CN105358469A - 一种带有伸缩节的起重机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

带有伸缩节的起重机安装在移动平台(40)上；所述起重机具有3个节段(10、20、30)和2个铰接接头，节段10与节段20之间的第一铰接接头(11)以及节段20与节段30之间的第二铰接接头(21)；所述铰接接头(11、21)相互垂直并可用于校正所述起重机远端的垂直度，所述铰接接头设有倾斜传感器(60)，以防所述移动平台(40)并不完全水平。起重机控制方法，包括：测量伸缩节30的相对垂直偏移量，并实施校正，以便所述起重机端部自动恢复垂直，从而使节段20和/或30相对于其各自的铰接接头(11、21)转动。

Description

一种带有伸缩节的起重机及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种安装在移动平台上带有伸缩节的起重机，其设有2个相互相对垂直设置的铰接接头，可在移动平台因相应支承区的状况而变得不水平时，校正起重机端部的垂直偏差。

本发明还涉及一种起重机控制方法和带有铰接接头的驱动装置，用于执行校正，使起重机端部随时自动恢复垂直度。

现有技术

众所周知，带有伸缩节的起重机可被安装到移动平台或车辆上，从而使其移动，如，文献EP1084069中所述的起重机等，其中的第一垂直段用作第二水平伸缩节垂直运动的轨道，在第二水平伸缩节的端部设有接合装置，用于抓取和提升载荷。该发明不可改变起重机节段之间的角度，从而在车辆倾斜或外伸支腿支撑的地形出现倾斜时，导致载荷出现倾斜提升的状况。

构成权利要求1前言部分的文献WO2012032438公开了一种带有相互铰接的伸缩节的起重机，其包括：第一和第二伸缩节，以及在较远端设有一个接合装置的第三段；其中，设置在第一和第二伸缩节之间的第一铰接接头可改变所述两个节段相对于一个垂直平面(以下简称工作平面)形成的角度，该垂直平面包括二者(第一和第二伸缩节)。在这种情况下，所述第一铰接接头可在缩回位置减少起重机外围尺寸，并在工作位置增大起重机垂直伸距，但是不可相对于与所述工作平面垂直的垂直平面校正所述第三段的垂直度。因此，如果起重机外伸支腿支撑在具有横向斜坡的地形上，那么节段也将承受相同的横向倾斜。不可能对节段进行校正，并且在提升载荷时，节段和起重机底座上可能会出现意想不到的位移和不良应力。

文献US2933210描述了一种具有与上述文献中所述特点类似且缺点相同的起重机。

文献JPH0398993描述了一种安装在车辆上的起重机，所述起重机设有第一垂直段和第二水平段，所述第二段可绕垂直轴相对于所述第一段旋转。第三段通过水平轴铰式连接至第二段的远端，从而改变所述第二和第三段之间的角度，使其在包含两段的垂直几何平面上移动。这些接头不可抵消车辆坡度来保持载荷垂直。

此外，文献FR2973360描述了一种用于搬运大玻璃的升降吊笼，该升降吊笼装有带吸盘的起重机。所述起重机可由第一垂直段升起，但不可旋转或延伸其水平活动范围，因而缺乏旋转基础或水平伸缩节。这些功能必须通过升降吊笼的可操作性来弥补。

用作抓取器的吸盘位于起重器端部，起重机端部具有3个接头，所述接头带有3个相互垂直的轴，每根轴都具有宽广的角度范围。该配置给予了所述抓取装置极大的移动自由，使其几乎可以从任何位置收取玻璃并将其放置到几乎任何位置上。

第二水平段距离短，不可伸缩，这就意味着载荷偏心率产生的扭转应力小且可承受。此外，抓取装置带有吸盘，这就意味着载荷重心始终以起重机远端为中心，并且还可能以起重机更高处为中心，而这也可能就是预期的放置位置。所有这些因素都对在该起重机上安装一个可保持载荷垂直的系统而言毫无意义，因为那并不能给本发明带来任何改善。显而易见，需要提供一种带有伸缩节的起重机，如，上面提到的带有可解决所述缺点的装置的起重机。

