專利名稱：移動(dòng)式起重機(jī)的吊載及翻倒力矩的檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動(dòng)式起重機(jī)的吊載及翻倒力矩的檢測(cè)裝置，特別是涉及一種檢測(cè)吊載及翻倒力矩時(shí)，能夠使檢測(cè)誤差減小的移動(dòng)式起重機(jī)的吊載和翻倒力矩的檢測(cè)裝置。
現(xiàn)有的移動(dòng)式起重機(jī)，在車體上安裝有可旋轉(zhuǎn)且可升降的起重臂，該起重臂可通過旋轉(zhuǎn)馬達(dá)而朝著規(guī)定的方向，同時(shí)，可通過升降油壓缸使其成為立起狀態(tài)。起重臂的前端安裝有桁架結(jié)構(gòu)的懸臂，通過該懸臂前端可以升降的吊鉤吊起并移動(dòng)重物。對(duì)于上述移動(dòng)式起重機(jī)，最近提出了用伸縮起重臂取代懸臂、使之具有塔式起重機(jī)功能的起重機(jī)汽車。這種起重機(jī)汽車，在車體的旋轉(zhuǎn)臺(tái)座上，通過升降油壓缸將幾乎是垂直狀態(tài)的第一起重臂升高至所期望的高度。然后通過專用的升降油壓缸將安裝在上述第一起重臂前端的第二起重臂設(shè)定為水平狀態(tài)，同時(shí)伸出，再將第二起重臂前端垂下的吊鉤降至地面進(jìn)行作業(yè)。
但是，對(duì)具有塔式起重機(jī)功能的移動(dòng)式起重機(jī)來說，由于第二起重臂是在高空位置上進(jìn)行水平方向延伸的，所以從作業(yè)安全方面考慮，進(jìn)行吊載和伴隨吊載產(chǎn)生的翻倒力矩的檢測(cè)，防止超載是非常重要的。為防止超載，現(xiàn)有技術(shù)是根據(jù)由吊載和起重臂自重產(chǎn)生的力矩和由加載于第一起重臂升降油壓缸的、由軸向載荷而產(chǎn)生的反作用力矩組成的平衡方程式計(jì)算出吊載，求出吊載值，然后再算出翻倒力矩的。
但是，現(xiàn)有技術(shù)是根據(jù)加載于使第一起重臂升降的主油壓缸的軸向載荷來計(jì)算吊載和翻倒力矩的。為此，為了擴(kuò)大作業(yè)半徑、為了將與垂直位置的傾斜角增大而操作第一起重臂時(shí)，主油壓缸內(nèi)的活塞摩擦力對(duì)軸向載荷的影響會(huì)增大，會(huì)產(chǎn)生輸出值比實(shí)際吊載值小的錯(cuò)誤。特別是在第二起重臂伸出的情況下，由于整個(gè)起重臂的重心位置遠(yuǎn)離主油壓缸的基點(diǎn)，就更不能忽略摩擦力的影響。為此，現(xiàn)有的防超載系統(tǒng)，為了安全運(yùn)轉(zhuǎn)，不得不把安全系數(shù)設(shè)定得很高。這樣，就存在著實(shí)際上只能在比允許的作業(yè)范圍小的范圍內(nèi)進(jìn)行操作的缺點(diǎn)。另外，在計(jì)算翻倒力矩時(shí)，盡管起重臂因吊載和自重可能會(huì)產(chǎn)生變形，但因采用的是把起重臂作為剛體進(jìn)行幾何學(xué)運(yùn)算而算出作業(yè)半徑的方式，故存在著防超載系統(tǒng)不能正確地反映出實(shí)際作業(yè)半徑的問題。
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)而實(shí)施的，其目的在于提供一種能夠高精度地檢測(cè)出吊載及翻倒力矩、安全性更高并可以有效地利用防超載系統(tǒng)的移動(dòng)式起重機(jī)的吊載及翻倒力矩的檢測(cè)裝置。
本發(fā)明的移動(dòng)式起重機(jī)的吊載檢測(cè)裝置包括設(shè)有可以檢測(cè)出第二起重臂的臂長、臂角度、臂升降油壓缸軸向載荷的傳感器，根據(jù)上述傳感器的信號(hào)計(jì)算第二起重臂吊載的控制器。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，吊載不是通過第一起重臂的升降油壓缸，而是通過加載在第二升降油壓缸軸向載荷來求得，該第二升降油壓缸可使安裝在第一起重臂前端的第二起重臂在水平方向上活動(dòng)。在第二升降油壓缸上，主要附加了吊載和第二起重臂的自重，因此可以防止將第一起重臂自重引起的誤差加到檢測(cè)值中去的問題，大幅度地提高了吊載的檢測(cè)精度。
