CN102070089A - 具有单缸插销式工作臂的起重机及其臂长测量方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有单缸插销式工作臂的起重机及其臂长测量方法和装置，其中，臂长测量方法包括：确定随伸缩油缸伸出或缩回的当前节伸缩臂的臂销所插入的前一节臂的臂销孔的位置；根据臂销孔的位置确定当前节伸缩臂的本次最终伸出或缩回长度；确定各节伸缩臂是否均已伸出或者缩回到目标位置，若是，则累加每节伸缩臂的所述本次最终伸出或缩回长度，计算工作臂的当前总臂长。本发明所提供的臂长测量方法能够有效地消除来自长度传感器的测量误差。即使起重机在带载伸缩工况时累加单次采用长度传感器测量的随伸缩油缸伸缩的当前臂的伸出或缩回长度，但每次测量过程最多只有一次插拔销，不会产生累积误差，使得伸缩臂长度的测量精度大大提高。

Description

具有单缸插销式工作臂的起重机及其臂长测量方法和装置

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别地，涉及一种单缸插销式工作臂的臂长测量方法和测量装置。此外，本发明还涉及一种具有上述臂长测量装置的起重机。

背景技术

目前大吨位单缸插销伸缩臂式起重机的臂长测量方法基本为臂外拉线式长度传感器测量长度，此种测量方法主要存在以下缺陷：第一，由于伸缩臂长度较长，缠绕在长度传感器上的拉绳需要较长，缠绕在长度传感器卷筒上的拉绳有多层缠绕，所以长度传感器测量结果表现为非线性，测长使用前需要对绳长进行标定，并且标定后依然较难消除这种非线性误差；第二，由于拉绳较长，拉绳在长度传感器的卷筒上容易出现跳绳或者乱绳，并且工作一段时间之后拉线卷筒的弹性力变弱，也会使拉绳出现松荡的情况，从而出现长度漂移。

虽然申请号为200810185119.5的中国专利申请提供了一种在臂筒内利用长度传感器测量伸缩油缸的伸出距离间接地测量臂长的方法，但是，此种测量方法并没有完全克服上述缺陷，而且，由于臂销或缸销在相应的销孔中存在一定的可移动距离，每次插拔臂销或缸销的时候都会产生一个与销孔的前后边缘之间的误差距离，多次累加之后会出现较大的累加误差。

如果利用通过上述测量方法测得的臂长数据进行力限器工况计算，则会对力限器精度产生较大的影响。

因此，有必要提供一种更准确可靠确定臂长的方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种单缸插销式工作臂的臂长测量方法、测量装置，以及具有该测量装置的起重机，能够解决现有技术中对单缸插销式伸缩臂的臂长测量误差大、精度低的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种单缸插销式工作臂的臂长测量方法，包括：确定随伸缩油缸伸出或缩回的当前节伸缩臂的臂销所插入的前一节臂的臂销孔的位置；根据臂销孔的位置确定当前节伸缩臂的本次最终伸出或缩回长度；确定各节伸缩臂是否均已伸出或缩回到目标位置，若是，则累加每节伸缩臂的本次最终伸出或缩回长度，计算工作臂的当前总臂长。

进一步地，每个臂销孔的位置均对应于一个预设百分值；根据臂销孔的位置确定当前节伸缩臂的本次最终伸出或缩回长度包括：确定预设百分值与当前节伸缩臂的预设可伸缩长度值的乘积值。

进一步地，确定随伸缩油缸伸出或缩回的当前节伸缩臂的臂销所插入的前一节臂的臂销孔的位置包括：确定伸缩油缸伸出或缩回的距离是否达到预设孔位距离，若达到，则确定所述当前节伸缩臂的臂销是否完全插入到前一节臂的臂销孔中，若是，则记录臂销孔的位置。

