專利名稱：超起角度自動變換裝置及伸縮臂式起重機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及工程機械技術領域，特別是涉及伸縮臂式起重機的超起角度自動變換裝置。本實用新型還涉及設有所述超起角度自動變換裝置的伸縮臂式起重機。
背景技術：
隨著世界經(jīng)濟的迅速發(fā)展，作為重大裝備類的工程起重機被廣泛應用，從國內市場來看，風電項目、大型石化項目日漸增多，市場對大噸位起重機的需求正在逐年增加，伸縮臂式全地面起重機以其移動靈活、轉場迅速，能夠快速投入作業(yè)，受到市場的青睞。起重機的起重性能是衡量起重機整體性能的重要指標之一。通常情況下，起重臂越長，起升高度越高，起重能力越強，因此大型起重機的伸縮起重臂一般做得很長，為了使起重機有更大的工作幅度和更高的起升高度，副起重臂臂長也隨之增加。但是當起重臂臂長很長時，起重臂在變幅平面內和回轉平面的撓度過大，撓度過大，吊重時吊臂受力情況惡劣，在變幅平面內和回轉平面內產(chǎn)生很大的附加彎矩，使起重能力因受起重臂撓度和承載力的限制而大幅度減小，嚴重制約了起重臂起重性能的發(fā)揮。在上述背景下，需另辟蹊徑， 在起重臂上增加一種超起裝置來改善起重臂的受力狀況，以減少起重臂變形、提高其起重性能。請參考圖1、圖2，圖1為一種安裝于起重機伸縮臂的超起裝置的結構示意圖；圖2 為圖1所示超起裝置的A向視圖。如圖所示，超起裝置通常包括超起支架1，超起支架1為具有足夠剛度和強度的柱體，且其固定端通過轉軸與伸縮臂起重機的基本臂2樞接；上述轉軸大體水平設置，且其軸線位于基本臂2的橫截面內，以便繞該轉軸線轉動時超起支架1與基本臂2所確定的平面 (即變幅平面)大體為豎直面。所述超起裝置通常還包括設于超起支架1與基本臂2之間的左角度變換油缸3和右角度變換油缸4，各變幅油缸的兩端分別與超起支架1以及基本臂2相樞接，以推動超起支架1相對于基本臂2在上述變幅平面內轉動。超起支架1具有與其固定端相對應的活動端，該活動端與所述伸縮臂起重機任一伸縮臂(圖中所示為末節(jié)伸縮臂)的外端部之間設置第一拉緊裝置5 ；超起支架1的活動端與基本臂2的根部之間設有第二拉緊裝置6。第一拉緊裝置5以及第二拉緊裝置6通?？梢允抢瓧U或者拉繩加收緊卷揚等。由于第一拉緊裝置5在伸縮臂與超起支架1的活動端之間施加第一拉力，該第一拉力能夠平衡重物的部分剪切力，因此，同等條件下起重機主臂的受力得到改善、撓度顯著較??；同理，第二拉緊裝置6的第二拉力將顯著減輕超起支架1的撓度，并將拉力傳導至基本臂2的根部，同時也能夠提高上述第一拉力的極限值。因此，所述超起裝置的設置可以顯著改善起重機主臂的受力狀態(tài)，進而顯著提高吊臂承載重量。起重機在作業(yè)過程中，其超起支架需要變幅、展開、張緊才能有效工作，即超起支架需要根據(jù)工況展開一定角度，才能夠提高吊重性能，在現(xiàn)行方案中，操作人員只能手動操
3縱角度變換開關來控制超起支架的展開角度，并通過人工觀察顯示器界面來判斷是否滿足角度變換要求。此種控制方式完全依賴操作人員的工作經(jīng)驗，不僅費時費力，且容易產(chǎn)生誤操作，存在一定安全隱患。此外，由于人的反應速度和操作速度有限，因此難以控制超起支架展開至精確的位置，無法保證超起支架處于最佳的工作狀態(tài)。因此，如何提高超起支架的自動化程度和運行精度，是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。

