一种工作斗减振系统、方法及高空作业平台

摘要

本发明公开了一种工作斗减振系统、方法及高空作业平台，属于高空作业平台技术领域，包括：联接装置，用于连接臂架总成与工作斗，其包括联接件、上摇臂和下摇臂，所述上摇臂与联接件上铰点、工作斗上铰点均铰接，下摇臂与联接件下铰点、工作斗下铰点均铰接，且联接件上铰点、工作斗上铰点、联接件下铰点、工作斗下铰点组成平行四边形；减振缸，分别与联接件下铰点和工作斗上铰点铰接；蓄能器，其与减振缸连接，用于储存和释放减振缸内的油液；比例节流阀，其串联在减振缸和蓄能器之间，比例节流阀和控制模块通信，根据控制模块的输出的信号，调节阀口开度，实现不同的减振阻尼力。

权利要求

1.一种工作斗减振系统，其特征是，包括：

联接装置，用于连接臂架总成与工作斗，其包括联接件、上摇臂和下摇臂，所述上摇臂与联接件上铰点、工作斗上铰点均铰接，下摇臂与联接件下铰点、工作斗下铰点均铰接，且联接件上铰点、工作斗上铰点、联接件下铰点、工作斗下铰点组成平行四边形；

减振缸，分别与联接件下铰点和工作斗上铰点铰接；

蓄能器，其与减振缸连接，用于储存和释放减振缸内的油液；

比例节流阀，其串联在减振缸和蓄能器之间，比例节流阀和控制模块通信，根据控制模块的输出的信号，调节阀口开度，实现不同的减振阻尼力。

2.如权利要求1所述的工作斗减振系统，其特征是，还包括长度传感器以检测减振缸的长度，长度传感器也与控制模块通信，用于判断减振缸是处于压缩行程还是伸张行程。

3.如权利要求1所述的工作斗减振系统，其特征是，还包括二位二通电磁阀，二位二通电磁阀与控制模块通信，比例节流阀与二位二通电磁阀并联连接后串联在减振缸和蓄能器之间，用于在臂架总成变幅运动的启动和停止时刻切换减振油路，实现不同的减振特性调节。

4.如权利要求1所述的工作斗减振系统，其特征是，所述减振缸安设压力传感器，压力传感器与控制模块通信，将减振缸压力值传递给控制模块，以得到工作斗载荷；还包括操纵杆以控制臂架总成的运动，操纵杆也与控制模块连接。

5.如权利要求1所述的工作斗减振系统，其特征是，所述联接件与臂架总成铰接，且臂架总成还与上调平油缸连接，上调平油缸与联接件铰接；所述臂架总成由多节伸缩臂组成，由伸缩油缸驱动伸缩，臂架总成底部与变幅油缸连接，由变幅油缸驱动变幅。

6.如权利要求5所述的工作斗减振系统，其特征是，所述臂架总成底部还与下调平油缸连接，下调平油缸和上调平油缸串联，用于在臂架总成变幅时保持工作斗处于水平位置。

7.如权利要求2所述的工作斗减振系统的减振控制方法，其特征是，包括以下步骤：静态时，压力传感器采集减振缸压力信号，用于判断工作斗的载重量；

变幅运动时，判断臂架总成变幅运动的四个状态，并记录对应的时刻，分别是：变幅起启动时刻、变幅起停止时刻、变幅落启动时刻、变幅落停止时刻；

通过长度传感器采集减振缸的长度或位移信号，用于判断减振缸处于压缩行程还是伸张行程；

控制模块根据以上采集的信息，输出控制信号给比例节流阀，调节比例节流阀的阀口开度，实现减振阻尼跟随臂架变幅状态的变化而变化。

8.如权利要求3所述的工作斗减振系统的减振控制方法，其特征是，包括以下步骤：静态时，压力传感器采集减振缸压力信号，用于判断工作斗的载重量；

变幅运动时，判断臂架总成变幅运动的四个状态，并记录对应的时刻，分别是：变幅起启动时刻、变幅起停止时刻、变幅落启动时刻、变幅落停止时刻；

控制模块根据以上采集的信息，输出控制信号给比例节流阀和二位二通电磁阀，调节二位二通电磁阀的通断，实现减振阻尼跟随臂架变幅状态的变化而变化。

9.如权利要求7或8所述的减振控制方法，其特征是，在变幅起启动时刻和变幅落停止时刻，当减振缸处于压缩行程时，减振缸内的油液在小阻尼或无阻尼状态下进入蓄能器；当减振缸处于伸张行程时，蓄能器内的油液经大阻尼后进入减振缸；

