泵车平衡系统及泵车平衡方法

技术领域

本发明涉及混凝土泵车，特别涉及一种泵车平衡系统。

背景技术

随着城市化进程越来越快，高楼、高速路、立交桥及隧道等施工越来越多，在这些项目的建设施工过程中少不了混凝土泵车的身影。楼越来越高，混凝土泵车的臂架长度也在不断刷新，在臂架不断增长的背景下，泵车支撑脚扮演越来越重要的角色。

现有技术中，泵车支撑脚的展开与支撑基本上是通过人工操作，操作人员凭借经验把控支撑脚的展开与支撑，因此，对操作人员的操作水平要求较高。同时，支撑脚支撑处的地质条件也要依据经验判断，但支撑脚下方的地质条件会随着天气的不同而发生改变。比如雨后，泥土水分含量的增加导致泥土流动性增强，在长时间作业情况下泵车支撑脚下方的泥土会塌陷，泵车会出现水平失衡的情况，且该水平失衡的过程是非常缓慢的，人眼无法第一时间感知，一旦没有及时纠正平衡，泵车就有侧翻危险。

综上，研发一种新型泵车智能平衡系统尤为必要。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种泵车平衡系统，能够自动智能调整泵车平衡。

根据本发明的第一方面实施例的一种泵车平衡系统，包括车架、臂架、倾角传感器、支撑脚和踏空检测件，所述臂架设置有四条，四条所述臂架均是一端铰接所述车架，铰接于相对角位置的两条所述臂架属于一个轴向，所述轴向有X轴及Y轴，所述倾角传感器设置在所述车架的中间位置，所述倾角传感器适于检测所述X轴和所述Y轴的倾斜度，所述支撑脚设置有四条，所述支撑脚包括伸缩动力件和支脚本体，所述伸缩动力件的一端连接对应的所述臂架的另一端，所述伸缩动力件的另一端连接所述支脚本体，所述支脚本体连接有踏空检测件。

根据本发明第一方面实施例的一种泵车平衡系统，至少具有如下有益效果：踏空检测件及倾角传感器可提前感知危险，自动调控支撑脚的长度以自动维持车辆平衡，在没有人看管车辆的情况下保障混凝土泵车的安全，且通过智能平衡系统降低混凝土泵车操作人员的操作难度，具有良好的经济和社会效益，应用前景广阔。

根据本发明的一些实施例，所述踏空检测件连接在所述支脚本体的下端，所述踏空检测件包括力传感器和/或接近开关。

根据本发明的一些实施例，所述臂架和/或所述支撑脚上设置有踏空警报件，所述踏空警报件包括警示灯和/或嗡鸣器。

根据本发明的第二方面实施例的一种泵车平衡方法，包括以下步骤；

装置展开，臂架摆转展开，使所述臂架的支撑端远离车架，伸缩动力件驱动支脚本体下降，使所述支脚本体着地，踏空检测件适于检测所述支脚本体是否踏空，无支撑脚踏空时开始执行倾斜检测步骤；

倾斜检测，倾角传感器检测X轴及Y轴两个轴向的倾斜度，对比X轴及Y 轴的倾斜度，确定较倾斜轴；

较倾斜轴调整，较倾斜轴的高点所对应的支撑脚收缩，较倾斜轴的低点所对应的支撑脚伸长，当该收缩动作不导致对应支撑脚悬空、且该收缩及伸长动作过程中出现平衡时，平衡调整结束，当该收缩动作不导致该支撑脚悬空、且该收缩及伸长动作过程中未出现平衡时，所述支撑脚持续完成伸缩动作，直至较倾斜轴变换，当该收缩动作导致该支撑脚悬空、且该收缩及伸长动作过程中未出现平衡时，停止该收缩动作持续完成该伸长动作，直至较倾斜轴变换；

往复循环倾斜检测步骤和较倾斜轴调整步骤，出现平衡时，平衡调整结束。

根据本发明的一些实施例，所述支脚本体的下端连接有踏空检测件，所述踏空检测件包括接近开关；所述装置展开步骤中，所述支脚本体未着地时，所述踏空检测件有检查，伸缩动力件驱动支脚本体持续下降，使所述支脚本体着地；所述较倾斜轴调整步骤中，支撑脚收缩而导致所述支撑脚离地时，停止收缩动作。

