CN109052261A - 高空作业设备调平系统、方法及其高空作业设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高空作业设备技术领域，公开了一种高空作业设备调平系统、方法及其高空作业设备，所述高空作业设备调平系统包括控制系统以及设置在臂架与工作平台之间的调平油缸，还包括长度传感器；所述长度传感器设置在调平油缸上用于检测调平油缸长度，并且将信号发送到控制系统；所述控制系统根据调平油缸长度以及具体机型的机构尺寸关系生成控制信号，并将所述控制信号发送到调平油缸实现对工作平台的调平。针对现有技术中工作平台受挠度、风载或操作力等影响导致调平精度不高，本发明通过检测调平油缸长度实现对工作调平的调平，其成本更低，精度更高。

Description

高空作业设备调平系统、方法及其高空作业设备

技术领域

本发明属于高空作业设备技术领域，更具体地，涉及高空作业设备调平系统、方法及其高空作业设备。

背景技术

高空作业设备是一种将工作人员、机器设备举升至高空指定位置，以便从事安装、检修、救援等作业的专用设备，如消防车、高空作业平台、高空作业设备等，在高空作业的过程中需要有工作斗作为工作平台，起着承载工作人员救援或者检修工具的作用，是实现高空作业设备主要功能的重要装置。

高空作业设备在安装、检修、救援等作业过程中，需要通过工作平台将作业人员送到指定位置，人一般位于工作平台上，因此，时刻调整工作平台的角度使平台处于水平位置，及检测工作平台的载荷不超重是作业时的基本需求。现有的工作平台的电液调平方案基本上是通过检测平台的角度来实时调整保证工作平台的水平，同时通过力传感器来实时监控平台的载重。

如图1所示，臂式高空作业设备一般在作业时，需要改变臂架角度以调整作业高度等，如图1所示，典型高空作业设备改变θ角时，由于工作平台与臂架一体，工作平台会偏离水平位置，为使工作平台在设备θ角变化时总是保持水平位置，一般需要增加调平系统来实现。

如图2所示，现有技术的高空作业设备调平系统的机械部分由1臂架、2工作平台和3调平油缸组成。调平系统的目标是保证2工作平台始终与基准水平，其中这里的基准一般为车架。调平系统典型工作原理为：控制系统通过接受传感信号，根据传感信号，控制液压系统实时调整3调平油缸的长度来保证工作平台相对于基准的角度偏差始终在一定范围内。

由于高空作业设备本身机构挠度、风载或操作力等，工作平台常常处于轻微振动状态，且工作平台在正常工作时也常常易受外界因素干扰，造成工作平台的角度偏差较大，易引起调平的失稳，实际情况调平系统也常常发生故障；称重系统因一般为悬臂式，也常常测试精度不高，且悬臂式的力传感器成本较高，不经济。

中国专利CN201310547553.4公开了一种消防车工作平台的自动调平控制系统、消防车及调平方法，包括：控制装置、水平角度传感器、角加速度传感器和调平执行机构；水平角度传感器采集消防车工作平台相对于水平面的倾斜角度并发送到控制装置；角加速度传感器采集曲臂的旋转角加速度并发送到控制装置；控制装置根据工作平台相对于水平面的倾斜角度和曲臂的旋转角加速度生成控制信号，控制调平执行机构完成消防车工作平台的调平操作；该专利通过直接在工作平台上布置水平传感器，来监测工作平台相对于基准的水平偏差，控制液压系统，实现工作平台的调平，但是由于工作平台在高空中受挠度、风载或操作力等影响，容易产生晃动，不能实时检测角度偏差，导致误差较大，精度不高。

发明内容

针对现有技术中工作平台受挠度、风载或操作力等影响导致调平精度不高，本发明通过检测调平油缸长度实现对工作平台的调平，其成本更低，精度更高。

本发明目的通过以下技术方案实现：

提供一种高空作业设备调平系统，包括控制系统以及设置在臂架与工作平台之间的调平油缸，还包括长度传感器；

所述长度传感器设置在调平油缸上用于检测调平油缸长度，并且将信号发送到控制系统；

所述控制系统根据调平油缸长度、臂架以及工作平台与调平油缸组成部分的尺寸关系计算出工作平台倾斜角度生成控制信号，并将所述控制信号发送到调平油缸实现对工作平台的调平。

其中，控制系统、臂架、工作平台和调平油缸是高空作业设备本身结构，本发明只需要增加一个长度传感器用于检测调平油缸长度，并且将信号发送到控制系统，相比检测工作平台的角度，直接检测调平油缸长度能更真实准确的实现工作平台的调平。

