專利名稱：單邊作業(yè)控制器及混凝土泵車的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及工程機械技術領域，具體涉及單邊作業(yè)控制器及混凝 土泵車。
背景技術：
負載作業(yè)時，輪式工程機械底盤通常需要伸出支腿以提高工作穩(wěn)定性， 比如，混凝土泵車。為了提高整車的工作穩(wěn)定性，確保作業(yè)過程中的人身
和財產(chǎn)安全，現(xiàn)有混凝土泵車的底盤兩側分別設置有前支腿和后支腿；作 業(yè)前，需要將四個支腿伸出，從而為極限工作高度和工作幅度的作業(yè)工況 提供可靠的保證。
傳統(tǒng)的混凝土泵車在施工作業(yè)過程中，要求四個支腿必須全部打開支 起才能進行泵送操作，在泵車周圍的施工現(xiàn)場需要預留一定的空間距離， 供支腿打開所用。然而，在狹小的工地中施工，支腿作業(yè)時常受場地空間 的限制，因此，大大降低了混凝土泵車對工作環(huán)境的適應性。
為解決上述問題，單邊作業(yè)控制技術在混凝土泵車上得到了有效應用， 即，通過限制泵車臂架工作時的水平旋轉角度，使得泵車在單側支腿伸出 時依然可以進行泵送操作，減少了泵車占用的工作空間，進而可以提高泵 車的環(huán)境適應性。該控制技術的基本原理為通過檢測支腿的收回狀態(tài)和 轉臺的回轉角度，確定臂架是否可以在限制的水平旋轉角度內進行單邊作 業(yè)，即，當支腿檢測元件檢測到泵車的一側支腿均處于收回狀態(tài)，而另一 側支腿均完全打開時，則泵車執(zhí)行單邊作業(yè)功能。然而，該方法中泵車控 制系統(tǒng)默認支腿為完全打開，且支腿打開后檢測元件就不再工作，這樣， 在一側的支腿均沒有完全打開到位時，臂架回轉則不再受區(qū)域限制；在這 種情況下，若泵車執(zhí)行極限工作高度和工作幅度的作業(yè)，極易造成翻車事 故。
另外，檢測元件故障或支腿檢測線路出現(xiàn)故障時，同樣存在上述不安全隱患。
實用新型內容
針對上述缺陷，本實用新型解決的技術問題在于，提供單邊作業(yè)控制 器，以有效避免現(xiàn)有控制技術所存在的不安全隱患。在此基礎上，本實用 新型還提供了 一種具有該控制器的混凝土泵車。
本實用新型提供的單邊作業(yè)控制器，用于底盤兩側具有支腿的工程機 械，以控制該工程機械執(zhí)行單邊作業(yè)模式，包括相關參數(shù)信號采集單元、
工況判斷單元、控制信號輸出單元和控制參數(shù)存儲單元；其中，所述相關 參數(shù)信號采集單元，用于獲取各支腿的狀態(tài)；所述工況判斷單元，用于以 位于底盤一側的支腿是否均處于非完全打開狀態(tài)且位于底盤另一側的支月逸 是否處于完全打開狀態(tài)為條件，獲得是否為單邊作業(yè)工況的判斷結果；所 述控制信號輸出單元，用于當判斷結果表征為單邊作業(yè)工況時，根據(jù)預設 的單邊作業(yè)模式控制參數(shù)發(fā)出控制信號至執(zhí)行元件；所述控制參數(shù)存儲單 元，用于存儲單邊作業(yè)模式參數(shù)。
優(yōu)選地，所述相關參數(shù)信號采集單元還用于獲取臂架回轉角度；且該 控制器還包括工作狀態(tài)判斷單元，所述工作狀態(tài)判斷單元用于以是否獲得 臂架回轉角度信號為條件，獲得是否為正常工作狀態(tài)的判斷結果；當判斷 結果表征為正常工作狀態(tài)時，則發(fā)出信號啟動工況判斷結果。
優(yōu)選地，所述控制參數(shù)存儲單元還用于存儲底盤兩側支腿的狀態(tài)參數(shù) 預設值，該狀態(tài)參數(shù)預設為收回狀態(tài)。
優(yōu)選地，所述控制信號輸出單元以脈沖寬度調制信號方式輸出控制信 號至執(zhí)行元件。
本實用新型提供的混凝土泵車，包括底盤、上車轉臺、臂架回轉角度 檢測器件、四個支腿狀態(tài)檢測器件和如前所述的單邊作業(yè)控制器；其中， 所述底盤的兩側分別具有前支腿和后支腿；所述上車轉臺在回轉減速機驅 動下可相對于底盤轉動；所述臂架回轉角度檢測器件設置在回轉支撐上； 所述四個支腿狀態(tài)檢測器件分別與底盤兩側的前支腿和后支腿對應設置；且每個所述支腿狀態(tài)檢測器件包括檢測板和檢測元件；所述檢測板設置在
