阅读说明：本技术 移动式堆取料机用任意方向移动智能转向装置及控制方法 (Random-direction moving intelligent steering device for movable stacker-reclaimer and control method ) 是由 张鹏 王军 胡斌 朱红英 于 2020-05-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种移动式堆取料机用任意方向移动智能转向装置及控制方法,该装置包括能够在竖直方向上移动的车轮,且每个车轮都能够单独在竖直方向上移动,从而使得各个车轮都先上升后、再旋转、最后降落承力,最终使得所有车轮都通过这样的方式完成转向,再向前驱动车轮,该堆取料机的行进方向即发生改变,完成了原地转向操作。(The invention discloses an arbitrary direction moving intelligent steering device for a mobile stacker-reclaimer and a control method thereof, wherein the device comprises wheels capable of moving in the vertical direction, and each wheel can independently move in the vertical direction, so that each wheel ascends, rotates and finally descends to bear force, finally all the wheels complete steering in such a way, then the wheels are driven forwards, the advancing direction of the stacker-reclaimer is changed, and the in-situ steering operation is completed.)

移动式堆取料机用任意方向移动智能转向装置及控制方法

技术领域

本发明涉及堆取料机，尤其是移动式堆取料机，具体来说涉及一种移动式堆取料机用任意方向移动智能转向装置及控制方法。

背景技术

堆取料机是比较常见的、应用于众多领域的重型输送设备，但是现有技术中的堆取料机上仍然存在较多缺点，需要进一步改进；

所述堆取料机一般用于矿场、仓库、码头、煤场等有大型货物需要运输与储藏的场所，并用于抓取运输散装的大型货物，如砂石、煤炭、甚至粮食、塑料颗粒等等；该堆取料机也可以分成多种，如通过轨道进行移动的轨道式堆取料机，如通过轮胎进行移动的移动式堆取料机等等；对于其中的移动式堆取料机来说，其在工作的过程中，需要在情况比较复杂的堆料现场中往复移动，期间必然进行无数次的转弯操作，目前已有的移动式重型机械在执行转弯操作时，都是各个轮胎原地旋转，在旋转过程中，轮胎与地面的摩擦极大，不仅仅会加速轮胎的磨损，还会对地面造成永久的损伤，特别是当移动式堆取料机进入到堆料现场中以后，对于堆料地面及待堆放的物料都会造成较为严重的破坏。

另外，堆取料机是重型机械，相对来说是比较笨重，对于现有的堆取料机来说，其转向的转动幅度一般都不能太大，并且要低速、缓慢地进行转向操作；而且有些情况下，施工现场没办法提供足够大的场地空间供堆取料机进行转向操作，为了提高堆取料机的工作效率，需要设计出一种新的转向装置及相应的控制方法。

由于上述原因，本发明人对现有的移动式堆取料机做了深入研究，以期待设计出一种能够解决上述问题的移动式堆取料机用任意方向移动智能转向装置及控制方法。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种移动式堆取料机用任意方向移动智能转向装置及控制方法，该装置包括能够在竖直方向上移动的车轮，且每个车轮都能够单独在竖直方向上移动，从而使得各个车轮都先上升后、再旋转、最后降落承力，最终使得所有车轮都通过这样的方式完成转向，再向前驱动车轮，该堆取料机的行进方向即发生改变，完成了原地转向操作，从而完成本发明。

