机械升程测量系统

本发明总的来讲涉及机械升程系统(lift system)，特别是涉及在机械升程运行之中 或者之后测量一负载的定位(orientation of a load)的方法和装置。

                            背景技术

传统的提升系统包括多个液压致动器，这些致动器具有气缸和在高流体压力作用下可 移动的活塞，这些活塞支撑在负载的下侧。在一些情况下，例如当负载为庞大的，沉重的 或者具有不均匀的重量分配时，使用者必须采取专门的措施去消除负载从其支撑上滑下的 危险。在这些情况下，就需要实施一个能提供实际负载定位测量结果的系统。因而操作者 能够相对所需负载定位(即，相对水平面的水平程度)比较所测得的定位结果。如果测得 负载不是水平的，某些液压致动器可选择地进行调整，直到所测得的负载定位大致等于所 需负载定位。

传统装置采用计算机系统测量负载定位，该系统具有多个安装在负载上所选位置的传 感器且负载传输反馈信息到中央处理器。该处理器监控每个传感器的相对位置并且确定负 载是否被正确定位。可被换用地，传感器可以直接设置在致动器上以便于测量活塞位移量。 测得的负载定位通过电子通信系统供给且输出到使用者显示装置上。然后该使用者能够选 择提升或者降低某些气缸以获得所需的负载定位。一些计算机系统具有接受使用者所输入 一所需定位的能力，并且可以持续地监控和自动调节实现所需定位所需要的这些气缸的位 置。

当这些系统具有相当大的运行性能并且可以实现轻易运行时，它们是昂贵的并且难以 实施，特别是当从一个负载到下一个负载安装计算机系统时。

因此，需要一简化并且节省成本的方法和装置来测量负载定位，并且该负载定位可以 轻易地与机械升程运行相结合。

                            发明概要

根据本发明的一个方面，提供一种在升程运行期间确定一负载的一位置的升程测量系 统。该升程运行装置包括一固定的气缸以及一相连接的活塞，该活塞在负载的一负载支撑 区域相对于气缸延伸和收缩，以相应地提升和降低负载。该升程测量系统包括一显示装置， 该显示装置包括一刻度盘以及包围一相对于刻度盘移动的指示器。一连接装置一端运行连 接到负载支撑区域(load support zone)，并且第二端连接到显示装置上。该连接装置通过 相对于刻度盘移动指示器以响应负载支撑区域处的负载运动。

本发明的这些和其它的方面不是用来限定本发明的范围，其中提供了以限定范围为目 的的权利要求。在下面的描述中，可参见形成本发明一部分的附图，并且通过附图说明以 及对不限于本发明的优选实施例的描述来对本发明进行说明。该实施例也不能限定本发明 的范围，因此为了该目的，一定得参见权利要求。

                           附图简述

在此参见附图，其中全部附图中相同的附图标记对应于相同的部件，并且其中：

图1表示一支撑系统的透视简图，该支撑系统包括一支撑负载的机械升程系统，该负 载的定位由根据本发明的一优选实施例构造的机械升程测量系统测量；

图2表示图1中所示的支撑系统的分解的部分透视图；

图3表示沿图1中线3-3看过去的电缆组件的部分剖视图；

图4表示图1中所示的显示装置的侧面剖视图；

图5表示根据一可替换的实施例构造的显示装置的侧面剖视图；

图6表示类似图2的分解的部分透视图，但是升程测量系统是根据可替换的实施例而 构造的；并且

图7表示根据可替换的实施例构造且包含液压连接装置的升程测量系统的侧面剖视 图；

                        优选实施例的详细描述

参见图1和图2，一负载支撑系统8包括一机械升程机构13，该机构13在对应于下 表面11四个角的四个负载支撑区域(也就是，象限A-D)中支撑着负载12的下表面11。 支撑系统8还包括用于测量负载12定位的机械升程测量系统10，该负载12的位置是采用 升程机构13进行控制。特别的，负载12由每个支撑区域的多个液压致动器14支撑并且提 升，每个致动器具有一对应的气缸16以及一可移动的活塞18。每个活塞18限定出一个与 下表面11相接合的上支撑面20。

可以使用一单阀、量孔或者开关，或者根据优选实施例可替换地采用多个单独的的专 用阀、量孔或者开关，以同时控制诸致动器14。当如图1所示四个上述的液压致动器14 支撑负载12时，本发明期望可以采用任意数量的致动器14来支撑一给定的负载12。

当负载升高时，使用者启动一开关(图中未示出)以驱动一泵(图中未示出)，从而 使液压流体从贮槽(未示出)中流入到控制阀(图中未示出)，运行该控制阀以通过供给 管21控制气缸16。液压力作用在活塞18的下表面(图中未示出)上，并导致活塞18相 对于相应的气缸16上升。相反地，当负载12下降时，流体从气缸16经过返回管22并通 过控制阀流入到贮槽中，这样导致活塞18在重力作用下收回。