在变幅起停止时刻和变幅落启动时刻，当减振缸处于伸张行程时，蓄能器内的油液在小阻尼或无阻尼状态下进入减振缸；当减振缸处于压缩行程时，减振缸内的油液经大阻尼后进入蓄能器。

10.一种高空作业平台，其特征是，包括如权利要求1‑6任一项所述的工作斗减振系统。

说明书

一种工作斗减振系统、方法及高空作业平台

技术领域

[0001] 本发明属于高空作业平台技术领域，具体涉及一种工作斗减振系统、方法及高空作业平台。

背景技术

[0002] 这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

[0003] 高空作业平台是一种用来运送人员、工具和材料到指定位置进行工作的设备，工作斗连接在臂架的末端，随着臂架的变幅和伸缩，将承载的工作人员、工具和物料运送到指定的位置。为实现安全、高效的高空作业，需要作业平台快速、准确、平稳地达到工作位置。

[0004] 然而，在臂架的运动过程中会使臂架产生振动，尤其是臂架变幅运动的启动和停止时刻，由于机械惯性、液压冲击等因素，会导致产生较大的振动，这种现象随着臂架长度的增加愈发明显。由于臂架与工作斗之间是刚性连接，振动会传递给工作斗，影响工作人员的安全和作业的效率。所以如何保持工作斗的平稳，是目前需要解决的问题。

[0005] 现有技术中有的是在工作斗与连接架之间设置了弹性阻尼元件，虽然缓解了工作斗与连接架之间的振动传递，但是却存在以下问题：①为实现垂直方向和水平方向的减振，需在垂直和水平方向分别各自设置减振器，结构复杂；②减振器数量多，在垂直方向和水平方向分别需设置4个减振器；③减振器为被动减振，无法根据变幅过程以及工作斗载重的变化而变化，在不同工况下减振效果不同，反而会影响作业时的舒适度和准确性。

发明内容

[0006] 针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种工作斗减振系统、方法及高空作业平台，该系统使用单一的减振元件即可实现竖直和水平方向的减振，且可根据臂架变幅的动作以及工作斗负载的变化，实时调整减振器的状态，适应不同工况的变化，确保工作斗的最佳减振。

[0007] 为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

[0008] 第一方面，本发明提供了一种工作斗减振系统，包括：

[0009] 联接装置，用于连接臂架总成与工作斗，其包括联接件、上摇臂和下摇臂，所述上摇臂与联接件上铰点、工作斗上铰点均铰接，下摇臂与联接件下铰点、工作斗下铰点均铰接，且联接件上铰点、工作斗上铰点、联接件下铰点、工作斗下铰点组成平行四边形；

[0010] 减振缸，分别与联接件下铰点和工作斗上铰点铰接；

[0011] 蓄能器，其与减振缸连接，用于储存和释放减振缸内的油液；

[0012] 比例节流阀，其串联在减振缸和蓄能器之间，比例节流阀和控制模块通信，根据控制模块的输出的信号，调节阀口开度，实现不同的减振阻尼力。

[0013] 作为进一步的技术方案，所述减振缸安设压力传感器，压力传感器与控制模块通信，将减振缸压力值传递给控制模块，以得到工作斗载荷；还包括操纵杆以控制臂架总成的运动，操纵杆也与控制模块连接。

[0014] 作为进一步的技术方案，还包括长度传感器以检测减振缸的长度，长度传感器也与控制模块通信，用于判断减振缸是处于压缩行程还是伸张行程。

[0015] 作为进一步的技术方案，还包括二位二通电磁阀，二位二通电磁阀与控制模块通信，比例节流阀与二位二通电磁阀并联连接后串联在减振缸和蓄能器之间，用于在臂架总成变幅运动的启动和停止时刻切换减振油路，实现不同的减振特性调节。

