CN107010576B - 具有负载检测装置和集成倾角传感器的起重机构和工作台 - Google Patents

Abstract

一种具有负载检测装置和集成倾角传感器的起重机机构和工作平台，包括测力传感器。用于移动工作平台的起重机机构可安装在基座上并且包括可倾斜悬臂。测力传感器作为唯一的连接布置在可倾斜悬臂和工作平台之间，并且包括力传感器和倾角传感器。力传感器被配置为检测起重机机构和工作平台之间的力、横向力矩、偏转力矩或扭矩。倾角传感器被配置为用于确定工作平台的倾斜度。力传感器和倾角传感器具有公共壳体。

Description

具有负载检测装置和集成倾角传感器的起重机构和工作台

技术领域

本发明的实施例涉及一种具有负载检测装置和集成倾角传感器的起重机机构和工作平台。通常，本发明属于高架工作平台领域，例如，液压高架工作平台，其通过起重机和卡车安装并且通常必须设置有所称的负载检测装置。

背景技术

例如，了解到根据欧洲专利申请EP 1 382 562 A1的负载检测装置布置在起重机机构和工作平台之间。

此外，专利申请公开文本EP 1 378 482 A1以及EP 1 466 862 A1各自公开了一种高架工作平台，其具有伸缩悬臂和布置在伸缩悬臂端部的工作升降架。两个文件提出的机构，均允许工作升降架基本上平行于地面移动。

基于负载检测和基于倾斜调节的安全关断是单独的系统，每个系统通常在工作升降架中设置至少一个传感器，使得每个系统分别需要沿着悬臂和伸缩悬臂单独布线。首先，这增加了生产高架工作平台时的装配工作量。此外，粗电缆线束在操作期间成为妨碍物。因此，需要一种改进的方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的集成电气保护、监测和/或控制的装置。

该目的通过独立权利要求来解决。

本发明的实施例分别提供一种具有负载检测装置的起重机机构和工作平台。用于移动工作平台的起重机机构可安装在基座上并且包括可倾斜悬臂。负载检测装置包括测力传感器。测力传感器布置在用于移动工作平台的起重机机构和该工作平台之间，使得起重机机构可以垂直和/或水平地移动以及倾斜工作平台。测力传感器被布置为唯一地连接在可倾斜悬臂和工作平台之间。测力传感器包括力传感器和倾角传感器。力传感器被配置为检测起重机机构和工作平台之间的力、横向力矩或偏转力矩和/或扭矩。倾角传感器被配置为用于确定工作平台的倾斜度，例如，相对于起重机机构或相对于与地面相关的绝对参照物，即与重力相关。这里，力传感器和倾角传感器具有公共壳体。

在本发明中发现，具有力传感器的现有的典型测力传感器总是布置在起重机机构和工作平台之间，但是特别地相对于工作平台固定，使得倾角传感器也可以集成到其中，因为测力传感器在倾斜度方面总是显示与工作平台相同的行为。通过结合这两个传感器元件，可以获得重要的协同效应和节省成本。仅将两个传感器设置在共同的壳体中减少了装配工作。这里，可能是由壳体形成该测力传感器，但也可能是，两个传感器元件布置在测力传感器内的单独壳体中。关于检测外部误差的进一步有益效果将在下面讨论。

根据实施例，负载检测装置包括用于力测量的一个或多个应变仪。这些应变仪被配置为用于确定淀积材料中的张力，并且从其开始确定分别在起重机机构和悬臂以及工作升降架之间的负载的值。根据实施例，提供了多个应变仪，使得冗余监测成为可能。

例如，悬臂可以是伸缩悬臂或固定悬臂，用于倾斜工作平台的可倾斜悬臂安装在该悬臂上。例如，该可倾斜悬臂可以由调平油缸操作。可倾斜悬臂通常依靠倾角传感器信号来定向，使得工作平台基本上平行于地面或基本上垂直于重力。

实现倾角传感器存在不同的变化方式。根据第一实施例，倾角传感器可以与水平仪相当，并且可以确定关于重力的绝对倾斜度，例如，通过电容性监测摆装置。或者，根据进一步的实施例，倾角传感器还可以配置为确定伸缩悬臂/固定悬臂和可倾斜悬臂之间倾斜度的角度传感器。

