CN1177333A - 起重机的臂架收放、展开装置 - Google Patents

Abstract

一种提高起重机的臂架收放或展开作业安全性的装置,预先设定臂架4的姿势由作业姿势A到运行驶姿势B的臂架变幅角θ与钢缆长S的对应关系。用臂架变幅角检测手段14检测实际的臂架变幅角θ,用钢缆长检测手段18检测实际的钢缆长S。根据用臂架变幅角检测手段14检测的实际臂架变幅角θ和用钢缆长检测手段18检测实际的钢缆长S,臂架变幅角和钢缆长成为如所述设定的臂架变幅角θp及钢缆长Sp那样,驱动控制臂架驱动装置和绞车驱动装置。

Description

起重机的臂架收放、展开装置

本发明涉及起重机的臂架收放、展开装置，当起重机的臂架的姿势由作业姿势变为运行驶姿势时，该臂架收放，或由运行姿势变为作业姿势时，该臂架展开。

自行式起重机，例如输胎越野起重机如图1所示，将臂架4按照最短的状态如箭头C1所示呈运行姿势的同时，需要将吊勾7挂在勾住上部回转结构上回转台3上所设置的如连接环或钢丝索环那样的锁合部件10，使吊钩7不振摆回转而收放臂架4后，使起重机运行。象通过手动操作来实现这样的收放并非易事，即是说，当收放作业时，首先臂架4最短的同时，使臂架4充分地立起，吊钩7向与钢丝索环10锁合的位置垂下。然后，吊钩7勾住钢丝索环，由该状态开始，一边维持起重用的钢缆6的一定张力，一边使臂架4向下，用绞车绞起钢缆6，这些工序都是用手动进行操作的。这样进行收放作业时，就要求操作者同时高精度地进行使臂架向下和绞车卷动的两种操作。为此，要求操作熟练，比如，即使是熟练的操作者，一但操作有误，也会发生陷入危险状态的问题。

即是说，若上述两操作同时有误，则会发生吊钩撞击车体使车体损伤，或者是起重用的钢缆6的张力过度，吊钩7锁合的钢丝索环10被撕开，吊钩7飞出等的危险，这是可充分预料到的。

还有，不仅是收放作业，就连臂架由运行姿态向作业姿势展开时的展开作业，也会带来同样的问题。

以上是以往臂架收放作业或展开作业中所碰到的安全性的问题。

本发明的目的在于，不需要同时熟练地进行臂架驱动和绞车驱动的两种操作，就可容易地、高精度地进行操作，并且提高在臂架收放作业或展开作业中的安全性。

所以，在本发明的主要发明中，将起重用的钢缆的前端所设的吊钩锁合在上部回转结构上所设置的锁合构件通过臂架驱动装置使臂架的变幅角变化的同时，通过绞车驱动装置使由臂架的前端到吊钩的起重用的钢缆的钢缆长变化，使所述臂架的姿势由作业姿势变为运行姿势，收放该臂架或者使所述臂架的姿势由运行姿势变为作业姿势，展开该臂架，在这种起重机臂架的收放、展开装置中具有：

预先设定所述臂架的姿势由作业姿势到运行姿势时的臂架变幅角与钢缆长的对应关系的设定手段；

检测实际的臂架变幅角的臂架变幅角检测手段；

检测实际的钢缆长的钢缆长检测手段；

驱动控制所述臂架驱动装置及所述绞车驱动装置的控制手段，以便根据用所述臂架变幅角的检测手段，检测实际的臂架变幅角和用所述纲缆长检测手段检测实际的钢缆长，使臂架变幅角及钢钢缆长成为如上述设定手段设定的臂架变幅角及钢缆长。

根据其构成，如图6所示，臂架4的姿势由作业姿势A(参照图1)到运行姿势B，预先设定臂架变幅角θ和钢缆长S的对应关系。用臂架变幅角检测手段14(参照图1)检测实际的臂架变幅角θ，用钢缆长检测手段18(参照图1)检测实际的钢缆长S。

所以，根据用臂架变幅角检测手段14检测的实际臂架变幅角θ和用钢缆长检测手段18检测的实际钢缆长度S，臂架变幅角及钢缆长成为如上述设定的臂架变幅角θp及钢缆长Sp那样，驱动控制臂架驱动装置13及绞车驱动装置17(参照图5)。

