CN116239062A - 伸缩臂式工程机械作业控制方法及伸缩臂式工程机械 - Google Patents

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Abstract

本发明属于伸缩臂式工程机械技术领域，公开了一种伸缩臂式工程机械作业控制方法及伸缩臂式工程机械。伸缩臂式工程机械作业控制方法包括：S1、力限器检测后桥的实时形变量，并将实时形变量与预设形变量进行比较；S2、若实时形变量小于预设形变量，则返回步骤S1，若实时形变量大于等于预设形变量，则进行下一步；S3、分析计算得到伸缩臂式工程机械的实时倾翻角ψ1，并将实时倾翻角ψ1与预设倾翻角ψ2进行比较；S4、若实时倾翻角ψ1小于预设倾翻角ψ2，则返回步骤S3；若实时倾翻角ψ1大于等于预设倾翻角ψ2，则控制停止作业。本发明能够在保证安全性和稳定性的前提下，增大了伸缩臂的动作范围，提高了伸缩臂式工程机械的利用率。

Description

伸缩臂式工程机械作业控制方法及伸缩臂式工程机械
技术领域
本发明涉及伸缩臂式工程机械技术领域，尤其涉及一种伸缩臂式工程机械作业控制方法及伸缩臂式工程机械。
背景技术
伸缩臂式叉装车在作业过程中随着伸缩臂的伸长或伸缩臂的角度减小，均对整机的重心产生影响，整机重心的改变直接决定了伸缩臂式叉装车是否处于安全状态。
针对以上问题，现有的伸缩臂式叉装车在其底盘的后桥上安装力限器，力限器通过检测后桥的形变量来判定伸缩臂叉装车是否处于安全状态，并结合后桥的形变量来控制伸缩臂的动作，达到保护整机不倾翻的目的，力限器的工作原理为：力限器内采用形变片作为检测元件，当后桥受到载荷而发生形变时，形变片则会发生弹性变化，而形变片的弹性变化则导致力限器的阻值发生变化，进而得出通过力限器来检测后桥形变量的目的。然而，实际使用过程中，力限器所限定的伸缩臂的动作范围小于伸缩臂实际能够达到的动作范围，因此，如何在保证整机稳定性和安全性的前提下进一步增大伸缩臂式叉装车的工作范围是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种伸缩臂式工程机械作业控制方法及伸缩臂式工程机械，增大了伸缩臂式工程机械的动作范围，提高了伸缩臂式工程机械的利用率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
伸缩臂式工程机械作业控制方法，包括如下步骤：
S1、力限器检测伸缩臂式工程机械的后桥的实时形变量，并将所述实时形变量与所述力限器的预设形变量进行比较；
S2、若所述实时形变量小于所述预设形变量，则返回步骤S1，若所述实时形变量大于等于所述预设形变量，则进行下一步；
S3、通过分析计算得到所述伸缩臂式工程机械的实时倾翻角ψ1，并将所述实时倾翻角ψ1与所述伸缩臂式工程机械的预设倾翻角ψ2进行比较；
S4、若所述实时倾翻角ψ1小于所述预设倾翻角ψ2，则返回步骤S3；若所述实时倾翻角ψ1大于等于所述预设倾翻角ψ2，则控制所述伸缩臂式工程机械停止作业。
作为一种可选方案，采用角度检测装置检测所述伸缩臂式工程机械的伸缩臂的伸缩臂角度θ，采用长度检测装置检测所述伸缩臂的伸缩臂长度L，并对所述伸缩臂角度θ和所述伸缩臂长度L进行分析计算得到所述伸缩臂式工程机械的实时倾翻角ψ1。
作为一种可选方案，所述伸缩臂式工程机械处于初始状态时，所述伸缩臂式工程机械的底盘重量为G1，重心坐标为（X1、Y1、Z1），所述伸缩臂（2）的基本臂（21）重量为G2，重心坐标为（X2、Y2、Z2），所述伸缩臂（2）的二节臂（22）重量为G3，重心坐标为（X3、Y3、Z3），所述伸缩臂式工程机械的属具（3）重量为G4，重心坐标为（X4、Y4、Z4），所述属具（3）上的重物的重量为G5，重心坐标为（X5、Y5、Z5），所述实时倾翻角ψ1=arctan（{[X1G1+（X2cosθ-Y2sinθ）G2+（X3cosθ-Y3sinθ+Lcosθ）G3+（X4cosθ-Y4sinθ+Lcosθ）G4+（X5cosθ-Y5sinθ+Lcosθ）G5]/（G1+G2+G3+G4+G5）}/ {[Y1G1+（X2sinθ+Y2cosθ）G2+（X3sinθ+Y3cosθ+Lsinθ）G3+（X4sinθ+Y4cosθ+Lsinθ）G4+（X5sinθ+Y5cosθ+Lsinθ）G5]/（G1+G2+G3+G4+G5）}）。
