CN103539013B - 一种伸缩臂臂销解锁控制装置、起重机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种伸缩臂臂销解锁控制装置、起重机及其控制方法，控制装置包括开关信号接收器、压力测量器、压力信号采集处理装置和控制指令处理输出装置；开关信号接收器分别和压力测量器、压力信号采集处理装置、控制指令处理输出装置连接。本发明提供的伸缩臂臂销解锁控制装置在打开臂销解锁开关后实现臂销的自动解锁，引入压力判断，保证有足够的液压推力推动吊臂，然后用时间判断，限定了伸缩范围，同时加入压力保护，避免了憋压对系统的损坏，有效的避免了由于人员误操作带来的损失。

Description

一种伸缩臂臂销解锁控制装置、起重机及其控制方法

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体涉及一种伸缩臂臂销解锁控制装置、包含该伸缩臂臂销解锁控制装置的起重机及其伸缩臂臂销解锁控制方法。

背景技术

单缸插销式起重机是通过伸缩油缸与臂销、缸销的组合动作实现伸缩臂伸缩功能的起重机。单缸插销系统是一种内置于起重机伸臂内，协助伸缩油缸实现起重机吊臂的伸缩功能的一种装置，包括缸头、缸销、缸杆、缸筒、臂销、臂销螺栓、臂销孔、燕尾槽、燕尾槽油缸及其它辅助设施，是吊臂实现伸缩的主要功能部件。缸头位于伸缩油缸的缸筒或活塞杆的某一位置，用于控制伸缩油缸和伸缩臂之间实现固定和分离的装置，主要包含燕尾槽、燕尾槽油缸、缸销、位置检测块等。缸销是伸缩油缸的缸头上的销子，其作用为将伸缩油缸和伸缩臂锁在一起，现有产品中每个缸头通常有2个或4个缸销。臂销是伸缩臂上的销子，其作用为将各节伸缩臂锁在一起，现有产品中每个伸缩臂通常有1个或2个臂销。臂销螺栓是连接于臂销上的螺栓，作为臂销的延长杆，是方便下拉臂销的装置。燕尾槽是伸缩油缸上燕尾形状的槽型机构，与燕尾槽油缸连接，用于下拉臂销螺栓从而下拉臂销、使各伸缩臂解锁。臂销解锁是燕尾槽下拉臂销螺栓，带动臂销脱离臂销孔。臂销锁死是臂销依靠复位弹簧插入臂销孔，将相邻两节臂锁在一起。

如图1所示，一种单缸插销式伸缩臂，伸缩臂包括伸缩油缸，伸缩油缸包括能够移动的缸筒1，缸筒1的外侧在纵向上固定地套装一个缸头2，且该缸头2的两侧相对应地设有两个缸销3，这两个缸销3的中心轴与该伸缩油缸的中心轴共面；该伸缩油缸可以通过缸销3可选择地锁定或者释放其与任一节伸缩臂4的相对位置。此外，相邻的各伸缩臂4之间以及基本臂5（直接与起重机上车枢接的吊臂）与第一节伸缩臂之间均设有臂销6，相邻的伸缩臂4之间以及基本臂5与第一节伸缩臂之间的相对位置能够通过该臂销6可选择地锁定或者释放。

单缸插销式起重机对吊臂的伸缩控制需要利用缸销和臂销的相互配合，手动伸缩吊臂时，其工作过程为：首先需要打开臂销解锁开关，泵开始给燕尾槽油缸供油，液压油的压力克服燕尾槽弹簧的弹力，将燕尾槽拉下，燕尾槽再拉动臂销螺栓，使臂销脱离臂销孔，实现解锁；然后，伸缩油缸上的缸销插入吊臂的缸销孔，将油缸和吊臂锁在一起，通过油缸的伸缩实现吊臂伸缩，当伸缩到指定位置时，关闭臂销解锁开关，臂销在复位弹簧的作用下插入臂销孔，臂销锁死，完成伸缩动作。