實用新型內容本實用新型的第一目的是提供一種超起角度自動變換裝置。該裝置通過角度檢測裝置適時測量超起支架的展開角度，并通過自動角度變換模塊化程序自動控制完成角度變換功能，具有較高的智能化程度，能精確控制超起支架展開至設定角度，且操作簡單方便， 能夠顯著減少因誤操作而帶來的危險。本實用新型的第二目的是提供一種設有上述超起角度自動變換裝置的伸縮臂式起重機。為了實現(xiàn)上述第一個目的，本實用新型提供了一種超起角度自動變換裝置，包括電磁閥、角度檢測裝置、輸入裝置及控制器；所述電磁閥設于控制所述超起支架角度變換油缸伸出或收回的液壓油路上，所述角度檢測裝置設于所述超起支架的轉軸處，所述輸入裝置和角度檢測裝置的信號輸出端與所述控制器的信號輸入端連接，所述控制器的信號輸出端與所述電磁閥連接。優(yōu)選地，所述控制器包括三個控制單元，所述三個控制單元分別是預值設定單元、 計算單元和比較單元。優(yōu)選地，還包括分流閥，其進油口與所述超起支架液壓油泵的出油口連通，其出油口分為兩路，一路通往左超起支架的左角度變換油缸，另一路通往右超起支架的右角度變換油缸；所述電磁閥包括控制所述左角度變換油缸的第一電磁閥和控制所述右角度變換油缸的第二電磁閥；所述角度檢測裝置分為兩組，分別對應于左超起支架和右超起支架。優(yōu)選地，所述角度檢測裝置具體為角度編碼器。優(yōu)選地，所述角度編碼器固定在所述超起支架上，其測量軸與所述超起支架的轉軸相對固定。優(yōu)選地，所述輸入裝置設有顯示器及角度選擇或角度輸入按鈕。優(yōu)選地，所述超起支架設有四檔目標角度，分別為0度、10度、15度和40度。優(yōu)選地，所述控制器采用PLC控制器。 優(yōu)選地，所述電磁閥采用三位四通電磁閥。為了實現(xiàn)上述第二個目的，本實用新型還提供了一種伸縮臂式起重機，具有控制超起支架展開角度的控制裝置，所述控制超起支架展開角度的控制裝置采用上述任一項所述的超起角度自動變換裝置。本實用新型提供的超起角度自動變換裝置在現(xiàn)有技術的基礎上作了進一步改進， 通過增設角度檢測裝置和控制器等元器件將手動控制改為自動控制，在超起支架展開過程中，通過角度檢測裝置適時測量其展開角度，操作者根據(jù)起重機工況通過輸入裝置發(fā)出超起支架動作的命令，所述角度信號和控制命令進入控制器，由控制器執(zhí)行自動角度變換模塊程序輸出控制所述電磁閥的控制信號，所述角度變換油缸在電磁閥的控制下通過伸出或收回運動帶動超起支架展開至設定角度，通過自動角度變換模塊化程序自動控制完成角度變換功能，具有較高的智能化程度，能精確控制超起支架展開的角度，且操作簡單方便， 能夠顯著減少因誤操作而帶來的危險。在一種具體實施方式
中，所述控制器包括預值設定單元、計算單元和比較單元，其中預值設定單元用于預先設定并儲存超起支架的目標角度和最小判定角度。通過設定不同的目標角度，可控制超起支架的展開幅度，以滿足不同工況的使用要求，而通過調節(jié)最小判定角度的大小，可改變角度調節(jié)油缸執(zhí)行到位的時機，使其在執(zhí)行到位時，更加接近預先設定的角度。在另一種具體實施方式
中，所述分流閥將超起支架角度變換油缸的液壓油路分為兩路，分別向左超起支架的左角度變換油缸和右超起支架的右角度變換油缸供油，所述控制器單獨控制所述第一電磁閥和第二電磁閥的控制信號。這是由于伸縮臂式起重機的左超起支架和右超起支架雖然具有對稱的結構，但由于制造、安裝、配合等誤差的存在，導致在實際運行過程中，左超起支架和右超起支架并不能精確同步運行，當其中一個超起支架運行到位時，另一個超起支架仍然可能需要調節(jié)，而經(jīng)過改進之后，左角度變換油缸和右角度變換油缸能夠單獨運行，在控制器的控制作用下，可保證左超起支架和右超起支架都能準確地運行至設定位置。本實用新型所提供的伸縮式起重機設有上述超起角度自動變換裝置，由于上述超起角度自動變換裝置具有上述技術效果，具有該超起角度自動變換裝置的伸縮式起重機也應具備相應的技術效果。

