CN112456337A - 伸缩臂插拔销机构控制装置及起重机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种伸缩臂插拔销机构控制装置及起重机，该装置包括：臂销检测单元、缸销检测单元、臂节检测单元和集成控制单元；臂销检测单元与集成控制单元通信连接，用于检测伸缩臂插拔销机构中臂销的位置；缸销检测单元与集成控制单元通信连接，用于检测伸缩臂插拔销机构中缸销的位置；臂节检测单元与集成控制单元通信连接，用于检测伸缩臂中臂节的位置；集成控制单元采用嵌入式单片机结构，用于根据臂销检测信号、缸销检测信号和臂节检测信号控制伸缩臂插拔销机构的液压系统中电磁阀的开关状态。本发明的伸缩臂插拔销机构控制装置及起重机通过采用嵌入式单片机能够实现集成控制单元的一体化集成设计，显著降低装置重量和体积，便于安装使用。

Description

伸缩臂插拔销机构控制装置及起重机
技术领域
本发明涉及工程机械控制技术领域，尤其涉及一种伸缩臂插拔销机构控制装置及起重机。
背景技术
插拔销机构是一种通过单个伸缩油缸的往复运动实现伸缩臂的各个臂节的伸缩运动的机械控制机构，是目前伸缩臂起重机广泛使用的一种机械控制机构。现有的插拔销机构主要包括臂销、缸销，伸缩油缸、液压系统和控制装置，臂销用于加将伸缩臂的各个臂节进行逐节互锁，缸销用于连接伸缩臂臂节与伸缩油缸，伸缩油缸用于驱动伸缩臂伸出或缩回，液压系统用于控制臂销、缸销和伸缩油缸的伸缩动作，例如公布号为CN101723262A、名称为《伸缩臂插销机构控制系统》的中国专利文献和公布号为CN103508337、名称为《插拔销机构控制系统的控制方法及起重机》的中国专利文献公开的插拔销机构液压系统，控制装置用于实现臂销、缸销和伸缩油缸的位置及状态检测，以及用于控制液压系统中的电磁阀的动作。
现有的控制装置包括控制单元、臂销检测单元、缸销检测单元和臂节检测单元。现有的控制单元采用通用ECU(Electronic Control Unit)或通用IO模块，为了适应恶劣环境以及便于线路布置，一般将通用ECU或通用IO模块与接线端子封装于防水盒中，防水盒采用电缆接头密封线缆。然而，上述的控制单元的结构形式导致控制单元整体体积较大，对于空间位置极为有限的伸缩油缸而言布置极为困难，同时也很难对其设置碰撞保护装置，且控制单元的更换极为不便。此外，通用ECU或用IO模块在设计目的是具有广泛通用性，一般其IO端口是有固定数量的，但作为插拔销机构的专用控制模块来说，这种应用会造成IO端口的浪费。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种伸缩臂插拔销机构控制装置及起重机。
第一方面，本发明公开了一种伸缩臂插拔销机构控制装置，所述控制装置包括：臂销检测单元、缸销检测单元、臂节检测单元和集成控制单元；
所述臂销检测单元与所述集成控制单元通信连接，用于检测伸缩臂插拔销机构中臂销的位置；
所述缸销检测单元与所述集成控制单元通信连接，用于检测所述伸缩臂插拔销机构中缸销的位置；
所述臂节检测单元与所述集成控制单元通信连接，用于检测所述伸缩臂中臂节的位置；
所述集成控制单元采用嵌入式单片机结构，用于根据臂销检测信号、缸销检测信号和臂节检测信号控制所述伸缩臂插拔销机构的液压系统中电磁阀的开关状态。
在一些可选的实施方式中，所述集成控制单元包括：壳体、下壳盖、控制板和外部接口板；
所述壳体上下两端开口，所述下壳盖和所述外部接口板分别密封安装在所述壳体的上下两端，所述控制板采用嵌入式单片机结构，所述控制板上集成有数字量输入接口、模拟量输入接口、开关量输出接口和CAN总线，所述外部接口板与所述控制板连接，所述外部接口板用于连接所述控制板与所述臂销检测单元、所述缸销检测单元、所述臂节检测单元和所述电磁阀。
在一些可选的实施方式中，所述臂销检测单元为集成常开信号及常闭信号的电感式接近开关，所述电感式接近开关的常开信号和常闭信号分别与所述集成控制单元的两个数字量输入接口对接。
在一些可选的实施方式中，所述缸销检测单元为集成常开信号及常闭信号的电感式接近开关，所述电感式接近开关的常开信号和常闭信号分别与所述集成控制单元的两个数字量输入接口对接。
