混合臂架高空作業(yè)車的自動調平系統(tǒng)、作業(yè)車的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種混合臂架高空作業(yè)車的自動調平系統(tǒng)、作業(yè)車，包括：一級調平機構、二級調平機構、液壓驅動系統(tǒng)和控制器；二級調平機構包括：飛臂變幅缸（2）、第二擺桿（3）、第二連桿（4）和飛臂（5）；一級調平機構包括：工作臺調平缸（6）、第一擺桿（8）、第一連桿（9）、連接架（10）、擺動缸（11）和托架（12）；液壓驅動系統(tǒng)包括：一級液壓驅動系統(tǒng)和二級液壓驅動系統(tǒng)。本實用新型設計的調平系統(tǒng)、作業(yè)車，解決了雙級伸縮帶飛臂的混合臂式高空作業(yè)中調平油缸輸出擺動角度受限制的問題，實現工作臂變幅角在260°的大空間范圍內工作臺的調平功能，并且通過電液式調平方式提高了調平系統(tǒng)的快速響應性和控制精度。
【專利說明】混合臂架高空作業(yè)車的自動調平系統(tǒng)、作業(yè)車
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及工程機械【技術領域】，尤其涉及一種混合臂架高空作業(yè)車的自動調平系統(tǒng)、作業(yè)車。
【背景技術】
[0002]工作臺調平技術作為高空作業(yè)車的關鍵技術之一，直接影響作業(yè)人員的安全性、作業(yè)的靈活性和環(huán)境的適應性等性能。究其發(fā)展過程，與高空作業(yè)車臂架結構的復雜程度，即與折疊臂架、伸縮臂架、混合臂架等的發(fā)展過程密切相關，先后經歷了自重式、機械式、機液式、液壓式、電液式等多種不同的調平方式。就中低作業(yè)高度的高空作業(yè)車，對調平系統(tǒng)的性能主要包括穩(wěn)定性、調平精度等兩方面的要求，通常以機械式、機液式、液壓式等三種調平方式為主，適用于折疊臂和伸縮臂架型高空作業(yè)車，而對大高度型(>30m)混合臂高空作業(yè)車，機械式因裝置自身重量大已不再適用，而液壓式調平方式存在響應時間慢的不足，易產生較大調平滯后，故也較少采用，電液式調平方法結合了電氣控制、液壓傳動等雙重優(yōu)點，在大高度方面表現出廣闊的應用前景。此外，在實際應用中，高空作業(yè)車既要求有大作業(yè)高度，又需具有大的作業(yè)幅度，即擁有大的作業(yè)空間，此時對調平系統(tǒng)還提出具有大的調平輸出擺角的要求。
[0003]混合臂架式高空作業(yè)車，例如臂架采用一級伸縮臂、二級伸縮臂、一節(jié)舉升臂的結構形式，具有作業(yè)空間大、效率高、越障作業(yè)、適應于非結構性環(huán)境等突出優(yōu)點，同時也對工作臺的調平系統(tǒng)提出輸出擺角大、平穩(wěn)性好、控制精度高等要求。傳統(tǒng)的機械式、機液式等調平方式存在滯后大、控制精度低等問題，為此電液式調平方式得到廣泛應用，但驅動平臺擺動的機構多為四連桿裝置，在采用調平缸內置臂架時，受機械約束和調平缸輸入擺角所限，存在大作業(yè)空間時輸出調平角的不足。
實用新型內容
[0004]有鑒于此，本實用新型要解決的一個技術問題是提供一種混合臂架高空作業(yè)車的自動調平系統(tǒng)，采用雙級調平機構進行調平操作。
[0005]一種混合臂架高空作業(yè)車的自動調平系統(tǒng)，包括:一級調平機構、二級調平機構、液壓驅動系統(tǒng)和控制器；二級調平機構包括:飛臂變幅缸2、第二擺桿3、第二連桿4和飛臂5 ;所述飛臂變幅缸2內置于作業(yè)車的工作臂I中，并且，所述飛臂變幅缸2的缸筒底部與所述工作臂I鉸接，缸桿與所述第二擺桿3的一端和所述第二連桿4的一端共同鉸接于一點D ;所述第二擺桿3的另一端鉸接在所述工作臂I上，所述飛臂5的第一端與所述工作臂的端部鉸接，所述第二連桿4的另一端與所述飛臂5鉸接；所述一級調平機構包括:工作臺調平缸6、第一擺桿8、第一連桿9、連接架10、擺動缸11和托架12 ;工作臺調平缸6設置在所述飛臂5的第二端，并內置于所述飛臂5中，所述工作臺調平缸6的缸筒底部與所述飛臂5鉸接，所述工作臺調平缸6的缸桿與所述第一擺桿8的一端和所述第一連桿9的一端共同鉸接于一點I，所述第一擺桿8的另一端、所述連接架10分別與所述飛臂5的第二端鉸接，所述第一連桿9的另一端鉸接在所述連接架10上，所述連接架10與所述擺動缸11的轉軸固定連接；所述托架12分別與所述擺動缸11和工作臺14固定連接；所述液壓驅動系統(tǒng)包括:驅動所述工作臺調平缸6伸縮的一級液壓驅動系統(tǒng)和驅動所述飛臂變幅缸2伸縮的二級液壓驅動系統(tǒng)；其中，所述控制器通過控制所述一級液壓驅動系統(tǒng)或所述二級液壓驅動系統(tǒng)進行調平操作。
[0006]根據本實用新型的一個實施例，進一步的，所述一級液壓驅動系統(tǒng)包括:第一電液比例方向閥17、第一平衡閥組16 ;所述二級液壓驅動系統(tǒng)包括:第二電液比例方向閥19、第二平衡閥組18。
[0007]根據本實用新型的一個實施例，進一步的，所述控制器通過CAN總線與所述第一電液比例方向閥17和所述第二電液比例方向閥19中的電磁鐵連接，驅動閥芯的左右動作。
[0008]根據本實用新型的一個實施例，進一步的，還包括:測量工作臺的轉動角度的擺角傳感器7、測量工作臺傾角的傾角傳感器13。
[0009]根據本實用新型的一個實施例，進一步的，所述控制器15通過CAN總線與所述擺角傳感器7、所述傾角傳感器13連接。
[0010]根據本實用新型的一個實施例，進一步的，還包括顯示器，所述顯示器與所述控制器電連接。
[0011]本實用新型還提供了以下技術方案:
[0012]一種混合臂架高空作業(yè)車，包括如上所述的混合臂架高空作業(yè)車的自動調平系統(tǒng)。
[0013]本實用新型的混合臂架高空作業(yè)車的自動調平系統(tǒng)、作業(yè)車，采用雙級伸縮帶飛臂的混合臂式結構，解決了調平油缸擺動角度受限制的問題，實現工作臂變幅角在260°大空間范圍內工作臺的調平功能，并且通過電液式調平方式提高了調平系統(tǒng)的快速響應性和控制精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為本實用新型的混合臂架高空作業(yè)車的自動調平系統(tǒng)的一個實施例示意圖；
[0016]圖2為本實用新型的混合臂架高空作業(yè)車的自動調平系統(tǒng)的一個實施例的控制方式示意圖；
[0017]圖3為本實用新型的混合臂架高空作業(yè)車的自動調平系統(tǒng)的調平方法的一個實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0018]下面參照附圖對本實用新型進行更全面的描述，其中說明本實用新型的示例性實施例。下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。下面結合圖和實施例對本實用新型的技術方案進行多方面的描述。
[0019]下文為了敘述方便，下文中所稱的“左”、“右”、“上”、“下”與附圖本身的左、右、上、
下方向一致。
[0020]如圖1所示，混合臂架高空作業(yè)車的自動調平系統(tǒng)包括:一級調平機構、二級調平機構、液壓驅動系統(tǒng)和控制器(圖中未畫出)。
[0021]二級調平機構包括:飛臂變幅缸2、第二擺桿3、第二連桿4和飛臂5。飛臂變幅缸2內置于作業(yè)車的工作臂I中，并且，飛臂變幅缸2的缸筒底部與工作臂I鉸接，缸桿與第二擺桿3的一端和第二連桿4的一端共同鉸接于一點D。
[0022]第二擺桿3的另一端鉸接在工作臂I上，飛臂5的第一端與工作臂的端部鉸接，第二連桿4的另一端與飛臂5鉸接。其中，飛臂變幅缸2與工作臂I鉸接于銷軸A，飛臂變幅缸2的另一端與第二擺桿3和第二連桿4的共同鉸接于銷軸D，第二擺桿3的另一端通過銷軸B與工作臂I鉸接，第二連桿4的另一端通過銷軸E與飛臂5鉸連，飛臂5則與工作臂I鉸接于銷軸C。
[0023]一級調平機構包括:工作臺調平缸6、第一擺桿8、第一連桿9、連接架10、擺動缸11和托架12。工作臺調平缸6設置在飛臂5的第二端，并內置于飛臂5中，工作臺調平缸6的缸筒底部與飛臂5鉸接，工作臺調平缸6的缸桿與第一擺桿8的一端和第一連桿9的一端共同鉸接于一點I，第一擺桿8的另一端、連接架10分別與飛臂5的第二端鉸接，第一連桿9的另一端鉸接在連接架10上，連接架10與擺動缸11的轉軸固定連接。托架12分別與擺動缸11和工作臺14固定連接。
