專利名稱：機械升程測量系統(tǒng)的制作方法
對相關申請的交叉參考本發(fā)明要求申請日為2003年3月28日、申請?zhí)枮?0/458,987的美國臨時專利申請的優(yōu)先權，其內容在此作為參考已被全部結合。
關于聯(lián)邦政府發(fā)起的研究或發(fā)展的聲明發(fā)明背景本發(fā)明總的來講涉及機械升程系統(tǒng)(lift system)，特別是涉及在機械升程運行之中或者之后測量一負載的定位(orientation of a load)的方法和裝置。
背景技術：
傳統(tǒng)的提升系統(tǒng)包括多個液壓致動器，這些致動器具有氣缸和在高流體壓力作用下可移動的活塞，這些活塞支撐在負載的下側。在一些情況下，例如當負載為龐大的，沉重的或者具有不均勻的重量分配時，使用者必須采取專門的措施去消除負載從其支撐上滑下的危險。在這些情況下，就需要實施一個能提供實際負載定位測量結果的系統(tǒng)。因而操作者能夠相對所需負載定位(即，相對水平面的水平程度)比較所測得的定位結果。如果測得負載不是水平的，某些液壓致動器可選擇地進行調整，直到所測得的負載定位大致等于所需負載定位。
傳統(tǒng)裝置采用計算機系統(tǒng)測量負載定位，該系統(tǒng)具有多個安裝在負載上所選位置的傳感器且負載傳輸反饋信息到中央處理器。該處理器監(jiān)控每個傳感器的相對位置并且確定負載是否被正確定位。可被換用地，傳感器可以直接設置在致動器上以便于測量活塞位移量。測得的負載定位通過電子通信系統(tǒng)供給且輸出到使用者顯示裝置上。然后該使用者能夠選擇提升或者降低某些氣缸以獲得所需的負載定位。一些計算機系統(tǒng)具有接受使用者所輸入一所需定位的能力，并且可以持續(xù)地監(jiān)控和自動調節(jié)實現所需定位所需要的這些氣缸的位置。
當這些系統(tǒng)具有相當大的運行性能并且可以實現輕易運行時，它們是昂貴的并且難以實施，特別是當從一個負載到下一個負載安裝計算機系統(tǒng)時。
因此，需要一簡化并且節(jié)省成本的方法和裝置來測量負載定位，并且該負載定位可以輕易地與機械升程運行相結合。
發(fā)明概要根據本發(fā)明的一個方面，提供一種在升程運行期間確定一負載的一位置的升程測量系統(tǒng)。該升程運行裝置包括一固定的氣缸以及一相連接的活塞，該活塞在負載的一負載支撐區(qū)域相對于氣缸延伸和收縮，以相應地提升和降低負載。該升程測量系統(tǒng)包括一顯示裝置，該顯示裝置包括一刻度盤以及包圍一相對于刻度盤移動的指示器。一連接裝置一端運行連接到負載支撐區(qū)域(load support zone)，并且第二端連接到顯示裝置上。該連接裝置通過相對于刻度盤移動指示器以響應負載支撐區(qū)域處的負載運動。
本發(fā)明的這些和其它的方面不是用來限定本發(fā)明的范圍，其中提供了以限定范圍為目的的權利要求。在下面的描述中，可參見形成本發(fā)明一部分的附圖，并且通過


以及對不限于本發(fā)明的優(yōu)選實施例的描述來對本發(fā)明進行說明。該實施例也不能限定本發(fā)明的范圍，因此為了該目的，一定得參見權利要求。
附圖簡述在此參見附圖，其中全部附圖中相同的附圖標記對應于相同的部件，并且其中圖1表示一支撐系統(tǒng)的透視簡圖，該支撐系統(tǒng)包括一支撐負載的機械升程系統(tǒng)，該負載的定位由根據本發(fā)明的一優(yōu)選實施例構造的機械升程測量系統(tǒng)測量；圖2表示圖1中所示的支撐系統(tǒng)的分解的部分透視圖；圖3表示沿圖1中線3-3看過去的電纜組件的部分剖視圖；圖4表示圖1中所示的顯示裝置的側面剖視圖；圖5表示根據一可替換的實施例構造的顯示裝置的側面剖視圖；圖6表示類似圖2的分解的部分透視圖，但是升程測量系統(tǒng)是根據可替換的實施例而構造的；并且圖7表示根據可替換的實施例構造且包含液壓連接裝置的升程測量系統(tǒng)的側面剖視圖；
