伸缩臂叉车悬臂延伸监测系统技术方案

本发明专利技术涉及伸缩臂叉车悬臂延伸监测系统。提供了一种悬臂延伸监测系统，该悬臂延伸监测系统使用传感器的组合来确定悬臂的绝对位置和相对位置。当悬臂延伸或缩回时，该监测系统可以将悬臂的绝对位置确定为相对距离处的绝对之和。根据本文描述的各种实施方式，这些距离可以通过栅格、低分辨率传感器、高分辨率传感器、计数器、处理器和其他部件的组合来获得。还描述了用于通过监测单个梁元素的延伸来获得多个伸缩梁的总悬臂延伸的过程。

Cantilever extension monitoring system of telescopic forklift

【技术实现步骤摘要】
伸缩臂叉车悬臂延伸监测系统
本专利技术大体上涉及起重机和伸缩臂叉车的领域。本专利技术特别涉及监测伸缩臂叉车悬臂的延伸的系统。监测伸缩臂叉车悬臂的延伸确保了悬臂在悬臂延伸时可以支承负载，通常增加支承负载的反作用力矩。
技术介绍
操作者在包括耕作和建设的各种任务中使用许多类型的重型装备(装载机、滑移装载机、悬臂操纵器等)。许多这样的车辆操作悬臂延伸器，例如，采用液压致动器将梁从悬臂操纵器进行延伸。在具有提升臂的车辆中，当一个或更多个可移动梁沿着悬臂的纵轴延伸时，固定梁支承该一个或更多个可移动梁。
技术实现思路
本专利技术的一个实施方式涉及一种悬臂延伸监测系统。该悬臂延伸监测系统包括：可旋转梁；可移动梁，其被可滑动地支承以沿着相对于可旋转梁的纵轴移动；以及致动器，其耦接在可旋转梁与可移动梁之间。金属栅格形成沿着可旋转梁或可移动梁的一系列等间隔的构造。每个构造与相邻构造隔开预定距离。金属栅格包括指示每个范围的开始和结束的目标构造。金属栅格图案还包括二进制数图案。耦接至可旋转梁或可移动梁的低分辨率传感器确定与金属栅格上的二进制数图案相关联的二进制数。二进制数指示每个范围的绝对位置。耦接至可旋转梁或可移动梁的高分辨率传感器将在范围上梁延伸的相对距离确定为距相邻目标构造的距离。可移动梁的物理延伸是绝对位置与距目标构造的相对距离相加之和。本专利技术的另一实施方式涉及一种悬臂延伸监测系统，该悬臂延伸监测系统包括可旋转梁和可移动梁。可移动梁被可滑动地支承以相对于可旋转梁移动。可移动梁被划分成一系列等距范围，每个范围包括目标构造和范围距离。耦接至可旋转梁或可移动梁的栅格构造形成每个范围的目标构造。计数器被配置成在可移动梁的延伸期间对目标构造的数目进行计数。高分辨率传感器被配置成在可移动梁在范围上延伸时确定距相邻目标构造的距离。非易失性存储器存储所计数的目标构造的数目和范围距离。处理器将总的梁延伸计算为目标构造的数目乘以范围距离再加上由高分辨率传感器测量的距相邻目标构造的距离的函数。本专利技术的另一实施方式涉及一种悬臂延伸监测系统，该悬臂延伸监测系统包括可旋转梁、可移动梁、含铁涂料构造、计数器、高分辨率传感器和处理器。可移动梁被可滑动地支承以沿着可旋转梁的纵轴移动。含铁涂料构造被设置在可旋转梁或可移动梁上。含铁涂料构造形成一系列等间隔的范围，每个范围包括目标构造。计数器在可移动梁的延伸期间对对应于每个范围的目标构造的数目进行计数，并且计算绝对位置。当梁在每个范围上延伸时，高分辨率传感器确定距相邻目标构造的相对距离。处理器将总的梁延伸确定为由计数器确定的绝对位置加上由高分辨率传感器测量的相对距离的函数。本专利技术的另一实施方式涉及一种用于伸缩悬臂的悬臂长度监测系统，该伸缩悬臂至少具有在第一端处能够枢转的枢转梁部以及相对于枢转梁部并且沿着枢转梁部的纵轴伸缩的第一伸缩梁部。伸缩梁包括与第一端相对的第一末端。金属栅格被应用于枢转梁部和伸缩梁部中的一个。栅格包括多个唯一且等间隔的构造和识别每个等间隔构造的唯一位置的间隔构造的图案。低分辨率传感器阵列被应用于枢转梁部和伸缩梁部中的另一个。低分辨率传感器阵列与间隔结构相互作用以生成表示间隔构造中的每一个的第一信号。高分辨率传感器被应用于枢转梁部和伸缩梁部中的另一个以生成表示间隔构造内的位置的第二信号。监测电路耦接至传感器以生成表示伸缩梁部相对于枢转梁部的位置的位移信号。替选示例性实施方式涉及其他特征和可以在权利要求中一般阐述的特征的组合。