TWI291448B - Method and apparatus for controlling lift of a structural object - Google Patents

Description

1291448 九、發明說明： I[發明戶斤屬之技術領域】 發明之領域 本發明係有關用以控制至少一結構物的舉昇之裝置及 5方法。其中該結構體使用數個充氣腳輪而舉昇及運送，而 各充氣腳輪具有一可舉昇結構物，以容易地移動之環面 袋。舉昇-及-運送包括自開始舉昇及完成舉昇的一階段，運 送被舉昇結構物之一階段，以及開始落地（降下）至完成落地 的一階段。 10 【关^前L袖ί】 相關技藝之背景 未審查申請案JP2001-2400A揭露了使用數個充氣腳輪 的一舉昇-及-運送裝置。該充氣腳輪的結構體如第4圖中所 示，其中充氣腳輪包括一環面袋(甜甜圈形狀)6，用以注入 15壓縮空氣2至環面袋中的管3,在壓縮空氣注入環面袋時與 地面8接觸的一落地墊7，以及接觸擬舉昇運送之鈇構物的 一底板(架設板)5。該充氣腳輪本身為落地墊所支撐，其中 當環面袋在洩氣狀態時底面接觸地面（如第4Α圖所示）。者 壓縮空氣注入環面袋中時，環面袋充氣(如第4Β圖中所示的 2〇狀況）。當在環面袋中的壓力超過一預定壓六伯此广 土々復，壓縮空 氣通過在環面袋及地面之間的間隙排出，以形成一处5抑 層（如第4C圖中所示的狀況）。充氣腳輪的空氣消耗== 排出空氣的量。在空氣翼層形成，且充氣腳輪的舉昇:作 完成的狀況下，在充氣腳輪上的結構物可藉由水平地拉動 1291448 以側向移動。 、下ϋ兒明—種習知的控制結構物之舉昇的方法，其使 用^個充氣腳輪而舉昇及運送結構物。首先，一擬運送之 大、、、口構物的-底面分成4個或5個部份，以安排數個充氣腳 5輪於各Μ。用以注入壓縮空氣至在一個部份中的數個充 氣腳輪巾的官包括用以注入壓縮空氣至該一個部份中的 要&以及自主要管分支出，以注入壓縮空氣至各數個 充乱腳輪t的次要管。主要管及次要管分別具有—主要流 動控制閥及-次要流動控制閥。當備置相同的空氣流動率 才同勺内二氣壓力時，各充氣腳輪並不須要具有相同的 距離、面袋具有不同的特性。次要流動控制閥可平 衡由；衣面衣的不同特性而造成的舉昇距離之差異。操作 者可、艮目月觀察每面袋之舉昇的差距，以手動方式控制各 15 主要流動控制閥的閥開口，使得所有分隔的4-5部份可以同 t度、漸地舉昇，或維持在同—舉昇距離上。然而，此 習知方法具有以下缺點。 舉升基落問題. 很難藉由視覺觀察舉昇距離以手動方式控制流動控制 ^ 纟持物m的底面在水平及良好平衡狀況下舉昇直 仅大於0曰m的大結構物。尤其是在藉由環面袋的内壓而 付到的舉什力量變得與物品重量相配何時，須要良好的抑 制環面袋的内壓及空氣流動。然而，操作者無法透過視; 觀察舉昇的距離以手動方式良好地控制在各分隔部份 要流動控制間的開口。因此，很難舉昇—大的構造物 20 1291448 其在水平位置下，而浮起它。 此困難亦發生在構造體自舉昇（浮起)位置降下（落地） 時。在落地時，亦很難使在同一部份中的數個充氣腳輪僅 藉由控制主要流動控制閥的開口而具有相同的舉昇距離。 5 即使各次要流動控制閥事先依據各環面袋的個別特性調 整，使得在同一部份中的數個充氣腳輪僅藉由控制主要流 動控制閥的開口而具有相同的舉昇距離，與各環面袋接觸 的地面未必都是平的，因而各環面袋中空氣的消耗會有不 同，使得各環面袋的舉昇距離不同。 