[0024]如圖1所示，工作臺調平缸6的另一端與第一擺桿8和第一連桿9共同鉸接于銷軸I，第一擺桿8的另一端通過銷軸G與飛臂5鉸接，第一連桿9的另一端通過銷軸J與連接架10鉸連，連接架10與飛臂5鉸接于銷軸H。
[0025]液壓驅動系統(tǒng)包括:驅動工作臺調平缸6的缸桿伸縮的一級液壓驅動系統(tǒng)和驅動飛臂變幅缸2的缸桿伸縮的二級液壓驅動系統(tǒng)。其中，控制器通過控制一級液壓驅動系統(tǒng)或二級液壓驅動系統(tǒng)進行調平操作。
[0026]根據本實用新型的一個實施例，進一步的，一級液壓驅動系統(tǒng)包括:第一電液比例方向閥17、第一平衡閥組16。二級液壓驅動系統(tǒng)包括:第二電液比例方向閥19、第二平衡閥組18。
[0027]根據本實用新型的一個實施例，進一步的，控制器通過CAN總線與第一電液比例方向閥17和第二電液比例方向閥19中的電磁鐵連接，驅動閥芯的左右動作。測量工作臺的轉動角度的擺角傳感器7、測量工作臺傾角的傾角傳感器13，控制器15通過CAN總線與擺角傳感器7、傾角傳感器13連接。顯示器與控制器采用電纜連接。
[0028]如圖2所示，被控對象包括:工作臺(飛臂)、傳感檢測元件、控制器、1、II級調平系統(tǒng)、干擾輸入(臂架變幅及撓曲)和參考信號(容許傾角)。1、II級調平系統(tǒng)又分別由各自的比例電磁鐵、液壓系統(tǒng)、四連桿機構等構成，可進行工作臺或飛臂擺角在180°范圍內的轉動。[0029]控制器綜合平臺傾角傳感器、變幅角度傳感器、飛臂轉動角度傳感器等反饋信號與容許傾角值，基于設定調平的控制方法及其控制流程進行運算，調度和控制1、II級調平系統(tǒng)有序運行，實現臂架變幅角度在260°大空間范圍內變化時工作臺的調平功能。
[0030]控制器基于控制方法對反饋信號及設定值進行運算處理，進而控制輸出電信號大小和方向，調度一、二級調平系統(tǒng)有序動作，當工作臺擺角小于極限值(如:180° )或達到極限值且工作臂變幅角減小時，啟動以工作臺14為控制對象的一級調平系統(tǒng)，而當擺角達到極限值且工作臂變幅角繼續(xù)增大時，啟動以飛臂5為控制對象的二級調平系統(tǒng)，為此，實現了工作臂變幅角在O?260°范圍內變化時工作臺傾角始終在容許傾角范圍的自動調平功能。
[0031]本實用新型采用電液調平方式實現工作臺傾斜的快速而準確的調整，雙級調平機制的設置實現了大變幅空間下工作臺的調平功能，解決了采用內置式調平油缸難以實現的大角度調平問題。
[0032]根據本實用新型的一個實施例，一種混合臂架高空作業(yè)車包括如上的混合臂架高空作業(yè)車的自動調平系統(tǒng)。
[0033]根據本實用新型的一個實施例，工作臺傾角傳感器13將檢測到得平臺傾角反饋到控制器15中，結合圖3所示的雙級調平控制流程圖.[0034]下面闡述中規(guī)定以工作臺的水平位置作為基準，工作臺的傾角以順時針方向為正，逆勢針方向則為負，亦或工作臺的傾角以逆時針方向為正，順勢針方向則為負，可以根據具體的情況進行設置和定義。
[0035]步驟101，判斷此刻傾角是否在容許范圍，若是，則結束本實例的控制，即不進行調平動作，否則接著執(zhí)行步驟102，判斷擺角傳感器7的反饋值是否達到平臺擺角的輸出極限值，若否，接著執(zhí)行步驟104。
[0036]步驟104，切換開關右位開啟，進入一級調平階段001，即執(zhí)行步驟910，判斷此傾角值是否為正，若是，執(zhí)行步驟911。步驟911，控制器控制第一電液比例方向閥17的左端電磁鐵得電、第一平衡閥組16開啟。壓力油經第一電液比例方向閥17的左位，第一平衡閥組16，進入工作臺調平缸6的大腔，即無桿腔，工作臺調平缸6的活塞桿伸出并推動第一擺桿8擺動，通過第一連桿9驅動連接架10并以此連接架10與飛臂5的鉸接點為回轉中心做順時針方向轉動，托架10和工作臺14通過擺動缸11與連接架10連接，工作臺14呈順時針方向擺動，使其正向傾角值減小，而后執(zhí)行步驟913。
