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CN109071195A - 平台负载感测系统 - Google Patents

平台负载感测系统 Download PDF

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CN109071195A
CN109071195A CN201780022403.8A CN201780022403A CN109071195A CN 109071195 A CN109071195 A CN 109071195A CN 201780022403 A CN201780022403 A CN 201780022403A CN 109071195 A CN109071195 A CN 109071195A
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Abstract

一种连接在吊杆和平台之间的平台负载感测系统，包括将吊杆侧连接到平台侧的上轴承连杆以及将吊杆侧连接到平台侧的下轴承连杆。所述上轴承连杆和下轴承连杆被构造成允许吊杆侧和平台侧之间的相对运动。负载构件在上轴承连杆和下轴承连杆之间被固定到平台侧，并且负载传感器被固定到吊杆侧。平台侧的负载力矩通过上轴承连杆和下轴承连杆在功能上消除，并且平台侧的竖直负载通过负载构件被传递到负载传感器。

Description

平台负载感测系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年4月8日提交的美国临时专利申请第62/320,033号的权益，其全部内容通过引用并入本文。
关于联邦资助研究或开发的声明
(不适用)
背景技术
本发明涉及一种平台负载感测系统，更具体地说，涉及一种具有从平台侧到吊杆侧的受控负载路径的单剪切梁负载感测系统。
现有的平台支撑件通常直接螺栓连接到吊杆而不允许相对的竖直运动。因此，转子焊接件接收来自两个源的力，该两个源包括竖直负载(支撑件加平台加有效负载的重量)和该重量的力矩(重量与其距转子的距离的组合)。由于负载感测系统性能要求特定于竖直负载，因此感测系统设计试图将两种负载分离。这通常涉及具有弹簧的复杂的机构，其通常在实际的竖直负载测量中表现出较大的误差。
期望将平台负载和其相关联的力矩相隔离，以更精确地测量平台负载。
发明内容
根据所述实施例的负载感测系统包括两个侧面，所述两个侧面可枢转地连接并且包括从平台侧到吊杆侧的受控负载路径。上连杆组件和下连杆组件允许两个侧面之间的相对运动。平台负载通过剪切梁负载传感器从平台侧传递到吊杆侧。此处请注意，短语“单剪切梁负载传感器”或“剪切梁负载传感器”应理解为具有工程形状和一体式电应变仪的金属块，因此应变计输出可直接被解释为由于块的受控形状而产生的力。负载力矩通过上轴承连杆和下轴承连杆被传递，并且因此该设计将平台负载与其相关力矩分开。包括球形表面的负载路径(例如，车身螺栓)和负载传感器的配合在表面和机械特性方面受到控制，以确保剪切梁负载传感器仅在与负载传感器的工作轴垂直的方向上暴露于平台支撑件、平台和平台上的有效负载的组合重量。这种布置通过最小化界面表面处施加的负载的切向分量来最大化读数的准确性。
在示例性实施例中，连接在吊杆(经由吊杆侧)和平台(经由平台侧)之间的平台负载感测系统包括将吊杆侧连接到平台侧的上轴承连杆以及将吊杆侧连接到平台侧的下轴承连杆。上轴承连杆和下轴承连杆被构造成允许吊杆侧和平台侧之间的相对运动。具有接触表面的负载构件(在一些实施例中表示为车身螺栓)可在上轴承连杆和下轴承连杆之间与平台侧配合，并且负载传感器被固定到所述吊杆侧。由于上轴承连杆和下轴承连杆的枢转性质不传递力矩，因此来自平台侧的负载力矩在功能上被消除，并且来自平台侧的竖直负载通过负载构件被传递到负载传感器。
上轴承连杆可以用销固定到吊杆侧和平台侧，下轴承连杆可以用销固定到吊杆侧和平台侧。平台侧可以包括平台支撑焊件，工作平台可以被固定到该平台支撑焊件上。在一些实施例中，负载构件的头部接合所述负载传感器，其中可以对负载构件的头部进行处理(例如通过平滑化)。
负载感测系统可另外包括被固定到吊杆侧的第一止动构件和与第一止动构件间隔开且被固定到平台侧的第二止动构件。在这一前提下，第一止动构件和第二止动构件限制平台侧相对于吊杆侧的向上移位距离。