附图说明根据以下结合附图给出的详细描述，将更全面地理解本申请，其中，相同的附图标记指代相同的元件，在附图中：图1示出了根据示例性实施方式的具有用于监测悬臂延伸的系统的伸缩臂叉车悬臂。图2是包括一系列低分辨率传感器、高分辨率传感器和栅格图案的伸缩臂叉车悬臂的延伸的监测系统的详细视图。图3A是根据一个实施方式的高分辨率电感式传感器的俯视图。图3B是根据一个实施方式的高分辨率电感式传感器的侧视图。图3C是根据一个实施方式的高分辨率电感式传感器的仰视图。图4是根据一个实施方式的金属栅格的详细视图。图5是根据一个实施方式的重复栅格的详细视图。图6是监测系统的电路图。图7示出了根据一个实施方式的用于测量伸缩臂叉车悬臂延伸的激光器系统。图8是根据一个实施方式的监测系统的方法图。具体实施方式大体上参照附图，示出了用于监测伸缩臂叉车悬臂的系统的各种实施方式。虽然在本申请中通常被称为伸缩臂叉车悬臂，但是应当理解，本说明书中的悬臂包括若干种不同的机器，例如伸缩臂叉装车、伸缩臂叉车、传送机、悬臂提升机、升降机、伸缩缸、起重机、铰接悬臂、正面吊运机、起重臂、桁架、车载升降台和/或能够伸缩铰接的任何机器。伸缩臂叉车机器可以使用从固定装备延伸的支腿或稳定器，并且增加伸缩臂叉车的提升能力。安装在梁(例如，第一或最后梁)之间的旋转接头可以使移动起重机在末端处旋转。这种配置通常被称为“旋转”机器或“旋转”伸缩臂叉车悬臂。这些旋转伸缩臂叉车是伸缩臂叉车和小型可旋转起重机的混合组合。伸缩臂叉车悬臂延伸可以包括一个或更多个梁，其被围绕彼此同轴地定位，使得梁沿其纵轴伸缩。多个同轴梁的使用使得臂的总延伸增加，因为每个梁沿着纵轴延伸相等的距离。许多悬臂延伸器沿着纵轴以相同的比率(rate)部署多个梁，从而增加悬臂伸缩臂叉车的总延伸。因此，对第一可移动梁进行监测的能力使得监测系统能够计算伸缩臂叉车的总延伸，因为每个梁均等地延伸。因此，总延伸仅仅是第一延伸梁的测量距离乘以所延伸的梁的数目的乘积。伸缩臂叉车悬臂增强访问远处部件(例如，负载)的能力。这种能力也存在限制。承载负载的延伸悬臂可以产生显著的力矩(力乘以距离)。伸缩臂叉车可以使用配重来支承力矩，但是悬臂的增加的延伸会限制悬臂可以支承的负载。这种杠杆作用可以导致伸缩臂叉车变得不稳定。伸缩臂叉车通常采用配重(例如，在伸缩臂叉车的后部)以在悬臂延伸时稳定悬臂。然而，伸缩臂叉车的提升能力按照工作半径的逆积来减小。工作半径是从负载的重心(CG)至伸缩臂叉车悬臂的CG的距离。随着工作半径的增加，伸缩臂叉车支承负载的能力迅速降低。因此，伸缩臂叉车的延伸部是受益于操作期间的仔细监测的关键部件。除了悬臂延伸部之外，伸缩臂叉车的重量、角度和高度也可以影响伸缩臂叉车可以安全运输的负载。因此，伸缩臂叉车准确地测量悬臂的延伸距离以向操作者通知安全操作和/或利用具有传感器的计算机来监测延伸是可取的。例如，如果悬臂延伸超过安全操作工作半径，则计算机可以警告操作者并且/或者关停伸缩臂叉车的操作。图1示出了用于监测伸缩臂叉车悬臂车辆102的延伸的系统100。系统100包括伸缩臂叉车悬臂车辆102(例如，通常称为“伸缩臂叉车102”)。伸缩臂叉车102包括重心(CG)104和固定但可旋转的第一梁106。例如，梁106可以绕枢轴122旋转。伸缩臂叉车102包括同轴地位于第一梁106内的第二梁108，以及位于第一梁106和第二梁108内的第三梁110。当本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种悬臂延伸监测系统，包括：/n可旋转梁；/n可移动梁，其被可滑动地支承以沿着相对于所述可旋转梁的纵轴移动；/n致动器，其耦接在所述可旋转梁与所述可移动梁之间；/n金属栅格，其形成一系列等间隔的构造，每个构造与相邻构造隔开预定距离，所述金属栅格包括指示每个范围的开始和结束的目标构造，金属栅格图案还包括二进制数图案；/n低分辨率传感器，其确定与所述二进制数图案相关联的数，所述数指示每个范围的绝对位置；/n高分辨率传感器，其将在所述范围上梁延伸的相对距离确定为距相邻目标构造的距离；/n其中，所述可移动梁的延伸是所述绝对位置与距所述目标构造的相对距离相加之和。/n

