CN107217877B - 一种停车设备多点液压支承的同步控制 - Google Patents
一种停车设备多点液压支承的同步控制 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种停车设备的多点液压支承及同步控制的技术方案，其要点是针对现有形式存在的液压支承位移精度不可控、上层台板升降容易失衡的隐患，在各个油缸和活塞单元安装位移传感器，在输往各个油缸和活塞单元的液压油路上安装数字同步阀或数字流量阀，停车设备控制系统实时接收位移传感器的输出脉冲信号，然后进行比较，当各个油缸和活塞单元的活塞位移出现偏差，即按设定算法计算出数字同步阀或数字流量阀需要作出的调整，并向数字同步阀或数字流量阀输出控制信号、进行流量控制调整，使得各个油缸和活塞单元的活塞位移相同，从而实现上层台板的平衡升降。
Description
技术领域
本发明涉及机械式停车设备技术领域，更具体地说，涉及两层升降停车设备的上层台板采用液压升降驱动的多点液压支承及同步控制。
背景技术
随着汽车保有量的增加，停车场地不足的问题日趋明显，机械式停车设备已得到广泛应用，其中两层停车设备的市场占有率较大。两层停车设备中，有单独一个车位位置设置、上层台板垂直升降的形式，简称两层升降停车设备。当两层升降停车设备的上层台板采用液压升降驱动、且支承上层台板的油缸和活塞单元多于一个、即为多点液压支承，则涉及液压系统的同步控制。多点液压支承同步控制的最理想方式是闭环控制。现有两层升降停车设备若采用多点液压支承，只依赖常规同步阀（非数字同步阀）的自身精度来实现液压支承的同步，没有采用闭环同步控制技术，造成液压支承的位移精度不可控，容易导致上层台板升降的失衡。
发明内容
本发明的目的在于克服现有两层升降停车设备多点液压支承没有采用闭环同步控制技术的不足，提供一种停车设备的多点液压支承及同步控制技术方案，其特点是上层台板获得两个或两个以上的液压支承，各个支承件由不同的油缸和活塞单元驱动，通过闭环控制保持各个支承件的同步升降，从而使得上层台板平衡升降。
为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：
一种停车设备的多点液压支承，其特征在于：所述停车设备是指在单独一个车位位置设置、上层台板垂直升降的两层停车设备，采用液压泵站作为动力源，上层台板垂直升降的驱动机构由电机、油泵、液压传动件组成的动力传递装置再加上油缸和活塞单元组合而成，其中油缸和活塞单元为垂直升降驱动单元；所述停车设备采用主控芯片为单片机或PLC装置或单板机装置的控制系统作为运行控制装置，通过主控芯片的I/O接口接收外部设施的信号以及向外部设施输出控制信号，用于停车设备的升降驱动同步控制；所述多点液压支承是指上层台板获得两个或两个以上的液压支承，具体是：所述车位位置为矩形平面区域；停车设备在车位位置宽度方向的两侧总共设置有两个或两个以上的立柱、且在任一侧至少设置一个；所述立柱的设置位置偏离上层台板长度方向的中心线，截面为矩形，向内设置有缺口，即为槽状，每个立柱的内部设置有一个油缸和活塞单元作为垂直升降驱动单元，油缸紧固安装在地面或者紧固安装在立柱机架之上，活塞顶端位置设置有支承件，活塞升降、带动支承件升降；所述上层台板为矩形板状钢结构，设置方向与车位位置方向一致，且设置在上述立柱形成的内部区域，上表面承载车辆，上层台板在车位位置宽度方向对应每一个立柱位置设置有一个伸入立柱内部的被支承件或被曳引件；所述被支承件或被曳引件与在该立柱内部设置的支承件的位置对应、设置有垂直导向单元，使得其自由度受立柱结构约束、只能在立柱内部作垂直升降，从而使得上层台板只能作垂直升降；所述垂直导向单元为导向轮结构件或者导向轨道结构