控制臂架的回转编码器系统及工程机械的制作方法

1.本实用新型属于工程机械技术领域，尤其涉及一种控制臂架的回转编码器系统及工程机械。


背景技术：

2.工程机械如举高类消防车，在进行灭火时，消防车臂架的转动作通常依靠安装在车辆上的回转编码器来控制臂架的转动角度，从而控制臂架对火源进行精准灭火。目前，大量举高类消防车采用的是单个回转编码器系统，一旦回转编码器损坏，操作员将无法通过遥控器来控制转台及臂架的回转角度，只能通过消防车上的手动操作阀操作转台及臂架的运动，而在进行灭火救援时，手动操作会严重影响灭火救援效率，同时如果车辆靠近火源时，手动操作也会很大概率的威胁消防员的生命。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提出一种控制臂架的回转编码器系统及工程机械，旨在解决现有技术中的消防车采用单个编码器来控制臂架的回转时容错率较低的技术问题。
4.为了实现上述目的，本实用新型提供一种控制臂架的回转编码器系统，所述控制臂架的回转编码器系统包括：
5.回转驱动机构，用于驱动所述臂架回转；
6.编码器齿轮，可回转地安装于所述回转驱动机构的一侧；
7.至少两个回转编码器，分别安装于所述编码器齿轮上，所述回转编码器用于检测所述臂架的回转角度并控制所述回转驱动机构工作；和
8.控制单元，与所述回转编码器电连接，所述控制单元用于实时采集并比对多个所述回转编码器接收的回转角度数据，并能够根据对比结果选择正常的所述回转编码器控制所述臂架动作。
9.在本实用新型的实施例中，所述回转编码器同侧安装于所述编码器齿轮上。
10.在本实用新型的实施例中，所述回转编码器的数量为两个且同轴对称布置于所述编码器齿轮的两侧。
11.在本实用新型的实施例中，所述回转编码器的数量为两个且位于所述编码器齿轮的两侧，且两个所述回转编码器沿中心轴线错开布置。
12.在本实用新型的实施例中，所述回转编码器包括回转输出轴，所述回转输出轴安装于所述编码器齿轮内。
13.在本实用新型的实施例中，所述编码器齿轮的中部形成安装孔，所述安装孔的内侧壁沿周向设置有轴套，所述回转输出轴插接于所述轴套内，且所述回转输出轴的外侧壁和所述轴套的内侧壁密封配合。
14.在本实用新型的实施例中，所述回转编码器的数量为两个，所述控制单元进一步被配置为用于获取两个所述回转编码器的回转角度差值，比对所述回转角度差值和预设差
值；当回转角度差值小于预设差值时，所述控制单元控制两个所述回转编码器同时工作；当回转角度差值大于或等于预设差值时，所述控制单元根据所述回转编码器的工作情况切换所述回转编码器。
15.在本实用新型的实施例中，所述回转驱动机构包括回转齿轮和用于驱动所述回转齿轮旋转的回转减速机，所述回转减速机与所述回转编码器电连接，所述回转齿轮的外周与所述编码器齿轮的外周啮合。
16.在本实用新型的实施例中，所述控制单元进一步被配置为：当回转角度差值大于或等于预设差值时，用于判断是否有正常的所述回转编码器；
17.若是，所述控制单元选择正常的所述回转编码器控制所述回转减速机工作；
18.若否，所述控制单元控制所述臂架停止动作。
19.在本实用新型的实施例中，所述回转齿轮上设置有转台，所述臂架安装于所述转台上。
20.在本实用新型的实施例中，还提出一种工程机械，所述工程机械包括如上所述的控制臂架的回转编码器系统。
21.在本实用新型的实施例中，所述工程机械包括底架，所述回转编码器的外周设置有盒体，所述盒体通过紧固件可拆卸连接于所述底架上。
22.在本实用新型的实施例中，所述回转编码器与所述底架接触的位置处设置有保护垫圈。
23.通过上述技术方案，本实用新型实施例所提供的控制臂架的回转编码器系统具有如下的有益效果：
24.在编码器齿轮的两侧分别设置有回转编码器，回转驱动机构驱动臂架旋转的过程中，回转编码器实时接收臂架的回转角度信息并转化为回转角度数据；控制单元实时采集各个回转编码器的回转角度数据，并对比各个回转编码器所采集的回转角度数据，根据对比结果选择合适的回转编码器来反过来控制回转驱动机构的动作，进而实现控制臂架的回转角度的目的；这样即便其中一个回转编码器损坏，另外的回转编码器也能保证车辆臂架的正常工作，本实用新型的回转编码器系统与安装单个回转编码器的系统相比，容错率更高，更安全。
25.本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
26.附图是用来提供对本实用新型的理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
27.图1是根据本实用新型一实施例中控制臂架的回转编码器系统的结构示意图；