发明内容

本发明通过一种安装在移动平台上的带伸缩节的起重机和一种控制起重机驱动的方法来解决上述及其他缺点。

该起重机由3个相互横向的节段组成：第一段，垂直设置在一个移动平台上，并设有一个伸缩机构；第二段，附接在该第一段的远端，并且也设有一个伸缩机构；和第三段，设置在第二段的远端。所述第三段设有抓取装置，用于固定和提升载荷。但是，所述抓取装置可替换，如，可使用与所述第三段相互依赖的平台替换，用于其他功能用途。

为了确保第三段即使在移动平台倾斜时(通常是由平台所在地面或通道的斜坡导致)也总是垂直定向，该起重机具有2个相互垂直的铰接接头。第一铰接接头的旋转轴与垂直平面或工作平面(包括第一和第二段)近乎水平和垂直，并且，所述第二铰接接头的旋转轴与第一铰接接头的轴近乎水平和垂直。该配置可使起重机远端的倾斜度沿相互垂直的且近乎水平的两轴进行校正，以抵消移动平台倾斜度对所述第三吊装节的倾斜度的影响，并可随时恢复所述第三段的垂直定向。

第一铰接接头可改变由第一段的至少一部分相对于第二段的至少一部分所形成的角，并且第二铰接接头可改变由第二段的至少一部分相对于第三段的至少一部分所形成的角。这样就可校正移动平台在纵向和横向两个方向上的倾斜。节段伸缩装置可以是滑动机构，也可采用叉剪机构，而不会更改本发明的范围，这对本领域技术人员是显而易见的。

所述第三段具有一个倾斜传感器，可用于获得所述第三段的相对垂直偏差。该偏差必须通过相应驱动本发明中所述的铰接接头来校正。

本发明提供的偏差校正方法，包括：第一的测量步骤，通过所述倾斜传感器测量起重机的所述第三段的空间定向，尤其是垂直方向上的相对偏差。在本法的第二步骤中，将采集到的信息传送给电子控制装置，电子控制装置将对降低或消除任何相对于所述第三段垂直定向的偏差所需的调整进行计算。在第三步骤中，驱动用于改变第一和/或第二铰接接头角度的第一和第二驱动装置，通过对它们的驱动来实施电子控制装置计算得出的调整。在驱动操作期间，与所述第一和/或第二驱动装置相关联的第一和/或第二检测装置对所述驱动装置导致的起重机节段位移进行分析，并将信息传送给电子控制装置，从而让电子控制装置来控制计算得出的调整或校正操作得到正确执行，而节段位移产生的振动和摆动不会改变读数结果。

一旦实施完成计算出的调整，倾斜传感器就会开始对起重机的第三段进行新的偏差测量，并再次将所述信息传送给电子控制装置。如果结果表明偏差消除或小于预定值，则视为偏差校正操作完成，但是，如果不满足这些参数，则从头开始重复迭代所有操作，直至得到满意结果。

附图说明

通过结合附图对下述实施例进行详细说明，上述及其他特点和优点将变得更加显而易见，其中：

图1是延伸位置上的且安装在运输车(如，卡车)上的起重机的侧视图，其中的运输车为剖视图；另一方面，虚线是第二段通过第一铰接接头相对于第一段的可能角位移，其中的第一铰接接头在包含起重机第一和第二段的所述侧视图的平面上起作用；

图2是延伸位置上的且安装在卡车上的起重机的正视图；虚线是第三段通过第二铰接接头相对于第二段的可能角位移，其中的第二铰接接头在所述正视图的平面上起作用；圆圈是指图3中的放大区域；

