CN102661049A - 臂架防干涉装置和方法及包含该装置的臂架、泵车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种臂架防干涉装置和方法及包含该装置的臂架、泵车。该臂架防干涉装置包括：位置传感器，用于感测第一节臂(10)和第二节臂(20)的相对位置信息；控制器，连接至位置传感器，基于位置传感器感测到的第一节臂(10)和第二节臂(20)的相对位置信息，判断第一节臂(10)和第二节臂(20)之间的相对位置关系是否满足预定展开条件，如果满足，允许第一节臂(10)执行展开动作，否则，禁止第一节臂(10)执行展开动作。根据本发明的臂架防干涉装置，能够有效防止多节臂之间的干涉，提高臂架操作的安全性和可靠性。

Description

臂架防干涉装置和方法及包含该装置的臂架、泵车

技术领域

本发明涉及多节臂架传动机械，具体而言，涉及一种臂架防干涉装置和方法及包含该装置的臂架、泵车。

背景技术

混凝土泵车在工作过程中，其布料臂架需要经过收拢或者展开的过程，以便使布料管布置到需要布料的位置。对于多节臂的混凝土泵车而言，当臂架进行收拢或者展开动作时，一旦臂架由于操作失误等原因，未按照顺序进行收缩或者展开动作，则会导致节臂之间发生干涉，造成臂架损坏。

如图1所示，以五节臂泵车为例，图中为泵车的后三节臂的结构示意图，当第五节臂60’未展开时，若先展开第四节臂20’，会导致第五节臂60’末端撞到第三节臂10’和第四节臂20‘连接的三角连杆70’上，造成臂架损伤。

目前在该类型臂架的泵车遥控器上，一般会有警告，在第五节臂完全收回的情况下，不能先动作第四节臂。否则，第四节臂展开到某一定角度时，第五节臂端部可能会与第四节臂三角连杆碰撞，造成损坏。

此时操作员需要严格遵守操作提示进行操作，避免此情况的发生。因此，操作机手展开臂架时需留意后三节臂架的动作情况，严格遵守操作提示进行操作。但在实际操作过程中，操作人员很容易出现误操作，导致臂架产生碰撞事故，泵车臂架造价昂贵，一旦发生碰撞事故，损失巨大。

发明内容

本发明旨在提供一种臂架防干涉装置和方法及包含该装置的臂架、泵车，能够有效防止多节臂之间的干涉，提高臂架操作的安全性和可靠性。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种臂架防干涉装置，臂架包括依次连接的第一节臂和第二节臂，臂架防干涉装置包括：位置传感器，用于感测第一节臂和第二节臂的相对位置信息；控制器，连接至位置传感器，基于位置传感器感测到的第一节臂和第二节臂的相对位置信息，判断第一节臂和第二节臂之间的相对位置关系是否满足预定展开条件，如果满足，允许第一节臂执行展开动作，否则，禁止第一节臂执行展开动作。

控制器包括：计算单元，连接至位置传感器，根据位置传感器感测到的第一节臂和第二节臂的相对位置信息，确定第一节臂和第二节臂的之间的相对位置关系；以及控制单元，连接至计算单元，根据计算单元的比较结果控制第一节臂的动作。

位置传感器为角度传感器，角度传感器包括设置于第一节臂上的第一角度传感器和设置于第二节臂上的第二角度传感器，第一角度传感器和第二角度传感器并联连接至计算单元。

第一节臂和第二节臂之间设置有伸缩油缸，位置传感器为设置在伸缩油缸上的位移传感器，计算单元根据位移传感器传递的位移信息确定第一节臂和第二节臂之间的相对角度。

臂架防干涉装置还包括判断单元，连接至计算单元，判断单元预存有安全角度值，根据计算单元的比较结果判断相邻各节臂的相对角度是否处于安全角度值内，并将判断结果输送至控制单元。

臂架还包括与第二节臂相连的第三节臂，第一节臂与第二节臂之间通过转动连接件连接，第二节臂与第三节臂之间的安全角度值大于转动连接件的最大周转半径所形成的圆与第三节臂相切时第二节臂与第三节臂所形成的角度。

