CN108358078A - 臂架系统、臂架变幅控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种臂架系统、臂架变幅控制系统及其控制方法，所述臂架系统包括：臂架、安装支座、接触装置、限位装置以及角度检测装置，所述臂架铰接于所述安装支座，并能够绕铰接点转动，以实现变幅，所述接触装置和所述限位装置中的一者设置于所述臂架，所述接触装置和所述限位装置中的另一者设置于所述安装支座，所述接触装置和所述限位装置相互配合，以限制所述臂架在所述接触装置和所述限位装置的限位角度范围内变幅；所述角度检测装置能够在所述臂架变幅的过程中实时地检测所述臂架的变幅角度。本发明提供的臂架系统可使得臂架在变幅运动过程中，能够先减速后停止，从而让臂架对整个塔机冲击性更小，提高了整个塔机的安全。

Description

臂架系统、臂架变幅控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及工程机械中塔机的领域，具体地，涉及一种臂架系统、臂架变幅控制系统及其控制方法。

背景技术

塔机是工程施工中常用的设备，一般包括动臂塔机和平臂式塔机。动臂塔机与平臂式塔机最大的区别是实现变幅的方式不同。平臂式塔机通过在平臂上水平移动的变幅小车来实现变幅，动臂式塔机则通过臂架绕臂架根部铰点转动实现变幅。为了保证动臂式塔机臂架的安全，在动臂式塔机臂架上通常设置变幅限位系统，以限制动臂式塔机臂架的最大和最小变幅角度。动臂式塔机臂架在变幅运动过程中，若变幅限位系统不可靠或完全失效，就容易引起臂架变幅角度超限，从而造成臂架倾翻坠落的安全问题。

现有的变幅限位系统存在以下问题；接触装置与旋转式限位开关的匹配性差，主要表现为难以保证两者在设定角度发生接触且响应，从而难以安装和使用；整个系统防护等级单一，假若该系统安装调试不到位或有损坏的现象，就不能够对臂架进行限位，容易造成臂架倾翻坠落，从而导致塔机安全事故。

发明内容

本发明的目的是提供一种臂架系统、臂架变幅控制系统及其控制方法，以解决现有技术中臂架变幅限位不可靠的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种臂架系统，包括：臂架、安装支座、接触装置、限位装置以及角度检测装置，其中：

所述臂架铰接于所述安装支座，并能够绕铰接点转动，以实现变幅；

所述接触装置和所述限位装置中的一者设置于所述臂架，所述接触装置和所述限位装置中的另一者设置于所述安装支座，所述接触装置和所述限位装置相互配合，以限制所述臂架在所述接触装置和所述限位装置的限位角度范围内变幅；

所述角度检测装置能够在所述臂架变幅的过程中实时地检测所述臂架的变幅角度。

优选地，所述臂架能够在第一极限位置和第二极限位置之间转动而实现所述臂架的变幅，所述限位装置能够在所述臂架转动至所述第一极限位置和第二极限位置时，均通过所述接触装置抵触所述限位装置，以限制所述臂架转动。

优选地，所述限位装置包括两个限位组件，所述臂架在转动至所述第一极限位置时，所述接触装置碰触其中一个限位组件，所述臂架在转动至第二极限位置时，所述接触装置碰触另一个限位组件。

优选地，所述限位组件包括：行程开关、压杆和复位弹簧，

所述复位弹簧作用于所述压杆，所述压杆能够在所述接触装置的作用下克服所述复位弹簧的弹力移动，而触发所述行程开关，并能够在所述复位弹簧的弹力作用下复位。

优选地，所述限位组件还包括第一固定板和第二固定板，

所述第一固定板和所述第二固定板均固定于所述安装支座，所述第一固定板和所述第二固定板均具有同轴设置的导向孔，所述压杆穿过所述第一固定板的导向孔和所述第二固定板的导向孔，所述复位弹簧套设于所述压杆，并位于所述第一固定板和所述第二固定板之间，所述行程开关通过与所述压杆一端接触而被触发。