图3是第二铰接接头从图2中所示的相同角度来看的放大详图；和

图4是传感器和驱动器及其与电子控制装置连接的示意图，其中只包括了与校正垂直度有关的传感器和驱动器，而未示出与起重机的位移和驱动有关的传感器和驱动器。

具体实施方式

图1是带伸缩节起重机在初始位置的侧视图，其伸缩节延伸并相互垂直。

在该实例中，所述起重机由通过旋转底座14附接至移动平台40的第一垂直伸缩节10形成；垃圾集运车可作为非限制性实例。第二伸缩节20通过其一端横向附接至该第一伸缩节的远端。第三段30(也可选用伸缩式)横向附接至第二伸缩节20的远端或终端。所述第三段30的远端设有抓取件31，将载荷固定并钩往所述起重机的端部，进行提升。

所述第一段10与所述第二段20之间的附件具有一个第一铰接接头11，可改变所述两节段10、20之间的角度；所述铰接接头的轴与第一段10和第二段20形成的平面近乎水平和垂直。第一流体动力驱动装置12可改变和设定节段20围绕所述第一铰接接头11转动的角度，使其上升或下降。

如图2所示，所述第二段20与所述第三段30之间的附件设有一个第二铰接接头21，可改变和设定所述两节段之间的角度。所述第二铰接接头21与第一铰接接头11近乎水平和垂直。第二流体动力驱动装置22用于改变和设定第三段30围绕所述第二铰接接头12旋转的角度范围。

该配置可使起重机通过其伸缩节延伸和缩回，继而通过旋转底座14转动，并且可对位于两个相互垂直的垂直平面上的节段10、20和/或20、30之间的现有角度进行调节，从而使移动平台40和附接在移动平台上的第一段10即使不在垂直位置上(如，由于移动平台40外伸支腿支撑在斜坡地形上等)，也可通过数次校正起重机相对于相互垂直且分别包含所述第一和第二段10、20的两个垂直平面的倾斜度来获得第三段30的垂直度。

显而易见，如果铰接接头二者明显相互垂直和水平，那么通过将所述第一铰接接头11和第二铰接接头21定位在同一节段中，而非节段之间，也可获得相同的结果。

为了控制和校正倾斜度，起重机在第三段30位置设有一个倾斜传感器60，如，双轴传感器2D。该双轴传感器2D可用于测量所述第三段30的纵轴相对于两个相互垂直的垂直平面的偏差。起重机还设有一个第一位置检测装置13和一个第二位置检测装置23，用于监测所述第一驱动装置12和第二驱动装置22的位置。所述位置检测装置可能是传感器。

如图4所示，所有这些传感器都与电子控制装置50相连接，该电子控制装置50还用于控制起重机的所有驱动器。这样，所述电子控制装置50可使起重机位移，并且还可执行校正垂直偏差的方法。现将对该方法进行描述。

在第一步骤中，所述方法可通过倾斜传感器60分析第三段30的相对垂直偏差，并将所述信息传送给电子控制装置50。在第二步骤中，电子控制装置50对接收到的信息进行分析；如果确定该偏差大于预定容许偏差，那么计算围绕第一铰接接头11和/或第二铰接接头21的转动角度的所需调整，用于实施校正。在第三步骤中，电子控制装置50激活第一驱动装置12和/或第二驱动装置22以执行所计算出的校正。在校正过程中，第一和第二位置检测装置13、23对第一和第二驱动装置12、22的位置进行分析，并报告给电子控制装置50，以确保正确地执行角度调整。在本方法的第四步骤中，倾斜传感器60再次对第三段30的相对垂直偏差进行测量，并将数据发送给电子控制装置50，由电子控制装置50来确定当前的数据是否满足预定的最大偏差参数。若不满足，电子控制装置50将重新开始迭代执行该方法，直至获得可接受的结果；若满足，则认为该方法结束。

