WO2015192283A1 - 一种回转区域检测装置、系统及检测方法 - Google Patents

一种回转区域检测装置、系统及检测方法 Download PDF

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程磊
孙进
陈志伟
单龙
林园园
邹炳福
王宝珠
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徐州徐工随车起重机有限公司
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B66C13/22—Control systems or devices for electric drives

Definitions

  • the invention belongs to the technical field of mechanical detection, and particularly relates to a detection system and a detection method for a rotary area. Background technique
  • an object of the present invention is to provide a new detecting device, method and system for a rotating area, so as to solve the problem that a user can install an additional sensor such as a proximity switch or an encoder without installing an additional sensor such as a proximity switch or an encoder.
  • an additional sensor such as a proximity switch or an encoder without installing an additional sensor such as a proximity switch or an encoder.
  • a rotating area detecting device comprising: a first brush body, a second brush body, a first layer slip ring, and a second layer slip ring; the two layers of the slip ring and the brush body simultaneously slide relative to each other;
  • the ring and the first brush body are single-point contact
  • the second layer of the slip ring and the second brush body are single-point contact
  • the first layer of the slip ring and the second layer of the slip ring are the structure of the conductor portion and the insulator portion
  • the first The layer slip ring and the second layer slip ring have different structures.
  • the conductor portion is filled with a conductive material
  • the insulator portion is not filled with a conductive material.
  • the conductor portion and the insulator portion are equally distributed.
  • the conductor portion and the insulator portion are not equally distributed.
  • a rotating area detecting system comprising: a first brush body, a second brush body, a first layer slip ring, a second layer slip ring and a controller; the two layers of the slip ring and the brush body simultaneously slide relative to each other;
  • the first layer of the slip ring and the first brush body are in a single point contact
  • the second layer of the slip ring and the second layer of the sliding body are a single point contact
  • the first layer of the slip ring and the second layer of the slip ring are a structure of the conductor portion and the insulator portion
  • the first layer of the slip ring and the second layer of the slip ring are different in structure
  • the controller forms a closed loop with the first layer of the slip ring and the first brush body through the lead wire, and forms a closed loop through the lead wire and the second layer of the slip ring and the second brush body.
  • a method for detecting a swivel area comprising the steps of:
  • the first layer of the brush body When the first layer of the brush body and the first layer of the sliding ring slide relative to each other, the first layer of the brush body is electrically connected to the first layer of the sliding ring conductor portion circuit, and transmits a high level signal to the controller, and the first layer of the brush body passes through The first layer of slip ring insulator circuit is non-conducting, transmitting a low level signal to the controller;
  • the controller simultaneously collects the high and low level signals output by the second layer of the brush body and the second layer of the slip ring;
  • This method can replace the encoder or proximity switch application when it is necessary to know the swing area, which is low in cost and high in reliability.
  • Figure 2 is a structural view of the rotary area detecting device of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic structural view of a first layer slip ring and a second layer slip ring of Embodiment 1;
  • FIG. 4 is a second embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a schematic view showing the structure of the first layer slip ring and the second layer slip ring of the second embodiment
  • the existing slip ring brush body mechanism includes: a casing 1, a slip ring 2, a base 3, a shift fork 4, a brush body 5, a slip ring lead 6, a cable joint 7, and a brush lead 8.
  • Slip ring The lead wire 6 is led out from the center of the slip ring, and the brush body lead 8 is led out by the cable connector 7 on the outer casing, wherein the base 3, the outer casing 1 and the brush body 5 body, the shift fork 4 and the slip ring 2 body, through the base 3 and the shift fork 4 Fixing of the components that are relatively rotated with the implement, respectively, to achieve relative sliding of the brush body 5 and the slip ring 2 in the case of compaction with each other during the full swing.
  • the first layer slip ring and the first layer brush body are single point contact
  • the second layer slip ring and the second layer brush body are Single point contact
  • the first layer of slip ring and the second layer of slip ring are conductor-insulator interphase structure
  • the first layer of slip ring and the second layer of slip ring structure are different.
  • a rotary area detecting system comprises: a sliding ring and any two layers adjacent to the brush body, wherein the first layer of the slip ring and the first layer of the brush body are single point contact, the second layer of the slip ring and the second layer of the brush body are single points In contact with the slip ring, the first layer of the slip ring and the second layer of the slip ring are conductor-insulator interphase structures, and the first layer of slip rings and the second layer of slip ring structure are different.
  • the controller is electrically connected to the first layer and the second layer of the slip ring lead and the first layer and the second layer of the brush lead, respectively, and the controller separately collects the first layer of the slip ring, the on and off of the brush body, and the second layer of the slide. The opening and closing of the ring and the brush body.
  • a method for detecting a rotating area when the first layer of the brush body 5 and the first layer of the sliding ring 2 slide relative to each other, the first layer of the brush body 5 is electrically connected to the first layer of the sliding ring conductor portion, and transmits a high level signal to the controller. , denoted as 1, the first layer of brush body 5 through the first layer of slip ring 2 insulator circuit is not conducting, transmitting a low level signal to the controller, recorded as 0; similarly, the second layer of brush body and the second layer When the slip ring slides relative to each other, the controller simultaneously collects the second layer brush body and the second layer slip ring.
  • the high and low level signals are output; according to the characteristics of the conductive portion and the insulating portion of the first layer of the slip ring and the second layer of the slip ring, the combination of the transmission level types of the area where the rotation is located is obtained in advance, according to the actual output of the controller
  • the flat type combination detects the area where the revolution is located.
  • the black slip ring region is filled with a conductive material called a conductive portion, and the non-filled conductive material slip ring region is an insulating portion.
  • the brush body 5 is electrically connected through the black slip ring conductive portion circuit, and transmits a high level signal to the controller, denoted as 1, and the brush body 5 passes through the unfilled slip ring insulation portion.
  • the circuit is not conducting, and a low level signal is transmitted to the controller, which is recorded as 0.
  • the front, rear, left side, and right side swivel regions are equally divided.
  • the first slip ring is disposed as a conductive portion at the front and the rear, and is disposed on the left side and the right side. Insulation.
  • the second slip ring is provided as a conductive portion on the right side and the rear side, and is provided as an insulating portion on the left side and the front side.
  • the first and second slip ring signals collected by the controller as shown in Table 1 form different levels of signal combinations. Based on the information combined with these level signals, it is possible to determine the area where the swinging device is located.
  • Embodiment 2 is a diagrammatic representation of Embodiment 1:
  • the controller collects the first and second slip ring signals to form different level signal combinations. According to the combination of these level signals, it is possible to determine the area where the turning device is located, and can correspond to the control function used in the area, so that different control functions can be controlled in different areas.
  • the corresponding relationship is as shown in Table 2 when the controller collects the slip ring signal as (1,0), indicating the hook in the front, the application function (, 111) ;
  • the controller collects the slip ring signal as (1,1), it indicates that the hook is at the rear of the vehicle, and the function f 2 (x,m) is applied ;

