CN105644554A - 一种防倾翻控制***及工程机械 - Google Patents

一种防倾翻控制***及工程机械 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种防倾翻控制***及工程机械，防倾翻控制***包括控制器及用于反馈工程机械倾角角度、倾角角速度或倾角加速度的检测装置，所述控制器与所述检测装置电连接，所述控制器用于依据所述检测装置传递的角度信号、角速度信号或角加速度信号直接或间接获取单位时间内工程机械的倾角变化值，并把所述倾角变化值与预设值进行对比，若倾角变化值大于或等于所述预设值，所述控制器发出报警和/或停机信号。此结构的防倾翻控制***，不仅可监测单位时间内工程机械的倾角变化值，还可对比倾角变化值与预设值，若倾角变化值大于或等于预设值，控制器发出报警和/或停机信号，其预判性好、控制简单，能更好的防止工程机械发生倾翻事故。

Description

一种防倾翻控制***及工程机械
技术领域
本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种防倾翻控制***及工程机械。
背景技术
随着技术的不断发展，工程机械的臂架节数越来越多，臂架长度越来越长。工程机械工作时，整车水平夹角随着臂架的不断转动而不断增大，当夹角增加到一定程度时，工程机械存在倾翻的可能。此外，工作过程中，由于支腿伸展不到位，地面塌陷或误操作等都会导致工程机械倾翻。以混凝土泵车为例，目前的泵车防倾翻控制大致分为两个方向：
第一、通过测量支腿力，反算泵车实时重心位置，程序计算其距离倾覆线距离，判断泵车稳定性状态。
第二种、通过倾角传感器测量泵车车身实时倾角状态，当泵车车身倾角大于一定数值时实施报警或者停机。
申请号为201010112174.9的中国专利公开了一种倾翻报警***以及包括该***的混凝土泵车，具体地，该倾翻报警***包括检测装置，用于获得反映所述混凝土泵车的倾斜方向的平面角度、反映所述混凝土泵车的倾斜程度的空间角度，以及反映所述混凝土泵车的臂架位置的臂架角度；控制装置，当所述混凝土泵车当前的空间角度大于或等于当前倾斜方向下的预定报警角度时，所述控制装置发出报警指令；报警装置，用于接收所述报警指令，并发出报警信号。
上述泵车防倾翻技术都是基于泵车倾翻极限状态的判断，通过判断泵车车身绝对角度报警来预防其倾翻，其判断倾翻性只限于结果，并没有监测过程。对于支腿支撑面积相对较小的泵车来说，其倾翻性能相对比较敏感，虽然在上一状态泵车稳定性良好，但随着臂架旋转，臂架收展等变量的微小改变，泵车稳定性会突然表现得稳定性不足，并且会伴随支腿滑移等危险现象出现。
综上所述，如何提供一种可对工程机械倾翻提前预判、控制简单、能更好的防止工程机械倾翻的防倾翻控制***，以及包括此防倾翻控制***的工程机械，成了本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的问题之一是如何提供一种可对工程机械倾翻提前预判、控制简单、能更好的防止工程机械倾翻的防倾翻控制***。
本发明要解决的问题之二是如何提供一种包括上述防倾翻控制***的工程机械。
为解决上述问题之一，本发明提出了一种防倾翻控制***，包括控制器及用于反馈工程机械倾角角度、倾角角速度或倾角加速度的检测装置，所述控制器与所述检测装置电连接，所述控制器用于依据所述检测装置传递的角度信号、角速度信号或角加速度信号直接或间接获取单位时间内工程机械的倾角变化值，并把所述倾角变化值与预设值进行对比，若所述倾角变化值大于或等于所述预设值，所述控制器发出报警和/或停机信号。
作为本发明一种防倾翻控制***在一方面的改进，所述预设值包括第一预设值和第二预设值，所述倾角变化值大于或等于所述第一预设值时，所述控制器发出报警信号，所述倾角变化值大于或等于所述第二预设值时，所述控制器发出停机信号，所述第一预设值小于第二预设值。
作为本发明一种防倾翻控制***在一方面的改进，所述控制器包括控制接收模块和信号分析处理控制模块，所述控制接收模块用于接收来自所述检测装置的角度信号、角速度信号或角加速度信号，所述信号分析处理控制模块用于直接或间接获取单位时间内工程机械的倾角变化值。
