防搖裝置及工程機械的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種吊重防搖裝置及工程機械，其中，吊重由臂架通過吊繩吊起，所述裝置包括：套繩機構，套在所述吊繩上；及驅動機構，安裝于所述臂架上，用于驅動套繩機構運動。通過上述技術方案，可以抵消各種干擾并抑制較大幅度的搖擺，且能達到較高的定位精度。
【專利說明】防搖裝置及工程機械
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及工程機械，具體地，涉及一種吊重防搖裝置以及包含該裝置的工程機械。
【背景技術】
[0002]起重機械在吊裝過程中，由于臂架回轉、俯仰及風載荷等原因，吊重將會發(fā)生明顯的搖擺。當擺動幅度較大時，一方面不利于快速穩(wěn)定地完成吊裝任務，影響工作效率；另一方面將會對臂架或貨物產生較大的沖擊，影響臂架的壽命或貨物的質量，增大了安全隱患。
[0003]現(xiàn)有的防搖裝置以被動防搖為主，或主動控制能力較低，對干擾的防搖能力也較低。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種吊重防搖裝置以及包含該裝置的工程機械，其可實現(xiàn)主動防搖。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種吊重防搖裝置，該吊重由臂架通過吊繩吊起，該防搖裝置包括:套繩機構，套在所述吊繩上；及驅動機構，安裝于所述臂架上，用于驅動套繩機構運動。
[0006]其中，所述套繩機構包括:至少一對滾輪，該至少一對滾輪之間形成一由所述吊繩穿過的間隙；滾輪支座，用于支承所述至少一對滾輪；以及作用桿，用于固定所述滾輪支座，且與所述驅動機構相連，用于在所述驅動機構的驅動下帶動所述滾輪移位，進而移動所述吊繩。
[0007]其中，所述套繩機構包括兩對滾輪，該兩對滾輪相互正交布置，以在該兩對滾輪之間形成一供所述吊繩穿過的孔。
[0008]其中，所述驅動機構包括:箱體，安裝于所述臂架上；第一滑槽；第一滑塊，位于所述第一滑槽內；第一驅動桿，用于驅動所述第一滑塊在所述第一滑槽內滑動；以及作用桿，與所述第一滑塊固定連接，用于在所述第一滑塊在所述第一滑槽內滑動的情況下，驅動所述套繩機構運動。
[0009]其中，所述驅動機構還包括:第二滑槽，安裝于所述箱體上，且該第二滑槽的延伸方向與所述第一滑槽的延伸方向不同；第二滑塊，位于所述第二滑槽內，且所述第一滑槽固定于該第二滑塊上；以及第二驅動桿，用于驅動所述第二滑塊在所述第二滑槽內滑動。
[0010]其中，所述防搖裝置還包括連接機構，該連接機構包含:安裝支座，安裝于所述臂架上；調平油缸，其缸底通過回轉支座與所述安裝支座鉸接；以及曲柄，該曲柄的大端與所述安裝支座鉸接，小端與所述調平油缸鉸接，且該曲柄與所述驅動機構相連接，用于使該驅動機構處于水平姿態(tài)。
[0011]其中，所述套繩機構與所述驅動機構鉸接。
[0012]其中，所述驅動機構為兩個，對稱安裝于所述臂架的左右側，共同驅動所述套繩機構運動。
[0013]相應地，本發(fā)明還提供一種工程機械，該工程機械包含上述防搖裝置。
[0014]通過上述技術方案，可以抵消各種干擾并抑制較大幅度的搖擺，且能達到較高的定位精度。
[0015]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0017]圖1a為本發(fā)明提供的防搖裝置的整體安裝示意圖；
[0018]圖1b為圖1a的局部放大圖；
[0019]圖2為防搖裝置中的套繩機構的結構示意圖；
[0020]圖3為防搖裝置中的驅動機構的結構示意圖；
[0021]圖4為套繩機構與驅動機構的連接關系示意圖；
[0022]圖5為防搖裝置中的連接機構的結構示意圖； [0023]圖6為本發(fā)明提供的吊重防搖系統(tǒng)的結構示意圖；
[0024]圖7為在臂架頂端水平位置發(fā)生變化的情況下的控制過程示意圖；
