旋挖鉆機及其整車重心控制方法、系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種旋挖鉆機及其整車重心控制方法、系統(tǒng)，所述旋挖鉆機包括上車(60)、位于上車(60)前端的工作裝置和后端的配重(61)，所述工作裝置包括變幅油缸(52)和動臂(51)，所述方法包括：獲取所述工作裝置在不同工作狀態(tài)下與整車重心之間的力矩；通過所述力矩計算所述配重(61)的目標位置；控制所述配重(61)運動至所述目標位置。本發(fā)明可實現(xiàn)旋挖鉆機整車重心的穩(wěn)定性控制，控制方法簡單，此外，在不同旋挖鉆機的機型之間，雖然配重的重量不等，通過本發(fā)明的控制方法移動配重(61)的位置，使其通用化，旋挖鉆機穩(wěn)定性更好，經(jīng)濟性好，配重(61)可以做得更輕。
【專利說明】旋挖鉆機及其整車重心控制方法、系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工程機械領(lǐng)域，尤其涉及旋挖鉆機及其整車重心控制方法、系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]旋挖鉆機是一種基礎(chǔ)施工中的最常見的成孔設(shè)備，其主要包括底盤9、上車8以及工作裝置，其中，工作裝置主要包括桅桿1、鉆桿2、動力頭3、鉆具4、變幅機構(gòu)5、卷揚機構(gòu)等部件。請同時參閱圖1-圖3，圖1-圖3展示了旋挖鉆機經(jīng)常所處的三種狀態(tài)，第一種狀態(tài)為工作裝置待折疊或者待展開的狀態(tài)，如圖1所示，鉆桿2、桅桿I及鉆具4相對上車8呈直立狀態(tài)，且靠近上車8 ;第二種狀態(tài)是工作裝置展開的狀態(tài)，如圖2所示，鉆桿2、桅桿I及鉆具4相對上車8呈直立狀態(tài)并與上車8間隔一定距離使得鉆具4與鉆孔6對中(此時可直接實施鉆孔操作);第三種狀態(tài)是工作裝置折疊的狀態(tài)，如圖3所示，鉆桿2、桅桿I及鉆具4相對上車8呈水平狀態(tài)從而方便運輸。旋挖鉆機經(jīng)常在上述三種狀態(tài)之間切換，從圖1-圖3中可以看出，旋挖鉆機在三種狀態(tài)下整車重心P的位置是變化的。
[0003]旋挖鉆機上車8后部設(shè)置有配重7，用于增強整機的穩(wěn)定性，考慮到運輸和安裝的需要，目前的配重7 —般是做成可裝卸的，所述配重7可根據(jù)自身需要相應的增加或減少配重7的數(shù)量，但配重7其相對整機的安裝位置是不變的。由于旋挖鉆機的工作裝置，即桅桿
1、鉆桿2、動力頭3以及鉆具4等部件是運動的，其與上車8的水平距離時常在變化，且運動范圍較大，且配重7相對上車位置固定，如此會造成整車的整車重心不穩(wěn)定，極限狀態(tài)下或操作不小心有翻車的隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種旋挖鉆整車重心的控制方法，該控制方法可以使得旋挖鉆機的重心穩(wěn)定，減小翻車等危險情況。
[0005]本發(fā)明提供的旋挖鉆機整車重心控制方法，該旋挖鉆機包括上車、位于上車前端的工作裝置和位于上車后端的配重，所述工作裝置包括變幅機構(gòu)，所述變幅機構(gòu)包括變幅油缸和動臂，該工作裝置通過變幅油缸與上車連接并通過變幅油缸的伸縮實現(xiàn)不同工作狀態(tài)的切換，所述控制方法包括:獲取所述工作裝置在不同工作狀態(tài)下與整車重心之間的力矩；通過所述力矩計算所述配重的目標位置；控制所述配重運動至所述目標位置。
[0006]進一步地，獲取所述工作裝置在不同工作狀態(tài)下與整車重心之間的力矩的步驟包括:獲取所述變幅機構(gòu)的重心到所述整車重心之間的距離，并根據(jù)該距離計算出工作裝置的重心與所述整車重心之間的距離；根據(jù)所述工作裝置與所述整車重心之間的距離以及工作裝置的重量計算出所述工作裝置在不同工作狀態(tài)下與整車重心之間的力矩。
[0007]進一步地，所述獲取所述變幅機構(gòu)的重心到所述整車重心之間的距離的步驟包括:獲取所述動臂的傾角；通過所述動臂的傾角計算所述變幅機構(gòu)的重心到所述整車重心之間的距離。
[0008]進一步地，所述獲取所述動臂的傾角的步驟包括:檢測所述變幅油缸的長度；根據(jù)所述變幅油缸的長度與所述動臂的傾角的關(guān)系，計算出所述傾角。