单缸插销式起重机的手动伸缩过程需要将臂销解锁，当操作人员打开臂销解锁开关后，如果解锁不成功，需要手动伸臂或缩臂后才能将臂销解锁。

如图2a-2c所示，臂销锁死时，臂销可能存在三种状态，其中臂销的一端存在倒钩9，防止臂销锁死时，相邻两节臂脱扣。

如图2a所示，臂销处于臂销孔的前沿8和后沿7之间，并且臂销的倒钩9能够完全脱离前沿8和后沿7，此时打开臂销解锁开关，臂销可以成功解锁。

如图2b所示，臂销紧贴臂销孔的前沿8，此时打开臂销解锁开关，臂销下拉，臂销的倒钩9会锁扣在臂销孔的前沿8处，导致臂销不能解锁。

如图2c所示，臂销紧贴臂销孔的后沿7，由于油缸的作用使臂销顶死在后沿7处，此时打开臂销解锁开关，臂销和臂销孔存在很大的摩擦力，也会导致臂销不能解锁。

因此，当臂销处于图2b的第二种状态时，需要先手动伸臂，使臂销脱离臂销孔的前沿8，直到变为图2a的第一种状态时，才可成功解锁，但此时先伸臂，若伸臂时间过短，液压系统不能建立足够的压力，无法推动吊臂，臂销不能解锁，然后接着缩臂，臂销更难解锁，同时臂缩不动会使液压系统憋压，时间过长会损坏液压元件；当臂销处于图2c的第三种状态时，需要先手动缩臂，使臂销脱离臂销孔的后沿7，直到变为图2a的第一种状态时，才可成功解锁，但此时先伸臂一段时间，液压系统憋压，臂销顶在臂销孔的后沿7处不能解锁，然后缩臂一段时间，如果时间过短，液压系统也不能建立足够的压力回缩吊臂，臂销仍不能解锁。所以臂销解锁前，臂销处于哪个状态需要操作人员依靠经验进行判断，大大降低了伸缩效率。

发明内容

本发明的目的是提出一种伸缩臂臂销解锁控制装置、包含该伸缩臂臂销解锁控制装置的起重机及其伸缩臂臂销解锁控制方法，该伸缩臂臂销解锁控制装置有效地解决了上述问题，结构简单，操作方便。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种伸缩臂臂销解锁控制装置，控制装置包括开关信号接收器、压力测量器、压力信号采集处理装置和控制指令处理输出装置；开关信号接收器分别和压力测量器、压力信号采集处理装置、控制指令处理输出装置连接；压力测量器用来采集油缸压力、输出油缸压力弱电信号，压力信号采集处理装置获取压力测量器的压力弱电信号，压力测量器和压力信号采集处理装置连接；控制指令处理输出装置包括输入器、存储器、计时器和比较器，输入器和存储器连接，比较器分别和存储器、信号调理器、计时器连接。

在一个优选或可选地实施例中，输入器是能够输入压力和时间的输入器，存储器是能够存储压力和时间的存储器，比较器是能够进行压力比较和时间比较的比较器。

在一个优选或可选地实施例中，控制装置还包括检测器，检测器用来检测伸缩臂的臂销解锁状态。

在一个优选或可选地实施例中，压力信号采集处理装置包括滤波器、信号放大器、模数转换器和信号调理器，压力测量器和滤波器连接，滤波器、信号放大器、模数转换器和信号调理器依次连接。

在一个优选或可选地实施例中，压力测量器包括压力传感器。

本发明还提供了以下技术方案：

一种起重机，起重机包括如上所述的伸缩臂臂销解锁控制装置。

本发明还提供了以下技术方案：

一种如上所述的伸缩臂臂销解锁控制装置的控制方法，包括如下步骤：

通过输入器分别输入压力P1、P2、P3、P4、伸臂保持时间N1和缩臂保持时间N2，并将压力P1、P2、P3、P4、伸臂保持时间N1和缩臂保持时间N2保存到存储器中；

步骤101：臂销解锁开关打开；

步骤102：燕尾槽下拉拔臂销；

步骤105：判断臂销解锁是否成功；如果臂销解锁成功，臂销解锁结束；如果臂销解锁不成功，执行以下步骤：

步骤103：执行自动伸臂，压力测量器测量油缸压力，比较器比较油缸压力和压力P1，当油缸压力大于P1时，计时器开始进行计时伸臂时间，比较器同时比较油缸压力和压力P2、伸臂时间和伸臂保持时间N1，当伸臂时间大于伸臂保持时间N1或者油缸压力大于压力P2时，执行步骤104；

步骤104：执行自动缩臂，压力测量器测量油缸压力，比较器比较油缸压力和压力P3，当油缸压力大于P3时，计时器开始进行计时缩臂时间，比较器同时比较油缸压力和压力P4、缩臂时间和缩臂保持时间N2，当缩臂时间大于缩臂保持时间N2或者油缸压力大于压力P4时，执行步骤105。