根据优选的实施例，尤其是为了减小布线工作，力传感器和倾角传感器都由公共信号线和/或甚至公共能量供应来控制。

如上所述，根据实施例，可以通过冗余方式布置实施力传感器。根据实施例，还可以通过冗余方式布置实施倾角传感器。根据优选的实施例，在负载检测装置内，将仅设置一个电流源(电源)以及对每个“通道”设置一个微控制器用于评估传感器测量值。所有这些措施，一方面，具有减少机器上的布线工作(即装配工作)的有益效果。除此之外，简化布线，降低了整机的复杂性。

根据进一步的实施例，测力传感器可以连接至作为负载检测装置的一部分的评估单元。这里，应当注意，评估单元不一定必须布置在测力传感器内。由于一个或多个力传感器或者一个或多个倾角传感器都通过容纳在同一个评估单元中的评估电子器件来评估，因此也可以同时校准所有这些传感器。因此，根据进一步的实施例，评估单元可以配置为执行常规校准方法，例如，用于校准所有传感器的温度特性。这在生产和操作期间节省了人员和设备的成本。

根据进一步的实施例，倾角传感器也可以被实现为加速度传感器。这样带来的有益效果是，还可以检测工作平台的加速度，以用于推断外部误差(例如，在路边上行驶时，导致起重机机构和工作平台的上下摆动或往复运动)。因此，在利用力传感器检测负载变化和利用加速度传感器检测加速度的期间，评估单元可以配置为检测外部误差，并且基于此，将传感器置于某种延迟状态，以在一定时间段(0.5s或1s)内忽略它们的信号。

在从属权利要求中定义进一步的实施方式。

附图说明

下面将基于附图对本发明的实施例进行阐述，其中：

图1是根据实施例的用于起重机机构和工作平台的负载检测装置的示意性框图；

图2a-2d是根据实施例的起重机机构、工作平台和布置在它们之间的包括力传感器和倾角传感器的测力传感器的示意性三维图；以及

图3是根据扩展实施例的负载检测装置的示意图。

具体实施方式

在详细阐述本发明的实施例和附图之前，应当注意，相同的元件和结构附有相同的附图标记，从而对相同元件和结构的描述可分别互为适用和互为替换。

图1示出了起重机机构10，其具有工作升降架20和布置在起重机机构10和工作升降架20之间的测力传感器30，形成了负载检测装置1。起重机机构10可以(可倾斜地或可旋转地)安装在基座5上，例如，移动拖车或半拖车。

在此实施例中，起重机机构10包括(固定的)悬臂12，其通过铰链16连接至可倾斜悬臂14。铰链16允许可倾斜悬臂14以及其所带动的升降架20以及测力传感器30相对于悬臂12围绕旋转轴线16a倾斜。因此，当升降架20倾斜时，测力传感器30也相应地倾斜。

测力传感器30布置在升降架20和可倾斜悬臂14之间，并且因此配置为用于确定悬臂14和工作升降架20之间的弯矩和剪切力以及压力。接下来，将基于测力传感器30的放大形式来阐述力传感器32和倾角传感器34。

例如，力传感器32是基于测力传感器30和壳体的确定变形，或基于测力传感器30的另一变形设备。该变形是通过应变仪(电阻式力传感器)或不同的诸如压电式力传感器的力传感器来确定，并且被用作负载测量，因为该变形(直接地)取决于在工作升降架20上承重的负载。因此，变形取决于升降架20的负载，其中也必须考虑变形体的材料参数。因此，在测力传感器和变形体的校准过程中，需分别预先确定负载和变形体的变形之间的这种依赖关系。

这里，应当注意，关于测力传感器如何相对于工作升降架布置(在侧面或下方)，由于扭转力还是压缩力的缘故，存在不同的变形体。这种变形体的实例是S形弹簧波纹管，弯曲梁或环形扭簧，如将在图2中更详细地阐述。

