CN105502180A - 起吊装置及云梯消防车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工程机械领域，并公开了一种起吊装置和一种云梯消防车，该起吊装置包括：铰接在安装平台上并能够在第一驱动机构的驱动下绕铰接点做变幅运动的基础梯架；可滑动地连接在基础梯架上并能够在第二驱动机构的驱动下相对于基础梯架进行伸缩运动的伸缩梯架；设置在伸缩梯架上的吊具；用于检测基础梯架与水平面之间的角度信息的角度传感器；用于检测吊具与铰接点之间的直线距离信息的距离传感器；以及与第一驱动机构、第二驱动机构、角度传感器和距离传感器电连接的控制器，该控制器接收并根据角度信息和距离信息控制第一驱动机构和第二驱动机构，使得吊具在水平面上的位置在起吊过程中保持恒定。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种起吊装置。此外，本发明还涉及一种云梯消防车。
背景技术
在工程机械领域，起吊装置较为常见。例如，在建筑工地，需要利用塔吊吊装物体；在消防领域，也常利用云梯消防车实现吊装救援的作业。云梯消防车设有伸缩式云梯梯架，在高空作业、抢险救援等方面起到了非常重要的作用。梯架起吊救援时，有时受救援空间限制，如井洞，深坑等，需尽量保证起吊线路在垂直方向，少晃动，避免磕碰其他物。
如图1和图2所示，现有的云梯消防车的起吊装置包括铰接在安装平台1上的基础梯架2、沿所述基础梯架2的延伸方向可滑动地连接在所述基础梯架2上的伸缩梯架3、设置在所述基础梯架2的末端的吊具4、用于驱动所述基础梯架2围绕所述基础梯架2与所述安装平台1之间的铰接点A进行变幅运动的第一驱动机构5以及用于驱动所述伸缩梯架3滑动而相对于所述基础梯架2进行伸缩运动的第二驱动机构6。现有的云梯消防车的起吊装置在起吊时是通过控制消防车的梯架(包括基础梯架2和伸缩梯架3)变幅来吊起被起吊物，通过图1可以看出，被起吊物最开始在深坑中间位置，当梯架慢慢变幅，被起吊物开始慢慢升高，同时因为梯架变幅，使得被起吊物不仅在垂直方向上运动，而且会在水平方向上运动。当遇到如井洞，深坑等的使用场景时，云梯消防车的起吊装置的梯架变幅到一定角度之后，被起吊物就会碰到井洞或者深坑的侧壁，从而不能再继续起吊救援，只能重新调整消防车位置及起吊角度，然后再次起吊救援。可见现有的起吊装置具有适应性较差，起吊过程复杂，起吊效率较低，起吊晃动较大，安全性较差的缺点。
有鉴于此，需要提供一种能够使得吊具在水平面上的位置在起吊过程中保持恒定的起吊装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是需要提供一种能够使得吊具在水平面上的位置在起吊过程中保持恒定的起吊装置。
此外，本发明所要解决的另一个技术问题是需要提供一种能够使得吊具在水平面上的位置在起吊过程中保持恒定的云梯消防车。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种起吊装置，该起吊装置包括：基础梯架，该基础梯架铰接在安装平台上，并能够在第一驱动机构的驱动下绕铰接点做变幅运动；伸缩梯架，该伸缩梯架沿所述基础梯架的延伸方向可滑动地连接在所述基础梯架上，并能够在第二驱动机构的驱动下相对于所述基础梯架进行伸缩运动；吊具，该吊具设置在所述伸缩梯架的与所述基础梯架的连接端相对的另一端；角度传感器，该角度传感器用于检测所述基础梯架与水平面之间的角度信息；距离传感器，该距离传感器用于检测所述吊具与所述铰接点之间的直线距离信息；以及控制器，该控制器与所述第一驱动机构、所述第二驱动机构、所述角度传感器和所述距离传感器电连接，以接收并根据所述角度信息和所述距离信息控制所述第一驱动机构和所述第二驱动机构，以便调整所述变幅运动和/或所述伸缩运动的速度，使得所述吊具在水平面上的位置在起吊过程中保持恒定。
