CN103669873B - 一种臂架振动控制设备、方法、系统及工程机械 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种臂架振动控制设备、方法、系统及工程机械。该设备包括：接收装置，用于接收当前臂架振动烈度和当前控制阀阀芯位移；以及控制装置，用于根据所述当前臂架振动烈度对应的控制阀阀芯位移以及所述当前控制阀阀芯位移之间差值调整所述控制阀的控制电流，从而控制臂架振动；其中，所述控制阀连接在油源和臂架油缸之间，所述控制阀通过所述控制电流控制所述臂架油缸运动。本发明能够实时检测阀芯位移并修正阀芯实际位置，通过微调控制电流达到当前控制阀阀芯位移与当前臂架振动烈度对应的控制阀阀芯相当，消除阀芯开度受各种因素的影响，提高振动控制精度。

Description

一种臂架振动控制设备、方法、系统及工程机械
技术领域
本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种臂架振动控制设备、方法、系统及工程机械。
背景技术
工程机械在建筑工程中得到了广泛应用，例如混凝土布料设备之类的工程机械。混凝土布料设备是布料臂在油缸的作用下带动沿布料臂布置的输送管运动，并最终将混凝土通过末端软管浇筑到不同位置的施工设备。混凝土布料设备的布料臂一般为3到7节不等，连接形式有R型、Z型和RZ复合型。
在混凝土布料设备工作的过程中会产生振动，为了抑制这种振动，现有技术中采用了检测臂架油缸输出力的变化量，并将该输出力的变化量维持在设定的阈值范围内的技术方案来实现抑制振动的目的，但是这种技术方案进行减振进行控制时，控制阀的开度易受液动力、油液污染、摩擦力影响而无法与其对应的控制电流匹配，控制精度较差、能耗较高；此外，控制阀易受油液污染等因素的影响可能发生卡滞，会影响泵车布料安全，加强了故障排除难度，系统可靠性稍差。
发明内容
本发明的目的是提供一种臂架控制设备、方法、系统及工程机械，以抑制工程机械臂架的振动。
为了实现上述目的，本发明提供一种臂架振动控制设备，该设备包括：接收装置，用于接收当前臂架振动烈度和当前控制阀阀芯位移；以及控制装置，用于根据所述当前臂架振动烈度对应的控制阀阀芯位移以及所述当前控制阀阀芯位移之间差值调整所述控制阀的控制电流，从而控制臂架振动；其中，所述控制阀连接在油源和臂架油缸之间，所述控制阀通过所述控制电流控制所述臂架油缸运动。
相应地，本发明提供了一种臂架振动控制方法，该方法包括：接收当前臂架振动烈度和当前控制阀阀芯位移；以及根据所述当前臂架振动烈度对应的控制阀阀芯位移以及所述当前控制阀阀芯位移调整所述控制阀的控制电流，从而控制臂架振动；其中，所述控制阀连接在油源和臂架油缸之间，所述控制阀通过所述控制电流控制所述臂架油缸运动。
相应地，本发明提供了一种控制系统，该系统包括所述的设备；该系统还包括：第一检测装置，用于检测当前臂架振动烈度；以及第二检测装置，用于检测当前控制阀阀芯位移。
相应地，本发明提供了一种工程机械，该工程机械包括所述的控制系统。
本发明能够实时检测阀芯位移并修正阀芯实际位置，通过微调控制电流达到当前控制阀阀芯位移与当前臂架振动烈度对应的控制阀阀芯相当，消除阀芯开度受各种因素的影响，提高振动控制精度。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的臂架控制设备示意图；
图2是本发明提供的控制设备与泵车臂架连接示意图；
图3是本发明提供的臂架控制方法示意图；
图4是本发明提供的故障诊断示意图；
图5是本发明提供的臂架控制系统示意图。
附图标记说明
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
为了实现对振动的抑制，本发明提供了一种臂架控制设备，如图1所示，该设备包括：接收装置100，用于接收当前臂架振动烈度和当前控制阀阀芯位移；以及控制装置200，用于根据所述当前臂架振动烈度对应的控制阀阀芯位移以及所述当前控制阀阀芯位移之间差值调整所述控制阀的控制电流，从而控制臂架振动。对于烈度和控制阀阀芯位移之间的关系，可以根据实验确定，例如通过若干次实验得到与当前臂架振动烈度匹配的最优控制阀阀芯位移，从而在收到当前臂架振动烈度以后，如果当前臂架振动烈度与接收的控制阀阀芯位移不匹配（例如没有达到在该当前臂架振动烈度下的最优控制阀阀芯位移），可以根据当前臂架振动烈度将控制阀阀芯位移按照实验的结果调整控制阀的控制电流，从而使得接收的所述当前控制阀阀芯位移与所述当前臂架振动烈度匹配。具体而言，在接收的所述当前控制阀阀芯位移与所述当前臂架振动烈度对应的控制阀阀芯位移之差大于第一位移预定值的情况下，将所述控制阀的控制电流降低，例如降低预定电流；在所述当前臂架振动烈度对应的控制阀阀芯位移与接收的所述当前控制阀阀芯位移之差大于第一位移预定值的情况下，将所述控制阀的控制电流升高，例如升高所述预定电流。通过上述对控制阀的控制电流进行调整，可以使得控制阀阀芯位移与当前臂架振动烈度匹配，从而实现抑制振动的目的。