回轉底座或支腿上；所述4全測元件設置在支腿或回轉底座上，以便于支腿 完全打開時，所述檢測元件與檢測板相對并發(fā)出支腿狀態(tài)信號至所述單邊 作業(yè)控制器；所述臂架回轉角度檢測器件輸出臂架回轉角度信號至所述單 邊作業(yè)控制器；所述單邊作業(yè)控制器發(fā)出的控制信號用于控制回轉減速機 的啟停操作。
優(yōu)選地，所述臂架回轉角度檢測器件通過安裝板與回轉底座固定連接。 優(yōu)選地，所述臂架回轉角度檢測器件采用總線多圈絕對型檢測器件。 與現(xiàn)有技術相比，本實用新型以位于底盤一側的支腿是否均處于非完 全打開狀態(tài)且位于底盤另一側的支腿是否處于完全打開狀態(tài)為條件，判斷 當前是否為單邊作業(yè)工況。也就是說，當同側的支腿均處于非完全打開狀 態(tài)時，判斷結果為確定該車處于單邊作業(yè)工況；此時，設備只能在單邊作 業(yè)模式下作業(yè)。因此，本實用新型能夠有效避免了設備在支腿未完全打開 狀態(tài)下執(zhí)行全工況作業(yè)模式，可防止因操作者的不當操作導致泵車傾翻的
采用本實用新型的混凝土泵車能夠適應不同的工地工況，大大提高了設備 的適應性。
在本實用新型的優(yōu)選方案中，在進行工況判斷之前首先判斷是否臂架 回轉角度^r測器件是否為正常工作狀態(tài)，即，若獲得臂架回轉角度參數(shù)信 號，則執(zhí)行工況判斷；若未獲得臂架回轉角度參數(shù)信號，則不再執(zhí)行下一 步操作，以保證在系統(tǒng)各器件均穩(wěn)定工作的前提下進行作業(yè)，避免由于臂 架檢測角度不準確引起的泵車傾翻危險。
在本實用新型的又一優(yōu)選方案中，預設底盤兩側支腿的狀態(tài)參數(shù)為收 回狀態(tài)，也就是說，支腿狀態(tài)的默認值為收回狀態(tài)。在支腿檢測元件或者 線路發(fā)生故障時，默認該支腿為收回狀態(tài)，因此，可限制臂架的回轉區(qū)域， 并進一步提高了設備作業(yè)的安全可靠性。

圖1示出了混凝土泵車執(zhí)行全工況作業(yè)模式時的臂架回轉區(qū)域；
圖2示出了混凝土泵車執(zhí)行單邊作業(yè)模式時時的臂架回轉區(qū)域；
圖3是圖3實施例中所述單邊作業(yè)控制器的組成框圖4是實施例中所述混凝土泵車的整體結構示意圖5是圖4的I部放大圖，示出了臂架回轉角度檢測器件的裝配關系；
圖6是圖4的II部放大俯視圖，示出了前支腿狀態(tài)檢測器件的裝配關
系；
圖7是圖4的in部放大俯視圖，示出了后支腿狀態(tài)檢測器件的裝配關系。
圖3 —圖7中
控制器l、相關參數(shù)信號采集單元11、工況判斷單元12、控制信號輸 出單元13、控制參數(shù)存儲單元14、工作狀態(tài)判斷單元15;
底盤IO、上車轉臺20、臂架回轉角度^r測器件30、安裝板31、防護 蓋32、支腿狀態(tài)檢測器件4(K 、 40〃 、檢測板41' 、 41〃 、檢測元件42 '、42〃 、前支腿50、后支腿60、安裝板61、回轉減速機70、回轉支撐 80、回轉底座81。
具體實施方式
本實用新型的核心在于，以支腿檢測采用打開檢測方式作為判斷的基 礎，確定當前工況是否啟動單邊作業(yè)模式，為臂架回轉角度限制提供依據(jù)； 即，當一側支腿沒有完全打開，而另一側支腿完全打開時，泵車執(zhí)行單邊 作業(yè)模式，克服了由于支腿未完全打開而執(zhí)行單邊作業(yè)模式所存在的缺陷。 不失一般性，下面以混凝土泵車的控制系統(tǒng)為例進行說明。 混凝土泵車具有全工況作業(yè)和單邊作業(yè)兩種模式，通常情況下，在較 為寬闊的施工現(xiàn)場，混凝土泵車通常執(zhí)行全工況作業(yè)模式，作業(yè)過程中穩(wěn) 定性較好，即，底盤支腿全部打開并支起。參見圖1，在全工況作業(yè)模式， 臂架的回轉角度為雙向回轉270° 。而受場地空間的限制，比如在隧道 和室內施工作業(yè)，混凝土泵車需要執(zhí)行單邊作業(yè)模式，以提高泵車的適用性和機動靈活性，即，只有一側底盤支腿完全打開并支起。參見圖2,在
