CN108455489A - 用于自推进式工作机器的改进稳定器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于自推进式工作机器(1)的稳定系统，所述自推进式工作机器例如为伸缩式装卸机等，所述自推进式工作机器包括多个稳定器臂(2)，其能够放置在地面上以使机器(1)能够稳定。所述稳定系统(1)还包括：一个或多个测量装置(6)，其能够检测臂(2)承受的压力并且根据检测到的压力产生压力信号；以及至少一个处理单元，所述处理单元连接到测量装置(6)并且包括位置模块，该位置模块被配置为基于压力信号确定臂(2)是否放置在地面上。

Description

用于自推进式工作机器的改进稳定器

技术领域

本发明涉及用于自推进式工作机器(特别是伸缩式装卸机或伸缩 臂叉装机)的改进稳定器。

背景技术

伸缩式装卸机是已知的，其包括配备有位于轮子上的可移动框架 的车辆，所述车辆包括装配在框架上的平台，该平台进而安装驾驶室 和伸缩式可伸展操纵臂。

在臂的远端，存在用于提升或移动负载的工具，例如叉子、篮子、 侧向平移器、起重机等。

为了将负载提升并移动到升高的高度并且具有显著的范围，有必 要使车辆稳定。

用于所谓的“剪刀”类型的伸缩式装卸机的稳定器是已知的，该 稳定器包括两个稳定单元，所述两个稳定单元设置在车辆的前部和后 部、并靠近车轮安装在框架上。

每个稳定单元包括一对伸缩式可伸展臂(其通常至单个延伸件)， 所述可伸展臂具有相应的远端和近端，所述远端旨在通过支撑脚(或 “垫”)放置在地面上，所述近端铰接到支撑框架。

支撑框架是稳定单元的直接固定在车辆上的部件。

每个稳定单元的两个臂以一个在另一个前面的方式相邻布置，并 且通过液压缸被单独地约束到相关的支撑框架，所述液压缸进而铰接 到框架本身。

在实践中，稳定器臂彼此交叉布置，并且在提升期间，它们以剪 刀式的方式运动。

图1-7示出了已知的稳定器的一个臂的单独视图。

稳定器的每个臂包括中空套管F，承载有垫C的延伸件S在所述 中空套管中滑动。

套管F的后部铰接至支撑框架，而其前部铰接至液压缸I，液压 缸I进而铰接至框架。

当车辆需要被稳定时，液压缸I延伸，使得相关的稳定器臂转动， 同时延伸件S延伸，从而将垫C带到地面并允许车辆提升。

允许车辆正确稳定的基本信息之一涉及垫C被放置在地面上的时 刻，即：稳定器臂被放置在地面上的条件。

目前，这些信息是根据几何类型的方法获得的，该方法利用了下 面解释的办法。

首先，在稳定器臂的套管F和延伸件S之间留有一定量的间隙， 在图4中用G表示，所述间隙允许往复的侧向运动。

当臂升起时(如图2和图3所示)，重力使延伸件S抵靠套管的下 壁；在实践中，延伸件S朝向套管F中的底部倾斜。

当臂放置在地面上时，由于所述间隙和地面的压力，存在延伸件 S相对于其套管F的向上倾斜。

该偏差被用于检测臂的地面放置状态。

实际上，已知的系统使用位于套管F的远侧边缘处的微动开关M， 在实践中，套管的远侧边缘限定了其开口，延伸件S在所述开口中滑 动，开关M检测延伸件S的侧向位置相对于套管F的变化，从而确 定臂是放置在地面上还是被升起。

特别地，开关M可以放置在套管F的上侧，并且因此放置在延伸 件S上方。

在这种情况下，当稳定器臂被放置在地面上时，间隙使得延伸件 S向上倾斜并且按压开关M，开关M将代表其放置在地面上的信号传 输到中央单元。

虽然该系统被伸缩臂叉装机制造商广泛采用，但是它的确有一些 限制到现在还没有解决，在下面进行解释。

由于间隙，当延伸件处于延伸位置并且垫C被放置在地面上时， 套管F的外终端边缘(即远侧边缘)在延伸件S上施加力(在图5和 图6中箭头所示的位置处)，产生一种能够使臂的壁变形的刀刃效应， 这对已知稳定器的结构性能具有负面影响，可能引起翻倒的风险。