在一些可选的实施方式中，所述臂节检测单元包括基于射频识别的无源检测片和检测探头；
所述伸缩臂的每个臂节上安装有一个所述无源检测片，每个所述无源检测片写有与其连接的臂节相对应的标识数据；
所述检测探头安装在所述伸缩臂插拔销机构的伸缩油缸上，所述检测探头通过所述CAN总线与所述集成控制单元通信连接，用于读取所述无源检测片内的标识数据。
在一些可选的实施方式中，所述集成控制单元的开关量输出接口与所述电磁阀的接口连接，所述集成控制单元根据电磁阀启闭指令向所述电磁阀输入高电平或低电平，以控制所述电磁阀的开关状态。
在一些可选的实施方式中，所述集成控制单元的与所述电磁阀连接的开关量输出接口集成有反馈电流及输出电压监测模块，用于监测所述电磁阀的电路状态。
在一些可选的实施方式中，所述壳体与所述下壳盖间设置有防水密封垫圈。
在一些可选的实施方式中，所述下壳盖的端面上可拆卸地安装有安装板。
第二方面，本发明还公开了一种起重机，所述起重机包括上述的伸缩臂插拔销机构控制装置。
本发明技术方案的主要优点如下：
本发明的伸缩臂插拔销机构控制装置通过采用嵌入式单片机能够实现集成控制单元的一体化集成设计，能够显著降低装置重量和体积，便于安装使用。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，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为本发明一实施例的伸缩臂插拔销机构控制装置的结构示意图；
图2为本发明一实施例的集成控制单元的结构分解示意图。
附图标记说明：
1-壳体、2-下壳盖、3-控制板、4-外部接口板、5-电源与通讯连接器、6-防水密封垫圈、7-安装板、8-螺栓、9-螺母。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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。
以下结合附图，详细说明本发明实施例提供的技术方案。
如附图1所示，本发明一实施例提供了一种伸缩臂插拔销机构控制装置，该控制装置包括：臂销检测单元、缸销检测单元、臂节检测单元和集成控制单元；臂销检测单元与集成控制单元通信连接，用于检测伸缩臂插拔销机构中臂销的位置；缸销检测单元与集成控制单元通信连接，用于检测伸缩臂插拔销机构中缸销的位置；臂节检测单元与集成控制单元通信连接，用于检测伸缩臂中臂节的位置；集成控制单元采用嵌入式单片机结构，用于根据臂销检测信号、缸销检测信号和臂节检测信号控制伸缩臂插拔销机构的液压系统中电磁阀的开关状态。
本发明一实施例提供的伸缩臂插拔销机构控制装置在使用时，臂销检测单元实时检测臂销的位置，并将臂销的位置信息以检测信号的形式发送至集成控制单元，缸销检测单元实时检测缸销的位置，并将缸销的位置信息以检测信号的形式发送至集成控制单元，臂节检测单元实时检测伸缩臂中臂节的位置信息，并将臂节的位置信息以检测信号的形式发送至集成控制单元，集成控制单元接收相应的检测信号并进行解析处理，当需要控制伸缩臂的伸缩动作时，集成控制单元根据检测信号内的臂销位置信息、缸销位置信息和臂节位置信息确定插拔销机构的当前状态，基于插拔销机构的当前状态和接收到的伸缩臂的伸缩动作指令控制插拔销机构的液压系统中电磁阀的开关状态，从而控制臂销、缸销和/或臂节动作，实现伸缩臂的伸缩控制。
本发明一实施例提供的伸缩臂插拔销机构控制装置通过采用嵌入式单片机能够实现集成控制单元的一体化集成设计，能够显著降低装置重量和体积，便于安装使用。
如附图2所示，本发明一实施例中，集成控制单元包括：壳体、下壳盖、控制板和外部接口板；壳体上下两端开口，下壳盖和外部接口板分别密封安装在壳体的上下两端，控制板采用嵌入式单片机结构，控制板上集成有数字量输入接口、模拟量输入接口、开关量输出接口和CAN总线，外部接口板与控制板连接，外部接口板用于连接控制板与臂销检测单元、缸销检测单元、臂节检测单元和电磁阀。