單邊作業(yè)模式，臂架的回轉角度為單向回轉120° ,其回轉區(qū)域為支腿 完全打開側。
在混凝土泵車進行泵送作業(yè)前，控制系統(tǒng)根據(jù)支腿狀態(tài)檢測器件所獲 得的支腿狀態(tài)信號，選擇執(zhí)行全工況作業(yè)或單邊作業(yè)模式。為詳細說明本 實用新型提供的單邊作業(yè)控制器，請參見圖3,該圖是本實用新型單邊作 業(yè)控制器的組成框圖。
所述控制器1，包括
相關參數(shù)信號采集單元11,用于獲取各支腿的狀態(tài)；具體地，若支腿 處于完全打開狀態(tài)，則檢測元件發(fā)送信號。
工況判斷單元12,用于以位于底盤一側的支腿是否均處于非完全打開 狀態(tài)且位于底盤另 一側的支腿是否處于完全打開狀態(tài)為條件，獲得是否為 單邊作業(yè)工況的判斷結果；也就是說，判斷條件需要同時滿足兩個條件 其一是一側支腿處于完全打開狀態(tài)；其二是另一側支腿處于非完全打開狀 態(tài)。
控制信號輸出單元13,用于當判斷結果表征為單邊作業(yè)工況時，根據(jù) 預設的單邊作業(yè)模式控制參數(shù)發(fā)出控制信號至執(zhí)行元件；和
控制參數(shù)存儲單元14,用于存儲單邊作業(yè)^t式參數(shù)。優(yōu)選地，所述控 制參數(shù)存儲單元14為可讀寫存儲器，并設置用以與外部設備通信的I/O端 口，從而便于根據(jù)不同系統(tǒng)特性調整控制參數(shù)，提高控制器l的通用性。
需要說明的是，本文未對前述用于控制執(zhí)行元件工作的單邊作業(yè)模式 參數(shù)進行詳細闡述，該部分的控制原理與現(xiàn)有技術大致相同，臂架回轉基 于操縱信號在限制區(qū)域范圍內回轉。在由于本領領域的普通技術人員基于 現(xiàn)有技術完全可以實現(xiàn)，故在此未予贅述。
基于上述目的本實用新型采用的是支腿打開檢測方式。與現(xiàn)有單邊作 業(yè)工況的判斷條件相比，區(qū)別點在于只要支腿未完全打開就需要判斷是否 適用單邊作業(yè)工況。這樣，在支腿在打開且未完全打開的狀態(tài)下，泵車不能執(zhí)行全工況作業(yè)模式，從而可有效避免了泵車傾翻的危險。
眾所周知，臂架在泵送作業(yè)過程當中，需要時時獲得臂架回轉角度參 數(shù)信號，并以此參數(shù)信號為基礎控制臂架在限制區(qū)域范圍內擺動作業(yè)。但 是，如果出現(xiàn)臂架檢測部件發(fā)生故障的狀況下，就無法保證作業(yè)控制的安 全性。
進一步地，所述相關參數(shù)信號采集單元還用于獲取臂架回轉角度；如 圖3所示，該控制器還包括
工作狀態(tài)判斷單元15,用于以是否獲得臂架回轉角度信號為條件，獲 得是否為正常工作狀態(tài)的判斷結果；當判斷結果表征為正常工作狀態(tài)時， 則發(fā)出信號啟動工況判斷結果。
本實施例中，在開機后、進行工況判斷之前，首先判斷是否能夠正常 獲得臂架回轉角度信號，也就是說，若獲得臂架回轉角度參數(shù)信號，則執(zhí) 行工況判斷；若未獲得臂架回轉角度參數(shù)信號，則不再執(zhí)行下一步操作， 以保證在系統(tǒng)各器件均穩(wěn)定工作的前提下進行作業(yè)，避免由于臂架檢測角 度不準確引起的泵車傾翻危險。
優(yōu)選地，所述控制參數(shù)存儲單元還用于存儲底盤兩側支腿的狀態(tài)參數(shù) 預設值，該狀態(tài)參數(shù)預設為收回狀態(tài)。
也就是說，支腿狀態(tài)的默認值為收回狀態(tài)。在支腿^r測元件或者線路 發(fā)生故障時，默認該支腿為收回狀態(tài)，因此，可限制臂架的回轉區(qū)域，并 進一步提高了設備作業(yè)的安全可靠性。