在一个优选或可选地实施例中，压力P1是伸臂最小压力，P2是伸臂保护压力，P3是缩臂最小压力，P4是缩臂保护压力。

在一个优选或可选地实施例中，在执行步骤103-104的时候同时执行步骤105：判断臂销解锁是否成功；如果臂销解锁成功，臂销解锁结束。

在一个优选或可选地实施例中，伸臂保持时间N1大于等于2秒、小于等于6秒，缩臂保持时间N2大于等于2秒、小于等于6秒。

在一个优选或可选地实施例中，伸臂保持时间N1等于缩臂保持时间N2。

在一个优选或可选地实施例中，伸臂保持时间N1等于4秒；缩臂保持时间N2等于4秒。

基于上述技术方案中的任一技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

由于本发明所提供的伸缩臂臂销解锁控制装置，控制装置包括开关信号接收器、压力测量器、压力信号采集处理装置和控制指令处理输出装置，该控制装置在打开臂销解锁开关后实现臂销的自动解锁，引入压力及时间代替人的经验判断，引入压力判断，保证有足够的液压推力推动吊臂，然后用时间判断，限定了伸缩范围，同时加入压力保护，避免了憋压对系统的损坏，有效的避免了由于人员误操作带来的损失。

附图说明

此处所说明的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为现有技术的单缸插销式伸缩臂的结构示意图；

图2a为臂销锁死的第一种状态的结构示意图；

图2b为臂销锁死的第二种状态的结构示意图；

图2c为臂销锁死的第三种状态的结构示意图；

图3为本发明的单缸插销式伸缩臂臂销解锁控制装置的结构示意图；

图4为本发明的单缸插销式伸缩臂臂销解锁控制方法的流程框图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本发明的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围，本发明的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案。

下文为了叙述方便，下文中所称的“左”、“右”、“上”、“下”与附图本身的左、右、上、下方向一致。

如图3所示，一种伸缩臂臂销解锁控制装置，控制装置包括开关信号接收器10、压力测量器11、压力信号采集处理装置12和控制指令处理输出装置13；开关信号接收器10分别和压力测量器11、压力信号采集处理装置12、控制指令处理输出装置13连接；压力测量器11用来采集油缸压力、输出油缸压力弱电信号，压力信号采集处理装置12获取压力测量器的压力弱电信号，压力测量器和压力信号采集处理装置连接；控制指令处理输出装置13包括输入器18、存储器19、计时器20和比较器21，输入器18和存储器19连接，比较器21分别和存储器19、信号调理器17、计时器20连接。

滤波器对采集到的输出油缸压力弱电信号进行滤波处理，去除电磁干扰及异常的脉冲冲击信号。信号放大器对采集到的输出油缸压力弱电信号进行放大处理。模数转换器将采集到的模拟量信号转化成数字量信号，方便信号的调理和控制逻辑单元的逻辑判断。信号调理器对初始状态出现的零漂或温漂进行调零处理，然后将压力对应的弱电信号进行转化，转化成实际对应的压力值。

伸缩臂包括臂销、燕尾槽油缸和燕尾槽，臂销的第一端具有臂销螺栓、第二端具有倒钩，燕尾槽油缸和燕尾槽连接，燕尾槽能够下拉臂销螺栓从而使臂销解锁。当打开臂销解锁开关时，泵开始给燕尾槽油缸供油，液压油的压力克服燕尾槽弹簧的弹力，将燕尾槽拉下，燕尾槽再拉动臂销螺栓，开关信号接收器接收到臂销解锁开关打开的信号，压力测量器、压力信号采集处理装置和控制指令处理输出装置也开始工作，通过控制装置模拟人员操作，使臂销脱离臂销孔，实现臂销自动解锁；然后，伸缩油缸上的缸销插入吊臂的缸销孔，将油缸和吊臂锁在一起，通过油缸的伸缩实现吊臂伸缩，当伸缩到指定位置时，关闭臂销解锁开关，臂销在复位弹簧的作用下插入臂销孔，臂销锁死，完成伸缩动作，开关信号接收器接收到臂销解锁开关关闭的信号，压力测量器、压力信号采集处理装置和控制指令处理输出装置也停止工作。

输入器是能够输入压力和时间的输入器，例如输入伸臂最小压力P1、伸臂保护压力P2、缩臂最小压力P3、缩臂保护压力P4、伸臂保持时间N1和缩臂保持时间N2；存储器是能够存储压力和时间的存储器，例如存储伸臂最小压力P1、伸臂保护压力P2、缩臂最小压力P3、缩臂保护压力P4、伸臂保持时间N1和缩臂保持时间N2；比较器是能够进行压力比较和时间比较的比较器，例如油缸压力和伸臂最小压力P1的比较、油缸压力和伸臂保护压力P2的比较、油缸压力和缩臂最小压力P3的比较、油缸压力和缩臂保护压力P4的比较、伸臂时间和伸臂保持时间N1的比较、缩臂时间和缩臂保持时间N2的比较。

