專利名稱：工程機(jī)械及其臂架工作幅度的測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及測量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于測量工程機(jī)械臂架的工作幅
度的測量裝置。此外，本實(shí)用新型還涉及一種包括上述測量裝置的工程機(jī)械。
背景技術(shù)：
臂架是工程機(jī)械的常見組成部分，廣泛應(yīng)用于多種工程機(jī)械中。以起重機(jī)為例，起 重臂即為起重機(jī)的臂架，是起重機(jī)不可或缺的組成部分，在起重機(jī)中起著重要的作用。 力矩限制器系統(tǒng)是起重機(jī)的一項(xiàng)重要的安全保護(hù)裝置，它通過測量起重機(jī)的一系 列工作狀態(tài)參數(shù)，對起重機(jī)的起重力矩進(jìn)行限制，超出額定起重力矩時進(jìn)行報(bào)警并停止相 關(guān)的危險操作。在進(jìn)行力矩計(jì)算時，臂架的工作幅度是一項(xiàng)非常重要的計(jì)算參數(shù)，它的準(zhǔn)確 性直接關(guān)系著力矩計(jì)算的準(zhǔn)確性，從而影響起重作業(yè)的安全性。 請參考圖1和圖2，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種典型臂架的角度測量裝置的安裝結(jié)構(gòu)示 意圖；圖2為圖1所示角度測量裝置實(shí)際工作過程的簡化模型圖。 圖1所示的角度測量裝置中，角度測量部件11安裝于伸縮臂起重機(jī)的基本臂上， 通過角度傳感器電纜巻筒12實(shí)現(xiàn)測量信號向操縱控制器傳輸，力矩限制器系統(tǒng)根據(jù)角度 測量信號計(jì)算力矩，進(jìn)而得出起重機(jī)的受載狀態(tài)。 圖2中，L為起重臂的長度；13為角度測量部件11測量的伸臂角度；fy為起重臂 的撓度；R。為起重臂的后鉸點(diǎn)到回轉(zhuǎn)中心的距離；R為通過伸臂角度P計(jì)算出的工作幅度； AR為由于撓度變形造成的實(shí)際工作幅度與理論工作幅度值之間的差值。 從圖2中不難得出，R = Lcos P -R。。很明顯R的計(jì)算值沒有考慮起重臂撓度引起 的工作幅度變化情況，而且，起重臂的撓度fy越大，由其撓度fy引起的實(shí)際工作幅度與理論 工作幅度的差值A(chǔ)R越大，從而導(dǎo)致由R計(jì)算出來的力矩及起重機(jī)的受載狀態(tài)與起重機(jī)的 實(shí)際工作狀態(tài)的差距也越大。當(dāng)測量得出的工作幅度值與實(shí)際工作幅度相差較大時，可能 造成起重機(jī)操作不安全，甚至起重機(jī)可能因?yàn)槌d而發(fā)生傾覆事故，威脅操作人員和車輛 設(shè)備的安全。 因此，如何提高工程機(jī)械的臂架工作幅度的測量精度，提高工程機(jī)械的安全性和 可靠性，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的一個目的是提供一種用于測量工程機(jī)械臂架工作幅度的測量裝置， 該測量裝置能有效提高臂架工作幅度的測量精度。本實(shí)用新型的另一個目的是提供一種包 括上述測量裝置的工程機(jī)械，其可靠性得到明顯提高。 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種測量裝置，用于測量工程機(jī)械臂架的 工作幅度，包括控制器和至少兩個第一測量部件，所述第一測量部件分別安裝于所述臂架 的不同節(jié)臂上，用于測量安裝所述第一測量部件的所述節(jié)臂與水平面的夾角；所述控制器 分別根據(jù)所述夾角計(jì)算得到至少兩個所述臂架的工作幅度值，并求各個工作幅度值的平均
3值，該平均值即為所述工程機(jī)械臂架的工作幅度。 優(yōu)選地，還包括用于測量所述臂架的長度L的第二測量部件，所述工作幅度值根 據(jù)Rn = Lcos 13 n-R。獲得；其中，n為正整數(shù)，P n為所述臂架的第n節(jié)臂與水平面的夾角，R。
