CN102390788A - 防倾翻控制方法、装置与系统及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防倾翻控制方法、装置与系统及工程机械，用以解决现有技术中在地面不实或吊物过重的情况下，往往会出现工程机械倾翻事故发生的问题。该方法包括：接收工程机械的倾角检测信号；将倾角检测信号转换为偏移角度值；如果偏移角度值大于预设的偏移角度最大阈值，输出停止增大偏移角度值相应的动作指令；如果偏移角度值小于预设的偏移角度最小阈值，输出停止减小偏移角度值相应的动作指令。采用本发明的技术方案，有助于提高工程机械的安全可靠性。

Description

防倾翻控制方法、装置与系统及工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种防倾翻控制方法、装置与系统及工程机械。

背景技术

随着施工现场工程规模的不断扩大，用户对工程机械在各种复杂施工工况下的行驶或吊载的工作性能、自动化程度、工作安全可靠性、设备故障诊断能力等方面的要求也越来越高，尤其要重点考虑其安全可靠性。

现有的工程机械控制系统中，没有考虑工程机械的防倾翻功能，在地面不实或吊物过重的情况下，非常容易发生倾翻。

在现有技术中，但在某些工况下，特别是在地面不实或吊物过重的情况下，往往会出现工程机械倾翻事故的发生，对于该问题，目前尚未提出有效解决方案。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种防倾翻控制方法、装置与系统及工程机械，以解决现有技术中在地面不实或吊物过重的情况下，往往会出现工程机械倾翻事故发生的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种防倾翻控制方法。

本发明的防倾翻控制方法包括：接收工程机械的倾角检测信号；将倾角检测信号转换为偏移角度值；如果偏移角度值大于预设的偏移角度最大阈值，输出停止增大偏移角度值相应的动作指令；如果偏移角度值小于预设的偏移角度最小阈值，输出停止减小偏移角度值相应的动作指令。

根据本发明的另一方面，提供了一种防倾翻控制装置。

本发明的防倾翻控制装置包括：接收设备，用于接收工程机械的倾角检测信号；转换设备，用于将倾角检测信号转换为偏移角度值；第一判断处理设备，用于判断如果偏移角度值大于预设的偏移角度最大阈值，输出停止增大偏移角度值相应的动作指令；第二判断处理设备，用于判断如果偏移角度值小于预设的偏移角度最小阈值，输出停止减小偏移角度值相应的动作指令。

根据本发明的另一方面，提供了一种防倾翻控制系统。

本发明的防倾翻控制系统包括：主控器，包含本发明的防倾翻控制装置；倾角检测单元，与主控器相连接，用于检测工程机械的偏移角度，并将获得的倾角检测信号发送给主控器。

根据本发明的另一方面，提供了一种工程机械，该工程机械中包含本发明的防倾翻控制系统。

根据本发明的技术方案，通过对工程机械的倾角检测信号的处理，获得工程机械的偏移角度，并通过对该偏移角度的进一步判断处理，控制工程机械处于平衡安全状态，从而避免了工程机械倾翻事故的发生。

附图说明

说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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是根据本发明实施例的防倾翻控制方法的实施例一的主要步骤的流程图；

图2是根据本发明实施例的防倾翻控制方法的实施例二的主要步骤的流程图；

图3是根据本发明实施例的防倾翻控制装置的结构示意图；以及

图4是根据本发明实施例的防倾翻控制系统的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合在工程机械中的起重机的应用为例来详细说明本发明。

图1是根据本发明实施例的防倾翻控制方法的实施例一的主要步骤的流程图，并且，图1示出了在起重机处于吊载工况模式下本发明的防倾翻控制方法的主要步骤，如图1所示，该方法主要包括如下步骤：

步骤S101：判断起重机的力矩限制器是否处于失效状态，如果是执行步骤S103，否则起重机处于吊载工况模式下的正常工作状态。

起重机在其吊载工况模式下的工作过程中，若发生实际起重量超出额定范围，会引发吊钩或吊臂主要钢结构件的损坏，甚至会引发整机倾翻。为了有效防止超载，避免发生折臂或倾翻的安全事故，起重机上安装有力矩限制器。发生过载时，力矩限制器发出声光报警信号，并将输出限动信号，切断所有增大起重力矩的动作，如吊臂伸出、变幅落下和起升等。但是在某些测试工况下，操作员会按下力矩限制器的强制开关继续吊载，从而使力矩限制器处于失效状态，因此在对起重机的倾角检测信号进行处理之前，首先要判断起重机的力矩限制器是否处于失效状态。