優(yōu)選實施例的詳細描述參見圖1和圖2，一負載支撐系統(tǒng)8包括一機械升程機構13，該機構13在對應于下表面11四個角的四個負載支撐區(qū)域(也就是，象限A-D)中支撐著負載12的下表面11。支撐系統(tǒng)8還包括用于測量負載12定位的機械升程測量系統(tǒng)10，該負載12的位置是采用升程機構13進行控制。特別的，負載12由每個支撐區(qū)域的多個液壓致動器14支撐并且提升，每個致動器具有一對應的氣缸16以及一可移動的活塞18。每個活塞18限定出一個與下表面11相接合的上支撐面20。
可以使用一單閥、量孔或者開關，或者根據優(yōu)選實施例可替換地采用多個單獨的的專用閥、量孔或者開關，以同時控制諸致動器14。當如圖1所示四個上述的液壓致動器14支撐負載12時，本發(fā)明期望可以采用任意數量的致動器14來支撐一給定的負載12。
當負載升高時，使用者啟動一開關(圖中未示出)以驅動一泵(圖中未示出)，從而使液壓流體從貯槽(未示出)中流入到控制閥(圖中未示出)，運行該控制閥以通過供給管21控制氣缸16。液壓力作用在活塞18的下表面(圖中未示出)上，并導致活塞18相對于相應的氣缸16上升。相反地，當負載12下降時，流體從氣缸16經過返回管22并通過控制閥流入到貯槽中，這樣導致活塞18在重力作用下收回。
如圖所示，下表面11為平的并且為矩形，并且當負載12處于其所需定位時，下表面11在水平面延伸。但是，需要理解的是圖1的升程機構13為一提供用來起說明目的簡化結構，并且本發(fā)明可應用于多個且不同的提升應用，例如房子、其它建筑物、橋梁以及采用本發(fā)明的原理可以實現所需定位的具有任意尺寸和形狀的其它建筑。上述術語“所需定位”，盡管示成水平的，但是以廣泛地解釋為在提升運行期間能夠實現負載穩(wěn)定性所包括的任意定位。
例如，需要理解的是當諸活塞18的上表面20被設置在相同的水平平面時，具有不規(guī)則形狀下表面11的負載將不會實現一所需的定位，而恰是該所需的定位將取決于如下表面11的輪廓和負載12的重量分配等因素。而且，當根據優(yōu)選實施例象限A-D相當于矩形下表面11的四個角時，致動器14可以設置在任意負載支撐區(qū)域，只要在負載12被活塞18支撐時是穩(wěn)定的即可。升程測量系統(tǒng)10可以有利地提供在穿過負載12的下表面11的預定位置處檢測活塞18的位置，以及確定采取什么調整措施來改善負載穩(wěn)定性的方法和裝置。
根據優(yōu)選實施例，機械升程測量系統(tǒng)10包括多個連接裝置24，每個連接裝置24都連接在一給定負載的支撐區(qū)域與一顯示裝置26之間。每個顯示裝置26包括一操作者可讀的指示器27，從而可以在相應的負載支撐區(qū)域確定活塞18的位置。
如圖1和圖2所示，連接裝置24包括一電纜組件28，該電纜組件28可以通過一固定盤30固定到下表面11上，采用任何已知合適的緊固技術，例如粘附，螺釘固定，釘子固定等，使固定盤30的上表面在所需負載支撐區(qū)域處連接到下表面11上。一支架34采用任意合適的緊固技術被固定到一相連的氣缸16的外表面上，并且從該外表面向外延伸。支架34限定出一垂直延伸的圓柱形孔36，該孔36與固定盤30垂直對準。因此，當在運行期間活塞18延伸和收縮時，支架34可以保持穩(wěn)定。
再參見圖3，電纜組件28包括一撓性管狀金屬電纜部件38，該電纜部件38在一最近端或者負載端與固定盤30相連。電纜部件38通過孔36延伸，并且與在一遠端或者顯示裝置端處的顯示裝置26內部的指示器27相連。支架34和顯示裝置26之間通過一管狀撓性的塑料或橡膠覆蓋的纏繞金屬外套筒或電纜包皮層40相連接，并且該金屬外套筒或電纜包皮層40環(huán)繞著支架34和顯示裝置26之間延伸的電纜38的一部分。套筒40是不可壓縮的并且軸向是不能延伸的，并且鋼纜38也是不可延伸和不可壓縮的并可通過套筒40能夠被支撐以防止彎曲?？?6可以被制出螺紋，從而能固定到套筒40的螺紋端，或者在套筒40的端部和支架34之間可能存在一壓配合或者任意其它適當的連接，以防止兩者之間相對的軸向移動。可被換用地，套筒40的最近端可以安裝在任何地方，使得套筒40的位置可以相對氣缸16被固定，并且其中包括的電纜38可以沿著負載12移動。