[0025]圖8為在所述吊重的擺角及擺角速度大于預設值的情況下的控制過程示意圖；以及
[0026]圖9為模糊PID控制的框圖。
[0027]附圖標記說明
[0028]10 吊重20 臂架
[0029]30 吊繩400防搖裝置
[0030]410套繩機構 420驅動機構
[0031]411滾輪412滾輪支座
[0032]412作用桿 414鉸接軸
[0033]421箱體422a第一滑槽
[0034]423a第一滑塊 424a第一驅動桿
[0035]425作用桿 426a第一液壓缸
[0036]422b第二滑槽 423b第二滑塊
[0037]424b第二驅動桿426第二液壓缸
[0038]430連接機構 431安裝支座
[0039]432夾板433液壓缸
[0040]434回轉支座 435鉸接軸
[0041]436曲柄437鉸接軸
[0042]438回轉軸 50 擺角檢測裝置
[0043]60 傳感器 70 防搖控制設備
[0044]71 接收裝置 72 控制裝置【具體實施方式】
[0045]以下結合附圖對本發(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。
[0046]圖1a為本發(fā)明提供的防搖裝置的整體安裝示意圖，圖1b為圖1a的局部放大圖。如圖1a及圖1b所示，本發(fā)明提供了一種吊重防搖裝置400，該吊重10由臂架20通過吊繩30吊起,該防搖裝置400包括:套繩機構410,套在所述吊繩30上；及驅動機構420,安裝于所述臂架20上，用于驅動套繩機構410運動，進而該套繩機構帶動吊繩運動，以達到主動防搖的目的。以下結合圖2-5對本發(fā)明所提供的防搖裝置進行詳細介紹。
[0047]圖2為防搖裝置中的套繩機構的結構示意圖。如圖2所示，所述套繩機構410包括:至少一對滾輪411，該至少一對滾輪411之間形成一由所述吊繩30穿過的間隙；滾輪支座412，用于支承所述滾輪211 ；以及作用桿413，用于固定所述滾輪支座412，且與所述驅動機構420相連，用于在所述驅動機構420的驅動下帶動所述滾輪211移位，進而移動所述吊繩30。其中所述滾輪支座412通過鉸接軸414而被安裝在所述作用桿413上。通過該套繩機構410，可保證在吊重無搖擺時吊繩可以自由升降，而在吊重存在搖擺時，可在驅動機構420的驅動下控制所述吊繩30在水平面上移動，進而抑制擺動。
[0048]優(yōu)選地，所述套繩機構410包括兩對滾輪411，該兩對滾輪411相互正交布置，以在該兩對滾輪411之間形成一供所述吊繩30穿過的孔。藉此，無論吊繩在水平面的哪一方向上與該套繩機構相接觸，均可保證該吊繩在升降時不會受到吊繩機構420的過大阻力。
[0049]圖3為防搖裝置中的驅動機構的結構示意圖。如圖3所示，所述驅動機構420包括:箱體421，安裝于所述臂架20上；第一滑槽422a ;第一滑塊423a，位于所述第一滑槽422a內；第一驅動桿424a，該驅動桿424a可由液壓缸426a驅動，進而驅動所述第一滑塊423a在所述第一滑槽422a內滑動；以及作用桿425，與所述第一滑塊423a固定連接，用于在所述第一滑塊423a在所述第一滑槽422a內滑動的情況下，驅動所述套繩機構410運動。藉此，可在水平面的一方向驅動所述吊繩移動，進而抑制搖擺。
[0050]優(yōu)選地，所述驅動機構420還包括:第二滑槽422b，安裝于所述箱體421上，且該第二滑槽422b的延伸方向與所述第一滑槽422a的延伸方向不同；第二滑塊423b，位于所述第二滑槽422b內，且所述第一滑槽422a固定于該第二滑塊423b上；以及第二驅動桿424b，該驅動桿424b可由液壓缸426b驅動，用于驅動所述第二滑塊423b在所述第二滑槽422b內滑動。藉此，可在水平面的兩個方向驅動所述吊繩移動，以達到抑制搖擺的目的。