步骤S103：接收起重机的倾角检测信号。

在本步骤中，起重机的倾角检测信号包括对起重机的横轴进行检测后的信号，还包括对起重机的纵轴进行检测后的信号。

步骤S105：将倾角检测信号转换为偏移角度值。

在本步骤中，通过以下公式将倾角检测信号转换为偏移角度值：

$\mathrm{diOutValue}=\frac{(\mathrm{diInValue}-\mathrm{diInLLimt})}{(\mathrm{diInHLimt}-\mathrm{diInLLimt})}\×(\mathrm{diOutHLimit}-\mathrm{diOutLLimit})-45$

其中，diOutValue为输出的偏移角度值；diInValue为倾角检测信号输入值；diInLLimit为输入下限值；diInHLimit为输入上限值；diOutHLimit为偏移角度上限值；diOutLLimit为偏移角度下限值。

优选地，输入上限值diInHLimit为“20000”；输入下限值diInLLimit为“4000”；移角度上限值diOutHLimit为“+45”；偏移角度下限值diOutLLimit为“-45”。

步骤S107：判断偏移角度值是否大于预设的偏移角度最大阈值，如果是执行步骤S111，否则执行步骤S 109。

步骤S109：判断偏移角度值是否小于预设的偏移角度最小阈值，如果是执行步骤S113，否则起重机处于吊载工况模式下的正常工作状态。

步骤S107和步骤S109是对起重机偏移角度值是否在设定的偏移角度值范围内的判断，无论是起重机横轴方向对应的偏移角度值还是起重机的纵轴方向对应的偏移角度值，当偏移角度值不在设定的偏移角度值范围内，起重机都会对此做出处理，以防止起重机倾翻事故的发生。

偏移角度最大阈值和偏移角度最小阈值的设定根据起重机的具体实践情况来定，不过偏移角度最大阈值应该小于起重机的偏移角度上限值“+45”，同样偏移角度最小阈值应该大于偏移角度下限值“-45”。

步骤S111：输出停止增大偏移角度值相应的动作指令。

在本步骤中，无论是起重机横轴方向对应的偏移角度值还是起重机的纵轴方向对应的偏移角度值大于预设的偏移角度最大阈值，就会输出使该偏移角度值停止增大的动作指令。

步骤S113：输出停止减小偏移角度值相应的动作指令。

在本步骤中，无论是起重机横轴方向对应的偏移角度值还是起重机的纵轴方向对应的偏移角度值小于预设的偏移角度最小阈值，就会输出使该偏移角度值停止减小的动作指令。

在步骤S111和步骤S113中所采取的处理措施，目的就是使起重机的偏移角度值的绝对值变小，使其处于角度值变化的范围之内，在吊载工况模式下，使起重机的偏移角度值的绝对值变小的措施主要有：切断起重机的吊臂伸出电磁阀、卷扬上升电磁阀、变幅落下电磁阀、左回转电磁阀和右回转电磁阀，即切断所有增大起重力矩的动作。

除了以上描述外，本发明的防倾翻控制方法还包括以下步骤：

(1)如果偏移角度值大于预设的偏移角度最大阈值或小于预设的偏移角度最小阈值，即起重机的偏移角度值不在设定的偏移角度值范围内，就会输出报警信号，提醒操作人员进行处理。

(2)将偏移角度值输出，主要是输出到显示设备，供操作人员操作参考。

该实施例中本发明的防倾翻控制方法，在起重机处于吊载工况模式下，并且起重机的力矩限制器处于失效状态下，通过对起重机的倾角检测信号的处理，获得起重机的偏移角度，并通过对该偏移角度的进一步判断处理，控制起重机处于平衡安全状态，从而避免了起重机倾翻事故的发生。

图2是根据本发明实施例的防倾翻控制方法的实施例二的主要步骤的流程图，其中，图2示出了在起重机处于坡路行驶工况模式下本发明的防倾翻控制方法的主要步骤，如图2所示，该方法主要包括如下步骤：

步骤S201：接收起重机的倾角检测信号。

在本步骤中，起重机的倾角检测信号包括对起重机的横轴进行检测后的信号，还包括对起重机的纵轴进行检测后的信号。

步骤S203：判断是否来自于对起重机的横轴进行检测后的信号，如果是执行步骤S205，否则起重机继续处于坡路正常行驶状态。

由于起重机在坡路行驶工况模式下，起重机的纵轴方向车身处于坡面状态，本身就会产生角度偏移，由于起重机自重的原因，不会导致纵轴方向的倾翻，因此起重机在坡路行驶工况模式下，只需要对来自于对起重机的横轴进行检测后的信号进行处理。