另外，所述輸出至執(zhí)行元件的控制信號為脈沖寬度調制(PWM)信號。 即對應不同的判斷結果，產(chǎn)生不同占空比例的PWM電壓或電流。這種 PWM電壓或電流，控制器到被控系統(tǒng)的信號具有較好的連續(xù)性，從而保 證臂架操作穩(wěn)定性。
在上述實施例所提供控制器的基礎上，本實用新型提供的混凝土泵車 如圖4所示，筒述如下。
圖4示出了混凝土泵車的整體結構。該泵車包括底盤10、上車轉臺20、臂架回轉角度檢測器件30、四個支腿狀態(tài)檢測器件40和如前所述的單邊 作業(yè)控制器(圖中未示出)。其中，底盤的兩側分別具有前支腿50和后支 腿60;上車轉臺20在回轉減速才幾70驅動下可相對于底盤10轉動；四個 支腿狀態(tài)檢測器件分別與底盤兩側的前支腿和后支腿對應設置(圖中未一 一示出)；參見圖5，臂架回轉角度檢測器件30設置在回轉底座81上，具 體地，臂架回轉角度檢測器件30通過安裝板31與回轉底座81固定連接， 其外周設置有防護蓋32,以適應惡劣作業(yè)環(huán)境。需要說明的是，該混凝土 泵車底盤、轉臺、動力系統(tǒng)以及臂架系統(tǒng)等其它主要功能部件不是本專利 的發(fā)明點所在，在此不予贅述。
具體地，每個支腿狀態(tài)檢測器件包括檢測板和檢測元件，其中，檢測 板設置在回轉底座或支腿上；；險測元件設置在支腿或回轉底座上。
請參見圖6，該圖示出了前支腿狀態(tài)檢測器件40'的裝配關系圖。圖 中所示，；險測板41'設置在前支腿50上，4全測元件42'設置在回轉底座 81上，這樣，支腿完全伸出時，所述4全測元件42'與才全測板41'相對， 此時，檢測元件42'發(fā)出前支腿狀態(tài)信號至單邊作業(yè)控制器。
請參見圖7，該圖示出了后支腿狀態(tài)檢測器件40〃的裝配關系圖。圖 中所示，才企測板41〃設置在回轉底座81上，片全測元件42〃通過安裝板61 固定設置在后支腿60上，這樣，支腿完全擺出時，所述檢測元件42〃與 檢測板41〃相對，此時，檢測元件42〃發(fā)出后支腿狀態(tài)信號至單邊作業(yè)控 制器。
應當理解，底盤兩側的前、后支腿上的檢測器件的裝配方式是一致的， 單邊作業(yè)控制器根據(jù)所獲得的參數(shù)信號發(fā)出的控制信號至執(zhí)行元件，以控 制回轉減速機的啟停操作。
優(yōu)選地，所述臂架回轉角度檢測器件30釆用總線多圈絕對型檢測器 件。總線多圏絕對型檢測器件有效規(guī)避了單圈檢測器件在斷電時輸出角度 數(shù)據(jù)混亂，以及電位計存在工作死區(qū)的缺陷。其具有傳輸數(shù)據(jù)的準確性高、 數(shù)據(jù)值與回轉角度一一對應的特點，能夠滿足總線故障報警、元件開機自檢等要求。
控制器通過CAN總線系統(tǒng)實時檢測各相關參數(shù)信號，當不滿足單邊 作業(yè)工況的判斷條件時，通過PID計算輸出相應的控制電流信號至回轉制 動器，此時臂架就無法執(zhí)行轉動，以避免發(fā)生泵車傾翻的事故。
操作者對泵車進行施工作業(yè)時，不需刻意關注泵車的支腿狀況及回轉 角度，在操作單邊作業(yè)工況和全工況時，其臂架操作方式完全相同。根據(jù) 具體應用工況，當由于泵車受工作空間的限制需使用單邊作業(yè)功能時，在
需施工澆注的工地一側完全打開泵車支腿(前伸縮腿、后擺動腿)；泵車的 另一側支腿(前伸縮腿、后擺動腿)可以在未打開支腿的狀態(tài)下直接支起 泵車，或者適量的把支腿打開一定程度。這時完全打開支腿的一邊檢測元 件會檢測到支腿，而另一邊由于任何一個檢測元件未檢測到支腿，泵車控 制系統(tǒng)自動執(zhí)行單邊作業(yè)模式，限制回轉臂架的回轉角度?？刂七^程中， 控制器基于支腿狀態(tài)檢測器件的檢測信號分析確定臂架回轉方向、回轉角 度，基于臂架回轉角度檢測信號分析確定回轉執(zhí)行元件是否執(zhí)行或停止。