优选地，所述限位组件包括：防护罩，所述防护罩固定于所述安装支座，并将所述行程开关、所述压杆和所述复位弹簧罩住。

优选地，所述接触装置包括：结构板、第一调节件和第二调节件，

所述结构板固定于所述臂架，

所述第一调节件和所述第二调节件均设置于所述结构板，

所述第一调节件用于碰触其中一个限位组件，

所述第二调节件用于碰触另一个限位组件。

优选地，所述第一调节件和所述第二调节件均能够相对所述结构板移动，以调节所述限位角度的范围。

优选地，所述第一调节件和所述第二调节件均为螺栓，每个所述螺栓均旋合在所述结构板上。

本发明另一方面提供一种臂架变幅控制系统，包括：控制器、变幅机构和本发明提供的臂架系统，

所述变幅机构用于驱动所述臂架俯仰转动，

所述限位装置、角度检测装置和所述变幅机构均与所述控制器电连接，所述限位装置能够发出信号至所述控制器，并通过所述控制器控制所述臂架停止转动；

所述控制器能够获取所述角度检测装置采集的变幅角度参数，并据此控制所述臂架的转速。

优选地，所述臂架变幅控制系统还包括：用于发出报警信号报警装置、用于驱动负载上升或下降的起升机构以及用于驱动所述臂架水平转动回转机构，

所述报警装置、所述起升机构以及所述回转机构均与所述控制器电连接。

优选地，所述臂架变幅控制系统还包括与所述控制器电连接的显示器，所述显示器能够显示所述角度检测装置所检测的变幅角度。

本发明另一方面提供一种臂架变幅控制系统的控制方法，通过所述控制器设置一角度范围，所述角度范围在所述限位角度范围之内，所述控制方法包括以下步骤：

当所述臂架的变幅角度超出所述角度范围时，所述控制器(60)控制执行如下步骤的至少一个：

a、使变幅机构减速，

b、使报警装置发出报警信号，

c、使起升机构减速，

d、使回转机构减速；

当所述臂架的变幅角度达到所述限位角度的极限位置时，所述限位装置向所述控制器发出的停止信号，所述控制器根据所述停止信号控制所述变幅机构停止转动所述臂架。

通过上述技术方案，接触装置和限位装置可实现精准的匹配，两者的可靠性和灵敏性高，从而提高了塔机臂架的安全可靠性；进一步，通过角度检测装置检测臂架的变幅角度，可实现双重防护的作用，既减小了安全隐患，又使得臂架在变幅运动过程中，能够先减速后停止，从而让臂架对整个塔机冲击性更小，提高了整个塔机的安全。

本发明的其它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是本发明一实施方式中臂架系统的示意图；

图2是图1中限位组件的安装结构主视图；

图3是图1中限位组件的安装结构俯视图；

图4是图1中安装座的结构主视图；

图5是图1中安装座的结构左视图；

图6是图1中安装座的结构俯视图；

图7是图1中接触装置的结构示意图；

图8是本发明一实施方式中臂架变幅控制系统的示意图。

图中：

10-臂架；

20-安装支座；21-安装座；

30-接触装置；31-结构板；32-第一调节件；33-第二调节件；

40-限位组件；41-行程开关；42-压杆；43-复位弹簧；44-第一固定板；45-第二固定板；46-防护罩；

50-角度检测装置；

60-控制器；61-变幅机构；62-报警装置；63-起升机构；64-回转机构；65-显示器。

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。

参阅图1，本实施方式提供一种臂架系统，所述臂架系统包括：臂架10、安装支座20、接触装置30、限位装置以及角度检测装置50，所述臂架10铰接于所述安装支座20，并能够绕铰接点转动，以实现变幅，所述接触装置30和所述限位装置中的一者设置于所述臂架10，所述接触装置30和所述限位装置中的另一者设置于所述安装支座20，所述接触装置30和所述限位装置相互配合，以限制所述臂架10在所述接触装置30和所述限位装置的限位角度范围内变幅；所述角度检测装置50能够在所述臂架10变幅的过程中实时地检测所述臂架10的变幅角度。