此外，倾角传感器34也集成在测力传感器30中。例如，倾角传感器34可相对于测力传感器30和工作升降架20水平和/或垂直布置。由于负载检测装置30和测力传感器30分别牢固地连接至升降架20，所以负载检测装置的倾角传感器测量与单独的倾角传感器相同的倾斜角度。因此，该倾角传感器34对测力传感器30的倾斜度进行检测，并且同时也检测工作升降架20的倾斜度，使得其可以通过诸如起重机机构来补偿。例如，倾角传感器34可以包括类似于铅锤的主体，其可以被以电子、电感、电容或光学的方式监测，以便确定其相对于重力的位置。此外，模仿水平仪的液态系统也是已知的技术。

根据实施例，测力传感器30的传感器32-34连接至公共线38，通常通过公共线38来给两个传感器32和34提供能量(参照附图标记38e)。此外，作为能量线38e的替代或补充，可以在信号体38中提供信号线38S，通过该信号线38S，将利用传感器32-34确定的信号提供给另外的装置，例如，高架工作平台的控制装置。

在下文中，参照图2a-d，将阐述测力传感器相对于工作升降架20的不同位置。

图2a-2c示出了测力感器30’相对于工作升降架20的横向布置。为了完整起见，应当注意，测力传感器30’包括力传感器(这里，例如，弯曲梁传感器)以及倾角传感器(这里，例如，铅锤传感器)。

测力传感器30’包括用于工作升降架的第一法兰32’以及用于可移动悬臂14的第二法兰34’。两个法兰34’和32’通过所谓的角板配置，使得可以从侧面(参见附图标记34s’和32s’)进行螺纹配接。因此，每个法兰32’和34’分别通过螺钉连接32s’和34s’横向地连接至测力传感器的半部38a’和30b’。

两个半部30a’和30b’通过变形元件(未示出)彼此连接，其中变形元件布置有实际力传感器(DMS)。可以看到，尤其如图2c所示，测力传感器30’在两个半部30a’和30b’之间的区域中的弯曲是由工作升降架20上的力F(参见弯矩M)造成。可以通过力传感器来确定弯矩M，可以再次从该力传感器(通过数学方式或基于经验值)推断出力F。

图2c中所示的水平升降架可以围绕铰链接头16’倾斜，更准确地说，围绕旋转轴线16R’倾斜。为此，可倾斜悬臂14相对于悬臂12’倾斜，在此实施例中，悬臂12’配置为伸缩悬臂(参见伸缩元件12a’、12b’和12c’)。分别通过倾角传感器确定倾斜和倾斜度，这已经参照图1阐述过，从而使得可以利用诸如布置在接头16’的区域中的液压调平油缸来补偿倾斜度。

从传感器信号开始的倾斜控制是由连接至负载检测装置的评估单元的控件来执行。这里，应当注意，该控件和负载评估装置优选地不布置在悬臂或工作升降架上，而是布置在工作平台的(车辆)基座上。

图2d示出了通过设置在工作升降架20”下方的测力传感器30”连接至悬臂14”的工作升降架20”。通过在工作升降架20”一侧上的法兰32”和在悬臂14”一侧上的法兰34”两个法兰进行连接。

由于悬臂14”、测力传感器30”和升降架20”彼此堆叠，当工作升降架20”被加载时，压力(参见箭头D)施加在测力传感器30上。结果，该压力D用作负载F的度量。显然，测力传感器30”还包括对传感器(未示出)的倾斜度，该传感器测量测力传感器30”的倾斜度，由于测力传感器与升降架20”和悬臂14”的固定连接，所以它们的倾斜度是相同的。为了完整起见，应当注意，悬臂14”可再次分别围绕接头16”和枢轴点16R”倾斜。

根据进一步的实施例，如上所述，负载检测装置包括评估单元，该评估单元连接至测力传感器并且具体地连接至测力传感器30的两个传感器32和34(参见附图)。根据进一步的实施例，评估单元可以配置为同时检测两个传感器。这里，评估单元也可以与两个传感器元件力传感器和倾角传感器一起布置在同一壳体中。也就是说，如果测力传感器本身形成壳体，则评估单元也可以布置在测力传感器中与两个传感器元件分开。然而，如果两个传感器元件布置在测力传感器内的单独的壳体中，则评估单元也可以布置在该壳体内。