具体来说，本发明的目的在于提供移动式堆取料机用任意方向移动智能转向装置，该装置包括设置在其下方的驱动轮单元1，

所述驱动轮单元1能够控制其上的车轮2在竖直方向上往复移动。

其中，所述驱动轮单元1包括两个并行设置的车轮2，所述两个车轮2通过横轴3相连。

其中，所述驱动轮单元1还包括位于车轮2上方的升降平台4，

其中，在所述升降平台4与横轴3之间设置有旋转柱塞5，通过旋转柱塞5承载重力并控制横轴及车轮2转向。

其中，在所述升降平台4上方设置有液压杆，通过液压杆承载重力并控制车轮2在竖直方向上往复移动；

优选地，在所述升降平台4山还安装有压力传感器，通过压力传感器实时感应旋转柱塞5和车轮2上的压力值。

其中，在所述升降平台4上方设置有安装平台7；

在所述升降平台4与安装平台7之间设置有前液压杆61和后液压杆62，

所述前液压杆61的两端分别与升降平台4和安装平台7铰接，

所述后液压杆62的两端分别与升降平台4和安装平台7铰接。

优选地，所述安装平台7固定安装在堆取料机的底部。

其中，在所述安装平台7和前液压杆61之间还设置有上液压杆63，

所述上液压杆63一端固定在安装平台7的底面上，另一端与前液压杆61铰接。

其中，所述上液压杆63与前液压杆61同步伸缩工作。

本发明还提供一种移动式堆取料机用任意方向移动智能转向控制方法，该方法包括如下步骤：

步骤1，控制所有驱动轮单元1中的车轮2同时停止旋转前进；

步骤2，逐一控制各个驱动轮单元1中的车轮2转向，

步骤3，待全部车轮2转向完毕后，控制所有车轮2旋转前进。

其中，所述驱动轮单元1设置有至少两列，且每列包括至少2个驱动轮单元1，

在每列驱动轮单元1中，位于前面的驱动轮单元称之为前驱动轮单元，

在每列驱动轮单元1中，位于后面的驱动轮单元称之为后驱动轮单元；

优选地，在步骤2中，先控制前驱动轮单元中的车轮2转向，再控制后驱动轮单元中的车轮2转向；

更优选地，在执行所述步骤2前，控制后驱动轮单元中的车轮2向前移动。

其中，在步骤2中，控制所述车轮2转向包括如下子步骤：

子步骤a，通过控制前液压杆61、后液压杆62和上液压杆63收缩来带动升降平台4及车轮2向上移动，使得车轮2与地面脱离接触，；

子步骤b，通过旋转柱塞5控制横轴3及车轮2转向；

子步骤c，通过控制前液压杆61、后液压杆62和上液压杆63伸长来带动升降平台4及车轮2向下移动，使得车轮2与地面接触；

优选地，在执行子步骤c时，对于前驱动轮单元，控制前液压杆5的长度大于后液压杆6的长度，使得车轮向后偏移；

进一步优选地，在子步骤a中，通过压力传感器确定车轮2与地面脱离接触。

本发明所具有的有益效果包括：

根据本发明提供的移动式堆取料机用任意方向移动智能转向装置及控制方法能够提高动式堆取料机的转向效率，降低在转弯过程中对地面及轮胎的损伤，该装置及方法能够实现堆取料机原地转向移动，对于转向场地要求较低，另外，还能够确保转向过程中整体受力平稳，避免重心偏移失稳等险情出现。

附图说明

图1示出根据本发明一种优选实施方式的移动式堆取料机用任意方向移动智能转向装置整体结构示意图；

图2示出根据本发明一种优选实施方式的移动式堆取料机用任意方向移动智能转向装置中驱动轮单元结构示意图；

图3示出根据本发明一种优选实施方式的移动式堆取料机用任意方向移动智能转向装置中安装平台结构示意图；

图4示出根据本发明一种优选实施方式的移动式堆取料机用任意方向移动智能转向装置中升降平台结构示意图；

图5示出根据本发明一种优选实施方式的移动式堆取料机用任意方向移动智能转向装置中车轮结构示意图；

图6示出根据本发明一种优选实施方式的移动式堆取料机用任意方向移动智能转向控制方法的流程图。

附图标号说明：

1-驱动轮单元

2-车轮

3-横轴

4-升降平台

41-铰接座

5-旋转柱塞

61-前液压杆

611-铰接片

612-销钉

62-后液压杆

63-上液压杆

7-安装平台

71-液压箱

8-驱动机构

9-外部套筒

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

根据本发明提供的移动式堆取料机用任意方向移动智能转向装置，

如图1中所示，该装置包设置在其下方的驱动轮单元1，所述驱动轮单元1设置有多个，彼此可以独立工作，即各个驱动轮单元1都独立控制，协同工作。优选地，所述驱动轮单元1至少设置有4个，更优选地设置有8～16个，具体根据堆取料机的型号和载重量进行选择设置。

在一个优选的实施方式中，如图4中所示，所述驱动轮单元1包括两个并行设置的车轮2，所述两个车轮2通过横轴3相连，所述两个车轮2可以由一个驱动机构进行驱动旋转，也可以分别驱动旋转，驱动所述车轮旋转即可为所述堆取料机提供行走动力。所述两个车轮2外形尺寸基本一致，都包括轮胎和轮毂，所述轮毂的中心位置与该横轴3相连。