[0051]其中所述第一滑槽422a與第二滑槽422b的延伸方向可分別為左右方向與前后方向，而所述第二滑槽422b、第二驅動桿424b以及液壓缸426b可均為2個。整體而言，所述驅動機構420的數(shù)量可為兩個，分別位于所述臂架20的左右兩側，從而驅動套繩機構410作前后運動的液壓缸一共四個(臂架左右兩側一側兩個)，該四個液壓缸作同步運動；驅動套繩機構410作左右運動的液壓缸則一側一個，該兩個液壓缸作反向運動。通過驅動機構420的此種對稱安裝方式，可減小防搖過程中對臂架產生的不平衡力矩。
[0052]另外，上述第一滑槽422a及第二滑槽422b可為滑動滑槽，亦可為滾珠支撐的滑槽。所述液壓缸426a及426b以及驅動桿424a及424b的組合可被替換為電機及滾珠絲杠或渦輪蝸桿。當然，以上只是對驅動機構420的示例性說明，本發(fā)明并不限于此，任何可實現(xiàn)驅動套繩機構410運動的裝置均可適用于此。[0053]圖4為套繩機構與驅動機構的連接關系示意圖。如圖4所示,套繩機構410內的作用桿413與驅動機構420內的作用桿425可采用鉸接方式相連。
[0054]圖5為防搖裝置中的連接機構的結構示意圖。如圖5所示，所述防搖裝置400還包括連接機構430，該連接機構430包含:安裝支座431，通過夾板432安裝于所述臂架30上；調平油缸433，其缸底通過回轉支座434與所述安裝支座431鉸接(亦可采用球鉸支撐的形式)，具體可為調平油缸433的缸底通過鉸接軸435與回轉支座434鉸接，回轉支座434可繞安裝支座431轉動；以及曲柄436，該曲柄436的大端通過回轉軸438與所述安裝支座431鉸接，小端通過鉸接軸437與所述調平油缸433鉸接，且該曲柄436與所述驅動機構420(具體為驅動機構420內的箱體421)相連接，用于使該驅動機構420處于水平姿態(tài)。借由該連接機構，可對所述套繩機構410及驅動機構420進行調平，使其處于水平面上，從而保證驅動機構420對所述套繩機構410的驅動力均處于水平面上，保證驅動力施加的準確性，進而達到較好的防搖擺效果。另外，可很方便地安裝及拆卸防搖裝置。
[0055]圖6為本發(fā)明提供的吊重防搖系統(tǒng)的結構示意圖。如圖6所示，本發(fā)明還提供了一種吊重防搖系統(tǒng)，該吊重由臂架通過吊繩吊起，該系統(tǒng)包括:擺角檢測裝置50，用于檢測所述吊重10的擺角及擺角速度；位置傳感器60，用于檢測所述臂架20的頂端水平位置；防搖裝置，防搖裝置可為上述防搖裝置400，亦可為其他可施加力以實現(xiàn)主動防搖的裝置；以及防搖控制設備70，該設備包括:接收裝置71，用于接收所述臂架的頂端水平位置和/或所述吊重的擺角及擺角速度；以及控制裝置72，用于執(zhí)行以下至少一者:在所述頂端水平位置發(fā)生變化的情況下，控制一防搖裝置對吊繩中的一段吊繩的水平位移進行補償，以使其水平位置相比于所述臂架的頂端水平位置發(fā)生變化之前不變；以及在所述吊重的擺角及擺角速度大于預設值的情況下，采用模糊PID控制算法控制所述防搖裝置對所述吊繩中的一段吊繩的水平位移進行控制，以抑制所述擺角及擺角速度。通過該系統(tǒng)，可以抵消各種干擾并抑制較大幅度的搖擺，且能達到較高的定位精度。
[0056]當起重機基座發(fā)生干擾運動、臂架因啟制動慣性或風載荷等干擾發(fā)生往復晃動時，臂架頂端會發(fā)生水平運動，從而導致吊繩-吊重發(fā)生搖擺。圖7為在臂架頂端水平位置發(fā)生變化的情況下的控制過程示意圖。如圖7所示，以臂架頂端O點為中心點建立坐標系0-ΧΥΖ，其中XOZ平面平行于水平面。當臂架頂端從O點運動至O'點時，控制裝置72可獲得臂架頂端的水平位移(Sx，Sz)，之后控制驅動機構420的液壓缸伸縮，以對該水平位移進行補償，使套繩機構410的中心點A的水平位置保持不變，從而吊繩-吊重將不會因臂架頂端的運動發(fā)生搖擺。其中，在頂端水平位移為(Sx，Sz)的情況下，所述控制裝置控制所述防搖裝置對所述吊繩中的一段吊繩的水平位移補償量為(Lxl, Lzl),其中Lxl=-Sx, Lzl=-Sz0