10 以側向移動結構物而同時維持其浮動的問題· 當物品落地之地面的輪廓改變時會產生問題。與環面 袋接觸的區之地面輪廓通常是不平的。如此會導致壓縮空 氣之消耗極大的增加。因此，以側向移動一結構物時，各 主要流動控制閥的開口必須立即地控制，以調整浮力，使 15 得4或5個部份具有幾乎相同的舉昇距離，此點很難做到。 亦很難僅藉由控制主要流動控制閥的開口而使在同一部份 中的數個充氣腳輪具有相同的舉昇距離，因為與環面袋接 觸的地面狀況常隨著充氣腳輪之移動而改變。至於流動控 制閥，流動率與開口程度成正比的閥之開口的範圍十分有 20 限。若開口超過範圍，則流動率會劇烈地增加。因此，若 以手動方式控制閥之開口，則流動率與開口程度成正比的 範圍十分有限，開口程度及流動率之間的關係之其它範圍 不是不清楚，就是無法作手動方式的控制。因此，無法立 即地以手動方式注入壓縮空氣至袋中的壓縮空氣快速地消 1291448 耗之充氣腳輪的環面袋中。 【發明内容】 發明之摘要 本發明的一目的是在使用數個充氣腳輪而升起舉昇-5 及運送物品的狀況下備置用以升起至少一結構物的一方法 及裝置。該方法及裝置用以解決前述習知技藝之問題，其 可防止物品變形，譬如在舉昇-及-運送過程中彎曲以及/或 捲曲。 在本發明的一實施例中，擬升起的結構物至少有1噸 10 重。最好，擬升起的結構物至少為20噸。最佳地，擬升起 的結構物至少為200噸。 本發明的一實施例為用以控制至少一結構物之升起的 一裝置，其包括··各具有一環面袋的數個充氣腳輪；用以 注入壓縮空氣至充氣腳輪中的管；架設在管中的一流動控 15 制閥；架設在各充氣腳輪中，以測量環面袋的一内壓之一 測壓計；架設在各充氣腳輪中，以測量充氣腳輪的舉昇距 離之一舉昇距離測量器；以及一資料處理單元，其用以接 收測壓計及舉昇距離測量器測出的壓力資料及舉昇距離資 料，並依據壓力資料以及/或一舉昇距離資料，送出一閥開 20 口控制信號至流動控制閥。 在本發明的一實施例中，在充氣腳輪内的壓力（ΔΡ)之 改變依據實際狀況而隨時被控制。ΔΡ/時間在本文中稱為 ''壓力梯度值〃。 在本發明的一實施例中，資料處理單元包括：包括一 1291448 參考壓力梯度值，一改良壓力梯度值以及舉昇距離差的參 考值之基本資料；一裝置，其用以依據得自舉昇距離測量 計的舉昇距離資料，並比較舉昇距離之差異與舉昇距離差 之參考值而計算出各充氣腳輪的舉昇距離差；依據比較舉 5 昇距離差及舉昇距離差的參考值之結果，轉換參考壓力梯 度值的一壓力梯度值成改良的壓力梯度值的裝置；依據時 間及參考壓力梯度值或改良的壓力梯度值在一特定時間下 計算一參考壓力值；一裝置，其用以計算藉由比較測壓計 測出的壓力資料及在一特定時間下的參考壓力得到的結 10 果；以及一裝置，其用以依據比較而計算出的結果而產生 閥開口控制信號，並送出信號至流動控制閥。 依據另一實施例，本發明係有關使用數個各自具有一 環面袋的充氣腳輪以控制一結構物的舉昇之一種方法，該 方法包括以下步驟：測量各環面袋的内壓；比較測出的壓 15 力資料及一參考壓力值；以及控制一流動控制閥的一開 口，以依據比較的結果控制注入環面袋中的壓縮空氣之流 動。 在本發明的一實施例中，該方法包括以下步驟··測量 各充氣腳輪的舉昇距離；依據測出的舉昇距離計算舉昇距 20 離的差異；比較計算出的差異與舉昇距離之差異的參考 值；並依據比較結果設定各充氣腳輪的一壓力梯度值。