28.图2是根据本实用新型一实施例中消防车带有控制臂架的回转编码器系统的俯视示意图；
29.图3是图2中a-a部位的局部剖视示意图。
30.附图标记说明
31.标号名称标号名称10回转编码器50转台
20编码器齿轮60臂架21回转输出轴70底架22轴套80保护垫圈30回转减速机90盒体40回转齿轮91支架
具体实施方式
32.以下结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
33.下面参考附图描述根据本实用新型的控制臂架的回转编码器系统及工程机械。
34.如图1所示，在本实用新型的实施例中，提供一种控制臂架的回转编码器系统，其中，该控制臂架的回转编码器系统包括：
35.回转驱动机构，用于驱动臂架60回转；
36.编码器齿轮20，可回转地安装于回转驱动机构的一侧；
37.至少两个回转编码器10，分别安装于编码器齿轮20上，回转编码器10用于检测臂架60的回转角度并控制回转驱动机构工作；和
38.控制单元，与回转编码器10电连接并被配置为：
39.实时采集多个回转编码器10采集的回转角度数据；
40.比较多个回转编码器10采集的回转角度数据，根据对比结果选择正常的回转编码器10控制臂架60动作。
41.在编码器齿轮20的两侧分别设置有回转编码器10，回转驱动机构驱动臂架60旋转的过程中，回转编码器10实时接收臂架60的回转角度信息并转化为回转角度数据；控制单元实时采集各个回转编码器10的回转角度数据，并对比各个回转编码器10所采集的回转角度数据，根据对比结果选择合适的回转编码器10来反过来控制回转驱动机构的动作，进而实现控制臂架60的回转角度的目的；这样即便其中一个回转编码器10损坏，另外的回转编码器10也能保证车辆臂架60的正常工作，本实用新型的回转编码器10系统与安装单个回转编码器10的系统相比，容错率更高，更安全。
42.其中，在第一实施例中，回转编码器10的数量为两个且同轴对称布置于编码器齿轮20的两侧；
43.在第二实施例中，回转编码器10的数量为两个且位于所述编码器齿轮20的两侧，且两个所述回转编码器10沿中心轴线错开布置；
44.在第三实施例中，将多个回转编码器10均安装于编码器齿轮20的一侧，只要能够实现回转编码器10能够同时独立工作即可。
45.以上三个实施例中，多个回转编码器10的回转输出轴21跟随编码器齿轮20同时旋转，因此能够同时接收回转驱动机构的回转信号，从而反过来控制回转驱动机构的回转。并且通过将多个回转编码器10安装在一个编码器齿轮20上，并通过优化控制系统，确保两个回转编码器10既能够同时工作，又能互不影响独立工作。
46.为了驱动臂架60的旋转，回转驱动机构包括回转齿轮40和用于驱动回转齿轮40旋转的回转减速机30，回转减速机30与回转编码器10电连接，回转齿轮40的外周与编码器齿
轮20的外周啮合。在臂架60需要旋转时，回转减速机30工作从而驱动回转齿轮40旋转，以带动臂架60旋转；其中，回转减速机30为现有技术中常见的具有回转驱动作用的驱动件。同时，由于回转齿轮40的外周绕周向设有第一轮齿，同时编码器齿轮20的外周也绕设有第二轮齿，为了实现回转齿轮40和编码器齿轮20同时旋转，将回转齿轮40的第一轮齿和编码器齿轮20的第二轮齿采用外部啮合的方式，从而能够带动编码器齿轮20回转；由于在臂架60回转的过程中，回转编码器10实时检测臂架60的回转角度，因此回转编码器10能够根据臂架60的回转角度信息反过来控制回转减速机30的工作，以实现对臂架60的回转角度精准监控的目的。换言之，当回转编码器10检测到臂架60的回转角度过大而无法到达正确的位置进行工作时，操作人员通过遥控器来实现回转编码器10对回转减速机30发出一定的控制指令，从而降低回转减速机30的回转频率，进而减小臂架60的回转角度，这种自动控制方式能够使臂架60实现精确的定位，以减少误差。
47.具体地，为了实现编码器对回转减速机30的控制，当回转编码器10的数量为两个时，控制单元进一步被配置为：
48.获取两个回转编码器10的回转角度差值，比对回转角度差值和预设差值；
49.当回转角度差值小于预设差值时，则控制两个回转编码器10同时工作；
50.当回转角度差值大于或等于预设差值时，则根据回转编码器10的工作情况切换回转编码器10。