优选地，所述控制器根据所述角度信息和所述直线距离信息控制所述第一驱动机构和所述第二驱动机构，以便调整所述伸缩运动的速度。
优选地，所述控制器控制所述第二驱动机构，以便将所述伸缩运动的速度V伸调整为V伸＝ω×L1×tanα，α为所述角度传感器在起吊初始位置时测得的所述基础梯架与水平面之间的角度；L1为所述距离传感器测得的所述吊具与所述铰接点之间的直线距离；ω为变幅运动的预定速度。
优选地，在起吊初始位置时，所述吊具与所述铰接点之间的水平距离为L＝L1cosα，所述角度传感器在起吊过程中的预定时刻测得的所述基础梯架与水平面之间的角度为β，所述距离传感器在所述预定时刻测得的所述吊具与所述铰接点之间的直线距离L2，所述吊具与所述铰接点之间在所述预定时刻的水平距离L瞬＝L2cosβ，当L瞬大于L时，所述控制器控制所述第二驱动机构，以便降低所述伸缩运动的速度V伸，当L瞬小于L时，所述控制器控制所述第二驱动机构，以便提高所述伸缩运动的速度V伸，当L瞬等于L时，所述控制器控制所述第二驱动机构，以便将所述伸缩运动的速度V伸调整为V伸＝ω×L1×tanα。
优选地，所述第二驱动机构包括通过绳索分别连接所述基础梯架和所述伸缩梯架的双向卷扬机构以及驱动该双向卷扬机构转动的驱动电机，所述控制器根据所述角度信息和所述直线距离信息调整所述驱动电机的转速和旋转方向。
优选地，所述驱动电机为伺服电机。
优选地，所述距离传感器为用于检测所述伸缩梯架相对于所述基础梯架的伸缩距离信息的距离传感器，所述伸缩梯架相对于所述基础梯架的伸缩距离为L伸，在原始缩回位置，所述吊具与所述铰接点之间的预设距离为L0，直线距离L1＝L伸+L0。
优选地，所述第一驱动机构为两端分别连接所述安装平台和所述基础梯架的驱动缸。
优选地，所述吊具为吊环。
此外，本发明还提供一种云梯消防车，该云梯消防车包括具有转台的消防车本体和本发明所述的起吊装置，所述起吊装置的安装平台为所述云梯消防车的转台。
本发明的起吊装置由于包括用于检测基础梯架与水平面之间的角度信息的角度传感器、用于检测吊具与铰接点之间的直线距离信息的距离传感器以及与第一驱动机构、第二驱动机构、角度传感器和距离传感器电连接的控制器，从而在起吊过程中，控制器能够根据所述角度信息和所述直线距离信息控制第一驱动机构和第二驱动机构，以便调整变幅运动和/或伸缩运动的速度，使得变幅运动的速度与伸缩运动的速度互相平衡或匹配，从而使得由变幅运动的速度和伸缩运动的速度合成的吊具的实际速度沿竖直方向，进而使得吊具在水平面上的位置在起吊过程中保持恒定。可见，本发明的起吊装置在起吊时能够避免被起吊物碰触井洞或者深坑的侧壁，从而具有适应性较好，起吊过程简单，起吊效率较高，起吊晃动较小，安全性较好的优点。此外，本发明的云梯消防车由于包括本发明的起吊装置，因此其同样具有以上优点。
本发明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
附图是用来提供对本发明的进一步理解，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发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是现有技术的云梯消防车的起吊装置的结构示意图；
图2是图1中的I区域的放大视图；
图3是根据本发明的具体实施方式的起吊装置的结构示意图；
图4是图3中的I区域的放大视图；
图5是图3中的起吊装置的双向卷扬机构原理图；
图6是图3中的起吊装置的原理图。
附图标记说明
A、铰接点
1、安装平台2、基础梯架
3、伸缩梯架4、吊具
5、第一驱动机构6、第二驱动机构
7、角度传感器8、距离传感器
9、双向卷扬机构10、吊绳
11、吊篮