位置传感器为空间坐标传感器，空间坐标传感器分别设置于第一节臂和第二节臂上，感测第一节臂和第二节臂的空间坐标，并将空间坐标输送至控制器。

根据本发明的另一方面，提供了一种臂架防干涉方法，臂架防干涉装置包括位置传感器和控制器，控制器包括计算单元和控制单元，臂架防干涉方法包括：位置传感器将第一节臂和第二节臂的相对位置信息输送至控制器；控制器基于位置传感器感测到的第一节臂和第二节臂的相对位置信息，判断第一节臂和第二节臂之间的相对位置关系是否满足预定展开条件，如果满足，允许该第一节臂执行展开动作，否则，禁止该第一节臂执行展开动作。

控制器包括计算单元和控制单元，控制器基于位置传感器感测到的第一节臂和第二节臂的相对位置信息，判断第一节臂和第二节臂之间的相对位置关系是否满足预定展开条件包括：计算单元根据第一节臂和第二节臂的相对位置信息，确定第一节臂和第二节臂的相对位置关系，并将该比较结果输送至控制单元；控制单元根据计算单元确定的比较结果对第一节臂的动作进行控制。

控制器还包括判断单元，计算单元根据第一节臂和第二节臂的相对位置信息，确定第一节臂和第二节臂的相对位置关系之后，并将该比较结果输送至控制单元之前还包括：计算单元将第一节臂和第二节臂的相对位置关系输送至判断单元，判断单元通过预存的相对位置安全值对第一节臂和第二节臂的相对位置关系进行判断，确定第一节臂和第二节臂的相对位置关系是否位于第一节臂和第二节臂的相对位置安全值范围内，并将该判断结果输送至控制单元。

根据本发明的再一方面，提供了一种臂架，包括依次连接的第一节臂、第二节臂和第三节臂，第一节臂和第二节臂之间设置有转动连接件，该臂架还包括上述任一种臂架防干涉装置，臂架防干涉装置的位置传感器分别设置在第一节臂、第二节臂和第三节臂上。

根据本发明的再一方面，提供了一种泵车，包括转台和设置于转台上的臂架，该臂架为上述任一种臂架。

应用本发明的技术方案，臂架防干涉装置包括位置传感器和控制器。位置传感器用于感测第一节臂和第二节臂的相对位置信息，控制器连接至位置传感器，基于位置传感器感测到的第一节臂和第二节臂的相对位置信息，判断第一节臂和第二节臂之间的相对位置关系是否满足预定展开条件，如果满足，允许第一节臂执行展开动作，否则，禁止第一节臂执行展开动作。本臂架防干涉装置通过实时监测各臂架的位置信息，并对各臂架的相对位置信息进行比较，获取臂架的各节臂之间的位置的相对关系，并对可能发生干涉的节臂的动作进行控制，有效防止了各节臂之间在工作状态下由于误操作或其他状况而发生干涉，提高了臂架操作的安全性和可靠性，降低了操作人员的劳动强度。

附图说明

构成本发明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示出了现有技术中的臂架结构示意图；

图2示出了根据本发明的实施例的臂架非正常展开时的结构示意图；

图3示出了根据本发明的实施例的臂架与臂架防干涉装置的连接结构示意图；以及

图4示出了根据本发明的实施例的臂架防干涉装置的结构示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。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。

本发明中的第一节臂、第二节臂和第三节臂非特指臂架实际上的第一节臂、第二节臂和第三节臂，只是用于对臂架上任意依次连接的三节节臂进行命名，便于描述和表达。

如图2至图4所示，根据本发明的实施例，臂架防干涉装置包括位置传感器和控制器。位置传感器用于感测臂架的各节臂的位置，获取各节臂的当前位置信息，并将这些位置信息输送至控制器内。控制器连接至位置传感器，基于位置传感器感测到的各节臂的位置判断各节臂之间的相对位置关系是否满足预定展开条件，如果满足，则允许满足条件的节臂执行展开动作，否则，则禁止该节臂执行展开动作，以此防止各节臂之间发生干涉现象。控制器包括计算单元30、判断单元50和控制单元40。该预定展开条件根据臂架的具体型号和结构确定，可以通过设定预定展开条件来避免误操作时臂架之间的干涉。

在本实施例当中，该位置传感器为角度传感器，分别设置在第一节臂10、第二节臂20和第三节臂60等臂架的各个节臂上，用于感测臂架各节臂的实时角度信息。角度传感器连接至计算单元30，将所感测的各节臂的角度信息输送至计算单元30内。臂架防干涉装置设置于第一节臂10上的角度传感器为第一角度传感器11，设置于第二节臂20上的角度传感器为第二角度传感器21，设置于第三节臂60上的角度传感器为第三角度传感器61。三个角度传感器并联连接至计算单元30。