【技术特征摘要】
20180920 US 16/137,0961.一种悬臂延伸监测系统，包括：
可旋转梁；
可移动梁，其被可滑动地支承以沿着相对于所述可旋转梁的纵轴移动；
致动器，其耦接在所述可旋转梁与所述可移动梁之间；
金属栅格，其形成一系列等间隔的构造，每个构造与相邻构造隔开预定距离，所述金属栅格包括指示每个范围的开始和结束的目标构造，金属栅格图案还包括二进制数图案；
低分辨率传感器，其确定与所述二进制数图案相关联的数，所述数指示每个范围的绝对位置；
高分辨率传感器，其将在所述范围上梁延伸的相对距离确定为距相邻目标构造的距离；
其中，所述可移动梁的延伸是所述绝对位置与距所述目标构造的相对距离相加之和。


2.根据权利要求1所述的悬臂延伸监测系统，还包括：切割的金属栅格，所述切割的金属栅格被焊接至所述可移动梁或固定梁，切割和焊接的金属栅格包括向所述低分辨率传感器指示延伸的范围的数目的二进制数图案。


3.根据权利要求1所述的悬臂延伸监测系统，其中，所述高分辨率传感器具有120mm的范围并且接收缩放电压，所述缩放电压确定在120mm范围内的达到±0.1mm内的精度的至含铁金属目标构造的距离。


4.根据权利要求1所述的悬臂延伸监测系统，其中，所述金属栅格包括激光切割的8mm厚的金属目标构造，其中，所述高分辨率传感器使用从所述金属目标构造输出的缩放电压来确定距所述目标构造的距离。


5.根据权利要求1所述的悬臂延伸监测系统，其中，所述可旋转梁支承两个可移动梁，并且所述致动器将每个可移动梁延伸相等的距离，使得总延伸是第一可移动梁的延伸的两倍。


6.根据权利要求1所述的悬臂延伸监测系统，还包括：多个同轴可移动梁，所述多个同轴梁中的每一个包括用于将所述梁沿着相对于所述可旋转梁的纵轴移动的致动器，所述多个同轴梁中的每一个以相同的比率移动，使得将针对第一梁获得的延伸乘以多个延伸的同轴梁以确定伸缩臂叉车悬臂的总延伸。


7.根据权利要求1所述的悬臂延伸监测系统，其中，所述二进制数图案使用格雷码来存储二进制数，所述格雷码针对延伸范围的数目来编码所述绝对位置，并且其中，每个范围的延伸在每一延伸范围都改变单个位。


8.根据权利要求1所述的悬臂延伸监测系统，还包括：处理器，所述处理器确定悬臂的最大工作延伸，并且在总延伸接近所述悬臂的最大工作延伸时提供信号。


9.一种悬臂延伸监测系统，包括：
可旋转梁；
可移动梁，其被可滑动地支承以相对于所述可旋转梁移动，所述可移动梁被划分成一系列等距范围，每个范围包括目标构造和范围距离；
栅格构造，其形成每个范围的目标构造，所述栅格构造附接至所述可旋转梁或所述可移动梁；
计数器，其被配置成在所述可移动梁的延伸期间对目标构造的数目进行计数；
高分辨率传感器，其被配置成在所述可移动梁在所述范围上延伸时确定距相邻目标构造的距离；
非易失性存储器，其存储所计数的目标构造的数目和范围距离；以及
处理器，其计算总的梁延伸，所述总的梁延伸是目标构造的数目乘以所述范围距离再加上由所述高分辨率传感器测量的距相邻目标构造的距离的函数。


10.根据权利要求9所述的悬臂延伸监测系统，其中，所述高分辨率传感器和所述计数器一起容纳在单个部件中。


11.根据权利要求9所述的悬臂延伸监测系统，其中，所述高分辨率传感器具有至少10cm的范围并且接收缩放电压，所述缩放电压以±0.01cm的精度确定在0cm到至少10cm的范围内的至含铁金属目标构造的距离。


12.根据权利要求9所述的悬臂延伸监测系统，其中，所述高分辨率传感器选自涡流电感式传感器、LVDT电压电感式传感器、电容式位移传感器、激光传感器、共焦传感器、声学传感器和/或磁感应传感器。


13.根据权利要求9所述的悬臂延伸监测系...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·乌斯科斯基，
申请(专利权)人：马尼托设备美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US