CN111874812A - 方位调节系统、方位调节方法及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种方位调节系统、方位调节方法及工程机械，涉及工程机械技术领域，本发明提供的方位调节系统，包括：安装平台、臂架、驱动组件和检测组件；臂架活动连接于安装平台，驱动组件与臂架传动连接；检测组件用于检测臂架相对于安装平台的摆角；方位调节系统配置为根据摆角与目标角度的角度差值调控驱动组件。本发明提供的方位调节系统，可以精准且稳定地调节臂架的方位。

Description

方位调节系统、方位调节方法及工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其是涉及一种方位调节系统、方位调节方法及工程机械。

背景技术

目前，以汽车起重机为代表的带臂架结构的工程机械，具备高速行走、转场方便等特点，以快速高效地抵达工作场所开始作业。除行驶状态起重臂回位至起始位置外，起重机还有一些常用的姿态，如起重臂回转至尾部朝向以拆装配重，起重臂回转至正侧方(含正左和正右侧)及正后方进行稳定性试验验证等。现有具有类似工作装置的工程机械施工过程中，需要通过人工操作回转手柄，依靠操作人员目测工作装置相对于目标方位的偏差，进行手动调整，实现工作装置的回位调节。在方位调节过程中，如保持低速摆转则导致调节效率较低，如提高摆转速度，则容易造成与目标角度对位时不够稳定与精确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方位调节系统、方位调节方法及起重机，可以准确调节臂架的方位。

第一方面，本发明提供的方位调节系统，包括：安装平台、臂架、驱动组件和检测组件；

所述臂架活动连接于所述安装平台，所述驱动组件与所述臂架传动连接；

所述检测组件用于检测所述臂架相对于所述安装平台的摆角；

所述方位调节系统配置为根据所述摆角与目标角度的角度差值调控所述驱动组件。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述驱动组件包括第一驱动器件，所述第一驱动器件与所述臂架传动连接，且所述第一驱动器件用于驱动所述臂架绕z轴摆转。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述检测组件包括第一检测器件，所述第一检测器件用于检测所述臂架绕z轴的摆角。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述第一驱动器件与减速器传动连接，所述减速器与所述臂架传动连接，且所述减速器具有高速档位和低速档位；

所述方位调节系统配置为：在所述臂架的摆角与目标角度的差值小于预设差值时，所述减速器自所述高速档位切换至所述低速档位。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述臂架包括：起重臂和转台，所述起重臂绕y轴转动连接于所述转台；

所述转台绕z轴转动连接于所述安装平台。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述驱动组件包括第二驱动器件，所述第二驱动器件与所述臂架传动连接，且所述第二驱动器件用于驱动所述臂架绕y轴摆转。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述检测组件包括第二检测器件，所述第二检测器件用于检测所述臂架的上扬角度。

第二方面，本发明提供的方位调节方法，采用第一方面提供的方位调节系统，且包括以下步骤：

检测所述臂架相对于所述安装平台的摆角；

计算所述摆角与目标角度的角度差值；

根据所述角度差值调控所述驱动组件。

结合第二方面，本发明提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述根据所述角度差值调控所述驱动组件的步骤包括：

当所述角度差值小于预设差值，调节所述驱动组件以减小所述臂架的摆转速度；

当所述摆角达到所述目标角度，则通过所述驱动组件锁止所述臂架。

第二方面，本发明提供的工程机械搭载有第一方面提供的方位调节系统。

本发明实施例带来了以下有益效果：采用臂架活动连接于安装平台，驱动组件与臂架传动连接，通过检测组件检测臂架相对于安装平台的摆角，根据臂架相对于安装平台的摆角调控驱动组件，从而准确调节臂架的摆转方位。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的工程机械的主视图；

图2为本发明实施例提供的工程机械的俯视图；

图3为图2中A位置的放大示意图；

图4为本发明实施例提供的工程机械的第一驱动器件的示意图。

图标：100－安装平台；200－臂架；210－起重臂；220－转台；300－驱动组件；310－第一驱动器件；320－第二驱动器件；400－检测组件；410－第一检测器件；420－第二检测器件。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。公式中的物理量，如无单独标注，应理解为国际单位制基本单位的基本量，或者，由基本量通过乘、除、微分或积分等数学运算导出的导出量。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供的方位调节系统，包括：安装平台100、臂架200、驱动组件300和检测组件400；臂架200活动连接于安装平台100，驱动组件300与臂架200传动连接；检测组件400用于检测臂架200相对于安装平台100的摆角；方位调节系统配置为根据摆角与目标角度的角度差值调控驱动组件300。