操作者可先通过角度检测装置50获知臂架实时的变幅角度位置，当接近所设置的限位角度边界时，提醒操作者使臂架10减速，从而在臂架10变幅过程中接触装置30触发限位装置时，具有较低的转速，从而使臂架10可以更加稳定的停止转动，避免因臂架10在惯性的作用下继续向超出限位角度范围外的方向转动而使接触装置30和/或限位装置损坏或者灵敏度降低。

其中，优选地，将接触装置30设置于所述臂架10上，一般设置在臂架10的根部，将限位装置设置在安装支座20，一般将限位装置固定在安装支座20上。角度检测装置50可以设置在臂架10上。

臂架10在变幅的过程中可以绕铰接点向上或向下做俯仰转动，接触装置30和限位装置相互配合，限制臂架10的转动空间，使臂架10有一个转动的上止点和下止点，所述限位角度即从上止点至下止点之间的角度。该限位角度的具体范围可根据设备的载荷等因素具体设置，一般的，可设置限位角度范围为15°～86°，其中，臂架10在水平位置时为0°。

进一步，所述臂架10能够在第一极限位置和第二极限位置之间转动而实现所述臂架10的变幅，所述限位装置能够在所述臂架10转动至所述第一极限位置和第二极限位置时，均通过所述接触装置30抵触所述限位装置，以限制所述臂架10转动。可以理解为，这里的第一极限位置对应臂架变幅的上止点，第二极限位置对应臂架变幅的下止点。

较佳地，参阅图2-图3，所述限位装置包括两个限位组件40，所述臂架10在向上转动至第一极限位置时，所述接触装置30碰触其中一个限位组件40以使所碰触的限位组件40发出信号控制所述臂架10停止向上转动，所述臂架10在向下转动至第二极限位置时，所述接触装置30碰触另一个限位组件40以使所碰触的限位组件40发出信号控制所述臂架10停止向下转动。其中，两个限位组件40的位置可根据具体限位角度的范围而设置，例如，将其中一个限位组件40设置在安装支座20的较高位置，用于限制臂架10在上止点停止转动，另一个限位组件40设置在安装支座20的较低位置，用于限制臂架10在下止点停止转动。当调节限位角度的范围时，可以适当调整两个限位组件40之间的高度差或调节限位组件40距离接触装置30的距离。

具体地，所述限位组件40包括：行程开关41、压杆42和复位弹簧43，所述复位弹簧43作用于所述压杆42，所述压杆42在接触装置30碰触下能够克服所述复位弹簧43的弹力而移动，而触发所述行程开关41，并能够在所述复位弹簧43的弹力作用下复位。其中，压杆42上可设置用于复位弹簧43施加作用力的钢板，钢板固定在压杆42的外圆周面上，复位弹簧43通过施加弹性作用力于钢板而带动压杆移动。

较佳地，行程开关41为点接触式的行程开关，从而可以保证压杆42在碰触到行程开关41的相应位置后，立即发出限位信号给控制器，从而控制臂架俯仰变幅停止，保证臂架限位的灵敏度和可靠性，提高了塔机臂架的安全可靠性。

进一步，所述限位组件40还包括第一固定板44和第二固定板45，所述第一固定板44和所述第二固定板45均固定于所述安装支座20，所述第一固定板44和所述第二固定板45均具有同轴设置的导向孔，所述压杆42穿过所述第一固定板44的导向孔和所述第二固定板45的导向孔，所述复位弹簧43套设于所述压杆42，并位于所述第一固定板44和所述第二固定板45之间，所述行程开关41通过与所述压杆42一端接触而被触发。