為所述臂架的后鉸點(diǎn)到所述工程機(jī)械的回轉(zhuǎn)中心的距離，&為根據(jù)Pn計(jì)算出的所述臂架
的工作幅度值。 優(yōu)選地，所述第一測量部件的數(shù)目為兩個，分別安裝于所述臂架的第一節(jié)臂和所 述臂架的末節(jié)臂上。 優(yōu)選地，所述第一測量部件分別安裝于所述第一節(jié)臂的根部和所述末節(jié)臂的端部。 本實(shí)用新型還提供一種工程機(jī)械，包括上述任一項(xiàng)所述的測量裝置。 優(yōu)選地，具體為伸縮臂起重機(jī)，所述臂架為所述伸縮臂起重機(jī)的起重臂。 本實(shí)用新型所提供的測量裝置，用于測量工程機(jī)械臂架的工作幅度，包括控制器
和至少兩個第一測量部件，所述第一測量部件分別安裝于所述臂架的不同節(jié)臂上，用于測
量安裝所述第一測量部件的所述節(jié)臂與水平面的夾角；所述控制器分別根據(jù)所述夾角計(jì)算
得到至少兩個所述臂架的工作幅度值，并求各個工作幅度值的平均值，該平均值即為所述
工程機(jī)械臂架的工作幅度。由于臂架在實(shí)際應(yīng)用中會產(chǎn)生一定的變形，而不同節(jié)臂的變形
量不一樣，所以，相對于臂架與水平面的實(shí)際夾角來說，部分節(jié)臂與水平面的夾角大于實(shí)際
夾角，部分節(jié)臂與水平面的夾角小于實(shí)際夾角，導(dǎo)致由此計(jì)算出來的部分工作幅度值大于
臂架的實(shí)際工作幅度，部分工作幅度值小于臂架的實(shí)際工作幅度。將得到的各工作幅度值
疊加，再計(jì)算其平均值，可以有效減小由于臂架變形而引起的工作幅度測量誤差，使計(jì)算得
出的工作幅度與臂架的實(shí)際工作幅度更接近。從而提高測量所得臂架的工作幅度的準(zhǔn)確
性，也提高工程機(jī)械的安全性和可靠性。 在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述第一測量部件的數(shù)目為兩個，分別安裝在臂架的 第一節(jié)臂和末節(jié)臂上，即分別測量臂架的第一節(jié)臂和末節(jié)臂與水平面的夾角，再根據(jù)兩個 不同的夾角分別計(jì)算得出臂架的工作幅度值，最后求兩個工作幅度值的平均值，該平均值 為臂架的工作幅度。臂架的第一節(jié)臂和末節(jié)臂分別位于臂架的兩端，便于安裝第一測量部 件。另外，測量兩節(jié)臂的工作量相對較小，需要安裝的測量部件也較少，可以在提高臂架工 作幅度的測量精度的同時，減小測量成本和測量難度。 在另一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述兩個第一測量部件分別安裝在臂架的第一節(jié)臂 的根部和末節(jié)臂的端部，即分別安裝在整個臂架的起點(diǎn)和終點(diǎn)，以進(jìn)一步減小臂架的測量 角度與真實(shí)角度的誤差，提高工作幅度的測量精度，提高工程機(jī)械的可靠性。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種典型臂架的角度測量裝置的安裝結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1所示角度測量裝置實(shí)際工作過程的簡化模型圖； 圖3為本實(shí)用新型所提供的測量裝置一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為圖3所示測量裝置實(shí)際工作過程的簡化模型圖。
具體實(shí)施方式本實(shí)用新型的一個核心是提供一種用于測量工程機(jī)械的臂架工作幅度的測量裝置，該測量裝置能有效提高測量臂架工作幅度的測量精度。本實(shí)用新型的另一個核心是提 供一種包括上述測量裝置的工程機(jī)械，其可靠性得到明顯提高。 為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型方案，