进一步地，预设百分值及预设可伸缩长度值均预先存储于控制器中。

进一步地，确定各节伸缩臂是否均已伸出或缩回到目标位置包括：确定各节伸缩臂的臂销是否全部插入到其前一节伸缩臂的臂销孔中。

进一步地，在得到当前总臂长之后，再伸出或缩回某一节伸缩臂时，则在当前总臂长的基础之上，加上伸缩油缸的缸销插入需要伸缩的目标臂的缸销孔后的伸出距离或者减去伸缩油缸的缸销插入需要伸缩的目标臂的缸销孔后的缩回距离。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种臂长测量装置，用于上述臂长测量方法，其包括：伸缩臂位置检测传感器，用于检测伸缩油缸的缸销及随伸缩油缸移动的当前伸缩臂的臂销可插入或拔出的目标伸缩臂的臂位并生成臂位信号；长度传感器，用于检测伸缩油缸的伸缩长度并生成伸缩长度信号；臂销位置传感器，用于检测当前伸缩臂的臂销的插拔状态并生成臂销插拔状态信号；缸销位置传感器，用于检测所述伸缩油缸的缸销的插拔状态并生成缸销插拔状态信号；控制器，与伸缩臂位置检测传感器、长度传感器，臂销位置传感器，以及缸销位置传感器信号连接，用于根据臂位信号、伸缩长度信号，臂销插拔状态信号以及缸销状态信号确定每节伸缩臂的伸出长度，再累加每节伸缩臂的本次最终伸出或缩回长度以及计算工作臂的当前总臂长。

进一步地，伸缩臂位置检测传感器包括：多个触发件，分别设置于每节伸缩臂的臂尾，且数量与伸缩臂的节数相同；感应件，与触发件相配合生成，设置于伸缩油缸上，用于感应生成代表不同伸缩臂臂位的臂位信号。

进一步地，控制器还用于存储预设百分值和每一节伸缩臂的可伸缩长度值，以及计算相应的预设百分值与可伸缩长度值的乘积值。

根据本发明的又一个方面，还提供了一种起重机，其具有单缸插销式伸缩臂，还包括上述的臂长测量装置。

本发明具有以下有益效果：

由于每节臂的臂销孔所对应的百分值以及每节伸缩臂的可伸缩长度都是固定值，利用两者的乘积值作为伸缩臂的伸长距离的误差几乎为零，能够有效地消除来自长度传感器的测量误差。即使起重机在带载伸缩工况时采用长度传感器测量伸缩油缸的伸出长度，但每次测量过程最多只有一次插拔销，不会产生累积误差，使得伸缩臂长度的测量精度大大提高。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的臂长测量方法流程示意图；以及

图2是本发明优选实施例的伸缩臂结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本发明优选实施例的臂长测量方法流程示意图，如图1所示，本发明提供了一种单缸插销式工作臂的臂长测量方法，其包括下列步骤：

步骤S01：确定随伸缩油缸伸出或缩回的当前节伸缩臂的臂销所插入的前一节臂的臂销孔的位置；

步骤S02：根据臂销孔的位置确定当前节伸缩臂的本次最终伸出或缩回长度；

步骤S03：确定各节伸缩臂是否均已伸出或者缩回到目标位置，若是，则累加每节伸缩臂的所述本次最终伸出或缩回长度，计算工作臂的当前总臂长。

具体地说，在步骤S01中，可以通过测量伸缩油缸的伸出距离是否达到了预设孔位距离，若达到，则可以由操作人员控制插拔臂销结构使当前节伸缩臂的臂销放出，插入到前一节臂的相应臂销孔内，然后可以由控制器记录该臂销孔的位置，每一个臂销孔的位置对应于一个百分值。在步骤S02中，可以通过计算每个臂销孔的位置所对应的预设百分值与当前伸缩臂的预设可伸缩长度值的乘积值而得到当前节伸缩臂的伸出长度。预设百分值和每节伸缩臂的伸缩长度均可以预先存储在控制器中。在步骤S03中，可以通过确定各节伸缩臂的臂销是否全部插入到其前一节伸缩臂的臂销孔中的方式来判断各节伸缩臂是否均已伸出。

对于具有可伸缩的工作臂的起重机来说，在进行吊运工作时，首先都是将伸缩臂伸出到一个固定长度，在该固定长度下吊着负载进行移动，可将此种工况称为固定臂长吊载工况，通过上述步骤S01、步骤S02，以及步骤S03计算得到的工作臂的总臂长主要用于确定此种工作状态下的臂长。限力器就可以利用该臂长值计算吊载工作力矩、幅度、吊载重量等，提高吊载过程中力矩计算的准确性。此外，在起重机进行吊载时，还存在伸缩臂带吊载重量进行伸缩的情况，可以将此种工况称为带载伸缩工况，那么，此时，就可以利用长度传感器测量伸缩油缸的伸缩距离，若将某节伸缩臂向外伸出，则可以在当前总臂长的基础之上，加上伸缩油缸的缸销插入需要伸缩的目标臂的缸销孔后的伸出距离；若将某节伸缩臂缩回，则可以在当前总臂长的基础之上，减去伸缩油缸的缸销插入需要伸缩的目标臂的缸销孔后的缩回距离。

