CN210134927U - 工程机械多臂防撞机构及多臂掘进机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于工程机械集成信息设备领域，特别涉及一种工程机械多臂防撞机构及多臂掘进机，该防撞机构包含：主动防撞机构、被动防撞机构、控制器和报警模块，主动防撞机构、被动防撞机构和报警模块分别与控制器连接，其中，主动防撞机构，用于定位作业过程中相邻机械臂位置信息，控制器依据预设安全距离控制机械臂停止动作；被动防撞机构，用于针对相邻机械臂超预设安全距离情形主动防撞机构失效时，通过控制器切断电气和油泵回路控制机械臂和工程机械急停动作；报警模块，用于依据控制器的触发信号进行机械臂安全距离报警提示。本实用新型有效降低掘进中截割臂故障率，提高施工效率和施工质量，确保掘进作业安全，具有较强工程应用前景。

Description

工程机械多臂防撞机构及多臂掘进机

技术领域

本实用新型属于工程机械集成信息设备领域，特别涉及一种工程机械多臂防撞机构及多臂掘进机。

背景技术

工程机械是国家基础建设的重要保障，经过多年的发展已形成完善的行业分类和产品体系。悬臂式掘进机作为一种工程机械中高效灵活的掘进设备，已经广泛应用于巷道、隧道的挖掘和矿石的开采。为适应更大断面的截割掘进需求，掘进机截割电机功率逐步增大，单机功率已超过400KW以上。同时多臂掘进机也是提高设备效率的研发方向，在行业内已有应用。多臂掘进机中不同截割臂的工作范围是相对固定的，并存在一定的重叠区域，在截割臂操作过程中存在碰撞的可能。现有工程机械中普遍采用的是机械限位防撞或采用简单的限位传感器，可靠性不高。

发明内容

为此，本实用新型提供一种工程机械多臂防撞机构及多臂掘进机，能有效避免相邻截割臂发生碰撞，降低设备故障率，提高工程机械施工效率。

按照本实用新型所提供的设计方案，一种工程机械多臂防撞机构，包含：主动防撞机构、被动防撞机构、控制器和报警模块，主动防撞机构、被动防撞机构和报警模块分别与控制器连接，其中，

主动防撞机构，用于定位作业过程中相邻机械臂位置信息，控制器依据预设安全距离控制机械臂停止动作；

被动防撞机构，用于针对相邻机械臂超预设安全距离情形主动防撞机构失效时，通过控制器切断电气和油泵回路控制机械臂和工程机械急停动作；

报警模块，用于依据控制器的触发信号进行机械臂安全距离报警提示。

上述的，所述主动防撞机构包含：

数据采集设备，获取机械臂动作信号，并传输至控制器，控制器依据信号获取相邻机械臂之间间距，并通过预设安全距离触发报警模块及机械臂回转动作；

电气限位开关，用于依据机械臂回转触发回转限位信号并传输至控制器，控制器控制机械臂回转动作停止。

优选的，所述数据采集设备包含安装在工程机械回转台内的用于检测机械臂相对回转台的旋转角度的编码器，和/或安装于机械臂回转油缸上的油缸伸缩传感器。

上述的，所述被动防撞机构包含：

设于机械臂上用于获取相邻机械臂碰撞阻力的限位阀块，控制器依据预设油压安全值判断由于碰撞阻力作用引起的机械臂回转油路油压数据是否达到预警值来控制回转液压电磁阀及关闭机械臂回转油路并触发报警模块；

设于机械臂上用于机械臂碰撞故障或电磁阀失效情形进行控制电源回路急停的电气急停开关，在电气急停开关的外围设置有与机械臂固定的防撞罩。

优选的，所述电气急停开关串接在工程机械控制回路的总电源回路上。

优选的，所述防撞罩采用钢板材质。

进一步地，本实用新型还提供一种多臂掘进机，该多臂掘进机上设置有上述的工程机械多臂防撞机构，主动防撞机构、被动防撞机构、控制器和报警模块配合工作，用于多臂掘进机中相邻截割臂的碰撞防护。