如图所示，下表面11为平的并且为矩形，并且当负载12处于其所需定位时，下表面 11在水平面延伸。但是，需要理解的是图1的升程机构13为一提供用来起说明目的简化 结构，并且本发明可应用于多个且不同的提升应用，例如房子、其它建筑物、桥梁以及采 用本发明的原理可以实现所需定位的具有任意尺寸和形状的其它建筑。上述术语“所需定 位”，尽管示成水平的，但是以广泛地解释为在提升运行期间能够实现负载稳定性所包括 的任意定位。

例如，需要理解的是当诸活塞18的上表面20被设置在相同的水平平面时，具有不规 则形状下表面11的负载将不会实现一所需的定位，而恰是该所需的定位将取决于如下表面 11的轮廓和负载12的重量分配等因素。而且，当根据优选实施例象限A-D相当于矩形下 表面11的四个角时，致动器14可以设置在任意负载支撑区域，只要在负载12被活塞18 支撑时是稳定的即可。升程测量系统10可以有利地提供在穿过负载12的下表面11的预定 位置处检测活塞18的位置，以及确定采取什么调整措施来改善负载稳定性的方法和装置。

根据优选实施例，机械升程测量系统10包括多个连接装置24，每个连接装置24都连 接在一给定负载的支撑区域与一显示装置26之间。每个显示装置26包括一操作者可读的 指示器27，从而可以在相应的负载支撑区域确定活塞18的位置。

如图1和图2所示，连接装置24包括一电缆组件28，该电缆组件28可以通过一固定 盘30固定到下表面11上，采用任何已知合适的紧固技术，例如粘附，螺钉固定，钉子固 定等，使固定盘30的上表面在所需负载支撑区域处连接到下表面11上。一支架34采用任 意合适的紧固技术被固定到一相连的气缸16的外表面上，并且从该外表面向外延伸。支架 34限定出一垂直延伸的圆柱形孔36，该孔36与固定盘30垂直对准。因此，当在运行期间 活塞18延伸和收缩时，支架34可以保持稳定。

再参见图3，电缆组件28包括一挠性管状金属电缆部件38，该电缆部件38在一最近 端或者负载端与固定盘30相连。电缆部件38通过孔36延伸，并且与在一远端或者显示装 置端处的显示装置26内部的指示器27相连。支架34和显示装置26之间通过一管状挠性 的塑料或橡胶覆盖的缠绕金属外套筒或电缆包皮层40相连接，并且该金属外套筒或电缆包 皮层40环绕着支架34和显示装置26之间延伸的电缆38的一部分。套筒40是不可压缩的 并且轴向是不能延伸的，并且钢缆38也是不可延伸和不可压缩的并可通过套筒40能够被 支撑以防止弯曲。孔36可以被制出螺纹，从而能固定到套筒40的螺纹端，或者在套筒40 的端部和支架34之间可能存在一压配合或者任意其它适当的连接，以防止两者之间相对的 轴向移动。可被换用地，套筒40的最近端可以安装在任何地方，使得套筒40的位置可以 相对气缸16被固定，并且其中包括的电缆38可以沿着负载12移动。

在运行过程中，电缆38相对于套筒40运动，以响应于负载12的运动。电缆组件28 可以为通常用于航空器控制的类型，可以为通常用于自行车刹车和调档电缆的重载型的电 缆/套筒。

现在参见图1和图4，显示装置26设置为远离相应的连接装置24，两者间的距离至 少部分取决于对应的电缆组件28的长度。优选地，显示装置26相互接近地设置在显示区 域25中以便于容易运行，并且可以设置为接近可控制气缸的阀门，该气缸与专用电缆和显 示装置相连。

每个显示装置26包括一有透明刻度的，优选由有机玻璃形成的气缸壁42，该气缸42 具有一透明的外径向壁44，该壁44的上端被一整体上端壁46所封闭。气缸42的下端被 一圆柱形插塞50所封闭，该插塞50可以是压配合或者螺纹配合地插入气缸42中。径向壁 44、上端壁46以及插塞50限定了一个容纳有指示器27的内部测量腔53。一凸缘54从插 塞50的下端48沿径向向外延伸，并且在当插塞50完全插入气缸42时可以提供停止功能。 一圆柱形孔56通过插塞垂直延伸，并且其直径稍微大于电缆组件38的直径。

套筒40的末端连接到插塞50的下端48，并且与孔56相对齐。优选地，套筒40通过 一螺纹套圈43连接到插塞50，该螺纹套圈43卷曲到套筒40的端部上(套筒40可相类似 的安装到支架34上)。可被换用地，套筒40能够通过压配合或者其它合适的连接方式连 接到插塞50(或支架34)上，并且可选择地安装到任意合适的结构以使得其位置相对于指 示器27被固定。