此外，由于当前臂架振动烈度分为若干级别，在当前臂架振动烈度比较低的情况下，例如当前臂架振动烈度低于设定阈值，可以不启动臂架振动的控制，此时可将控制阀的电流置零。优选地，还可以同时将液压泵的控制电流置零。
由于控制阀容易因污染而卡滞或损坏，因此本发明通过控制装置来判定控制阀是否发生故障，并在所述控制阀的情况下报警。具体而言，判定所述控制阀是否发生故障包括：在所述控制阀的控制电流为0的情况下，如果接收的所述当前控制阀阀芯位移大于第二位移预定值，则判定所述控制阀发生故障。如果接收的所述当前控制阀阀芯位移与所述当前臂架振动烈度对应的控制阀阀芯位移之差的绝对值大于第三位移预定值，则判定所述控制阀发生故障；其中第三位移预定值大于所述第一位移预定值。
图2示出了本发明提供的控制设备与泵车臂架连接示意图，可以通过控制单元9来实现。控制单元9可以控制液压泵1和控制阀5的电流，油通过液压锁6输入臂架油缸3中，从而可以驱动前布料臂2和后布料臂的相对位置改变。第一传单器7可以将当前臂架振动烈度发送至控制单元9，第二传感器8可以将当前控制阀阀芯位移发送至控制单元9，以作为对控制阀的电流进行调整的依据。
相应地，本发明提供了一种控制方法，该方法包括：接收当前臂架振动烈度和当前控制阀阀芯位移；以及根据所述当前臂架振动烈度对应的控制阀阀芯位移以及所述当前控制阀阀芯位移调整所述控制阀的控制电流，从而控制臂架振动。在图3中详细说明了本发明的参照图2所示结构的一种实施方式，下面以图3中所示的流程为例对本发明提供的控制方法进行说明。
第一传感器7检测臂架振动信号（步骤301），然后根据检测到的振动信号计算当前臂架振动烈度（303）。需要说明的是，当前臂架振动烈度的计算可以由第一传感器7完成，也可以由控制单元9来完成，还可以由其他的部件完成，例如单独的计算模块，可以根据第一传感器7发送的振动信号计算出当前臂架振动烈度，然后将该当前臂架振动烈度发送至控制单元9。控制单元9判定当前臂架振动烈度是否小于阈值（步骤305），在当前臂架振动烈度小于阈值的情况下，将液压泵的控制电流（控制信号）置零，并将控制阀的控制电流（控制信号）置零（步骤307），整个控制流程结束。在这种情况下，之所以不再进行振动的抑制，因为振动的烈度在工程机械可以接受的范围内。在当前臂架振动烈度大于或等于阈值的情况下，给液压泵初始的控制电流（控制信号）I1，给液压阀初始的控制电流（控制信号）I2（步骤309）。然后第二传感器8检测当前控制阀阀芯位移S（步骤311），控制单元计算当前臂架振动烈度对应的阀芯位移S0与当前控制阀阀芯位移S之差的绝对值是否小于或等于δ（步骤313）。如果当前臂架振动烈度对应的阀芯位移S0与控制阀阀芯位移S之差的绝对值小于或等于δ，则说明目前的情况下，当前臂架振动烈度与当前的控制阀阀芯位移匹配，无需进行控制。如果当前控制阀阀芯位移S与当前臂架振动烈度对应的阀芯位移S0之差大于δ（步骤315），则控制单元9将控制电流下降ΔI（步骤317），如果当前臂架振动烈度对应的阀芯位移S0与当前控制阀阀芯位移S之差大于δ（步骤315），则控制单元9将控制电流上升ΔI（步骤319），最后按照调整后的电流向控制阀输出控制电流信号I2（步骤321）。
上述的流程可以循环执行，直到当前臂架振动烈度和控制阀阀芯位移匹配为止。由于之前通过实验得到了优化的匹配关系，因此根据该匹配关系对控制阀阀芯位移进行控制，也可以得到优化的振动抑制结果。
如上所述，由于控制阀容易因污染而卡滞或损坏，本发明提供了如图4所示的故障检测流程。在该流程中，首先判定液压泵的控制电流（控制信号）是否置零，控制阀的控制电流（控制信号）是否置零（步骤401）。如果二者均置零，则判断所检测的当前控制阀阀芯位移是否小于或等于δ0（步骤403），如果所检测的当前控制阀阀芯位移小于或等于δ0，则说明控制阀正常（步骤405），如果所检测的当前控制阀阀芯位移大于δ0，则说明控制阀故障（步骤409），应当进行报警提示（步骤411）。如果液压泵的控制电流（控制信号）没有置零，或者控制阀的控制电流（控制信号）没有置零，则判定所检测的控制阀阀芯位移S和与当前臂架振动烈度对应的控制阀阀芯位移S0之差的绝对值是否小于或等于δ1，如果所检测的当前控制阀阀芯位移S和与当前臂架振动烈度匹配的控制阀阀芯位移S0之差的绝对值小于或等于δ1，则说明控制阀正常（步骤405），否则说明控制阀故障（步骤409），应当进行报警提示（步骤411）。
通过上述的故障诊断流程，可以帮助现场的工作人员及时发现控制阀的故障，从而可以及时地采取措施，例如维修或更换相应的部件等等，可以提高调试和故障处理效率，增强了系统的可靠性。