作为一种可选方案，所述预设倾翻角ψ2=μ*7°，μ为安全系数，μ的取值范围为1.2-1.7。
作为一种可选方案，所述伸缩臂式工程机械停止作业后，所述伸缩臂长度L只能减小；所述伸缩臂角度θ只能增大。
伸缩臂式工程机械，应用上述任一方案中所述的伸缩臂式工程机械作业控制方法，所述伸缩臂式工程机械包括：底盘、伸缩臂、属具、角度检测装置、长度检测装置、以及力限器，所述伸缩臂包括基本臂、二节臂、伸缩油缸以及变幅油缸，所述基本臂连接于所述底盘，所述变幅油缸设置于所述底盘和所述基本臂之间，所述二节臂连接于所述基本臂，所述伸缩油缸连接于所述基本臂和所述二节臂之间，所述属具设置于所述二节臂，所述属具用于托举重物，所述力限器设置于所述底盘的后桥，所述力限器用于检测所述后桥的实时形变量，所述角度检测装置用于检测所述基本臂与水平面的角度，所述长度检测装置用于检测所述二节臂的伸出长度。
作为一种可选方案，所述角度传检测装置为角度传感器，所述角度检测装置设置于所述基本臂的后端。
作为一种可选方案，所述角度检测装置设置有两个。
作为一种可选方案，所述长度检测装置为拉线传感器，所述长度检测装置的本体安装于所述基本臂的前端，所述长度检测装置的拉环与所述二节臂连接。
作为一种可选方案，还包括报警装置，当所述伸缩臂式工程机械的实时倾翻角ψ1大于等于预设倾翻角ψ2时，所述报警装置能够发出警报。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种伸缩臂式工程机械作业控制方法，以力限器设置的预设形变量为临界点，当后桥的实时形变量小于预设形变量时，则不进行倾翻角判定，伸缩臂式工程机械继续工作，大大提高工作效率，当后桥的实时形变量大于等于预设形变量，则将伸缩臂式工程机械的实时倾翻角与预设倾翻角进行比较，来进一步判定是否对伸缩臂进行限制。该伸缩臂式工程机械作业控制方法能够在保证整机安全性和稳定性的前提下，增大了伸缩臂式工程机械的动作范围，提高了伸缩臂式工程机械的利用率。
本发明提供的一种伸缩臂式工程机械通过在力限器检测到后桥的实时形变量大于等于预设形变量后，控制装置结合角度检测装置和长度检测装置检测的伸缩臂角度和伸缩臂长度对伸缩臂进行控制，提高了伸缩臂式工程机械的动作范围。
附图说明
图1是本发明实施例所提供的伸缩臂式工程机械的结构示意图；
图2是本发明实施例所提供的伸缩臂式工程机械作业控制方法的流程图；
图3是本发明实施例所提供的伸缩臂式工程机械作业控制方法的原理分析示意图。
图中：
1、底盘；2、伸缩臂；21、基本臂；22、二节臂；23、伸缩油缸；24、变幅油缸；3、属具；4、角度检测装置；5、长度检测装置；6、力限器。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的零部件或具有相同或类似功能的零部件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明实施例提供了一种伸缩臂式工程机械，其包括底盘1、伸缩臂2、属具3、角度检测装置4、长度检测装置5、力限器6以及控制装置。