本發(fā)明的第二種結(jié)構(gòu)的移動(dòng)式起重機(jī)的吊載檢測(cè)裝置包括在第二起重臂一側(cè)設(shè)有檢測(cè)臂長、臂角度、臂升降油壓缸軸向載荷的傳感器；在第一起重臂一側(cè)也設(shè)有檢測(cè)臂長、臂角度、臂升降油壓缸軸向載荷的傳感器；根據(jù)上述第二起重臂一側(cè)傳感器的信號(hào)計(jì)算出吊在第二起重臂下的吊載，根據(jù)第一起重臂一側(cè)的傳感器傳來的信號(hào)演算出吊載，把第二起重臂的檢測(cè)值和第一起重臂的檢測(cè)值進(jìn)行大小判別，把大載荷值作為檢測(cè)出的吊載輸出的控制器。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，將第二起重臂升降油壓缸的軸向載荷的檢測(cè)值與用現(xiàn)有的同樣方法、根據(jù)加在第一起重臂升降油壓缸的軸向載荷測(cè)出的吊載進(jìn)行比較，把安全一側(cè)的值作為吊載輸出。據(jù)此，即使有因故障出現(xiàn)的異常值，另一個(gè)值也可以作為備用值發(fā)揮作用，具有更高的安全性。
另外，在本發(fā)明的移動(dòng)式起重機(jī)的吊載檢測(cè)裝置中，上述控制器內(nèi)可以設(shè)置因各起重臂升降油壓缸的摩擦力作用而需修正軸向載荷的修正處理單元。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，在檢測(cè)這些吊載時(shí)，因?yàn)樾拚藱z測(cè)出的因起重臂油壓缸摩擦力所產(chǎn)生的軸向載荷，所以，能夠高精度地檢測(cè)出吊載。
本發(fā)明涉及的移動(dòng)式起重機(jī)翻倒力矩檢測(cè)裝置包括設(shè)有用于檢測(cè)第二起重臂的臂長、臂角度和臂升降油壓缸軸向載荷的傳感器；根據(jù)上述第二起重臂一側(cè)的傳感器傳出的信號(hào)計(jì)算出第二起重臂的吊載，根據(jù)第一起重臂一側(cè)的臂長傳感器以及臂角傳感器傳出的信號(hào)，計(jì)算出第一起重臂和第二起重臂的作業(yè)半徑，根據(jù)計(jì)算出的吊載和作業(yè)半徑輸出翻倒力矩的控制器。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，可以象上面介紹的那樣，求出吊載。同時(shí)，又通過各起重臂的長度傳感器和角度傳感器來掌握第一、第二起重臂的作業(yè)半徑。因此，把二者相乘就可以算出翻倒力矩。因?yàn)榈踺d是通過第二起重臂的升降油壓缸來求得的，精度很高，所以算出的翻倒力矩也具有較高的精度。
本發(fā)明的第二種結(jié)構(gòu)的移動(dòng)式起重機(jī)的翻倒力矩檢測(cè)裝置包括設(shè)有檢測(cè)第二起重臂的臂長、臂角度、臂升降油壓缸軸向載荷的傳感器；設(shè)有檢測(cè)第一起重臂的臂長、臂角度、臂升降油壓缸軸向載荷的傳感器；根據(jù)這些第二起重臂一側(cè)傳感器傳出的信號(hào)計(jì)算出第二起重臂吊起的吊載，根據(jù)從這些第一起重臂一側(cè)傳感器傳出的信號(hào)計(jì)算出吊載，把第二起重臂的檢測(cè)值和第一起重臂的檢測(cè)值進(jìn)行大小比較，把較大的載荷值作為檢測(cè)吊載輸出的控制器。該控制器還可以根據(jù)從各起重臂上的臂長、臂角度傳感器傳出的信號(hào)計(jì)算出第一起重臂和第二起重臂的作業(yè)半徑、并根據(jù)檢測(cè)出的吊載和計(jì)算出的作業(yè)半徑，輸出翻倒力矩。
按照這種結(jié)構(gòu)，吊載采用的是從第二起重臂升降油壓缸一側(cè)計(jì)算出的值和從第一起重臂升降油壓缸一側(cè)計(jì)算出的值中選用較大的一個(gè)值，再與起重臂伸出的作業(yè)半徑相乘，便可以算出安全的翻倒力矩。即使一方的吊載檢測(cè)功能發(fā)生故障，仍有備用值起作用，故可提高安全性。
本發(fā)明的移動(dòng)式起重機(jī)的翻倒力矩檢測(cè)裝置，還可以在上述控制器內(nèi)設(shè)置修正處理單元，該修正處理單元的作用是在計(jì)算作業(yè)半徑時(shí)，根據(jù)從各傳感器傳出的檢測(cè)信號(hào)計(jì)算出各起重臂的撓度、并根據(jù)撓度量進(jìn)行修正處理。
由于設(shè)置了這樣的修正處理單元，可以正確地求得作業(yè)半徑。即，在加有吊載的情況下，各起重臂因載荷而產(chǎn)生撓度，這樣就妨礙了作業(yè)半徑的正確計(jì)算，本發(fā)明可以對(duì)這種影響進(jìn)行修正。
附圖的簡要說明如下

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的具有吊載及翻倒力矩檢測(cè)裝置的移動(dòng)式起重機(jī)的側(cè)視圖。