计算单元30的输入端连接至各节臂上的角度传感器，用于接收各角度传感器所传递来的各节臂的实时角度信息，并将这些角度信息进行比较，获取相邻各节臂之间的角度差，即各节臂之间的夹角值，然后将这些角度差的信息输出至判断单元50。例如如果求第二节臂20和第三节臂60之间的角度差，则将两个角度信号X1和X2相减并求绝对值，得到其相对角度θ＝|X1-X2|，也即第二节臂20和第三节臂60之间的角度差。

判断单元50的输入端连接至计算单元30，判断单元50内预设有安全角度值，该安全角度值根据具体的各相邻节臂的不同结构而确定。在接收到计算单元30所传递过来的相邻各节臂之间的角度差之后，将该角度差和与其相对应的安全角度值进行比较，然后判断该角度差是否在安全角度值范围内，是否属于存在干涉可能的状况。判断单元50作出判断之后，将该判断结果输送至控制单元40。

控制单元40连接至该判断单元50，在接收到判断单元50输送过来的判断结果之后，对与该角度差相关的两个节臂进行控制，调整存在干涉危险的节臂，使其处于安全操作范围之内，而不会发生干涉。

安全角度值具体可以通过如下方法确定。例如以第二节臂20和第三节臂60之间的安全角度值的确定为例，结合参见图2所示，从图中可以看出，在第三节臂60尚未展开一定角度时，此时如果先展开第二节臂20，当第二节臂20展开到一定程度，由于第三节臂60随第二节臂20一起转动，此时，第三节臂60末端就有可能发生如A处的情况，此时，由于第二节臂20和第一节臂10之间的转动连接件70的存在，如果第三节臂60继续随第二节臂20运动，其末端就会逐渐向下靠近，如果不加以制止，则第三节臂60的末端最终将与转动连接件70之间发生碰撞，导致臂架损坏。

如果要避免第三节臂60末端与转动连接件70发生干涉，由于第三节臂60是围绕第二节臂20与第一节臂10之间的转动连接件70转动的，因此如果第三节臂60与第二节臂20之间的夹角可以满足大于转动连接件70的最大周转半径所形成的圆与第三节臂60相切时第二节臂20与第三节臂60之间所形成的角度，那么，此时，无论第二节臂20如何旋转，第三节臂60的末端都不会与第一节臂10和第二节臂20之间的转动连接件70发生干涉。所以该安全角度值至少需要满足大于转动连接件70的最大周转半径所形成的圆与第三节臂60相切时第二节臂20与第三节臂60之间所形成的角度的条件。同理，对于其他节臂而言，只要各节臂之间的转动连接件70的最大周转半径确定，那么可能与该转动连接件70发生干涉的节臂的最小的安全角度值就可以确定，判断单元50内的该值也只需要满足该条件即可。

由于节臂与节臂之间的干涉主要集中于节臂与连接各节臂的转动连接件70之间的干涉，因此，只要能够防止各节臂与转动连接件70之间发生干涉，基本上也就能够满足各节臂的安全操作，也就基本消除了各节臂之间发生干涉的可能。

当然，位置传感器也可以为空间坐标位置传感器，或者是油缸行程的位移传感器等。

当位置传感器为设置在第一节臂10和第二节臂20之间的伸缩油缸上的位移传感器时，由于伸缩油缸的两端铰点位置固定，因此，根据伸缩油缸的初始状态值，以及位移传感器感测到的位移，通过计算单元30将伸缩油缸的初始状态值与其位移值进行比较，利用三角形原理可以很容易地确定第一节臂10和第二节臂20之间的夹角，也即确定第一节臂10和第二节臂20之间的相对角度，将此相对角度与安全角度值进行比较，即可确定第一节臂10是否可以展开。

当位置传感器为空间坐标位置传感器时，空间坐标传感器分别设置于第一节臂10、第二节臂20和第三节臂60上，感测第一节臂10、第二节臂20和第三节臂60上的空间坐标，然后将这些空间坐标输送到控制器内，控制器比较第一节臂10、第二节臂20和第三节臂60上的空间坐标，获得各节臂之间的相对坐标差值，然后将该相对坐标差值与各节臂之间的易干涉点的安全坐标差值进行比较，根据比较结果控制各节臂的动作，禁止存在干涉危险的节臂动作，防止各节臂之间发生干涉。