其中，伸缩臂2包括基本臂21、二节臂22、伸缩油缸23以及变幅油缸24，基本臂21与底盘1铰接，变幅油缸24的固定端设置于底盘1，变幅油缸24的输出端连接基本臂21，通过变幅油缸24的输出端伸出和收回，能够调节基本臂21与水平面的角度（即伸缩臂角度θ），二节臂22连接于基本臂21的前端，伸缩油缸23的固定端设置于基本臂21，伸缩油缸23的输出端连接二节臂22，通过伸缩油缸23的输出端的伸出和收回，能够控制二节臂22的伸出长度（二节臂22的伸出长度和基本臂21的长度之和即伸缩臂长度L）；属具3设置于二节臂22，在本实施例中，属具3为叉齿，叉齿用于托举重物，叉齿和二节臂22之间设置有调平油缸，调平油缸的固定端设置于二节臂22，调平油缸的输出端连接叉齿，通过调平油缸的输出端的伸出和收回，能够调节叉齿的上挑和倾倒；力限器6设置于底盘1的后桥，用于检测后桥的实时形变量；角度检测装置4能够检测基本臂21与水平面的角度；长度检测装置5能够检测二节臂22相对基本臂21的伸出长度。
该伸缩臂式工程机械通过在力限器6检测到后桥的实时形变量大于等于预设形变量后，控制装置结合角度检测装置4和长度检测装置5检测的伸缩臂角度和伸缩臂长度对伸缩臂2进行控制，提高了伸缩臂式工程机械的动作范围。
伸缩臂式工程机械还包括多路阀，控制装置能够控制多路阀的开度，进而分别控制变幅油缸24、伸缩油缸23以及调平油缸的进出油量，进而实现伸缩臂角度θ、伸缩臂长度L以及叉齿的上挑和倾倒。
可选地，角度检测装置4为角度传感器，角度检测装置4设置于基本臂21的后端，角度传感器能够检测基本臂21与水平面之间的角度。
优选地，角度检测装置4设置有两个，两个角度检测装置4同时设置于基本臂21的后端，并同时检测基本臂21与水平面之间的角度，两个角度检测装置4能够实现相互校验的功能，能够保证测量的准确性，进一步提高安全性。
可选地，长度检测装置5为拉线传感器，长度检测装置5的本体安装于基本臂21的前端，长度检测装置5的拉环与二节臂22连接。伸缩油缸23的输出端伸出时，能够带动拉环一起运动，从而实现二节臂22的伸出长度检测。
本发明实施例还提供一种伸缩臂式工程机械作业控制方法，参照图2，伸缩臂式工程机械进行作业时，伸缩臂式工程机械作业控制方法包括如下步骤：S1、力限器6检测伸缩臂式工程机械的后桥的实时形变量，力限器6设置预设形变量，将实时形变量和预设形变量进行比较；S2，若实时形变量小于预设形变量，则返回步骤S1，伸缩臂式工程机械继续工作，同时继续检测后桥的实时形变量并进行比较；若实时形变量大于等于预设形变量，则进行下一步；S3、控制装置通过分析伸缩臂2的状态并对伸缩臂式工程机械的实时倾翻角ψ1进行计算，伸缩臂式工程机械设置预设倾翻角ψ2，并将实时倾翻角ψ1和预设倾翻角ψ2进行比较；S4、若实时倾翻角ψ1小于预设倾翻角ψ2，则返回步骤S3，伸缩臂式工程机械继续工作，同时继续计算实时倾翻角ψ1，并进行比较；若实时倾翻角ψ1大于等于预设倾翻角ψ2，则控制装置控制伸缩臂式工程机械停止作业。
该伸缩臂式工程机械作业控制方法以力限器6设置的预设形变量为临界点，当后桥的实时形变量小于预设形变量时，则不进行倾翻角判定，伸缩臂式工程机械继续工作，大大提高工作效率，当后桥的实时形变量大于等于预设形变量，则将伸缩臂式工程机械的实时倾翻角与预设倾翻角进行比较，来进一步判定是否对伸缩臂2进行限制；且该伸缩臂式工程机械作业控制方法能够在保证整机安全性和稳定性的前提下，增大了伸缩臂式工程机械的动作范围，提高了伸缩臂式工程机械的利用率。
将角度检测装置4检测的伸缩臂角度θ和长度检测装置5检测的伸缩臂长度L两个参数传送给控制装置，控制装置对两个参数进行分析计算能够得到伸缩臂式工程机械的实时倾翻角ψ1。