图2是本发明优选实施例的工作臂结构示意图，在本实施例中以具有五节伸缩臂的工作臂为对吊载工况的伸臂过程进行描述。

如图2所示：

标号1代表基本臂的第一个臂销孔(或简称销孔，或基本臂第0％处臂销孔，从下采用代号1_1)；

标号2代表基本臂的第二个臂销孔(或简称销孔，或基本臂第46％处臂销孔，以下采用代号1_2)；

标号3代表基本臂的第三个臂销孔(或简称销孔，或基本臂第92％处臂销孔，从下采用代号1_3)；

标号4代表基本臂的第四个臂销孔(或简称销孔，或基本臂第100％处臂销孔，以下采用代号1_4)；(以上百分值是指对每节臂的可伸缩的有效长度而言，因为臂与臂之间通过臂销连接后上节臂的头部和本节臂的尾部需要搭接量，同时每节臂不同臂销孔的位置由制造决定，臂销孔离臂尾的长度全部唯一确定)

标号5代表基本臂；(图中此外的五节臂分别称为二节臂、三节臂、四节臂、五节臂、六节臂。基本臂至五节臂上都有以上四个臂销孔，二节臂至六节臂上都有以下标号为6的臂销及标号为7的臂销螺杆，其分布及功能几乎完全一致，臂销孔的代号分别为2_1至_24，3_1至3_4，4_1至4_4，5_1至5_4)

标号6代表二节臂的臂销；(作用是当臂销插入基本臂的臂销孔时，臂销所在的二节臂就和基本臂相连，例如二节臂的臂销6插入基本臂的第一臂销孔1_1，此时二节臂没有伸出任何长度，插入基本臂的第二臂销孔1_2代表二节臂伸出了可伸缩长度的46％)

标号8代表长度传感器，其作用是测量伸缩油缸伸出的长度，其中拉绳的一端固定在伸缩油缸10的拔臂销机构9上，另外一端固定到基本臂尾部，伸缩油缸运动时，拉绳会被拉出，通过测量此拉出长度即可测量伸缩油缸的伸缩长度。拔臂销机构9可以上下运动，通过推拉臂销螺杆7实现臂销的插入与拔出。臂销螺杆7可以进入拔臂销机构，当拔臂销机构向上运动时，将臂销插入前一节臂的臂销孔中，当拔臂销机构向下运动时，将臂销从前一节臂的臂销孔中拔出。伸缩油缸10可以带着拔臂销机构9以及插拔缸销机构(图中未示出)前后运动。

此外伸缩油缸10的尾部，拔销机构下部还设置有插拔缸销机构及缸销。除基本臂外的每节伸缩臂的尾部两边都有两个缸销孔，插拔缸销机构将缸销插入某节臂尾部的缸销孔，此时这节臂就与伸缩油缸相连，由伸缩油缸10再前后运动进而带伸缩臂伸缩。

同时在伸缩油缸的尾部设置有臂销位置传感器，可以检测到当前工作臂销的插拔状态信号。每节臂的尾部也有臂位检测块。每节臂尾部臂位检测块产生的臂位信号相异，检测传感器通过检测这些相异的信号可以判断伸缩油缸是处于哪节臂的尾部。这种信号是唯一的，也就是伸缩油缸当前只能与某一节臂相连，并且可以准确判断是与何节臂相连。

通过以上机构，现假设伸缩前所有臂处于缩回状态，即六节臂的臂销插在五节臂的第一个臂销孔5_1中，五节臂的臂销插在四节臂的第一个臂销孔4_1中，四节臂的臂销插在三节臂的第一个臂销孔3_1中，三节臂的臂销插在二节臂的第一个臂销孔2_1中，二节臂臂销插在基本臂的第一个臂销孔1_1中，下面对将所有的伸缩臂全部伸出去的过程进行描述：

步骤1：伸缩油缸10向前伸缩，安装在伸缩油缸10的活动缸筒尾部的信号检测装置会分别经过二节臂、三节臂、四节臂、五节臂，六节臂，此信号检测装置会分别检测到伸缩油缸处于何节臂的尾部。当检测到伸缩油缸已经处于六节臂尾部时，停止伸缩油缸。