在運行過程中，電纜38相對于套筒40運動，以響應于負載12的運動。電纜組件28可以為通常用于航空器控制的類型，可以為通常用于自行車剎車和調檔電纜的重載型的電纜/套筒。
現在參見圖1和圖4，顯示裝置26設置為遠離相應的連接裝置24，兩者間的距離至少部分取決于對應的電纜組件28的長度。優(yōu)選地，顯示裝置26相互接近地設置在顯示區(qū)域25中以便于容易運行，并且可以設置為接近可控制氣缸的閥門，該氣缸與專用電纜和顯示裝置相連。
每個顯示裝置26包括一有透明刻度的，優(yōu)選由有機玻璃形成的氣缸壁42，該氣缸42具有一透明的外徑向壁44，該壁44的上端被一整體上端壁46所封閉。氣缸42的下端被一圓柱形插塞50所封閉，該插塞50可以是壓配合或者螺紋配合地插入氣缸42中。徑向壁44、上端壁46以及插塞50限定了一個容納有指示器27的內部測量腔53。一凸緣54從插塞50的下端48沿徑向向外延伸，并且在當插塞50完全插入氣缸42時可以提供停止功能。一圓柱形孔56通過插塞垂直延伸，并且其直徑稍微大于電纜組件38的直徑。
套筒40的末端連接到插塞50的下端48，并且與孔56相對齊。優(yōu)選地，套筒40通過一螺紋套圈43連接到插塞50，該螺紋套圈43卷曲到套筒40的端部上(套筒40可相類似的安裝到支架34上)?？杀粨Q用地，套筒40能夠通過壓配合或者其它合適的連接方式連接到插塞50(或支架34)上，并且可選擇地安裝到任意合適的結構以使得其位置相對于指示器27被固定。
電纜件38通過孔56從套筒40的末端向上延伸，并且連接到指示器27的下表面60上，該指示器27以圓柱盤的形式在氣缸42內水平延伸。指示器盤27的直徑稍微小于徑向壁44的內徑，該徑向壁44可以在指示器盤27在氣缸42內上下運動時起導向作用。在氣缸42內一螺旋彈簧62從插塞50的上表面向上延伸，并且圍繞著電纜組件38。彈簧62的上端與指示器27的下表面相連，并且提供了一垂直力F，該力F偏壓著指示器27向上，以防止電纜38在顯示裝置26中縱向彎曲，并且最好是維持電纜38兩端之間的張力，使得即使負載降低電纜也不會在在盤30和支架34之間彎曲。因此，需要理解的是如果電纜組件38充分堅固使得能在運行期間防止彎曲的話，可以不采用彈簧62。
在運行期間，當負載12沿著箭頭A的方向提升時，電纜組件38的近端相對于外套筒40的近端延伸。因此，電纜組件38的末端或者指示器端在箭頭C的方向上相對于套筒40的末端降低。因此指示器27相對于氣缸42降低一與相應的負載支撐區(qū)域所提升的距離相等的距離。反之，當負載12沿著箭頭B的方向降低時，電纜組件38的末端沿著箭頭D的方向升高，從而也使得指示器27相對于氣缸42上升。指示器27的向上運動的距離等于負載12的象限A下降的距離。彈簧力F也向上偏壓著指示器27以去除在電纜組件38中存在的任何潛在的松弛量。
測量標記63形成在或者印在徑向壁44上，并且與下表面、上表面或指示器27其它的預定標記的位置相對齊。因此，標記63提供了一刻度盤64，該刻度盤64的輸出取決于在相應的負載支撐區(qū)域活塞18的位置。
因此，每個顯示裝置26被標記，從而使得使用者可以在每個負載支撐區(qū)域容易地測量處實際負載位置。每個負載支撐區(qū)域的位置，反過來，提供了負載12的實際定位的指示。如果實際的負載定位不等于所需的負載定位，根據所需選擇活塞18上升或者下降以獲得所需的負載定位。例如，如圖所示，如果第一顯示裝置26的指示器27高于其它顯示裝置26的指示器27，使用者將確定對應于第一指示器27的負載象限需要提升，從而實現所需的水平定位。另一方面，如果第一顯示裝置26的指示器27低于剩余的顯示裝置26的指示器27，使用者將確定對應于第一指示器的負載象限需要降低，從而實現所需的定位。