[0037]步驟913，判斷此刻傾角是否在容許范圍內，若是，則調平結束，若否，則重新進入步驟910判斷繼續(xù)調平動作。于步驟910中，若判斷的傾角值為負，則執(zhí)行步驟912，控制器控制第一電液比例方向閥17的右端電磁鐵得電、第一平衡閥組16開啟。
[0038]壓力油經第一電液比例方向閥17的右位，第一平衡閥組16，進入工作臺調平缸6的小腔，即有桿腔，工作臺調平缸6的活塞桿縮回并推動第一擺桿8擺動，通過第一連桿9驅動連接架10并以此連接架10與飛臂5的鉸接點為回轉中心做逆時針方向轉動，工作臺14呈逆時針方向擺動，使其負向傾角值減小，最終使平臺負向傾角值減小，同樣執(zhí)行步驟913，判斷是否需要繼續(xù)調平動作。
[0039]步驟102，判斷擺角傳感器7的反饋值是否達到平臺擺角的輸出極限值，若是，接著執(zhí)行步驟103，即判斷各節(jié)臂架變幅角還是否增大，若否，即變幅角減小，接著執(zhí)行步驟104，使切換開關左位開啟，同樣進入一級調平階段001，后續(xù)動作過程同上述調平過程。
[0040]若步驟103的判斷結果為是，即臂架變幅角繼續(xù)增大，進入二級調平階段002，即執(zhí)行步驟920，判斷此傾角值是否為正，若是，執(zhí)行步驟921，控制器控制第二電液比例方向閥19的左端電磁鐵得電、第二平衡閥組18開啟。
[0041]壓力油經第二電液比例方向閥19的左位，第二平衡閥組18，進入飛臂變幅缸2的大腔，飛臂變幅缸2的活塞桿伸出并推動第二擺桿3擺動，通過第二連桿4驅動飛臂5并以第二連桿4與飛臂5的鉸接點為回轉中心做順時針方向轉動，使工作臺14隨飛臂5呈順時針方向擺動，使其正向傾角值減小，而后執(zhí)行步驟923。
[0042]判斷此刻傾角是否在容許范圍內，若是，則調平結束，若否，則重新進入步驟920判斷繼續(xù)調平動作。于步驟920中，若判斷的傾角值為負，則執(zhí)行步驟922，控制器控制第二電液比例方向閥19的右端電磁鐵得電、第二平衡閥組18開啟。
[0043]壓力油經第二電液比例方向閥19的右位，第二平衡閥組18，進入飛臂變幅缸2的小腔，飛臂變幅缸2的活塞桿回縮并推動第二擺桿3擺動，通過第二連桿4驅動飛臂5并以第二連桿4與飛臂5的鉸接點為回轉中心做逆時針方向轉動，使工作臺14隨飛臂5呈逆時針方向擺動，使其負向傾角值減小，接著同樣執(zhí)行步驟923，判斷是否需要繼續(xù)調平動作。
[0044]本實用新型中的“第一”、“第二”等僅僅用于描述上的區(qū)別，并沒有特殊的含義。
[0045]本實用新型的混合臂架高空作業(yè)車的自動調平系統(tǒng)、作業(yè)車，為雙級伸縮帶飛臂的混合臂式結構，是大空間高空作業(yè)車的典型機型，而工作臺調平技術及其方法是其適應大空間作業(yè)的關鍵技術之一。
[0046]通過本實用新型提出的混合臂架高空作業(yè)車的自動調平系統(tǒng)、作業(yè)車，解決了調平油缸擺動角度受限制的問題，實現工作臂變幅角在260°的大空間范圍內工作臺的調平功能，通過電液式調平方式提高了調平系統(tǒng)的快速響應性和控制精度。
[0047]本實用新型的混合臂架高空作業(yè)車的自動調平系統(tǒng)除可應用于大空間高空作業(yè)夕卜，亦可應用于消防車中。
[0048]上述本實用新型所公開的任一技術方案除另有聲明外，如果其公開了數值范圍，那么公開的數值范圍均為優(yōu)選的數值范圍，任何本領域的技術人員應該理解:優(yōu)選的數值范圍僅僅是諸多可實施的數值中技術效果比較明顯或具有代表性的數值。由于數值較多，無法窮舉，所以本實用新型才公開部分數值以舉例說明本實用新型的技術方案，并且，上述列舉的數值不應構成對本實用新型創(chuàng)造保護范圍的限制。
[0049]同時，上述本實用新型如果公開或涉及了互相固定連接的零部件或結構件，那么，除另有聲明外，固定連接可以理解為:能夠拆卸地固定連接(例如使用螺栓或螺釘連接)，也可以理解為:不可拆卸的固定連接(例如鉚接、焊接)，當然，互相固定連接也可以為一體式結構(例如使用鑄造工藝一體成形制造出來)所取代(明顯無法采用一體成形工藝除外)。