[0016] 作为进一步的技术方案，所述联接件与臂架总成铰接，且臂架总成还与上调平油缸连接，上调平油缸与联接件铰接；所述臂架总成由多节伸缩臂组成，由伸缩油缸驱动伸缩，臂架总成底部与变幅油缸连接，由变幅油缸驱动变幅；臂架总成底部还与下调平油缸连接，下调平油缸和上调平油缸串联，用于在臂架总成变幅时保持工作斗处于水平位置。

[0017] 第二方面，本发明还提供了一种如上所述的工作斗减振系统的减振控制方法，包括以下步骤：

[0018] 静态时，压力传感器采集减振缸压力信号，用于判断工作斗的载重量；

[0019] 变幅运动时，判断臂架总成变幅运动的四个状态，并记录对应的时刻，分别是：变幅起启动时刻、变幅起停止时刻、变幅落启动时刻、变幅落停止时刻；

[0020] 通过长度传感器采集减振缸的长度或位移信号，用于判断减振缸处于压缩行程还是伸张行程；

[0021] 控制模块根据以上采集的信息，输出控制信号给比例节流阀，调节比例节流阀的阀口开度，实现减振阻尼跟随臂架变幅状态的变化而变化。

[0022] 第三方面，本发明还提供了一种如上所述的工作斗减振系统的减振控制方法，包括以下步骤：

[0023] 静态时，压力传感器采集减振缸压力信号，用于判断工作斗的载重量；

[0024] 变幅运动时，判断臂架总成变幅运动的四个状态，并记录对应的时刻，分别是：变幅起启动时刻、变幅起停止时刻、变幅落启动时刻、变幅落停止时刻；

[0025] 控制模块根据以上采集的信息，输出控制信号给比例节流阀和二位二通电磁阀，调节二位二通电磁阀的通断，实现减振阻尼跟随臂架变幅状态的变化而变化。

[0026] 作为进一步的技术方案，根据臂架变幅状态调节比例节流阀或二位二通电磁阀：在变幅起启动时刻和变幅落停止时刻，当减振缸处于压缩行程时，减振缸内的油液应能在小的阻尼或无阻尼状态下迅速进入蓄能器，从而避免振动冲击；当减振缸处于伸张行程时，蓄能器内的油液需经大的阻尼后进入减振缸，从而迅速衰减振动；

[0027] 在变幅起停止时刻和变幅落启动时刻，当减振缸处于伸张行程时，蓄能器内的油液应能在小的阻尼或无阻尼状态下迅速进入减振缸，从而避免振动冲击；当减振缸处于压缩行程时，减振缸内的油液需经大阻尼后进入蓄能器，从而迅速衰减振动。

[0028] 第四方面，本发明还提供了一种高空作业平台，包括如上所述的工作斗减振系统。

[0029] 上述本发明的有益效果如下：

[0030] 本发明的减振系统，减振缸与联接件下铰点和工作斗上铰点铰接，使用单一的减振缸即可实现竖直和水平方向的减振，元件少，结构简单，且减振缸减振时，工作斗振幅小。

[0031] 本发明的减振系统，可以根据工作斗的载荷状态，通过调节比例节流阀的开度可实时调整减振阻尼值，使不同的工作斗载荷都得到最佳的减振。

[0032] 本发明的减振控制方法，根据变幅起落以及启动和停止时刻，减振缸的不同状态，分别进行减振控制，可有效减小启动以及停止时刻工作斗的振动加速度。

[0033] 本发明的减振控制方法，通过比例节流阀的设置，可根据需要关闭工作斗减振系统，比例节流阀不得电即可关闭工作斗减振系统，调整方便。

附图说明

[0034] 构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

[0035] 图1是本发明根据一个或多个实施方式的工作斗减振系统示意图；

[0036] 图2是本发明实施例Ⅰ的控制系统图；

[0037] 图3是本发明实施例Ⅰ的控制方法图；

[0038] 图4是本发明实施例Ⅱ的控制系统图；

[0039] 图5是本发明实施例Ⅱ的控制方法图；

[0040] 图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；

[0041] 其中，1‑变幅油缸；2‑下调平油缸；3‑臂架总成；4‑上调平油缸；5‑联接件；6‑上摇臂；7‑下摇臂；8‑减振缸；9‑工作斗；10‑长度传感器；11‑压力传感器；12‑控制模块；13‑操纵杆；14‑比例节流阀；15‑蓄能器；16‑二位二通电磁阀。