[0009]進一步，所述旋挖鉆機還包括底盤，所述上車通過回轉(zhuǎn)中心相對所述底盤回轉(zhuǎn)，所述整車重心位于所述回轉(zhuǎn)中心處，根據(jù)所述工作裝置相對于該回轉(zhuǎn)中心處的力矩以及配重的重量，計算出所述配重的目標位置。
[0010]進一步，所述旋挖鉆機包括與所述配重連接且驅(qū)動配重前后運動的伸縮油缸；通過控制所述伸縮油缸的伸縮進而控制所述配重運動至所述目標位置。
[0011]進一步，控制所述配重運動至所述目標位置的步驟中，控制所述伸縮油缸與所述變幅油缸同步運動。
[0012]本發(fā)明還提供旋挖鉆機整車重心控制系統(tǒng)，該旋挖鉆機包括上車、位于上車前端的工作裝置和位于上車后端的配重，所述工作裝置包括變幅機構(gòu)，所述變幅機構(gòu)包括變幅油缸和動臂，該工作裝置通過變幅油缸與上車連接并通過變幅油缸的伸縮實現(xiàn)不同工作狀態(tài)的切換，所述控制系統(tǒng)包括:接收裝置，用于獲取所述工作裝置在不同工作狀態(tài)下的位置信息；控制裝置，用于根據(jù)所述位置信息計算所述工作裝置在不同工作狀態(tài)下與整車重心之間的力矩，通過所述力矩計算所述配重的目標位置，進而控制所述配重運動至所述目標位置。
[0013]進一步，所述控制裝置還包括角度檢測裝置，用于檢測所述動臂的傾角，所述動臂的傾角為所述工作裝置在不同工作狀態(tài)的位置信息；所述控制裝置用于通過所述動臂的傾角計算所述工作裝置的重心到所述整車重心之間的距離，并根據(jù)所述工作裝置的重心與所述整車重心之間的距離以及工作裝置的重量計算出所述工作裝置在不同工作狀態(tài)下與整車重心之間的力矩
[0014]進一步，所述控制裝置還包括位移檢測裝置，用于檢測所述變幅油缸的長度，所述變幅油缸的長度為所述工作裝置在不同工作狀態(tài)下的位置信息；所述控制裝置根據(jù)所述變幅油缸的長度與所述動臂的傾角的關(guān)系，計算出所述動臂的傾角，通過所述動臂的傾角計算所述工作裝置的重心到所述整車重心之間的距離，并根據(jù)所述工作裝置的重心與所述整車重心之間的距離以及工作裝置的重量計算出所述工作裝置在不同工作狀態(tài)下與整車重心之間的力矩。
[0015]進一步地，所述旋挖鉆機包括與所述配重連接且驅(qū)動配重運動的伸縮油缸以及連接在液壓油源與所述伸縮油缸之間的電磁閥；所述電磁閥的電控端與所述控制裝置電連接，用于接收所述控制裝置發(fā)出的控制信號進而控制所述伸縮油缸驅(qū)動所述配重運動至所述目標位置。
[0016]進一步，所述控制系統(tǒng)還包括檢測所述伸縮油缸伸縮距離的位移傳感器，所述位移傳感器與所述控制裝置電連接。
[0017]本發(fā)明提供一種旋挖鉆機，該旋挖鉆機包括上車、位于上車前端的工作裝置和位于上車后端的配重，所述工作裝置包括變幅機構(gòu)，所述變幅機構(gòu)包括變幅油缸和動臂，該工作裝置通過變幅油缸與上車連接并通過變幅油缸的伸縮實現(xiàn)不同工作狀態(tài)的切換，還包括上述的整車重心控制系統(tǒng)。
[0018]本發(fā)明的整車重心控制方法可實現(xiàn)旋挖鉆機整車重心的穩(wěn)定性控制，控制方法簡單，此外，采用本發(fā)明的控制方法，在不同旋挖鉆機的機型之間，雖然配重的重量不等，但可通過本發(fā)明的控制方法移動配重的位置，使其通用化，采用該可移動配重的旋挖鉆機穩(wěn)定性更好，經(jīng)濟性好，配重可以做得更輕。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的旋挖鉆機結(jié)構(gòu)示意圖，其中，旋挖鉆機處于工作裝置待折疊或者待展開的狀態(tài)；
[0020]圖2為現(xiàn)有技術(shù)的旋挖鉆機結(jié)構(gòu)示意圖，其中，旋挖鉆機處于工作裝置展開的狀態(tài)；
[0021]圖3為現(xiàn)有技術(shù)的旋挖鉆機結(jié)構(gòu)示意圖，其中，旋挖鉆機處于工作裝置折疊的狀態(tài)；
[0022]圖4為本發(fā)明一實施例的旋挖鉆機結(jié)構(gòu)示意圖，其中，旋挖鉆機處于工作裝置待折疊或者待展開的狀態(tài)；
[0023]圖5為本發(fā)明一實施例的旋挖鉆機結(jié)構(gòu)示意圖，其中，旋挖鉆機處于工作裝置展開的狀態(tài)；
