CN214733968U - 一种吊臂自动插销控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种吊臂自动插销控制系统。所述的一种吊臂自动插销控制系统包括外围传感器、控制装置及执行元件，所述外围传感器与控制装置连接，所述控制装置与执行元件连接，所述外围传感器采集所述变幅油缸、所述辅助油缸、所述变幅油缸插销孔的状态数据，传输给所述控制装置，所述控制装置通过逻辑运算和逻辑判定，输出控制信号给所述执行元件，所述执行元件提供吊臂自动插销的动力源。本实用新型提供一种操作简单、自动化程度高，同时安全可靠的自动插销控制系统及方法，在整个插销过程中，用自动插销技术代替人工手动插销，简化了插销的操作，提高了操作的安全性和可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及起重机吊臂的安装调试技术领域，特别涉及一种吊臂自动插销控制系统。
背景技术
汽车起重机吊臂在安装调试的时候，首先要将工装和吊臂连接起来，用工装代替起重机上的变幅机构，对吊臂进行组装调试。如何快速准确的将工装和吊臂连接好，插变幅销是关键。插销包括对销和插销两个过程。
现有的插变幅操作均是手动操作，即在对销过程中，需要操作人员根据自己的经验，手动操作工装慢慢的去对准吊臂的销孔位，在人工确认工装与吊臂的销孔位对准好之后，再手动插销。手动插销也需要操作人员根据肉眼观察变幅销是否完全插入销孔内。手动操作的安装调试作业对操作人员的操作能力要求高，可操作性不强。这种安装技术严重影响产品的产能。
实用新型内容
本实用新型提供了一种吊臂自动插销控制系统，该方法操作简单、自动化程度高，同时安全可靠的自动插销控制系统及方法，在整个插销过程中，用自动插销技术代替人工手动插销，简化了插销的操作，提高了操作的安全性和可靠性。
为了达到上述目的，本实用新型提供的一种吊臂自动插销控制系统，用于吊臂的自动插销，所述吊臂包括变幅油缸、辅助油缸及固定底座，所述辅助油缸一端可转动式铰接于所述固定底座，所述辅助油缸的另一端铰接于所述变幅油缸上，所述变幅油缸一端可转动式铰接于固定底座，所述变幅油缸另一端设有变幅油缸插销孔，
所述一种吊臂自动插销控制系统包括外围传感器、控制装置及执行元件，所述外围传感器与控制装置连接，所述控制装置与执行元件连接，所述外围传感器采集所述变幅油缸、所述辅助油缸、所述变幅油缸插销孔的状态数据，传输给所述控制装置，所述控制装置通过逻辑运算和逻辑判定，输出控制信号给所述执行元件，所述执行元件提供吊臂自动插销的动力源。
优选地，所述外围传感器包括角度传感器、位移传感器、压力传感器和位置感应开关，所述角度传感器实时采集变幅油缸的举升角度值θ1，所述位移传感器采集变幅油缸位移值S1和辅助油缸位移值S2，所述压力传感器采集所述变幅油缸及所述辅助油缸的液压系统压力值，所述位置感应开关采集活塞杆一伸出到变幅油缸中间的位置感应信号S中及活塞杆一完全伸出的位置感应信号S伸，并传输给所述控制装置。
优选地，所述控制装置包括PLC控制器、触摸屏及电气元件，所述PLC 控制器分别与所述触摸屏及所述电气元件相连；所述PLC控制器进行逻辑运算和逻辑判定，输出控制信号，通过所述电气元件驱动所述执行元件；所述 PLC控制器与所述触摸屏通过CAN总线连接，通过CANopen通讯将所述PLC 控制器接收及处理的参数数据传输给所述触摸屏，所述触摸屏将数据实时显示出来；
所述执行元件为动力装置，包括液压泵、伺服比例阀、电磁阀、电机，用于提供吊臂自动插销的动力源；所述执行元件数量为两组，两组所述执行元件分别与所述变幅油缸及所述辅助油缸连接；
电机通过联轴器与所述液压泵相连，提供系统动力；液压泵、伺服比例阀、电磁阀设于所述变幅油缸及所述辅助油缸的液压系统的液压管路上，控制变幅油缸和辅助油缸的伸缩速度。