以上所述僅是本實用新型的優(yōu)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，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出 若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1、單邊作業(yè)控制器，用于底盤兩側具有支腿的工程機械，其特征在于，包括相關參數(shù)信號采集單元，用于獲取各支腿的狀態(tài)；工況判斷單元，用于以位于底盤一側的支腿是否均處于非完全打開狀態(tài)且位于底盤另一側的支腿是否處于完全打開狀態(tài)為條件，獲得是否為單邊作業(yè)工況的判斷結果；控制信號輸出單元，用于當判斷結果表征為單邊作業(yè)工況時，根據(jù)預設的單邊作業(yè)模式控制參數(shù)發(fā)出控制信號至執(zhí)行元件；和控制參數(shù)存儲單元，用于存儲單邊作業(yè)模式參數(shù)。
2、 根據(jù)權利要求1所述的單邊作業(yè)控制器，其特征在于，所述相關參 數(shù)信號采集單元還用于獲取臂架回轉角度；且該控制器還包括工作狀態(tài)判斷單元，用于以是否獲得臂架回轉角度信號為條件，獲得是 否為正常工作狀態(tài)的判斷結果；當判斷結果表征為正常工作狀態(tài)時，則發(fā)出 信號啟動工況判斷結果。
3、 根據(jù)權利要求2所述的單邊作業(yè)控制器，其特征在于，所述控制參 數(shù)存儲單元還用于存儲底盤兩側支腿的狀態(tài)參數(shù)預設值，該狀態(tài)參數(shù)預設為 收回狀態(tài)。
4、 根據(jù)權利要求1至3中任一權利要求所述的單邊作業(yè)控制器，其特 征在于，所述控制信號輸出單元以脈沖寬度調制信號方式輸出控制信號至執(zhí) 行元件。
5、 混凝土泵車，包括底盤，其兩側分別具有前支腿和后支腿； 上車轉臺，在回轉減速機驅動下可相對于底盤轉動； 臂架回轉角度檢測器件，設置在回轉支撐上；和 四個支腿狀態(tài)檢測器件，分別與底盤兩側的前支腿和后支腿對應設置； 其特征在于，還包括如權利要求1至4中任一權利要求所述的單邊作業(yè)控制器；且 每個所述支腿狀態(tài)檢測器件包括 檢測板，設置在回轉底座或支腿上；和檢測元件，設置在支腿或回轉底座上，以便于支腿完全打開時，所述檢所述臂架回轉角度檢測器件輸出臂架回轉角度信號至所述單邊作業(yè)控 制器；所述單邊作業(yè)控制器發(fā)出的控制信號用于控制回轉減速機的啟停操 作。
6、 根據(jù)權利要求5所述的混凝土泵車，其特征在于，所述臂架回轉角 度檢測器件通過安裝板與回轉底座固定連接。
7、 根據(jù)權利要求6所述的混凝土泵車，其特征在于，所述臂架回轉角 度檢測器件采用總線多圈絕對型檢測器件。
專利摘要本實用新型公開一種單邊作業(yè)控制器，用于底盤兩側具有支腿的工程機械，該控制器包括相關參數(shù)信號采集單元、工況判斷單元、控制信號輸出單元和控制參數(shù)存儲單元；其中，所述相關參數(shù)信號采集單元，用于獲取各支腿的狀態(tài)；所述工況判斷單元，用于以位于底盤一側的支腿是否均處于非完全打開狀態(tài)且位于底盤另一側的支腿是否處于完全打開狀態(tài)為條件，獲得是否為單邊作業(yè)工況的判斷結果；所述控制信號輸出單元，用于當判斷結果表征為單邊作業(yè)工況時，根據(jù)預設的單邊作業(yè)模式控制參數(shù)發(fā)出控制信號至執(zhí)行元件；所述控制參數(shù)存儲單元，用于存儲單邊作業(yè)模式參數(shù)。在此基礎上，本實用新型還公開一種具有該單邊作業(yè)控制器的混凝土泵車。
文檔編號B60P3/16GK201383088SQ20092014864
公開日2010年1月13日 申請日期2009年3月27日 優(yōu)先權日2009年3月27日
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