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施 方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。 本實(shí)用新型提供的測量裝置，用于測量工程機(jī)械臂架的工作幅度，包括控制器和
至少兩個第一測量部件，第一測量部件分別安裝在臂架的不同節(jié)臂上，用于測量安裝第一
測量部件的節(jié)臂與水平面的夾角；控制器分別根據(jù)第一測量裝置測得的夾角計(jì)算得出臂架
的工作幅度值，由于夾角的數(shù)目至少為兩個，由得出的工作幅度值的數(shù)目至少為兩個，控制
器再求各個工作幅度值的平均值，該平均值即為所述工程機(jī)械臂架的工作幅度。 在某一指定的工程機(jī)械里，其臂架的后鉸點(diǎn)到回轉(zhuǎn)中心Y(示于圖4)的距離R。的
值是一定的，經(jīng)過測量后可以作為基本數(shù)據(jù)存儲，為后續(xù)計(jì)算作基礎(chǔ)。臂架在應(yīng)用中會因工 況不同調(diào)整其長度，所以，臂架的長度L在每一次計(jì)算工作幅度時需要測量。另外，由于臂 架在受載時會產(chǎn)生變形，所以，臂架與水平面X(示于圖4)的夾角會因?yàn)楸奂苁艿降妮d荷不 同而變化，而且，不同節(jié)臂的變形量不一樣，不同的節(jié)臂與水平面X的夾角也不一樣。 通過上述測量部件的測量和控制器的計(jì)算，可以得出臂架的至少兩個工作幅度 值，由于臂架的不同位置變形量不同，由不同的位置測量出的伸臂角度也不同，部分節(jié)臂與 水平面X的夾角大于臂架的實(shí)際伸臂角度，部分節(jié)臂與水平面X的夾角小于臂架的實(shí)際伸
臂角度，導(dǎo)致由此計(jì)算出來的部分工作幅度值大于臂架的實(shí)際工作幅度，部分工作幅度值
小于臂架的實(shí)際工作幅度。求多個工作幅度值的平均值，可以有效減小由于臂架變形而引
起的工作幅度測量誤差，使計(jì)算得出的工作幅度值與臂架的實(shí)際工作幅度更接近。 因此，通過上述測量裝置，可以有效減小計(jì)算的工作幅度R與臂架的真實(shí)工作幅
度之間的誤差，明顯降低臂架的撓度對工作幅度的影響，從而提高測量所得臂架的工作幅
度的準(zhǔn)確性，也提高工程機(jī)械的安全性和可靠性，為工程機(jī)械安全工作提供保障。 在一種具體的實(shí)施方式中，上述的工作幅度值可以根據(jù)公式Rn = Lcos 13 n_R。計(jì)算
獲得。其中，n為正整數(shù)；L為工程機(jī)械臂架的長度，根據(jù)第二測量部件測得；Ro為臂架的后
鉸點(diǎn)到回轉(zhuǎn)中心Y的距離；13 n為臂架的第n節(jié)臂與水平面的夾角；Rn為根據(jù)13 n計(jì)算出的
臂架的工作幅度值。 在某一指定的工程機(jī)械中，不排除其工作幅度值有其它計(jì)算方式的可能，只要通 過臂架與水平面的夾角來計(jì)算臂架的工作幅度值，就符合本實(shí)用新型的基本思想。 在另一種具體的實(shí)施方式中，上述的第一測量部件的數(shù)目可以為兩個，且分別安 裝在臂架的第一節(jié)臂和末節(jié)臂上，并測得第一節(jié)臂與水平面的夾角P i和末節(jié)臂與水平面
的夾角Pn;再根據(jù)！^和Pn分別計(jì)算得出臂架的工作幅度值Ri和Rn，最后求Ri和Rn的平
均值，得出臂架的工作幅度。 請參考圖3和圖4，圖3為本實(shí)用新型所提供的測量裝置一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu) 示意圖；圖4為圖3所示測量裝置實(shí)際工作過程的簡化模型圖。 測量兩節(jié)節(jié)臂與水平面的夾角的工作量相對較小，只需要安裝兩個第一測量部件 4。因此，通過測量臂架的第一節(jié)臂2和末節(jié)臂3與水平面X的夾角，得到臂架的工作幅度， 可以在提高測量精度的同時，盡可能地減小測量成本和測量難度。 另外，臂架的第一節(jié)臂2和末節(jié)臂3分別位于臂架的兩端，第一節(jié)臂2與水平面X的夾角！^大于臂架整體的實(shí)際伸臂角度，而末節(jié)臂3與水平面X的夾角Pn小于臂架整體 的實(shí)際伸臂角度，根據(jù)1^計(jì)算出來的臂架的工作幅度值&小于臂架的實(shí)際工作幅度，根據(jù)