步骤S205：将倾角检测信号转换为偏移角度值。该步骤与图1中实施例一中的步骤S105的内容相同。

步骤S207：判断偏移角度值是否大于预设的偏移角度最大阈值，如果是执行步骤S211，否则执行步骤S209。

步骤S209：判断偏移角度值是否小于预设的偏移角度最小阈值，如果是执行步骤S213，否则起重机处于坡路正常行驶状态。

步骤S207和步骤S209是对起重机偏移角度值是否在设定的偏移角度值范围内的判断。

偏移角度最大阈值和偏移角度最小阈值的设定根据起重机的具体实践情况来定，不过偏移角度最大阈值应该小于起重机的偏移角度上限值“+45”，同样偏移角度最小阈值应该大于偏移角度下限值“-45”。

优选地，在起重机处于坡路行驶工况模式下，起重机横轴的偏移角度最大阈值为“+20”；起重机横轴的偏移角度最小阈值为“-20”。

步骤S211：输出停止增大偏移角度值相应的动作指令。

在本步骤中，当起重机横轴方向对应的偏移角度值大于预设的偏移角度最大阈值，就会输出使该偏移角度值停止增大的动作指令，如切断起重机的右回转电磁阀，并允许起重机的左回转电磁阀保持车身平衡。

步骤S213：输出停止减小偏移角度值相应的动作指令。

在本步骤中，当起重机横轴方向对应的偏移角度值小于预设的偏移角度最小阈值，就会输出使该偏移角度值停止减小的动作指令，如切断起重机的左回转电磁阀，并允许起重机的右回转电磁阀保持车身平衡。

在步骤S211和步骤S213中所采取的处理措施，目的就是使起重机横轴的偏移角度值的绝对值变小，使其处于角度值变化的范围之内，以防止坡路行驶状态下，起重机发生倾翻事故。

同样，除了以上描述外，该实施例二中也包含了实施例一中输出报警信号和输出偏移角度值的步骤。

该实施例中本发明的防倾翻控制方法，在起重机处于坡路行驶工况模式下，通过对起重机横轴的倾角检测信号的处理，获得起重机横轴的偏移角度，并通过对该偏移角度的进一步判断处理，控制起重机处于平衡安全状态，从而避免了起重机倾翻事故的发生。

图3是根据本发明实施例的防倾翻控制装置300的结构示意图。如图3所示，该装置主要包括：

接收设备301，用于接收起重机的倾角检测信号。

转换设备303，用于将倾角检测信号转换为偏移角度值。通过以下公式将倾角检测信号转换为偏移角度值：

$\mathrm{diOutValue}=\frac{(\mathrm{diInValue}-\mathrm{diInLLimt})}{(\mathrm{diInHLimt}-\mathrm{diInLLimt})}\×(\mathrm{diOutHLimit}-\mathrm{diOutLLimit})-45$

其中，diOutValue为输出的偏移角度值；diInValue为倾角检测信号输入值；diInLLimit为输入下限值；diInHLimit为输入上限值；diOutHLimit为偏移角度上限值；diOutLLimit为偏移角度下限值。

优选地，输入上限值diInHLimit为“20000”；输入下限值diInLLimit为“4000”；移角度上限值diOutHLimit为“+45”；偏移角度下限值diOutLLimit为“-45”。

第一判断处理设备305，用于判断如果偏移角度值大于预设的偏移角度最大阈值，输出停止增大偏移角度值相应的动作指令。

第二判断处理设备307，用于判断如果偏移角度值小于预设的偏移角度最小阈值，输出停止减小偏移角度值相应的动作指令。

报警信号判断输出设备309，用于判断如果偏移角度值大于预设的偏移角度最大阈值或小于预设的偏移角度最小阈值，输出报警信号。

偏移角度值输出设备311，用于输出偏移角度值。

失效状态确定设备313，用于确定起重机的力矩限制器处于失效状态。

信号确定设备315，用于确定倾角检测信号是来自于对起重机的横轴进行检测后的信号。

该实施例中本发明的防倾翻控制装置300，通过对起重机的倾角检测信号的处理，获得起重机的偏移角度，并通过对该偏移角度的进一步判断处理，控制起重机处于平衡安全状态，从而避免了起重机倾翻事故的发生。

图4是根据本发明实施例的防倾翻控制系统40的结构示意图。如图4所示，该系统主要包括：

主控器41，包含本发明的起重机的防倾翻控制装置300。

倾角检测单元42，与主控器41相连接，主要包括双轴倾角传感器421，该双轴倾角传感器421安装在起重机的车身底盘上，用于检测起重机的横轴和纵轴的倾角检测信号，并将该倾角检测信号发送给主控器41。