进一步，为避免行程开关41、压杆42和复位弹簧43的损坏，减少外界环境的干扰，所述限位组件40包括：防护罩46，所述防护罩46固定于所述安装支座20，并将所述行程开关41、所述压杆42和所述复位弹簧43罩住。

其中，安装支座20一般为平衡臂，为了便于限位组件40的安装，安装支座20上可设置安装座21，并将限位组件40安装在安装座上，参阅图4-图6，其示出的分别是安装座21的主视图、左视图和俯视图，可以理解的是安装座21并不限于图中所示的结构，其可以根据限位组件40的具体形态而定，所以本实施方式中不对安装座21做具体限定，其中安装座21可以理解为安装支座20的一部分，限位组件40通过安装座21设置在安装支座20上。

较佳地，参阅图7，所述接触装置30包括：结构板31、第一调节件32和第二调节件33，所述结构板31固定于所述臂架10，所述第一调节件32和所述第二调节件33均设置于所述结构板31，所述第一调节件32用于碰触其中一个限位组件40，所述第二调节件33用于碰触另一个限位组件40。其中，结构板31为一个异性耳板，其设置有安装孔和用于连接第一调节件32和第二调节件33的调节部。较佳的，每个安装孔的一侧均固定有螺母，用于配合第一调节件32和第二调节件33的调节部来调节限位角度的范围。

进一步，为了便于调节限位角度的范围，第一调节件32和第二调节件33可采取如下设置：所述第一调节件32和所述第二调节件33均能够相对所述结构板31移动，以调节所述限位角度的范围。也可以说，当需要改变限位角度的范围时，可调节第一调节件32和第二调节件33的伸出长度，从而使臂架10更早或更晚的被限位。例如，调节第一调节件32伸出结构板31的距离增加，那么，当臂架绕铰接点向上俯仰转动时，第一调节件32能够更早的碰触压杆42，从而使臂架10在更小的角度变幅内被限位。

具体地，所述第一调节件32和所述第二调节件33均为螺栓，每个所述螺栓均旋合在所述结构板31上，旋合螺栓可实现螺栓沿自身轴向移动。

参阅图8，本实施方式还提供一种臂架变幅控制系统，包括：控制器60、变幅机构61和本实施方式中的臂架系统，其中，所述变幅机构61用于驱动所述臂架10转动，所述限位装置和所述变幅机构61均与所述控制器60电连接，所述限位装置能够发出信号至所述控制器60，并通过所述控制器60控制所述臂架10停止转动。其中，控制器60可获取角度检测装置50采集的臂架10的实时变幅角度参数，并在臂架接近上止点或下止点时，提醒操作者提前控制臂架10减速，从而可以是臂架10在达到上止点或下止点时可以更加平稳的停止。当然，操作者也可以直接读取角度检测装置50的数值作为控制臂架10运动的参考。

进一步，所述臂架变幅控制系统还包括：报警装置62，所述控制器60与所述报警装置62电连接，以控制所述报警装置62发出报警信号。例如，可设置在在臂架减速运行的时候，控制报警装置62发出报警信号，提示作业人员臂架10即将到达上止点或下止点，这样作业人员便可根据报警提示采取相应的操作动作。

进一步，所述臂架变幅控制系统还包括：起升机构63，所述起升机构63用于驱动负载上升或下降，所述控制器60与所述起升机构63电连接，以控制所述起升机构63驱动负载上升或下降。

进一步，所述臂架变幅控制系统还包括：回转机构64，所述回转机构64用于驱动所述臂架10在水平位置转动，所述控制器60与所述回转机构64电连接，以控制所述回转机构64在水平位置的工作状态。

进一步，为了更直接地获取角度检测装置50的角度，所述臂架变幅控制系统还包括与控制器60电连接的显示器65，所述显示器65能够显示所述角度检测装置50所检测的变幅角度。