圖2是實(shí)施例的吊載及翻倒力矩檢測(cè)裝置的控制器構(gòu)成的方框圖。
圖3是為檢測(cè)實(shí)施例的吊載及翻倒力矩的各作用力的說明圖。
圖4A及圖4B是計(jì)算實(shí)施例的起重臂撓度的示意圖，圖4A是第一起重臂的說明圖，圖4B是第二起重臂的說明圖。
圖5A及圖5B是計(jì)算實(shí)施例起重臂撓度時(shí)的起重臂彈性系數(shù)的說明圖。
下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的移動(dòng)式起重機(jī)吊載及翻倒力矩的檢測(cè)裝置詳細(xì)說明優(yōu)選的實(shí)施例。
圖1是本實(shí)施例的移動(dòng)式起重機(jī)10的側(cè)視圖。移動(dòng)式起重機(jī)10設(shè)有車輪可以行走的車體12，在車體12的前后設(shè)有可以向左右伸出的液壓支腳14，以便在起重機(jī)作業(yè)時(shí)，使車體12上浮，并保持穩(wěn)定。在車體12的中央部，通過旋轉(zhuǎn)臺(tái)16安裝了操作室18和起重臂底座20，在底座20上安裝了起重臂裝置。上述起重臂裝置是由第一起重臂24和第二起重臂28構(gòu)成的。第一起重臂24安裝在底座20上，由于升降油壓缸22的作用可以進(jìn)行升降動(dòng)作。第二起重臂28設(shè)置在上述第一起重臂24的前端、并且可以在水平方向上延伸，由于設(shè)置在第一起重24臂與第二起重臂28之間的升降油壓缸26的作用可以進(jìn)行升降動(dòng)作。各起重臂24、28都是可伸縮結(jié)構(gòu)的多段起重臂，可以伸縮，第一起重臂24可以伸展到所希望的度高，作為垂直起重臂發(fā)揮作用，第二起重臂28可以伸展到接近水平的方向，作為水平起重臂使用。第二起重臂28縮到最短時(shí)，可以作為普通起重機(jī)使用，第二起重臂28伸展開時(shí)，可以作為塔式起重機(jī)使用。為了作為普通起重機(jī)使用，在第二起重臂28的基端臂的前端安裝了主吊鉤30，為了作為塔式起重機(jī)使用，在第二起重臂28的前端安裝了輔助吊鉤32。上述吊鉤由安裝在第一起重臂24基底側(cè)的絞盤裝置34放出的卷揚(yáng)鋼索36操縱升降。
在這種結(jié)構(gòu)的移動(dòng)式起重機(jī)10上，安裝有為檢測(cè)吊載及翻倒力矩的控制器38。該控制器把通過第一起重臂24的升降油壓缸(以下簡稱為第一油壓缸)22檢測(cè)的軸向載荷作為主體進(jìn)行演算處理，特別是把通過第二起重臂28的升降油壓缸(以下簡稱為第二油壓缸)26檢測(cè)的軸向載荷作為主體進(jìn)行演算處理。為了進(jìn)行這些處理，在第一起重臂24一側(cè)，安裝了檢測(cè)第一油壓缸22的軸向載荷的軸向載荷傳感器40、起重臂角度檢測(cè)傳感器42以及為檢測(cè)第一起重臂24長度而設(shè)置的長度傳感器44。本發(fā)明在第二起重臂28一側(cè)，特地獨(dú)立安裝了檢測(cè)第二油壓缸26軸向載荷的第二軸向載荷傳感器46、檢測(cè)第二起重臂角度的傳感器48、以及檢測(cè)第二起重臂28長度的第二長度傳感器50?？刂破?8輸入來自各傳感器的檢測(cè)信號(hào)，特別是把附設(shè)在第二起重臂28上面的傳感器46、48、50上傳出的信號(hào)作為主體計(jì)算出吊載，并且作為備用值，把從附設(shè)在第一起重臂24上的傳感器40、42、44上檢測(cè)出的信號(hào)作為主體計(jì)算出吊載值。
如圖2所示，控制器38從上述的傳感器輸入信號(hào)，并把該信號(hào)傳給軸向載荷及姿態(tài)演算單元52。該演算單元計(jì)算施加在第一起重臂24和第二起重臂28上的軸向載荷和起重臂傾角。通常根據(jù)第一、第二軸向載荷傳感器40、46算出軸向載荷，根據(jù)第一、第二起重臂角度傳感器42、48算出傾斜角。作為軸向載荷傳感器40、46，可以使用通過檢測(cè)施加在升降油壓缸22、26上的油壓，并將油壓變換成電壓信號(hào)的裝置，也可以使用安裝在油壓缸轉(zhuǎn)動(dòng)支點(diǎn)等承重點(diǎn)上的測(cè)力傳感器等。檢測(cè)起重臂角度的傳感器42、48可以采用由擺和電位計(jì)組成的結(jié)構(gòu)，也可以采用把相對(duì)于水平的起重臂的升降角度作為電信號(hào)輸出的結(jié)構(gòu)。據(jù)此，可求得第一、第二起重臂24、28的各自的軸向載荷和起重臂的姿態(tài)。