[0024] 圖6為圖4中圈I部分的動臂和變幅油缸結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖7為圖6中的簡化力學結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]附圖標記說明
[0027]10、桅桿 20、鉆桿30、動力頭40、鉆具
[0028]50、變幅機構(gòu)51、動臂52、變幅油缸60、上車
[0029]61、配重 62、伸縮油缸 63、卷揚機構(gòu)70、底盤
[0030]90、鉆孔 511、角度檢測裝置521、位移檢測裝置65、滑軌
【具體實施方式】
[0031]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0032]在本發(fā)明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如“前、后”是針對旋挖鉆機正常工作狀態(tài)下各部件之間的相互位置關(guān)系描述用詞，其中，以圖4所示方向為參考方向，圖4中的旋挖鉆機的工作裝置所在的方向為“前”，配重所在的方向為“后”。
[0033]請參閱圖4和圖5，一般地，旋挖鉆機主要包括底盤70、上車60以及工作裝置，其中，工作裝置主要包括桅桿10、鉆桿20、動力頭30、鉆具40、變幅機構(gòu)50、卷揚機構(gòu)63等部件，所述變幅機構(gòu)50包括變幅油缸52和動臂51，該工作裝置通過變幅油缸52與上車60連接并通過變幅油缸52的伸縮實現(xiàn)不同工作狀態(tài)的切換，上車60的后部配置有配重，所述配重61能夠相對所述旋挖鉆機的上車60運動，上車60可帶動工作裝置相對于底盤70回轉(zhuǎn)。圖4中，旋挖鉆機處于第一工作狀態(tài)，此時旋挖鉆機的工作裝置與上車60距離較近，且與鉆孔90具有一定距離，處于待折疊或者待展開的狀態(tài)；圖5中，旋挖鉆機處于第二工作狀態(tài)，此時，旋挖鉆機的工作裝置展開，工作裝置距離上車60相對較遠，工作裝置與鉆孔90基本同軸，處于工作裝置展開的狀態(tài)。工作裝置通過變幅油缸52的伸縮實現(xiàn)第一狀態(tài)和第二狀態(tài)的切換。當旋挖鉆機處于鉆孔的工作狀態(tài)時(圖未示)，鉆具40處于鉆孔90中，通過鉆具40在鉆孔中不斷掘進和退出鉆孔將鉆孔中的物料卸料實現(xiàn)鉆進。
[0034]所述工作裝置在不同工作狀態(tài)下時，如當工作裝置處于第二工作狀態(tài)下，所述工作裝置遠離所述上車60及底盤70，會導致整車的整車重心位置向前方移動；當工作裝置處于第一工作狀態(tài)下，所述工作裝置靠近所述上車60及底盤70，會導致整車重心位置向后方移動。另一方面，所述配重61沿所述上車60前后運動時，也會導致整車重心位置的變化，當配重61向后運動時，會導致整車的整車重心位置向后方移動；當配重61向前運動時，會導致整車的整車重心位置向前方移動。而旋挖鉆機在工作過程中，除工作裝置和配重61的運動外，其余部件基本處于靜止狀態(tài)，因此，旋挖鉆機的整車重心位置主要取決于工作裝置和配重61的位置和重量。
[0035]本發(fā)明實施例提供的旋挖鉆機整車重心控制方法，包括:獲取所述工作裝置在不同工作狀態(tài)下與整車重心之間的力矩；通過所述力矩計算所述配重的目標位置；控制所述配重運動至所述目標位置。由于旋挖鉆機在鉆孔的工作狀態(tài)時，工作裝置中的鉆桿20、動力頭30、鉆具40等部件只做沿鉆孔90軸線方向的運動，其與重車重心的水平距離保持不變，因此便于根據(jù)該距離以及工作裝置的重量計算出工作裝置相對于整車重心的力矩，使得本實施例中的整車重心控制方法可實現(xiàn)旋挖鉆機整車重心的穩(wěn)定性控制，控制方法簡單，此夕卜，采用本控制方法，在不同旋挖鉆機的機型之間，雖然配重的重量不等，但可通過本發(fā)明的控制方法移動配重的位置，使其通用化，可移動配重穩(wěn)定性更好，經(jīng)濟性好，配重可以做得更輕。
[0036]上述整車重心控制方法中，所述工作裝置在不同工作狀態(tài)下與整車重心之間的力矩可通過不同的方法計算得出，例如但不限于通過獲取所述變幅機構(gòu)50的重心到所述整車重心之間的距離，根據(jù)該距離計算出工作裝置的重心與所述整車重心之間的距離，并根據(jù)所述工作裝置的重心與所述整車重心之間的距離以及工作裝置的重量計算出所述工作裝置在不同工作狀態(tài)下與整車重心之間的力矩。