當檢測到某個顯示裝置26的指示器27相對于其它顯示裝置26的指示器27的位置且可以根據優(yōu)選實施例確定負載12的定位時，需要理解的是刻度盤標記63也可以提供在給定象限處負載12的垂直位置的實測結果。這樣的測量結果使得使用者可以確定致動器14是否需要上升或者下降，以獲得所需的負載高度。
參見圖5，本發(fā)明的一個可替換的實施例使得指示器27可以與負載12相同的方向進行轉換，例如，當負載12以箭頭A或B的方向上升和下降時，指示器將分別以箭頭C和D相應地在氣缸53內上升和下降。如圖所示，套筒40以上述方式連接到插塞50上。但是，插塞50封閉氣缸的上端，并且端壁46封閉下端。在該實施例中，彈簧62沒有必要去防止電纜組件38的縱向彎曲，然而有需要防止電纜組件38以影響指示器27位置的方式進行撓曲、卷邊或者其它的變形。
一旦提升運行被完成，升程測量系統(tǒng)10通過將固定盤30從下表面11移開能夠容易地從負載12上卸載下來，并且通過在預定位置將固定盤30固定到其它負載的下表面能夠容易地被安裝到其它負載上，這樣將使得操作者能夠確定負載12的定位。如果需要的話，也可以通過將每個支架34從對應的致動器14上移開來將測量系統(tǒng)10從升程機構13中移開。有利的是，測量裝置10沒有采用處理器、電子通信裝置或其它昂貴的電子設備，并且很容易安裝。
根據一可被換用的實施例，通過不需要將固定盤30直接緊固到負載12的下表面11上而使測量系統(tǒng)10可以被簡化，而恰恰是可將固定盤30偏置到與下表面11相接觸。因此，連接裝置24和連接裝置24的相關聯(lián)的組件，被說成是與負載12“操作連接”，意思是連接裝置在所需的負載支撐區(qū)域直接安裝到或者采用另外方式運行接合到負載12上。
尤其是，彈簧62可設置成向下偏壓指示器27，導致電纜組件38朝向負載12運動，接著負載12推動固定盤30靠近下表面11。該實施例在固定盤30不容易緊固到負載12上且接著要求從負載12中移去的情況下是理想的。當然，電纜組件38需要足夠堅硬以防止在彈簧力作用下的縱向彎曲，特別是電纜組件38在向外延伸并且沒有被套筒40支撐的端部。
如圖6所示，可被換用地，提供一附加的彈簧41，該彈簧41在支架34和固定盤30之間延伸并且圍繞著電纜組件38。不管有還是沒有彈簧62，提供的彈簧41可以提供一箭頭F2方向上的凈垂直力，該力F2可以向上偏壓固定盤以靠在下表面11上。如果與彈簧62一起提供有彈簧41，彈簧力F2將大于向上的彈簧力F，從而確保固定盤30和下表面11之間保持接觸，但是同時使得彈簧62能夠防止電纜組件38在腔53內發(fā)生縱向彎曲。
電纜組件28可以裝配到致動器14上，使得每個致動器中活塞18相對于氣缸16的給定位置和在每個相關聯(lián)的顯示裝置26中指示器27的位置都是同樣的。那樣的話，例如在一升程的開始階段，所有的顯示裝置26能夠以相同的讀數開始。此外，優(yōu)選套筒40的位置可以相對支架34和/或顯示裝置26進行調整，例如，通過旋轉套圈43(或者在支架34端部相應的部分)以改變位置，并且因此可以對指示器27相對顯示裝置26的位置進行精確地調整。
另外，當連接裝置24包括根據優(yōu)選實施例在負載12和顯示裝置26之間連接的電纜組件28時，需要理解的是本發(fā)明不限于可被換用的連接裝置，該連接裝置以操作者可被察看到的一種方式將負載的位移轉換為一顯示。例如，參見圖7，連接裝置24包括一相對于電纜組件28的液壓運動轉換系統(tǒng)。