根据本发明的一些实施例，所述支脚本体的下端连接有踏空检测件，所述踏空检测件包括力传感器；所述装置展开中，所述踏空检测件所检测到的力＜F 时，所述踏空检测件有检查，伸缩动力件驱动支脚本体持续下降，使踏空检测件所检测到的力≥F；所述较倾斜轴调整中，支撑脚收缩而导致所述踏空检测件所检测到的力≤F时，停止收缩动作。

根据本发明的一些实施例，所述支脚本体连接有位移传感器，所述位移传感器适于检测所述支撑脚的伸缩量，平衡调整过程中，当所述支撑脚的伸长量超出额定值，且所述踏空检测件有检测时，四个所述支撑脚收缩，泵车以行车轮着地。

根据本发明的一些实施例，所述支脚本体的下端连接有踏空检测件，平衡调整完成后，执行平衡监测步骤，所述倾角传感器确立各所述支撑脚处于上扬、平衡或是下俯状态；当所述踏空检测件检测到有所述支撑脚踏空，且倾角传感器反馈所述车架处于平衡时，该踏空的所述支撑脚伸长，以消除踏空；当所述踏空检测件检测到有所述支撑脚踏空，且所述倾角传感器反馈该踏空的所述支撑脚为上扬状态时，该踏空支撑脚的对向支撑脚伸长，以消除踏空和倾斜。

根据本发明的一些实施例，所述支脚本体连接有位移传感器，所述位移传感器适于检测所述支撑脚的伸缩量，平衡监测中，支撑脚的伸长量超出额定值时，四个所述支撑脚收缩，泵车停止泵浆工作并以行车轮着地。

根据本发明的一些实施例，所述臂架和/或所述支撑脚上设置有踏空警报件，所述支撑脚伸长以着地的过程和/或所述支撑脚踏空时，所述踏空警报件工作。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例泵车平衡系统的结构示意图；

图2为本发明实施例泵车平衡系统的电路原理图的局部视图一；

图3为本发明实施例泵车平衡系统的电路原理图的局部视图二；

图4为本发明实施例泵车平衡方法的流程图。

车架100；

臂架200；

倾角传感器300；

支撑脚400，伸缩动力件410，支脚本体420；

踏空检测件500；

踏空警报件600；

X轴710，Y轴720。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个及两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二，只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1，根据本发明的第一方面实施例的一种泵车平衡系统，包括车架1 00、臂架200、倾角传感器300、支撑脚400和踏空检测件500，臂架200设置有四条，四条臂架200均是一端铰接车架100，铰接于相对角位置的两条臂架2 00属于一个轴向，轴向有X轴710及Y轴720，倾角传感器300设置在车架1 00的中间位置，倾角传感器300适于检测X轴710和Y轴720的倾斜度，支撑脚400设置有四条，支撑脚400包括伸缩动力件410和支脚本体420，伸缩动力件410的一端连接对应的臂架200的另一端(活动端/支撑端)，伸缩动力件 410的另一端连接支脚本体420，支脚本体420连接有踏空检测件500。

本发明还包括处理器，常见的处理器有单片机、PLC、DSP、FPGA等，伸缩动力件410、倾角传感器300、踏空检测件500等电性连接处理器；其中，处理器一般安装在车架上，甚至安装在驾驶室。

车架100/车体是泵车的主要架构。臂架200的一端连接车架100，另一端可向外伸展，该另一端为活动端/支撑端，当车架100水平时，臂架200对应地水平伸展(在水平面上摆转)。

可以理解的是，倾角传感器300又称作倾斜传感器、倾斜仪、测斜仪、水平仪、倾角计，是一种常规知识；倾角传感器300内部一般集成有一个或多个倾角检测单元，以检测一个或多个轴向的倾斜角。确立倾角传感器300在车架 100上的方位，即确立了各倾角检测单元的摆放方位；对于已确立摆放方位的倾角检测单元(确立其对应轴的一端为正向端)，倾角检测单元的对应轴的正向端上扬，则该倾角检测单元的反馈值为正值，正向端下俯，则倾角检测单元的反馈值为负值。参照图4，以A脚为X轴的正向端，当A脚上扬则X轴倾角检测单元的反馈值为正值，当A脚上扬则下俯则X轴倾角检测单元的反馈值为负值。