左操作手柄431和右操作手柄432，分别与主控器41相连接，用于向主控器41输入操作信息。

力矩限制器44，与主控器41相连接，用于向主控器41发送力矩限制信号。

支腿控制单元45，与主控器41相连接，用于根据主控器41的控制指令控制起重机的支腿动作。

吊臂伸缩控制单元46，与主控器41相连接，用于根据主控器41的控制指令控制起重机的吊臂做伸缩动作。

吊钩卷扬控制单元47，与主控器41相连接，用于根据主控器41的控制指令控制起重机的吊钩做卷扬动作。

上车回转控制单元48，与主控器41相连接，用于根据主控器41的控制指令控制起重机的上车回转装置做回转动作。

显示装置491，与主控器41相连接，用于显示主控器41处理后的偏移角度值。

报警装置492，与主控器41相连接，当偏移角度值大于预设的偏移角度最大阈值或小于预设的偏移角度最小阈值，即起重机的偏移角度值不在设定的偏移角度值范围内，报警装置492就会输出报警信号，提醒操作人员进行处理。

该实施例中本发明的防倾翻控制系统40，通过倾角检测单元42对起重机的偏移角度进行检测，并将检测到的信号由主控器41进行处理，获得起重机的偏移角度，并通过对该偏移角度的进一步判断处理，控制起重机处于平衡安全状态，从而避免了起重机倾翻事故的发生。

本发明实施例的工程机械包含本发明实施例的防倾翻控制系统40，因此这种工程机械能够对起重机的偏移角度进行检测，并将检测到的信号进行处理，获得起重机的偏移角度，并通过对该偏移角度的进一步判断处理，控制起重机处于平衡安全状态，从而避免了起重机倾翻事故的发生。

从以上的描述中，可以看出，本发明的防倾翻控制方法、装置与系统及工程机械，通过对工程机械的倾角检测信号的处理，获得工程机械的偏移角度，并通过对该偏移角度的进一步判断处理，控制工程机械处于平衡安全状态，从而避免了工程机械倾翻事故的发生。

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 (26)

1.一种防倾翻控制方法，其特征在于，包括：

接收工程机械的倾角检测信号；

将所述倾角检测信号转换为偏移角度值；

如果所述偏移角度值大于预设的偏移角度最大阈值，输出停止增大所述偏移角度值相应的动作指令；

如果所述偏移角度值小于预设的偏移角度最小阈值，输出停止减小所述偏移角度值相应的动作指令。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述工程机械处于吊载工况模式下，所述接收工程机械的倾角检测信号之前，所述方法还包括：确定所述工程机械的力矩限制器处于失效状态。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述工程机械处于坡路行驶工况模式下，所述将所述倾角检测信号转换为偏移角度值之前，所述方法还包括：确定所述倾角检测信号是来自于对所述工程机械的横轴进行检测后的信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述工程机械处于吊载工况模式下，所述输出停止增大所述偏移角度值相应的动作指令和所述输出停止减小所述偏移角度值相应的动作指令均包括以下的一种或多种：

切断工程机械的吊臂伸出电磁阀；

切断工程机械的卷扬上升电磁阀；

切断工程机械的变幅落下电磁阀；以及

切断工程机械的左回转电磁阀和右回转电磁阀。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述工程机械处于坡路行驶工况模式下，所述输出停止增大所述偏移角度值相应的动作指令包括：切断工程机械的右回转电磁阀；

所述输出停止减小所述偏移角度值相应的动作指令包括：切断工程机械的左回转电磁阀。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下公式将所述倾角检测信号转换为偏移角度值：

$\mathrm{diOutValue}=\frac{(\mathrm{diInValue}-\mathrm{diInLLimt})}{(\mathrm{diInHLimt}-\mathrm{diInLLimt})}\×(\mathrm{diOutHLimit}-\mathrm{diOutLLimit})-45$

其中，diOutValue为输出的偏移角度值；diInValue为倾角检测信号输入值；diInLLimit为输入下限值；diInHLimit为输入上限值；diOutHLimit为偏移角度上限值；diOutLLimit为偏移角度下限值。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述倾角检测信号转换为偏移角度值之后，所述方法还包括：如果所述偏移角度值大于预设的偏移角度最大阈值或小于预设的偏移角度最小阈值，输出报警信号。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述将所述倾角检测信号转换为偏移角度值之后，所述方法还包括：输出所述偏移角度值。