該液壓系統(tǒng)包括一軟管66或者其它填充滿流體68的導管，例如液壓機液體，這些管子都在第一負載端活塞(load end piston)70與第二顯示端活塞(disply end piston)76之間。第一活塞70從導管66的近端或者負載端向外延伸，并且中止在與下表面11相接觸的固定表面72上。活塞70可以直接固定到負載12上，或者在例如上述彈簧41所提供的一彈簧力的彈簧力作用下與負載相接觸。活塞70在其下端包括一活塞頭74，該活塞頭74相對于液壓流體68在導管66中形成了一密封，或者與導管66流體連通的氣缸壁一起形成了軸封。第二活塞76從導管66的末端或者顯示端或者從與導管66流體連通的氣缸向外延伸，并且中止在指示器27?；钊?6可以直接連接到指示器27上，或者可被換用地通過偏壓與指示器27相接觸，在與圖5所示的彈簧62相類似的彈簧的向下力的作用下?；钊?6在其下端包括一活塞頭78，該活塞頭78相對于液壓流體68在導管66中形成了一密封，或者在與導管66流體連通的氣缸內形成了一密封。
在運行過程中，當負載12降低時，第一活塞頭74把液壓流體68推壓在第二活塞頭78上，第二活塞頭78使得指示器27相對刻度盤64以箭頭D的方向上升。反之，當負載上升時，第一活塞74拉動液壓流體68，從而導致在導管66中出現真空，進而導致第二活塞76和指示器27相對于刻度盤64以箭頭C的方向下降?？杀粨Q用地，顯示裝置26可以如圖5所示的方向構造，使得指示器27與負載12一前一后地上升和下降。
因此，本發(fā)明通過在導管中，即在電纜包皮層或者液壓軟管中的介質即電纜或者液壓流體的移動，將被提升負載的運動轉換為顯示裝置中的指示器的運動，從而可以遠距離地將負載移動的指示提供給升程操作者。一電纜系統(tǒng)在簡單化、費用、維護、重量、操作性能以及調整性能方面具有優(yōu)勢，盡管其它的實施例如液壓系統(tǒng)也可能是可行的。
所描述的本發(fā)明是與當前認為最實際和最優(yōu)選的實施例相關的。但是，通過圖解進行描述的本發(fā)明不僅僅限于公開的實施例。因此，本領域技術人員將會了解到本發(fā)明試圖包含所有在本發(fā)明精神和范圍內的修改以及可被換用的設置方案，正如在附加的諸權利要求中所闡述的。
權利要求
1.一種升程測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于在升程運行期間確定一負載的一位置，該測量系統(tǒng)包括一固定的氣缸以及一相關的活塞，該活塞在負載的一負載支撐區(qū)域相對于氣缸延伸和收縮，以相應地提升和降低負載，該系統(tǒng)包括一顯示裝置，該顯示裝置包括一刻度盤以及密封一相對于刻度盤進行移動的指示器；以及一連接裝置，該連接裝置一端運行連接到負載支撐區(qū)域，并且第二端連接到顯示裝置上，其中，連接裝置將負載支撐區(qū)域的負載運動轉換到指示器上，以相對于刻度盤移動該指示器。
2.如權利要求1所述的升程測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的連接裝置包含一電纜組件，該電纜組件的一近端連接到負載上并且其一末端連接到指示器上。
3.如權利要求2所述的升程測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的電纜組件還包含一連接在所述負載和所述指示器之間的電纜組件。
4.如權利要求3所述的升程測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的電纜組件被一固定套筒所圍繞。
5.如權利要求4所述的升程測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的套筒一端連接到所述氣缸上，并且第二端連接到所述顯示裝置上。
6.如權利要求5所述的升程測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的套筒通過固定在所述氣缸上的一支架連接到所述氣缸上。
7.如權利要求3所述的升程測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的連接裝置還包含一容納有液壓流體的導管