[0050]另外，上述本實用新型公開的任一技術方案中所應用的用于表示位置關系或形狀的術語除另有聲明外其含義包括與其近似、類似或接近的狀態(tài)或形狀。本實用新型提供的任一部件既可以是由多個單獨的組成部分組裝而成，也可以為一體成形工藝制造出來的單獨部件。
[0051]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本實用新型的【具體實施方式】進行修改或者對部分技術特征進行等同替換；而不脫離本實用新型技術方案的精神，其均應涵蓋在本實用新型請求保護的技術方案范圍當中。
【權利要求】
1.一種混合臂架高空作業(yè)車的自動調平系統(tǒng)，其特征在于，包括: 一級調平機構、二級調平機構、液壓驅動系統(tǒng)和控制器； 二級調平機構包括:飛臂變幅缸(2)、第二擺桿(3)、第二連桿(4)和飛臂(5);所述飛臂變幅缸(2)內置于作業(yè)車的工作臂(I)中，并且，所述飛臂變幅缸(2)的缸筒底部與所述工作臂(I)鉸接，缸桿與所述第二擺桿(3)的一端和所述第二連桿(4)的一端共同鉸接于一點(D);所述第二擺桿(3)的另一端鉸接在所述工作臂(I)上，所述飛臂(5)的第一端與所述工作臂的端部鉸接，所述第二連桿(4)的另一端與所述飛臂(5)鉸接；所述一級調平機構包括:工作臺調平缸(6)、第一擺桿(8)、第一連桿(9)、連接架(10)、擺動缸(11)和托架(12)；工作臺調平缸(6)設置在所述飛臂(5)的第二端，并內置于所述飛臂(5)中，所述工作臺調平缸(6)的缸筒底部與所述飛臂(5)鉸接，所述工作臺調平缸(6)的缸桿與所述第一擺桿(8)的一端和所述第一連桿(9)的一端共同鉸接于一點(I)，所述第一擺桿(8)的另一端、所述連接架(10)分別與所述飛臂(5)的第二端鉸接，所述第一連桿(9)的另一端鉸接在所述連接架(10 )上，所述連接架(10 )與所述擺動缸(11)的轉軸固定連接；所述托架(12 )分別與所述擺動缸(11)和工作臺(14)固定連接； 所述液壓驅動系統(tǒng)包括:驅動所述工作臺調平缸(6)的缸桿伸縮的一級液壓驅動系統(tǒng)和驅動所述飛臂變幅缸(2)的缸桿伸縮的二級液壓驅動系統(tǒng)；其中，所述控制器通過控制所述一級液壓驅動系統(tǒng)或所述二級液壓驅動系統(tǒng)進行調平操作。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于: 所述一級液壓驅動系統(tǒng)包括:第一電液比例方向閥(17)、第一平衡閥組(16)； 所述二級液壓驅動系統(tǒng)包括:第二電液比例方向閥(19)、第二平衡閥組(18)。
3.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于: 所述控制器通過CAN總線與所述第一電液比例方向閥(17)和所述第二電液比例方向閥(19)中的電磁鐵連接，所述控制器驅動閥芯的左右動作。
4.如權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于: 還包括:測量工作臺的轉動角度的擺角傳感器(7)、測量工作臺傾角的傾角傳感器(13)。
5.如權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于: 所述控制器(15)通過CAN總線與所述擺角傳感器(7)、所述傾角傳感器(13)連接。
6.如權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于: 還包括顯示器，所述顯示器與所述控制器電連接。
7.一種混合臂架高空作業(yè)車，其特征在于: 包括如權利要求1至6任意一項所述的混合臂架高空作業(yè)車的自動調平系統(tǒng)。
【文檔編號】B66C23/82GK203486808SQ201320563219
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權日:2013年9月11日
【發(fā)明者】曹學鵬, 程磊, 張士亮, 滿軍, 曹丹, 陳磊 申請人:徐州徐工隨車起重機有限公司, 長安大學