在本实施例中，预计铰接接头可允许围绕其转动的角度变化至10°，但或许可能具有更大或更小的自由转动范围，而本发明的实质将不会受到影响。

由平台倾斜度较大或较小所导致的偏差可根据围绕铰接接头11、21转动的所述角度范围进行校正。因此，如，将第二段20相对于第一段10围绕铰接接头11转动+/-5°，可抵消地形纵向斜坡(纵向坡度为9％)造成的偏差影响。同样地，在与包含所述第一和第二段10、20的平面相垂直的平面上，将第三段30相对于第二段20围绕铰接接头21转动+/-5°，也可抵消高达地形横向斜坡(横向坡度9％)的影响。

Claims (7)

1.一种伸缩节式起重机，由以下组成：

-第一段(10)，垂直设置在移动平台(40)上并通过旋转底座(14)附接在所述移动平台(40)上，以使其旋转；

-第二和横向段(20)，附接至所述第一段(10)的远端；和

-设有抓取件(31)的第三段(30)，附接至所述第二段(20)的远端并横向于所述第二段(20)；

-所述第一段(10)与第二段(20)之间的附件具有第一铰接接头(11)，并设有第一驱动装置(12)，所述附件通过围绕所述第一铰接接头(11)的轴旋转，使所述第一段(10)与所述第二段(20)之间的角相对于所述第一和第二段(10、20)形成的垂直面变化；

其特征在于：

-所述第一段(10)是伸缩节，且所述第二段(20)是伸缩节；

-第二铰接接头(21)，通过围绕第二铰接接头(21)的轴的第二驱动装置(22)，使与包含所述第一和第二段(10、20)的平面相垂直的平面中的第三段(30)的至少一个远端部分，随着与第一铰接接头(11)的旋转轴垂直的旋转轴转动；和

-倾斜传感器(60)，设置在起重机中的比所述第二铰接接头(21)更远的部分，所述倾斜传感器(60)用于将所述第三段(30)的空间定向的相对垂直偏移量信息传送给电子控制装置(50)；

-所述电子控制装置(50)配置为调控所述第一和第二驱动装置(12、22)，使起重机移动以校正所述垂直偏移量。

2.根据权利要求1所述的一种起重机，其特征在于，第一和第二铰接接头(11、21)的轴近乎水平。

3.根据权利要求1所述的一种起重机，其特征在于，所述第二铰接接头(21)设置在第一段(20)与第三段(30)之间。

4.根据权利要求1或3所述的一种起重机，其特征在于，具有第一位置检测装置(13)和第二位置检测装置(23)，分别连接至第一驱动装置(12)和第二驱动装置(22)，用于分析所述第一和第二驱动装置(12、22)的位置，并将所述信息传送给所述电子控制装置(50)。

5.根据上述权利要求中任一项所述的一种起重机，其特征在于，围绕所述第一和第二铰接接头(11、12)旋转的最大旋转角度限制在20°，且优选限制在10°。

6.根据上述权利要求中任一项所述的一种起重机，其特征在于，所述第三段(30)具有伸缩机构。

7.一种用于控制根据前述权利要求中任一项所述的位于移动平台上的伸缩节起重机的方法，其特征在于，包括以下步骤：

-通过所述倾斜传感器(60)分析第三段(30)纵轴的相对垂直偏移量，并将相关信息传送给所述电子控制装置(50)；

-通过所述电子控制装置(50)，依据所述偏移信息值来确定对应第二段(20)围绕所述第一铰接接头(11)旋转和/或第三段围绕所述第二铰接接头(21)旋转的所需的角度校正，以降低或消除所述偏移量；

-通过所述电子控制装置(50)驱动第一和/或第二驱动装置(12、22)，使起重机的所述第二段(20)和/或第三段(30)做预定旋转，通过第一和第二位置检测装置(13、23)控制其正确驱动，还连接至所述电子控制装置(50)；

-利用所述倾斜传感器(60)进行重复测量；和

如果所述测量的结果表明第三段(30)纵轴的相对垂直偏移量大于预定容许值，重新开始迭代操作；如果小于预定容许值，则认为所述第三段(30)纵轴的倾斜校正结束。