以下对附图作简单说明：

图1是适用于有关本发明的起重机臂架的收放、展开装置实施例的起重机的主视图。

图2是表示以实施例的起重机臂架的收放作业中的臂架变幅角和钢缆长的对应关系作为目标轨迹的坐标曲线图。

图3是表示实施例控制装置构成的方框图。

图4是表示实施例控制装置另一构成的方框图。

图5是表示实施控制装置另一再构成的方框图。

图6是为说明以图5所示的控制装置进行运算而使用的坐标曲线图。

图7(a)是表示构成实施例的臂架驱动部的回路图。而图7(b)是表示构成实施例的绞车驱动部的回路图。

下面，参照附图，说明有关本发明的起重机臂架收放、展开装置的实施例。

图1是适用于实施例的起重机1的外观主视图，如该图所示，通过旋转式的下部机构2，设定运行起重机。

在下部机构2的上部，旋转自由地配设了回转台架上部回转体3，在该上部回转体3上，臂架4如箭头C1至C2所示上下动作，该臂架4通过臂架回转销4a，被回转自如地轴支承着。通过在所述回转销4a上安设的可变电阻、旋转编码器等，所定的变幅角传感器14检测臂架4的变幅角θ。还有，关于驱动臂架4的臂架驱动部13的构成，以后再述[参照图7(a)]。臂架4上前端配设吊钩7的起重用的纲缆6，通过设置在臂架4顶部的包括导轨滑轮5的多个导轨滑轮，使吊钩7自如地卷上卷下。这里，将臂架4的前端位置4b与位于其下方吊钩7的中心位置7a的距离定义为钢缆长S。

通过检测导轨滑轮5的转动输出钢缆长S的旋转编码器等，检测所定的钢缆长传感器18，检测钢缆长S。还有，关于进行起重用的钢缆6的卷上卷下的绞车驱动部17的构成，以后再述[参照7(b)]。

这里，进行臂架4的收放作业，如前所述的，首先，臂架4在最短状态的同时，充分地立起，向能锁合钢丝索环10的位置垂下吊钩7。然后，依然维持吊钩7具有一定的张力而与钢丝索环10保持锁合的状态，通过臂架驱动部13驱动臂架4，臂架4的变幅角θ逐渐变小，在变化变幅角θ的同时，通过绞车驱动部17卷起起重机用的钢缆6，使钢缆长S变化使其逐渐变短。这样，臂架4的姿势如箭头C1所示由作业姿势A向运行姿势B变化，收放臂架4。

图3是表示进行上述收放作业的控制装置11的构成方框图。

该控制装置11是用手动进行臂架变幅角的控制，自动进行钢缆长的控制。

电控制杆12构成如下：

操作控制杆12a，由于臂架变幅角θ通过手动变化，设置了驾驶座，由操作者进行操作；

速度指令输出部12b，通过可变电阻等构成与操作控制杆12a的操作量成比例的电压，作为臂架变幅角速度指令θ·R向臂架驱动部13输出速度指令。

还有，上述「θ·R 」中的「·」以后定义为表示「1阶微分」。

臂架驱动部13驱动臂架4以便输入的速度指令θ·R所表示的速度θ·R使变幅角θ变化。

也就是说，如图7(a)所示，速度指令给予电动比例调节阀(EPC)驱动器22，该阀驱动器22将与输入速度指令成比例的电流E向电动比例调节阀23(EPC)输出。电动比例调节阀23(EPC)产生与输入电流E成比例的二次压导向压PT，该压作用于流量控制阀24的导向口24a或24b，按照导向压PT变化流量控制阀24的阀位置。由液压泵21喷出的液压油供给流量控制阀24，与上述阀位置相对应的流量的液压油由流量控制阀24供给臂架4驱动用的液压油缸25。