本实用新型的有益效果：

1、针对现有工程机械施工作业中多个机械臂容易引发碰撞等情形，本实用新型通过设置主动防撞机构和被动防撞机构，并通过控制器和报警模块配合，有效规避和降低工程机械施工作业因机械臂碰撞引起的安全事故，提高施工效率，确保施工作业顺利进行及施工作业的安全性。

2、针对矿山机械中的掘进作业设备，因不同截割臂的工作范围是相对固定的，并存在一定的重叠区域，在截割臂操作过程中存在碰撞的可能，为此，本实用新型中通过将工程机械多臂防撞机构应用到多臂掘进机上，通过主动防撞，实时采集相邻截割臂位置信息，对超过预设安全距离的情形进行报警提醒并控制截割臂移动动作；针对设备故障情形，利用被动防撞，紧急断开多臂掘进机动力电源回路，大大降低掘进作业中截割臂故障率，提高掘进施工效率和施工质量，确保掘进作业安全。

附图说明：

图1为实施例中多臂防撞机构示意图；

图2为实施例中多臂掘进机截割臂俯视示意图；

图3为实施例中多臂掘进机截割臂主视示意图；

图4为实施例中多臂掘进机截割臂仰视示意图；

图5为实施例中多臂掘进机的防撞机构示意图；

图6为实施例中多臂掘进机防撞机构硬件模块示意图；

图7为实施例中多臂掘进机防撞机构控制流程示意图。

具体实施方式：

图中标号，标号1代表被动防撞机构局部，标号2代表防撞罩，标号3代表电气急停开关，标号4代表油缸伸缩传感器，标号5代表电气限位开关及安装板，标号6代表编码器及安装结构。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚、明白，下面结合附图和技术方案对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型实施例，参见图1所示，提供一种工程机械多臂防撞机构，包含：主动防撞机构、被动防撞机构、控制器和报警模块，主动防撞机构、被动防撞机构和报警模块分别与控制器连接，其中，

主动防撞机构，用于定位作业过程中相邻机械臂位置信息，控制器依据预设安全距离控制机械臂停止动作；

被动防撞机构，用于针对相邻机械臂超预设安全距离情形主动防撞机构失效时，通过控制器切断电气和油泵回路控制机械臂和工程机械急停动作；

报警模块，用于依据控制器的触发信号进行机械臂安全距离报警提示。

通过主动防撞机构和被动防撞机构，实现对工程机械中机械臂的双层防护，降低其使用过程中的故障率，提高施工作业的效率和质量，具有较好的工程应用价值。

进一步地，本实用新型实施例中，主动防撞机构包含：

数据采集设备，获取机械臂动作信号，并传输至控制器，控制器依据信号获取相邻机械臂之间间距，并通过预设安全距离触发报警模块及机械臂回转动作；

电气限位开关，用于依据机械臂回转触发回转限位信号并传输至控制器，控制器控制机械臂回转动作停止。

通过数据采集设备获取机械臂实时位置，进一步得到相邻机械臂之间间距，来避免其相互之间碰撞；并进一步通过电气限位开关控制机械臂回转动作，防护效果好。优选的，所述数据采集设备包含安装在工程机械回转台内的用于检测机械臂相对回转台的旋转角度的编码器，和/或安装于机械臂回转油缸上的油缸伸缩传感器。通过编码器获取机械臂相对于回转台的旋转角度来计算机械臂位置，进一步得到相邻机械臂间距；并进一步，可通过油缸伸缩传感器获取位移数据，换算得到相邻机械臂间距；保证获取机械臂位置信号的准确性，提高其碰撞防护的有效性和及时性。

进一步地，本实用新型实施例中，被动防撞机构包含：

设于机械臂上用于获取相邻机械臂碰撞阻力的限位阀块，控制器依据预设油压安全值判断由于碰撞阻力作用引起的机械臂回转油路油压数据是否达到预警值来控制回转液压电磁阀及关闭机械臂回转油路并触发报警模块；