进一步地，所述长度传感器为拉线位移传感器。

进一步地，所述调平油缸通过液压阀或电磁阀控制液压油的压力和流量来控制伸缩。

本发明还通过检测调平油缸长度和压力来检测工作平台的载重，从而对平台载重进行实时监控，无需额外在工作平台上安装重力检测装置，具体如下：

所述调平油缸上还设有压力传感器，采集调平油缸压力并将信号发送到控制系统，所述控制系统根据调平油缸长度、调平油缸压力换算出工作平台的载重。

进一步地，所述压力传感器数量为两个，分别用于检测油缸无杆及有杆腔压力。

本发明要解决的另一技术问题在于提供一种包括所述高空作业设备调平系统的高空作业设备。

本发明还提供一种高空作业设备液压调平方法，包括以下步骤：

S1.获取调平油缸长度参数L；

S2.计算工作平台相对于水平的偏角，并生成控制信号；

S3.将控制信号发送到调平油缸实现对工作平台的调平。

其中，步骤S1中调平油缸长度参数通过长度传感器测量得到。

步骤S2中高空作业设备上的控制系统根据调平油缸长度以及具体机型的机构尺寸关系生成控制信号，具体如下：

通过长度传感器获取具体调平油缸的长度，获取臂架以及工作平台与调平油缸组成部分的尺寸(具体尺寸视不同机型的高空作业设备而定)，根据三者尺寸关系求解出解臂架和工作平台的夹角，即得到工作平台倾斜角度，再生成调平控制信号。

步骤S3中调平油缸通过液压阀或电磁阀来控制伸缩。

本发明还包括工作平台载重检测方法，具体如下：

S4.获取调平油缸压力P，根据以下公式计算得到工作平台的载重；

G＝K·P/f(L)；

其中，K为与调平油缸缸径直接相关的系数，P为调平油缸的压差,G为平台重量。

与现有技术相比，有益效果：

本发明通过检测调平油缸长度与油缸无杆及有杆腔压力实现对工作平台的调平及称重，相比现有技术采用多个角度传感器来检测工作平台倾斜角度进行调平，长度传感器成本要更低，并且直接测量调平油缸长度更能实时准确真实的反映当前工作平台的水平偏角，精度更高，基本不受平台晃动带来的检测误差，可应用在现有臂式高空作业设备，如直臂高空作业平台、曲臂高空作业平台、高空作业车以及臂式消防车等。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1现有技术中高空作业设备示意图。

图2现有技术中高空作业设备调平系统示意图。

图3液压调平通信示意图。

图4高空作业设备调平系统结构示意图。

图5监测长度实现工作平台调平的原理示意图。

图6液压调平和工作平台载重监控通信示意图。

图7工作平台的称重示意图。

图8高空作业设备液压调平及工作平台载重检测流程图。

其中，1-臂架，2-工作平台，3-调平油缸，4-压力传感器，5-长度传感器，6-控制系统，7-电液比例阀。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图3～4所示，本实施例提供一种高空作业设备调平系统，包括控制系统6以及设置在臂架1与工作平台2之间的调平油缸3，还包括长度传感器5；

长度传感器5设置在调平油缸3上用于检测调平油缸3长度，并且将信号发送到控制系统6；

控制系统6根据调平油缸3长度以及具体机型的机构尺寸关系生成控制信号，并将所述控制信号发送到调平油缸3实现对工作平台2的调平。

本实施例工作原理如图5所示，首先把整个调平系统抽象为一个三角形，三角形三边分别由臂架1、工作平台2及调平油缸3组成。臂架1及工作平台2组成的两边长度不变，且始终保持水平位置，由三角形特性可知，臂架1的角度与调平油缸3的长度L为一一对应关系，角α对应L1，角β对应L2；也就是调平油缸3的长度与臂架1角度能完全反应工作平台2角度的变化。同时，因调平油缸3到位后会被平衡阀锁定，油缸的长度不会受风载及操作力等因素导致臂架1晃动而变化，取调平油缸3的长度更能实时准确真实的反映当前工作平台2的水平偏角。因此，本质上通过检测调平油缸3长度可以更真实准确的实现工作平台2的调平。

本实施例中高空作业设备上的控制系统6获取长度传感器4获取的调平油缸3长度，并且结合具体机型的机构尺寸关系生成控制信号，发送到调平油缸3，控制调平油缸3伸缩实现工作平台2的调平，其中调平油缸可以通过液压阀、电磁阀等控制，本实施例采用电液比例阀7获取控制系统6发送的控制信号，通过控制液压油的压力和流量来控制调平油缸3伸缩。

本实施例中长度传感器具体采用拉线位移传感器，目前市面上能检测到油缸长度，并且输出的信号能被高空作业设备的控制系统识别均可以，例如长春华越生产的HY28S系列拉线位移传感器。