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种起吊装置，具体地，如图3至图6所示，该起吊装置包括：基础梯架2，该基础梯架2铰接在安装平台1上，并能够在第一驱动机构5的驱动下绕铰接点A做变幅运动；伸缩梯架3，该伸缩梯架3沿所述基础梯架2的延伸方向可滑动地连接在所述基础梯架2上，并能够在第二驱动机构6的驱动下相对于所述基础梯架2进行伸缩运动；吊具4，该吊具4设置在所述伸缩梯架3的与所述基础梯架2的连接端相对的另一端；角度传感器7，该角度传感器7用于检测所述基础梯架2与水平面之间的角度信息；距离传感器8，该距离传感器8用于检测所述吊具4与所述铰接点A之间的直线距离信息；以及控制器，该控制器与所述第一驱动机构5、所述第二驱动机构6、所述角度传感器7和所述距离传感器8电连接，以接收并根据所述角度信息和所述距离信息控制所述第一驱动机构5和所述第二驱动机构6，以便调整所述变幅运动和/或所述伸缩运动的速度，使得所述吊具4在水平面上的位置在起吊过程中保持恒定(吊具4在水平面上的位置即为吊具4竖直地投影在水平面上的阴影的位置)。
可以理解的是，安装平台1、基础梯架2、伸缩梯架3、吊具4、第一驱动机构5、第二驱动机构6、角度传感器7、距离传感器8以及控制器的具体结构形式或者具体类型均可以根据需要设置，这些均属于本发明的技术构思范围之内。
本发明的起吊装置由于包括用于检测基础梯架2与水平面之间的角度信息的角度传感器7、用于检测吊具4与铰接点A之间的直线距离信息的距离传感器8以及与第一驱动机构5、第二驱动机构6、角度传感器7和距离传感器8电连接的控制器，从而在起吊过程中，控制器能够根据所述角度信息和所述直线距离信息控制第一驱动机构5和第二驱动机构6，以便调整变幅运动和/或伸缩运动的速度，使得变幅运动的速度与伸缩运动的速度互相平衡或匹配，从而使得由变幅运动的速度和伸缩运动的速度合成的吊具的实际速度沿竖直方向，进而使得吊具4在水平面上的位置在起吊过程中保持恒定。可见，本发明的起吊装置在起吊时能够避免被起吊物碰触井洞或者深坑的侧壁，从而具有适应性较好，起吊过程简单，起吊效率较高，起吊晃动较小，安全性较好的优点。
需要另外说明的是，上述使得吊具4在水平面上的位置在起吊过程中保持恒定基于理想环境，在实际应用中，由于基础梯架2和伸缩梯架3等部件受到外力的影响(例如受到风力的影响)以及起吊装置内部部件本身存在系统误差，吊具4在水平面上的位置在起吊过程中无法完全保持恒定，相反吊具4会发生微小的晃动，从而吊具4在水平面上的位置在起吊过程中将发生微小改变。
在本发明的起吊装置中，优选地，所述控制器根据所述角度信息和所述直线距离信息控制所述第一驱动机构5和所述第二驱动机构6，以便以变幅运动的速度为基准调整所述伸缩运动的速度，使得变幅运动的速度与伸缩运动的速度互相平衡，进而使得吊具4在水平面上的位置在起吊过程中保持恒定。
可以理解的是，所述控制器也可以根据所述角度信息和所述直线距离信息控制所述第一驱动机构5和所述第二驱动机构6，以便以伸缩运动的速度为基准调整变幅运动的速度，使得变幅运动的速度与伸缩运动的速度互相平衡，进而使得吊具4在水平面上的位置在起吊过程中保持恒定。
在上述起吊装置中，具体地如图6所示，V伸为所述伸缩运动的速度，V吊为吊具4在起吊过程中的实际速度，V线为由变幅运动导致的吊具4的线速度，α为所述角度传感器7在起吊初始位置时测得的所述基础梯架2与水平面之间的角度；L1为所述距离传感器8测得的所述吊具4与所述铰接点A之间的直线距离；ω为变幅运动的预定速度，
由线速度公式可知，V线＝ω×L1，
由于所述吊具4在水平面上的位置在起吊过程中保持恒定，因此吊具4在起吊过程中的实际速度V吊必须沿竖直方向，由几何关系可知，吊具4的线速度V线与所述伸缩运动的速度V伸之间的夹角等于α，而吊具4的在起吊过程中的速度V吊由所述伸缩运动的速度V伸以及吊具4的线速度V线合成，从而可以得出V伸＝V线×tanα＝ω×L1×tanα，