作为本发明一种防倾翻控制***在一方面的改进，所述控制器还用于根据所述角度信号、角速度信号或角加速度信号直接或间接获取工程机械的倾角值，并根据所述工程机械的倾角值和倾角变化值发出报警和/或停机信号。
作为本发明一种防倾翻控制***在一方面的改进，所述控制器还包括显示装置，所述显示装置用于显示工程机械的倾角角度和/或倾角变化值。
作为本发明一种防倾翻控制***在一方面的改进，所述预设值包括多个，多个所述预设值对应所述工程机械不同的倾角值范围。
作为本发明一种防倾翻控制***在一方面的改进，所述防倾翻控制***还包括报警器，所述报警器与所述控制器电连接，可发出声音和/或光线警报。
作为本发明一种防倾翻控制***在一方面的改进，所述检测装置为倾角角度检测装置，所述防倾翻控制***还包括计时器，所述控制器与所述计时器电连接，所述控制器用于根据所述倾角角度检测装置传递的角度信号和所述计时器传递的时间信号，计算出单位时间内工程机械的倾角变化值；或，
所述检测装置为倾角角速度检测装置，所述控制器用于根据所述倾角角速度检测装置传递的角速度信号获取单位时间内工程机械的倾角变化值；或，
所述检测装置为倾角角加速度检测装置，所述防倾翻控制***还包括计时器，所述控制器与所述计时器电连接，所述控制器用于根据所述倾角角加速度检测装置传递的角加速度信号和所述计时器传递的时间信号，计算出单位时间内工程机械的倾角变化值。
作为本发明一种防倾翻控制***在一方面的改进，所述倾角角度检测装置为倾角传感器；所述倾角角速度检测装置为角速度传感器；所述倾角角加速度检测装置为角加速度传感器。
上述结构的防倾翻控制***，包括控制器及用于反馈工程机械倾角角度、倾角角速度或倾角加速度的检测装置，所述控制器与所述检测装置电连接，所述控制器用于依据所述检测装置传递的角度信号、角速度信号或角加速度信号直接或间接获取单位时间内工程机械的倾角变化值，并把所述倾角变化值与预设值进行对比，若所述倾角变化值大于或等于所述预设值，所述控制器发出报警和/或停机信号。此结构的防倾翻控制***，检测装置可把工程机械的倾角角度、倾角角速度或倾角加速度及时传递至控制器，控制器依据检测装置传递的角度信号、角速度信号或角加速度信号直接或间接获取单位时间内工程机械的倾角变化值，并把所述倾角变化值与预设值进行对比，如倾角变化值大于或等于预设值，说明工程机械存在倾翻危险，此时，控制器会及时发出报警和/或停机信号，反之，则说明工程机械无倾翻危险，可以继续工作。与现有技术的防倾翻控制***相比，控制简单，预判性更好，更能防止工程机械发生倾翻事故。
为解决上述问题之二，本发明提出了一种工程机械，包括底盘、设置于所述底盘上的固定转塔和防倾翻控制***，所述防倾翻控制***为如上任一项所述的防倾翻控制***，所述检测装置设置于所述底盘上；和/或，所述检测装置设置于所述固定转塔的本体上；和/或，所述检测装置设置于所述固定转塔的支腿上。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明一种防倾翻控制***一具体实施例的工作流程图；
图2为本发明工程机械车身摇晃的结构示意图；
图3为图2中单位时间内倾角角度变化的示意图；
图4为本发明工程机械车身倾斜的俯视图；
图5为本发明工程机械车身倾斜的结构示意图；
图6为图4和图5中单位时间内倾角角度变化的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明提出了一种防倾翻控制***，包括控制器及用于反馈工程机械倾角角度、倾角角速度或倾角加速度的检测装置，控制器与检测装置电连接，控制器用于依据检测装置传递的角度信号、角速度信号或角加速度信号直接或间接获取单位时间内工程机械的倾角变化值，并把该倾角变化值与预设值进行对比，若倾角变化值大于或等于预设值，说明工程机械存在倾翻危险，控制器则发出报警和/或停机信号，工程机械需停止工作；反之，当接收到的倾角变化值小于预设值时，说明工程机械不存在倾翻风险，控制器不会发出警报和/或停机信号，工程机械可继续工作。