因 此，為自落地狀況轉換結構物至舉昇狀況，閥開口被控制， 使得各充氣腳輪的内壓可跟隨一特定的壓力梯度，並控制 壓力梯度值的轉換，使得舉昇距離的差異可維持在一預定 1291448 範圍内。 圖式之簡單說明 第1圖為4不使用充氣腳輪以控制-結構物的舉昇的 一方法之流程圖； 5 第2图：、員示在構造物舉昇及移動時使用 制結構物的舉4之方法的流程圖； 充氣腳輪控 10 第3圖為田結構物自舉昇位置落地時使用充 制一結構物舉昇的流程圖； 第4圖為用於本發明之充氣腳輪的概略圖； 第5圖為用於本發明之—控制裝 置的概略圖； 氣腳輪控 第0為.4示與各充氣腳輪有關的時間及舉昇 間的概略關係之圖，· 距離之 15 第7圖為資料處理裝置 第8圖亦為資料處理裝 【方包】 發明之詳細說明 的元件的一例示圖；以及 置的元件的一例示圖。 本發明將在下文中配合圖式詳加說明。本發明的一杏 施例揭露在第5圖中，直顯干筮 、貝 Μ τ ，、顯不第1圖中所不的一控制裝置之 才义略圖而第1圖為顯示使用充氣腳輪控制結構物之舉昇的 A t之4圖°為舉昇並運送結構體(藉由使用充氣腳輪的 广二氣）’數個充氣腳輪配置成位在結構物之下。充氣腳 "的數量依據結構物的重量，以及充氣雜之功能而定。 充^輪的任何配置均為可㈣，只要結構物可被平衡地 才牙即可。在第5圖的實施例中，五個充氣腳輪(AC1_AC5) 1291448 用來升起一個230噸的結構物。 各充氣腳輪配置一測壓計，以測量環面袋的内壓，而 測出的壓力資料被送至一資料處理單元中。此外，各充氣 腳輪備設一舉昇距離測量計，以測出結構物的舉昇距離， 5 而測出的距離資料送至一資料處理單元中。舉昇距離界定 成在落地墊7之底面及地面8表面之間的距離，如第4圖所 示。壓力以及/或距離的測量頻率（時間距離）依目的而有不 同，但最好大約為1循環/每秒，以作良好的壓力控制及距 離控制。循環的頻率可為0.01至1000循環/每秒，最好是0.5 10 至2循環/每秒。頻率可藉由資料處理單元或測壓計或舉昇 距離測量計本身所設定。 在第5圖中，一雷射位移測量計用作為舉昇距離測量 計。在雷射位移測量計中，與物品之距離以下述方式測量： 放射出光，一光路徑以稜鏡或鏡子改變，光到達目標物品， 15 且藉由目標物品反射，以回到感應器頭部。 此測量計的測量精確性依據雷射光反射至其上的目標 物品之表面狀況而定。因此，最好以可改良反射之精確性 的模糊白色或模糊灰色塗表面或以具有模糊白色或灰色的 一彩色物品覆蓋表面。 20 各用以自壓縮機注入壓縮空氣至各充氣腳輪中的管備 有一流動控制閥，用以控制流動控制閥的開口之一閥開口 控制信號自一資料處理單元送至該控制閥。在第5圖中所示 的實例中，備有一乾燥機的一壓縮機通過移除異物的一空 氣過濾器注入壓縮空氣，而一流動控制閥注入壓縮空氣至 11 1291448 各充氣腳輪中。譬如，壓縮機的來源壓力可為6公斤/公分2， 以為充氣腳輪的環面袋形成3.5公斤/公分2的壓力。 為自一落地狀況移動結構體至舉昇狀況，環面袋的内 壓依據一預定壓力梯度值隨著時間增加，直到充氣腳輪的 5 一底板到達結構物的一底板。為達到該目的，在比較測壓 計的資料以及由時間及壓力梯度值決定的一特定時間下的 一參考壓力後，一資料處理單元送出一閥打開控制信號至 一流動控制閥。譬如，若測出的環面袋之内壓小於參考壓 力，則資料處理單元送出一閥開口控制信號，以使流動控 10 制閥的閥開口增加1%。