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Abstract

一种回转区域的检测装置、系统及检测方法，该回转区域检测装置包括第一刷体、第二刷体、第一层滑环、第二层滑环，两层滑环和刷体同时相对滑动，第一层滑环和第一刷体为单点接触、第二层滑环和第二刷体为单点接触，第一层滑环和第二层滑环为导体部与绝缘体部相间结构，且第一层滑环和第二层滑环结构不同。该装置解决了用户可以在不安装接近开关或编码器等额外传感器的情况下实现回转区域的检测的技术问题。

Description

说 明 书
一种回转区 测装置、 系统及检测方法 技术领域
本发明属于机械检测技术领域，具体涉及到一种回转区域的检测 系统及检测方法。 背景技术
作业机具很多具有全回转机构， 在控制上又需要针对前方、后方、 左侧、右侧采用不同的控制策略。 目前国内外常用的回转区域检测主 要是依赖在回转处安装接近开关或编码器。在回转处安装接近开关检 测回转区域的方法， 安装机构较为复杂且检测不够可靠。而安装编码 器虽然可靠易行但成本较高。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是要提供一 种新的回转区域的检测装置、方法和系统， 以解决用户可以在不安装 接近开关或编码器等额外传感器的情况下实现回转区域的检测的技 术问题。
为了解决上述技术问题， 本发明采用如下技术方案：
一种回转区域检测装置， 其特征在于， 包括： 第一刷体、 第二 刷体、 第一层滑环、 第二层滑环； 两层滑环和刷体同时相对滑动； 第 一层滑环和第一刷体为单点接触、 第二层滑环和第二刷体为单点接 触， 第一层滑环和第二层滑环为导体部与绝缘体部相间结构， 且第一 层滑环和第二层滑环结构不同。
进一步的， 所述导体部填充导电材料， 所述绝缘体部未填充导 电材料。
进一步的， 所述导体部和绝缘体部等分分布。
进一步的， 所述导体部和绝缘体部不等分分布。
一种回转区域检测系统， 其特征在于， 包括： 第一刷体、 第二 刷体、 第一层滑环、 第二层滑环和控制器； 两层滑环和刷体同时相对 滑动； 第一层滑环和第一刷体为单点接触、第二层滑环和第二刷体为 单点接触， 第一层滑环和第二层滑环为导体部与绝缘体部相间结构， 且第一层滑环和第二层滑环结构不同； 控制器通过引线与第一层滑 环、 第一刷体形成闭合回路， 通过引线与第二层滑环、 第二刷体形成 闭合回路。
一种回转区域检测方法， 其特征在于， 包括如下步骤：
( 1 ) 第一层刷体与第一层滑环相对滑动时， 第一层刷体经过第一 层滑环导体部电路导通， 向控制器传输高电平信号， 第一层刷体经过 第一层滑环绝缘体部电路不导通， 向控制器传输低电平信号；
( 2 ) 同理， 第二层刷体与第二层滑环相对滑动时， 控制器同时采 集了第二层刷体与第二层滑环输出的高、 低电平信号；
( 3 ) 根据第一层滑环和第二层滑环的导电部和绝缘部结构特点， 预先获得回转所处区域的传输电平类型组合；
( 4 ) 根据控制器输出的实际电平类型组合与预先获得回转所处区 域的传输电平类型组合对比， 即可检测出回转所处区域。 有益效果：
( 1 )由于采用了上述方案， 用户可以通过两个开关量信号获知 回转的四个区域， 程序控制较为简单。
(2) 本方法对电刷的改造较为简单易行， 滑环具体的导体部与 绝缘部由控制要求而定， 适用范围广。
( 3 ) 本方法在需要获知回转区域的场合可以取代编码器或接近 开关的应用， 成本低廉， 且可靠性很高。
(4) 本方法在满足回转区域检测的同时， 不影响电刷的其他各 层的正常使用。 附图说明
图 1 现有技术中的滑环电刷结构
图 2 本发明回转区域检测装置结构图；
图 3实施例一第一层滑环和第二层滑环结构示意图；
图 4 实施例二本发明在随车起重机防倾翻控制中的应用； 图 5 实施例二第一层滑环和第二层滑环结构示意图；
图中， 1外壳 、 2滑环、 3底座、 4拨叉、 5刷体、 6滑环引线、 7电缆接头和 8刷体引线。 具体实施方式
如图 1所示， 现有的滑环刷体机构包括： 外壳 1、 滑环 2、 底 座 3、 拨叉 4、 刷体 5、 滑环引线 6、 电缆接头 7和刷体引线 8。 滑环 引线 6由滑环中心引出， 刷体引线 8由外壳上的电缆接头 7引出， 其 中底座 3、 外壳 1和刷体 5—体， 拨叉 4和滑环 2—体， 通过底座 3 和拨叉 4分别与机具相对旋转的部件的固定，实现全回转过程中刷体 5和滑环 2在相互压实的情况下的相对滑动。