要做到以上这样，臂架4的变幅角θ，具有照速度指令那样的速度θ·R变化。伴随着臂架4的驱动而该臂架4逐次的变幅角θ，通过变幅角传感器14检测。

另一方面，如图2所示，存储部15存储并收纳了臂架由作业姿势A到运行姿势B的变幅角θ和钢缆长1的对应关系D。该对应系系D是一种θ·S的目标轨迹，即θ·S沿该轨迹D变化，同时，吊钩7保持一定的张力并与钢丝索环相锁合的状态而被高精度收放。通过实机实验，依靠仿真等能够做到予求的目标轨迹D。

所以，由所述存储部15的存储内容可读出用所述变幅角传感器14检测的与变幅角θ对应的钢缆长SR。

也就是说，如图2所示，若实际的变幅角定为θ1，则如箭头所示，可求出与变幅角对应的目标轨迹D上的点P1，可求出该点P1上所示的钢缆长SR1，并由存储部15输出。

由存储部15输出的钢缆长SR，作为绞车驱动控制系统的目标值送给减法运算部16。另一方面，通过钢缆长传感器18检测实际的钢缆长S，该检测值S作为反馈量反馈给减法运算部16。

其结果，由减法运算部16输出目标值SR和反馈量S的偏差值ΔSR，该偏差值ΔSR送给绞车驱动部17。

绞车驱动部17的构成与所述臂架驱动部13相同，如图7(b)所示，偏差指令ΔSR送给电动比例调节阀的驱动器22，该驱动器22将与偏差指令成比例的电流E输出给电动比例调节阀23。电动比例调节阀23产生与输入电流E成比例的导向压PT，并使其作用于流量控制阀26的导向口26a或26b，与导向压PT相对应变化流量控制阀26的阀位置。由液压泵21喷出液压油供给流量控制阀26，与上述阀位置相对应的流量的液压油由流量控制阀26供给绞车驱动用的液压马达27。

这样，钢缆长S变化如偏差ΔSR为零。还有，绞车驱动控制系统，可以不用反馈控制系统，也可以用开环控制系统构成。在这种情况下，可以省略配设钢缆长传感器18。

进行以上的控制，变幅角θ、钢缆长S沿目标轨迹D变化，可高精度地进行臂架收放作业。在这种情况下，操作者，只要专心操作臂架4驱动用的操作控制杆12a，不需要熟练，也可以容易地操作。

图4是表示进行所述臂架收放作业的控制装置的另一构成例的方框图。

该控制装置11与图3的内容相反，是用手动控制钢缆长，而自动控制变幅角的。

电控制杆19是与电控制杆12的构成相同的绞车驱动用的控制杆。一操作操作控制杆19a，就由速度指令输出部19b对绞车17输出绞车速度指令S·R，给予与操作控制杆19a的操作量成比例的电压。

绞车驱动部17驱动绞车，以便用输入的速度指令S·R所表示的速度S·R改变钢缆长S。随着绞车的驱动，改变钢缆长S，通过钢缆长传感器18检测逐次的钢缆长S。

所以，与用所示钢缆长传感器18检测的钢缆长S对应的变幅角θR，就可由所述存储部15的存储内容读出。

也就是说，如图2所示，若实际的钢缆长是S2，则如箭头所示可求出与钢缆长S2对应的目标轨迹D上的点P2，可求出该点P2所示的变幅角θR2，并由存储部15输出。

由存储部15输出的变幅角θR2作为臂架驱动控制系统的目标值送给减法运算部16。另一方面，通过变幅角传感器14检测实际的变幅角θ，该检测值θ作为反馈量反馈给减法运算部16。

其结果，由减法运算部16输出目标值θR2和反馈量θ的偏差值ΔθR，该偏差值ΔθR送给臂架驱动部17。为此，转臂角θ变化使偏差/ΔθR为零。还有变幅角控制系统，可以不用反馈控制系统，也可以用开环控制系统构成。在这种情况下，可以省略配设变幅角传感器14。

进行以上的控制，变幅角θ、钢缆长S沿目标轨迹D变化，可高精度地进行臂架收放作业。在这种情况下，操作者，只专心操作绞车驱动用的操作控制杆19a，不需要熟练，也可以容易地操作。

