步驟504，根據實際施工情況，設定臂架末端與臂架附近障礙物，例如施工面(即障礙物所在的平面)之間最大的安全操作距離tv在步驟506，實時測量臂架末端與施工面之間的垂直距離h，在步驟508，判斷測量出的距離h是否大于Iv若判斷結果為大于Iv則進入步驟514。若判斷結果 為小于&，則進入步驟510，說明臂架末端超出安全施工范圍，繼續(xù)進入步驟512，調整臂架末端姿態(tài)，進入步驟514，使臂架末端在安全施工范圍內。 從上述流程可知，當有臂架操作時，安裝在臂架末端上的豎向保持部件上的測矩傳感器能夠實時檢測臂架末端與施工面之間的垂直矩離h，通過遙控器或顯示屏預先設定了一個臂架末端安全施工垂直矩離&，控制器實時比較檢測矩離h與安全施工垂直矩離Iitl之間的大小，當Dhtl時，說明臂架末端在安全范圍內進行施工；當IKhtl時，說明臂架末端超出安全施工范圍，此時，控制器將向遙控器和顯示屏發(fā)出警示信號并自動將臂架末端適當調整到合理的安全施工矩離范圍內，實現臂架操作施工時的安全可靠。以上結合附圖詳細說明了本發(fā)明的技術方案，考慮到相關技術中，泵車臂架長度的不斷增加，施工人員的視野有限，在復雜工地多節(jié)臂架聯動施工過程中末端臂架可能碰到施工面或施工人員，導致不必要的臂架損壞及人員傷害，本發(fā)明提出了一種臂架末端位置控制技術，能夠實現自動調整臂架末端位置到安全范圍施工，確保臂架動作的安全可靠；同時在臂架末端位置到安全范圍以外時會給操作人員警示，進一步確保施工安全。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種臂架位置控制裝置，其特征在于，包括測距單元(102)、控制器(104)和多路電磁控制閥組(106)，其中， 所述測距單元(102)采集所述臂架與所述臂架附近障礙物之間的距離，將采集的距離信號傳送至所述控制器(104)； 所述控制器(104)連接至所述多路電磁控制閥組(106)，根據所述距離信號判斷所述臂架與所述障礙物之間的距離是否小于等于預設安全距離，在所述臂架與所述障礙物之間的距離小于等于所述預設安全距離時，向所述多路電磁控制閥組(106)發(fā)送電流調節(jié)信號; 所述多路電磁控制閥組(106)根據所述電流調節(jié)信號，控制相應臂架油缸的液壓油量，以調節(jié)所述臂架的位置，使臂架與所述障礙物之間的距離大于所述預設安全距離。
2.根據權利要求I所述的臂架位置控制裝置，其特征在于，還包括操控元件(112)或顯示輸入屏(110)，通過所述操控元件(112)或所述顯示輸入屏(110 )將操作人員輸入的所述預設安全距離傳送至所述控制器(104)進行保存。
3.根據權利要求I所述的臂架位置控制裝置，其特征在于，還包括報警單元(114)，連接至所述控制器(104); 所述控制器(104)在所述臂架與所述障礙物之間的距離小于等于所述預設安全距離時，向所述報警單元(114)發(fā)送報警信號，所述報警單元(114)在接收到所述報警信號時進行報警。
4.根據權利要求I至3中任一項所述的臂架位置控制裝置，其特征在于，所述測距單元(102)為激光測距單元或紅外測距單元或全球定位系統(tǒng)測距單元或超聲波測距單元。
5.一種混凝土泵車，包括臂架，其特征在于，還包括如權利要求I至4中任一項所述的臂架位置控制裝置，所述臂架位置控制裝置的測距單元(102)設置于所述臂架。
6.根據權利要求5所述的混凝土泵車，其特征在于，所述測距單元(102)的數量至少為兩個，間隔設置于所述臂架。
7.根據權利要求5所述的混凝土泵車，其特征在于，所述測距單元(102)設置于所述臂架末端，且所述測距單元(102)的測距方向豎直向下。
8.根據權利要求7所述的混凝土泵車，其特征在于，所述測距單元(102)通過豎向保持部件連接至所述臂架末端，所述豎向保持部件的上部與所述臂架末端鉸接。
9.根據權利要求8所述的混凝土泵車，其特征在于，所述豎向保持部件為一圓環(huán)(202)，所述圓環(huán)(202)的上部通過銷軸可旋轉地安裝在所述臂架末端，所述銷軸的軸向垂直于所述臂架，所述測距單元(102)設置在所述圓環(huán)(202)的下部。
10.根據權利要求8所述的混凝土泵車，其特征在于，所述豎向保持部件為一呈等腰三角形的盤形凸輪(300)，盤形凸輪(300)的頂角通過銷軸可旋轉地安裝在所述臂架末端，所述銷軸的軸向垂直于所述臂架，所述測距單元(102)安裝在所述盤形凸輪(300)底邊。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種臂架位置控制裝置，包括測距單元、控制器和多路電磁控制閥組，其中，測距單元采集所述臂架與臂架附近障礙物之間的距離，將采集的距離信號傳送至控制器；控制器連接至多路電磁控制閥組，根據距離信號判斷臂架與障礙物之間的距離是否小于等于預設安全距離，在臂架與障礙物之間的距離小于等于預設安全距離時，向多路電磁控制閥組發(fā)送電流調節(jié)信號；多路電磁控制閥組根據電流調節(jié)信號，控制相應臂架油缸的液壓油量，以調節(jié)臂架的位置，使臂架與所述障礙物之間的距離大于所述預設安全距離。通過本發(fā)明的技術方案，能夠實現自動調整臂架末端位置到安全范圍施工，確保臂架動作的安全可靠。
文檔編號E04G21/04GK102799193SQ20121032864
公開日2012年11月28日 申請日期2012年9月7日 優(yōu)先權日2012年9月7日
發(fā)明者魏志魁, 張啟軍, 譚鏡 申請人:三一重工股份有限公司