51.由于编码器齿轮20和回转减速机30上的回转齿轮40同时旋转，因此回转编码器10检测到的回转减速机30的回转信息就等同于臂架60的回转信息。此外，该控制臂架的回转编码器系统还包括与回转编码器20电连接的信号分析处理模块，当回转编码器10接收回转减速机30的电流信号并发送给信号分析处理模块，信号分析处理模块分析电流信号并将接收到的电流信号转换为臂架60的回转角度数据并同时传递给对应的回转编码器10；由于两个回转编码器10同时工作，因此能够同步接收回转减速机30的电流信号，信号分析处理模块能够分别对两个回转编码器10获取的电流信号进行处理以得到回转角度数据，并获取回转角度差值，最后根据回转角度差值来切换回转编码器10，以保证正常工作的回转编码器10来控制回转减速机30。
52.在本实用新型的实施例中，控制单元进一步被配置为：
53.当回转角度差值大于或等于预设差值时，判断是否有正常的回转编码器10；
54.若是，则选择正常的回转编码器10控制回转减速机30工作；
55.若否，则停止臂架60动作。
56.其中，预设差值优选为5
°
，但并不限于本技术中的预设差值数据，也可以根据回转编码器10的使用年限以及臂架60的实际操作情况进行人为设定。控制单元实时采集两个回转编码器10的回转角度数据，并依靠两个回转编码器10的回转角度差值来判断回转编码器10的通讯是否正常；
57.若回转编码器10出现故障或两个回转编码器10的回转角度差值大于或等于预设差值时，切断臂架60的动作，此时检查两个回转编码器10是否正常，若有，则选择单一回转编码器10控制模式，选择正常的那个回转编码器10保证车辆正常工作，若两个回转编码器10均损坏，则停止臂架60的工作。其中，回转编码器10发生故障的情况可以为本身机械结构故障或者通讯故障等。
58.在本实用新型的实施例中，回转齿轮40上设置有转台50，臂架60安装于转台50上。当回转减速机30驱动回转齿轮40旋转时，能够带动转台50跟随回转齿轮40一起旋转，防止旋转的回转齿轮40在旋转的过程中直接接触臂架60而损坏臂架60，因此将臂架60安装在转台50上，以方便拆卸和维修。
59.在本实用新型的实施例中，回转编码器10包括回转输出轴21，回转输出轴21安装于编码器齿轮20的中部。其中，在编码器齿轮20的中部形成安装孔，安装孔的内侧壁沿周向设置有轴套22，当两个回转编码器10对称安装于编码器齿轮20的两侧时，两个回转编码器10的回转输出轴21插接于轴套22内并间隔布置。这样，当编码器齿轮20在回转齿轮40的带动下进行旋转时，上下两个回转编码器10的回转输出轴21能够跟随编码器齿轮20一起进行旋转，这样回转编码器10能够接收到回转减速机30的回转信号，从而转换成臂架60的回转角度数据。
60.在本实用新型的实施例中，还提出一种工程机械，工程机械包括如上所述的控制臂架的回转编码器系统。其中，工程机械如消防车，本实用新型中的控制臂架的回转编码器系统已应用于公司63米大跨距举高喷射消防车上。在进行灭火时，依靠安装在车辆底架70的回转编码器10来控制臂架60的转动角度，从而控制臂架60以实现对火源进行精准灭火的目的。
61.在本实用新型的实施例中，如2和图3所示，工程机械包括底架70，回转编码器10的外周设置有盒体90，盒体90通过紧固件可拆卸连接于底架70上。为了防止回转编码器10在安装的时候不被外界损坏，回转编码器10的外周采用盒体90的方式支撑连接于底架70上，且盒体90和底架70之间采用可拆卸连接，以方便对回转编码器10的拆卸和维修。此外，为了进一步优化结构形式，将盒体90和底架70之间采用支架91连接，将盒体90可拆卸安装于支架91上，并将支架91可拆卸连接于底架70上，从而实现对盒体90的固定。
62.在本实用新型的实施例中，回转编码器10与底架70接触的位置处设置有保护垫圈80。由于在安装时，回转编码器10的底部直接与底架70接触，并且回转编码器10的回转输出轴21会跟随编码器齿轮20同时旋转，在旋转的过程中会有一定的磨损，因此保护垫圈80采用橡胶材质，以降低回转编码器10和底架70之间的摩擦。
63.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
64.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
65.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相
连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
66.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
67.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
68.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。