圖1為一種安裝于起重機伸縮臂的超起裝置的結構示意圖；圖2為圖1所示超起裝置的A向視圖；圖3為本實用新型所提供超起角度自動變換裝置的角度編碼器的立體安裝示意圖；圖4為左角度變換油缸和右角度變換油缸的液壓原理圖；圖5為輸入裝置的顯示器界面示意圖；圖6為本實用新型所提供超起角度自動變換裝置的控制單元框圖。圖1至圖6中1.超起支架；1-1.左超起支架；1-2.右超起支架；2.基本臂；3.左角度變換油缸；4.右角度變換油缸；5.第一拉緊裝置；6.第二拉緊裝置；7-1.第一角度編碼器； 7-2.第二角度編碼器；8.分流閥；9.進油口 ；10-1.第一電磁閥；10-2.第二電磁閥； 11.顯不器ο
具體實施方式
本實用新型的核心在于通過角度檢測裝置適時測量超起支架的展開角度，并通過自動角度變換模塊化程序完成角度變換功能，以實現(xiàn)智能化控制，提高超起支架的展開精度和操作的便利性，減少因誤操作而帶來的危險。[0036]本實用新型的另一核心是提供一種設有上述超起角度自動變換裝置的伸縮臂式起重機。為了使本技術領域的人員更好地理解本實用新型方案，
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步的詳細說明。本文中的“第一、第二”等用語僅是為了便于描述，以區(qū)分具有相同名稱的不同組成部件，并不表示先后或主次關系。本實用新型提供的超起角度自動變換裝置，包括電磁閥、角度檢測裝置、輸入裝置和控制器。請參考圖3，圖3為本實用新型所提供超起角度自動變換裝置的角度編碼器的立體安裝示意圖。如圖所示，角度檢測裝置用于適時檢測超起支架的實際展開角度，并將角度信號傳輸至控制器。這里采用了角度編碼器，角度編碼器包括可繞相對于周圍外殼所安裝的測量軸而旋轉的機構，能提供旋轉體相對于外殼絕對角度的位置測量。當然，角度檢測裝置并不局限于角度編碼器，還可以是其它角度傳感器，這里就不再一一列舉。由于超起支架包括對稱的左超起支架1-1和右超起支架1-2，為了能夠達到單獨控制的目的，需要在左超起支架1-1和右超起支架1-2上分別設置角度編碼器，即第一角度編碼器7-1和第二角度編碼器7-2。以第一角度編碼器7-1為例，具體設于左超起支架1-1的轉軸處，通過安裝支架固定在左超起支架1-1上，其測量軸插入左超起支架1-1的轉軸并與之相對固定。當左超起支架1-1在左角度變換油缸3的驅動下展開或收回時，就會帶動第一角度編碼器7-1開始旋轉，旋轉產(chǎn)生的信號通過總線傳輸給控制器，第二角度編碼器7-2的安裝方式和工作原理與第一角度編碼器7-1相同，第一角度編碼器7-1和第二角度編碼器7-2各自通過總線傳輸?shù)娇刂破?，轉換成角度。請參考圖4，圖4為左角度變換油缸和右角度變換油缸的液壓原理圖。伸縮臂式起重機的左超起支架1-1和右超起支架1-2具有對稱的結構，理論上來講，由一路液壓控制回路同時控制左角度變換油缸3和右角度變換油缸4可實現(xiàn)同步調節(jié)， 但由于制造、安裝、配合等誤差的存在，在實際運行過程中，左超起支架1-1和右超起支架 1-2并不能精確同步運行，當某一超起支架運行到位時，另一超起支架可能存在較大誤差， 無法保證左超起支架1-1和右超起支架1-2同時展開至最佳角度。為了能夠單獨控制左角度變換油缸3和右角度變換油缸4，可以在液壓油路的進油口處增設分流閥8，將液壓油路分為兩路，分別驅動左角度變換油缸3和右角度變換油缸 4。液壓油從進油口 9進油，經(jīng)過分流閥8后分為兩路，一路經(jīng)第一電磁閥10-1向左角度變換油缸3供油，當?shù)谝浑姶砰y10-1的右端得電時，可實現(xiàn)左角度變換油缸伸出功能， 當?shù)谝浑姶砰y10-1左端得電時，可實現(xiàn)左角度變換油缸縮回功能；另一路經(jīng)第二電磁閥 10-2向右角度變換油缸4供油，當?shù)诙姶砰y10-2左端得電時，可實現(xiàn)右角度變換油缸伸出功能，當?shù)诙姶砰y10-2右端得電時，可實現(xiàn)實現(xiàn)右角度變換油缸縮回功能。上述第一電磁閥10-1和第二電磁閥10-2均為三位四通電磁閥。經(jīng)過改進之后，控制器能夠單獨控制左角度變換油缸3和右角度變換油缸4，以保證左超起支架1-1和右超起支架1-2能準確地運行至設定位置。