[0037]需要說明的是，所述工作裝置(包括變幅機構(gòu)50、桅桿10、鉆桿20、動力頭30、鉆具40)的重心與所述整車重心之間的距離指的是所述工作裝置的重力相對于所述整車重心的力臂(即水平方向上的距離)。
[0038]由于旋挖鉆機工作裝置結(jié)構(gòu)的特殊，使得工作裝置的重心在水平方向至整車重心的距離變化大小等于所述變幅機構(gòu)50的重心在水平方向上與整車重心的距離變化大小，本實施例中，將所述變幅機構(gòu)50的重心至所述整車重心之間的距離作為檢測依據(jù)，進而控制整車的整車重心位置。
[0039]進一步地，可通過獲取所述動臂51的傾角計算出所述變幅機構(gòu)50的重心到所述整車重心之間的距離，再通過所述動臂51的傾角計算出所述變幅機構(gòu)50的重心到所述整車重心之間的距離。需要說明的是，所述傾角可以是所述動臂51的軸線與豎直面的夾角，也可以是所述動臂51的軸線與水平面的夾角。所述動臂51的傾角變化可以反映出工作裝置與整車重心之間的距離。本實施例中，以所述動臂51的軸線與水平面的夾角為例，詳細說明本發(fā)明的內(nèi)容。當所述傾角減小時，所述工作裝置遠離所述上車60及底盤70，會導致整車重心位置向前方移動；當所述傾角增加時，所述工作裝置靠近所述上車60及底盤70，會導致整車的整車重心位置向后方移動。此外，所述傾角的變化可以反映變幅機構(gòu)50的重心在水平方向上與整車重心的距離變化，本實施例中，將所述動臂51的傾角作為檢測依據(jù)，進而控制整車的整車重心位置，檢測手段簡單、方便。
[0040]所述傾角可以直接通過角度傳感裝置檢測獲得。具體地，將所述角度檢測裝置511安裝于所述動臂51上，所述角度檢測裝置511可以直接測量出動臂51與水平面的夾角；當然，也可以選擇角度檢測裝置511的類型使其可以直接測量出動臂51與豎直面的夾角。
[0041]所述傾角還可以通過位移檢測裝置521檢測所述變幅油缸52的長度并根據(jù)所述變幅油缸52的長度與所述傾角的關(guān)系獲得。所述變幅油缸52的長度指的是變幅油缸52的總長度，即包括油缸缸筒的長度和伸出缸筒的活塞桿的長度。
[0042]本實施例中，所述旋挖鉆機包括與所述配重61連接且驅(qū)動配重61運動的伸縮油缸62，通過控制所述伸縮油缸62的伸縮進而控制所述配重61運動至所述目標位置。采用伸縮油缸62，可以使得結(jié)構(gòu)和控制均比較簡單，且伸縮油缸62的運行距離比較精準。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以熟知的，除了伸縮油缸62外，還可以采取其他驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動所述配重61的運動，比如齒輪齒條結(jié)構(gòu)等，在此不再贅述。
[0043]請參閱圖6,圖6為變幅機構(gòu)50的簡化結(jié)構(gòu)示意圖,變幅機構(gòu)50包括還包括三角架，其中，變幅機構(gòu)50的動臂51與三角架的鉸接部位為第一鉸接點G，變幅油缸52的一端與動臂51的鉸接部位為第二鉸接點H，動臂51與上車60的鉸接部位為第三鉸接點E，變幅油缸52的另一端與上車60的鉸接部位為第四鉸接點F。當變幅油缸52的長度(圖7中的HF)發(fā)生變化時，，會導致動臂51 (圖7中的EG)與水平線EE’的夾角發(fā)生變化，使得第一鉸接點G在水平線EE’上的投影點G’的位置發(fā)生變化，進而導致桅桿10、動力頭30、鉆桿20、鉆具40等部件與整車重心的距離發(fā)生變化。
[0044]現(xiàn)以通過位移檢測裝置521檢測所述變幅油缸52的長度獲取所述傾角為例，詳細說明所述變幅油缸52的長度、傾角、配重的目標位置相互之間的關(guān)系。
[0045]請參閱圖7中，圖7為動臂51和變幅油缸52的簡化力學結(jié)構(gòu)示意圖，圖7中，在分別以第三鉸接點E、第四鉸接點F以及第二鉸接點H為頂點組成的三角形Ε--中，第三鉸接點E和第二鉸接點H之間的連線與第三鉸接點E和第四鉸接點F之間的連線EF之間的夾角為第一夾角α，根據(jù)余弦定理，
[0046]EH2+EF2_2EH*EFcos a =HF2 ；
[0047]式中，第三鉸接點E和第二鉸接點H之間的連線的長度值、第三鉸接點E和第四鉸接點F之間的連線EF的長度值均為旋挖鉆機的已知的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，第二鉸接點H和第四鉸接點F之間的連線HF的長度值為檢測獲得，因此，可計算得出第一夾角α的角度:
[0048]a =arccos ((EH2+EF2_HF2) /2EH*EF)；
[0049]在分別以第一鉸接點G、第三鉸接點E、以及投影點G’為頂點的三角形EGG’中，第一夾角α的大小與第一鉸接點G和第三鉸接點E之間的連線EG在水平線EE’上的投影長度EG’存在如下關(guān)系:
[0050]EG，=EG*sin(a + gamma-β )
[0051]第一鉸接點G和第三鉸接點E之間的連線EG、以及第二鉸接點H和第三鉸接點E之間的連線EH之間的夾角為第二夾角Y，第三鉸接點E和第四鉸接點F之間的連線EF、以及第三鉸接點E和與水平線EE’之間的夾角為第三夾角β，第二夾角Υ、第三夾角β以及第一鉸接點G和第三鉸接點E之間的連線EG的值為旋挖鉆機的已知的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，因此，可計算得出投影長度EG’的值。
[0052]可以理解的是,設(shè)所述傾角為Θ,則θ =a + gamma-β，EG’ =EG*sin Θ，由此可見，當使用角度檢測裝置511直接檢測所述傾角時，可省略部分計算過程。[0053]請再次參閱圖7，當?shù)诙q接點H和第四鉸接點F之間的連線HF的長度發(fā)生變化時(即變幅油缸52的長度發(fā)生變化)，第一夾角α發(fā)生變化，所述傾角以及投影長度EG’的值也發(fā)生變化。投影長度EG’的值的變化反映的是變幅機構(gòu)50、桅桿10、鉆桿20及鉆具40、動力頭30等部件的重心在水平方向上與整車重心的距離變化。
[0054]所述上車60可通過回轉(zhuǎn)中心繞所述底盤70轉(zhuǎn)動，使所述整車重心落在整車的回轉(zhuǎn)中心是整車重心的最佳位置(即圖4和圖5中的P點的位置)。本發(fā)明中，將所述整車重心設(shè)置于所述回轉(zhuǎn)中心處。變幅油缸52的長度HF最長時，即設(shè)HF=HFmax,即變幅油缸52的行程最大時，對應第一夾角α的角度值最大，S卩α=α_，此時，投影長度EG’最短，SPEG’ =EG’ min。此時，工作裝置相對與該回轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生的力矩為:
[0055]T1=G1*S1+G2*S2+G3*S3+G4*S4 ；
[0056]該力矩Tl為順時針方向，式中，Gl表示鉆桿機構(gòu)的重量(包括鉆桿20、鉆具40的重量)、G2表示桅桿10和吊錨架的重量、G3表示變幅機構(gòu)50的重量、G4表示動力頭30重量，G1、G2、G3、G4的單位為千克*米每平方秒，SI表示鉆桿機構(gòu)的重心到整車重心的距離、S2表示桅桿10和吊錨架的重心到整車重心的距離、S3表示變幅機構(gòu)50的重心到整車重心的距離、S4表示動力頭30的重心到整車重心的距離。需要說明的是,上述S1-S4的單位為米。
[0057]需要說明的是，本發(fā)明實施例中將所述工作裝置的重心分解為鉆桿機構(gòu)(包括鉆桿20、鉆具40)的重心、桅桿10和吊錨架的重心、變幅機構(gòu)50的重心以及動力頭30的重心。
[0058]當Ci=Cimax時，所述G1-G4以及S1-S4為旋挖鉆機的已知的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，因此可計算出力矩Tl。此時，上述工作裝置距離回轉(zhuǎn)中心(即整車重心)最近，因此，配重61也最靠近回轉(zhuǎn)中心(整車重心),配重相對于回轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生的力矩為:
[0059]T2=G5*S5 ；
[0060]該力矩T2為逆時針方向，式中，G5表示配重61的重量，G5的單位為千克*米每平方秒，S5表示配重61至回轉(zhuǎn)中心的距離，S5的單位為米。
[0061]為使整車平衡，T1=T2,由該公式可計算得出配重最靠近回轉(zhuǎn)中心的距離，此時，可控制配重61運動至距離回轉(zhuǎn)中心S5的目標位置處。
[0062]隨著變幅油缸52的長度發(fā)生變化，所述S1-S4的大小均會發(fā)生變化。假設(shè)變幅油缸52的長度為任意長度HFX，對應變幅油缸52的長度為HFx時的第一夾角α的值設(shè)為α χ，對應變幅油缸52的長度為HFx時的EG’設(shè)為EG’ x，EG’的長度變化值A(chǔ)EG’ =EG’ X_EG’ min，此時所述工作裝置至回轉(zhuǎn)中心的距離發(fā)生變化，