Pn計(jì)算出來的臂架的工作幅度值Rn大于臂架的實(shí)際工作幅度，所以，&和Rn的平均值與 臂架的實(shí)際工作幅度比較接近，從而可以有效提高工作幅度的測量精度。 根據(jù)上述原理，將兩個第一測量裝置4安裝在臂架的其它節(jié)臂，來測量臂架與水
平面x的夾角，其計(jì)算得到的工作幅度值求平均值，并將該平均值作為臂架的工作幅度，這
種作法也能提高工作幅度的測量精度。但是，考慮到第一測量裝置4的安裝需要，其它各節(jié) 臂在實(shí)際工程中需要伸縮，可能會與第一測量裝置4產(chǎn)生干涉，第一節(jié)臂2和末節(jié)臂3分別 位于臂架的兩端，相對而言更便于安裝，所以將兩個第一測量裝置4分別在第一節(jié)臂2和末 節(jié)臂3上能降低安裝難度。 進(jìn)一步地，上述的兩個第一測量部件4可以分別安裝在第一節(jié)臂2的根部和末節(jié) 臂3的端部，即分別安裝在整個臂架的起點(diǎn)和終點(diǎn)，以進(jìn)一步減小臂架的撓度fy對臂架工 作幅度的影響，提高工作幅度的計(jì)算精度，提高工程機(jī)械的可靠性。 需要說明的是，將第一測量部件4安裝在臂架的第一節(jié)臂2和末節(jié)臂3只是測量 臂架伸臂角度的一種方式而已，可以將第一測量部件4安裝在臂架的任意兩節(jié)節(jié)臂上，分 別測量兩節(jié)臂與水平面X的夾角，再根據(jù)兩個伸臂角度計(jì)算臂架的工作幅度，最后將兩個
工作幅度相加，求其平均值，就可以計(jì)算得出臂架的工作幅度。相對于只在臂架的第一節(jié)臂 2安裝一個第一測量部件4，只測量臂架的第一節(jié)臂2與水平面X的夾角來說，該測量結(jié)果 與真實(shí)工作幅度的差異會明顯減小，即測量精度會明顯提高，工程機(jī)械的安全性和可靠性
也會明顯提高。 另外，也可安裝多個第一測量部件4，安裝的第一測量部件4越多，測量的次數(shù)就 會越多，控制器根據(jù)測量角度計(jì)算出的工作幅度值就越多，計(jì)算其平均值求得的臂架工作 幅度與實(shí)際的工作幅度差距就越小，測量精度就越高。 但是，考慮到多測量一次，就需要多安裝一個第一測量部件4，控制器的計(jì)算工作 量就會增多一次，既增大了測量成本，又增加了測量難度。所以，在一種優(yōu)選的方案中，只在 臂架的第一節(jié)臂2和末節(jié)臂3上安裝第一測量部件4。 同時，將兩個第一測量部件4分別安裝在臂架的第一節(jié)臂2的根部和末節(jié)臂3的 端部也是測量臂架的工作幅度的一個優(yōu)選方案。即將第一測量部件4分別安裝在臂架的起 點(diǎn)和終點(diǎn)，測量臂架起點(diǎn)處的伸臂角度和終點(diǎn)處的伸臂角度，再將控制器計(jì)算出來的各個 工作幅度值求平均值，得到臂架的工作幅度。與在第一節(jié)臂2和末節(jié)臂3的其它位置安裝 第一測量部件4相比，安裝在第一節(jié)臂2的根部和末節(jié)臂3的端部時，測量精度更高，誤差 更小。 還需要說明的是，上文所述的將第一測量部件4安裝在臂架的不同節(jié)臂，是將臂
架人為地分成多節(jié)式的結(jié)構(gòu)，其本質(zhì)的意義在于將第一測量部件4安裝在臂架的不同位
置，控制器根據(jù)不同位置的臂架與水平面的角度計(jì)算臂架的工作幅度值，再求各個工作幅
度值的平均值，得到臂架的工作幅度，以減小甚至消除臂架在實(shí)際應(yīng)用中所產(chǎn)生的撓度fy
對測量精度的影響，提高工作幅度測量的準(zhǔn)確度，也提高工程機(jī)械的安全性。 實(shí)際應(yīng)用中，臂架可以不是分節(jié)式的結(jié)構(gòu)，可以是一個整體，本實(shí)用新型所提供的