已知系统的另一个缺点与以下事实相关：有时，工作机器必须在 乡郊土地上、然而不是在沥青表面或铺砌表面上工作。

在这种情况下，可能出现的情况是，由于降水或其他可能原因， 坚实的地面变得松软。

因此，可能发生的情况是，当车辆被稳定并且因此被稳定器臂被 升起时，车辆被放置在初始足够紧密的地面上，并且以上文描述的方 式通过间隙和微动开关来检测臂在地面上的放置。

当地面开始对垫中的一个失去控制，并且车辆开始危险地倾斜并 失去稳定性时，这将不会导致延伸件和微动开关之间失去接触，因此， 操作员将不会意识到危险情况。

发明内容

在此背景下，作为本发明的基础的技术任务是提出一种用于自推 进式工作机器的稳定系统，以及一种确定自推进式工作机器的稳定状 态的方法。

所述技术任务通过根据权利要求1提供的系统以及根据权利要求 14所述的方法来实现。

附图说明

通过对如附图所示的系统的优选但不排他的实施例的近似且因此 非限制性地描述，本发明的其它特征和优点变得更加明显，其中：

图1是根据现有技术的稳定臂的轴测图；

图2是处于第一操作状态中的图1的臂的侧视图；

图3是处于第一操作状态中的图2的臂的纵向剖切侧视图；

图4是图3的细节K的放大图；

图5是处于第二操作状态中的现有技术的臂的侧视图；

图6是处于第二操作状态中的图5的臂的纵向剖切侧视图；

图7至图9是安装了本发明的稳定器的伸缩臂叉装机在不同操作 条件下的前视图；

图10是本发明的稳定臂的部分分解的轴测图；

图11是处于第一操作状态中的图10的臂的侧视图；

图12是处于第一操作状态中的图11的臂的纵向剖切侧视图；

图13是处于第二操作状态中的本发明的臂的侧视图；和

图14是处于第二操作状态中的图13的臂的纵向剖切侧视图。

具体实施方式

参照附图，包括本发明的系统的车辆总体上用1表示。

为了精确起见，如图7-9所示，所提出的系统特别设计用于在车 辆1上实施，车辆1包括诸如伸缩臂叉装机或空中平台等的自推进式 工作机器，并且可以是旋转类型的或甚至可能被固定。

根据本发明的系统包括旨在安装在车辆1上并设置有多个稳定器 臂10的稳定器10。

优选地，设置在本发明的系统中的稳定器10是所谓的“剪刀”类 型的稳定器，即：它们包括两对伸缩臂2，所述两对伸缩臂位于车辆1 的前部和后部并靠近车轮，每对臂2被铰接和启动，以便以剪刀式的 方式运动。

具体地，每对臂2可旋转地安装在支撑元件3上，支撑元件3可 以固定到或者并入到车辆1的框架中，并且支撑元件3与相关的臂2 一起形成稳定单元。

同一稳定单元的两个臂2中的一个臂安装在另一个臂的前面，相 互大体交叉，尽管在地面放置位置中它们可以是平行的(见图7)。

通常，本发明也可以与不是剪刀类型的稳定器一起使用。

在任何情况下，稳定器臂2均能够在升起的地面放置位置和至少 一个放下位置(图8)之间移动，在所述升起的地面放置位置中，稳 定器臂距地面具有一定的距离(图7)，并且特别地，允许车辆1自由 行驶；在所述至少一个放下位置中，稳定器臂被放置在地面上以启动 稳定。

实际上，一旦臂2被放置在地面上，提升步骤开始，这导致车辆 1的稳定(图9)。

换句话说，臂2的放下位置是引发提升推力的接触位置。

事实上，如已知的那样，一旦相应的垫20已经放置在地面上，则 臂2不被锁定就位，而是明显地继续运动，直到它们已经提升车辆1 并且已经达到期望的稳定状态，如图10所示。

通常，根据车辆1需要操作的具体条件，尤其是参考机器1在其 上需要被稳定的基座的类型，可以具有多个放下位置和多个随后的稳 定构造。

事实上，基于车辆1在其上被稳定的地面的坡度或结构，臂2可 以以可变的倾角和长度放置在地面上。

此外，在剪刀式稳定器10的情况下以及在不同类型的稳定器的情 况下，臂2优选是伸缩式的，例如具有单个延伸件。

如图10-14所示，臂2包括中空的第一部分21或套管，第二部分 22或延伸件被容纳在所述第一部分21或套管中，第二部分22或延伸 件在远端配备有支撑元件，即：已经提到的垫20。

为了将延伸件22延伸到套管21的外部，提供了线性致动器23， 线性致动器优选是液压的、插置在延伸件22和套管21之间并且在相 对的端部处彼此连接(图12和14)。