结合上述臂架变幅控制系统，本实施方式还提供一种臂架变幅控制系统的控制方法，包括以下步骤：

通过所述控制器60设置一个角度范围，所述角度范围在所述限位角度范围之内，并设置所述臂架10的变幅角度超出所述角度范围时，所述控制器60控制执行如下步骤的至少一个：a、变幅机构61减速、b、报警装置62发出报警信号、c、起升机构63减速、d、回转机构64减速；

当所述臂架10的变幅角度达到所述限位角度的极限位置时，所述限位装置40向所述控制器60发出的停止信号，所述控制器60根据所述停止信号控制所述变幅机构61停止转动所述臂架。具体地，当所述臂架10的变幅角度达到所述限位角度的极限位置时，通过所述接触装置30触发所述限位组件40，使所述臂架10停止转动。

以臂架的限位角度范围为15°～86°为例，可以通过控制器60设置一个角度范围为20°～81°，也就是说，距离上止点和下止点5°的范围，当臂架10在20°～81°之内转动时，臂架10正常转动，当向上运动至81°时，或向下运动至20°时，角度检测装置50将检测的变幅角度参数输送至控制器60，控制器自动控制臂架10的变幅机构61减速，使臂架转速减慢，臂架10继续向下转动靠近15°或向上转动86°的过程中，速度逐渐减慢，当臂架10达到15°(下止点)或86°(上止点)的位置时，臂架10的速度已经得到一定程度的控制，而这时候接触装置30会碰触限位组件40使臂架停止转动，由于臂架10的速度已经得到一定程度的控制，所以臂架10在上止点或下止点被限位时速度变化相对较小，所以使得臂架10能够相对平稳的被限制转动，也不会对接触装置30和/或限位组件40造成很大的冲击。

由于，臂架10在到达极限位置前可以由控制器控制变幅机构减速，所以当臂架到达极限位置时，臂架的速度已经得到适当的控制，所以臂架在由接触装置和限位装置控制限位时，可以更加平稳。

综上所述，本实施方式中的臂架系统、臂架变幅控制系统具有角度检测装置检测变幅角度后的控制减速的防护和接触装置与限位装置的限位防护，从而使得臂架在变幅运动过程中，能够先减速后停止，从而让臂架对整个塔机冲击性更小，提高了整个塔机的安全。

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 (13)

1.一种臂架系统，其特征在于，包括：臂架(10)、安装支座(20)、接触装置(30)、限位装置以及角度检测装置(50)，其中：

所述臂架(10)铰接于所述安装支座(20)，并能够绕铰接点转动，以实现变幅；

所述接触装置(30)和所述限位装置中的一者设置于所述臂架(10)，所述接触装置(30)和所述限位装置中的另一者设置于所述安装支座(20)，所述接触装置(30)和所述限位装置相互配合，以限制所述臂架(10)在所述接触装置(30)和所述限位装置的限位角度范围内变幅；

所述角度检测装置(50)能够在所述臂架(10)变幅的过程中实时地检测所述臂架(10)的变幅角度。

2.根据权利要求1所述的臂架系统，其特征在于，所述臂架(10)能够在第一极限位置和第二极限位置之间转动而实现所述臂架(10)的变幅，所述限位装置能够在所述臂架(10)转动至所述第一极限位置和第二极限位置时，均通过所述接触装置(30)抵触所述限位装置，以限制所述臂架(10)转动。

3.根据权利要求2所述的臂架系统，其特征在于，所述限位装置包括两个限位组件(40)，所述臂架(10)在转动至所述第一极限位置时，所述接触装置(30)碰触其中一个限位组件(40)，所述臂架(10)在转动至第二极限位置时，所述接触装置(30)碰触另一个限位组件(40)。