下面，用圖3所示的模式圖來說明計(jì)算第二起重臂28一側(cè)的吊載的方法?？紤]第二起重臂28的鉸鏈(與第一起重臂24的連接點(diǎn))轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩平衡方程式。首先，由吊載Wa引起的翻倒側(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩是由第二起重臂28的自重力矩MHb、第二升降油壓缸26的自重力矩MHc、輔助吊鉤32的自重力矩MHk、吊載Wa和鋼索36重量Wr構(gòu)成的力矩Mw[＝RHf×(Wa＋Wr)RHf是到吊載的水平距離]組成。與之相平衡的力矩是來自第二油壓缸26的反向力矩MHf和來自鉸盤裝置34的張力力矩MHw。油壓缸反向力矩MHf由以下方法求出即若把測(cè)得的軸向力作為FH，把從第二起重臂28的鉸鏈到油壓缸的矩離作為Y2的話，則MHf＝FH×Y2。另外，鋼索的張力力矩MHw可用以下方法求出即，若把鉸鏈到鋼索36的距離作為Yw，張力是吊載Wa和鋼索Wr相加，如果被鋼索的股數(shù)(卷在滑輪上的股數(shù))N分擔(dān)，那么，MHw＝Y(jié)w×(Wa＋Wr)/N。
這樣，求出的吊載Wa就是Wa＝(MHf－MHb－MHc－MHk)/(RHf－Yw/N)－Wr......(1)油壓缸反向力矩MHr是檢測(cè)出軸向力FH與油壓缸距離Y2的積，可以從油壓缸26的尺寸、起重臂的角度計(jì)算出來。起重臂自重力矩MHb可以通過第二起重臂長度傳感器50檢測(cè)出由于起重臂伸出長度不同而變化的重心位置。同時(shí)，還可預(yù)先設(shè)定好與各伸出長度相對(duì)應(yīng)的重心位置的關(guān)系，然后算出重心位置，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合設(shè)計(jì)上已確定的起重臂重量算出MHb。油壓缸自重力矩MHc可以油壓缸尺寸和油重等為基礎(chǔ)，對(duì)與沖程相對(duì)應(yīng)的力矩進(jìn)行計(jì)算處理。吊鉤力矩MHk通過吊鉤重量和起重臂伸出的長度很容易算出。另外，到吊載的距離RHf、鉸鏈和鋼索間的距離Yw，從設(shè)計(jì)上的幾何學(xué)結(jié)構(gòu)關(guān)系上很容易算出來。鋼索重量Wr，在起重臂前端伸出的長度上乘以單位重量便可求得。
控制器38中，設(shè)有載荷演算單元54，其作用是預(yù)先把計(jì)算吊載Wa所需要的各個(gè)數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器中，讀入從傳感器檢測(cè)出的值以及與之相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，根據(jù)上述(1)式計(jì)算出吊載。因此，上述載荷演算單元54是把來自位于第二油壓缸26一側(cè)的第二軸向載荷傳感器46和第二起重臂角度檢測(cè)傳感器48發(fā)出的信號(hào)作為輸入量的軸向載荷·姿態(tài)演算單元52的輸出信號(hào)和來自第二長度傳感器50的檢測(cè)信號(hào)一同輸入，并從存儲(chǔ)器中讀取(1)式演算時(shí)所必須的數(shù)據(jù)，然后將運(yùn)算結(jié)果即吊載Wa輸出。
但是，軸向載荷·姿態(tài)演算單元52所輸出的軸向載荷會(huì)因第二油壓缸內(nèi)部的摩擦力而受到影響。也就是說，第二油壓缸26僅在垂直方向上作業(yè)的情況是很少的，在第二起重臂28升降的時(shí)候，摩擦力會(huì)在內(nèi)部活塞和油壓缸套筒之間產(chǎn)生，這是傳感器46檢測(cè)軸向載荷產(chǎn)生誤差的原因。因此，在本實(shí)施例中，在把軸向載荷·姿態(tài)演算單元52輸出的輸出信號(hào)送入載荷演算單元54之前，先在摩擦力修正單元56中進(jìn)行修正。該修正值是把吊載的誤差We(真正的載荷-計(jì)算值)作為第二起重臂臂長L、第二起重臂臂角θ、第二油壓缸軸向載荷F的重回歸方程式(下面的(2)式)近似求得的。于是吊載的誤差We由下式得出We＝L×C1＋θ×Cθ＋F×Cf＋Co......(2)該式中的每個(gè)C值，作為預(yù)定值存入存儲(chǔ)器中，根據(jù)作業(yè)模式適當(dāng)?shù)厍袚Q使用，計(jì)算出誤差We。然后修正誤差We，向上述載荷演算單元54輸出。在這里，根據(jù)由摩擦力修正過的軸向載荷，用上述(1)式運(yùn)算出吊載，并將該吊載作為演算吊載W2輸出。