负载感测系统可以另外包括控制系统，其通过控制器局域网(CAN)接收并处理来自负载传感器的输出，控制系统基于来自负载传感器的输出来输出负载传感器数据和诊断信息。当来自负载传感器的输出指示以下中的至少一者时，控制系统可以输出错误：(a)没有来自所述负载传感器的数据输出；(b)负载传感器未校准；(c)通过确定平台负载可以小于校准重量或在所述平台可正在移动时所述平台负载保持为负时可以检测到欠载；以及(d)通过确定在所述平台可以正在移动时所述平台负载保持不变而可以检测到停滞。所述控制系统可以被编程为将所述竖直负载与平台容量进行比较，并且其中，所述控制系统可以被编程为当所述竖直负载大于所述平台容量时输出过载信号。
在另一示例性实施例中，一种高空作业平台车辆，包括：车辆底座；至少一个吊杆，所述至少一个吊杆与车辆底座连接；工作平台，所述工作平台与至少一个吊杆连接；以及平台负载感测系统，所述平台负载感测系统连接在至少一个吊杆(经由吊杆侧)和工作平台(经由平台侧)之间。所述控制系统可以被编程为基于来自负载传感器的输出来修改高空作业平台车辆的操作。
附图说明
将参照附图详细说明这些及其他方面和优点，其中，
图1示出了支撑高空作业平台的示例性吊杆起重机；
图2是平台支撑组件的透视图；
图3是负载感测系统的侧视图；
图4是通过负载感测系统的中心的剖视图；
图5是呈车身螺栓和负载传感器的示例性形式的负载构件的近视图；以及
图6是示出控制系统的操作过程的流程图。
具体实施方式
在以下描述中，将在对高空作业平台(AWP)车辆的示例性应用的背景下描述本设计。应当注意的是，本设计适用于非轮式高空作业平台(AWP)以及不包括“塔式”吊杆的其他吊杆概念，并且本发明不限于所描述的示例性应用。
图1示出了示例性高空作业平台车辆10，其包括支撑在车轮14上且包括配重16的车辆底座12。塔式吊杆18可枢转地连接到车辆底座12上并且通过起重缸20枢转。上吊杆24可枢转地连接到塔式吊杆18，并且工作平台26经由悬臂28等连接到上吊杆24。平台负载感测系统30连接在上吊杆24(经由吊杆侧框架(“吊杆侧”))和工作平台26(经由平台框架或焊件(“平台侧”))之间。控制系统或控制器31在图1中示意性地示出。控制系统31与负载感测系统30通信并控制车辆10的操作。
图2和图3示出了连接在吊杆24和平台26之间的平台负载感测系统30。吊杆侧32包括框架，框架包括销34，吊杆24或悬臂28可以直接连接到该销34。吊杆侧32可设置有旋转致动器，其允许操作者旋转地改变平台26的位置。平台侧36由平台焊件38组成，所述平台26可以被固定到该平台焊件38上。吊杆侧32通过上轴承连杆40和下轴承连杆42连接到平台侧36。上轴承连杆40和下轴承连杆42允许两侧32、36之间的相对运动。上轴承连杆40通过销44固定到吊杆侧，并通过销46固定到平台侧32。类似地，下轴承连杆42通过销48固定到吊杆侧，并通过销50固定到平台侧。使用任何合适的装置防止销44、46、48、50旋转，例如通过合适的锁销52，所述锁销52延伸穿过销44、46、48、50的外远端中的开口。
诸如车身螺栓等的负载构件54经由止动板组件的第一部分56被固定到平台侧36上，所述第一部分56被固定到平台焊件38上。止动板组件的第二部分58被固定到吊杆侧32。负载传感器60在止动组件的第一部分56下方被固定到吊杆侧32。负载构件54被定位成与负载传感器60接合。在图3-5所示的示例性实施例中，六角螺栓62等被固定在负载传感器60中的开口中，并且负载构件54的头部64经由六角螺栓62与负载传感器60接合。在一些实施例中，负载构件54的头部64可以在不使用六角螺栓62等的情况下直接接合负载传感器60，这取决于负载传感器60的构造。示例性负载传感器可从加利福尼亚州兰丘库卡蒙加市的威世精密集团(Vishay Precision Group，VPG)获得。在一些实施例中，负载构件54的头部64及其与负载传感器60(例如，六角螺栓62)的接合在表面和机械特性方面受到控制。例如，可以在安装之前对负载构件(例如，车身螺栓)的头部64进行机械加工、涂覆或以其他方式处理，以便提供适当的减少摩擦的表面光洁度。
因为上轴承连杆40和下轴承连杆42允许吊杆侧32和平台侧36之间的相对运动，所以平台26上的负载可以与其相关联的力矩分离。也就是说，通过上轴承连杆40和下轴承连杆42在功能上消除了负载力矩。在负载力矩与平台负载分离的情况下，负载传感器60因此仅在与负载传感器60的工作轴垂直的方向上接触平台焊件38、平台26和平台26上的负载的组合重量。这种结构通过最小化界面表面上所施加的负载的切向分量来最大化读数的准确性。
