CN106522302B - 挖掘机、挖掘机的回转角度检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的挖掘机及挖掘机的回转角度检测装置和方法，其中，挖掘机的回转机构包括增量型编码器、变频电机、减速器、小齿轮和大齿圈，其中，变频电机、减速器、小齿轮和大齿圈依次传动连接；该检测装置包括获取单元和计算单元，增量型编码器与变频电机的变频器相连，用于向变频器发送脉冲增量值；获取单元用于获取变频器所接收的脉冲增量值以及与之相对应的编码器脉冲数和脉冲细分率；计算单元用于根据计算回转机构的回转角度，其中，θ为回转机构的回转角度；N为脉冲增量值；n为脉冲细分率，设定范围2～18；a为编码器脉冲数；i为回转机构的总速比。上述方案能解决的挖掘机无法检测其回转角度的问题。

Description

挖掘机、挖掘机的回转角度检测装置及方法

技术领域

本发明涉及挖掘机技术领域，尤其涉及挖掘机、挖掘机的回转角度检测装置及方法。

背景技术

挖掘机是露天矿山的主要采掘设备，发挥着重要作用。请参考图1，图1是一种典型的挖掘机的结构示意图，挖掘机主要由四个彼此独立而又紧密衔接的工作过程组成，即挖掘、回转、卸载和行走。上述工作过程可以相互交替进行，也可以同时进行，从而实现挖掘机的挖掘工作。

挖掘机在工作的过程中需要进行相应的限位进行保护，例如挖掘机的提升机构01、推压机构02(如图1所示)在其传动链上安装有检测设备，用于检测提升机构01和推压机构02的位置信号，进而进行限位保护。在实际的工作过程中，挖掘机需要回转，如图2所示，回转机构包括两套驱动系统05，驱动系统05均包括变频电机051、减速器052和小齿轮053，两套驱动系统05的小齿轮053共同驱动回转大齿圈06转动，进而在回转大齿圈06的作用下实现挖掘机的回转动作，即挖掘机的回转平台03相对于履带行走装置04作回转运动，便于其工作。但是，目前的挖掘机因机构特点，安装角度传感器较为困难，因此挖掘机的回转角度无法检测，也就无法实现对挖掘机回转进行相关的保护或控制。

发明内容

有鉴于此，本发明公开挖掘机的回转角度检测方法及装置，以解决的挖掘机无法检测其回转角度的问题。

为解决上述技术问题，本发明公开如下技术方案：

挖掘机的回转角度检测装置，所述挖掘机的回转机构包括增量型编码器、变频电机、减速器、小齿轮和大齿圈，所述变频电机、所述减速器、所述小齿轮和所述大齿圈依次传动连接；该检测装置包括获取单元和计算单元，所述增量型编码器与所述变频电机的变频器相连，用于向所述变频器发送脉冲增量值；

所述获取单元用于获取所述变频器所接收的所述脉冲增量值以及与之相对应的编码器脉冲数和脉冲细分率；

所述计算单元用于根据计算所述回转机构的回转角度，其中，θ为所述回转机构的回转角度；N为所述脉冲增量值；n为所述脉冲细分率，设定范围2～18；a为所述编码器脉冲数；i为所述回转机构的总速比。

优选的，上述装置还包括清零控制装置，所述清零控制装置与所述变频器相连，用于将所述脉冲增量值清零。

优选的，上述装置中，所述清零控制装置包括感应块、接近开关和控制子模块，所述感应块固定在履带行走装置上，所述接近开关固定在所述挖掘机的回转平台上，所述感应块用于触发所述接近开关，所述接近开关用于被触发后控制所述控制子模块将所述脉冲增量值清零。

挖掘机，包括上文任一所述的检测装置。

挖掘机的回转角度检测方法，所述挖掘机的回转机构包括增量型编码器、变频电机、减速器、小齿轮和大齿圈，所述变频电机、所述减速器、所述小齿轮和所述大齿圈依次传动连接；所述增量型编码器与所述变频电机的变频器相连，用于向所述变频器发送脉冲增量值；所述的方法包括如下步骤：

获取所述变频器所接收的所述脉冲增量值以及与之相对应的编码器脉冲数和脉冲细分率；

根据计算所述回转机构的回转角度，其中，θ为所述回转机构的回转角度；N为所述脉冲增量值；n为所述脉冲细分率，设定范围2～18；a为所述编码器脉冲数；i为所述回转机构的总速比。