8.如權利要求1所述的升程測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的連接裝置連接到所述指示器的一上端。
9.如權利要求1所述的升程測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的連接裝置連接到所述指示器的一下端。
10.如權利要求1所述的升程測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的顯示裝置還包含一其封閉端連接到彈簧一端的氣缸，并且，其中所述的彈簧的第二端連接到所述指示器上。
11.如權利要求1所述的升程測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的連接裝置在負載支撐區(qū)域被緊固到所述負載上。
12.如權利要求1所述的升程測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的連接裝置還包含一個盤，在所述套筒和所述盤之間延伸的彈簧的力作用下，該盤在負載支撐區(qū)域與負載相接合。
13.如權利要求1所述的升程測量系統(tǒng)，其特征在于，它還包含多個與相應的多個負載支撐區(qū)域相連接的連接裝置，其中，每個連接裝置與一相應的刻度盤相連接。
14.如權利要求13所述的升程測量系統(tǒng)，其特征在于，多個顯示裝置提供了一負載定位的一顯示。
15.一種支撐系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在負載上實施升程運行并且確定負載的定位，該負載支撐系統(tǒng)包含在相對應的第一和第二負載支撐區(qū)域支撐負載的第一和第二提升系統(tǒng)，每個提升系統(tǒng)包括—氣缸以及相對各個氣缸延伸和收縮的相應的活塞；連接到相應的第一和第二提升系統(tǒng)的第一和第二顯示裝置，其中，每個顯示裝置包括一個刻度盤并且包圍了一個相對刻度盤移動的指示器；以及第一和第二連接裝置分別連接在所述的第一和第二區(qū)域并分別在所述的第一和第二刻度盤之間，其中，每個連接裝置憑借一媒介物經過一導管的運動將相應的負載支撐運動轉換為相應的指示器相對于刻度盤的運動，其中，每個指示器相對刻度盤是可讀的，從而確定負載的定位。
16.如權利要求15所述的支撐系統(tǒng)，其特征在于，每個刻度盤提供一實際負載位置的輸出。
17.如權利要求15所述的支撐系統(tǒng)，其特征在于，每個連接裝置包含一個電纜組件，該電纜組件的一近端連接到相應的負載支撐區(qū)域，其末端連接到相應的指示器上。
18.如權利要求15所述的支撐系統(tǒng)，其特征在于，每個連接裝置包含一個容納有液壓流體的導管。
19.如權利要求15所述的支撐系統(tǒng)，其特征在于，每個顯示裝置還包括一個其一封閉端連接到彈簧一端的的氣缸，并且，其中所述彈簧的第二端連接到所述指示器上。
20.如權利要求15所述的支撐系統(tǒng)，其特征在于，每個連接裝置還包含一個盤，在一彈簧的力作用下該盤在相應的負載支撐區(qū)域與負載接觸。
全文摘要
提供一在升程運行期間確定負載位置的升程測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一顯示裝置，該顯示裝置包括一刻度盤并且包圍一相對刻度盤的運動可移動指示器。一連接裝置與所述負載和所述刻度盤相連接，使得負載的運動可以轉換為指示器相對刻度盤的運動，從而可以提供所述負載位置的指示結果。多個顯示裝置和連接裝置可以安裝在不同的負載支撐區(qū)域，使得相應的指示器的相對位置可以提供與所述負載定位相關的反饋信息。
文檔編號G01M99/00GK1764820SQ200480008021
公開日2006年4月26日 申請日期2004年3月26日 優(yōu)先權日2003年3月28日
發(fā)明者F·D·斯坦福 申請人:?？颂販靥毓煞萦邢薰?br>