本发明中，倾角传感器300确立各支撑脚400处于上扬、平衡或下俯状态。在本发明的一些实施例中，还包括显示屏，显示屏电性连接处理器，显示屏显示各支撑脚400处于上扬、平衡或下俯状态。

位于相对角位置的两条臂架200属于一个轴向，轴向有X轴710及Y轴7 20；参照图1和图4，A脚和B脚位于相对角位置，C脚和D脚位于相对角位置，A脚和B脚属于一个X轴，C脚和D脚属于一个Y轴。本发明中，属于同一轴向的两条臂架200并非一定沿对应的轴向延伸；X轴710及Y轴720轴向分别对应倾角传感器中的两个倾角检测单元，倾角检测单元的结果适于控制对应的两个支撑脚，即为前述的“属于”意义。伸缩动力件410可以是电缸/ 电动推杆，也可以是液压缸，气缸，电机及齿轮齿条组合结构等。支脚本体42 0是一个负责直接着地的构件。

参照图2，在一些实施例中，选用PLC作为处理器。PLC的电源接口连接上交流电(零线火线)和低压直流电；一般的，PLC的低压直流电源接口连接常见的电源适配器，以获取低压直流电。倾角传感器300电性连接PLC，倾角传感器300所检测到的倾角电信号(电流值)传输给PLC。各踏空检测件500(实质为开关)电性连接PLC的对应输入端口，踏空检测件500参照图2所示的S3至 S6。一般的，还包括有启动开关S1及急停开关S2，启动开关S1及急停开关S 2电性连接PLC的对应输入端口。参照图2，PLC的输出端口连接有K1至K8 继电器，K1至K8继电器分为四组继电器，各组的两个继电器分别控制伸缩动力件410的正向及反向(电机正反转、油路正反向、缸体伸与缩)；伸缩动力件4 10为电缸或电机时，参照图3，交流电(零线火线)通过继电器/交流接触器电连接电机。

伸缩动力件410为电缸、液压缸或气缸时，一般是，缸体的外壳连接对应的臂架200的另一端，缸体的活塞杆连接支脚本体420。

根据本发明第一方面实施例的一种泵车平衡系统，至少具有如下有益效果：踏空检测件500及倾角传感器300可提前感知危险，自动调控支撑脚400的长度以自动维持车辆平衡，在没有人看管车辆的情况下保障混凝土泵车的安全，且通过智能平衡系统降低混凝土泵车操作人员的操作难度，具有良好的经济和社会效益，应用前景广阔。

在本发明的一些实施例中，还包括有显示屏，显示屏电性连接处理器；更好地，显示屏为触控屏。

在本发明的一些实施例中，踏空检测件500连接在支脚本体420的下端，踏空检测件500包括微动开关、力传感器和/或接近开关。支脚本体420可以是通过力传感器着地，比如选用受力范围较大的力传感器；支脚本体420也可以是与力传感器同步着地。

在本发明的一些实施例中，踏空检测件500为测距传感器，踏空检测件500 连接在支撑脚400或臂架200上。

在本发明的一些实施例中，臂架200和/或支撑脚400上设置有踏空警报件 600，踏空警报件600包括警示灯和/或嗡鸣器。处理器的输出端还可连接有对应的继电器，该继电器适于控制踏空警报件600的电源回路的通断。

根据本发明的第二方面实施例的一种泵车平衡方法，包括装置展开步骤、倾斜检测步骤和较倾斜轴调整步骤。

装置展开，臂架200摆转展开，使臂架200的支撑端/活动端远离车架100，伸缩动力件410驱动支脚本体420下降，使支脚本体420着地，踏空检测件500 适于检测支脚本体420是否踏空，无支撑脚400踏空时开始执行倾斜检测步骤。泵车停稳后，即可将臂架200和支撑脚400展开，支撑脚400刚展开时延续泵车原本的倾斜姿态和稳定状态(不侧翻)；为保证后续的泵浆工作，执行平衡调整，使泵车处于更为安全稳定状态。