請參考圖5，圖5為輸入裝置的顯示器界面示意圖。如圖所示，輸入裝置用于輸入控制角度變換油缸動作的命令；控制器用于接收上述角度編碼器輸出的角度信號和輸入裝置的控制命令，并輸出用于控制電磁閥的控制信號。輸入裝置包括顯示器11及角度選擇或角度輸入按鈕(圖中未示出)，當輸入裝置處于工作狀態(tài)時，在顯示器11上會顯示四組展開角度，其中0度角適用于起重機的空載工況，10度角適用于起重機的副臂工況，15度角適用于起重機的超起工況，40度角適用于起重機的塔臂工況，操作人員可根據(jù)實際工況選擇相應的超起支架展開角度。以上四組展開角度是根據(jù)特定起重機的工況需要而預先設定的，在操作時可直接選擇相應的按鈕向控制器輸入目標角度，可極大地提高操作的便利性。但目標角度的輸入方式并不局限于此，還可以通過鍵盤等設備輸入連續(xù)的目標角度，通過設定不同的目標角度，可控制超起支架的展開幅度，滿足不同工況的使用要求。請參考圖6，圖6為本實用新型所提供超起角度自動變換裝置的控制單元框圖?？刂破骶唧w可采用PLC控制器或單片機，包括預值設定單元、計算單元和比較單元；其中，所述預值設定單元用于預先設定并儲存超起支架的目標角度和最小判定角度； 計算單元用于計算超起支架的目標角度與接收的超起支架角度信號的差值；比較單元用于將計算得出的差值與預值設定單元中的最小判定角度進行比較，并輸出用于控制電磁閥的控制信號?？刂破鞯牡谝惠斎攵私邮粘绦騿有盘?，設置是后，其內部的模塊激活；第二輸入端接收第一角度編碼器7-1輸出的左超起支架角度；第三輸入端接收第二角度編碼器7-2 輸出的左超起支架角度；第四輸入端輸入程序判斷中的最小判定角度；第一輸出端輸出第一電磁閥10-1左位工作的控制信號；第二輸出端輸出第一電磁閥10-1右位工作的控制信號；第三輸出端輸出第二電磁閥10-2左位工作的控制信號；第四輸出端輸出第二電磁閥 10-2右位工作的控制信號。下面對上述超起角度自動變換裝置的工作原理進行說明。步驟一根據(jù)需要在顯示器界面上選擇相應的角度按鈕，并設置最小判定角度。步驟二 選取角度后，信號進入控制器，通過執(zhí)行自動角度變換模塊化程序輸出邏輯。步驟三通過邏輯輸出后，各角度變換油缸根據(jù)不同邏輯執(zhí)行相應動作。若左超起支架1-1的角度小于目標角度，且滿足目標角度與左超起支架角度的差值大于最小判定角度時，控制器輸出第一電磁閥10-1右位工作的控制信號，第一電磁閥 10-1的右端得電，左角度變換油缸3伸出，左超起支架1-1進一步展開。若左超起支架1-1的角度大于目標角度，且滿足目標角度與左超起支架角度的差值大于最小判定角度時，控制器輸出第一電磁閥10-1左位工作的控制信號，第一電磁閥 10-1的左端得電，左角度變換油缸3縮回，左超起支架1-1進一步收回。若右超起支架1-2的角度小于目標角度，且滿足目標角度與右超起支架角度的差值大于最小判定角度時，控制器輸出第二電磁閥10-2左位工作的控制信號，第二電磁閥 10-2的左端得電，右角度變換油缸4伸出，右超起支架1-2進一步展開。
7[0064]若右超起支架1-2的角度大于目標角度，且滿足目標角度與右超起支架角度的差值大于最小判定角度時，控制器輸出第二電磁閥10-2右位工作的控制信號，第二電磁閥 10-2的右端得電，右角度變換油缸4縮回，右超起支架1-2進一步收回。若各超起支架的目標角度與其角度編碼器檢測的角度信號的差值小于最小判定角度時，認為滿足條件，控制器輸出左角度變換油缸3和右角度變換油缸4停止的控制信號，執(zhí)行到位。根據(jù)超起支架的運行精度，上述最小判定角度通常設定為0. 1度，在運行精度允許的條件下，通過調節(jié)最小判定角度的大小，可改變角度調節(jié)油缸執(zhí)行到位的時機，從而使超起支架最終的展開角度更加接近預先設定的目標角度。