具体实施方式

[0042] 应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

[0043] 本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，提出一种工作斗减振系统，该系统包括联接装置、减振缸、蓄能器、比例节流阀、压力传感器、控制模块等。

[0044] 其中，联接装置用于连接臂架总成3与工作斗9，其包括联接件5、上摇臂6、下摇臂7，上摇臂6分别与联接件5上铰点、工作斗9上铰点铰接，下摇臂7分别与联接件5下铰点、工作斗9的下铰点铰接；联接件5上铰点、工作斗9上铰点、联接件5下铰点、工作斗9的下铰点这四个铰点组成平行四边形，确保工作斗可上下运动减振。

[0045] 减振缸8分别与联接件5的下铰点和工作斗9的上铰点铰接，减振缸可伸长或收缩以起支撑、减振作用。

[0046] 臂架总成3与联接件5铰接，且臂架总成3还与上调平油缸4连接，上调平油缸4与联接件5铰接。臂架总成3由多节伸缩臂组成，由伸缩油缸驱动伸缩，臂架总成3底部与变幅油缸1连接，由变幅油缸1驱动变幅。臂架总成3底部还与下调平油缸2连接，下调平油缸2和上调平油缸4串联，用于在臂架总成3变幅时保持工作斗9处于水平位置。

[0047] 如图2所示，蓄能器15与减振缸8连接，用于储存和释放减振缸内的油液，起弹性力支撑作用。

[0048] 比例节流阀14串联在减振缸8和蓄能器15之间，比例节流阀14和控制模块12通信，根据控制模块12的输出的信号，调节阀口开度，实现不同的减振阻尼力。

[0049] 压力传感器11安装在减振缸8上，用于检测静态时减振缸的压力值，压力传感器11与控制模块12通信，将压力值传递给控制模块12，此压力值与工作斗载荷一一对应，不同的承载对应不同的压力值，通过压力传感器的监测值判断此时的工作斗载荷。

[0050] 操纵杆13用于控制臂架总成3的运动，操纵杆也与控制模块连接。

[0051] 控制模块12用于接受压力传感器输出的减振缸的压力值、操纵杆13的输出信号，经计算后输出控制信号Ia给比例节流阀14，调节其开口大小，从而调节减振缸8与蓄能器15之间油液流通时的阻尼值。

[0052] 在本发明的一个实施例Ⅰ中，如图2所示，设置长度传感器10用于检测减振缸的长度，长度传感器也与控制模块通信，用于判断减振缸是处于压缩行程还是伸张行程。

[0053] 以实施例Ⅰ的减振系统，本发明还提出了一种工作斗减振控制方法，包括以下步骤：

[0054] (1)静态时，压力传感器采集减振缸压力信号，用于判断工作斗的载重量；

[0055] (2)变幅运动时，采集操纵杆的信号，判断臂架总成变幅运动的四个状态，并记录对应的时刻，分别是：变幅起启动时刻、变幅起停止时刻、变幅落启动时刻、变幅落停止时刻；

[0056] (3)通过长度传感器采集减振缸的长度或位移信号，用于判断减振缸处于压缩行程还是伸张行程；

[0057] (4)控制模块根据以上采集的信息，经分析计算后输出控制信号给比例节流阀，调节比例节流阀的阀口开度的通断，实现减振阻尼跟随载荷和臂架变幅状态的变化而变化，具体为：在变幅起启动时刻和变幅落停止时刻，减振缸最初是被压缩的，此时为减小振动加速度，需使减振缸内的油液迅速进入蓄能器，此时阻尼要小，即调节电比例节流阀处于大开口；而在减振缸复原伸张行程中，为迅速衰减振动，蓄能器内的油液需经节流阀进入减振缸，此时阻尼要大，即调节比例节流阀处于小开口。而在变幅起停止时刻和变幅落启动时刻，减振缸最初是被拉伸的，此时为减小振动加速度，需使蓄能器内的油液迅速进入减振缸，此时阻尼要小，即调节比例节流阀处于大开口；而在减振缸复原压缩行程中，为迅速衰减振动，减振缸内的油液需经节流阀进入蓄能器，此时阻尼要大，即调节比例节流阀处于小开口。

