CN101746679A - 集装箱正面吊臂架控制系统及方法以及集装箱正面吊 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集装箱正面吊臂架的控制系统，其包括：第一检测部件(1)，检测臂架(3)的伸长量和仰角；第二检测部件(2)，用于检测臂架(3)的左、右俯仰油缸(5、6)的压力；控制器(4)，根据由第一检测部件(1)和第二检测部件(2)检测到的臂架(3)的伸长量、仰角和左、右俯仰油缸(5、6)的压力计算出当前位置的稳定力矩和倾覆力矩，从而确定出力矩百分比并根据该力矩百分比确定出安全缓冲系数，从而根据所述安全缓冲系数输出相应控制信号；臂架速度控制元件，其根据控制信号动作以控制臂架(3)的速度。此外，本发明还涉及一种用于集装箱正面吊臂架控制系统的控制方法以及一种具有该控制系统的集装箱正面吊。

Description

集装箱正面吊臂架控制系统及方法以及集装箱正面吊

技术领域

本发明涉及重型机械领域，具体涉及一种集装箱正面吊臂架的控制系统和方法以及一种具有该控制系统的集装箱正面吊。

背景技术

集装箱正面吊是一种广泛用于港口、码头、铁路和公路中转站、堆场等地的移动式港口设备，其具有叉车和汽车吊的双重功能，主要用于集装箱装卸、场地转运及堆垛作业。集装箱正面吊具有机动灵活、操作方便、作业幅度大、堆场利用率高等优点。

集装箱正面吊的操作动作一般包括：起升、下降、臂架伸出、臂架缩回。在吊运集装箱的过程中，由于集装箱正面吊自身的结构特点，在其进行吊箱动作时，如果臂架俯下速度过快，或当集装箱正面吊的倾覆力矩大于其稳定力矩时，就会发生倾翻事故。为防止倾翻事故的发生，很多集装箱正面吊都设计了机械式的防倾翻机构，此种防倾翻机构能够提供一种静力平衡，也就是防止集装箱正面吊的倾覆力矩过大(一般是由于吊运的货物过重)时的倾翻事故，但是，对于因臂架俯下速度过快而发生的集装箱正面吊倾翻事故(此时集装箱正面吊处于非静力平衡状态)，这种现有的防倾覆机构的保护作用十分有限，其并不能有效地在臂架动态运动过程中防止集装箱正面吊发生倾覆。

发明内容

因此，本发明的目的在于提出一种集装箱正面吊臂架的控制系统和方法，其能够在吊运过程中对臂架的动作速度进行实时控制，为集装箱正面吊提供动态平衡，从而解决上述现有技术中存在的问题。同时本发明的另一目的在于提出一种具有上述控制系统的集装箱正面吊。

针对上述目的，在本发明的第一方面中提出了一种集装箱正面吊臂架的控制系统，其包括第一检测部件，用于检测臂架的伸长量和仰角；第二检测部件，根据由第一检测部件和第二检测部件检测到的臂架的伸长量、仰角和左、右俯仰油缸的压力计算出当前位置的稳定力矩和倾覆力矩，从而确定出力矩百分比并根据该力矩百分比确定出安全缓冲系数，从而根据安全缓冲系数输出相应控制信号；臂架速度控制元件，根据该控制信号动作以控制臂架的速度。通过应用根据本发明的控制系统，有效地对臂架的运动速度进行控制，使集装箱正面吊始终处于安全的运行范围内，从而有效地避免了倾翻事故的发生。

根据本发明的一个有利的设计方案，第一检测部件设置在臂架的尾部，以检测臂架的伸长量和仰角，并且第二检测部件设置在左、右俯仰油缸上，以检测左右俯仰油缸的压力。

此外，在本发明的设计方案中，控制器根据臂架的伸长量和仰角、以及左、右俯仰油缸的压力计算出当前位置的稳定力矩和倾覆力矩，从而由此确定出力矩百分比并根据力矩百分比确定出所述安全缓冲系数，其中，当力矩百分比低于临界预定数值时，控制器判断臂架处于安全区域，安全缓冲系数为1；当力矩百分比高于临界预定数值时，控制器判断臂架处于危险区域，安全缓冲系数随力矩百分比的增大而减小。

在根据本发明的一个设计方案中，臂架速度控制元件为电液比例阀，该控制信号为电液比例阀的开度信号，电液比例阀根据该开度信号动作以控制臂架的速度，从而使集装箱正面吊在各种不同的动态运行中都可以保持动态平衡，进而有效地防止集装箱正面吊发生倾翻。