步骤2：插拔缸销机构将伸缩油缸10上的缸销插入六节臂尾部的缸销孔，此时伸缩油缸10与六节臂相连。

步骤3：拔销机构通过拉六节臂的臂销螺杆7，将六节臂的臂销从五节臂的臂销孔中拔出，此时六节与五节臂不再相连。

步骤4：伸缩油缸继续向前伸，此时伸缩油缸带动六节臂向前伸，伸出长度可以通过长度传感器8准确测量。

步骤5：某款车型的每节臂长度唯一确定，所有臂销孔所处位置唯一确定，由此，假设每节臂长度有效可伸缩长度十米，当长度传感器测量到长度为十米时，此时五节臂的第四个臂销孔54位于此处。停下伸缩油缸10，拔销机构通过推出臂销螺杆7从而将六节臂的臂销插入此臂销孔，实现将六节臂伸出十米长度后与五节臂相连。

在实际工程使用时，通常先在十米前就将臂销释放，臂销下面有弹簧将臂销顶在五节臂的臂筒上，此时伸缩油缸再往前伸，当伸缩到十米时，弹簧将臂销弹入臂销孔5_4。

步骤6：臂销插入后，缸销插拔机构将缸销从六节臂尾部拔出，从而将伸缩油缸与六节臂脱开。缸销插拔机构和臂销插拔机构在机械上是最多只有一个可以退回的，也就是缸销和臂销至少有一个是处于插入状态的，由此保证不会出现臂既不与油缸相连又不与别的臂相连从而出现危险的情况。

步骤7：将伸缩油缸10缩回，缩回到五节臂尾部的时候，臂销位置传感器检测到五节臂的臂位信号，此时再度释放缸销，将缸销插入五节臂中，拔出五节臂臂销，此后步骤完全同于以上步骤1至步骤6。

最终把二节臂的臂销插入基本臂的第四个臂销孔1_4时，所有臂都被伸出去了，此时总臂长为：基本臂长度+10+10+10+10+10(米)。

如果第四节臂在和伸缩油缸10相连向前伸出时，如果缩油缸10停在46％处，并在此处将臂销释放插上，则此节臂相当于只伸出了46％，即四点六米，那么工作臂的当前总臂长为：基本臂长度+10+10+4.6+10+10(米)。

其余每节臂的臂销插入到其前一节臂的不同位置的臂销孔时，同样可以导致工作臂的总长度的变化。

由伸缩油缸10带动每节伸缩臂伸缩的时候都有记载，每节臂插入臂销孔的时候都由控制器进行准确的记载，由此每次伸缩臂都可以确定伸缩臂的伸出组合，比如某次六节臂伸出92％，五节臂伸出92％，四节臂伸出46％，三节臂伸出46％，二节臂46％，那么伸出组合为：1_2-2_2-3_2-4_3-5_3，此种组合所对应的工作臂的总长度为：基本臂长度+4.6+4.6+4.6+9.2+9.2(米)。由于此种组合方式所对应的长度为制造加工伸缩臂时确定的，几乎没有误差，精度较高，为吊载的安全计算带来几乎完全的准确性。

如果需要再次采用较短的臂长进行吊载工作时，还可以采用上述通过确定臂销孔的位置而确定每节伸缩臂的本次最终缩回长度，再累加本次最终缩回长度，得到本次伸缩臂伸缩的总缩回臂长，在上次伸出或缩回的臂长值的基础上减去本次伸缩的总缩回臂长值，进而得到本次进行吊载工作的臂长值。

此外，根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于实施上述臂长测量方法的臂长测量装置。实际上，该臂长测量装置可以采用现有单缸插销式伸缩臂上所具有的传感器以及控制器，其中，传感器主要包括伸缩臂位置检测传感器、长度传感器(这两个传感器的作用已经在上述对测量方法的描述中进行了说明)、臂销位置传感器，可以设置于拔臂销机构9中，用于检测各节伸缩臂的臂销是否完全拔出或插入的臂销插拔状态信号，缸销位置传感器，可以设置于上述插拔缸销机构中，用于检测缸销是否完全拔出或者插入的缸销插拔状态信号，以便于控制相应的臂销进行缩回或拔出，使的臂销与缸销之间能够实现自锁功能，防止由于两者均未锁定而使伸缩臂出现脱落滑动的危险情况发生。