本发明公开的挖掘机的回转角度检测方法具有以下有益效果：

本发明公开回转角度检测方法依靠现有的变频器的已有功能，根据变频器所接收的增量型编码器的脉冲增量值得到的编码起脉冲数和脉冲细分率来计算挖掘机的回转角度，无需加装相应的角度传感就能够检测挖掘机的回转角度。可见，本发明公开的检测方法能解决目前的挖掘机无法通过安装角度传感器来检测其回转角度的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案，下面将对实施例或背景技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是一种典型的挖掘机的结构示意图；

图2是一种典型的挖掘机的回转机构的传动示意图；

图3是本发明实施例公开的挖掘机的回转结构的结构示意图；

图4是本发明实施例中变频器所接收的脉冲增量值的组成示意图；

图5是本发明实施例公开的挖掘机的回转角度检测方法的流程示意图。

附图说明：

01-提升机构、02-推压机构、03-回转平台、04-履带行走装置、05-驱动系统、051-变频电机、052-减速器、053-小齿轮、06-大齿圈。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开一种挖掘机的回转角度检测装置，用于检测挖掘机的回转角度。请再结合图1和2，本申请实施例所涉及的挖掘机的回转机构包括增量型编码器、变频电机051、减速器052、小齿轮053和大齿圈06。变频电机051、减速器052、小齿轮053和大齿圈06依次传动连接，通过驱动大齿圈06转动实现挖掘机的回转，增量型编码器与变频电机的变频器相连，用于向变频器发送脉冲增量值。

请参考图3，本发明实施例提供的检测装置包括获取单元100和计算单元200。其中，获取单元100用于获取变频器的脉冲增量值以及与之相对应的编码器脉冲数和脉冲细分率。

请参考图4，下面以西门子S120变频驱动系统为例，阐述回转机构角度检测方法，变频器参数r4653显示其所接收的增量型编码器所发出的脉冲增量值(即编码器旋转产生的实际脉冲增量值)，脉冲增量值是一个无符号的32位数，该数由两部分组成，低位部分表示编码器的细分值,由bit 0～bit n-1组成，即当实际位置处于两个脉冲之间时，对其进行细分，从而代表的两个脉冲间的位置值，当下一个脉冲到达后，向下进位且重新计数；高位部分表示编码器旋转产生的脉冲数，即编码器脉冲数，由bit n～bit n+m-1和bit m+n～bit 31组成，bit n～bit n+m-1表示编码器一转以内的整脉冲个数，bit m+n～bit 31为当前实际旋转的圈数，编码器每旋转一周由整脉冲数向上进位得到。脉冲增量值是一个数值，该数值由两部分组成，从每个脉冲增量值均可以得到编码器脉冲数和脉冲细分率。

其中，m为编码器脉冲数(编码器转一圈产生的脉冲数)对应的2进制位数。n为设定的脉冲细分率,设定范围2～18，可以根据精度要求设定。

计算单元200，用于根据公式(1)计算回转机构的回转角度，即挖掘机的回转角度。

公式(1)中，θ为回转机构转过的角度；N为脉冲增量值；n为脉冲细分率，设定范围2～18；a为编码器脉冲数；i为回转机构的总速比，即变频电机051、减速器052、小齿轮053和大齿圈06之间传动连接的总速比。

本申请所涉及的挖掘机中，增量型编码器用于检测变频电动机转速的，具体的，增量型编码器可以将变频电机的转速反馈给变频器，变频器可以对变频电机实施调节使得其转速达到预设要求。

本发明实施例公开的检测装置还可以包括清零控制装置，清零控制装置与变频器相连，用于将变频器所接收的脉冲增量值清零。此种情况下，清零控制装置能够在挖掘机的回转机构转完一圈后重新开始测量以消除检测的累计误差，此种情况下，脉冲增量值为零，则说明挖掘机的回转机构回到转动的起始点。