增加開口的百分比可與環面袋之測 出的内壓及參考壓力之間的差異成正比。閥開口控制信號 依據壓力測量的頻率送至流動控制閥。本發明主要係在充 氣腳輪到達結構物的底板後的舉昇控制方法。 在舉昇控制方法中，執行如第1圖中所示的一升升控 15 制，即作壓力測量及舉昇測量。環面袋的内壓依據一預定 參考壓力梯度值隨著時間增加。為該目的，在比較測壓計 的資料及參考壓力（來自一參考壓力梯度)之後，資料處理單 元送出閥開口控制信號至流動控制閥。譬如，若一環面袋 之測出的内壓小於參考壓力，則資料處理單元送出一閥開 20 口控制信號，以多打開流動閥1%。增加開口之百分比可與 測出的環面袋之内壓與參考壓力之間的差異成正比。 最好設定參考壓力梯度值為（一舉昇起始壓力及一舉 昇完成壓力之間的差異的數個百分比)/每分鐘。在一充氣腳 輪支持力為充氣腳輪的重力之60-90%(負重因素60-90%) 12 1291448 時，測出的一舉昇起始壓力及一舉昇完成壓力之間的差異 可為0.5公斤/公分2至0.8公斤/公分2。因此，大約為（0.5公斤 /公分2至0.8公斤/公分2)的3%設定為一參考壓力梯度值。 依據與壓力測量同時作的各充氣腳輪之舉昇距離之測 5 量，可使用資料處理單元計算出各充氣腳輪的舉昇距離差 (各測出的舉昇距離與一平均舉昇距離之差）。一平均舉昇距 離通常使用所有的充氣腳輪之舉昇距離資料而算出來。然 而，使用充氣腳輪的總數之60%或超過60%而計算出的一平 均值可用來計算該差異。若某些充氣腳輪的舉昇距離與舉 10 昇距離的差異之一預定參考值不同，應用於充氣腳輪的一 壓力梯度值由參考壓力梯度轉換至一改良的壓力梯度。在 本發明的一實施例中，舉昇距離及一改良梯度值之差異的 一參考值事先設定在資料處理單元中。 舉昇距離差 的參考值 狀況 改良的壓力梯度值 -2mm 充氣腳輪的舉昇距 離差小於2mm 0.04公斤/公分2/每分鐘 -1mm 充氣腳輪的舉昇距 離差小於1mm 0.03公斤/公分2/每分鐘 + 1mm 充氣腳輪的舉昇距 離差大於1mm 0.01公斤/公分2/每分鐘 + 2mm 充氣腳輪的舉昇距 離差大於2mm 0.00公斤/公分2/每分鐘 當一壓力梯度值藉由一充氣腳輪的資料處理單元改變成一 改良壓力梯度值時，在比較一特定時間下測壓計測出的資 13 1291448 料與改良壓力梯度值計算出的一參考壓力之後，資料處理 單元送出一閥開口控制信號至該充氣腳輪的一流動控制 閥0 因此，為自落地狀況轉換結構物至舉昇狀況，須控制 5 閥開口，使得各充氣腳輪之内壓玎跟隨一特定的壓力梯 度，並控制壓力梯度值之轉換，使得舉昇距離差維持在可 使用的一預定範圍内，因此可在不造成彎曲或捲曲的狀況 下升起具有20m直徑之一底板的一大結構物。舉昇距離差之 參考值以及改良壓力梯度值可修改成適當的，且可改變舉 10 昇距離差的參考值，譬如，在上述實例中由4改成6或2(譬 如-1mm及+ lmm)。為安全地操作，最好在資料處理單元中 設定舉昇過程中環面袋的内壓之上限。充氣腳輪的一正常 設計的壓力可為一適合的上限值。 第6圖之圖表顯示依據本發明的一實例（以下將細述)之 15 各充氣腳輪之時間及舉昇距離之間的關係。在時間t〇下，#1 充氣腳輪(AC1)舉昇的距離較由5個充氣腳輪之5次舉昇距 離計算出的平均距離多2mm。#2充氣腳輪(AC2)較平均距離 多1mm。#3充氣腳輪(Ac3)舉昇距離等於平均距離。