当伸缩臂式工程机械处于初始状态（初始状态即为变幅油缸24处于收回状态，伸缩油缸23处于收回状态以及叉齿处于水平状态）时，参照图3，我们可以得到底盘1的重量为G1，底盘1的重心坐标相对于基坐标系为（X1、Y1、Z1），基本臂21的重量为G2，基本臂21的重心坐标相对于基坐标系为（X2、Y2、Z2），二节臂22的重量为G3，二节臂22的重心坐标相对于基坐标系为（X3、Y3、Z3），属具3的重量为G4，属具3的重心坐标相对于基坐标系为（X4、Y4、Z4），重物的重量为G5，重心坐标相对于基坐标系为（X5、Y5、Z5），上述数据均为已知；而当伸缩臂角度为θ，伸缩臂长度为L时，底盘1的重量G1、基本臂21的重量G2、二节臂22的重量G3、属具3的重量G4以及重物的重量G5均不会发生改变，而底盘1的重心坐标相对于基坐标系依然为（X1、Y1、Z1），但基本臂21的重心坐标相对于基坐标系为（X2cosθ-Y2sinθ、X2sinθ+Y2cosθ、Z2），二节臂22的重心坐标相对于基坐标系为（X3cosθ-Y3sinθ+Lcosθ、X3sinθ+Y3cosθ+Lsinθ、Z3），属具3的重心坐标相对于基坐标系为（X4cosθ-Y4sinθ+Lcosθ、X4sinθ+Y4cosθ+Lsinθ、Z4），重心坐标相对于基坐标系为（X5cosθ-Y5sinθ+Lcosθ、X5sinθ+Y5cosθ+Lsinθ、Z5），由以上数据我们可以计算出伸缩臂式工程机械的重心坐标（X、Y、Z）相对于基坐标系为：（X、Y、Z）=（[X1G1+（X2cosθ-Y2sinθ）G2+（X3cosθ-Y3sinθ+Lcosθ）G3+（X4cosθ-Y4sinθ+Lcosθ）G4+（X5cosθ-Y5sinθ+Lcosθ）G5]/（G1+G2+G3+G4+G5）、[Y1G1+（X2sinθ+Y2cosθ）G2+（X3sinθ+Y3cosθ+Lsinθ）G3+（X4sinθ+Y4cosθ+Lsinθ）G4+（X5sinθ+Y5cosθ+Lsinθ）G5]/（G1+G2+G3+G4+G5）、（Z1G1+Z2G2+Z3G3+Z4G4+Z5G5）/（G1+G2+G3+G4+G5）），根据伸缩臂式工程机械的重心坐标（X、Y、Z），我们可以得出伸缩臂式工程机械的实时倾翻角ψ1= arctan（{[X1G1+（X2cosθ-Y2sinθ）G2+（X3cosθ-Y3sinθ+Lcosθ）G3+（X4cosθ-Y4sinθ+Lcosθ）G4+（X5cosθ-Y5sinθ+Lcosθ）G5]/（G1+G2+G3+G4+G5）}/ {[Y1G1+（X2sinθ+Y2cosθ）G2+（X3sinθ+Y3cosθ+Lsinθ）G3+（X4sinθ+Y4cosθ+Lsinθ）G4+（X5sinθ+Y5cosθ+Lsinθ）G5]/（G1+G2+G3+G4+G5）}），通过计算出实时倾翻角ψ1，并将其与预设倾翻角ψ2进行比较得出是否需要对伸缩臂2进行限制。
在本实施例中，预设倾翻角ψ2=μ*7°，μ为安全系数，μ的取值范围为1.2-1.7。通过将实时倾翻角ψ1和预设倾翻角ψ2进行比较，来判定是否对伸缩臂2进行限制，当实时倾翻角ψ1小于预设倾翻角ψ2时，伸缩臂式工程机械继续进行工作，当实时倾翻角ψ1大于等于预设倾翻角ψ2时，伸缩臂式工程机械停止工作。
伸缩臂式工程机械还包括报警装置，当实时倾翻角ψ1大于等于预设倾翻角ψ2时，报警装置进行报警通知操作人员。
当实时倾翻角ψ1大于等于预设倾翻角ψ2时，伸缩臂式工程机械停止工作后，控制装置仅能够控制减小伸缩臂长度L或增大伸缩臂角度θ，以防止操作人员误操作而导致的安全风险，进一步提高了安全性。
伸缩臂式工程机械还包括可读存储介质，可将伸缩臂式工程机械作业控制方法的指令存储于可读存储介质。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.伸缩臂式工程机械作业控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、力限器（6）检测伸缩臂式工程机械的后桥的实时形变量，并将所述实时形变量与所述力限器（6）的预设形变量进行比较；
S2、若所述实时形变量小于所述预设形变量，则返回步骤S1，若所述实时形变量大于等于所述预设形变量，则进行下一步；