控制器，可以与上述各个传感器进行信号连接，可以采用这些传感器检测到的臂位信号、伸缩长度信号，以及臂销插拔状态信号确定每节伸缩臂的伸出长度，再累加本次最终伸出或缩回长度以及计算工作臂的当前总臂长，或者将这些信号发送给显示装置，由操作人员根据相关参数进行相应的控制操作。此外，控制器还可以用于存储预设百分值和每一节伸缩臂的可伸缩长度值，以及计算相应的预设百分值与可伸缩长度值的乘积值。

最后，根据本发明的又一个方面，还提供了一种具有上述臂长检测装置的起重机。

以上所述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 (10)

1.一种单缸插销式工作臂的臂长测量方法，其特征在于，包括：

确定随伸缩油缸伸出或缩回的当前节伸缩臂的臂销所插入的前一节臂的臂销孔的位置；

根据所述臂销孔的位置确定当前节伸缩臂的本次最终伸出或缩回长度；

确定各节伸缩臂是否均已伸出或者缩回到目标位置，若是，则累加每节伸缩臂的所述本次最终伸出或缩回长度，计算所述工作臂的当前总臂长。

2.根据权利要求1所述的单缸插销式工作臂的臂长测量方法，其特征在于，

每个所述臂销孔的位置均对应于一个预设百分值；

所述根据臂销孔的位置确定当前节伸缩臂的本次最终伸出或缩回长度包括：确定所述预设百分值与所述当前节伸缩臂的预设可伸缩长度值的乘积值。

3.根据权利要求2所述的单缸插销式工作臂的臂长测量方法，其特征在于，所述确定随伸缩油缸伸出或者缩回的当前节臂的臂销所插入的前一节臂的臂销孔的位置包括：

确定所述伸缩油缸伸出或缩回的距离是否达到预设孔位距离，若达到，则确定所述当前节伸缩臂的臂销是否完全插入到所述前一节臂的臂销孔中，若是，则记录所述臂销孔的位置。

4.根据权利要求2所述的单缸插销式工作臂的臂长测量方法，其特征在于，所述预设百分值及所述预设可伸缩长度值均预先存储于控制器中。

5.根据权利要求1所述的单缸插销式工作臂的臂长测量方法，其特征在于，所述确定各节伸缩臂是否均已伸出或者缩回到目标位置包括：确定各节伸缩臂的臂销是否全部插入到其前一节伸缩臂的臂销孔中。

6.根据权利要求1所述的单缸插销式工作臂的臂长测量方法，其特征在于，在得到所述当前总臂长之后，再伸出或缩回某一节伸缩臂时，则在所述当前总臂长的基础之上，加上所述伸缩油缸的缸销插入需要伸缩的目标臂的缸销孔后的伸出距离或者减去所述伸缩油缸的缸销插入需要伸缩的目标臂的缸销孔后的缩回距离。

7.一种臂长测量装置，用于实现权利要求1至6中任一项所述的臂长测量方法，其特征在于，包括：

伸缩臂位置检测传感器，用于检测所述伸缩油缸的缸销及随所述伸缩油缸移动的当前伸缩臂的臂销可插入或拔出的目标伸缩臂的臂位并生成臂位信号；

长度传感器，用于检测所述伸缩油缸的伸缩长度并生成伸缩长度信号；

臂销位置传感器，用于检测所述当前伸缩臂的臂销的插拔状态并生成臂销插拔状态信号；

缸销位置传感器，用于检测所述伸缩油缸的缸销的插拔状态并生成缸销插拔状态信号；

控制器，与所述伸缩臂位置检测传感器、所述长度传感器、所述臂销位置传感器及所述缸销位置传感器信号连接，用于根据所述臂位信号、所述伸缩长度信号，所述臂销插拔状态信号以及所述缸销状态信号确定每节伸缩臂的伸出长度，再累加每节伸缩臂的所述本次最终伸出或缩回长度以及计算所述工作臂的当前总臂长。

8.根据权利要求7所述的臂长测量装置，其特征在于，所述伸缩臂位置检测传感器包括：

多个触发件，分别设置于每节伸缩臂的臂尾；

感应件，与所述触发件相配合生成，设置于所述伸缩油缸上，用于感应生成代表不同伸缩臂臂位的臂位信号。

9.根据权利要求8所述的臂长测量装置，其特征在于，所述控制器还用于存储预设百分值和每一节伸缩臂的可伸缩长度值，以及计算相应的预设百分值与可伸缩长度值的乘积值。

10.一种起重机，具有单缸插销式伸缩臂，其特征在于，还包括权利要求7至9中任一项所述的臂长测量装置。

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