优选地，所述角度传感器为CAN总线型单轴倾角传感器，精度为0.01°；所述位移传感器为磁致伸缩位移传感器，输出信号电流范围为4-20mA。
优选地，所述PLC控制器为IFM的CR0403、CR0200、CR0232型控制器中的任意一种。
优选地，所述触摸屏为昆仑通态TPC1061Ti(Hi)10寸触摸屏。
优选地，所述电气元件采用施耐德电气元件。
优选地，所述执行元件中所述电机为西门子电机；所述泵为力士乐品牌泵；所述伺服比例阀为ATOS伺服比例阀，所述电磁阀为ATOS电磁阀。
本实用新型能够取得下列有益效果：
本实用新型的自动插销控制系统包含自动对销和自动插销两个过程，自动化程度高，操作更加简单，可以一键式操作完成；
自动插销控制系统自动对销孔位准确，无需人工纠偏，插销顺畅；
自动插销控制系统全自动完成，无需人工操作，提供了吊臂的安装生产效率；
自动插销过程中采用刚性插销和柔性插销两种模式，刚性插销模式便于变幅销快速准确的插入孔内；柔性插销模式可以减少销与孔之间的摩擦。
附图说明
图1为本实用新型的一种吊臂自动插销控制系统的吊臂变幅销的位置和角度关系示意图；
图2为本实用新型的一种吊臂自动插销控制系统的结构示意图；
图3为本实用新型的一种自动插销控制方法的自动对销的流程图；
图4为本实用新型的一种自动插销控制方法的自动插销的流程图。
具体实施方式
为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本实用新型针对现有的问题，提供了一种吊臂自动插销控制系统。本实用新型的一种吊臂自动插销控制系统用于控制吊臂的自动插销，如图1所示，所述吊臂包括变幅油缸A、辅助油缸B以及固定底座C。所述辅助油缸B一端可转动式铰接于所述固定底座C上，所述辅助油缸B可伸缩的活塞杆二B1 一端铰接于所述变幅油缸A上，所述变幅油缸A一端可转动式铰接于固定底座C上，所述变幅油缸A可伸缩的活塞杆一A1一端设置有变幅油缸插销孔A2，用于和吊臂臂销孔连接；所述变幅油缸A通过活塞杆一A1实现伸缩，所述辅助油缸B通过活塞杆二B1实现伸缩；
如图2所示，本实用新型的一种吊臂自动插销控制系统包括外围传感器1、控制装置2及执行元件3，所述外围传感器1与控制装置2连接，所述控制装置2与执行元件3连接，所述外围传感器1采集所述变幅油缸A、所述辅助油缸B、所述变幅油缸插销孔A2的状态数据，传输给所述控制装置2，所述控制装置2通过逻辑运算和逻辑判定，输出控制信号给所述执行元件3，所述执行元件3提供吊臂自动插销的动力源。
所述外围传感器1包括角度传感器4、位移传感器5、压力传感器6和位置感应开关7。所述角度传感器4实时采集变幅油缸A的举升角度值θ1，所述位移传感器5采集变幅油缸位移值S1和辅助油缸位移值S2，所述压力传感器6采集所述变幅油缸A及所述辅助油缸B的液压系统压力值，所述位置感应开关7采集活塞杆一A1伸出到变幅油缸A中间的位置感应信号S中及活塞杆一A1完全伸出的位置感应信号S伸，并传输给所述控制装置2。
所述控制装置2包括PLC控制器21、触摸屏22及电气元件23。所述PLC 控制器21分别与所述触摸屏22及所述电气元件23相连；所述PLC控制器21 进行逻辑运算和逻辑判定，输出控制信号，通过所述电气元件23(如放大器、接触器、继电器等)驱动所述执行元件3；所述PLC控制器21与所述触摸屏 22通过CAN(控制器局域网络，Controller Area Network)总线连接，通过 CANopen(是一种架构在控制局域网络上的高层通信协议)通讯将变幅油缸A的举升角度值θ1、变幅油缸位移值S1、辅助油缸位移值S2、液压系统压力值、位置感应信号(S中或S伸)等，这些所述PLC控制器接收及处理的参数数据传输给所述触摸屏22，所述触摸屏22将数据实时显示出来；