件，其固定件和活动件分别安装在被支承件或被曳引件以及立柱之上；停车设备的工作状态是：当上层台板伸入立柱内部设置的是被支承件，则被支承件位于支承件的上方、且两者之间为刚性接触，使得上层台板通过被支承件获得油缸和活塞单元的支承件的刚性支承，活塞升降带动支承件升降，从而使得上层台板跟随升降；当上层台板伸入立柱内部设置的是被曳引件，则被曳引件位于支承件的下方、且两者之间通过链条或钢丝绳连结，使得上层台板通过链条或钢丝绳对被曳引件的曳引、从而获得支承件的支承，活塞升降带动支承件升降，支承件通过链条或钢丝绳曳引被曳引件升降，从而使得上层台板跟随升降。
以上可简述为：停车设备在车位位置设置有两个或两个以上的立柱，车位位置宽度方向的任一侧至少设置一个，立柱的设置位置偏离上层台板长度方向的中心线；一个立柱对应一个油缸和活塞单元，一个油缸和活塞单元对应驱动一个支承件，一个支承件对应支承上层台板的一个被支承件、或者、对应曳引上层台板的一个被曳引件，驱动机构使得油缸和活塞单元的活塞升降、从而驱动支承件升降，最终使得上层台板升降。
上层台板在设置时，其几何尺寸的中心位置与停车设备所在车位位置的几何尺寸的中心位置重合。假定车辆停放时重心位于四只轮胎的中心位置，车辆停放在下层车位时重心在车位位置的中心位置，车辆停放在上层台板时重心在上层台板的中心位置，则：若设置两个立柱，在车位位置的宽度方向两侧分别设置一个立柱，两个立柱在设置时使得中点连线通过或接近车位位置的中心位置，这时，在两个立柱内部设置的支承件的支承点的连线即通过或接近上层台板的中心位置，加上在上层台板设置的被支承件或被曳引件受到立柱结构的约束，上层台板在获得两个立柱内部设置的支承件的刚性支承或者曳引支承时，基本不存在倾覆力矩。为使得两个立柱在设置时中点连线通过或接近车位位置的中心位置，两个立柱应按等距偏离车位位置中心来设置。由于上层台板的中心位置与车位位置的中心位置重合，两个立柱设置于上层台板的宽度方向，以立柱相对于上层台板的位置来描述，即是：以上层台板的长度中心线为基准，其中一个立柱沿上层台板的一侧边线偏离上层台板的长度中心线若干尺寸，另一个立柱沿上层台板的另一侧边线以反方向偏离上层台板的长度中心线相同尺寸，均能满足“两个立柱内部设置的支承件的支承点的连线通过或接近上层台板的中心位置”的条件，使得上层台板在获得两个立柱内部设置的支承件的刚性支承或者曳引支承时，基本不存在倾覆力矩。两个立柱的偏离最大值是两个立柱分别位于上层台板的两个对角位置。若采用两个以上的立柱，则车位位置宽度方向的其中一侧至少设置有一个立柱，另外一侧设置其余的立柱、且至少为一个，各个立柱的中点连线构成一个平面。以设置三个立柱为例，为车位位置宽度方向的其中一侧设置两个立柱，另外一侧设置一个立柱。显然，只要上层台板的中心位置落在该平面之上，则上层台板在获得三个立柱内部设置的支承件的刚性支承或者曳引支承时，基本不存在倾覆力矩。
立柱偏离设置的目的在于至少使得车辆在停车设备内部正常停放（包括在下层车位停放、在上层台板停放以及前进驶入停放、倒车驶入停放）时，立柱不会妨碍驾驶员打开车辆前门。很明显，若采用较大的偏离尺寸设置立柱，则立柱除了不会妨碍驾驶员打开车辆前门之外，甚至可以使得立柱不会妨碍驾驶员打开车辆后门。