由于上述的演算處理，是在第二起重臂28一側(cè)進(jìn)行的，所以由第一起重臂24的自重等因素產(chǎn)生的誤差因素并沒有影響到計(jì)算值，可以得到極高精度的數(shù)值。另外，在本實(shí)施例中，作為防止演算單元發(fā)生故障的備用值，根據(jù)在第一起重臂24一側(cè)的升降油壓缸22中檢測(cè)出的軸向載荷，可用同樣的方法計(jì)算吊載。在上述(1)式的基礎(chǔ)上，考慮到第一起重臂24的自重力矩MB、第一油壓缸22的自重力矩MC，該第一油壓缸22一側(cè)的吊載Wam可由下工求得Wam＝(MF－MHb－MHc－MHk－MB－MC)/Rf－Wr......(3)在此，Rf是從第一起重臂24的鉸鏈到吊載位置的水平距離，MF是檢測(cè)的軸向載荷F和油壓缸距離Y1的乘積，可以由油壓缸22的尺寸、起重臂的角度算出。第一起重臂24的自重力矩MB和第一油壓缸22的自重力矩MC可以用(1)式中表達(dá)的同樣方法求出。起重臂的自重力矩MB的計(jì)算方法如下由第一起重臂臂長傳感器44檢測(cè)出隨臂長而變化的重心位置，同時(shí)預(yù)先規(guī)定與各伸出長度相對(duì)應(yīng)的重心位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在計(jì)算出這些重心位置的基礎(chǔ)上，與設(shè)計(jì)上確定了的臂重相乘即得到MB。油壓缸自重力矩MC則以油壓缸尺寸和油重為基礎(chǔ)，對(duì)與沖程相對(duì)應(yīng)的力矩進(jìn)行演算處理。其它的按與(1)式的計(jì)算方法相同的方法計(jì)算。
在載荷演算單元58，可根據(jù)上述第一油壓缸22的軸向載荷檢測(cè)值求出吊載Wam。這種情況下，也要進(jìn)行第一油壓缸22的摩擦力修正。為此，設(shè)置了在把軸向載荷·姿態(tài)演算單元52的輸出信號(hào)輸入到上述載荷演算單元58之前，先進(jìn)行摩擦力修正的摩擦力修正單元60。該摩擦力修正單元60采用了與第二油壓缸26同樣的演算方法，在上述(2)式中把吊載誤差We(真正的載荷-計(jì)算值)作為第一起重臂臂長L、第一起重臂臂角θ、第一油壓缸軸向載荷F的重回歸方程式近似求出。在這種情況下，各C值作為預(yù)定值存貯在存儲(chǔ)器中，根據(jù)作業(yè)模式切換選擇合適的值使用，從而計(jì)算出誤差We。然后修正該誤差We，送入上述載荷演算單元58，在這里，根據(jù)經(jīng)過摩擦力修正的軸向載荷參照上述(3)式求出吊載，再將此作為運(yùn)算吊載W1進(jìn)行輸出。
這樣，就可以輸出考慮了第一油壓缸22的摩擦力的吊載W1和考慮了第二油壓缸26的摩擦力的吊載W2。本實(shí)施例是把輸出載荷W1，W2中的大值求出來作為吊載輸出的。為此，控制器38上設(shè)有比較器62，將各演算吊載W1、W2輸入該比較器62中，與標(biāo)準(zhǔn)載荷W進(jìn)行比較，其中的任何一個(gè)值超過標(biāo)準(zhǔn)載荷W時(shí)，自動(dòng)停止信號(hào)發(fā)生器64便發(fā)出起動(dòng)信號(hào)。
在本實(shí)施例中，在進(jìn)行了摩擦力修正處理后，將第一油壓缸22和第二油壓缸26上的軸向載荷用于計(jì)算，并以該修正軸向載荷為基礎(chǔ)，從存儲(chǔ)器中讀取必要的數(shù)據(jù)，根據(jù)(1)、(3)式演算各個(gè)吊載。同時(shí)，還與標(biāo)準(zhǔn)載荷W進(jìn)行比較處理，如果判定吊載大于標(biāo)準(zhǔn)值，運(yùn)轉(zhuǎn)將自動(dòng)停止，由此，該系統(tǒng)便成為非常安全的系統(tǒng)。
控制器38可根據(jù)翻倒力矩求出上述判定比較器62的標(biāo)準(zhǔn)載荷W。根據(jù)各起重臂24、28的臂角度傳感器42、48及長度傳感器44、50的檢測(cè)信號(hào)求出作業(yè)半徑R。這通常是通過長度傳感器44、50求得臂伸出量，通過臂角度傳感器42、48測(cè)出的角度的余弦值的乘積，求出第一、第二起重臂24、28的水平方向距離(當(dāng)然，在第一起重臂24的鉸鏈和第二起重臂28的鉸鏈之間，存在著與第一起重臂24的伸出方向垂直的方向偏差時(shí)，計(jì)算時(shí)必須要考慮這種情況。第二起重臂28也一樣)。因此，對(duì)從該水平方向距離Rf到旋轉(zhuǎn)中心和第一起重臂22的鉸鏈間的距離進(jìn)行減算，便可算出作業(yè)半徑R。