具体地，驱动组件300和检测组件400分别与方位调节系统的控制器连接，控制器根据检测组件400的信号获知臂架200的摆转方位，并控制驱动组件300，从而准确调控臂架200的摆转速度和摆转角度。

需要说明的是，当臂架200接近目标方位时，方位调节系统通过控制驱动组件300可使臂架200的摆转速度提前减速，当臂架200的当前方位距离目标方位的摆转角度较大时，方位调节系统通过控制驱动组件300可使臂架200的摆转速度增大，不仅可以提高方位调节速度，而且可以通过提前减速确保臂架200稳定且精准地到达目标方位。

如图1、图2、图3和图4所示，在本发明实施例中，驱动组件300包括第一驱动器件310，第一驱动器件310与臂架200传动连接，且第一驱动器件310用于驱动臂架200绕z轴摆转。

具体的，第一驱动器件310包括伺服电动机或发动机，第一驱动器件310与第一齿轮传动连接，安装平台100上固定连接有第二齿轮，且第二齿轮与臂架200相对于安装平台100的转轴同轴，第一齿轮与第二齿轮啮合，第一驱动器件310通过齿轮传动驱动臂架200相对于安装平台100绕z轴摆转。其中，z轴沿铅锤方向延伸，x轴为安装平台100的行进方向，x轴、y轴和z轴两两垂直。

进一步的，检测组件400包括第一检测器件410，第一检测器件410用于检测臂架200绕z轴的摆角。

具体的，第一检测器件410包括角度传感器或光电编码器，第一检测器件410可检测臂架200绕z轴的摆角。

进一步的，第一驱动器件310与减速器传动连接，减速器与臂架200传动连接，且减速器具有高速档位和低速档位；方位调节系统配置为：在臂架200的摆角与目标角度的差值小于预设差值时，减速器自高速档位切换至低速档位。

具体的，在低速档位下，第一驱动器件310经减速器驱动臂架200，减速器起到降速增扭的作用，提高驱动臂架200摆转的驱动力，并使臂架200以较低的速度绕z轴摆转。在高速档位下，第一驱动器件310经减速器驱动臂架200，且臂架200的摆转速度增大，通过提高臂架200的摆转速度，从而提高臂架200的方位调节效率。

如图1所示，臂架200包括：起重臂210和转台220，起重臂210绕y轴转动连接于转台220；转台220绕z轴转动连接于安装平台100。

具体的，转台220绕z轴摆转可调节起重臂210的朝向，通过起重臂210绕y轴摆转，从而使起重臂210回位至水平延伸状态或者改变起重臂210的上扬角度。

进一步的，驱动组件300包括第二驱动器件320，第二驱动器件320与臂架200传动连接，且第二驱动器件320用于驱动臂架200绕y轴摆转。

具体的，第二驱动器件320包括液压缸，液压缸的一端与转台220铰接，液压缸的另一端与起重臂210铰接，起重臂210、液压缸和转台220围设形成三角形机构，通过液压缸伸缩可驱动起重臂210绕y轴摆转，进而调节起重臂210的上扬角度。

进一步的，检测组件400包括第二检测器件420，第二检测器件420用于检测臂架200的上扬角度。

具体的，第二检测器件420包括用于检测起重臂210绕y轴摆转角度的角度传感器，或者，第二检测器件420包括光电距离传感器，光电距离传感器安装于起重臂210，随起重臂210绕y轴摆转，光电距离传感器与安装平台100沿铅锤方向的距离随之改变，根据光电距离传感器的信号可计算得出起重臂210绕y轴的摆转角度。控制器根据第一检测器件410和第二检测器件420的信号获取起重臂210的方位信息，并将角度信息通过显示器呈现给操作人员。根据起重臂210的方位信息，通过控制第一驱动器件310和第二驱动器件320，可以使起重臂210快速且精准地摆转至目标方位。

实施例二

如图1和图2所示，本发明实施例提供的方位调节方法，采用实施例一提供的方位调节系统，且包括以下步骤：检测臂架200相对于安装平台100的摆角，根据角度差值调控驱动组件300。通过第一检测器件410检测起重臂210绕z轴的摆转角度，并通过第二检测器件420检测起重臂210绕y轴的摆转角度，从而获知起重臂210的朝向和上扬角度。

计算摆角与目标角度的角度差值，目标角度包括起重臂210的目标朝向，可设定起重臂210朝向正前方为0度位置，绕z轴进行全方位标记，并选取至少一个角度作为目标朝向；此外，目标角度包括起重臂210的目标上扬角度，可设定起重臂210沿水平方向延伸为上扬0度，设定至少一个上扬角度作为目标上扬角度。