[0057]當存在臂架啟制動加速、回轉、變幅或外界風載荷等因素時，吊繩-吊重會發(fā)生搖擺。圖8為在所述吊重的擺角及擺角速度大于預設值的情況下的控制過程示意圖。如圖8所示，所述吊重在XOY平面及YOZ平面上的投影的擺角以及擺角速度分別為(α ζ，α X)及(ωζ, ωχ),此時所述控制裝置72可控制驅動裝置420，使套繩機構410的中心點A發(fā)生水平位移(Lx2, Lz2) ο 其中 Lx2=fx( α ζ, ω ζ), Lz2=fz ( α χ, ωχ)，fx 及 fz 為函數(shù)關系式，其由所述模糊PID控制算法決定。
[0058]當同時存在以上兩種情形時，所述驅動機構420使套繩機構410的中心點A的控制位移為O點運動的補償量與擺角抑制的控制量之和，即:[0059]Lx=LxI+Lx2
[0060]Lz=Lz1+Lz2
[0061]在所述PID模糊控制算法中，偏差及偏差變化率為擺角及擺角速度，擺角變量模糊語言集合為角度變量模糊語言集合為{NB，NS, Z, PS, PB}，角速度變量模糊語言集合為{NB,匪，NS, Z, PS, PM, PB}，控制位移模糊語言集合為{NB，NS, Z, PS, PB}，所述擺角及擺角速度采用梯形隸屬度函數(shù)表示，
[0062]所述模糊PID控制算法所采用的比例系數(shù)模糊規(guī)則表如下:
【權利要求】
1.一種吊重防搖裝置，該吊重由臂架通過吊繩吊起，其特征在于，該防搖裝置包括: 套繩機構，套在所述吊繩上；及 驅動機構，安裝于所述臂架上，用于驅動所述套繩機構在水平面上運動。
2.根據(jù)權利要求1所述的防搖裝置，其特征在于，所述套繩機構包括: 至少一對滾輪，所述至少一對滾輪之間形成一由所述吊繩穿過的間隙； 滾輪支座，用于支承所述至少一對滾輪；以及 作用桿，用于固定所述滾輪支座，且與所述驅動機構相連，用于在所述驅動機構的驅動下帶動所述滾輪移位，進而移動所述吊繩。
3.根據(jù)權利要求2所述的防搖裝置，其特征在于，所述套繩機構包括兩對滾輪，該兩對滾輪相互正交布置，以在該兩對滾輪之間形成一供所述吊繩穿過的孔。
4.根據(jù)權利要求1所述的防搖裝置，其特征在于，所述驅動機構包括: 箱體，安裝于所述臂架上； 第一滑槽； 第一滑塊，位于所述第一滑槽內； 第一驅動桿，用于驅動所述第一滑塊在所述第一滑槽內滑動；以及 作用桿，與所述第一滑塊固定連接，用于在所述第一滑塊在所述第一滑槽內滑動的情況下，驅動所述套繩機構運動。
5.根據(jù)權利要求4所述的防搖裝置，其特征在于，所述驅動機構還包括: 第二滑槽，安裝于所述箱體上，且該第二滑槽的延伸方向與所述第一滑槽的延伸方向不同； 第二滑塊，位于所述第二滑槽內，且所述第一滑槽固定于該第二滑塊上；以及 第二驅動桿，用于驅動所述第二滑塊在所述第二滑槽內滑動。
6.根據(jù)權利要求5所述的防搖裝置，其特征在于，所述該第二滑槽的延伸方向與所述第一滑槽的延伸方向相垂直。
7.根據(jù)權利要求1所述的防搖裝置，其特征在于，所述防搖裝置還包括連接機構，該連接機構包含: 安裝支座，安裝于所述臂架上； 調平油缸，其缸底通過回轉支座與所述安裝支座鉸接；以及 曲柄，該曲柄的大端與所述安裝支座鉸接，小端與所述調平油缸鉸接，且該曲柄與所述驅動機構相連接，用于使該驅動機構處于水平姿態(tài)。
8.根據(jù)權利要求1所述的防搖裝置，其特征在于，所述套繩機構與所述驅動機構鉸接。
9.根據(jù)權利要求1-8中任一項權利要求所述的防搖裝置，其特征在于，所述驅動機構為兩個，對稱安裝于所述臂架的左右側，共同驅動所述套繩機構運動。
10.一種工程機械，其特征在于，該工程機械包含根據(jù)權利要求1-9中任一項權利要求所述的防搖裝置。
【文檔編號】B66C13/06GK203767866SQ201320824541
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權日:2013年12月13日
【發(fā)明者】高常春, 任會禮, 尹莉, 張文偉, 鄧超 申請人:中聯(lián)重科股份有限公司