若第一节臂10为与转台连接的基本臂，则只要第一节臂10与第二节臂20之间的角度能够满足上述的条件，那么也就能够防止第二节臂20与泵车上的转台之间的干涉。

结合参见图3所示，下面将对本臂架防干涉装置的工作过程加以描述：

在臂架的工作过程中，正常情况下为先展开第三节臂60，之后展开第二节臂20，最后展开第一节臂10，在此过程中，三个节臂是不会发生干涉的。但是在实际操作中，一旦操作人员误操作，则可能控制第二节臂20在第三节臂60尚未展开时，就先行展开。

由于第一节臂10、第二节臂20和第三节臂60分别通过三个位置传感器与计算单元30进行连接，因此，三个位置传感器会将此时的第一节臂10、第二节臂20和第三节臂60的位置信息发送至计算单元30，计算单元30将三个位置传感器传输的位置信息进行比较，算出两个相邻的节臂之间的相对位置关系，然后将各相对位置关系输送至判断单元50中，判断单元50将各相对位置关系分别和与其对应的相对位置安全值进行比较，判断各相对位置关系是否处于安全范围之内，并将判断结果输送至控制单元40。此时存在两种情况。

其一，如果相对位置关系是处于相对位置安全值范围内，则将该判断结果输送至控制单元40内时，控制单元40不发出指令，第二节臂20可以先于第三节臂60展开，由于第三节臂60与第二节臂20之间的相对位置关系处于安全范围内，第三节臂60不会与第一节臂10和第二节臂20之间的转动连接件70干涉。

其二，如果相对位置关系是处于相对位置安全值范围外的，则说明第三节臂60与第一节臂10和第二节臂20之间的转动连接件70可能发生干涉，一旦第二节臂20继续展开，那么，在第二节臂20展开的过程中，第三节臂60就会与第一节臂10和第二节臂20之间的转动连接件70之间发生碰撞，导致臂架损伤。将该判断结果输送至控制单元40内时，控制单元40会根据该判断结果控制第二节臂20，使第二节臂20不再展开，而使第三节臂60展开。当第三节臂60展开到一定角度后，则可以任意展开第二节臂20或者第三节臂60。

根据本发明的实施例，臂架包括依次连接的第一节臂10、第二节臂20和第三节臂60，第一节臂10和第二节臂20之间设置有转动连接件70，臂架还包括上述的臂架防干涉装置，其中臂架防干涉装置的各位置传感器分别设置在第一节臂10、第二节臂20和第三节臂60上。

根据本发明的实施例，泵车包括转台和设置于转台上的臂架，该臂架为上述的臂架，该泵车可以为混凝土泵车。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：臂架防干涉装置包括位置传感器和控制器。位置传感器用于感测第一节臂和第二节臂的相对位置信息，控制器连接至位置传感器，基于位置传感器感测到的第一节臂和第二节臂的相对位置信息，判断第一节臂和第二节臂之间的相对位置关系是否满足预定展开条件，如果满足，允许第一节臂执行展开动作，否则，禁止第一节臂执行展开动作。本臂架防干涉装置通过实时监测各臂架的位置信息，并对各臂架的相对位置信息进行比较，获取臂架的各节臂之间的位置的相对关系，并对可能发生干涉的节臂的动作进行控制，有效防止了各节臂之间在工作状态下由于误操作或其他状况而发生干涉，提高了臂架操作的安全性和可靠性，降低了操作人员的劳动强度。

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 (12)

1.一种臂架防干涉装置，所述臂架包括依次连接的第一节臂(10)和第二节臂(20)，其特征在于，所述臂架防干涉装置包括：

位置传感器，用于感测所述第一节臂(10)和所述第二节臂(20)的相对位置信息；

控制器，连接至所述位置传感器，基于所述位置传感器感测到的所述第一节臂(10)和所述第二节臂(20)的相对位置，判断所述第一节臂(10)和所述第二节臂(20)之间的相对位置关系是否满足预定展开条件，如果满足，允许所述第一节臂(10)执行展开动作，否则，禁止所述第一节臂(10)执行展开动作。

2.根据权利要求1所述的臂架防干涉装置，其特征在于，所述控制器包括：

计算单元(30)，连接至所述位置传感器，根据所述位置传感器感测到的所述第一节臂(10)和所述第二节臂(20)的相对位置信息，确定所述第一节臂(10)和所述第二节臂(20)的之间的相对位置关系；以及