进一步地，基于上述一种停车设备的多点液压支承，其同步控制的特征在于：所述同步控制是指在各个立柱内部设置的各个油缸和活塞单元采用闭环同步控制技术，具体是：在每一个油缸和活塞单元安装位移传感器进行活塞的位移实时测量，所述位移传感器是直接测量物体相对位移并对外输出脉冲信号的电子装置；或者，所述位移传感器是：在立柱结构上紧固安装齿条、在活塞或者在与活塞同步运行的支承件上安装与齿条啮合、可自由转动的齿轮，通过对射光电测量齿隙的方法得出齿轮转角脉冲信号并对外输出；所述位移传感器的输出脉冲信号接至停车设备控制系统的I/O接口；停车设备控制系统通过位移传感器确定各个活塞的位移，然后进行误差分析、计算以及确定补偿调整参数，然后向数字调节阀发出控制信号、实施同步控制；所述数字调节阀为数字同步阀，各个油缸和活塞单元通过数字同步阀进行驱动，数字同步阀调整相关阀门流量的控制信号接至停车设备控制系统的I/O接口，停车设备控制系统向数字同步阀输出控制信号，使得数字同步阀进行流量控制调整。
数字同步阀通过数字信号驱动放大电路控制同步阀两个输出端口的流量分配，在可调节范围内实现任意比例的无级调整，对比现有常用的同步阀（非数字同步阀）只依靠内部结构和精度来控制两个输出端口的流量分配，是一个革命性的改进，近十几年已得到持续的推广应用。
进一步地，基于上述一种停车设备的多点液压支承的同步控制，其特征在于：所述数字调节阀为数字比例流量阀，各个油缸和活塞单元首先通过现有常规的同步阀、即非数字同步阀进行驱动，然后在同步阀的输出接口与油缸和活塞单元之间的液压油路上设置数字比例流量阀，数字比例流量阀的调整阀门流量控制信号接至停车设备控制系统的I/O接口，停车设备控制系统向数字比例流量阀输出控制信号，使得数字比例流量阀进行流量控制调整。
数字流量阀通过数字信号驱动放大电路控制其输出端口的流量，在可调节范围内实现无级调整。上述做法实际上是使用一个现有常用的同步阀（非数字同步阀）加上两个数字流量阀来取代一个数字同步阀。
进一步地，基于上述一种停车设备的多点液压支承的同步控制，其特征在于：所述数字调节阀为数字比例调速阀，各个油缸和活塞单元的其中一个通过手动速度调节阀调定速度，其余油缸和活塞单元通过数字比例调速阀实时调整速度；其中，手动速度调节阀的调定速度须低于任一个数字比例调速阀的最大调整速度；数字比例调速阀的速度调整控制信号接至停车设备控制系统的I/O接口，停车设备控制系统向数字比例调速阀输出控制信号，使得数字比例调速阀进行速度控制调整。
相对于前述的技术方案，采用数字比例调速阀的技术方案结构相对简单、成本也相对较低。
进一步地，基于前述一种停车设备的多点液压支承的同步控制，其特征在于：所述同步控制的技术方案同样适用于垂直升降驱动单元为多个油缸和活塞单元、需要进行运行同步的其他类型的停车设备。
与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：为液压驱动多点液压支承的两层升降停车设备提供上层台板各个油缸和活塞单元闭环同步控制技术方案，避免现有形式存在的液压支承位移精度不可控、上层台板升降容易失衡的隐患。
附图说明
图1是本发明一种停车设备的多点液压支承及同步控制其中的刚性支承示意图。图中，2上层台板；3-1活塞一；3-2活塞二；5-1油缸一；5-2油缸二；8-1立柱一；8-2立柱二；15-1被支承件一；15-2被支承件二；16-1支承件一；16-2支承件二。
图2是本发明一种停车设备的多点液压支承及同步控制其中的曳引支承示意图。图中，2上层台板；3-1活塞一；3-2活塞二；5-1油缸一；5-2油缸二；8-1立柱一；8-2立柱二；16-1支承件一；16-2支承件二；18-1链索一；18-2链索二；19-1被曳引件一；19-2被曳引件二。
图3是本发明一种停车设备的多点液压支承及同步控制其中设置三个立柱的布局示意图。图中，2上层台板；8-1立柱一；8-2立柱二；8-3立柱三；20长度方向中心线。