继续参考图5，在止动组件的第一部分56和第二部分58之间存在竖直间隙66。如果平台26下降到表面上或以其他方式受到向上的竖直力，则平台侧36将相对于吊杆侧32上升，从而卸载负载传感器60直到间隙66关闭并且进一步的运动被禁止。包括第一部分56和第二部分58的止动组件用于限制平台侧36的向上移位，从而防止负载传感器电子装置由于施加到平台26的底部的向上力而失去校准。
结构焊件、连杆、销和轴承被设计以在功能上消除偏转，从而最小化连杆销和轴承之间的摩擦，从而提高系统的整体精度。在一些实施例中，低摩擦的金属聚合物轴承与位于连杆及其配合焊件之间的复合推力轴承一起安装在连杆中，这同样有助于最小化摩擦并由此提高系统的整体精度。轴承的材料选择可以消除定期施加润滑剂的需要，从而保持系统的长期准确性。
在示例性构造中，负载传感器60可以是具有冗余内部应变仪的单个设备。负载传感器60独立地对每个应变仪执行诊断，并在检测到问题时输出错误代码。负载传感器60使用预定协议将应变仪测量值、诊断信息和序列号通过控制器局域网(CAN)传输到车辆控制系统31。
图6是示出控制系统31相对于负载感测系统30的操作的流程图。控制系统31基于负载传感器60的输出来检查各种误差。在步骤S1中，控制系统检查内部CAN或负载传感器错误，例如，如果控制系统没有从负载传感器接收到消息。控制系统经由CAN接收负载传感器的测量值和诊断信息(S2)，并检查以确保负载传感器被正确地校准(S3)。在一些实施例中，通过将负载传感器的序列号与在最后一个负载传感器校准期间由控制系统存储的序列号进行比较来检测负载传感器的校准。如果负载传感器未被正确校准(S3中为否)，则输出“平台过载”状态(S4)。控制系统在步骤S5中检查错误，如果存在错误，(S5中为是)，则控制系统确定两个应变仪是否都受到影响(S6)。如果两个应变仪都受到了影响(S6中为是)，则报告“平台过载”状态(S7)；如果只有一个应变仪受到了影响(S6中为否)，则控制系统将机器限制为爬行速度(S8)。
当平台负载显着小于校准重量或者如果在机器正在移动时平台负载保持为负，则控制系统会检查是否检测到了负载传感器的欠载状态(S9)。如果是(在S9中为是)，则输出“平台过载”状态(S7)。可以由控制系统(S10)基于机器模型和/或平台容量开关来确定机器容量。平台容量开关可以是操作人员控制的开关，用于确定平台容量是受限的(较高的负载容量)还是不受限的(减小的负载容量)。
在步骤S11中，控制系统通过比较平台上的负载与机器容量来确定负载传感器是否过载。如果平台负载大于平台容量持续预定的时间量，则控制系统将输出“平台过载”状态。控制系统还确定机器是否正在移动(S12)，并且如果是(S12中为是)，则控制系统确定是否检测到负载传感器停滞错误(S13)，即，当机器正在移动时平台负载保持不变。如果机器没有移动(S12中为否)或者没有检测到负载传感器的测量停滞(S13中为否)，则控制系统输出“平台未过载”状态(S14)。因此，控制系统对错误的响应取决于如上所述的错误。
所描述的实施例的负载感测系统包括两个侧面，所述两个侧面可枢转地连接并且包括从平台侧到吊杆侧的受控负载路径。两个侧面都是支撑和传递负载的工程结构。与现有系统相比，所述两个侧面和从平台侧通过其传递负载的一对受控表面之间的相对运动通过借助上轴承连杆和下轴承连杆将平台负载与其相关的力矩分开而提高了准确性。负载路径的表面通过负载构件和负载传感器在表面和机械特性方面受到控制，以确保剪切梁负载传感器仅在与负载传感器的工作轴垂直的方向上接触平台支撑件、平台和平台上的有效负载的组合重量。这通过最小化界面表面处所施加的负载的切向分量来最大化读数的准确性。
虽然已经结合目前被认为是最实用和优选的实施方式描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施方式，而是相反地，是旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (15)

1.一种平台负载感测系统，所述平台负载感测系统连接在吊杆和平台之间，其中，所述平台负载感测系统经由吊杆侧连接至所述吊杆且经由平台侧连接至所述平台，所述平台负载感测系统包括：
上轴承连杆，所述上轴承连杆将所述吊杆侧连接到所述平台侧；
下轴承连杆，所述下轴承连杆将所述吊杆侧连接到所述平台侧，其中，所述上轴承连杆和所述下轴承连杆被构造成允许所述吊杆侧和所述平台侧之间的相对运动；