在這種情況下，由于起重臂的自重與吊載會(huì)使起重臂產(chǎn)生撓度，從而影響作業(yè)半徑。通常這種撓度會(huì)增大作業(yè)半徑，增加翻倒力矩。因此，在本實(shí)施例中，根據(jù)第一、第二起重臂24、28的撓度對(duì)長度傳感器44、50檢測(cè)出的臂長分別做了修正處理。也就是在第一起重臂24一側(cè)的撓度修正處理單元66中，把第二起重臂28的自重作為吊載的增量處理，在第一起重臂24的前端把第一起重臂的自重和吊載以及水平起重臂的自重全部等價(jià)換算成向第一起重臂直角方向施加的力，即，作為F×Y1/BML來處理(參照附圖4A)。分子是第一起重臂24的支持力矩。假設(shè)第一起重臂24的撓度DXM與等價(jià)換算力成比例近似，則下式成立。
DXM＝KM×(F×Y1/BML)......(4)這里，KM表示起重臂伸出的彈性系數(shù)。用這樣算出的撓度DXM，把作業(yè)半徑方向的撓度作為DRM時(shí)DRM＝DXM×SIN(Bma)......(5)Bma是第一起重臂24的升降角度。于是，將第一油壓缸22的軸向載荷F和第一起重臂24的長度傳感器44的信號(hào)BML輸入第一撓度修正處理單元66中，同時(shí)通過臂角度檢測(cè)傳感器42傳出的角度信號(hào)Bma也輸入該撓度修正處理單元66中，算出Y1、并進(jìn)行上述演算處理。
在這里，起重臂的彈性系數(shù)KM按下列辦法求出。由于彈性系數(shù)依作業(yè)狀態(tài)(作業(yè)機(jī)的設(shè)定和液壓支腳的設(shè)定)而變化，按每個(gè)作業(yè)狀態(tài)改變起重臂伸長BML、升降角度Bma、吊載，以此求出相應(yīng)的數(shù)據(jù)。而且，還要將實(shí)際檢測(cè)的實(shí)際作業(yè)半徑和當(dāng)時(shí)的傳感器輸入值作為理想的撓度修正系數(shù)，反算起重臂的彈性系數(shù)。把起重臂升降角度區(qū)域分成多組，使用代表升降角度的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。統(tǒng)計(jì)計(jì)算，在上述反運(yùn)算的伸長撓度修正系數(shù)之間采用3元方程式的最小上乘近的運(yùn)算方式，計(jì)算出上述升降角度的各區(qū)間的撓度修正系數(shù)KM。圖5A、圖5B示出了該狀態(tài)。在各區(qū)間之間，用內(nèi)插法求出起重臂的彈性系數(shù)。
在實(shí)際的操作中，將作業(yè)狀態(tài)進(jìn)行標(biāo)記分類，按每個(gè)標(biāo)記所對(duì)應(yīng)的起重臂升降角、起重臂延伸長度，預(yù)先算出起重臂彈性系數(shù)KM、并存入存儲(chǔ)器內(nèi)，讀出根據(jù)各傳感器的檢測(cè)值補(bǔ)充了所給條件的彈性系數(shù)KM，并在撓度修正處理單元66中，按上述(4)、(5)式進(jìn)行演算以便進(jìn)行插值處理。
另外，因?yàn)榈诙鹬乇?8也因吊載產(chǎn)生起重臂撓度，所以在第二起重臂28一側(cè)的撓度修正單元68中，在第二起重臂28的前端，把第二起重臂自重和吊載全部等價(jià)換算成向第二起重臂直角方向上附加的力，即作為FH×Y2/BHL(參照?qǐng)D4B)進(jìn)行處理。分子是第二起重臂28的支持力矩。假設(shè)第一起重臂24的撓度DXH與等效力成比例近似，則下式成立。
KXH＝KH×(FH×Y2/BHL)這里，KH表示第二起重臂的延伸彈性系數(shù)，用這樣算出的撓度DXH，算出作業(yè)半徑方向的撓度為DRH。
DRH＝DXH×SIN(Bha)Bha是第二起重臂28的升降角度。于是，在第二撓度修正處理單元68中，作如下演算處理，即輸入第二油壓缸26的軸向載荷FH和第二起重臂28的長度傳感器50的信號(hào)BHL，同時(shí)還輸入起重臂角度檢測(cè)傳感器48的角度信號(hào)Bha，計(jì)算Y2。起重臂彈性系數(shù)KH，可用上述第一起重臂24同樣的方法出(參照?qǐng)D5A和圖5B)。