[0058] 以下结合附图对本发明工作斗减振控制方法的具体过程进行说明。

[0059] 如图3，本发明实施例Ⅰ的控制方法是：

[0060] ①在变幅起启动时刻t1，在t1+Δt振动时间内，在减振缸压缩行程中，设置比例节流阀的电流Ia＝αk1Imax，在减振缸伸张行程中，设置比例节流阀的电流Ia＝αk2Imax。式中，α∈α0，1)为与载荷有关的系数，轻载时取大值，重载时取小值；Imax为比例节流阀的最大开启电流；k1、k2∈α0，1)为与减振缸运动状态有关的系数，且k1>k2，即减振缸压缩行程比例节流阀开度大，阻尼小，减振缸伸张行程比例节流阀开度小，阻尼大。

[0061] ②在变幅起停止时刻t2，在t2+Δt振动时间内，在减振缸伸张行程中，设置比例节流阀的电流Ia＝αk3Imax，在减振缸压缩行程中，设置比例节流阀的电流Ia＝αk4Imax。k3、k4∈α0，1)为与减振缸运动状态有关的系数，且k3>k4，即减振缸伸张行程比例节流阀开度大，阻尼小，减振缸压缩行程比例节流阀开度小，阻尼大。

[0062] ③在变幅落启动时刻t3，在t3+Δt振动时间内，在减振缸伸张行程中，设置比例节流阀的电流Ia＝αk5Imax，在减振缸伸张行程中，设置比例节流阀的电流Ia＝αk6Imax。k5、k6∈α0，1)为与减振缸运动状态有关的系数，且k5>k6，即减振缸伸张行程比例节流阀开度大，阻尼小，减振缸压缩行程比例节流阀开度小，阻尼大。

[0063] ④在变幅落停止时刻t4，在t4+Δt振动时间内，在减振缸压缩行程中，设置比例节流阀的电流Ia＝αk7Imax，在减振缸伸张行程中，设置比例节流阀的电流Ia＝αk8Imax。k7、k8∈α0，1)为与减振缸运动状态有关的系数，且k7>k8，即减振缸压缩行程比例节流阀开度大，阻尼小，减振缸伸张行程比例节流阀开度小，阻尼大。

[0064] 在本发明的另一个实施例Ⅱ中，如图4所示，设置二位二通电磁阀16，二位二通电磁阀16与控制模块通信，比例节流阀14与二位二通电磁阀16并联连接后串联在减振缸8和蓄能器15之间，用于在臂架总成变幅运动的启动和停止时刻切换减振油路，实现不同的减振特性调节。

[0065] 控制模块12接收操纵杆13、减振缸压力传感器11的信号，经计算处理后，输出控制信号Ia给电比例节流阀14，输出控制信号Ib给二位二通电磁阀16，分别调节电比例节流阀14的开口大小和二位二通电磁阀16的通断，从而调节减振缸8与蓄能器15之间油液流通时的阻尼值。

[0066] 以实施例Ⅱ的减振系统，本发明还提出了一种工作斗减振控制方法，包括以下步骤：

[0067] (1)静态时，压力传感器采集减振缸压力信号，用于判断工作斗的载重量；

[0068] (2)变幅运动时，采集操纵杆的信号，判断臂架总成变幅运动的四个状态，并记录对应的时刻，分别是：变幅起启动时刻、变幅起停止时刻、变幅落启动时刻、变幅落停止时刻；