负载构件，所述负载构件具有在所述上轴承连杆和所述下轴承连杆之间被固定到所述平台侧的接触表面；以及
负载传感器，所述负载传感器被固定到所述吊杆侧，
其中，所述平台侧上的负载力矩通过所述上轴承连杆和所述下轴承连杆在功能上被消除，并且其中，所述平台侧上的竖直负载通过所述负载构件被传递到所述负载传感器。
2.根据权利要求1所述的平台负载感测系统，其中，所述上轴承连杆用销固定到所述吊杆侧和所述平台侧，并且其中，所述下轴承连杆用销固定到所述吊杆侧和所述平台侧。
3.根据权利要求1所述的平台负载感测系统，其中，所述平台侧包括平台支撑焊件，工作平台能够固定到所述平台支撑焊件上。
4.根据权利要求1所述的平台负载感测系统，其中，所述负载构件的头部接合所述负载传感器，并且其中，所述负载构件的头部被处理。
5.根据权利要求4所述的平台负载感测系统，其中所述负载构件的头部被平滑化。
6.根据权利要求1所述的平台负载感测系统，还包括被固定到所述吊杆侧的第一止动构件以及与所述第一止动构件间隔开且被固定到所述平台侧的第二止动构件，其中，所述第一止动构件和所述第二止动构件限制所述平台侧相对于所述吊杆侧的向上移位距离。
7.根据权利要求1所述的平台负载感测系统，还包括控制系统，所述控制系统通过控制器局域网(CAN)接收并处理来自所述负载传感器的输出，所述控制系统基于来自所述负载传感器的所述输出来输出负载传感器数据和诊断信息。
8.根据权利要求7所述的平台负载感测系统，其中，当来自所述负载传感器的所述输出指示以下中的至少一者时，所述控制系统输出错误：
(a)没有来自所述负载传感器的数据输出；
(b)负载传感器未校准；
(c)通过确定平台负载小于校准重量或在所述平台正在移动时所述平台负载保持为负时检测到欠载；以及
(d)通过确定在所述平台正在移动时所述平台负载保持不变而检测到停滞。
9.根据权利要求7所述的平台负载感测系统，其中，所述控制系统被编程为将所述竖直负载与平台容量进行比较，并且其中，所述控制系统被编程为当所述竖直负载大于所述平台容量时输出过载信号。
10.一种高空作业平台车辆，包括：
车辆底座；
至少一个吊杆，所述至少一个吊杆与车辆底座相连接；
工作平台，所述工作平台连接到至少一个吊杆；以及
平台负载感测系统，所述平台负载感测系统连接在所述至少一个吊杆和所述工作平台之间，其中，所述平台负载感测系统经由吊杆侧连接至所述至少一个吊杆且经由平台侧连接至所述工作平台，所述平台负载感测系统包括：
上轴承连杆，所述上轴承连杆将所述吊杆侧连接到所述平台侧；
下轴承连杆，所述下轴承连杆将所述吊杆侧连接到所述平台侧，其中，所述上轴承连杆和所述下轴承连杆被构造成允许所述吊杆侧和所述平台侧之间的相对运动；
负载构件，所述负载构件在所述上轴承连杆和所述下轴承连杆之间被固定到所述平台侧；以及
负载传感器，所述负载传感器被固定到所述吊杆侧，
其中，所述平台侧上的负载力矩通过所述上轴承连杆和所述下轴承连杆在功能上被消除，并且其中，所述平台侧上的竖直负载通过所述负载构件被传递到所述负载传感器。
11.根据权利要求10所述的高空作业平台车辆，还包括控制系统，所述控制系统通过控制器局域网(CAN)接收并处理来自所述负载传感器的输出并且控制所述高空作业平台车辆的操作，所述控制系统根据来自所述负载传感器的所述输出来输出负载传感器数据和诊断信息。
12.根据权利要求11所述的高空作业平台车辆，其中，当来自所述负载传感器的所述输出指示以下中的至少一者时，所述控制系统输出错误：
(a)没有来自所述负载传感器的数据输出；
(b)负载传感器未校准；
(c)通过确定平台负载小于校准重量或在所述平台正在移动时所述平台负载保持为负时检测到欠载；以及
(d)通过确定在所述平台正在移动时所述平台负载保持不变而检测到停滞。
13.根据权利要求12所述的高空作业平台车辆，其中，所述控制系统被编程为基于来自所述负载传感器的所述输出来修改所述高空作业平台车辆的操作。
14.根据权利要求10所述的高空作业平台，其中，所述平台侧包括平台支撑焊件，所述工作平台固定到所述平台支撑焊件上。
15.根据权利要求10所述的高空作业平台，其中，所述平台负载感测系统还包括被固定到所述吊杆侧的第一止动构件以及与所述第一止动构件间隔开且被固定到所述平台侧的第二止动构件，其中，所述第一止动构件和所述第二止动构件限制所述平台侧相对于所述吊杆侧的向上移位距离。
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