所述执行元件3为动力装置，包括液压泵、伺服比例阀、电磁阀、电机，所述执行元件3，提供吊臂自动插销的动力源；所述执行元件数量为两组，两组所述执行元件分别与所述变幅油缸及所述辅助油缸连接；
电机通过联轴器与所述液压泵相连，提供系统动力；液压泵、伺服比例阀、电磁阀设于所述变幅油缸及所述辅助油缸的液压系统的液压系统的液压管路上，控制变幅油缸A和辅助油缸B的伸缩速度。
所述角度传感器4为CAN总线型单轴倾角传感器，精度为0.01°；所述位移传感器5为磁致伸缩位移传感器，输出信号电流范围为4-20mA。
所述PLC控制器21为IFM(一种控制器品牌LOGO)的CR0403、CR0200、CR0232型控制器中的任意一种。
所述触摸屏为昆仑通态TPC1061Ti(Hi)10寸触摸屏。
所述电气元件采用施耐德电气元件。
所述执行元件中所述电机为西门子电机；所述泵为力士乐品牌泵；所述伺服比例阀为ATOS伺服比例阀，所述电磁阀为ATOS电磁阀。
本实用新型的使用方法，包括如下步骤：
步骤S1、外围传感器1实时采集信号传输给控制装置2：角度传感器4 实时采集变幅油缸A的举升角度值θ1，所述位移传感器5采集变幅油缸A位移值S1和辅助油缸位移值S2，所述压力传感器6采集变幅油缸及辅助油缸的液压系统压力值，所述位置感应开关7采集活塞杆一A1伸出到变幅油缸A中间的位置感应信号S中及活塞杆一A1完全伸出的位置感应信号S伸，并传输给所述控制装置2；
步骤S2、进入吊臂自动对销模式，完成吊臂自动对销；
如图3所示，控制装置2将接收到外围传感器1获得的信号，包括变幅油缸A的举升角度值θ1、变幅油缸A位移值S1和辅助油缸B位移值S2，转换成变幅油缸插销孔A2的实际位置值X1和Y1，并与变幅油缸插销孔A2的理论值X理和Y理进行比较，并通过调节输出电流或电压信号大小来控制执行元件3，执行元件控制变幅油缸A和辅助油缸B的伸缩速度，以精准对准变幅油缸插销孔A2的孔位；在自动对销的过程中，位移传感器5实时将变幅油缸插销孔A2的实际位置值数据反馈给控制装置2；当变幅油缸插销孔A2的实际值和理论值偏差绝对值在允许范围内时，完成吊臂自动对销，控制装置退出自动对销模式，进入自动插销模式；
所述步骤S2中，所述转换成变幅油缸插销孔A2的实际位置值X1和Y1具体包括：
步骤S21、判断变幅油缸A的举升角度值θ1是否失效；举升角度值θ1有效时，举升角度值θ1优先作为自动对销的判断信号，通过θ1计算X1、Y1值的公式如下：
X1＝S1×cosθ1
Y1＝S1×sinθ1。
步骤S22、若变幅油缸A的举升角度值θ1失效时，自动切换通过三角函数计算出来的举升角度值θ2作为自动对销的判断信号，通过三角函数计算出来的举升角度值θ2为冗余信号；
若步骤S21变幅油缸A的举升角度值θ1失效时，自动切换用举升角度值θ2计算X1、Y1值的公式如下：
X1＝S1×cos(θ2+12°)
Y1＝S1×sin(θ2+12°)
注：a：变幅油缸A固定位置值；
b：变幅油缸A和辅助油缸B固定位置之间距离值；
S1：变幅油缸A位移值；
S2：辅助油缸B位移值。
所述步骤S2中，所述执行元件3控制变幅油缸A和辅助油缸B的伸缩速度，以精准对准变幅油缸插销孔A2的孔位，具体为：
分三种速度进行对销，确保对销准确：
当X1≤X中；变幅油缸A以快速度V1快伸出油缸；当X中≤X1＜X慢；变幅油缸A以中速度V1中伸出油缸；当X慢≤X1＜X理；变幅油缸A以慢速度 V1慢伸出油缸；当X1≥X理变幅油缸A停止伸缩；
当Y1≤Y中；辅助油缸B以快速度V2快伸出油缸；当Y中≤Y1＜Y慢；辅助油缸B以中速度V2中伸出油缸；当Y慢≤Y1＜Y理；辅助油缸B以慢速度 V2慢伸出油缸；当Y1≥Y理，辅助油缸B停止伸缩；