倾斜检测，倾角传感器300检测X轴710及Y轴720两个轴向的倾斜度，对比X轴710及Y轴720的倾斜度，确定较倾斜轴。

较倾斜轴调整，较倾斜轴的高点所对应的支撑脚400收缩，较倾斜轴的低点所对应的支撑脚400伸长，当该收缩动作不导致对应支撑脚400悬空、且该收缩及伸长动作过程中出现平衡时，平衡调整结束，当该收缩动作不导致该支撑脚400悬空、且该收缩及伸长动作过程中未出现平衡时，支撑脚400持续完成伸缩动作，直至较倾斜轴变换，当该收缩动作导致该支撑脚400悬空、且该收缩及伸长动作过程中未出现平衡时，停止该收缩动作，持续完成该伸长动作，直至较倾斜轴变换。往复循环倾斜检测步骤和较倾斜轴调整步骤，出现平衡时，平衡调整结束。

可以理解的是，该“平衡”并非完全水平、并非能够理想化，倾斜度在一定小范围内视为平衡，如X轴710和Y轴720都倾斜角小于2度，甚至都小于 1度时。

根据本发明第二方面实施例的一种泵车平衡方法，至少具有如下有益效果：支撑脚下降以着地时，有踏空检测件实质性判断位置选取是否满足条件，支撑脚下降过程甚至有安全警报；踏空检测件500及倾角传感器300可提前感知危险，自动调控支撑脚400的长度以自动维持车辆平衡，在没有人看管车辆的情况下保障混凝土泵车的安全，且通过智能平衡系统降低混凝土泵车操作人员的操作难度，具有良好的经济和社会效益，应用前景广阔；平衡调整完成后以及泵浆过程中，可以有平衡监测，消减地质缓慢松软所带来的潜在危险。

在本发明的一些实施例中，支脚本体420的下端连接有踏空检测件500，踏空检测件500包括接近开关；装置展开步骤中，支脚本体420未着地时，踏空检测件500有检查，伸缩动力件410驱动支脚本体420持续下降，使支脚本体420着地；较倾斜轴调整步骤中，支撑脚400收缩而导致支撑脚400离地时，停止收缩动作。

在本发明的一些实施例中，支脚本体420的下端连接有踏空检测件500，踏空检测件500包括力传感器。装置展开中，踏空检测件500所检测到的力＜F 时，踏空检测件500有检查，伸缩动力件410驱动支脚本体420持续下降，使踏空检测件500所检测到的力≥F。当支脚本体420开始接触地面，伸缩动力件 410可以放缓伸长速度，支撑脚400进一步伸长，使踏空检测件500所检测到的力≥F(即使该力反复跳变，其反复跳变的下限值未有＜F)，支撑脚400踏踩坚实。较倾斜轴调整步骤中，支撑脚400收缩而导致踏空检测件500所检测到的力≤F时，停止收缩动作。F的值可以根据操作人员选定，如50、100、200N。

实际中，地面存在凹凸坑洼，平衡调整前的一个或多个支撑脚可能刚好处于较为低洼的位置。在本发明的一些实施例中，支脚本体420连接有位移传感器，位移传感器适于检测支撑脚400的伸缩量，平衡调整过程中，当支撑脚400 的伸长量超出额定值，且踏空检测件500有检测时，四个支撑脚400收缩，泵车以行车轮着地，暂停平衡调整(可摆转臂架，调整支撑脚位置后重新调平衡)。支撑脚400有最大伸长量，一般以支撑脚400最大伸长量的95％为前述额定值。

对于位移传感器，采用光栅尺则对环境要求较高；位移传感器可以是，位移传感器包括光线收发件和光线反射件；光线收发件和光线反射件中，其一设置在支脚本体上，另一设置在臂架或者伸缩动力件上。