測量裝置可以將第一測量部件4安裝在整個臂架的不同位置，以減小臂架的撓度fy對測量精度的影響。只要通過兩個或者多個第一測量部件4測量臂架的角度并求臂架工作幅度值 的平均值，就符合本實(shí)用新型的基本思想，都應(yīng)該在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。 本實(shí)用新型還提供一種包括上述臂架工作幅度測量裝置的工程機(jī)械，該工程機(jī)械 的其它各部分請參考現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。 具體地，上述工程機(jī)械可以為伸縮臂起重機(jī)，上述臂架為伸縮式起重機(jī)的起重臂， 上述第一節(jié)臂2為伸縮臂起重機(jī)的基本臂，末節(jié)臂3為伸縮臂式起重機(jī)的頂節(jié)臂，即分別測 量基本臂與水平面的夾角和頂節(jié)臂與水平面的夾角。 以上對本實(shí)用新型所提供的工程機(jī)械及其臂架工作幅度的測量裝置進(jìn)行了詳細(xì) 介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的 說明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以對本實(shí)用新型進(jìn)行若干改進(jìn) 和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種測量裝置，用于測量工程機(jī)械臂架的工作幅度，其特征在于，包括控制器和至少兩個第一測量部件(4)，所述第一測量部件(4)分別安裝于所述臂架的不同節(jié)臂上，用于測量安裝所述第一測量部件(4)的所述節(jié)臂與水平面的夾角；所述控制器分別根據(jù)所述夾角計(jì)算得到至少兩個所述臂架的工作幅度值，并求各個工作幅度值的平均值，該平均值即為所述工程機(jī)械臂架的工作幅度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，還包括用于測量所述臂架的長度L的 第二測量部件，所述工作幅度值根據(jù)Rn = Lcos 13 n-R。獲得；其中，n為正整數(shù)，13 n為所述臂 架的第n節(jié)臂與水平面的夾角，R。為所述臂架的后鉸點(diǎn)到所述工程機(jī)械的回轉(zhuǎn)中心的距離，Rn為根據(jù)Pn計(jì)算出的所述臂架的工作幅度值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量裝置，其特征在于，所述第一測量部件(4)的數(shù)目為 兩個，分別安裝于所述臂架的第一節(jié)臂(2)和所述臂架的末節(jié)臂(3)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的測量裝置，其特征在于，所述第一測量部件(4)分別安裝于所 述第一節(jié)臂(2)的根部和所述末節(jié)臂(3)的端部。
5. —種工程機(jī)械，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的測量裝置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的工程機(jī)械，其特征在于，具體為伸縮臂起重機(jī)，所述臂架為所 述伸縮臂起重機(jī)的起重臂。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種測量裝置，用于測量工程機(jī)械的臂架工作幅度，包括控制器和至少兩個第一測量部件(4)，所述第一測量部件(4)分別安裝于所述臂架的不同節(jié)臂上，用于測量安裝所述第一測量部件(4)的所述節(jié)臂與水平面的夾角；所述控制器分別根據(jù)所述夾角計(jì)算得到至少兩個所述臂架的工作幅度值，并求各個工作幅度值的平均值，該平均值即為所述工程機(jī)械臂架的工作幅度。該測量裝置能有效提高臂架工作幅度的測量精度。本實(shí)用新型還公開一種包括上述測量裝置的工程機(jī)械，該工程機(jī)械的可靠性得到提高。
文檔編號B66C23/88GK201506691SQ20092017428
公開日2010年6月16日 申請日期2009年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月27日
發(fā)明者單增海, 曹立峰, 金慧玲 申請人:徐州重型機(jī)械有限公司