如图6所示，本实施例中还在调平油缸3上还设有压力传感器4，采集调平油缸3压力并将信号发送到控制系统6，控制系统6根据调平油缸3长度、调平油缸3压力以及具体机型的机构尺寸关系换算出工作平台的载重，通过测量调平油缸压力，同时还能检测到工作平台的载重。

其中，本实施例中设置两个压力传感器分别用于检测油缸无杆及有杆腔压力，其中压力传感器具备油缸压力检测功能，并且输出的信号能被高空作业设备的控制系统识别均可以，例如丹佛斯生产的MBS3000系列压力传感器。

本实施例另一目的在于还提供一种高空作业设备，包括上述高空作业设备调平系统，具体可以应用在现有臂式高空作业设备，如直臂高空作业平台、曲臂高空作业平台、高空作业车以及臂式消防车等。

如图8所示，本实施例还提供一种高空作业设备液压调平方法，包括以下步骤：

S1.获取调平油缸长度参数L；

S2.计算工作平台相对于水平的偏角，并生成控制信号；

S3.将控制信号发送到调平油缸实现对工作平台的调平。

其中，步骤S1中调平油缸长度参数通过长度传感器测量得到；

步骤S2中高空作业设备上的控制系统根据调平油缸长度以及具体机型的机构尺寸关系生成控制信号，具体如下：

通过长度传感器获取具体调平油缸的长度，获取臂架以及工作平台与调平油缸组成部分的尺寸(具体尺寸视不同机型的高空作业设备而定)，根据三者尺寸关系求解出解臂架和工作平台的夹角，即得到工作平台倾斜角度，再生成调平控制信号。

本实施例通过测量调平油缸压力，同时还能检测到工作平台的载重，具体如下：

如图7所示，油缸的受力F与工作平台重量及角δ相关，调平油缸力F＝G·sinδ，其中G为平台重量，δ为工作平台与调平油缸的相对角度；

其中F＝K·P，K为与调平油缸缸径直接相关的系数，P为调平油缸的压差。同时根据前文调平原理所述，调平油缸的长度L与臂架的角度一一对应，因此，sinδ与油缸的长度是一一对应的关系；

最终，K·P＝G·f(L)

得到G＝K·P/f(L)(3)

式3表明，工作平台的载重可以表达为调平油缸压力P与调平油缸长度L的函数，因此，本实施例通过调平油缸压力P与调平油缸长度L来检测平台的载重。

本实施例通过检测调平油缸长度与油缸无杆及有杆腔压力实现对工作平台的调平及称重，相比现有技术采用多个角度传感器来检测工作平台倾斜角度进行调平，长度传感器成本要更低，并且直接测量调平油缸长度更能实时准确真实的反映当前工作平台的水平偏角，精度更高，基本不受平台晃动带来的检测误差，可应用在现有臂式高空作业设备，如直臂高空作业平台、曲臂高空作业平台、高空作业车以及臂式消防车等。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

可能以许多方式来实现本发明的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施。

Claims (8)

1.一种高空作业设备调平系统，包括控制系统以及设置在臂架与工作平台之间的调平油缸，其特征在于，还包括长度传感器；

所述长度传感器设置在调平油缸上用于检测调平油缸长度，并且将信号发送到控制系统；

所述控制系统根据调平油缸长度、臂架以及工作平台与调平油缸组成部分的尺寸关系计算出工作平台倾斜角度生成控制信号，并将所述控制信号发送到调平油缸实现对工作平台的调平。

2.根据权利要求1所述高空作业设备调平系统，其特征在于，所述长度传感器为拉线位移传感器。

3.根据权利要求1所述高空作业设备调平系统，其特征在于，所述调平油缸通过液压阀或电磁阀控制液压油的压力和流量来控制伸缩。

4.根据权利要求1所述高空作业设备调平系统，其特征在于，所述调平油缸上还设有压力传感器，采集调平油缸压力并将信号发送到控制系统，所述控制系统根据调平油缸长度、调平油缸压力换算出工作平台的载重。

5.根据权利要求4所述高空作业设备调平系统，其特征在于，所述压力传感器数量为两个，分别用于检测油缸无杆及有杆腔压力。

6.一种高空作业设备，其特征在于，

包括权利要求1～5任意一项所述高空作业设备调平系统。

7.一种高空作业设备液压调平方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.获取调平油缸长度参数L；

S2.计算工作平台相对于水平的偏角，并生成控制信号；

S3.将控制信号发送到调平油缸实现对工作平台的调平。

8.根据权利要求7所述高空作业设备液压调平方法，其特征在于，还包括工作平台载重检测方法，具体如下：

S4.获取调平油缸压力P，根据以下公式计算得到工作平台的载重；

G＝K·P/f(L)；

其中，K为与调平油缸缸径直接相关的系数，P为调平油缸的压差,G为平台重量。