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一種微耕機安全控制系統以及微耕機.pdf

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一種 微耕機 安全 控制系統 以及
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摘要
申請專利號:

CN201711386860.3

申請日:

20171220

公開號:

CN107896540A

公開日:

20180413

當前法律狀態:

有效性:

審查中

法律詳情:
IPC分類號: A01B71/00,A01B35/00,A01B35/20 主分類號: A01B71/00,A01B35/00,A01B35/20
申請人: 山東茂田農業機械有限公司
發明人: 王光明,王祥林,張超
地址: 277200 山東省棗莊市山亭區青屏路門頭房路北35號
優先權: CN201711386860A
專利代理機構: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業) 代理人: 劉立升
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201711386860.3

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法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明公開了一種微耕機安全控制系統,包括相連接的控制器、機體運行檢測裝置、發動機熄火電路,所述機體運行檢測裝置用于檢測微耕機機體運行數據,所述控制器用于讀取所述機體運行數據并控制所述發動機熄火電路。本發明還提供了一種配置有上述安全控制系統的微耕機。本發明能夠提高微耕機作業的安全性。

權利要求書

1.一種微耕機安全控制系統,其特征在于:包括相連接的控制器、機體運行檢測裝置、發動機熄火電路,所述機體運行檢測裝置用于檢測微耕機機體運行數據,所述控制器用于讀取所述機體運行數據并控制所述發動機熄火電路。2.根據權利要求1所述的一種微耕機安全控制系統,其特征在于:所述機體運行檢測裝置為陀螺加速度傳感器和/或傾角傳感器。3.根據權利要求1所述的一種微耕機安全控制系統,其特征在于:還包括擋位狀態檢測裝置以及發動機狀態檢測裝置,所述擋位狀態檢測裝置、發動機狀態檢測裝置與所述控制器連接,所述擋位狀態檢測裝置用于擋位檢測,所述發動機狀態檢測裝置用于發動機狀態檢測,包括轉速檢測,所述控制器還用于讀取擋位檢測信息和轉速檢測信息。4.根據權利要求3所述的一種微耕機安全控制系統,其特征在于:所述擋位狀態檢測裝置包括傳感器與感應體,所述感應體用于當換擋至空擋位置時觸發所述傳感器。5.根據權利要求1所述的一種微耕機安全控制系統,其特征在于:所述發動機熄火電路包括用于短路熄火開關的熄火旁路,所述熄火旁路上設置有受所述控制器控制的旁路開關。6.一種配置有權利要求1至5中任一項所述的安全控制系統的微耕機。

說明書

技術領域

本發明屬于機械安全技術領域,特別涉及一種微耕機安全控制系統以及微耕機。

背景技術

微耕機可以在丘陵、山地、溫室、果園、茶園等傳統拖拉機難以進入的地方從事旋耕、除草、起壟等作業,相比于傳統拖拉機,其價格低廉,靈活性強,在我國普及面較廣,市場前景依然廣闊。但是,微耕機旋耕刀傷人事故也屢屢發生,其安全問題亟待解決。目前,市場上使用的微耕機安全控制系統主要為反離合,該系統通過在微耕機扶手上安裝離合器把手,在微耕機工作過程中,當離合把手松開后微耕機即停止行走。這種安全控制系統雖然實現了微耕機松手即停,但正常作業時操作者需要一直緊握離合器把手,較容易產生手部疲勞,加之很多人在事故發生的第一時間內,其本能操作不是松開把手,而是緊握把手試圖掌控機器姿態,反而導致反離合失效。

發明內容

本發明要解決的技術問題是,提供一種微耕機安全控制系統以及微耕機,提高微耕機作業的安全性。

為解決上述技術問題,本發明微耕機安全控制系統所采用的技術方案是:

一種微耕機安全控制系統,包括相連接的控制器、機體運行檢測裝置、發動機熄火電路,所述機體運行檢測裝置用于檢測微耕機機體運行數據,所述控制器用于讀取所述機體運行數據并控制所述發動機熄火電路。

在上述技術方案中,機體運行檢測裝置檢測微耕機作業時的機體運行數據,當微耕機機體運行異常而有可能發生意外狀況或者危及人身安全時,控制器即控制發動機熄火電路工作使發送機熄火,從而能夠徹底切斷微耕機動力,有效保障操作者的人身安全,提高微耕機作業安全性以及安全控制的自動化和智能化。另外,還可以根據需要(例如地形因素、擋位因素)通過控制器進行機體運行異常判定標準的調整,從而體現了本安全控制系統的靈活性。本技術方案結構簡潔,應用成本低,適用于各類微耕機。