具体的，清零控制装置可以包括感应块、接近开关和控制子模块，感应块固定在履带行走装置04上，接近开关固定在挖掘机的回转平台03上，感应块用于触发接近开关，接近开关用于被触发后控制控制子模块将脉冲增量值清零。当挖掘机的回转机构回转到初始位置时，感应块触发接近开关，接近开关使得控制子模块将脉冲增量值清零。感应块可以固定在履带行走装置04的底架梁上，与回转机构的回转基准点相对，当接近开关随回转平台03回转到回转基准点之后即可触发接近开关。相对于回转基准点而言，回转平台03相对于回转基准点顺时针旋转，则角度为正数，随着转动的进行，数值逐渐增大，角度逐渐增大；回转平台03相对于回转基准点逆时针旋转，则角度为负值，随着转动的进行，数值逐渐减小，角度逐渐增大。

本发明公开回转角度检测方法依靠现有的变频器的已有功能，根据变频器所接收的脉冲增量值得到编码脉冲数和脉冲细分率来计算挖掘机的回转角度，无需加装相应的角度传感就能够检测挖掘机的回转角度。可见，本发明公开的检测方法能解决目前的挖掘机无法通过安装角度传感器来检测其回转角度的问题。

基于本发明实施例公开的检测装置，本发明实施例还公开一种挖掘机，所公开的挖掘机包括上文实施例中任意一项所述的回转角度校测装置。

基于本发明实施例公开的挖掘机的回转角度检测装置，本发明实施例还公开一种挖掘机的回转角度检测方法，同样请再结合图1和2，本申请实施例所涉及的挖掘机的回转机构包括增量型编码器、变频电机051、减速器052、小齿轮053和大齿圈06。变频电机051、减速器052、小齿轮053和大齿圈06依次传动连接，通过驱动大齿圈06转动实现挖掘机的回转，增量型编码器与变频电机的变频器相连，用于向变频器发送脉冲增量值，所公开的方法包括如下步骤：

S100、获取变频器所接收的脉冲增量值以及与之相对应的编码器脉冲数和脉冲细分率；

S200、计算回转机构的回转角度。

根据计算所述回转机构的回转角度，其中，θ为回转机构的回转角度；N为脉冲增量值；n为脉冲细分率，设定范围2～18；a为编码器脉冲数；i为回转机构的总速比。

本文中，各个优选方案仅仅重点描述的是与其它方案的不同，各个优选方案只要不冲突，都可以任意组合，组合后所形成的实施例也在本说明书所公开的范畴之内，考虑到文本简洁，本文就不再对组合所形成的实施例进行单独描述。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.挖掘机的回转角度检测装置，所述挖掘机的回转机构包括增量型编码器、变频电机、减速器、小齿轮和大齿圈，所述变频电机、所述减速器、所述小齿轮和所述大齿圈依次传动连接；其特征在于，该检测装置包括获取单元和计算单元，所述增量型编码器与所述变频电机的变频器相连，用于向所述变频器发送脉冲增量值；

所述获取单元用于获取所述变频器所接收的所述脉冲增量值及与之相对应的编码器脉冲数和脉冲细分率；

所述计算单元用于根据计算所述回转机构的回转角度，其中，θ为所述回转机构的回转角度；N为所述脉冲增量值；n为所述脉冲细分率，设定范围2～18；a为所述编码器脉冲数；i为所述回转机构的变频电机、减速器、小齿轮和大齿圈之间传动连接的总速比。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括清零控制装置，所述清零控制装置与所述变频器相连，用于将所述脉冲增量值清零。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述清零控制装置包括感应块、接近开关和控制子模块，所述感应块固定在履带行走装置上，所述接近开关固定在所述挖掘机的回转平台上，所述感应块用于触发所述接近开关，所述接近开关用于被触发后控制所述控制子模块将所述脉冲增量值清零。

4.挖掘机，其特征在于，包括上述 权利要求1-3中任一所述的检测装置。

5.挖掘机的回转角度检测方法，其特征在于，所述挖掘机的回转机构包括增量型编码器、变频电机、减速器、小齿轮和大齿圈，所述变频电机、所述减速器、所述小齿轮和所述大齿圈依次传动连接；所述增量型编码器与所述变频电机的变频器相连，用于向所述变频器发送脉冲增量值；所述的方法包括如下步骤：

获取所述变频器所接收的所述脉冲增量值以及与之相对应的编码器脉冲数和脉冲细分率；

根据计算所述回转机构的回转角度，其中，θ为所述回转机构的回转角度；N为所述脉冲增量值；n为所述脉冲细分率，设定范围2～18；a为所述编码器脉冲数；i为所述回转机构的变频电机、减速器、小齿轮和大齿圈之间传动连接的总速比。