[0069] (3)控制模块根据以上采集的信息，经分析计算后输出控制信号给比例节流阀和二位二通电磁阀，调节比例节流阀的阀口开度和二位二通电磁阀的通断，实现减振阻尼跟随载荷和臂架变幅状态的变化而变化，具体为：在变幅起启动时刻和变幅落停止时刻，二位二通换向阀不得电，减振缸最初是被压缩的，此时为减小振动加速度，需使减振缸内的油液迅速进入蓄能器，此时阻尼要小；而在减振缸复原伸张行程中，为迅速衰减振动，蓄能器内的油液需经节流阀进入减振缸，此时阻尼要大；

[0070] 而在变幅起停止时刻和变幅落启动时刻，二位二通换向阀得电，减振缸最初是被拉伸的，此时为减小振动加速度，需使蓄能器内的油液迅速进入减振缸，此时阻尼要小；而在减振缸复原压缩行程中，为迅速衰减振动，减振缸内的油液需经节流阀进入蓄能器，此时阻尼要大。

[0071] 本实施例Ⅱ在减振过程中，不再需要知道减振缸是处于压缩行程还是伸张行程，在压缩行程和伸张行程过程中，比例节流阀的开度也是不变的。伸缩缸压缩和伸张行程中的不同阻尼特性是通过流经比例节流阀和二位二通电磁阀的不同油道实现的。此时无需知道减振缸是压缩还是伸张，也不需要调节比例节流阀，油路自身能形成不同的阻尼特性。

[0072] 如图5，本发明实施例Ⅱ的控制方法是：

[0073] ①在变幅起启动时刻t1，在t1+Δt振动时间内，设置比例节流阀的电流Ia＝αk2Imax，二位二通换向阀不得电，即减振缸压缩时，油液通过单向阀进入蓄能器，此时阻尼小，减振缸伸张时，蓄能器的油液通过比例节流阀进入减振缸，此时阻尼大。

[0074] ②在变幅起停止时刻t2，在t2+Δt振动时间内，设置比例节流阀的电流Ia＝αk4Imax，二位二通换向阀得电，即减振缸伸张时，蓄能器内的油液通过单向阀进入减振缸，此时阻尼小，减振缸压缩时，减振缸内的油液通过比例节流阀进入蓄能器，此时阻尼大。

[0075] ③在变幅落启动时刻t3，在t3+Δt振动时间内，设置比例节流阀的电流Ia＝αk6Imax，二位二通换向阀得电，即减振缸伸张时，蓄能器内的油液通过单向阀进入减振缸，此时阻尼小，减振缸压缩时，减振缸内的油液通过比例节流阀进入蓄能器，此时阻尼大。

[0076] ④在变幅落停止时刻t4，在t4+Δt振动时间内，设置比例节流阀的电流Ia＝αk8Imax，二位二通换向阀不得电，即减振缸压缩时，油液通过单向阀进入蓄能器，此时阻尼小，减振缸伸张时，蓄能器的油液通过比例节流阀进入减振缸，此时阻尼大。

[0077] 对比两个实施例的控制过程，实施例Ⅰ省却了二位二通电磁阀，元件较少，但在减振缸压缩和伸张行程中，需给比例节流阀不同的电流，调节较频繁。实施例Ⅱ增加了二位二通电磁阀，但是不需要检测减振缸是处于压缩还是伸张行程，在一个减振周期内，比例节流阀的电流是恒定的，不需要频繁切换。

[0078] 需要说明的是，虽然本发明的实施例Ⅰ、Ⅱ控制略有不同，但本质控制逻辑是一致的，即在变幅起启动时刻和变幅落停止时刻，减振缸最初是被压缩的，此时为减小振动加速度，需使减振缸内的油液迅速进入蓄能器，此时阻尼要小，而在减振缸复原伸张行程中，为迅速衰减振动，蓄能器内的油液需经节流阀进入减振缸，此时阻尼要大。而在变幅起停止时刻和变幅落启动时刻，减振缸最初是被拉伸的，此时为减小振动加速度，需使蓄能器内的油液迅速进入减振缸，此时阻尼要小，而在减振缸复原压缩行程中，为迅速衰减振动，减振缸内的油液需经节流阀进入蓄能器，此时阻尼要大。

[0079] 本发明还提出一种高空作业平台，其包括如上所述的工作斗减振系统。

[0080] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。