优选地，所述两个车轮2同步转动，由一个驱动机构8驱动旋转，所述横轴3包括位于中心位置的与两个车轮2固结为一体的中心轴，在中心轴外部套设有外部套筒9，该驱动机构8即安装在该套筒上，横轴3与其他器件连接的接触位置即位于该套筒9上。

在一个优选的实施方式中，如图2、图4和图5中所示，所述驱动轮单元1还包括位于车轮2上方的升降平台4，所述升降平台为金属材料制成的具有极高强度的工作平台，其是驱动轮单元的核心工作平台，在所述升降平台4与横轴3之间设置有旋转柱塞5，通过旋转柱塞5承载重力并控制横轴及车轮2转向。

优选地，所述旋转柱塞5包括位于上方的套筒和位于下方的旋转轴，所述套筒与升降平台4固结为一体，所述旋转轴与外部套筒9固结为一体，在所述套筒内部设置有驱动该旋转轴旋转的转动机构，用以通过控制旋转轴转动来控制车轮转向。

在所述升降平台4上方设置有液压杆，通过液压杆承载重力并控制车轮2在竖直方向上往复移动；所述斗轮堆取料机的重力分散在各个驱动轮单元1上，具体来说，作用在液压杆上的重力经过升降平台递给横轴，而横轴两端即为两个车轮，所以最终重力都传递给车轮，在车轮与地面接触的时候，再由车轮将重力传递到地面。

所述液压杆是可以伸缩的，在堆取料机正常行驶的过程中，各个驱动轮单元1上对此设置的液压杆的伸长量是一致的，以使得各个车轮都同时与地面接触并承载作用力，当某一个驱动轮单元1中的液压杆收缩时，该驱动轮单元1上的升降平台即可带动其下方两个车轮相对于其他车轮向上移动，从而使得该两个车轮与地面脱离接触，此时再调整车轮的方向，待方向调整完毕后再控制液压杆伸长，使得车轮与地面接触，承载作用力；逐一对各个驱动轮单元1进行上述操作即可实现斗轮堆取料机原地转向的操作。

优选地，在所述升降平台4上还安装有压力传感器，通过压力传感器实时感应旋转柱塞5和车轮2上的压力值，只有当压力传感器确定车轮与地面脱离接触后，才能进一步控制旋转柱塞5旋转。

在一个优选的实施方式中，如图1和图2中所示，在所述升降平台4上方设置有安装平台7，所述驱动轮单元1通过该安装平台7与堆取料机相连，优选地，安装平台7与所述堆取料机固结为一体。

优选地，每个驱动轮单元1中都至少设置有两条液压杆，如图2中所示，至少包括为前液压杆61和后液压杆62，所述前液压杆61的两端分别与升降平台4和安装平台7铰接，所述后液压杆62的两端分别与升降平台4和安装平台7铰接，所述铰接即为可转动的连接；优选地，该铰接为销轴连接，既能够相对旋转，还能够承装较大的作用力。

优选地，在所述升降平台4上设置有两个铰接座41，分别用于与前液压杆61和后液压杆62铰接；具体来说，所述铰接座41设置在所述升降平台4的顶面上，在车轮滚转行进的过程中，该升降平台4保持水平，从而使得升降平台与安装平台7基本平行，堆取料机整体平稳。

所述前液压杆61和后液压杆62的结构形式基本一致，两端都设置有能够嵌入到铰接座中的铰接片611，在铰接座41和铰接片611上都开设有通孔，以便于销钉612穿入铰接座41和铰接片611进行铰接固定；同样道理，在所述安装平台7的底面上也设置有交接座41，也通过销钉612进行铰接固定。优选地，在所述堆取料机正常行驶时，所述前液压杆61和后液压杆62之间的夹角角度为110～120度，且所述横轴位于升降平台4的正下方。

通过设置至少两条液压杆来连接升降平台4和安装平台7，相比于一条液压杆来说，不仅仅能够实现控制车轮上下移动的基本目地，还能够在升降平台4位置不变的情况下，调整堆取料机中所有着地车轮的相对位置；通过调节驱动轮单元1中两个液压杆的相对长度，即可向前或者向后移动车轮。通过这样的设置，使得部分车轮与地面脱离接触时，其他与地面接触的车轮能够处于更为合理的位置，确保堆取料机整体平稳，防止倾斜或侧翻。