在根据本发明的一个优选的设计方案中提出，各个检测部件以及臂架速度控制元件通过CAN总线与控制器连接。CAN总线在数据通信的可靠性、实时性和灵活性上都具有不可替代的优点。通过应用数据总线进一步降低了布线的复杂度。当然，控制器也可以通过常规的单线与各个部件连接。

通过使用根据本发明的集装箱正面吊臂架控制系统，实现了自动控制方式，从调控臂架的下俯速度着手，为集装箱正面吊臂架提供动态平衡，其中采用传感器和控制器对集装箱正面吊臂架的速度进行实时监控，进而在臂架下降速度过快时通过比例阀对臂架的速度进行缓冲控制，从而防止由于臂架下降速度过快而产生倾覆。

根据本发明的第二方面提出了一种用于控制集装箱正面吊臂架控制系统的方法，其包括以下步骤：a)检测与臂架的运动相关的多个参数；c)接收多个参数并根据检测到的多个参数计算出当前位置的稳定力矩和倾覆力矩，从而确定出力矩百分比并根据力矩百分比确定出安全缓冲系数，并根据该安全缓冲系数输出相应控制信号；d)根据控制信号控制臂架速度控制元件动作以控制臂架的速度。

在本发明的一个优选的设计方案中提出，在执行步骤c之前，还要执行步骤b，在该步骤b中首先判断是否接收到参数，如果未接收到这些参数，则延时接收参数，并重新开始采集这些参数，如果持续未采集到参数，则报错，如果接收到这些参数，则将这些参数进一步传输给控制器。通过该设计方案能够简单地告知操作人员是否正确采集到参数。从而防止系统在未采集到参数时进入死循环。这有利地减少了系统出现故障时的判断时间。

在根据本发明的控制方法中，有关臂架运动的参数包括臂架的伸长量和仰角以及左、右俯仰油缸的压力，通过这些参数可以计算出当前位置的稳定力矩和倾覆力矩，从而确定出力矩百分比并根据该力矩百分比确定出安全缓冲系数，其中，当力矩百分比低于临界预定数值时，判断臂架处于安全区域，安全缓冲系数为1；当力矩百分比高于临界预定数值时，判断臂架处于危险区域，安全缓冲系数随力矩百分比的增大而减小。

在本发明的一个优选的设计方案中，臂架速度控制元件为电液比例阀，该控制信号为电液比例阀的开度信号，电液比例阀根据该开度信号动作以控制臂架的速度，从而使集装箱正面吊在各种不同的动态运行中都可以保持动态平衡，进而有效地防止集装箱正面吊发生倾翻。

根据本发明的第三方面提出了一种集装箱正面吊，其配备了上述类型的控制系统。通过使用根据本发明的集装箱正面吊，实现了自动控制方式，操作人员在整个运行期间都无需对集装箱正面吊的臂架的下俯速度进行主动控制，从而自动地为集装箱正面吊提供动态平衡运行环境，避免了由于人为操作失误造成集装箱正面吊倾翻。

应该理解，以上的一般性描述和以下的详细描述都是列举和说明性质的，目的是为了对要求保护的本发明提供进一步的说明。

附图说明

附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本发明。这些附图图解了本发明的实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。图中示出：

图1示出了根据本发明的集装箱正面吊臂架的控制系统的示意图；

图2示出了用于控制根据本发明的集装箱正面吊臂架的控制系统的方法的流程图；

图3示出了具有根据本发明的控制系统的集装箱正面吊。

具体实施方式

图1是根据本发明的集装箱正面吊臂架臂架的控制系统的示意图，其中，第一检测部件1和第二检测部件2通过CAN数据总线与控制器4连接，其中，第一检测部件1用于检测臂架3伸长量和仰角；第二检测部件2，用于检测臂架3的左、右俯仰油缸5、6的压力。控制器4接收这些参数，并计算出当前位置的稳定力矩和倾覆力矩，从而确定出力矩百分比，其中，当力矩百分比低于临界预定数值时，控制器4判断臂架3处于安全区域，安全缓冲系数为1；当力矩百分比高于临界预定数值时，控制器4判断臂架3处于危险区域，安全缓冲系数随所述力矩百分比的增大而减小。最后，控制器4根据该安全缓冲系数输出相应控制信号

同时，从图1中可以看出，控制器4还通过CAN数据总线与作为臂架速度控制元件的电液比例阀7连接。由此，控制器4根据作为电液比例阀7的开度信号的相应的控制信号来控制电液比例阀7的开度，从而对臂架3的下降速度进行控制。