有利地，延伸件22基本上没有间隙地插入套管21中，这防止了 现有技术的系统所存在的刀刃效应的风险。

这是由以下事实所允许的：如下文将详细解释的，本发明不需要 用于检测臂2在地面上的布置的几何构件；因此所提出的系统甚至不 需要在臂2的两个部分21、22之间的任何显著的间隙。

在使用剪刀式稳定器10的情况下，前述支撑元件3通过在图8-14 中用41表示的第一铰链连接到成对的臂中的每个臂2的套管21。

此外，为了使臂2围绕第一铰链41运动，构思了使用相关的致动 器，致动器包括液压缸5，液压缸5的推力还用于稳定步骤中的提升。

每个致动器5通过第二铰链42连接到支撑元件，并且通过第三铰 链43连接到相应的臂2的套管21。

第一和第三铰链41、43布置在套管21的长度的两个不同点中， 优选地在上侧，第一铰链更靠内，即：更靠近套管21的近端，而第三 铰链更靠外，即：更靠近远端。

实际上，液压缸5被启动而产生推力，以将臂2带到地面并提升 车辆1；而当车辆1被带回而放置到车轮上且臂2被升高到地面放置 位置中时，液压缸5被启动而缩回。

根据本发明的系统包括处理单元，该处理单元用于根据下面详述 的模式来确定稳定器臂2是否牢固地放置在地面上。

一般来说，应该注意的是，在本说明书中，处理单元被呈现为分 成不同的功能模块，这仅仅是为了清楚和完整地描述其功能。

实际上，处理单元可以由单个电子设备构成，即使是在这种类型 的机器上通常可以找到的类型的电子设备，处理单元被适当编程以执 行所描述的功能，并且各模块可以对应于属于被编程的设备的硬件和/ 或常规软件实体。

可替换地或另外地，这样的功能可以由多个电子设备执行，上述 功能模块可以分布在所述多个电子设备上。

通常，处理单元可以使用一个或多个微处理器来执行包含在存储 模块中的指令，并且上述功能模块也可以基于其所处的网络的体系结 构而分布在多个本地或远程计算器上。

就像根据本发明的系统的每个部件一样，处理单元也符合现行的 安全标准。

根据本发明的一个重要方面，该系统包括一个或多个测量装置6， 测量装置6适于检测臂2受到的压力并基于测量的压力产生压力信号。

在本说明书中，当提到在臂上测量的“压力”时，不一定指的是 在作用于臂2上的液压装置(如上述液压缸5)中检测到的压力。

实际上，需注意的是，本发明构思了测量装置6是力传感器的实 施例；在实践中，由这样的装置测量的是由于主动或反作用负载引起 的机械应变，如下面在所提出的系统的一些非限制性实施例的描述中 更清楚地解释的那样。