4.根据权利要求3所述的臂架系统，其特征在于，所述限位组件(40)包括：行程开关(41)、压杆(42)和复位弹簧(43)，

所述复位弹簧(43)作用于所述压杆(42)，所述压杆(42)能够在所述接触装置(30)的作用下克服所述复位弹簧(43)的弹力移动，而触发所述行程开关(41)，并能够在所述复位弹簧(43)的弹力作用下复位。

5.根据权利要求4所述的臂架系统，其特征在于，所述限位组件(40)还包括第一固定板(44)和第二固定板(45)，

所述第一固定板(44)和所述第二固定板(45)均固定于所述安装支座(20)，所述第一固定板(44)和所述第二固定板(45)均具有同轴设置的导向孔，所述压杆(42)穿过所述第一固定板(44)的导向孔和所述第二固定板(45)的导向孔，所述复位弹簧(43)套设于所述压杆(42)，并位于所述第一固定板(44)和所述第二固定板(45)之间，所述行程开关(41)通过与所述压杆(42)一端接触而被触发。

6.根据权利要求4或5所述的臂架系统，其特征在于，所述限位组件(40)包括：防护罩(46)，

所述防护罩(46)固定于所述安装支座(20)，并将所述行程开关(41)、所述压杆(42)和所述复位弹簧(43)罩住。

7.根据权利要求3-5中任意一项所述的臂架系统，其特征在于，所述接触装置(30)包括：结构板(31)、第一调节件(32)和第二调节件(33)，

所述结构板(31)固定于所述臂架(10)，

所述第一调节件(32)和所述第二调节件(33)均设置于所述结构板(31)，

所述第一调节件(32)用于碰触其中一个限位组件(40)，

所述第二调节件(33)用于碰触另一个限位组件(40)。

8.根据权利要求7所述的臂架系统，其特征在于，所述第一调节件(32)和所述第二调节件(33)均能够相对所述结构板(31)移动，以调节所述限位角度的范围。

9.根据权利要求8所述的臂架系统，其特征在于，所述第一调节件(32)和所述第二调节件(33)均为螺栓，每个所述螺栓均旋合在所述结构板(31)上。

10.一种臂架变幅控制系统，其特征在于，包括：控制器(60)、变幅机构(61)和如权利要求1-9中任意一项所述的臂架系统，

所述变幅机构(61)用于驱动所述臂架(10)俯仰转动，

所述限位装置、角度检测装置(50)和所述变幅机构(61)均与所述控制器(60)电连接，所述限位装置能够发出信号至所述控制器(60)，并通过所述控制器(60)控制所述臂架(10)停止转动；

所述控制器(60)能够获取所述角度检测装置(50)采集的变幅角度参数，并据此控制所述臂架(10)的转速。

11.根据权利要求10所述的臂架变幅控制系统，其特征在于，所述臂架变幅控制系统还包括：用于发出报警信号报警装置(62)、用于驱动负载上升或下降的起升机构(63)以及用于驱动所述臂架(10)水平转动回转机构(64)，

所述报警装置(62)、所述起升机构(63)以及所述回转机构(64)均与所述控制器(60)电连接。

12.根据权利要求10或11所述的臂架变幅控制系统，其特征在于，所述臂架变幅控制系统还包括与所述控制器(60)电连接的显示器(65)，所述显示器(65)能够显示所述角度检测装置(50)所检测的变幅角度。

13.一种如权利要求10-12中任意一项所述的臂架变幅控制系统的控制方法，通过所述控制器(60)设置一角度范围，所述角度范围在所述限位角度范围之内，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

当所述臂架(10)的变幅角度超出所述角度范围时，所述控制器(60)控制执行如下步骤的至少一个：

a、使变幅机构(61)减速，

b、使报警装置(62)发出报警信号，

c、使起升机构(63)减速，

d、使回转机构(64)减速；

当所述臂架(10)的变幅角度达到所述限位角度的极限位置时，所述限位装置向所述控制器(60)发出的停止信号，所述控制器(60)根据所述停止信号控制所述变幅机构(61)停止转动所述臂架(10)。