控制单元(40)，连接至所述计算单元(30)，根据所述计算单元(30)的比较结果控制所述第一节臂(10)的动作。

3.根据权利要求2所述的臂架防干涉装置，其特征在于，所述位置传感器为角度传感器，所述角度传感器包括设置于所述第一节臂(10)上的第一角度传感器(11)和设置于所述第二节臂(20)上的第二角度传感器(21)，所述第一角度传感器(11)和所述第二角度传感器(21)并联连接至所述计算单元(30)。

4.根据权利要求2所述的臂架防干涉装置，其特征在于，所述第一节臂(10)和所述第二节臂(20)之间设置有伸缩油缸，所述位置传感器为设置在所述伸缩油缸上的位移传感器，所述计算单元(30)根据所述位移传感器传递的位移信息确定所述第一节臂(10)和所述第二节臂(20)之间的相对角度。

5.根据权利要求3或4所述的臂架防干涉装置，其特征在于，所述控制器还包括判断单元(50)，连接至所述计算单元(30)，所述判断单元(50)预存有安全角度值，根据所述计算单元(30)的比较结果判断相邻各所述节臂的相对角度是否处于安全角度值内，并将判断结果输送至所述控制单元(40)。

6.根据权利要求5所述的臂架防干涉装置，其特征在于，所述臂架还包括与所述第二节臂(20)相连的第三节臂(60)，所述第一节臂(10)与所述第二节臂(20)之间通过转动连接件(70)连接，所述第二节臂(20)与所述第三节臂(60)之间的安全角度值大于所述转动连接件(70)的最大周转半径所形成的圆与所述第三节臂(60)相切时所述第二节臂(20)与所述第三节臂(60)所形成的角度。

7.根据权利要求1所述的臂架防干涉装置，其特征在于，所述位置传感器为空间坐标传感器，所述空间坐标传感器分别设置于所述第一节臂(10)和所述第二节臂(20)上，感测所述第一节臂(10)和所述第二节臂(20)的空间坐标，并将所述空间坐标输送至所述控制器。

8.一种臂架防干涉方法，应用了一种臂架防干涉装置，该臂架防干涉装置包括位置传感器和控制器，控制器包括计算单元(30)和控制单元(40)，其特征在于，臂架防干涉方法包括：

位置传感器将第一节臂(10)和第二节臂(20)的相对位置信息输送至控制器；

控制器基于位置传感器感测到的第一节臂(10)和第二节臂(20)的相对位置信息，判断第一节臂(10)和第二节臂(20)之间的相对位置关系是否满足预定展开条件，如果满足，允许该第一节臂(10)执行展开动作，否则，禁止该第一节臂(10)执行展开动作。

9.根据权利要求8所述的臂架防干涉方法，其特征在于，控制器包括计算单元(30)和控制单元(40)，控制器基于所述位置传感器感测到的所述第一节臂(10)和第二节臂(20)的相对位置信息，判断第一节臂(10)和第二节臂(20)之间的相对位置关系是否满足预定展开条件包括：

计算单元(30)根据第一节臂(10)和第二节臂(20)的相对位置信息，确定第一节臂(10)和第二节臂(20)的相对位置关系，并将结果输送至控制单元(40)；

控制单元(40)根据计算单元(30)确定的比较结果对第一节臂(10)的动作进行控制。

10.根据权利要求8所述的臂架防干涉方法，其特征在于，控制器还包括判断单元(50)，计算单元(30)根据第一节臂(10)和第二节臂(20)的相对位置信息，确定第一节臂(10)和第二节臂(20)的相对位置关系之后，并将结果输送至控制单元(40)之前还包括：

计算单元(30)将第一节臂(10)和第二节臂(20)的相对位置关系输送至判断单元(50)，判断单元(50)通过预存的相对位置安全值对第一节臂(10)和第二节臂(20)的相对位置关系进行判断，确定第一节臂(10)和第二节臂(20)的相对位置关系是否位于第一节臂(10)和第二节臂(20)的相对位置安全值范围内，并将结果输送至控制单元(40)。

11.一种臂架，包括依次连接的第一节臂(10)、第二节臂(20)和第三节臂(60)，所述第一节臂(10)和所述第二节臂(20)之间设置有转动连接件(70)，其特征在于，所述臂架还包括权利要求1至7中任一项所述的臂架防干涉装置，所述臂架防干涉装置的位置传感器分别设置在所述第一节臂(10)、第二节臂(20)和第三节臂(60)上。

12.一种泵车，包括转台和设置于所述转台上的臂架，其特征在于，所述臂架为权利要求11所述的臂架。

Images