图5是表示进行所述臂架收放作业的控制装置另一再构成例的方框图。

该控制装置11是全部用自动来控制臂架变幅角和钢缆长的。

由臂架驱动用的电控制杆12的速度指令输出部12b输出与操作控制杆12a的操作量成比例的臂架变幅角速度指令θ·R。臂架驱动部13驱动臂架4，使变幅角与输入指令相应地变化。随着臂架4的驱动，通过变幅角传感器14检测该臂架4的逐次变化的转臂角θ，输送给运算部20。

另一方面，由绞车驱动用的电控制杆19的速度指令输出部19b输出与操作控制杆19a的操作量成比例的绞车速度指令S·R。绞车驱动部17驱动绞车，使钢缆长S与输入指令相应地变化。随着绞车的驱动，通过钢缆长传感器18检测逐次变化的钢缆长S，输送给运算部20。

运算部20，运算用所述变幅角传感器14检测的变幅角θ与目标轨迹D上的目标变幅角θP的差Δθ，同时运算用钢缆传感器18检测的钢缆长S与目标轨迹D上的目标钢缆长SP的差ΔS，并将其输出。

也就是说，如图6所示，实际的变幅角θ、实际的钢缆长S以θ-S坐标系的座标位置Q(θ·S)示出。这就可求出该坐标位置Q与目标轨迹D上的坐标位置的距离为最小时的轨迹D上的坐标位置P(θP、SP)。这时，设由座标位置Q趋向坐标位置P的矢量为L。该结果，把矢量L的方向作为正、负的极性，把矢量L的标量作为绝对值，可分别求出目标轨迹D上的目标变幅角θP和用变幅角传感器14检测的变幅角θ的差Δθ以及目标轨迹D上的目标钢缆长SP与用钢缆长传感器18检测的钢缆长S的差ΔS。

由运算部20输出的所述差Δθ、ΔS，分别与所述速度指令θ·R、S·R相加，相加后的指令θ·R+Δθ、S·R+ΔS分别输送给臂架驱动部13、绞车驱动部17。

为此，臂架驱动部13驱动臂架4，使所述差Δθ为零，绞车驱动部17驱动绞车，使所述差ΔS为零。

其结果，转臂角θ、钢缆长S沿目标轨迹D变化，可自动地高精度地进行臂架收放作业。

虽然，上述实施例说明了进行臂架收放作业时的控制，但是同样也可适用于进行臂架展开作业时的控制。

如上所述，利用本发明，不需要同时熟练地进行臂架驱动与绞车驱动两种操作，就可容易且高精度地进行操作，其结果飞跃地提高起重机的臂架收放或展开作业中的安全性。而且，不仅限于起重机，亦可将本发明用于收放、展开作业机的装置。亦可飞跃地提高该装置的安全性。

Claims (7)

1.一种起重机的臂架收放、展开装置，将起重用的钢缆的前端所设的吊钩锁合在上部回转结构上所设置的锁合构件上，通过臂架驱动装置使臂架的变辐角变化的同时，通过绞车驱动装置使由臂架前端到吊钩的起重用的钢缆的钢缆长度变化，使所述臂架的姿势由作出姿势变为运行姿势，收放该臂架或者使所述臂架的姿势由动行姿势变为作业姿势，展开该臂架，其特征在于，具有：

预先设定所述臂架的姿势由作业姿势到运行姿势时的臂架变幅角与钢缆长的对应关系的设定手段；

检测实际的臂架变幅角的臂架变幅角检测手段；

检测实际的钢缆长的钢缆长检测手段；

驱动控制所述臂架驱动装置及所述绞车驱动装置的控制手段，以便根据用所述臂架变幅角的检测手段，检测实际的臂架变幅角和用所述钢缆长检测手段检测实际的钢缆长，使臂架变幅角及钢缆长成为如所述设定手段设定的，臂架变幅角及钢缆长。

2.一种起重机的臂架收放、展开装置，将起重用的钢缆的前端所设的吊钩锁合在上部回转结构设置的锁合构件上，通过臂架驱动装置使臂架变幅角变化的同时，通过绞车驱动装置使由臂架前端到吊钩的起重用的钢缆的钢缆长度变化，使所述臂架的姿势由作出姿势变为运行姿势，收放该臂架，或者使所述臂架的姿势由动行姿势变为作出姿势，展开该臂架，其特征在于，具有：