具体地，检测装置可为倾角角度检测装置、倾角角速度检测装置和倾角角加速度检测装置。当检测装置为倾角角度检测装置，用于反馈工程机械倾角角度时，防倾翻控制***还包括计时器，控制器与计时器电连接，控制器用于根据倾角角度检测装置传递的角度信号和计时器传递的时间信号，计算出单位时间内工程机械的倾角变化值；当检测装置为倾角角加速度检测装置，用于反馈工程机械倾角加速度时，防倾翻控制***也包括计时器，控制器与计时器电连接，控制器用于根据倾角角加速度检测装置传递的角加速度信号和计时器传递的时间信号，计算出单位时间内工程机械的倾角变化值；当检测装置为倾角角速度检测装置，用于反馈工程机械倾角角速度时，此时可不需设置计时器，控制器用于根据倾角角速度检测装置传递的角速度信号即可获取单位时间内工程机械的倾角变化值。
优选地，倾角角度检测装置为倾角传感器；倾角角速度检测装置为角速度传感器；倾角角加速度检测装置为角加速度传感器。
同时，前述预设值包括第一预设值和第二预设值，倾角变化值大于或等于第一预设值时，控制器发出报警信号；倾角变化值大于或等于第二预设值时，控制器发出停机信号，且第一预设值小于第二预设值。通过如上设置，工程机械在工作时，动作臂架或者臂架本身振动，导致倾角变化值较大(倾角变化值大于或等于第一预设值)时，控制器发出报警指令，当倾角变化值明显更大(倾角变化值大于或等于第二预设值)时，控制器发出停机熄火指令。
在进一步地技术方案中，控制器包括控制接收模块和信号分析处理控制模块，控制接收模块用于接收来自检测装置的角度信号、角速度信号或角加速度信号，信号分析处理控制模块用于直接或间接获取单位时间内工程机械的倾角变化值。
此外，值得提及的是，控制器还可用于根据角度信号、角速度信号或角加速度信号直接或间接获取工程机械的倾角值，并根据工程机械的倾角值和倾角变化值发出报警和/或停机信号。需要说明的是，该预设值包括多个，多个预设值对应工程机械不同的倾角值范围。此方案中，通过综合考虑倾角值和倾角变化值发出报警和/或停机信号，这样对风险的判断更准确，以免对工程机械的操作带来过多的限制，具体地，在倾角值本身较小的情况下，可以运行倾角变化值稍大，在倾角值本身较大的情况下，对工程机械允许的倾角变化值稍小，这样使倾翻的风险更加可控。即，设置多个预设值时，在倾角值处于第一个较小的范围时，采用其中较大的预设值，反之，在倾角值处于第一个较大的范围时，采用其中较小的预设值，范围的划分可以由控制精度确定。
进一步地，控制器还包括显示装置，显示装置用于显示工程机械的倾角角度和/或倾角变化值。
需要说明的是，本发明防倾翻控制***还包括报警器，报警器与控制器电连接，可发出声音和/或光线警报。当报警器为声音报警器时，一旦工程机械存在倾翻危险，控制器会及时向报警器发出信号，报警器及时报警，发出声音，报警器优选蜂鸣报警器。在其它实施例中，报警器为光线报警器时，一旦其接收到来自控制器的报警信号时，光线报警器及时以光线形式报警。需要说明的是，还可以在防倾翻控制***上同时设置蜂鸣报警器和光线报警器。
下面以倾角角度检测装置为倾角传感器为例，阐述防倾翻控制***的工作原理。如图1所示，倾角传感器和计时器分别把角度信号和时间信号传递至控制接收模块，控制接收模块把相关信号传递至信号分析处理控制模块，信号分析处理控制模块用于直接或间接获取单位时间内工程机械的倾角变化值，将倾角变化值与预设值进行比对，当倾角变化值大于或等于预设值时，控制器向报警器发出报警信号，工程机械报警或停机。相反，当倾角变化值小于预设值时，控制器不会发出任何指令，工程机械可继续工作。预设值可根据不同的工程机械进行设定，通常情况下，当工程机械的倾角大于3度时，控制器便可发出报警或停机指令。而单位时间内的倾角变化值，是指工程机械在一定时间内的倾角变化值，亦即角速度，预设值的具体数值可根据试验获得。
如图2和图3所示，臂架振动导致工程机械车身摇晃时，单位时间内的倾角变化值往返变化较大，此时，可判定有潜在的倾翻危险，采取报警或停机控制。
如图4至图6所示，臂架旋转导致工程机械车身突然倾斜时，工程机械的倾角值持续上升，此时，可判定有潜在的倾翻危险，采取报警或停机控制