通过采用嵌入式单片机能够实现集成控制单元的一体化集成设计，同时利用下壳盖和外部接口板能够将控制板密封安装在壳体内部，既能够利用壳体对控制板进行密封保护，又能利用外部接口板实现集成控制单元与外部的检测单元和电磁阀的通信连接，装置体积小，安装使用方便。
具体地，本发明一实施例中，控制板采用STM32系列MCU(Micro Control Unit)为控制核心，控制板的额定工作电压设置为10-32VDC，控制板集成有32路数字量输入、1路4-20mA模拟量输入、1路0-32VDC模拟量输入、1路4A开关量输出和2路CAN总线。
其中，STM32系列MCU的内部程序根据伸缩臂插拔销机构的实际控制需求专门开发，以实现在在使用时无需进行二次编程。
进一步地，本发明一实施例中，外部接口板采用板对板连接器与控制板相连接，外部接口板采用M12-A型连接器作为集成控制单元与各个检测单元及电磁阀的连接接口。其中，基于上述具体设定的控制板的工作参数，外部接口板的每个外部接口均设置有24VDC电源。
进一步地，如附图2所示，外部接口板设置有电源与通讯连接器，电源与通讯连接器用于连接外部电源和外部通讯设备，从而为集成控制单元供应电能和实现外部通讯设备与集成控制单元的通信连接。
可选的，外部接口板的每个外部接口旁可以集成有智能发光二极管，发光二极管的发光状态与接口状态相互适配，以用于指示接口的工作状态。
如附图2所示，本发明一实施例中，壳体与下壳盖间可以设置有防水密封垫圈。
进一步地，为便于集成控制单元的拆装，本发明一实施例中，下壳盖的端面上可拆卸地安装有安装板。当需要安装集成控制单元时，可以通过安装板将集成控制单元在相应的设备上，例如安装在伸缩油缸的缸体上。其中，安装板可以通过螺栓螺母可拆卸地安装在下壳盖的端面上。
可选的，本发明一实施例中，下壳盖也可以通过螺栓螺母可拆卸地安装在壳体上。
进一步地，本发明一实施例中，臂销检测单元为集成常开信号及常闭信号的电感式接近开关，电感式接近开关的常开信号和常闭信号分别与集成控制单元的两个数字量输入接口对接。
如此设置，当接近开关检测无效时，与常开信号对接的数字量输入接口为TRUE，与常闭信号对接的数字量输入接口为FALSE，此时集成控制单元判定该接近开关为正常未动作状态，即臂销处于未伸出状态；当接近开关检测有效时，与常开信号对接的数字量输入接口为FALSE，与常闭信号对接的数字量输入接口为TRUE，此时集成控制单元判定该接近开关为正常已动作状态，即臂销处于伸出状态；当集成控制单元检测到两个数字量输入接口在连续的设定时间内均为TRUE或FALSE时，则表明集成控制单元的两个接口与电源短路，此时判定接近开关或相应的连接线路故障。
同理，本发明一实施例中，缸销检测单元可以为集成常开信号及常闭信号的电感式接近开关，电感式接近开关的常开信号和常闭信号分别与所述集成控制单元的两个数字量输入接口对接。
通过在电感式接近开关中集成常开信号及常闭信号，利用不同开关量信号分别采集接近开关的检测信息，能够实现对接近开关的工作状态及其相应的连接线路的故障的实时判断，有效地提高控制稳定性和可靠性。
进一步地，本发明一实施例中，臂节检测单元包括基于射频识别的无源检测片和检测探头；伸缩臂的每个臂节上安装有一个无源检测片，每个无源检测片写有与其连接的臂节相对应的标识数据；检测探头安装在伸缩臂插拔销机构的伸缩油缸上，检测探头通过CAN总线与集成控制单元通信连接，用于读取无源检测片内的标识数据。
如此设置，当检测探头读取到相应的标识数据时，即可判定检测到相应的臂节。由于基于射频识别的检测探头的探测距离远大于检测开关，通过设置基于射频识别的无源检测片和检测探头来实现臂节的检测，能够极大简化臂节检测单元的安装结构，提高装配效率。并且由于一个检测探头可以对应多个写入不同数据标志的无源检测片，相比于使用多个检测开关来说，能够极大简化线路，提高结构可靠性与稳定性。
进一步地，本发明一实施例中，集成控制单元的开关量输出接口与电磁阀的接口连接，集成控制单元根据电磁阀启闭指令向电磁阀输入高电平或低电平，以控制电磁阀的开关状态。
具体地，集成控制单元开关量输出接口与电磁阀相连，当集成控制单元接收到电磁阀开启命令时开关量输出接口输出高电平，控制电磁阀吸合；当集成控制单元接收到电磁阀关闭命令时开关量输出接口输出低电平，控制电磁阀关断。