相应地，本发明提供了一种控制系统，如图5所示，该系统包括根据所述的设备；该系统还包括：第一检测装置300，用于检测当前臂架振动烈度；以及第二检测装置400，用于检测当前控制阀阀芯位移。
相应地，本发明提供了一种工程机械，该工程机械包括所述的控制系统，该工程机械可以为混凝土布料设备。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (15)

1.一种臂架振动控制设备，其特征在于，该设备包括：
接收装置，用于接收当前臂架振动烈度和当前控制阀阀芯位移；以及
控制装置，用于根据所述当前臂架振动烈度对应的控制阀阀芯位移以及所述当前控制阀阀芯位移之间差值调整所述控制阀的控制电流，从而控制臂架振动；
其中，所述控制阀连接在油源和臂架油缸之间，所述控制阀通过所述控制电流控制所述臂架油缸运动。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制装置，用于在接收的所述当前控制阀阀芯位移与所述当前臂架振动烈度对应的控制阀阀芯位移之差大于第一位移预定值的情况下，将所述控制阀的控制电流降低；在所述当前臂架振动烈度对应的控制阀阀芯位移与接收的所述当前控制阀阀芯位移之差大于第一位移预定值的情况下，将所述控制阀的控制电流升高。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述控制装置，还用于在接收的所述控制阀阀芯位移与所述当前臂架振动烈度对应的控制阀阀芯位移之差的绝对值大于第三位移预定值的情况下，则判定所述控制阀发生故障；其中所述第三位移预定值大于所述第一位移预定值。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制装置，还用于在所述当前臂架振动烈度小于烈度预定值的情况下，将所述控制阀的控制电流调整为0。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述控制装置，还用于在所述当前臂架振动烈度小于烈度预定值的情况下，将液压泵的控制电流调整为0。
6.根据权利要求4或5所述的设备，其特征在于，所述控制装置，还用于在所述控制阀的控制电流为0的情况下，如果接收的所述当前控制阀阀芯位移大于第二位移预定值，则判定所述控制阀发生故障。
7.一种臂架振动控制方法，其特征在于，该方法包括：
接收当前臂架振动烈度和当前控制阀阀芯位移；以及
根据所述当前臂架振动烈度对应的控制阀阀芯位移以及所述当前控制阀阀芯位移调整所述控制阀的控制电流，从而控制臂架振动；
其中，所述控制阀连接在油源和臂架油缸之间，所述控制阀通过所述控制电流控制所述臂架油缸运动。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述当前臂架振动烈度对应的控制阀阀芯位移以及所述当前控制阀阀芯位移调整所述控制阀的控制电流包括：
在接收的所述当前控制阀阀芯位移与所述当前臂架振动烈度对应的控制阀阀芯位移之差大于第一位移预定值的情况下，将所述控制阀的控制电流降低；在所述当前臂架振动烈度对应的控制阀阀芯位移与接收的所述当前控制阀阀芯位移之差大于第一位移预定值的情况下，将所述控制阀的控制电流升高。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
在接收的所述控制阀阀芯位移与所述当前臂架振动烈度对应的控制阀阀芯位移之差的绝对值大于第三位移预定值的情况下，则判定所述控制阀发生故障；其中所述第三位移预定值大于所述第一位移预定值。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
在所述当前臂架振动烈度小于烈度预定值的情况下，将所述控制阀的控制电流调整为0。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
在所述当前臂架振动烈度小于烈度预定值的情况下，将液压泵的控制电流调整为0。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
在所述控制阀的控制电流为0的情况下，如果接收的所述控制阀阀芯位移大于第二位移预定值，则判定所述控制阀发生故障。
13.一种控制系统，其特征在于，该系统包括根据权利要求1-6任意一项所述的设备；该系统还包括：
第一检测装置，用于检测当前臂架振动烈度；以及
第二检测装置，用于检测当前控制阀阀芯位移。
14.一种工程机械，其特征在于，该工程机械包括根据权利要求13所述的控制系统。
15.根据权利要求14所述的工程机械，其特征在于，该工程机械为混凝土布料设备。
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