本发明的回转区域检测装置，在滑环和刷体相邻的任意两层中， 第一层滑环和第一层刷体为单点接触、第二层滑环和第二层刷体为单 点接触， 第一层滑环和第二层滑环为导体与绝缘体相间结构， 且第一 层滑环和第二层滑环结构不同。 当刷体 5在滑环 2导体部相对滑动 时电信号接通， 当刷体 5在滑环 2绝缘部相对滑动时电信号断开。
一种回转区域检测系统包括： 滑环和刷体相邻的任意两层， 第 一层滑环和第一层刷体为单点接触、第二层滑环和第二层刷体为单点 接触滑环， 第一层滑环和第二层滑环为导体与绝缘体相间结构， 且第 一层滑环和第二层滑环结构不同。 当这两层的刷体 5在滑环 2导体 部相对滑动时电信号接通，当刷体 5在滑环 2绝缘部相对滑动时的电 信号断开。 控制器分别于与第一层、第二层滑环引线和第一层、第二 层刷体引线电连接， 控制器分别采集第一层滑环、刷体的通断情况和 第二层滑环、 刷体的通断情况。
一种回转区域检测方法： 第一层刷体 5与第一层滑环 2相对滑 动时， 第一层刷体 5经过第一层滑环导体部电路导通， 向控制器传输 高电平信号， 记为 1， 第一层刷体 5经过第一层滑环 2绝缘体部电路 不导通， 向控制器传输低电平信号， 记为 0; 同理， 第二层刷体与第 二层滑环相对滑动时，控制器同时采集了第二层刷体与第二层滑环输 出的高、低电平信号； 根据第一层滑环和第二层滑环的导电部和绝缘 部结构特点， 预先获得回转所处区域的传输电平类型组合， 根据控制 器输出的实际电平类型组合即可检测出回转所处区域。 实施例一：
如图 3所示， 黑色的滑环区域填充导电材料称为导电部， 而无填 充导电材料的滑环区域为绝缘部。 在刷体 5与滑环 2相对滑动的过程 中， 刷体 5经过黑色滑环导电部电路导通， 向控制器传输高电平信号， 记为 1， 刷体 5经过无填充滑环绝缘部电路不导通， 向控制器传输低电 平信号， 记为 0。 图 3中的第一滑环和第二滑环， 前方、 后方、 左侧和 右侧回转区域等分划分， 第一滑环在前方和后方设置为导电部， 在左 侧和右侧设置为绝缘部。第二滑环在右侧和后方设置为导电部， 在左 侧和前方设置为绝缘部。 如表 1所示控制器采集到的第一、 第二滑环 信号形成不同的电平信号组合。根据这些电平信号组合的信息就能够 判断出回转装置所在区域。
Figure imgf000007_0001
实施例二：
下面以随车起重机防倾翻控制为例进行简要说明。本例中随车起 重机安装位置紧贴汽车驾驶室后侧， 具体见图 4。 为了实现随车起重 机的倾翻保护， 控制设备需要采集外部传感器信息， 在车头 90°区域、 车尾 60°区域、 左侧 105°区域、 右侧 105°区域分别应用不同的控制函 数 ( 111)、 f2(x,m)、 f3(x,m)和 f4(x,m)进行力矩的运算和限制， 如果采 用如图 5所示的第一层滑环和第二层滑环结构， 控制器采集到第一、 第二滑环信号形成不同的电平信号组合。根据这些电平信号组合的信 息就能够判断出回转装置所在区域，并可以对应所在区域所使用的控 制函数， 便于不同区域进行不同控制函数控制。 其对应关系如表 2所 当控制器采集滑环信号为 （1,0) 时， 说明吊钩在车头， 应用函 数 ( ,111) ;
当控制器采集滑环信号为 （1,1 ) 时， 说明吊钩在车尾， 应用函 数 f2(x,m) ;
当控制器采集滑环信号为 （0,0) 时， 说明吊钩在左侧， 应用函 数 f3(x,m) ;
当控制器采集滑环信号为 （0,1 ) 时， 说明吊钩在右侧， 应用函
Figure imgf000008_0001
Figure imgf000009_0001
表 2 回转区域逻辑判断表 以上所述， 仅为本发明较佳的具体实施方式， 但本发明的保护范 围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技 术范围内， 可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围 之内。 因此， 本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