可选的，集成控制单元的与电磁阀连接的开关量输出接口集成有反馈电流及输出电压监测模块，用于监测电磁阀的电路状态，以实现连接电磁阀线路的开路及短路状态的实时诊断，保证控制可靠性和稳定性。
第二方面，本发明一实施例还提供了一种起重机，该起重机包括上述的伸缩臂插拔销机构控制装置。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。
最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述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精神和范围。

Claims (10)

1.一种伸缩臂插拔销机构控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：臂销检测单元、缸销检测单元、臂节检测单元和集成控制单元；
所述臂销检测单元与所述集成控制单元通信连接，用于检测伸缩臂插拔销机构中臂销的位置；
所述缸销检测单元与所述集成控制单元通信连接，用于检测所述伸缩臂插拔销机构中缸销的位置；
所述臂节检测单元与所述集成控制单元通信连接，用于检测所述伸缩臂中臂节的位置；
所述集成控制单元采用嵌入式单片机结构，用于根据臂销检测信号、缸销检测信号和臂节检测信号控制所述伸缩臂插拔销机构的液压系统中电磁阀的开关状态。
2.根据权利要求1所述的伸缩臂插拔销机构控制装置，其特征在于，所述集成控制单元包括：壳体、下壳盖、控制板和外部接口板；
所述壳体上下两端开口，所述下壳盖和所述外部接口板分别密封安装在所述壳体的上下两端，所述控制板采用嵌入式单片机结构，所述控制板上集成有数字量输入接口、模拟量输入接口、开关量输出接口和CAN总线，所述外部接口板与所述控制板连接，所述外部接口板用于连接所述控制板与所述臂销检测单元、所述缸销检测单元、所述臂节检测单元和所述电磁阀。
3.根据权利要求2所述的伸缩臂插拔销机构控制装置，其特征在于，所述臂销检测单元为集成常开信号及常闭信号的电感式接近开关，所述电感式接近开关的常开信号和常闭信号分别与所述集成控制单元的两个数字量输入接口对接。
4.根据权利要求2或3所述的伸缩臂插拔销机构控制装置，其特征在于，所述缸销检测单元为集成常开信号及常闭信号的电感式接近开关，所述电感式接近开关的常开信号和常闭信号分别与所述集成控制单元的两个数字量输入接口对接。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的伸缩臂插拔销机构控制装置，其特征在于，所述臂节检测单元包括基于射频识别的无源检测片和检测探头；
所述伸缩臂的每个臂节上安装有一个所述无源检测片，每个所述无源检测片写有与其连接的臂节相对应的标识数据；
所述检测探头安装在所述伸缩臂插拔销机构的伸缩油缸上，所述检测探头通过所述CAN总线与所述集成控制单元通信连接，用于读取所述无源检测片内的标识数据。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的伸缩臂插拔销机构控制装置，其特征在于，所述集成控制单元的开关量输出接口与所述电磁阀的接口连接，所述集成控制单元根据电磁阀启闭指令向所述电磁阀输入高电平或低电平，以控制所述电磁阀的开关状态。
7.根据权利要求6所述的伸缩臂插拔销机构控制装置，其特征在于，所述集成控制单元的与所述电磁阀连接的开关量输出接口集成有反馈电流及输出电压监测模块，用于监测所述电磁阀的电路状态。
8.根据权利要求2所述的伸缩臂插拔销机构控制装置，其特征在于，所述壳体与所述下壳盖间设置有防水密封垫圈。
9.根据权利要求2所述的伸缩臂插拔销机构控制装置，其特征在于，所述下壳盖的端面上可拆卸地安装有安装板。
10.一种起重机，所述起重机包括如权利要求1至9中任一项所述的伸缩臂插拔销机构控制装置。
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