作為改進,所述機體運行檢測裝置為陀螺加速度傳感器和/或傾角傳感器,能夠進行包括姿態角、角速度和加速度在內的多種姿態檢測,結構簡潔,安裝使用方便,靈敏度高,可靠性強,能夠實現更加全面多樣的安全保障。

作為改進,該微耕機安全控制系統還包括擋位狀態檢測裝置以及發動機狀態檢測裝置,所述擋位狀態檢測裝置、發動機狀態檢測裝置與所述控制器連接,所述擋位狀態檢測裝置用于擋位檢測,所述發動機狀態檢測裝置用于發動機狀態檢測,包括轉速檢測,所述控制器還用于讀取擋位檢測信息和轉速檢測信息。

一開始發動機熄火電路處于不工作狀態,一旦發動機狀態檢測裝置實時檢測到發動機開始轉動,擋位狀態檢測裝置即開始實時檢測微耕機的擋位數據(即擋位狀態),發動機狀態檢測裝置繼續實時檢測發動機轉速數據,控制器實時讀取擋位狀態檢測裝置和發動機狀態檢測裝置的檢測數據。在發動機轉速達到最低設定轉速的情況前,一旦檢測到擋位不處于空擋狀態,則控制器控制發動機熄火電路工作使發動機熄火。在發動機首次達到最低設定轉速后、再次重新啟動前,無論擋位是否處于空擋,控制器都不會控制發動機熄火電路使發動機熄火,發動機可正常工作,不因作業過程中的正常換擋(個別擋位在切換過程中需經過空擋位置)而不合理熄火。采用本技術方案,能夠將微耕機發動機限制為空擋啟動,若微耕機發動機未在空擋啟動,則停止發動機轉動,從而能夠徹底切斷微耕機動力,有效保障操作者的人身安全,并且具有自動化和智能化特點。

作為改進,所述擋位狀態檢測裝置包括傳感器與感應體,所述感應體用于當換擋至空擋位置時觸發所述傳感器。利用傳感器與感應體進行擋位檢測,結構簡潔,安裝使用方便,且利用感應體與傳感器之間的觸發作用具有靈敏度高、可靠性強的特點,適用于各種換擋形式下的擋位檢測。

作為改進,所述發動機熄火電路包括用于短路熄火開關的熄火旁路,所述熄火旁路上設置有受所述控制器控制的旁路開關。一方面控制器能夠根據設定條件來控制旁路開關接通熄火旁路,從而實現對熄火開關的短路,使發動機熄火停機,實現本安全控制系統的安全控制作用,另一方面也可以隨時通過閉合現有的微耕機熄火開關來靈活關停發動機,因而本安全控制系統的熄火旁路與現有的微耕機熄火開關不沖突,兩者可獨立發揮作用,既能夠體現本安全控制系統的自動化和智能化,又不影響現有熄火開關的自由操作以及可靠性。

本發明還提供了一種配置有上述安全控制系統的微耕機,其能夠實現自身作業過程中的機體運行監測以及空擋啟動,并能夠在機體運行異常以及非空擋啟動時切斷微耕機動力,從而有效保障操作者的人身安全,提高微耕機作業安全性以及安全控制的自動化和智能化。

綜上,本發明的安全控制系統能夠多方面提高微耕機工作安全性,具有自動化、智能化和靈活性特點。本發明結構簡潔,安裝使用方便,應用成本低,安全控制靈敏可靠,對于市場上現有的各類微耕機,包括直連微耕機(發動機動力直接傳遞給變速箱)與皮帶傳動微耕機(發動機動力通過皮帶傳遞給變速箱)等均適用。

附圖說明

圖1是本發明第一種實施方式的工作示意圖。

圖2是本發明第二種實施方式的工作示意圖。

圖3是本發明第二種實施方式中擋位狀態檢測裝置在全齒輪傳動變速箱上的應用示意圖。

圖4是本發明第二種實施方式中擋位狀態檢測裝置在鏈條傳動變速箱上的應用示意圖。

圖5是本發明第四種實施方式中的發動機熄火電路示意圖。

圖中:1,機體運行檢測裝置;2,控制器;3,發動機熄火電路;4,擋位狀態檢測裝置;5,發動機狀態檢測裝置;6/12,連桿;7,連桿頭;8/13,換擋軸;9,凸臺;10/14,小孔;11/15,霍爾傳感器,16,熄火開關;17,旁路開關;18,繼電器線圈。