因此，所述控制器控制所述第二驱动机构6，以便将所述伸缩运动的速度V伸调整为V伸＝ω×L1×tanα，使得变幅运动的速度与伸缩运动的速度互相平衡，进而使得吊具4在水平面上的位置在起吊过程中保持恒定。
在上述起吊装置中，优选地，在起吊初始位置时，所述吊具4与所述铰接点A之间的水平距离为L＝L1cosα，所述角度传感器7在起吊过程中的预定时刻测得的所述基础梯架2与水平面之间的角度为β，所述距离传感器8在所述预定时刻测得的所述吊具4与所述铰接点A之间的直线距离L2，所述吊具4与所述铰接点A之间在所述预定时刻的水平距离L瞬＝L2cosβ，当L瞬大于L时，所述控制器控制所述第二驱动机构6，以便降低所述伸缩运动的速度V伸，当L瞬小于L时，所述控制器控制所述第二驱动机构6，以便提高所述伸缩运动的速度V伸，当L瞬等于L时，所述控制器控制所述第二驱动机构6，以便将所述伸缩运动的速度V伸调整为V伸＝ω×L1×tanα，从而能够根据伸缩运动和变幅运动在起吊过程中的实际情况(通过角度传感器7和距离传感器8分别在起吊过程中的多个预定时刻测得)，调整所述伸缩运动的速度，修正第一驱动机构5和第二驱动机构6在运行过程中系统误差，使得变幅运动的速度与伸缩运动的速度互相平衡，进一步使得吊具4在水平面上的位置在起吊过程中保持恒定。
在上述起吊装置中，具体地，如图5所示，所述第二驱动机构6包括通过绳索分别连接所述基础梯架2和所述伸缩梯架3的双向卷扬机构9以及驱动该双向卷扬机构9转动的驱动电机，所述控制器根据所述角度信息和所述直线距离信息调整所述驱动电机的转速和旋转方向，从而通过控制器调整驱动电机的转速和旋转方向，实现调整伸缩运动的速度，更具体地，所述驱动电机为伺服电机，以便控制器精确地调整伸缩运动的速度。
在上述起吊装置中，优选地，所述距离传感器8为用于检测所述伸缩梯架3相对于所述基础梯架2的伸缩距离信息的距离传感器，所述伸缩梯架3相对于所述基础梯架2的伸缩距离为L伸，在原始缩回位置，所述吊具4与所述铰接点A之间的预设距离为L0，直线距离L1＝L伸+L0，从而通过距离传感器检测伸缩梯架3相对于所述基础梯架2的伸缩距离信息得出吊具4与所述铰接点A之间的直线距离信息。
在本发明的起吊装置中，具体地，所述第一驱动机构5为两端分别连接所述安装平台1和所述基础梯架2的驱动缸，该驱动缸的供油油路中设置有与控制器电连接的线性比例阀，从而控制器能够通过控制线性比例阀而调整驱动缸的供油量，以便调整变幅运动的速度。
在本发明的起吊装置中，进一步具体地，所述吊具4为吊环，该吊环可通过吊绳10连接吊篮11或者吊钩，从而利用吊绳10和吊篮11或者吊钩进行起吊作业。
此外，本发明还提供一种云梯消防车，该云梯消防车包括具有转台的消防车本体和本发明所述的起吊装置，所述起吊装置的安装平台1为所述云梯消防车的转台。
本发明的起吊装置由于包括用于检测基础梯架2与水平面之间的角度信息的角度传感器7、用于检测吊具4与铰接点A之间的直线距离信息的距离传感器8以及与第一驱动机构5、第二驱动机构6、角度传感器7和距离传感器8电连接的控制器，从而在起吊过程中，控制器能够根据所述角度信息和所述直线距离信息控制第一驱动机构5和第二驱动机构6，以便调整变幅运动和/或伸缩运动的速度，使得变幅运动的速度与伸缩运动的速度互相平衡或匹配，从而使得由变幅运动的速度和伸缩运动的速度合成的吊具的实际速度沿竖直方向，进而使得吊具4在水平面上的位置在起吊过程中保持恒定。可见，本发明的起吊装置在起吊时能够避免被起吊物碰触井洞或者深坑的侧壁，从而具有适应性较好，起吊过程简单，起吊效率较高，起吊晃动较小，安全性较好的优点。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种起吊装置，该起吊装置包括：