[0063]Slx=Sl+Λ EG’ ；
[0064]S2X=S2+AEG，；
[0065]S3X=S3+AEG，；
[0066]S4X=S4+AEG，；
[0067]上式中，S1X-S4X分別表示變幅油缸52的長度為任意長度HFx時，鉆桿機構(gòu)的重心到整車重心的距離、桅桿10和吊錨架的重心到整車重心的距離、變幅機構(gòu)50的重心到整車重心的距離、動力頭30的重心到整車重心的距離。需要說明的是,上述S1X-S4X的單位為長度單位。[0068]此時，所述工作裝置相對于回轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生的力矩Tl為:
[0069]T1X=G1*S1X+G2*S2X+G3*S3X+G4*S4X
[0070]力矩Tlx的方向為順時針方向。此時設(shè)配重61距離回轉(zhuǎn)中心的距離為S5X，配重61相對于回轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生的力矩T2X=G5*S5X，T2X的方向為逆時針方向。
[0071]為使整車平衡，Τ1Χ=Τ2Χ
[0072]由上式即可計算出配重61距離回轉(zhuǎn)中心的距離S5X。
[0073]本發(fā)明還提供一種旋挖鉆機整車重心控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括
[0074]接收裝置，用于獲取所述工作裝置在不同工作狀態(tài)下的位置信息；
[0075]控制裝置，用于根據(jù)所述位置信息計算所述工作裝置在不同工作狀態(tài)下與整車重心之間的力矩，通過所述力矩計算所述配重61的目標位置，進而控制所述配重61運動至所述目標位置，進而控制所述配重61運動至所述目標位置。
[0076]進一步地，所述控制裝置還包括檢測裝置。所述檢測裝置可以是所述位移檢測裝置521，用于檢測所述變幅油缸52的長度，所述變幅油缸52的長度為所述工作裝置在不同工作狀態(tài)下的位置信息；所述位移檢測裝置521將檢測到的所述變幅油缸52的長度的信號發(fā)送至所述控制裝置，所述控制裝置根據(jù)所述變幅油缸52的長度與所述動臂51的傾角的關(guān)系，計算出所述動臂51的傾角，通過所述動臂51的傾角計算所述工作裝置的重心到所述整車重心之間的距離，并根據(jù)所述工作裝置的重心與所述整車重心之間的距離以及工作裝置的重量計算出所述工作裝置在不同工作狀態(tài)下與整車重心之間的力矩。
[0077]所述檢測裝置也可以是所述角度檢測裝置511，用于檢測所述動臂51的傾角，所述動臂51的傾角為所述工作裝置在不同工作狀態(tài)的位置信息，所述角度檢測裝置511將檢測到的所述動臂51的傾角的信號發(fā)送至所述接收裝置，所述控制裝置用于通過所述動臂51的傾角計算所述工作裝置的重心到所述整車重心之間的距離，并根據(jù)所述工作裝置的重心與所述整車重心之間的距離以及工作裝置的重量計算出所述工作裝置在不同工作狀態(tài)下與整車重心之間的力矩。
[0078]所述旋挖鉆機包括與所述配重61連接且驅(qū)動配重61運動的伸縮油缸62以及連接在液壓油源與所述伸縮油缸62之間的電磁閥，所述電磁閥的電控端與所述控制裝置電連接，用于接收所述控制裝置發(fā)出的控制信號進而控制所述伸縮油缸62驅(qū)動所述配重61運動至所述目標位置。
[0079]所述電磁閥的具體結(jié)構(gòu)不限，只要能接收控制裝置發(fā)出的控制信號并控制伸縮油缸62進行相應的伸縮運動即可。本實施例中，所述電磁閥為三位四通電磁閥，所述油源為液壓泵，所述電磁閥的進油口與所述油源連通，所述電磁閥的回油口與油箱連通，所述電磁閥的兩個工作油口分別與所述伸縮油缸62的有桿腔和無桿腔連接，所述電磁閥的相對兩端的電控端均與控制裝置電連接。所述電磁閥至少具有第一工作位、中位、第二工作位；所述電磁閥處于中位，所述電磁閥所述進油口、回油口與兩個工作油口的連接均阻斷，所述伸縮油缸62的活塞桿不動作；所述電磁閥處于第一工作位，所述進油口與伸縮油缸62的無桿腔連通，所述回油口與伸縮油缸62的有桿腔連通，所述伸縮油缸62的活塞桿伸出；所述電磁閥處于第二工作位，所述進油口與伸縮油缸62的有桿腔連通，所述回油口與伸縮油缸62的無桿腔連通，所述伸縮油缸62的活塞桿縮回。