在一个优选的实施方式中，如图2和图3中所示，在所述安装平台7和前液压杆61之间还设置有上液压杆63，所述上液压杆63一端固定在安装平台7的底面上，另一端与前液压杆61铰接；优选地，所述上液压杆8垂直设置，其顶部固定在安装平台7的底面上，所以安装平台7、上液压杆63和前液压杆61之间构成直角三角形结构，使得液压杆的支撑固定构造更为稳定，不易变形，尤其是能够确保前液压杆61和后液压杆62长度发生变化，即控制车轮位置移动的情况下前液压杆61和后液压杆62之间稳定可靠。

优选地，所述上液压杆主要起到稳定支撑的作用，在前液压杆和后液压杆伸缩工作时，所述上液压杆同步伸缩工作，确保上液压杆的长度尺寸刚好满足调整车轮位置所需，不会阻碍车轮上下移动或者前后移动。

在一个优选的实施方式中，驱动所述液压杆的液压箱71都安装在所述安装平台7上。每个驱动轮单元1上都设置有解算模块，能够接收由堆取料机传递来的目标任务指令，包括车轮旋转行进方面的命令、车轮上下移动方面的命令、车轮转向方面的命令和车轮前后位移方面的命令，每种命令都包括具体速度、相对位置和时间；再由解算模块根据接收到的命令解算出具体的操作指令，控制相应器件进行相应工作，如控制驱动机构的驱动功率来调整中心轴及车轮转速，进而调整行进速度，如控制前液压杆61、后液压杆62和上液压杆一同伸缩来控制车轮上升或者下降，如控制旋转柱塞来控制车轮转向，如控制前液压杆61、后液压杆62和上液压杆按照不同的速度伸长或者收缩来控制车轮迁移或者后移等等。

本发明还提供一种移动式堆取料机用任意方向移动智能转向控制方法，该方法包括如下步骤：如图6中所示；

步骤1，控制所有驱动轮单元1中的车轮2同时停止旋转前进；

步骤2，逐一控制各个驱动轮单元1中的车轮2转向，

步骤3，待全部车轮2转向完毕后，控制所有车轮2旋转前进。

优选地，所述驱动轮单元1设置有至少两列，且每列包括至少2个驱动轮单元1，

在每列驱动轮单元1中，位于最前面的驱动轮单元称之为前驱动轮单元，

在每列驱动轮单元1中，位于最后面的驱动轮单元称之为后驱动轮单元，当驱动单元设置有6个以上时，即每列中包含3个或以上的驱动单元时，除前驱动单元外的驱动单元都可以称之为后驱动单元；

优选地，在步骤2中，先控制前驱动轮单元中的车轮2转向，再控制后驱动轮单元中的车轮2转向。本申请中前和后等指示的方位或位置关系，为基于本发明工作状态下的方位或位置关系，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，也就是说将本发明中的前驱动轮单元改为后驱动轮单元，不影响本申请中的正确表达。

在一个优选的实施方式中，在步骤2中，控制所述车轮2转向包括如下子步骤：

子步骤a，通过控制前液压杆61、后液压杆62和上液压杆63收缩来带动升降平台4及车轮2向上移动，使得车轮2与地面脱离接触；其中各个液压杆的收缩速度根据实际长度确定，都优选地为匀速收缩。

子步骤b，通过旋转柱塞控制横轴3及车轮2转向；

子步骤c，通过控制前液压杆61、后液压杆62和上液压杆63伸长来带动升降平台4及车轮2向下移动，使得车轮2与地面接触；

优选地，在执行子步骤c时，对于前驱动轮单元，控制前液压杆5的长度大于后液压杆6的长度，使得车轮向后偏移；

进一步优选地，在子步骤a中，通过压力传感器确定车轮2与地面脱离接触，只有当压力传感器确定车轮与地面脱离接触后，才能进一步控制旋转柱塞5旋转。

在一个优选的实施方式中，对于一列驱动轮单元来说，其转向的工作过程为：

首先控制后驱动轮单元中的车轮2向前移动，

再控制前驱动轮单元中的车轮2转向，并且在该车轮重新着地前控制该车轮向后偏移；

最后再控制后驱动轮单元中的车轮2转向。

通过设置后驱动轮单元和前驱动轮单元对应的车轮位置偏移，使得前驱动轮单元和后驱动轮单元对应的车轮与地面脱离接触时，堆取料机整体的稳定性受到的影响更小，不易晃动或侧翻。

以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。