本實用新型通過增設角度檢測裝置和控制器等元器件將手動控制改為自動控制， 在超起支架展開過程中，通過角度檢測裝置適時測量其展開角度，操作者根據(jù)起重機工況通過輸入裝置發(fā)出超起支架動作的命令，所述角度信號和控制命令進入控制器，由控制器執(zhí)行自動角度變換模塊程序輸出控制所述電磁閥的控制信號，所述角度變換油缸在電磁閥的控制下通過伸出或收回運動帶動超起支架展開至設定角度，通過自動角度變換模塊化程序自動控制完成角度變換功能，具有較高的智能化程度，能精確控制超起支架展開的角度，且操作簡單方便，能夠顯著減少因誤操作而帶來的危險。除了上述超起角度自動變換裝置，本實用新型還提供一種伸縮臂式起重機。該伸縮臂式起重機具有控制超起支架展開角度的控制裝置，所述控制超起支架展開角度的控制裝置采用如前所述的超起角度自動變換裝置，其余結構請參閱現(xiàn)有技術，本文不再贅述。以上對本實用新型所提供的伸縮臂式起重機及其超起角度自動變換裝置進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護范圍內。
權利要求1.一種超起角度自動變換裝置，其特征在于，包括電磁閥、角度檢測裝置、輸入裝置及控制器；所述電磁閥設于控制所述超起支架角度變換油缸伸出或收回的液壓油路上，所述角度檢測裝置設于所述超起支架的轉軸處，所述輸入裝置和角度檢測裝置的信號輸出端與所述控制器的信號輸入端連接，所述控制器的信號輸出端與所述電磁閥連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的超起角度自動變換裝置，其特征在于，還包括分流閥，其進油口與所述超起支架液壓油泵的出油口連通，其出油口分為兩路，一路通往左超起支架的左角度變換油缸，另一路通往右超起支架的右角度變換油缸；所述電磁閥包括控制所述左角度變換油缸的第一電磁閥和控制所述右角度變換油缸的第二電磁閥；所述角度檢測裝置分為兩組，分別對應于左超起支架和右超起支架。
3.根據(jù)權利要求2所述的超起角度自動變換裝置，其特征在于，所述角度檢測裝置具體為角度編碼器。
4.根據(jù)權利要求3所述的超起角度自動變換裝置，其特征在于，所述角度編碼器固定在所述超起支架上，其測量軸與所述超起支架的轉軸相對固定。
5.根據(jù)權利要求2至4任一項所述的超起角度自動變換裝置，其特征在于，所述輸入裝置設有顯示器及角度選擇或角度輸入按鈕。
6.根據(jù)權利要求5所述的超起角度自動變換裝置，其特征在于，所述超起支架設有四檔目標角度，分別為0度、10度、15度和40度。
7.根據(jù)權利要求6所述的超起角度自動變換裝置，其特征在于，所述控制器采用PLC控制器。
8.根據(jù)權利要求7所述的超起角度自動變換裝置，其特征在于，所述電磁閥采用三位四通電磁閥。
9.一種伸縮臂式起重機，具有控制超起支架展開角度的控制裝置，其特征在于，所述控制超起支架展開角度的控制裝置采用上述權利要求1至8中任一項所述的超起角度自動變換裝置。
專利摘要本實用新型公開了一種超起角度自動變換裝置，包括電磁閥、角度檢測裝置、輸入裝置及控制器；所述電磁閥設于控制所述超起支架角度變換油缸伸出或收回的液壓油路上，所述角度檢測裝置設于所述超起支架的轉軸處，所述輸入裝置和角度檢測裝置的信號輸出端與所述控制器的信號輸入端連接，所述控制器的信號輸出端與所述電磁閥連接。本實用新型還公開了設有上述防傾翻力矩限制器系統(tǒng)的移動式起重機。該裝置通過角度檢測裝置適時測量超起支架的展開角度，并通過自動角度變換模塊化程序自動控制完成角度變換功能，具有較高的智能化程度，能精確控制超起支架展開至設定角度，且操作簡單方便，能夠顯著減少因誤操作而帶來的危險。
文檔編號B66C23/82GK201980906SQ20102060003
公開日2011年9月21日 申請日期2010年11月9日 優(yōu)先權日2010年11月9日
發(fā)明者史先信, 曹廣志, 曹立峰, 郁中太 申請人:徐州重型機械有限公司