式中：X中：变幅油缸A快中速切换位移设定值；
X慢：变幅油缸A中慢速切换位移设定值；
Y中：辅助油缸B快中速切换位移设定值；
Y慢：辅助油缸B中慢速切换位移设定值；
V1快：变幅油缸A伸出快速设定值；
V1中：变幅油缸A伸出中速设定值；
V1慢：变幅油缸A伸出慢速设定值；
V2快：辅助油缸B伸出快速设定值；
V2中：辅助油缸B伸出中速设定值；
V2慢：辅助油缸B伸出慢速设定值。
步骤S3、进入吊臂自动插销模式，完成吊臂自动插销；
如图4所示，控制装置2将接收到外围传感器1获得的信号，包括活塞杆一A1伸出到变幅油缸A中间的位置感应信号S中及活塞杆一A1完全伸出的位置感应信号S伸，并通过调节输出电流或电压信号大小来控制执行元件，完成吊臂自动插销。
所述步骤S3具体为：
当未检测到活塞杆一A1伸出到变幅油缸A中间的位置感应信号S中之前，变幅油缸A和辅助油缸B都处于锁止状态，刚性插销；
当检测到活塞杆一A1伸出到变幅油缸A中间的位置感应信号S中，未检测到活塞杆一A1完全伸出的位置感应信号S伸时，变幅油缸A和辅助油缸B 都处于浮动状态，柔性插销；
当检测到活塞杆一A1完全伸出的位置感应信号S伸，退出自动插销模式，完成吊臂自动插销过程。
本实用新型能够取得下列有益效果：
本实用新型的自动插销控制系统及方法包含自动对销和自动插销两个过程，自动化程度高，操作更加简单，可以一键式操作完成；
自动插销控制系统及方法自动对销孔位准确，无需人工纠偏，插销顺畅；
自动插销控制系统及方法全自动完成，无需人工操作，提供了吊臂的安装生产效率；
自动插销过程中采用刚性插销和柔性插销两种模式，刚性插销模式便于变幅销快速准确的插入孔内；柔性插销模式可以减少销与孔之间的摩擦。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种吊臂自动插销控制系统，用于吊臂的自动插销，所述吊臂包括变幅油缸、辅助油缸及固定底座，所述辅助油缸一端可转动式铰接于所述固定底座，所述辅助油缸的另一端铰接于所述变幅油缸上，所述变幅油缸一端可转动式铰接于固定底座，所述变幅油缸另一端设有变幅油缸插销孔，所述变幅油缸通过活塞杆一实现伸缩，所述辅助油缸通过活塞杆二实现伸缩，其特征在于：
所述吊臂自动插销控制系统包括外围传感器、控制装置及执行元件，所述外围传感器与控制装置连接，所述控制装置与执行元件连接，所述外围传感器采集所述变幅油缸、所述辅助油缸、所述变幅油缸插销孔的状态数据，传输给所述控制装置，所述控制装置通过逻辑运算和逻辑判定，输出控制信号给所述执行元件，所述执行元件提供吊臂自动插销的动力源。
2.根据权利要求1所述的一种吊臂自动插销控制系统，其特征在于，所述外围传感器包括角度传感器、位移传感器、压力传感器和位置感应开关，所述角度传感器实时采集变幅油缸的举升角度值θ1，所述位移传感器采集变幅油缸位移值S1和辅助油缸位移值S2，所述压力传感器采集所述变幅油缸及所述辅助油缸的液压系统压力值，所述位置感应开关采集活塞杆一伸出到变幅油缸中间的位置感应信号S中及活塞杆一完全伸出的位置感应信号S伸，并传输给所述控制装置。
3.根据权利要求1所述的一种吊臂自动插销控制系统，其特征在于，所述控制装置包括PLC控制器、触摸屏及电气元件，所述PLC控制器分别与所述触摸屏及所述电气元件相连；所述PLC控制器进行逻辑运算和逻辑判定，输出控制信号，通过所述电气元件驱动所述执行元件；所述PLC控制器与所述触摸屏通过CAN总线连接，通过CANopen通讯将所述PLC控制器接收及处理的参数数据传输给所述触摸屏，所述触摸屏将数据实时显示出来。