上述处理单元例如通过线缆或通信构件与测量装置6连接并且包 括位置模块，该位置模块被配置为基于所述压力信号确定臂2是否放 置在地面上。

根据本发明的测量装置6验证臂2上的反作用力的存在，并且在 这个意义上，它们构成用于验证稳定状态的动态构件，因此提供了对 已知类型的几何构件的替代。

由于这些措施，系统能够直接或间接地测量臂2受到的力，因此 时时刻刻地确定它们是否牢固地放置在地面上或臂2是否不稳定。

优选地，系统包括用于每个臂2的至少一个测量装置6，并且在 这种情况下，处理单元能够独立地确定每个臂2在地面上的放置状态。

换言之，位置模块检查单个臂2是否牢固地放置在地面上，使得 其可以确定哪些臂2有助于车辆1的稳定，并且哪些臂不是处于稳定 状态并因此使得车辆1有翻倒的危险。

因此，在设置有四个臂2(其分成两对)的情况下，该系统包括 至少四个测量装置6。

测量装置6中的每个均可以包括连接到相应的稳定器臂2的一个 力传感器，该力传感器可以例如包括应变销6，如图10中的分解图所 示。

在附图8-14所示的本发明的优选实施例中，确定每个臂2的反作 用负载的应变销6被包含在液压缸5和支撑元件3之间的前述第二连 接铰链42中。

替代地(或附加地)，应变销可以被包含在连接相关臂2的套管 21和与之相关联的液压缸5的前述第二铰链42中。

此外，替代地(或附加地)，应变销可以被包含在连接相关臂2 的套管21和支撑元件3的第一铰链41中。

如下的实施例也是可以的：在该实施例中，测量装置是适于检测 流体动态压力的类型并且被插入或流体动态地连接到使稳定器臂2移 动的前述液压缸5。

由于本发明使用动态而非几何的构件来确定放置在地面上的臂2 的状态，因此不仅可以避免套管21与延伸件22之间的间隙，而且还 可以检查支撑件的坚固性。

实际上，假定所提出的系统允许测量臂2受到的直接由反作用负 载引起的压力，则可以确定臂2中的一个或多个是否与软基座接触或 者基座的坚实度是否随着时间的推移而降低。

为此目的，使用下面报告的措施也可以是有用的。

位置模块被配置为检查由测量装置6检测到的压力是否大于至少 一个预定的地面放置阈值。

实际上，可以规定，为了确定臂2是否牢固地放置在地面上，所 测量的反作用负载必须大于最小阈值。

因此，如果给定的臂2受到的压力没有达到阈值，或者在达到阈 值之后再次降低到阈值以下，则意味着所述臂2没有牢固地放置在地 面上，因此不能对车辆1的稳定产生帮助。

在使用诸如应变销6的力传感器的情况下，也可以获得关于臂2 受到的压力的方向的信息。

因此，当臂2被升起时，由于臂2的可移动部分的重量，相关的 传感器检测到向下的力并且由图11的箭头示出，而当臂2放置在地面 上时，利用液压缸的推力，传感器将确定向上的反作用力，以图13 的箭头示出。

有利地，处理单元可以包括方向模块，方向模块被配置为根据由 各个传感器检测到的力的方向来确定臂2的位置。

本发明可以构思使用包括或连接到视觉和/或声学装置的用户界 面，所述用户界面放置在驾驶室内并且被设置成通知操作者关于稳定 器10稳固地放置在地面上的状况是否已经到达并保持。

此外，本发明还可以构思包括安全模块的处理单元，安全模块被 配置为确定由一个或多个测量装置6测量的压力是否大于或小于一安 全阈值，所述安全阈值基于在不使车辆翻倒的情况下臂2可以承受的 最大负载。

实际上，可能发生的是，在臂2中的一个上称量的负载特别高， 从而可能导致机器1翻倒的风险。

借助于本发明，可以将安全阈值设置为等于一压力，该压力低于 将导致在一个或多个臂2处翻倒的压力，使得处理单元能够在翻转发 生之前确定警报状况。

用户界面可以被配置为警告操作员在至少一个臂2中检测到的压 力高于安全阈值。

同样在该情况下，安全阈值可以通过参考现行标准来确定。

用户界面可以优选地包括视觉表示构件，视觉表示构件向操作员 示出哪个臂2被拉紧超过安全阈值。

不排除在车辆1的外部设置视觉或听觉信号器，以向离开驾驶室 和/或远程通信构件的操作员提供信号，视觉或听觉信号器被配置成向 可移动装置发送涉及超过安全阈值的状况的警报信息。

本发明还被构造为用于确定自推式工作机器(诸如上面已经讨论 的那些)的稳定器10的地面放置状态的方法。

本发明的方法包括以下步骤：

-提供配备有稳定器10的工作机器，所述稳定器10包括多个臂， 所述多个臂能够在升起位置和至少一个放下位置之间移动，在所述至 少一个放下位置中，臂2被放置在地面上；

-将臂2朝向放下位置降低；

-测量施加在臂2上的压力；和

-基于对臂进行的压力测量来确定臂2是否牢固地放置在地面 上。

优选地，通过检查在臂2上测量的压力是高于还是低于预定的放 置阈值来确定臂2是否牢固地放置在地面上。

此外，该方法可以包括确定在臂2上测量的压力是高于还是低于 安全阈值的步骤，所述安全阈值是在机器1不翻倒的情况下臂2可以 承受的最大负载的函数。

通常，本发明的方法可以包括启动由先前描述的系统的各部件施 加的功能的步骤。

此外，本发明还被配置为计算机程序，所述计算机程序在处理单 元上运行时执行上述方法的步骤。

Claims (17)

1.一种用于自推进式工作机器(1)的稳定系统，所述自推进式工作机器例如为伸缩式装卸机等，所述稳定系统包括多个稳定器臂(2)，所述稳定器臂能够放置在地面上以使所述工作机器(1)能够稳定，其特征在于，所述稳定系统包括：