设于机械臂上用于机械臂碰撞故障或电磁阀失效情形进行控制电源回路急停的电气急停开关，在电气急停开关的外围设置有与机械臂固定的防撞罩。

通过相邻机械臂碰撞过程中，首先两者的限位阀块相互产生碰撞阻力，同时回转油路中通过液压油压力传感器获取其液压油压数据，并根据预先设定的油压安全值判断其是否超过预警数值，当超过预警数值时，控制回转液压电磁阀来关闭机械臂回转油路，并通过报警模块进行报警提醒；在使用过程中，会存在故障情形，例如电磁阀失效或人为操作失误等，进一步通过电气急停开关来进行紧急情况的碰撞防护，进一步达到防护的目的。优选的，电气急停开关串接在工程机械控制回路的总电源回路上。优选的，防撞罩可采用钢板材质。

进一步地，本实用新型实施例中还提供一种多臂掘进机，该多臂掘进机上设置有上述的工程机械多臂防撞机构，主动防撞机构、被动防撞机构、控制器和报警模块配合工作，用于多臂掘进机中相邻截割臂的碰撞防护。

主动防撞机构，依据实时采集相邻截割臂位置信息，对超过预设安全距离的情形进行报警提醒并控制截割臂移动动作；被动防撞机构，针对设备故障情形，紧急断开多臂掘进机动力电源回路，其中，设备故障情形至少包含主动防撞阶段超过预设安全距离控制失效、人为操作失误及截割臂回转回路电磁阀失效情形。

下面结合附图2～7对本实用新型实施例中的技术方案，做进一步的详细阐述：

参见图5所示，多臂掘进机防撞系统可分为主动防撞和被动防撞；主动防撞在截割过程中实时计算相邻两个截割臂的位置信息并在发生碰撞前提示或停止截割臂移动；被动防撞在主动防撞功能失效或人为操作失误及罕见故障时触发，确保设备安全。参见图2所示，1)主动防撞包括：位置计算，由编码器或油缸伸缩传感器实现，油缸伸缩传感器可使用外置拉线或油缸内置迟滞位移实现。油缸伸缩传感器安装有截割臂回转油缸，编码器安装于掘进机回转台内部中心，可实时检测截割臂相对回转台中心的旋转角度。传感器数据输入至主控器，由主控器实时计算相邻截割臂之间的距离，当超过设定安全距离时，发送预警至预警报警模块。截割臂回转过程中，当达到电气限位开关设定的位置时，主控器接收电气限位开关使能信号，输出控制回转液压电磁阀，关闭截割臂回转油路，使截割臂停止动作，报警预警模块显示报警信息。其中电气限位开关可通过安装板于截割臂进行可调节固定安装，根据不同机型和油缸的尺寸调整预警位置。2)参加图3所示，被动防撞包括：当主动防护防撞系统失效或人为操作失误时，截割臂回转位置会超过安全距离，由于相邻截割臂相向运动，机械限位阀块会首先接触，由于碰撞阻力，主动截割臂回转回路油压持续上升，当油压传感器检测到压力值超过安全设定值时，控制器输出控制回转液压电磁阀，关闭截割臂回转油路，使截割臂停止动作，报警预警模块显示报警信息。当由于主动截割臂碰撞速度或电磁阀失效等故障情况下，主动截割臂会继续挤压机械防撞部件，使防撞部件产生形变，进而触发电气急停开关，电气急停开关串接于掘进机电气系统控制电源回路，可直接切断油泵、截割电机，确定设备安全。被动防撞机构中的机械防撞部件结构如图4所示，分为两部分，外侧为厚钢板设计的罩型机械防撞结构，内侧为电气急停开关。正常工作时机械防撞结构同时对电气急停开关起到保护作用，防止误触发。电气急停开关之间没有直接的电气连接关系，电气急停开关串接于控制系统(包括控制器)供电回路，触发时，控制系统电源断开，控制器掉电，控制器输出节点控制的中间继电器由吸合状态转为断开状态，从而使主回路油泵电机及截割电机等停止。