基础梯架(2)，该基础梯架(2)铰接在安装平台(1)上，并能够在第一驱动机构(5)的驱动下绕铰接点(A)做变幅运动；
伸缩梯架(3)，该伸缩梯架(3)沿所述基础梯架(2)的延伸方向可滑动地连接在所述基础梯架(2)上，并能够在第二驱动机构(6)的驱动下相对于所述基础梯架(2)进行伸缩运动；其特征在于，
所述起吊装置还包括：
吊具(4)，该吊具(4)设置在所述伸缩梯架(3)的与所述基础梯架(2)的连接端相对的另一端；
角度传感器(7)，该角度传感器(7)用于检测所述基础梯架(2)与水平面之间的角度信息；
距离传感器(8)，该距离传感器(8)用于检测所述吊具(4)与所述铰接点(A)之间的直线距离信息；以及
控制器，该控制器与所述第一驱动机构(5)、所述第二驱动机构(6)、所述角度传感器(7)和所述距离传感器(8)电连接，以接收并根据所述角度信息和所述距离信息控制所述第一驱动机构(5)和所述第二驱动机构(6)，以便调整所述变幅运动和/或所述伸缩运动的速度，使得所述吊具(4)在水平面上的位置在起吊过程中保持恒定。
2.根据权利要求1所述的起吊装置，其特征在于，所述控制器根据所述角度信息和所述直线距离信息控制所述第一驱动机构(5)和所述第二驱动机构(6)，以便调整所述伸缩运动的速度。
3.根据权利要求2所述的起吊装置，其特征在于，所述控制器控制所述第二驱动机构(6)，以便将所述伸缩运动的速度V伸调整为V伸＝ω×L1×tanα，
α为所述角度传感器(7)在起吊初始位置时测得的所述基础梯架(2)与水平面之间的角度；
L1为所述距离传感器(8)测得的所述吊具(4)与所述铰接点(A)之间的直线距离；
ω为变幅运动的预定速度。
4.根据权利要求3所述的起吊装置，其特征在于，在起吊初始位置时，所述吊具(4)与所述铰接点(A)之间的水平距离为L＝L1cosα，所述角度传感器(7)在起吊过程中的预定时刻测得的所述基础梯架(2)与水平面之间的角度为β，所述距离传感器(8)在所述预定时刻测得的所述吊具(4)与所述铰接点(A)之间的直线距离L2，所述吊具(4)与所述铰接点(A)之间在所述预定时刻的水平距离L瞬＝L2cosβ，当L瞬大于L时，所述控制器控制所述第二驱动机构(6)，以便降低所述伸缩运动的速度V伸，当L瞬小于L时，所述控制器控制所述第二驱动机构(6)，以便提高所述伸缩运动的速度V伸，当L瞬等于L时，所述控制器控制所述第二驱动机构(6)，以便将所述伸缩运动的速度V伸调整为V伸＝ω×L1×tanα。
5.根据权利要求3所述的起吊装置，其特征在于，所述第二驱动机构(6)包括通过绳索分别连接所述基础梯架(2)和所述伸缩梯架(3)的双向卷扬机构(9)以及驱动该双向卷扬机构(9)转动的驱动电机，所述控制器根据所述角度信息和所述直线距离信息调整所述驱动电机的转速和旋转方向。
6.根据权利要求5所述的起吊装置，其特征在于，所述驱动电机为伺服电机。
7.根据权利要求3所述的起吊装置，其特征在于，所述距离传感器(8)为用于检测所述伸缩梯架(3)相对于所述基础梯架(2)的伸缩距离信息的距离传感器，所述伸缩梯架(3)相对于所述基础梯架(2)的伸缩距离为L伸，在原始缩回位置，所述吊具(4)与所述铰接点(A)之间的预设距离为L0，直线距离L1＝L伸+L0。
8.根据权利要求1所述的起吊装置，其特征在于，所述第一驱动机构(5)为两端分别连接所述安装平台(1)和所述基础梯架(2)的驱动缸。
9.根据权利要求1所述的起吊装置，其特征在于，所述吊具(4)为吊环。
10.一种云梯消防车，该云梯消防车包括具有转台的消防车本体，其特征在于，所述云梯消防车还包括根据权利要求1-9中任意一项所述的起吊装置，所述起吊装置的安装平台(1)为所述云梯消防车的转台。
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