根据优选的实施例，至少还可以有力传感器或倾角传感器，但是优选地以冗余方式配置两个传感器。

即使在上述实施例中假定，通过用于确定工作升降架上的负载的力传感器确定弯矩或压力，应当注意，当力传感器相应地布置在悬臂和工作升降架之间时，还可以确定另外的力，例如，横向力矩或偏转力矩或扭矩，这对于工作升降架上的负载是重要的。

即使在上述实施例中假设使用应变仪作为力传感器，应当注意，也可以使用其他测量原理。一个实例是所谓的振弦测量原理。利用振弦式负载测量设备，可以测量转移到电线的张力的量(例如，在测量单元中跨越的电线，用于确定测量单元上的负载)。为此，激励测量单元中的电线使其振动，其中由于待测量受力的负载而使电线失谐，使得从修改的电线固有频率开始，可以确定在其上的负载。

根据实施例，参照图1，可以提供相对倾角传感器来代替绝对倾角传感器34，其耦合至接头16并确定悬臂12和可倾斜悬臂14之间的倾斜角度。

从负载传感器和倾角传感器的组合开始，根据进一步的实施例，将产生进一步的应用，下面将参照图3进行阐述。这里，应当注意，倾角传感器为加速度传感器，其主要配置为检测对一个或多个传感器元件起倾斜度变化作用的加速度，但还可以检测空间中至少一个方向上的加速度。

在当前使用的负载测量单元中(没有集成的倾角传感器)，即使当平台在操作期间移动，例如，在路边行驶时，也能检测到重量变化(还可能是过载)。然后，伸缩悬臂架臂将开始摆动，这表明升降架的重量发生变化，尽管升降架的重量保持不变。在这种情况下，布置在伸缩架臂上的倾角传感器将仅指示最小的倾斜或没有倾斜变化，因为所测量的倾斜值以加速度补偿的方式输出，即作用于倾角传感器上的加速度被过滤掉。

在路边行驶时，当延伸或缩回伸缩悬臂架臂时，也会出现相同的问题，因为直到获得均匀移动速度前，加速度一直作用于负载测量单元上。到目前为止，这种发生的负载变化由机器控制来处理，使得当负载变化在一时间x内时，即存在几秒钟时，才能安全地检测到负载变化。直到那时，才可以假定重量或过载的变化可能很大。然而，这并不显着增加系统的误差反应时间。

通过将倾角传感器集成到测力传感器中，可以消除作用于测力传感器上的加速度的影响，下面将基于图3进行阐释。

图3示出了具有集成倾角传感器34的测力传感器30的示意性框图。这里，附图标记34a表示用于倾斜度和加速度测量的一个或多个传感器元件。优选地，使用两个偏移90度的MEMS传感器，但仅测量一个轴线的倾斜度。因此，原始测量值是尚未经加速度补偿的信号。仅由下游滤波器34b执行补偿。通过信号线34S将原始测量值提供给力传感器32，然后可以从该信号导出加速度是否作用于测力传感器30上(例如，通过在路边上行驶等。)或者是否存在升降架的重量的实际变化。加速度补偿的倾斜值通过公共信号线38S传送至评估单元50。

上述实施例仅仅是对本发明的原理的说明。显然，对于熟悉本领域的其他技术人员，本文所述的布置和细节的修改和变化将是显而易见的。因此，本发明仅旨在由所附权利要求的范围限制，而不是由本文基于实施例的描述和阐述的具体细节来限制。

Claims (12)

1.一种具有负载检测装置（1）的起重机机构和工作平台，其特征在于，包括：

用于移动工作平台的起重机机构（10），其中，所述起重机机构安装在基座上并且包括可倾斜悬臂（14、14’’）；

测力传感器(30、30’、30’’)，所述测力传感器(30、30’、30’’)被布置为仅连接于所述可倾斜悬臂（14、14’’）和所述工作平台（20）之间，其中

所述测力传感器(30、30’、30’’)包括力传感器（32），所述力传感器（32）被配置为检测所述起重机机构（10）和所述工作平台（20）之间的力、横向或偏转力矩、和/或扭矩；以及