图4是本发明一种停车设备的多点刚性支承及同步方法其中一个实施例的示意图。图中，1控制系统；2上层台板；3-1活塞一；3-2活塞二；4-1位移传感器一；4-2位移传感器二；5-1油缸一；5-2油缸二；6-1单向阀一；6-2单向阀二；6-3单向阀三；6-4单向阀四；7手动调速阀；9-1单向阀五；9-2单向阀六；9-3单向阀七；9-4单向阀八；10数字比例调速阀；11液控单向阀；12三位四通换向阀；13油泵；14油箱。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。
图1所示，为本发明一种停车设备的多点液压支承及同步控制其中的刚性支承的示意图。图中可见，在车位位置设置有两个立柱，分别为立柱一8-1和立柱二8-2；立柱一8-1的内部设置有由油缸一5-1和活塞一3-1组成的垂直升降驱动单元，活塞一3-1的端部设置有支承件一16-1，支承件一16-1的上表面与上层台板2左侧设置的被支承件一15-1的下表面直接接触，形成刚性支承；立柱二8-2的内部设置有由油缸二5-2和活塞二3-2组成的垂直升降驱动单元，活塞二3-2的端部设置有支承件二16-2，支承件二16-2的上表面与上层台板2右侧设置的被支承件二15-2的下表面直接接触，形成刚性支承。活塞一3-1和活塞二3-2上升、带动支承件一16-1和支承件二16-2上升，使得刚性支承的被支承件一15-1和被支承件二15-2上升、从而使得上层台板2上升。活塞一3-1和活塞二3-2下降，上层台板2在重力的作用下下降，使得被支承件一15-1和被支承件二15-2下降，并带动支承件一16-1和支承件二16-2下降，使得支承件一16-1与被支承件一15-1始终保持接触，支承件二16-2与被支承件二15-2始终保持接触。
图2所示，为本发明一种停车设备的多点液压支承及同步控制其中的曳引支承的示意图。图中可见，在车位位置设置有两个立柱，分别为立柱一8-1和立柱二8-2；立柱一8-1的内部设置有由油缸一5-1和活塞一3-1组成的垂直升降驱动单元，活塞一3-1的端部设置有支承件一16-1，支承件一16-1设置有链索一18-1、并对上层台板2左侧设置的被曳引件一19-1形成曳引支承；立柱二8-2的内部设置有由油缸二5-2和活塞二3-2组成的垂直升降驱动单元，活塞二3-2的端部设置有支承件二16-2，支承件二16-2设置有链索二18-2、并对上层台板2右侧设置的被曳引件二19-2形成曳引支承。活塞一3-1和活塞二3-2上升、带动支承件一16-1和支承件二16-2上升，在链索一18-1和链索二18-2的曳引支承下，使得被曳引件一19-1和被曳引件二19-2上升、从而使得上层台板2上升。活塞一3-1和活塞二3-2下降，上层台板2在重力的作用下下降，使得被曳引件一19-1和被曳引件二19-2下降；在链索一18-1和链索二18-2的曳引带动下，支承件一16-1和支承件二16-2下降，使得支承件一16-1与活塞一3-1的端部始终保持接触，支承件二16-2与活塞二3-2的端部始终保持接触。
图3所示，为本发明一种停车设备的多点液压支承及同步控制其中设置三个立柱的布局示意图。图中可见，靠近上层台板2上方的侧边线位置设置有立柱一8-1，靠近下方的侧边线位置设置有立柱二8-2和立柱三8-3；三个立柱均偏离上层台板3的长度方向中心线20设置，上层台板2的中心位置落在三个立柱中点连线构成的平面之上，上层台板2在获得三个立柱内部设置的支承件的刚性支承或者曳引支承时，不存在倾覆力矩。
若图3取消立柱8-2，则为设置两个立柱的结构。此时，上层台板2的中心位置接近两个立柱中点连线，上层台板2在获得两个立柱内部设置的支承件的刚性支承或者曳引支承时，基本不存在倾覆力矩。
图4所示，为本发明一种停车设备的多点液压支承及同步控制其中一个实施例的示意图。本实施例为上层台板两点支承，由一个手动调速阀、一个数字比例调速阀、两个位移传感器与一个控制系统进行同步控制。