一个或多个测量装置(6)，所述测量装置能够检测所述臂(2)所承受的压力并且根据检测到的所述压力产生压力信号；和

至少一个处理单元，所述处理单元连接到所述测量装置(6)并且包括位置模块，所述位置模块被配置为基于所述压力信号来确定所述臂(2)是否放置在地面上。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，每个稳定器臂(2)是可伸缩的并且包括至少一个套管(21)，可抽出元件(22)基本上无间隙地可滑动地插入到所述套管中，以使所述臂(2)能够伸出或缩回，其中，所述可抽出元件承载用于被放置在地面上的构件。

3.根据前述权利要求中的至少一项所述的系统，其中，所述位置模块被配置为检查由一个或多个所述测量装置(6)检测到的压力是高于还是低于至少一个预先设定的放置阈值，从而确定所述臂(2)是否放置在地面上。

4.根据前述权利要求中的至少一项所述的系统，包括剪刀式稳定器(10)，所述剪刀式稳定器包括用于实施稳定的两对臂(2)，每个臂能够旋转，并且所述剪刀式稳定器包括多个致动器(5)，所述致动器适用于确定相应的稳定器臂(2)的旋转和所述工作机器(1)的提升。

5.根据前述权利要求中的至少一项所述的系统，其中，所述测量装置中的每一个均包括连接到相应的稳定器臂(2)的力传感器(6)。

6.根据权利要求4或5所述的系统，其中，所述剪刀式稳定器(10)为每对臂(2)配备有支撑元件(3)，所述支撑元件(3)旨在被固定到工作机器(1)上，并且每个臂(2)的套管(21)通过第一铰链(41)与所述支撑元件连接，并且其中，每个致动器包括液压缸(5)，所述液压缸(5)通过第二铰链(42)连接到所述支撑元件(3)并通过第三铰链(43)连接到相应的臂(2)的套管(21)。

7.根据权利要求5和权利要求6所述的系统，其中，至少一个测量装置包括第一应变销(6)，所述第一应变销被包含在连接液压缸(5)和所述支撑元件(3)的所述第二铰链(42)中。

8.根据权利要求5和权利要求6或权利要求7所述的系统，其中，至少一个测量装置包括应变销(6)，所述应变销被包含在连接一个臂(2)的套管(21)和相应的液压缸(5)的所述第三铰链(43)中。

9.根据权利要求5和权利要求6或权利要求7或权利要求8所述的系统，其中，至少一个测量装置包括应变销(6)，所述应变销被包含在连接一个臂(2)的套管(21)和支撑框架(3)的所述第一铰链(41)中。

10.根据权利要求6至9中至少一项所述的系统，其中，用于测量流体动态压力的至少一个测量装置被插入到与至少一个臂(2)相关联的液压缸(5)中，或者所述至少一个测量装置流体动态地连接到所述液压缸。

11.根据权利要求5至10中至少一项所述的系统，其中，所述力传感器(6)适于检测所检测的压力的方向，并且所述处理单元包括方向模块，所述方向模块被配置为根据力传感器(6)检测到的方向确定相应的臂(2)的位置。

12.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述处理单元包括安全模块，所述安全模块被配置为确定由所述测量装置(6)中的一个或多个测量的压力是高于还是低于安全阈值，所述安全阈值是在工作机器(1)没有翻倒的情况下臂(2)能够承受的最大负载的函数。

13.一种自推进式工作机器(1)，例如伸缩式装卸机，所述自推进式工作机器包括根据前述权利要求中的至少一项所述的稳定系统。

14.一种用于确定用于自推进式工作机器(1)的稳定器(10)的地面放置状态的方法，所述自推进式工作机器例如为伸缩式装卸机等，所述方法包括以下步骤：

提供配备有稳定器(10)的工作机器(1)，所述稳定器包括多个臂(2)，所述多个臂能够在升起的搁置位置和至少一个放下位置之间移动，在所述放下位置中，所述臂(2)放置在地面上；

将臂(2)朝向放下位置降低；

测量施加在臂(2)上的压力；和

基于对臂进行的压力测量来确定臂(2)是否被牢固地放置在地面上。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，通过检查在臂(2)上测量的压力是高于还是低于预定的放置阈值来确定臂(2)是否被牢固地放置在地面上。

16.根据权利要求14或权利要求15所述的方法，包括确定在所述臂(2)上测量的压力是高于还是低于安全阈值的步骤，所述安全阈值是在工作机器(1)没有翻倒的情况下臂(2)能够承受的最大负载的函数。

17.一种计算机程序，所述计算机程序在处理单元上运行时执行根据权利要求14-16中的至少一项所述的方法的步骤。