然后，在修正處理單元66、68中分別算出第一、第二起重臂24、28的撓度量，輸入到作業(yè)半徑演算單元70內(nèi)，在起重臂的長度值上加上撓度量，然后減去從車輛旋轉(zhuǎn)臺(tái)16的旋轉(zhuǎn)中心到第一起重臂鉸鏈之間的距離，算出以旋轉(zhuǎn)中心為原點(diǎn)的實(shí)際作業(yè)半徑。將這個(gè)實(shí)際作業(yè)半徑用于進(jìn)行起重機(jī)翻倒力矩的演算，根據(jù)力矩運(yùn)算值可以算出與上述實(shí)際作業(yè)半徑相對(duì)應(yīng)的極限吊載W。在極限吊載演算單元72中，進(jìn)行如下運(yùn)算，即從常數(shù)表中選擇與上述算出的實(shí)際作業(yè)半徑、存入的液壓支腳狀態(tài)以及旋轉(zhuǎn)體方向相對(duì)應(yīng)的最合適的常數(shù)輸入，用預(yù)先決定的額定總吊載算式計(jì)算并輸出極限吊載W。額定總吊載的計(jì)算式可采用眾所周知的方法。把計(jì)算出的極限吊載W輸入到上述的判定比較器62中，并將它作為標(biāo)準(zhǔn)載荷W，用于同第一油壓缸22和第二油壓缸26側(cè)單獨(dú)計(jì)算出的演算吊載W1、W2，進(jìn)行比較判定。
其結(jié)果，根據(jù)本實(shí)施例中，吊載是以作用于第二起重臂28一側(cè)的升降油壓缸26的軸向載荷為主體計(jì)算出來的。因此，可以盡可能地防止因第一起重臂24一側(cè)的升降油壓缸22的摩擦和第一起重臂自重的影響使吊載計(jì)算值產(chǎn)生誤差，實(shí)現(xiàn)了高精度的吊載檢測(cè)。同時(shí)，還通過第一升降油壓缸22一側(cè)的軸向載荷的檢測(cè)來測(cè)定吊載，并把它作為備用值使用，在運(yùn)算處理上，根據(jù)上述第二油壓缸26一側(cè)的運(yùn)算值的比較判定來判斷危險(xiǎn)吊載，所以，可以防止因演算處理單元出現(xiàn)故障所產(chǎn)生的錯(cuò)誤判斷?？傊?，在進(jìn)行吊載運(yùn)算時(shí)，由于進(jìn)行了第一、第二油壓缸22、26內(nèi)摩擦力的修正，故可以達(dá)到比現(xiàn)有的吊載運(yùn)算裝置更高的精度。
在計(jì)算翻倒力矩的時(shí)候，根據(jù)第一起重臂24，第二起重臂28的臂長和升降角可算出基本的作業(yè)半徑，但此時(shí)，不能忽略各起重臂24、28的撓度。在本實(shí)施例中，先分別算出每個(gè)起重臂的撓度，然后再加算到起重臂測(cè)量長度中，依此可以從與額定總載荷的關(guān)系中算出極限載荷。由于考慮到了起重臂24、28的撓度因素，故可防止將極限載荷設(shè)計(jì)得比實(shí)際載荷大的缺點(diǎn)，這不僅提高了檢測(cè)精度，同時(shí)也提高了安全性。
如上所述，本發(fā)明在計(jì)算吊載時(shí)，首先檢測(cè)出作用于作為水平起重臂發(fā)揮作用的第二起重臂的升降油壓缸的軸向載荷，然后適當(dāng)考慮油壓缸的摩擦力，并對(duì)此進(jìn)行修正，故使檢測(cè)出的吊載具有很高的精度。而且，根據(jù)需要，還將作用于作為垂直起重臂發(fā)揮作用的第一起重臂側(cè)的升降油壓缸上的軸向載荷的吊載檢測(cè)值作為備用值使用，故使該吊載檢測(cè)裝置的安全性能更高。再則，雖然是根據(jù)各起重臂的延伸長度和升降角度求出作業(yè)半徑，但此時(shí)，加算了各起重臂的撓度量，故可求出正確的作業(yè)半徑，根據(jù)此作業(yè)半徑和上述的高精度、高安全性的吊載可以正確地掌握實(shí)際的翻倒力矩。因?yàn)檫@樣得到的極限載荷也是一個(gè)準(zhǔn)確的值，所以也可作為與檢測(cè)吊載相比較的標(biāo)準(zhǔn)載荷來使用時(shí)，做出安全的判斷，可以將本發(fā)明更有效地應(yīng)用于防過載系統(tǒng)。
本發(fā)明涉及一種移動(dòng)式起重機(jī)的吊載及翻倒力矩檢測(cè)裝置，該裝置可以高精度地檢測(cè)出吊載和翻倒力矩，進(jìn)一步提高安全性，可以有效地應(yīng)用于防止超載的系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)式起重機(jī)的吊載檢測(cè)裝置，該起重機(jī)包括通過升降油壓缸可升降地安裝在車體上的第一起重臂和通過升降油壓缸可升降地連接在上述第一起重臂前端的第二起重臂，其特征在于，該吊載檢測(cè)裝置包括安裝有檢測(cè)第二起重臂一側(cè)的臂長、臂角度及臂升降油壓缸軸向載荷的傳感器；根據(jù)上述傳感器信號(hào)，計(jì)算上述第二起重臂的吊載的控制器。