从图4自上而下观察可以看到：控制系统1接收位移传感器一4-1和位移传感器二4-2的信号，输出控制信号控制数字比例调速阀10；油缸一5-1和活塞一3-1组成左侧的垂直升降驱动单元，活塞一3-1的端部同时为支承件；油缸二5-2和活塞二3-2组成右侧的垂直升降驱动单元，活塞二3-2的端部同时为支承件；活塞一3-1的端部和活塞二3-2的端部对上层台板2实施直接支承。
从图4自下而上观察，可以看到：液压系统通过三位四通换向阀12进行液压油的流向转换。当油泵13动作，三位四通换向阀12的阀芯向右移动，压力油通过油泵13、三位四通换向阀12流向液控单向阀11，液控单向阀11输出的压力油分为两路：左侧压力油经过单向阀三6-3、手动调速阀7、单向阀二6-2，然后往油缸一5-1的底部供油，使得活塞一3-1上升，油缸一5-1上部的回油直接通过三位四通换向阀12回到油箱14；右侧压力油经过单向阀七9-3、数字比例调速阀10、单向阀六9-2，然后往油缸二5-2的底部供油，使得活塞二3-2上升，油缸二5-2上部的回油直接通过三位四通换向阀12回到油箱14。活塞一3-1上升和活塞二3-2上升、使得上层台板2上升。
当油泵13不动作，三位四通换向阀12的阀芯向左移动，在上层台板2的重力作用下，活塞一3-1和活塞二3-2下降，活塞一3-1和活塞二3-2下降、使得上层台板2下降。上层台板2的重力作用使得液控单向阀11在油路压力的作用下导通；左侧油路液压油的流向为：油缸一5-1底部流出的压力油经过单向阀一6-1、手动调速阀7、单向阀四6-4，然后通过已导通的液控单向阀11回流至油箱14；右侧油路液压油的流向为：油缸二5-2底部流出的压力油经过单向阀五9-1、数字比例调速阀10、单向阀八9-4，然后通过已导通的液控单向阀11回流至油箱14。
本实施例的关键在于活塞一3-1、活塞二3-2的升降运行同步，其中起主要作用的部件为手动速度调节阀7、数字比例调速阀10、位移传感器一4-1、位移传感器二4-2和控制系统1。首先，需要为手动速度调节阀7调定速度，该速度须低于数字比例调速阀10的最大速度，且需留有余度，便于数字比例调速阀10做出速度调整。数字比例调速阀10的速度调整控制信号输入端接至控制系统1的I/O接口；位移传感器一4-1和位移传感器二4-2分别设置在活塞一3-1和活塞二3-2之上，对活塞一3-1和活塞二3-2分别进行位移方向和位移速度的实时测量。位移传感器一4-1和位移传感器二4-2的信号输出端分别接至控制系统1的I/O接口。由于手动速度调节阀7在速度调定之后，在液压系统运行过程中不能进行调整，即活塞一3-1的升降位移速度不能调整，故本实施例同步控制的过程是通过及时调整活塞二3-2跟随活塞一3-1的升降位移速度，达到同步位移的目的。
当液压系统开始运行，活塞一3-1和活塞二3-2的升降位移分别被位移传感器一4-1和位移传感器二4-2实时检测、相关数据发往控制系统1；控制系统1通过相关数据确定活塞一3-1和活塞二3-2的位移情况，并进行误差分析、计算以及确定补偿调整参数；当需要调整活塞二3-2的位移速度时，控制系统1向数字比例调速阀10发出控制信号，使得数字比例调速阀10对活塞二3-2进行速度控制调整、及时跟随活塞一3-1的升降位移，实现活塞一3-1和活塞二3-2的同步位移。
为满足安全的需要，本实施例油缸和活塞单元须在油缸的底部安装电控单向阀。而本实施例油缸和活塞单元其中的活塞若改为柱塞，在油缸的底部安装电控双向阀，则图示的三位四通换向阀12可以取消，液压系统将有所简化。