综上所述，上述结构的防倾翻控制***，检测装置可把工程机械的倾角角度、倾角角速度或倾角加速度及时传递至控制器，控制器依据检测装置传递的角度信号、角速度信号或角加速度信号直接或间接获取单位时间内工程机械的倾角变化值，并把倾角变化值与预设值进行对比，若倾角变化值大于或等于预设值，说明工程机械存在倾翻危险，此时，控制器会及时发出报警和/或停机信号，反之，则说明发工程机械无倾翻危险，可以继续工作。与现有技术的防倾翻控制***相比，可实时监测工程机械的倾角变化值，控制简单，预判性更好，且能更好地防止工程机械发生倾翻事故。
另一方面，本发明还提出一种工程机械包括底盘、设置于所述底盘上的固定转塔和防倾翻控制***，所述防倾翻控制***为如上所述的防倾翻控制***，所述检测装置设置于所述底盘上；和/或，所述检测装置设置于所述固定转塔的本体上；和/或，所述检测装置设置于所述固定转塔的支腿上。
该工程机械显然具备前述防倾翻控制***的全部有益效果，此处不在赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防倾翻控制***，其特征在于，包括控制器及用于反馈工程机械倾角角度、倾角角速度或倾角加速度的检测装置，所述控制器与所述检测装置电连接，所述控制器用于依据所述检测装置传递的角度信号、角速度信号或角加速度信号直接或间接获取单位时间内工程机械的倾角变化值，并把所述倾角变化值与预设值进行对比，若所述倾角变化值大于或等于所述预设值，所述控制器发出报警和/或停机信号。
2.根据权利要求1所述的防倾翻控制***，其特征在于，所述预设值包括第一预设值和第二预设值，所述倾角变化值大于或等于所述第一预设值时，所述控制器发出报警信号，所述倾角变化值大于或等于所述第二预设值时，所述控制器发出停机信号，所述第一预设值小于第二预设值。
3.根据权利要求1所述的防倾翻控制***，其特征在于，所述控制器包括控制接收模块和信号分析处理控制模块，所述控制接收模块用于接收来自所述检测装置的角度信号、角速度信号或角加速度信号，所述信号分析处理控制模块用于直接或间接获取单位时间内工程机械的倾角变化值。
4.根据权利要求1所述的防倾翻控制***，其特征在于，所述控制器还用于根据所述角度信号、角速度信号或角加速度信号直接或间接获取工程机械的倾角值，并根据所述工程机械的倾角值和倾角变化值发出报警和/或停机信号。
5.根据权利要求4所述的防倾翻控制***，其特征在于，所述控制器还包括显示装置，所述显示装置用于显示工程机械的倾角角度和/或倾角变化值。
6.根据权利要求4所述的防倾翻控制***，其特征在于，所述预设值包括多个，多个所述预设值对应所述工程机械不同的倾角值范围。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的防倾翻控制***，其特征在于，所述防倾翻控制***还包括报警器，所述报警器与所述控制器电连接，可发出声音和/或光线警报。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的防倾翻控制***，其特征在于，所述检测装置为倾角角度检测装置，所述防倾翻控制***还包括计时器，所述控制器与所述计时器电连接，所述控制器用于根据所述倾角角度检测装置传递的角度信号和所述计时器传递的时间信号，计算出单位时间内工程机械的倾角变化值；或，
所述检测装置为倾角角速度检测装置，所述控制器用于根据所述倾角角速度检测装置传递的角速度信号获取单位时间内工程机械的倾角变化值；或，
所述检测装置为倾角角加速度检测装置，所述防倾翻控制***还包括计时器，所述控制器与所述计时器电连接，所述控制器用于根据所述倾角角加速度检测装置传递的角加速度信号和所述计时器传递的时间信号，计算出单位时间内工程机械的倾角变化值。
9.根据权利要求8所述的防倾翻控制***，其特征在于，所述倾角角度检测装置为倾角传感器；所述倾角角速度检测装置为角速度传感器；所述倾角角加速度检测装置为角加速度传感器。
10.一种工程机械，包括底盘、设置于所述底盘上的固定转塔和防倾翻控制***，其特征在于，所述防倾翻控制***为权利要求1至9中任一项所述的防倾翻控制***，所述检测装置设置于所述底盘上；和/或，所述检测装置设置于所述固定转塔的本体上；和/或，所述检测装置设置于所述固定转塔的支腿上。
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