在本发明的一些实施例中，处理器通过计算脉冲，以判断支撑脚400的伸缩量，本发明可不加设位移传感器。泵车平衡方法中，伸缩动力件410伸长动作脉冲的实际值(矢量值)超出额定值，且踏空检测件500有检测时，四个支撑脚400收缩，泵车以行车轮着地。泵车平衡方法中，支撑脚400可能交替伸长及收缩，以伸长动作脉冲的实际值(矢量值)计量支撑脚400的伸长量。

在本发明的一些实施例中，支脚本体420的下端连接有踏空检测件500，平衡调整完成后，执行平衡监测步骤，倾角传感器300确立各支撑脚400处于上扬、平衡或是下俯状态。当踏空检测件500检测到有支撑脚400踏空，且倾角传感器300反馈车架100处于平衡时(四个支撑脚均处平衡状态，也寓意踏空前实质为三足鼎立，踏空后显像三足鼎立)，该踏空的支撑脚400伸长，以消除踏空。当踏空检测件500检测到有支撑脚400踏空，且倾角传感器300反馈该踏空的支撑脚400为上扬状态时(即，发生地陷而导致：地陷处支撑脚400下俯，其对向支撑脚400上扬踏空，泵车向地陷处倾斜)，该踏空支撑脚400的对向支撑脚400伸长，以消除踏空和倾斜。本发明能够自动智能解决地软塌陷危险，保证泵浆建筑安全。

在本发明的一些实施例中，支脚本体420连接有位移传感器，位移传感器适于检测支撑脚400的伸缩量，平衡监测中，为消除踏空而伸长支撑脚400，但支撑脚400的伸长量超出额定值时，四个支撑脚400收缩，泵车停止泵浆工作并以行车轮着地。

实际中，倾角传感器300可能处于失效/损坏状态。在本发明的一些实施例中，踏空检测件500包括力传感器；当倾角传感器300反馈车架100处于平衡，且踏空的支撑脚400的对向支撑脚400的检测力值增加时(即发生地陷而导致：地陷处支撑脚400下俯，其对向支撑脚400上扬踏空，泵车向地陷处倾斜)，四个支撑脚400收缩，泵车停止泵浆工作并以行车轮着地。实际中，基于泵浆工作有一定抖动，支撑脚的力传感器的反馈有跳变，所以该“踏空的支撑脚400 的对向支撑脚400的检测力值增加”为，支撑脚400的检测力值的增幅较大，或呈现为检测力值抖动上升。

在本发明的一些实施例中，支脚本体420的下端连接有踏空检测件500，踏空检测件500包括力传感器；平衡调整完成后，执行平衡监测步骤，当踏空检测件500所检测到的力＜F时，伸缩动力件410驱动支脚本体420持续下降，使踏空检测件500所检测到的力≥F，处理器发出预警讯息(显示屏上出现警报语句，警示灯亮起甚至闪烁，和/或嗡鸣器警报)。平衡监测中，当踏空检测件 500所检测到的力有跳变，所跳变的值出现＜F时，处理器发出预警讯息(显示屏上出现警报语句，警示灯亮起甚至闪烁，和/或嗡鸣器警报)，平衡调整自动启动，操作人员可进一步核实地面条件，泵浆工作可急停(更好的，泵浆机电性连接前述处理器)。

在本发明的一些实施例中，臂架200和/或支撑脚400上设置有踏空警报件 600，支撑脚400伸长以着地的过程和/或支撑脚400踏空时，踏空警报件600 工作，即警示灯亮起甚至闪烁，和/或嗡鸣器警报。

支撑脚400伸长以着地的过程中，支撑脚400上的踏空警报件600可警报，现场人员有警觉，工作人员可维持现场安全，检测地面状况，也避免支撑脚40 0踏及重要或易碎物品；泵浆过程中，防地面突然坍塌软空，踏空警报，甚至泵浆暂停、人员警觉以核实；当支撑脚400已经伸长至极限位，且支撑脚400 依旧踏空时，踏空警报件600工作，以提醒操作人员去调整支撑脚400位置，或自动摆转臂架臂架铰接位置设置有旋转电机，以驱动臂架摆转。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。