预先设定所述臂架的姿势由作业姿势到运行姿势时的臂架变幅角和钢缆长度的对应关系的设定手段；

检测实际的臂架变幅角的臂架变幅角检测手段；

自动控制所述绞车驱动装置的控制手段，用手动驱动控制所述臂架驱动装置，用所述臂架变幅角检测手段检测伴随该手动控制变化的臂架变幅角，由所述设定手段的设定内容读出与该臂架变幅角检测值相对应的钢缆长，得到该读出的设定钢缆长。

3.根据权利要求2所述的起重机的臂架收放、展开装置，其特征在于，还具有：

检测实际的钢缆长的钢缆长检测手段；

所述控制手段是使由所述设定手段读出的设定钢缆长与所述钢缆长检测手段的钢缆长检测值的差为零，而控制所述绞车驱动装置。

4.一种起重机的臂架收放、展开装置，将起重用的钢缆的前端所设的吊钩，锁合在上部回转结构上所设置的锁合构件上，通过臂架驱动装置使臂架变幅角变化的同时，绞车驱动装置使由臂架的前端到吊钩的起重用的钢缆的钢缆长变化，使所述臂架的姿势由作出姿势变为运行姿势，收放该臂架，或者使所述臂架的姿势由运行姿势变为作出姿势，展开该臂架，其特征在于，具有：

预先设定所述臂架的姿势由作业姿势到运行姿势时的臂架变幅角与钢缆长的对应关系的设定手段；

检测实际的钢缆长的钢缆长检测手段；

自动控制所述臂架驱动装置的控制手段，用手动驱动控制所述绞车驱动装置，用所述钢缆长检测手段检测伴随该手动控制变化的钢缆长，由所述设定手段的设定内容读出对与该钢缆长检测值相对应的臂架变幅角，得到该读出的设定臂架变幅角。

5.根据权利要求4所述的起重机的臂架收放、展开装置，其特征在于，还具有：

检测实际的臂架变幅角的臂架变幅角检测手段；

所述控制手段是使由所述设定手段读出的设定臂架变幅角与所述臂架变幅角检测手段的臂架变幅角检测值的差为零，而控制所述臂架驱动装置。

6.一种起重机的臂架收放、展开装置，将起重用的钢缆的前端所设的吊钩锁合在上部回转体上的锁合构件上，通过臂架驱动装置使臂架的变幅角变化的同时，通过绞车驱动装置使由臂架前端到吊钩的起重用的钢缆的钢缆长变化，使所述臂架的姿势由作业姿势变为运行姿势，收放该臂架，或者使所述臂架的姿势由运行姿势变为作业姿势，展开该臂架，其特征在于，具有：

预先设定所述臂架的姿势由作业姿势到运行姿势时的臂架变幅角与钢缆长的对应关系的设定手段；

检测实际的臂架变幅角的臂架变幅角检测手段；

检测实际的钢缆长的钢缆长检测手段；

自动控制所述臂架驱动装置及绞车驱动装置的控制手段，用手动驱动控制所述臂架驱动装置及所述绞车驱动装置，用所述臂架变幅角检测手段以及所述钢缆长检测手段分别检测伴随该手动控制变化的臂架变幅角及钢缆长，分别运算该臂架变幅角检测值与所述设定手段设定臂架变幅角的差以及所述钢缆长检测值与所述设定手段的设定钢缆长的差，使运算了的臂架变幅角的差以及钢缆长的差分别为零。

7.根据权利要求6所述的起重机的臂架收放、展开装置，其特征在于：

所述设定手段是以臂架变幅角作为一方的坐标轴，以钢缆长作为另一方的座标轴，以二维坐标系上的轨迹来设定臂架变幅角与钢缆长的对应关系；

所述控制手段是所述臂架变幅角检测值及钢缆长检测值表示二维坐标系上的坐标位置与所述轨迹上的坐标位置的距离为最小时，求所述轨迹上的坐标位置，分别运算该求出的轨迹上坐标位置所表示的臂架变幅角与所述臂架变幅角检测值的差，以及所述求出的轨迹上坐标位置所表示的钢缆长与所述钢缆长检测值的差。

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