倾角传感器（34），所述倾角传感器（34）被配置为检测工作平台（20）的倾斜度并且其中所述倾角传感器（34）是加速度传感器，其中

所述力传感器（32）和所述倾角传感器（34）包括公共壳体；以及

其中，所述力传感器（32）和所述倾角传感器（34）通过公共信号线（38S）和/或通过公共能量供应线（38E）连接至评估单元；

其中，所述负载检测装置（1）包括评估单元，所述评估单元用于评估作为倾角传感器（34）的力传感器（32）和加速度传感器，并且其中，在利用所述力传感器（32）检测负载变化和利用所述加速度传感器检测加速度的同时发生期间，所述评估单元被配置为检测外部误差；所述评估单元被配置为使传感器处于等待状态，并且在特定时间段内忽略所述测力传感器(30、30’、30’’) 和/或倾角传感器（34）的信号。

2.根据权利要求1所述的具有负载检测装置（1）的起重机机构和工作平台，其中，所述力传感器（32）包括一个或多个应变仪。

3.根据权利要求1所述的具有负载检测装置（1）的起重机机构和工作平台，其中，所述起重机机构（10）包括悬臂（12）和至少一个铰链接头（16’）。

4.根据权利要求3所述的具有负载检测装置（1）的起重机机构和工作平台，其中，所述悬臂（12）是伸缩悬臂（12’）或固定悬臂（12），所述伸缩悬臂（12’）或所述固定悬臂（12）通过铰链接头（16’）连接至可倾斜臂（14、14’’）。

5.根据权利要求4所述的具有负载检测装置（1）的起重机机构和工作平台，其中，在所述伸缩悬臂（12’）或所述固定悬臂（12）和所述可倾斜臂（14、14’’）之间设置有调平油缸，所述调平油缸被配置为相对于所述伸缩悬臂（12’）或所述固定悬臂（12）使所述可倾斜悬臂（14、14’’）倾斜。

6.根据权利要求1所述的具有负载检测装置（1）的起重机机构和工作平台，其中，所述倾角传感器（34）被配置为确定相对于地面和/或相对于重力的倾斜度。

7.根据权利要求4或5所述的具有负载检测装置（1）的起重机机构和工作平台，其中，所述倾角传感器（34）是角度传感器，所述角度传感器被配置为确定所述伸缩悬臂（12’）或所述固定悬臂（12）和所述可倾斜臂（14、14’’）之间的倾斜角度。

8.根据权利要求1所述的具有负载检测装置（1）的起重机机构和工作平台，其中，所述测力传感器（30、30’、30’’）设置在所述工作平台的下方或侧面，并且牢固地连接至所述工作平台，使得所述测力传感器（30、30’、30’’）与所述工作平台（20、20’’）一起倾斜。

9.根据权利要求1所述的具有负载检测装置（1）的起重机机构和工作平台，其中，所述力传感器（32）和/或所述倾角传感器（34）以冗余方式设置在所述测力传感器（30、30’、30’’）中。

10.根据权利要求9所述的具有负载检测装置（1）的起重机机构和工作平台，其中，以冗余方式设置的多个所述力传感器（32）中的第一个力传感器和以冗余方式设置的多个所述倾角传感器（32）中的第一个倾角传感器，通过公共信号线（38S）和/或通过公共能量供应线（38）连接至评估单元和/或公共能量供应单元，以及

其中，以冗余方式设置的多个所述力传感器（32）中的第二个力传感器和以冗余方式设置的多个所述倾角传感器（34）中的第二个倾角传感器，通过公共信号线（38S）和/或通过公共能量供应线（38）连接至评估单元和/或公共能量供应单元。

11.根据权利要求1所述的具有负载检测装置（1）的起重机机构和工作平台，其中，所述负载检测装置（1）包括评估单元，所述评估单元用于评估力传感器（32）和倾角传感器（34）。

12.根据权利要求11所述的具有负载检测装置（1）的起重机机构和工作平台，其中，所述评估单元被配置为以常规校准方法校准所述力传感器（32）和所述倾角传感器（34）。

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