当角度差值小于预设差值，调节驱动组件300以减小臂架200的摆转速度；当起重臂210的朝向接近目标朝向时，控制第一驱动器件310减小臂架200绕z轴的摆转速度，当起重臂210的朝向与目标朝向一致时，控制第一驱动器件310停止驱动臂架200。当起重臂210的实际上扬角度接近目标上扬角度时，控制第二驱动器件320减小起重臂210绕y轴摆转的速度；当起重臂210的实际上扬角度与目标上扬角度一致时，控制第二驱动器件320锁止以使起重臂210保持上扬角度固定。

在本发明实施例中，预设差值大于2度且小于5度。其中，预设差值可设为2度、3度或4度，通过提前减速，从而使起重臂210在接近目标角度时降低摆转速度，进而确保起重臂210能够精准地停在目标角度。

实施例三

如图1和图2所示，本发明实施例提供的工程机械搭载实施例一提供的方位调节系统。

具体的，工程机械包括起重机或挖掘机，安装平台100包括汽车底盘。以起重机为例，通过第一驱动器件310可驱动起重臂210绕z轴摆转，进而改变起重臂210的朝向；通过第二驱动器件320可驱动起重臂210绕y轴摆转，进而改变起重臂210的上扬角度。

工作时，通过向工程机械的控制器输入预设角度，第一预设角度为水平面上的基准角度，上扬过程中的起重臂210方位角均基于此角度计算，第二预设角度表征起重臂210相对水平面的大臂仰角，为各起重臂210姿态回转前的安全角度(大臂仰角可设为80°)。第三预设角度为起重臂210仰角变换过程中启动减速的角度(可设为78°)，第四预设角度为回转过程中接近目标杨角时启动减速的角度(例如：目标角度180°，则第四预设角度可设为178°)。此外，通过显示器实时显示目前臂架200相对于安装平台100的摆转角度，操作人员可手动操作控制开关以调控驱动组件300。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种方位调节系统，其特征在于，包括：安装平台(100)、臂架(200)、驱动组件(300)和检测组件(400)；

所述臂架(200)活动连接于所述安装平台(100)，所述驱动组件(300)与所述臂架(200)传动连接；

所述检测组件(400)用于检测所述臂架(200)相对于所述安装平台(100)的摆角；

所述方位调节系统配置为根据所述摆角与目标角度的角度差值调控所述驱动组件(300)。

2.根据权利要求1所述的方位调节系统，其特征在于，所述驱动组件(300)包括第一驱动器件(310)，所述第一驱动器件(310)与所述臂架(200)传动连接，且所述第一驱动器件(310)用于驱动所述臂架(200)绕z轴摆转。

3.根据权利要求2所述的方位调节系统，其特征在于，所述检测组件(400)包括第一检测器件(410)，所述第一检测器件(410)用于检测所述臂架(200)绕z轴的摆角。

4.根据权利要求3所述的方位调节系统，其特征在于，所述第一驱动器件(310)与减速器传动连接，所述减速器与所述臂架(200)传动连接，且所述减速器具有高速档位和低速档位；

所述方位调节系统配置为：在所述臂架(200)的摆角与目标角度的差值小于预设差值时，所述减速器自所述高速档位切换至所述低速档位。

5.根据权利要求3所述的方位调节系统，其特征在于，所述臂架(200)包括：起重臂(210)和转台(220)，所述起重臂(210)绕y轴转动连接于所述转台(220)；

所述转台(220)绕z轴转动连接于所述安装平台(100)。

6.根据权利要求1所述的方位调节系统，其特征在于，所述驱动组件(300)包括第二驱动器件(320)，所述第二驱动器件(320)与所述臂架(200)传动连接，且所述第二驱动器件(320)用于驱动所述臂架(200)绕y轴摆转。

7.根据权利要求6所述的方位调节系统，其特征在于，所述检测组件(400)包括第二检测器件(420)，所述第二检测器件(420)用于检测所述臂架(200)的上扬角度。

8.一种方位调节方法，其特征在于，所述方位调节方法采用权利要求1－7任一项所述的方位调节系统，且包括以下步骤：

检测所述臂架(200)相对于所述安装平台(100)的摆角；

计算所述摆角与目标角度的角度差值；

根据所述角度差值调控所述驱动组件(300)。

9.根据权利要求8所述的方位调节方法，其特征在于，所述根据所述角度差值调控所述驱动组件(300)的步骤包括：

当所述角度差值小于预设差值，调节所述驱动组件(300)以减小所述臂架(200)的摆转速度；

当所述摆角达到所述目标角度，则通过所述驱动组件(300)锁止所述臂架(200)。

10.一种工程机械，其特征在于，所述工程机械搭载权利要求1－7任一项所述的方位调节系统。

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