[0080]為了便于配重的運動，減小配重的運動阻力，所述旋挖鉆機還包括設(shè)置于上車60上的滑軌65，所述伸縮油缸62做伸縮運動以驅(qū)動所述配重沿所述滑軌65滑動進而將整車重心始終穩(wěn)定在回轉(zhuǎn)中心處。
[0081]為了便于獲知所述配重61的運行距離，所述控制系統(tǒng)還包括設(shè)置于所述伸縮油缸62上的位移傳感器，所述位移傳感器可實時檢測伸縮油缸62的活塞桿的端部的位置，并發(fā)送至控制裝置，所述控制裝置將該位移傳感器獲得的位置與目標位置進行比較，當兩者相等時，所述控制裝置停止向所述電磁閥的電控端發(fā)送電信號，所述電磁閥切換至中位，所述伸縮油缸62的活塞桿停止運動，此時，所述配重61運行至目標位置。
[0082]現(xiàn)以所述工作裝置向前運動了 AEG’，所述配重61需向后移動至S5x為例，具體闡述控制過程。
[0083]所述控制裝置計算得到所述配重需向后移動至S5x的距離，發(fā)送至所述電磁閥的相應的電控端，所述電磁閥由中位切換至第一工作位，所述伸縮油缸62的活塞桿伸出，配重61向后運動，所述位移傳感器實時檢測伸縮油缸62的活塞桿的端部的位置，一旦所述伸縮油缸62的活塞桿伸出的位置到達指定位置，即所述配重61運行至目標位置時，電磁閥失電并切換至中位，所述伸縮油缸62停止的活塞桿停止伸出。
[0084]同理，當所述工作裝置向后運動了 AEG’，所述配重61需向前移動的控制原理與上述控制原理相同，在此不再贅述。
[0085]需要說明的是，只要變幅油缸52的長度發(fā)生變化，伸縮油缸62也將立即移動，不需要等變幅油缸52完全伸出至停止狀態(tài)，他們之間是一個實時匹配的關(guān)系，即伸縮油缸62與所述變幅油缸52同步運動，來實現(xiàn)整車重心的最優(yōu)控制。
[0086]本發(fā)明還提供一種旋挖鉆機，所述旋挖鉆機包括上述的整車重心控制系統(tǒng)。
[0087]以上結(jié)合附圖詳細描述了本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，但是，并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)。在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.旋挖鉆機整車重心控制方法，該旋挖鉆機包括上車(60)、位于上車(60)前端的工作裝置和位于上車(60)后端的配重(61)，所述工作裝置包括變幅機構(gòu)(50)，所述變幅機構(gòu)(50)包括變幅油缸(52)和動臂(51)，該工作裝置通過變幅油缸(52)與上車(60)連接并通過變幅油缸(52)的伸縮實現(xiàn)不同工作狀態(tài)的切換，其特征在于，所述控制方法包括: 獲取所述工作裝置在不同工作狀態(tài)下與整車重心之間的力矩； 通過所述力矩計算所述配重(61)的目標位置； 控制所述配重(61)運動至所述目標位置。
2.如權(quán)利要求1所述的旋挖鉆機整車重心控制方法，其特征在于，所述獲取所述工作裝置在不同工作狀態(tài)下與整車重心之間的力矩的步驟包括: 獲取所述變幅機構(gòu)(50)的重心到所述整車重心之間的距離，并根據(jù)該距離計算出工作裝置的重心與所述整車重心之間的距離； 根據(jù)所述工作裝置的重心與所述整車重心之間的距離以及工作裝置的重量計算出所述工作裝置在不同工作狀態(tài)下與整車重心之間的力矩。
3.如權(quán)利要求2所述的旋挖鉆機整車重心控制方法，其特征在于，所述獲取所述變幅機構(gòu)(50)的重心到所述整車重心之間的距離的步驟包括: 獲取所述動臂(51)的傾角； 通過所述動臂(51)的傾角計算出所述變幅機構(gòu)(50)的重心到所述整車重心之間的距離。
4.如權(quán)利要求3所述的旋挖鉆機整車重心控制方法，其特征在于，所述獲取所述動臂(51)的傾角的步驟包括:檢測所述變幅油缸(52)的長度； 根據(jù)所述變幅油缸(52)的長度與所述動臂(51)的傾角的關(guān)系，計算出所述傾角。
5.如權(quán)利要求1所述的旋挖鉆機整車重心控制方法，所述旋挖鉆機還包括底盤(70)，所述上車(60)通過回轉(zhuǎn)中心相對所述底盤(70)回轉(zhuǎn)，其特征在于，所述整車重心位于所述回轉(zhuǎn)中心處，根據(jù)所述工作裝置相對于該回轉(zhuǎn)中心處的力矩以及配重(61)的重量，計算出所述配重(61)的目標位置。