2.一種移動(dòng)式起重機(jī)的吊載檢測(cè)裝置，該起重機(jī)包括通過升降油壓缸可升降地安裝在車體上的第一起重臂和通過升降油壓缸可升降地連接在上述第一起重臂前端的第二起重臂，其特征在于，該吊載檢測(cè)裝置包括安裝有檢測(cè)第二起重臂一側(cè)的臂長、臂角度及臂升降油壓缸軸向載荷的傳感器；還安裝有檢測(cè)第一起重臂的臂長、臂角度及臂升降油壓缸軸向載荷的傳感器；根據(jù)上述第二起重臂傳感器信號(hào)，計(jì)算第二起重臂的吊載，根據(jù)上述第一起重臂傳感器的信號(hào)，計(jì)算吊載，將上述第二起重臂一側(cè)的檢測(cè)值同第一起重臂一側(cè)的檢測(cè)值進(jìn)行大小判別，并將大載荷值作為檢測(cè)吊載輸入的控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所記載的移動(dòng)式起重機(jī)的吊載檢測(cè)裝置，其特征在于上述控制器上還設(shè)有根據(jù)各起重臂的摩擦力來修正軸向載荷的修正處理單元。
4.一種移動(dòng)式起重機(jī)的翻倒力矩的檢測(cè)裝置，該起重機(jī)包括通過升降油壓缸可升降地安裝在車體上的第一起重臂和通過升降油壓缸可升降地連接在上述第一起重臂前端的第二起重臂，其特征在于，該翻倒力矩檢測(cè)裝置包括安裝有檢測(cè)第二起重臂一側(cè)的臂長、臂角度以及臂升降油壓缸軸向載荷的傳感器；通過第一起重臂一側(cè)的臂長傳感器和臂角度傳感器的信號(hào)，算出上述第一起重臂和第二起重臂的作業(yè)半徑，根據(jù)上述計(jì)算出的吊載和上述計(jì)算出的作業(yè)半徑輸出翻倒力矩的控制器。
5.一種移動(dòng)式起重機(jī)的翻倒力矩檢測(cè)裝置，該起重機(jī)包括通過升降油壓缸可升降可地安裝在車體上的第一起重臂和通過升降油壓缸可升降地連接在上述第一起重臂前端的第二起重臂，其特征在于，該翻倒力矩檢測(cè)裝置包括檢測(cè)第二起重臂一側(cè)的臂長、臂角度、臂升降油壓缸軸向載荷的傳感器；檢測(cè)第一起重臂的臂長、臂角度、臂升降油壓缸軸向載荷的傳感器；根據(jù)上述第二起重臂一側(cè)傳感器發(fā)出的信號(hào)，計(jì)算上述第二起重臂的吊載，根據(jù)上述第一起重臂一側(cè)傳感器的信號(hào)計(jì)算吊載，并將上述第二起重臂一側(cè)的檢測(cè)值同上述第一起重臂一側(cè)的檢測(cè)值進(jìn)行大小判別，將較大的載荷值作為檢測(cè)吊載進(jìn)行輸出的控制器，上述控制器根據(jù)各起重臂側(cè)的臂長傳感器及臂角度傳感器傳出的信號(hào)，算出上述第一起重臂和第二起重臂的作業(yè)半徑，再根據(jù)上述檢測(cè)吊載和上述計(jì)算出的作業(yè)半徑輸出翻倒力矩。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所記載的移動(dòng)式起重機(jī)的翻倒力矩檢測(cè)裝置，其特征在于上述控制器上還設(shè)有在計(jì)算上述的作業(yè)半徑時(shí)，根據(jù)各傳感器發(fā)出的檢測(cè)信號(hào)算出各起重臂的撓度，并依據(jù)上述撓度值進(jìn)行修正處理的修正處理單元。
全文摘要
本發(fā)明是一種移動(dòng)式起重機(jī)的吊載及翻倒力矩的檢測(cè)裝置，該裝置能高精度地檢測(cè)吊載及翻倒力矩，提高安全性，同時(shí)能有效地利用防超載系統(tǒng)。為此，該裝置設(shè)有檢測(cè)第二起重臂(28)的臂長、臂角度、臂升降油壓缸(26)的軸向載荷的傳感器(50、48、46)；根據(jù)上述傳感器發(fā)出的信號(hào)，計(jì)算第二起重臂(28)的吊載(Wa)的控制器(38)；為了計(jì)算翻倒力矩，在第一起重臂(24)一側(cè)設(shè)有臂長傳感器(44)及臂角度傳感器(42)。
文檔編號(hào)B66C23/00GK1139413SQ94194658
公開日1997年1月1日 申請(qǐng)日期1994年11月8日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月8日
發(fā)明者和田稔 申請(qǐng)人:株式會(huì)社小松制作所, 株式會(huì)社小松麥克