控制装置还包括检测器22，检测器22用来检测伸缩臂的臂销解锁状态。

检测器22可以和控制指令处理输出装置13连接，当检测器22检测到臂销解锁时，将信号传送给控制指令处理输出装置13。

压力信号采集处理装置12包括滤波器14、信号放大器15、模数转换器16和信号调理器17，压力测量器11和滤波器14连接，滤波器14、信号放大器15、模数转换器16和信号调理器17依次连接。

压力测量器13包括压力传感器。

伸缩臂的其它部分可以参照现有技术，本发明不再展开描述。

一种起重机，起重机包括如上的伸缩臂臂销解锁控制装置。

起重机的其它部分可以参照现有技术，本发明不再展开描述。

如图4所示，一种如上的伸缩臂臂销解锁控制装置的控制方法，包括如下步骤：

通过输入器分别输入压力P1、P2、P3、P4、伸臂保持时间N1和缩臂保持时间N2，并将压力P1、P2、P3、P4、伸臂保持时间N1和缩臂保持时间N2保存到存储器中；

步骤101：臂销解锁开关打开；

步骤102：燕尾槽下拉拔臂销；

步骤105：判断臂销解锁是否成功；如果臂销解锁成功，臂销解锁结束；如果臂销解锁不成功，执行以下步骤：

步骤103：执行自动伸臂，压力测量器测量油缸压力，比较器比较油缸压力和压力P1，当油缸压力大于P1时，计时器开始进行计时伸臂时间，比较器同时比较油缸压力和压力P2、伸臂时间和伸臂保持时间N1，当伸臂时间大于伸臂保持时间N1或者油缸压力大于压力P2时，执行步骤104；

步骤104：执行自动缩臂，压力测量器测量油缸压力，比较器比较油缸压力和压力P3，当油缸压力大于P3时，计时器开始进行计时缩臂时间，比较器同时比较油缸压力和压力P4、缩臂时间和缩臂保持时间N2，当缩臂时间大于缩臂保持时间N2或者油缸压力大于压力P4时，执行步骤105。

当臂销解锁开关打开后，燕尾槽油缸带动燕尾槽下拉拔臂销，如果臂销解锁成功，臂销解锁结束；如果臂销解锁不成功，则执行自动伸臂和自动缩臂，然后再判断解锁是否成功，如果成功则解锁结束，如果不成功则返回、继续执行自动伸臂和自动缩臂，直到臂销解锁成功为止。

压力P1是伸臂最小压力，P2是伸臂保护压力，P3是缩臂最小压力，P4是缩臂保护压力。伸臂最小压力、伸臂保护压力、缩臂最小压力和缩臂保护压力的具体数值取决于起重机的类型和结构，当起重机的类型和结构确定时，伸臂最小压力、伸臂保护压力、缩臂最小压力和缩臂保护压力就已经确定。

步骤103具体为：臂销不能解锁时，启动自动伸臂步骤，引入油缸入口压力判断，如果油缸压力小于伸臂最小压力P1，则继续伸臂，当油缸压力大于伸臂最小压力P1时，说明油缸已经被推动，需要继续伸臂并保持一段时间，计时器开始进行计时伸臂时间，如果伸臂时间大于伸臂保持时间N1或者油缸压力大于伸臂保护压力P2，则马上切换到自动缩臂步骤。

步骤104具体为：自动缩臂时，同样引入油缸入口压力判断，如果油缸压力小于缩臂最小压力P3，则继续缩臂，当油缸压力大于缩臂最小压力P3时，说明油缸已经被推动，需要继续缩臂并保持一段时间，计时器开始进行计时缩臂时间，如果缩臂时间大于缩臂保持时间N2或者油缸压力大于缩臂保护压力P4，则马上切换到自动伸臂步骤。

在打开臂销解锁开关后，引入自动伸缩控制方法，方法中首先引入油缸压力判断，保证了油缸有足够的推力推动吊臂，能够带动吊臂前后移动；其次引入时间判断，实现伸缩臂在限定范围内的自动伸缩；同时引入压力保护，保证臂销解锁过程不损毁液压元件，避免了憋压对系统的损坏，从而模拟人员操作，实现臂销自动解锁，引入压力及时间代替人的经验判断，减少了操作人员对操作经验的依赖，提高了拔臂销的效率，从根本上避免了由于人员误操作带来的损失。