具體實施方式

圖1示出了本發明的第一種實施方式。在本實施方式中,該微耕機安全控制系統包括控制器2、機體運行檢測裝置1、發動機熄火電路3,機體運行檢測裝置1、發動機熄火電路3分別與控制器2連接。機體運行檢測裝置1用于檢測微耕機機體運行數據,機體運行檢測裝置1包括機體運行傳感器,可以選用陀螺加速度傳感器或傾角傳感器或者結合使用。控制器2用于讀取機體運行檢測裝置1的機體運行數據并控制發動機熄火電路3,發動機熄火電路3是否工作受控制器2控制。機體運行傳感器安裝于微耕機的合適位置,例如微耕機的非旋轉部件上或者插接或焊接在控制器2上。機體運行傳感器、控制器2以及發動機熄火電路3之間通過合適方式進行連接,例如可以采用線路連接,也可以采用無線通訊連接。

在本實施方式中,通過機體運行傳感器實時檢測微耕機的包括各軸姿態角、角速度、加速度在內的多種機體運行狀態數據,并由控制器2實時讀取這些機體運行狀態數據。一旦控制器2根據這些機體運行狀態信息判定微耕機機體運行異常,則由控制器2控制發動機熄火電路3工作使發動機熄火。例如:當微耕機工作于坡度較大的斜坡時,一旦其側傾角或俯仰角達到或者超出控制器2預設標準,則控制器2控制發動機熄火電路3工作使發動機熄火,從而防止微耕機發生側翻以及其他可能對人員構成傷害的情況;當微耕機倒退時,如果微耕機的俯仰角或俯仰角速度達到或者超出控制器2預設標準,則控制器2控制發動機熄火電路3工作使發動機熄火,防止發生將操作者向后推倒以及其他可能對人員構成傷害的情況。

通過本實施方式中的安全控制系統能夠自動識別微耕機作業中的危險因素或者危險事件并緊急關停發動機,徹底切斷微耕機動力,從而保障操作者人身安全,提高微耕機作業安全性以及安全控制的自動化和智能化。另外,還可以根據需要(例如地形因素、擋位因素)通過控制器2進行機體運行異常判定預設標準的調整,將從而體現了本安全控制系統的靈活性。

本安全控制系統中的控制器2等部件需要供電為公知常識,對于電啟動的發動機,控制器2等部件的供電電源可使用發動機電啟動電瓶。對于非電啟動的發動機,控制器2等部件可以單獨配備電源,這些可以利用現有技術實現。

圖2示出了本發明的第二種實施方式,其是在第一種實施方式的基礎上,該微耕機安全控制系統還包括擋位狀態檢測裝置4以及發動機狀態檢測裝置5,擋位狀態檢測裝置4、發動機狀態檢測裝置5與控制器2連接,擋位狀態檢測裝置4用于擋位檢測,發動機狀態檢測裝置5用于發動機狀態檢測,包括轉速檢測,控制器2還用于讀取擋位檢測信息和轉速檢測信息。擋位狀態檢測裝置4、發動機狀態檢測裝置5與控制器2之間采用合適方式連接,例如可以采用線路連接,也可以采用無線通訊連接。

在本實施方式中,除了可以實現第一種實施方式的內容外,還可以按照如下方式工作:

一開始發動機未啟動前,發動機熄火電路3處于不工作狀態。一旦發動機狀態檢測裝置5實時檢測到發動機開始轉動(發動機的啟動方式不限定),擋位狀態檢測裝置4即開始實時檢測微耕機的擋位數據(即擋位狀態),發動機狀態檢測裝置5繼續實時檢測發動機轉速數據,控制器2實時讀取擋位狀態檢測裝置4和發動機狀態檢測裝置5的檢測數據。在發動機轉速達到最低設定轉速(即怠速,依據具體的發動機類型確定)前,一旦檢測到擋位不處于空擋狀態,則控制器2控制發動機熄火電路3工作使發動機熄火。在發動機轉速首次達到最低設定轉速后、再次重新啟動前,無論擋位是否處于空擋,控制器2都不會控制發動機熄火電路3工作使發動機熄火,不因作業過程中的正常換擋(個別擋位在切換過程中需經過空擋位置)而不合理熄火。控制器2控制發動機熄火電路3工作使發動機熄火后,便再控制發動機熄火電路3返回不工作狀態。無論因何原因導致發動機停轉,一旦發動機再次重新啟動,該安全控制系統仍然按照上述方式工作。

發動機熄火電路3與現有的機器熄火開關可以獨立運行,發動機熄火電路3是否工作不影響現有的機器熄火開關的使用。

該微耕機安全控制系統除了機體狀態檢測,還能夠將微耕機發動機限制為空擋啟動,若微耕機發動機未在空擋啟動,則直接熄火發動機使其停止轉動,從而能夠徹底切斷微耕機動力,有效保障操作者的人身安全,并且具有自動化和智能化特點。