在图2中示出了用于控制根据本发明的集装箱正面吊臂架控制系统的方法的流程图。在该方法包括以下步骤，即

a)通过安装在车身的不同部位上的第一和第二检测部件1和2检测与臂架3的运动相关的多个参数；

b)判断是否接收到多个参数，如果未接收到多个参数，则延时接收这些参数，并重新开始采集参数，如果持续未采集到这些参数，则报错，如果接收到这些参数，则将这些参数进一步传输给控制器4；

c)根据接收到的这些参数确定出用于臂架3的安全缓冲系数，从而根据该安全缓冲系数输出相应的控制信号；

d)根据控制信号控制臂架速度控制元件动作以控制臂架3的速度。

在本发明的一个优选的实施例中，这些参数包括臂架3的伸长量和仰角以及左、右俯仰油缸5和6的压力。

在步骤c中，根据臂架3的伸长量、仰角以及左、右俯仰油缸5和6的压力计算出当前位置的稳定力矩和倾覆力矩，从而确定出力矩百分比并根据该力矩百分比确定出安全缓冲系数，其中控制信号为电液比例阀7的开度信号。

在根据本发明的方法中，当力矩百分比低于临界预定数值时，判断臂架3处于安全区域，安全缓冲系数为1；当力矩百分比高于临界预定数值时，判断臂架3处于危险区域，安全缓冲系数随力矩百分比的增大而减小。

在图3中示出了具有根据本发明的控制系统的集装箱正面吊。从图中可以清晰的看出，第一检测部件1安装在臂架3的尾部，用于检测臂架3的倾角和伸长量。第二检测部件2安装在左、右俯仰油缸阀块8上，用于检测左、右俯仰油缸5和6的压力。同时，在集装箱正面吊中还设置有电液比例阀7，其用于对左、右俯仰油缸5和6的伸缩动作进行控制。同时，在集装箱正面吊的车身中还设置有一控制器4。通过CAN数据总线将各个检测部件1、2和电液比例阀7与控制器4连接起来。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种集装箱正面吊臂架的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：

第一检测部件(1)，用于检测臂架(3)的伸长量和仰角；

第二检测部件(2)，用于检测所述臂架(3)的左、右俯仰油缸(5、6)的压力；

控制器(4)，根据由所述第一检测部件(1)和所述第二检测部件(2)检测到的所述臂架(3)的伸长量、仰角和左、右俯仰油缸(5、6)的压力计算出当前位置的稳定力矩和倾覆力矩，从而确定出力矩百分比并根据所述力矩百分比确定出所述安全缓冲系数，从而根据所述安全缓冲系数输出相应控制信号；

臂架速度控制元件，根据所述控制信号动作以控制所述臂架(3)的速度。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，当所述力矩百分比低于临界预定数值时，所述控制器(4)判断所述臂架(3)处于安全区域，所述安全缓冲系数为1；当所述力矩百分比高于临界预定数值时，所述控制器(4)判断所述臂架(3)处于危险区域，所述安全缓冲系数随所述力矩百分比的增大而减小。

3.根据权利要求1或2所述的控制系统，其特征在于，

所述臂架速度控制元件为电液比例阀(7)，所述控制信号为所述电液比例阀(7)的开度信号，所述电液比例阀(7)根据所述开度信号动作以控制所述臂架(3)的速度。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述第一检测部件(1)、所述第二检测部件(2)和所述电液比例阀(7)通过CAN总线与所述控制器(4)连接。

5.一种用于控制集装箱正面吊臂架控制系统的方法，其特征在于包括以下步骤：

a)检测与所述臂架(3)运动相关的多个参数；

c)接收所述多个参数并根据检测到的所述多个参数计算出当前位置的稳定力矩和倾覆力矩，从而确定出力矩百分比并根据所述力矩百分比确定出所述安全缓冲系数，并根据所述安全缓冲系数输出相应控制信号；

d)根据所述控制信号控制臂架速度控制元件动作以控制所述臂架(3)的速度。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，在所述步骤c之前还执行步骤b，在所述步骤b中，首先判断是否接收到所述多个参数，如果未接收到所述多个参数，则延时接收所述参数，并重新开始采集所述参数，如果持续未采集到所述参数，则报错，如果接收到所述参数，则将所述参数进一步传输给控制器(4)。

7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，

当所述力矩百分比低于临界预定数值时，判断所述臂架(3)处于安全区域，所述安全缓冲系数为1；当所述力矩百分比高于临界预定数值时，判断所述臂架(3)处于危险区域，所述安全缓冲系数随所述力矩百分比的增大而减小。

8.一种根据权利要求5至7中任一项所述的控制方法，其特征在于，

所述臂架速度控制元件为电液比例阀(7)，所述控制信号为所述电液比例阀(7)的开度信号，所述电液比例阀(7)根据所述开度信号动作以控制所述臂架(3)的速度。

9.一种集装箱正面吊，其特征在于配备了根据权利要求1至4中任一项所述的集装箱正面吊臂架控制系统。

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