在执行步骤103-104的时候同时执行步骤105：判断臂销解锁是否成功；如果臂销解锁成功，臂销解锁结束。

在执行步骤103-104的时候，臂销解锁开关始终是打开的，如果在步骤103或104时臂销解锁成功，则臂销解锁结束。

伸臂保持时间N1大于等于2秒、小于等于6秒，缩臂保持时间N2大于等于2秒、小于等于6秒。

伸臂保持时间N1等于缩臂保持时间N2。

伸臂保持时间N1等于4秒；缩臂保持时间N2等于4秒。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接（例如使用螺栓或螺钉连接），也可以理解为：不可拆卸的固定连接（例如铆接、焊接），当然，互相固定连接也可以为一体式结构（例如使用铸造工艺一体成形制造出来）所取代（明显无法采用一体成形工艺除外）。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种伸缩臂臂销解锁控制装置，其特征在于：所述控制装置包括开关信号接收器、压力测量器、压力信号采集处理装置和控制指令处理输出装置；

开关信号接收器分别和压力测量器、压力信号采集处理装置、控制指令处理输出装置连接，开关信号接收器用于接收臂销解锁开关的信号，压力信号采集处理装置与控制指令处理输出装置连接；

压力测量器用来采集油缸压力、输出油缸压力弱电信号，压力信号采集处理装置获取压力测量器的压力弱电信号，压力测量器和压力信号采集处理装置连接；

控制指令处理输出装置包括输入器、存储器、计时器和比较器，输入器和存储器连接，比较器分别和存储器、信号调理器、计时器连接。

2.根据权利要求1所述的伸缩臂臂销解锁控制装置，其特征在于：

输入器是能够输入压力和时间的输入器，存储器是能够存储压力和时间的存储器，比较器是能够进行压力比较和时间比较的比较器。

3.根据权利要求1所述的伸缩臂臂销解锁控制装置，其特征在于：所述控制装置还包括检测器，检测器用来检测伸缩臂的臂销解锁状态。

4.根据权利要求1所述的伸缩臂臂销解锁控制装置，其特征在于：压力信号采集处理装置包括滤波器、信号放大器、模数转换器和信号调理器，压力测量器和滤波器连接，滤波器、信号放大器、模数转换器和信号调理器依次连接。

5.根据权利要求1所述的伸缩臂臂销解锁控制装置，其特征在于：所述压力测量器包括压力传感器。

6.一种起重机，其特征在于，所述起重机包括权利要求1-5任一项所述的伸缩臂臂销解锁控制装置。

7.一种权利要求1-5任一项所述的伸缩臂臂销解锁控制装置的控制方法，其特征在于：

所述控制方法包括如下步骤：

通过输入器分别输入压力P1、P2、P3、P4、伸臂保持时间N1和缩臂保持时间N2，并将压力P1、P2、P3、P4、伸臂保持时间N1和缩臂保持时间N2保存到存储器中；

步骤101：臂销解锁开关打开；

步骤102：燕尾槽下拉拔臂销；

步骤105：判断臂销解锁是否成功；如果臂销解锁成功，臂销解锁结束；如果臂销解锁不成功，执行以下步骤：

步骤103：执行自动伸臂，压力测量器测量油缸压力，比较器比较油缸压力和压力P1，当油缸压力大于P1时，计时器开始进行计时伸臂时间，比较器同时比较油缸压力和压力P2、伸臂时间和伸臂保持时间N1，当伸臂时间大于伸臂保持时间N1或者油缸压力大于压力P2时，执行步骤104；

步骤104：执行自动缩臂，压力测量器测量油缸压力，比较器比较油缸压力和压力P3，当油缸压力大于P3时，计时器开始进行计时缩臂时间，比较器同时比较油缸压力和压力P4、缩臂时间和缩臂保持时间N2，当缩臂时间大于缩臂保持时间N2或者油缸压力大于压力P4时，执行步骤105；

在执行步骤103-104的时候同时执行步骤105：判断臂销解锁是否成功；如果臂销解锁成功，臂销解锁结束。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：

压力P1是伸臂最小压力，P2是伸臂保护压力，P3是缩臂最小压力，P4是缩臂保护压力。

9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：

伸臂保持时间N1大于等于2秒、小于等于6秒，缩臂保持时间N2大于等于2秒、小于等于6秒。