4.根据权利要求1所述的一种吊臂自动插销控制系统，其特征在于，所述执行元件为动力装置，包括液压泵、伺服比例阀、电磁阀、电机，用于提供吊臂自动插销的动力源；所述执行元件数量为两组，两组所述执行元件分别与所述变幅油缸及所述辅助油缸连接；
电机通过联轴器与所述液压泵相连，提供系统动力；液压泵、伺服比例阀、电磁阀设于所述变幅油缸及所述辅助油缸的液压系统的液压管路上，控制变幅油缸和辅助油缸的伸缩速度。
5.根据权利要求2所述的一种吊臂自动插销控制系统，其特征在于，所述角度传感器为CAN总线型单轴倾角传感器，精度为0.01°。
6.根据权利要求2所述的一种吊臂自动插销控制系统，其特征在于，所述位移传感器为磁致伸缩位移传感器，输出信号电流范围为4-20mA。
7.根据权利要求3所述的一种吊臂自动插销控制系统，其特征在于，所述PLC控制器为IFM的CR0403、CR0200、CR0232型控制器中的任意一种。
8.根据权利要求3所述的一种吊臂自动插销控制系统，其特征在于，所述触摸屏为昆仑通态TPC1061Ti(Hi)10寸触摸屏。
9.根据权利要求3所述的一种吊臂自动插销控制系统，其特征在于，所述电气元件中采用施耐德电气元件。
10.根据权利要求4所述的一种吊臂自动插销控制系统，其特征在于，所述执行元件中所述电机为西门子电机；所述泵为力士乐品牌泵；所述伺服比例阀为ATOS伺服比例阀，所述电磁阀为ATOS电磁阀。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202120674953.1U CN214733968U (zh) | 2021-04-01 | 2021-04-01 | 一种吊臂自动插销控制系统 |
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| CN202120674953.1U CN214733968U (zh) | 2021-04-01 | 2021-04-01 | 一种吊臂自动插销控制系统 |
Publications (1)
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|---|---|
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| CN202120674953.1U Active CN214733968U (zh) | 2021-04-01 | 2021-04-01 | 一种吊臂自动插销控制系统 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113093641A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-07-09 | 湖南鸿辉科技有限公司 | 一种自动插销控制系统及方法 |
| CN116477525A (zh) * | 2023-06-25 | 2023-07-25 | 临工重机股份有限公司 | 一种伸缩臂叉装车及属具运行轨迹控制方法 |
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2021
- 2021-04-01 CN CN202120674953.1U patent/CN214733968U/zh active Active
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| CN116477525A (zh) * | 2023-06-25 | 2023-07-25 | 临工重机股份有限公司 | 一种伸缩臂叉装车及属具运行轨迹控制方法 |
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