#4充氣 腳輪(AC4)舉昇距離小於平均距·1ππη。#5充氣腳輪(AC5) 20舉昇距離小於平均距離2mm。在此狀況下，資料處理單元 轉換AC1的壓力梯度由〇 〇2公斤/公分2/每分鐘成為〇 〇〇公 斤/公分2/每分鐘，AC2的壓力梯度由0 02公斤/公分々每分鐘 成為0.01公斤/公分2/每分鐘，AC3的壓力梯度由〇.〇2公斤/ 公分2/每分鐘成為〇·〇2公斤/公分2/每分鐘（無改變），AC4的 14 1291448 壓力梯度由0.02公斤/公分2/每分鐘成為⑽公斤/公分2/每 分鐘’ ACS的壓力梯度由〇〇2公斤/公分^每分鐘成為讀公 斤/公分2/每分鐘。 ’、、、:後貝料處理單兀送出一閥開口控制信號至一流動 5控制閥，使得各充氣腳輪之内壓可跟隨轉換的新壓力梯度 (改良的壓力梯度值）。在_小短時間之後的時間q下（小於用 以測里舉昇距離之日守間間隔），充氣腳輪的舉昇距離之間的 差異，又小。當-舉昇距離測量計立即測出的各充氣腳輪之 -舉昇距細達-預定的舉昇完躲離時，當時的内壓(舉 10昇完成壓力，譬如3·〇公斤/公分2)設定成為在資料處理單元 中的-參考壓力值，並結束舉昇距離的測量。 在下一 又，結構物在舉昇時側向地運送。 本發明的一實施例為用以控制以第2圖中所示的側向 舉昇及移動的一結構物之方法。為了運送正在舉昇的結構 15物’唯一須要的是充氣腳輪（第5圖中有5個）必須在舉昇完成 壓力下支持結構物的重量（如23〇頓）。當結構物被拉動及移 動時，無可避免地，結構物會稍許地朝拉動方向傾斜，但 不須矯正此傾斜。因此，與須要測量舉昇距離的第丨圖中所 示的控制不同，僅須控制一壓力，各充氣腳輪的壓力須維 20持在舉昇完成壓力。 第3圖顯示當結構物自漂浮位置降落時，用以控制一結 構物的舉昇之方法的流程圖。 用於ί备地的控制方法幾乎與開始舉升的控制方法相 同，但參考壓力梯度值設定成〇.〇2公斤/公分2/每分鐘。此 15 1291448 外’舉昇距離差的參考值以及改良壓力梯度值如下表所示 地設定在資料單元中。 舉昇矩離差 的參考值 狀況 改良的壓力梯度值 "2mm 充氣腳輪的舉彝典 離差小於2mm _ 0·00公斤/公分V每分鐘 - 充氣腳輪的舉彝趿 離差小於1mm _ -0.01公斤/公分2/每分鐘 + Imin 充氣腳輪的舉畀跸 離差大於1mm 〆 -0.03公斤/公分2/每分鐘 + 充氣腳輪的舉弈郯 離差大於2mm ___ -0.04公斤/公分”每分鐘 5 為安全地操作，最好在資科處理單元中設定在落地過 程中環面袋的内壓之一下限。充氣腳輪剛接觸結構物（底 板)(譬如0.5公斤/公分2)時的壓力玎為一適合的下限值。 藉由使用上述舉昇控制之方法及裝置，無論充氣腳輪 面對的地面輪麻如何，一結構物的底面均可自動地維持與 ίο地面平行(水平），因此可在不造成變形(如彎曲或捲曲）的狀 況下舉昇及運送一大的結構物。在運送其内部的防火材 料，如磚，必須排整齊的鼓風爐時，必須嚴格地要求避免 防火材料之變形以及/或對其造成壓力。上述舉昇控制之方 去及裝置隶好應用於譬如其内部的防火材料必須在其底部 15上排整齊鼓風爐。 【_式簡單說明】 第1圖為顯示使用充氣腳輪以控制一結構物的舉昇的 一方法之流程圖； 16 1291448 第2圖為顯示在構造物舉昇及移動時使用充氣腳輪控 制結構物的舉昇之方法的流程圖； 第3圖為當結構物自舉昇位置落地時使用充氣腳輪控 制一結構物舉昇的流程圖； 5 第4圖為用於本發明之充氣腳輪的概略圖； 第5圖為用於本發明之一控制裝置的概略圖； 第6圖為顯示與各充氣腳輪有關的時間及舉昇距離之 間的概略關係之圖； 第7圖為資料處理裝置的元件的一例示圖；以及 10 第8圖亦為資料處理裝置的元件的一例示圖。 【主要元件符號說明】 2 壓縮空氣 3 管 5 底板(架設板） 6 環面袋 7 落地墊 8 地面 17