数字调节阀为数字同步阀或者数字流量阀的相关技术方案相对简单，可参考上述实施例，这里不作赘述。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种停车设备多点液压支承的同步控制，其特征在于：所述停车设备是指在单独一个车位位置设置、上层台板垂直升降的两层停车设备，采用液压泵站作为动力源，上层台板垂直升降的驱动机构由电机、油泵、液压传动件组成的动力传递装置再加上油缸和活塞单元组合而成，其中油缸和活塞单元为垂直升降驱动单元；所述停车设备采用主控芯片为单片机或PLC装置或单板机装置的控制系统作为运行控制装置，通过主控芯片的I/O接口接收外部设施的信号以及向外部设施输出控制信号，用于停车设备的升降驱动同步控制；所述多点液压支承是指上层台板获得两个以上的液压支承，具体是：所述车位位置为矩形平面区域；停车设备在车位位置宽度方向的两侧总共设置有两个以上的立柱、且在任一侧至少设置一个；所述立柱的设置位置偏离上层台板长度方向的中心线，截面为矩形，向内设置有缺口，即为槽状，每个立柱的内部设置有一个油缸和活塞单元作为垂直升降驱动单元，油缸紧固安装在地面或者紧固安装在立柱机架之上，活塞顶端位置设置有支承件，活塞升降、带动支承件升降；所述上层台板为矩形板状钢结构，设置方向与车位位置方向一致，且设置在上述立柱形成的内部区域，上表面承载车辆，上层台板在车位位置宽度方向对应每一个立柱位置设置有一个伸入立柱内部的被支承件或被曳引件；所述被支承件或被曳引件与在该立柱内部设置的支承件的位置对应、设置有垂直导向单元，使得其自由度受立柱结构约束、只能在立柱内部作垂直升降，从而使得上层台板只能作垂直升降；所述垂直导向单元为导向轮结构件或者导向轨道结构件，其固定件和活动件分别安装在被支承件或被曳引件以及立柱之上；停车设备的工作状态是：当上层台板伸入立柱内部设置的是被支承件，则被支承件位于支承件的上方、且两者之间为刚性接触，使得上层台板通过被支承件获得油缸和活塞单元的支承件的刚性支承，活塞升降带动支承件升降，从而使得上层台板跟随升降；当上层台板伸入立柱内部设置的是被曳引件，则被曳引件位于支承件的下方、且两者之间通过链条或钢丝绳连结，使得上层台板通过链条或钢丝绳对被曳引件的曳引、从而获得支承件的支承，活塞升降带动支承件升降，支承件通过链条或钢丝绳曳引被曳引件升降，从而使得上层台板跟随升降；
所述同步控制采用闭环同步控制技术，具体是：在每一个油缸和活塞单元安装位移传感器进行活塞的位移实时测量，所述位移传感器是直接测量物体相对位移并对外输出脉冲信号的电子装置；或者，所述位移传感器是：在立柱结构上紧固安装齿条、在活塞或者在与活塞同步运行的支承件上安装与齿条啮合、可自由转动的齿轮，通过对射光电测量齿隙的方法得出齿轮转角脉冲信号并对外输出；所述位移传感器的输出脉冲信号接至停车设备控制系统的I/O接口；停车设备控制系统通过位移传感器确定各个活塞的位移，然后进行误差分析、计算以及确定补偿调整参数，然后向数字调节阀发出控制信号、实施同步控制；所述数字调节阀采用以下两个方案的其中一个：
方案一：所述数字调节阀为数字比例流量阀，各个油缸和活塞单元首先通过现有常规的同步阀、即非数字同步阀进行驱动，然后在同步阀的输出接口与油缸和活塞单元之间的液压油路上设置数字比例流量阀，数字比例流量阀的调整阀门流量控制信号接至停车设备控制系统的I/O接口，停车设备控制系统向数字比例流量阀输出控制信号，使得数字比例流量阀进行流量控制调整；
方案二：所述数字调节阀为数字比例调速阀，各个油缸和活塞单元的其中一个通过手动速度调节阀调定速度，其余油缸和活塞单元通过数字比例调速阀实时调整速度；其中，手动速度调节阀的调定速度须低于任一个数字比例调速阀的最大调整速度；数字比例调速阀的速度调整控制信号接至停车设备控制系统的I/O接口，停车设备控制系统向数字比例调速阀输出控制信号，使得数字比例调速阀进行速度控制调整。
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