权利 要 求 书
、 一种回转区域检测装置， 其特征在于， 包括： 第一刷体、 第二刷 体、 第一层滑环、 第二层滑环； 两层滑环和刷体同时相对滑动； 第一层滑环和第一刷体为单点接触、 第二层滑环和第二刷体为单 点接触，第一层滑环和第二层滑环为导体部与绝缘体部相间结构， 且第一层滑环和第二层滑环结构不同。
、 一种如权利要求 1所述的回转区域检测装置，所述导体部填充导 电材料， 所述绝缘体部未填充导电材料。
、 一种如权利要求 1或 2所述的回转区域检测装置，所述导体部和 绝缘体部等分分布。
、 一种如权利要求 1或 2所述的回转区域检测装置，所述导体部和 绝缘体部不等分分布。
、 一种回转区域检测系统， 其特征在于， 包括： 第一刷体、 第二刷 体、第一层滑环、第二层滑环和控制器； 两层滑环和刷体同时相 对滑动； 第一层滑环和第一刷体为单点接触、第二层滑环和第二 刷体为单点接触，第一层滑环和第二层滑环为导体部与绝缘体部 相间结构， 且第一层滑环和第二层滑环结构不同； 控制器通过引 线与第一层滑环、第一刷体形成闭合回路， 通过引线与第二层滑 环、 第二刷体形成闭合回路。
、 一种如权利要求 5所述的回转区域检测系统，所述导体部填充导 电材料， 所述绝缘体部未填充导电材料。 7、 一种如权利要求 4或 5所述的回转区域检测系统，所述导体部和 绝缘体部等分分布。
8、 一种如权利要求 4或 5所述的回转区域检测系统，所述导体部和 绝缘体部不等分分布。
9、 一种回转区域检测方法， 其特征在于， 包括如下步骤：
( 1 )第一层刷体与第一层滑环相对滑动时， 第一层刷体经过第一 层滑环导体部电路导通， 向控制器传输高电平信号； 第一层刷体经过 第一层滑环绝缘体部电路不导通， 向控制器传输低电平信号；
(2) 同理， 第二层刷体与第二层滑环相对滑动时， 控制器同时采 集了第二层刷体与第二层滑环输出的高、 低电平信号；
( 3 ) 根据第一层滑环和第二层滑环的导电部和绝缘部结构特点， 预先获得回转所处区域的传输电平类型组合；
(4)根据控制器输出的实际电平类型组合与预先获得回转所处区 域的传输电平类型组合对比， 即可检测出回转所处区域。
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