9.一种防倾翻控制装置，其特征在于，包括：

接收设备，用于接收工程机械的倾角检测信号；

转换设备，用于将所述倾角检测信号转换为偏移角度值；

第一判断处理设备，用于判断如果所述偏移角度值大于预设的偏移角度最大阈值，输出停止增大所述偏移角度值相应的动作指令；

第二判断处理设备，用于判断如果所述偏移角度值小于预设的偏移角度最小阈值，输出停止减小所述偏移角度值相应的动作指令。

10.根据权利要求9所述的防倾翻控制装置，其特征在于，在所述工程机械处于吊载工况模式下，所述防倾翻控制装置还包括：失效状态确定设备，用于确定所述工程机械的力矩限制器处于失效状态。

11.根据权利要求9所述的防倾翻控制装置，其特征在于，在所述工程机械处于坡路行驶工况模式下，所述防倾翻控制装置还包括：信号确定设备，用于确定所述倾角检测信号是来自于对所述工程机械的横轴进行检测后的信号。

12.根据权利要求9所述的防倾翻控制装置，其特征在于，在所述工程机械处于吊载工况模式下，所述输出停止增大所述偏移角度值相应的动作指令和所述输出停止减小所述偏移角度值相应的动作指令均包括以下的一种或多种：

切断工程机械的吊臂伸出电磁阀；

切断工程机械的卷扬上升电磁阀；

切断工程机械的变幅落下电磁阀；以及

切断工程机械的左回转电磁阀和右回转电磁阀。

13.根据权利要求9所述的防倾翻控制装置，其特征在于，在所述工程机械处于坡路行驶工况模式下，

所述输出停止增大所述偏移角度值相应的动作指令包括：切断工程机械的右回转电磁阀；

所述输出停止减小所述偏移角度值相应的动作指令包括：切断工程机械的左回转电磁阀。

14.根据权利要求9所述的防倾翻控制装置，其特征在于，通过以下公式将所述倾角检测信号转换为偏移角度值：

$\mathrm{diOutValue}=\frac{(\mathrm{diInValue}-\mathrm{diInLLimt})}{(\mathrm{diInHLimt}-\mathrm{diInLLimt})}\×(\mathrm{diOutHLimit}-\mathrm{diOutLLimit})-45$

其中，diOutValue为输出的偏移角度值；diInValue为倾角检测信号输入值；diInLLimit为输入下限值；diInHLimit为输入上限值；diOutHLimit为偏移角度上限值；diOutLLimit为偏移角度下限值。

15.根据权利要求9所述的防倾翻控制装置，其特征在于，所述防倾翻控制装置包括：报警信号判断输出设备，用于判断如果所述偏移角度值大于预设的偏移角度最大阈值或小于预设的偏移角度最小阈值，输出报警信号。

16.根据权利要求9至15中任一项所述的防倾翻控制装置，其特征在于，所述防倾翻控制装置包括：偏移角度值输出设备，用于输出所述偏移角度值。

17.一种防倾翻控制系统，其特征在于，包括：

主控器，包含权利要求9至16中任一项所述的防倾翻控制装置；

倾角检测单元，与所述主控器相连接，用于检测所述工程机械的偏移角度，并将获得的倾角检测信号发送给所述主控器。

18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：力矩限制器，与所述主控器相连接，用于向所述主控器发送力矩限制信号。

19.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，还包括：

操作手柄，与所述主控器相连接，用于向所述主控器输入操作信息；

支腿控制单元，与所述主控器相连接，用于根据所述主控器的控制指令控制所述工程机械的支腿动作。

20.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：吊臂伸缩控制单元，与所述主控器相连接，用于根据所述主控器的控制指令控制所述工程机械的吊臂做伸缩动作。

21.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：吊钩卷扬控制单元，与所述主控器相连接，用于根据所述主控器的控制指令控制所述工程机械的吊钩做卷扬动作。

22.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：上车回转控制单元，与所述主控器相连接，用于根据所述主控器的控制指令控制所述工程机械的上车回转装置做回转动作。

23.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：显示装置，与所述主控器相连接。

24.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：报警装置，与所述主控器相连接。

25.根据权利要求17至24中任一项所述的系统，其特征在于，所述倾角检测单元包括：双轴倾角传感器，与所述主控器相连接，用于检测所述工程机械的横轴和纵轴的倾角检测信号，并将该倾角检测信号发送给所述主控器。

26.一种工程机械，其特征在于，包含权利要求17至25中任一项所述的防倾翻控制系统。

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