6.如權(quán)利要求1所述的旋挖鉆機整車重心控制方法，其特征在于，所述旋挖鉆機包括與所述配重(61)連接且驅(qū)動配重(61)運動的伸縮油缸(62);通過控制所述伸縮油缸(62)的伸縮進而控制所述配重(61)運動至所述目標位置。
7.如權(quán)利要求6所述的旋挖鉆機整車重心控制方法，其特征在于，控制所述配重(61)運動至所述目標位置的步驟中，控制伸縮油缸(62)與所述變幅油缸(52)同步運動。
8.旋挖鉆機整車重心控制系統(tǒng)，該旋挖鉆機包括上車(60)、位于上車(60)前端的工作裝置和位于上車(60)后端的配重(61)，所述工作裝置包括變幅機構(gòu)(50)，所述變幅機構(gòu)(50)包括變幅油缸(52)和動臂(51)，該工作裝置通過變幅油缸(52)與上車(60)連接并通過變幅油缸(52)的伸縮實現(xiàn)不同工作狀態(tài)的切換，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括: 接收裝置，用于獲取所述工作裝置在不同工作狀態(tài)下的位置信息； 控制裝置，用于根據(jù)所述位置信息計算所述工作裝置在不同工作狀態(tài)下與整車重心之間的力矩，通過所述力矩計算所述配重(61)的目標位置，，進而控制所述配重(61)運動至所述目標位置。
9.如權(quán)利要求8所述旋挖鉆機整車重心控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括:角度檢測裝置(511)，用于檢測所述動臂(51)的傾角，所述動臂(51)的傾角為所述工作裝置在不同工作狀態(tài)的位置信息； 所述控制裝置用于通過所述動臂(51)的傾角計算所述工作裝置的重心到所述整車重心之間的距離，并根據(jù)所述工作裝置的重心與所述整車重心之間的距離以及工作裝置的重量計算出所述工作裝置在不同工作狀態(tài)下與整車重心之間的力矩。
10.如權(quán)利要求8所述旋挖鉆機整車重心控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括: 位移檢測裝置(521)，用于檢測所述變幅油缸(52)的長度，所述變幅油缸(52)的長度為所述工作裝置在不同工作狀態(tài)下的位置信息； 所述控制裝置根據(jù)所述變幅油缸(52)的長度與所述動臂(51)的傾角的關(guān)系，計算出所述動臂(51)的傾角，通過所述動臂(51)的傾角計算所述工作裝置的重心到所述整車重心之間的 距離，并根據(jù)所述工作裝置的重心與所述整車重心之間的距離以及工作裝置的重量計算出所述工作裝置在不同工作狀態(tài)下與整車重心之間的力矩。
11.如權(quán)利要求8所述旋挖鉆機整車重心控制系統(tǒng)，其特征在于，所述旋挖鉆機包括與所述配重(61)連接且驅(qū)動配重(61)運動的伸縮油缸(62)以及連接在液壓油源與所述伸縮油缸(62)之間的電磁閥；所述電磁閥的電控端與所述控制裝置電連接，用于接收所述控制裝置發(fā)出的控制信號進而控制所述伸縮油缸(62)驅(qū)動所述配重(61)運動至所述目標位置。
12.如權(quán)利要求11所述旋挖鉆機整車重心控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括檢測所述伸縮油缸(62)伸縮距離的位移傳感器，所述位移傳感器與所述控制裝置電連接。
13.一種旋挖鉆機，該旋挖鉆機包括上車(60)、位于上車(60)前端的工作裝置和位于上車(60)后端的配重(61)，所述工作裝置包括變幅機構(gòu)(50)，所述變幅機構(gòu)(50)包括變幅油缸(52)和動臂(51)，該工作裝置通過變幅油缸(52)與上車(60)連接并通過變幅油缸(52)的伸縮實現(xiàn)不同工作狀態(tài)的切換，其特征在于，該旋挖鉆機還包括權(quán)利要求8-12中任一項所述的旋挖鉆機整車重心控制系統(tǒng)。
【文檔編號】G05B19/04GK103912218SQ201410146328
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】蘇暉 申請人:上海中聯(lián)重科樁工機械有限公司, 中聯(lián)重科股份有限公司