参见图5～7所示，主动防撞中，针对超过预设安全距离情形，进行报警提醒；在截割臂回转过程中，当回转至电气限位开关位置，控制器接收到电气限位开关信号，控制截割臂回转回路中的液压电磁阀，停止截割臂回转动作并进行报警提醒。被动防撞中，根据预设油压安全值判断截割臂回转油路中油压值是否达到预警情形，针对超出预设油压安全值情形，通过控制截割臂回转回路中的液压电磁阀，停止截割臂回转动作并报警提醒；当液压电磁阀控制失效或人为操作失误或主动防撞阶段超过预设安全距离控制失效的情形，通过串接在电气控制总电源回路中的电气急停开关来切断多臂掘进机的动力电源回路。通过实施获取相邻截割臂之间的距离，超过设定的距离进行预警；并检测截割臂液压油路压力达到设定值时，通过电磁阀切断截割臂回转供油回路，并将电气限位开关安装在掘进机本体上及电气限位开关安装可根据不同掘进机和油缸尺寸进行预警位置调整，通过电气限位开关来控制截割臂回转动作，进一步达到主动防撞目的；在截割臂侧方设计机械防撞块和急停开关结构及触发顺序，急停开关串接与掘进机控制回路的总电源回路，触发后直接停止所有电机回路，实现被动防撞；通过主动防撞和被动防撞的检测和防护，达到掘进机截割过程中截割臂碰撞的双层防护目的，有效降低作业中截割臂故障率，提高作业效率和作业质量，具有较好的工程应用前景。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定专利保护范围。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种工程机械多臂防撞机构，其特征在于，包含：主动防撞机构、被动防撞机构、控制器和报警模块，主动防撞机构、被动防撞机构和报警模块分别与控制器连接，其中，

主动防撞机构，用于定位作业过程中相邻机械臂位置信息，控制器依据预设安全距离控制机械臂停止动作；

被动防撞机构，用于针对相邻机械臂超预设安全距离情形主动防撞机构失效时，通过控制器切断电气和油泵回路控制机械臂和工程机械急停动作；

报警模块，用于依据控制器的触发信号进行机械臂安全距离报警提示。

2.根据权利要求1所述的工程机械多臂防撞机构，其特征在于，所述主动防撞机构包含：

数据采集设备，获取机械臂动作信号，并传输至控制器，控制器依据信号获取相邻机械臂之间间距，并通过预设安全距离触发报警模块及机械臂回转动作；

电气限位开关，用于依据机械臂回转触发回转限位信号并传输至控制器，控制器控制机械臂回转动作停止。

3.根据权利要求2所述的工程机械多臂防撞机构，其特征在于，所述数据采集设备包含安装在工程机械回转台内的用于检测机械臂相对回转台的旋转角度的编码器，和/或安装于机械臂回转油缸上的油缸伸缩传感器。

4.根据权利要求1所述的工程机械多臂防撞机构，其特征在于，所述被动防撞机构包含：

设于机械臂上用于获取相邻机械臂碰撞阻力的限位阀块，控制器依据预设油压安全值判断由于碰撞阻力作用引起的机械臂回转油路油压数据是否达到预警值来控制回转液压电磁阀及关闭机械臂回转油路并触发报警模块；

设于机械臂上用于机械臂碰撞故障或电磁阀失效情形进行控制电源回路急停的电气急停开关，在电气急停开关的外围设置有与机械臂固定的防撞罩。

5.根据权利要求4所述的工程机械多臂防撞机构，其特征在于，所述电气急停开关串接在工程机械控制回路的总电源回路上。

6.根据权利要求4所述的工程机械多臂防撞机构，其特征在于，所述防撞罩采用钢板材质。

7.一种多臂掘进机，其特征在于，该多臂掘进机上设置有权利要求1～6任一项所述的工程机械多臂防撞机构，主动防撞机构、被动防撞机构、控制器和报警模块配合工作，用于多臂掘进机中相邻截割臂的碰撞防护。

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