圖3和圖4示出了本發明的第三種實施方式。其是在第二種實施方式的基礎上,本實施方式中的擋位狀態檢測裝置4包括感應體以及固定于微耕機變速箱上的霍爾傳感器11。當變速箱換擋軸8通過旋轉方式換擋時,例如圖3所示的全齒輪傳動變速箱,則在與換擋軸8連接的連桿6的連桿頭7上設置一個凸臺9或小孔10作為感應體,使得換擋軸8旋轉至空擋位置時,該連桿頭7上的凸臺9或小孔10能夠正對固定于變速箱上的霍爾傳感器11的感應端,從而使霍爾傳感器11的輸出電平發生反轉,進而輸出其空擋特有的電平信號,如圖3(a)(b)(c)所示。當變速箱換擋軸通過滑移方式換擋時,例如圖4所示的鏈條傳動變速箱,在與連桿12連接的換擋軸13上設置一個小孔14作為感應體,使得換擋軸13滑移至空擋位置時,該換擋軸13的小孔14能夠正對固定于變速箱上的霍爾傳感器15的感應端,從而使霍爾傳感器15的輸出電平發生反轉,進而輸出其空擋特有的電平信號,如圖4(a)(b)所示。

采用上述擋位檢測結構,在實現擋位檢測的基礎上,不會對現有的擋位結構產生影響,同時上述擋位檢測結構實現方便、應用成本低,能夠實現高靈敏度和可靠性的擋位檢測,對現有的擋位結構普遍適用。

本實施方式中的發動機狀態檢測裝置5則為固定于發動機上的霍爾傳感器,其探頭正對于與發動機曲軸同步運動的測速齒輪端面,從而進行發動機轉速測量,該方案為發動機轉速測量的常用技術。

本實施方式中的控制器2固定于微耕機的合適位置,例如微耕機的非旋轉部件上,更進一步的,可以固定于發動機前端機架上。

同第二種實施方式,本實施方式中的控制器2、擋位狀態檢測裝置4、發動機狀態檢測裝置5之間采用合適方式連接。

本實施方式的工作過程以及運行原理仍然同第二種實施方式。

本實施方式中的感應體還可以采用其他合適方式。

圖5示出了本發明的第四種實施方式,其是在第一或第二或第三種實施方式的基礎上,本實施方式中的發動機熄火電路3包括用于短路熄火開關16的熄火旁路,熄火旁路上設置有受控制器2控制的旁路開關17。在本實施方式中,使用繼電器作為旁路開關17。繼電器可以選用常開型或者常閉型。對于常開型繼電器,大部分時間處于斷開狀態,因此常開型繼電器比較省電,特別適用于非電啟動、需要單獨為控制器2、繼電器等配備電源的微耕機。

繼電器采用合適方式與控制器2連接,一方面控制器2能夠根據設定條件使繼電器線圈18通電接通熄火旁路(常開型繼電器)或者使繼電器線圈斷電接通熄火旁路(常閉型繼電器),從而實現對熄火開關16的短路,使發動機熄火停機,實現本安全控制系統的安全控制作用,另一方面也可以隨時通過閉合現有的微耕機熄火開關16來靈活關停發動機,因而本安全控制系統的熄火旁路與現有的微耕機熄火開關16不沖突,兩者可獨立發揮作用,既能夠體現本安全控制系統的自動化和智能化,又不影響現有熄火開關16的自由操作以及可靠性。

旁路開關17還可以根據需要采用其他合適形式,例如采用受控制器2控制的機械開關結構。

在本發明的第五種實施方式中,提供了一種配置了安全控制系統的微耕機,安全控制系統采用第一至第四種實施方式或者第一至第四種實施方式的結合。本實施方式中的微耕機能夠實現自身作業過程中的機體運行監測以及空擋啟動,并能夠在機體運行異常以及非空擋啟動時切斷微耕機動力,從而有效保障操作者的人身安全,提高微耕機作業安全性以及安全控制的自動化和智能化。

上述各種實施方式可以結合使用。

上述各實施方式中的安全控制系統與現有的微耕機反離合可以并行,即使在出現危險因素或者事故時,離合器把手沒有被松開,但由于該微耕機安全控制系統的自動化和智能化特點,仍然可以自動實現微耕機發動機的停火。

上面結合附圖和具體實施方式對本發明進行了進一步的說明,但本發明并不限于上述具體實施方式,在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內,還可以在不脫離本發明宗旨的前提下做出各種變化。

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