Claims (1)

1291448 第93136843號專利申請案申請專利範圍修正本 96. 04. 16 修(更)正替換頁 十、申請專 1.一種用以控制至少一結構物的舉昇之裝置，其包括： 數個各自具有一環面袋的充氣腳輪； 5 用以注入壓縮空氣至至少充氣腳輪之一内的管； 架設在管中的一流動控制閥； 在操作上與充氣腳輪相關，以測量環面袋之壓力的一 測壓計； 在操作上與各該充氣腳輪相關，以測量充氣腳輪之一 10 舉昇距離的一舉昇距離測量計；以及 一資料處理單元，其用以接收測壓計測出的壓力資 料，以及舉昇距離測量計測出的舉昇距離資料，並依據 壓力資料以及/或舉昇距離資料送出一閥開口控制信號至 流動控制閥。 15 2.如申請專利範圍第1項的裝置，其中資料處理單元包括： 藉由比較測壓計測出的壓力資料與至少一參考壓力 資料而計算出一結果的裝置；以及 用以依據計算出的結果產生閥開口控制信號，並送出 產生的信號至流動控制閥的裝置。 20 3.如申請專利範圍第1項的裝置，其中資料處理單元包括： 包括一參考壓力梯度值，一改良壓力梯度值，以及舉 昇距離差的一參考值之資料； 用以依據一舉昇距離測量計測出的舉昇距離資料並 比較舉昇距離差及舉昇距離差之參考值而計算出各充氣 18

1291448 腳輪的舉昇距離差的裝置， 用以依據舉昇距離差及舉昇距離差的參考值之比較 轉換參考壓力梯度值的一壓力梯度值成改良壓力梯度值 的裝置； 5 用以依據在一特定時間下參考壓力梯度值或改良壓 力梯度值計算出一理論上的參考壓力值之裝置； 用以比較測壓計測出的壓力資料及理論上的壓力值 之裝置；以及

用以依據壓力之比較產生閥開口控制信號，並送出產 10 生信號至流動控制閥的裝置。 4. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中資料處理單元包括： 一壓力計算模組，其藉由比較測壓計測出的壓力資料 及至少一參考壓力值計算出一結果；以及 一閥開口控制信號產生模組，其依據計算出的結果產 15 生閥開口控制信號，並送出產生之信號至流動控制閥。

5. 如申請專利範圍第1項的裝置，其中資料處理單元包括： 資料，其包括一參考壓力梯度值，一改良壓力梯度值 以及舉昇距離差的一參考值； 舉昇距離計算模組，其依據一舉昇距離測量計測出的 20 舉昇距離資料計算出各充氣腳輪的舉昇距離差，並比較 舉昇距離差及舉昇距離差的參考值； 一轉換模組，其依據舉昇距離差及舉昇距離差的參考 值之間的比較，轉換參考壓力梯度值成為改良壓力梯度 值； 19 1291448

-參考μ力值計算模組’其依據時間及參麵力梯度 值或改良㈣梯度值，計算出在—特定時間下的一參考 壓力值； -壓力計算模組，其用輯算出在_敎時間下測壓 5 計測出的壓力資料及一參考壓力值之間的差異；以及 一閥開口控制信號產生模組，其依據計算出的壓力上 之差異產生閥開口控制信號，並送出產生信號至流動控 制閥。

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