S3、通过分析计算得到所述伸缩臂式工程机械的实时倾翻角ψ1，并将所述实时倾翻角ψ1与所述伸缩臂式工程机械的预设倾翻角ψ2进行比较；
S4、若所述实时倾翻角ψ1小于所述预设倾翻角ψ2，则返回步骤S3；若所述实时倾翻角ψ1大于等于所述预设倾翻角ψ2，则控制所述伸缩臂式工程机械停止作业。
2.根据权利要求1所述的伸缩臂式工程机械作业控制方法，其特征在于，采用角度检测装置（4）检测所述伸缩臂式工程机械的伸缩臂（2）的伸缩臂角度θ，采用长度检测装置（5）检测所述伸缩臂（2）的伸缩臂长度L，并对所述伸缩臂角度θ和所述伸缩臂长度L进行分析计算得到所述伸缩臂式工程机械的实时倾翻角ψ1。
3.根据权利要求2所述的伸缩臂式工程机械作业控制方法，其特征在于，所述伸缩臂式工程机械处于初始状态时，所述伸缩臂式工程机械的底盘（1）重量为G1，重心坐标为（X1、Y1、Z1），所述伸缩臂（2）的基本臂（21）重量为G2，重心坐标为（X2、Y2、Z2），所述伸缩臂（2）的二节臂（22）重量为G3，重心坐标为（X3、Y3、Z3），所述伸缩臂式工程机械的属具（3）重量为G4，重心坐标为（X4、Y4、Z4），所述属具（3）上的重物的重量为G5，重心坐标为（X5、Y5、Z5），所述实时倾翻角ψ1=arctan（{[X1G1+（X2cosθ-Y2sinθ）G2+（X3cosθ-Y3sinθ+Lcosθ）G3+（X4cosθ-Y4sinθ+Lcosθ）G4+（X5cosθ-Y5sinθ+Lcosθ）G5]/（G1+G2+G3+G4+G5）}/ {[Y1G1+（X2sinθ+Y2cosθ）G2+（X3sinθ+Y3cosθ+Lsinθ）G3+（X4sinθ+Y4cosθ+Lsinθ）G4+（X5sinθ+Y5cosθ+Lsinθ）G5]/（G1+G2+G3+G4+G5）}）。
4.根据权利要求2所述的伸缩臂式工程机械作业控制方法，其特征在于，所述预设倾翻角ψ2=μ*7°，μ为安全系数，μ的取值范围为1.2-1.7。
5.根据权利要求2所述的伸缩臂式工程机械作业控制方法，其特征在于，所述伸缩臂式工程机械停止作业后，所述伸缩臂长度L只能减小；所述伸缩臂角度θ只能增大。
6.伸缩臂式工程机械，其特征在于，应用权利要求1-5任一项所述的伸缩臂式工程机械作业控制方法，所述伸缩臂式工程机械包括：底盘（1）、伸缩臂（2）、属具（3）、角度检测装置（4）、长度检测装置（5）、以及力限器（6），所述伸缩臂（2）包括基本臂（21）、二节臂（22）、伸缩油缸（23）以及变幅油缸（24），所述基本臂（21）连接于所述底盘（1），所述变幅油缸（24）设置于所述底盘（1）和所述基本臂（21）之间，所述二节臂（22）连接于所述基本臂（21），所述伸缩油缸（23）连接于所述基本臂（21）和所述二节臂（22）之间，所述属具（3）设置于所述二节臂（22），所述属具（3）用于托举重物，所述力限器（6）设置于所述底盘（1）的后桥，所述力限器（6）用于检测所述后桥的实时形变量，所述角度检测装置（4）用于检测所述基本臂（21）与水平面的角度，所述长度检测装置（5）用于检测所述二节臂（22）的伸出长度。
7.根据权利要求6所述的伸缩臂式工程机械，其特征在于，所述角度检测装置（4）为角度传感器，所述角度检测装置（4）设置于所述基本臂（21）的后端。
8.根据权利要求7所述的伸缩臂式工程机械，其特征在于，所述角度检测装置（4）设置有两个。
9.根据权利要求6所述的伸缩臂式工程机械，其特征在于，所述长度检测装置（5）为拉线传感器，所述长度检测装置（5）的本体安装于所述基本臂（21）的前端，所述长度检测装置（5）的拉环与所述二节臂（22）连接。
10.根据权利要求6所述的伸缩臂式工程机械，其特征在于，还包括报警装置，当所述伸缩臂式工程机械的实时倾翻角ψ1大于等于预设倾翻角ψ2时，所述报警装置能够发出警报。
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