电缆件38通过孔56从套筒40的末端向上延伸，并且连接到指示器27的下表面60 上，该指示器27以圆柱盘的形式在气缸42内水平延伸。指示器盘27的直径稍微小于径向 壁44的内径，该径向壁44可以在指示器盘27在气缸42内上下运动时起导向作用。在气 缸42内一螺旋弹簧62从插塞50的上表面向上延伸，并且围绕着电缆组件38。弹簧62的 上端与指示器27的下表面相连，并且提供了一垂直力F，该力F偏压着指示器27向上， 以防止电缆38在显示装置26中纵向弯曲，并且最好是维持电缆38两端之间的张力，使得 即使负载降低电缆也不会在在盘30和支架34之间弯曲。因此，需要理解的是如果电缆组 件38充分坚固使得能在运行期间防止弯曲的话，可以不采用弹簧62。

在运行期间，当负载12沿着箭头A的方向提升时，电缆组件38的近端相对于外套筒 40的近端延伸。因此，电缆组件38的末端或者指示器端在箭头C的方向上相对于套筒40 的末端降低。因此指示器27相对于气缸42降低一与相应的负载支撑区域所提升的距离相 等的距离。反之，当负载12沿着箭头B的方向降低时，电缆组件38的末端沿着箭头D的 方向升高，从而也使得指示器27相对于气缸42上升。指示器27的向上运动的距离等于负 载12的象限A下降的距离。弹簧力F也向上偏压着指示器27以去除在电缆组件38中存在 的任何潜在的松弛量。

测量标记63形成在或者印在径向壁44上，并且与下表面、上表面或指示器27其它 的预定标记的位置相对齐。因此，标记63提供了一刻度盘64，该刻度盘64的输出取决于 在相应的负载支撑区域活塞18的位置。

因此，每个显示装置26被标记，从而使得使用者可以在每个负载支撑区域容易地测 量处实际负载位置。每个负载支撑区域的位置，反过来，提供了负载12的实际定位的指示。 如果实际的负载定位不等于所需的负载定位，根据所需选择活塞18上升或者下降以获得所 需的负载定位。例如，如图所示，如果第一显示装置26的指示器27高于其它显示装置26 的指示器27，使用者将确定对应于第一指示器27的负载象限需要提升，从而实现所需的 水平定位。另一方面，如果第一显示装置26的指示器27低于剩余的显示装置26的指示器 27，使用者将确定对应于第一指示器的负载象限需要降低，从而实现所需的定位。

当检测到某个显示装置26的指示器27相对于其它显示装置26的指示器27的位置且 可以根据优选实施例确定负载12的定位时，需要理解的是刻度盘标记63也可以提供在给 定象限处负载12的垂直位置的实测结果。这样的测量结果使得使用者可以确定致动器14 是否需要上升或者下降，以获得所需的负载高度。

参见图5，本发明的一个可替换的实施例使得指示器27可以与负载12相同的方向进 行转换，例如，当负载12以箭头A或B的方向上升和下降时，指示器将分别以箭头C和D 相应地在气缸53内上升和下降。如图所示，套筒40以上述方式连接到插塞50上。但是， 插塞50封闭气缸的上端，并且端壁46封闭下端。在该实施例中，弹簧62没有必要去防止 电缆组件38的纵向弯曲，然而有需要防止电缆组件38以影响指示器27位置的方式进行挠 曲、卷边或者其它的变形。

一旦提升运行被完成，升程测量系统10通过将固定盘30从下表面11移开能够容易 地从负载12上卸载下来，并且通过在预定位置将固定盘30固定到其它负载的下表面能够 容易地被安装到其它负载上，这样将使得操作者能够确定负载12的定位。如果需要的话， 也可以通过将每个支架34从对应的致动器14上移开来将测量系统10从升程机构13中移 开。有利的是，测量装置10没有采用处理器、电子通信装置或其它昂贵的电子设备，并且 很容易安装。

根据一可被换用的实施例，通过不需要将固定盘30直接紧固到负载12的下表面11 上而使测量系统10可以被简化，而恰恰是可将固定盘30偏置到与下表面11相接触。因此， 连接装置24和连接装置24的相关联的组件，被说成是与负载12“操作连接”，意思是 连接装置在所需的负载支撑区域直接安装到或者采用另外方式运行接合到负载12上。

尤其是，弹簧62可设置成向下偏压指示器27，导致电缆组件38朝向负载12运动， 接着负载12推动固定盘30靠近下表面11。该实施例在固定盘30不容易紧固到负载12上 且接着要求从负载12中移去的情况下是理想的。当然，电缆组件38需要足够坚硬以防止 在弹簧力作用下的纵向弯曲，特别是电缆组件38在向外延伸并且没有被套筒40支撑的端 部。

如图6所示，可被换用地，提供一附加的弹簧41，该弹簧41在支架34和固定盘30 之间延伸并且围绕着电缆组件38。不管有还是没有弹簧62，提供的弹簧41可以提供一箭 头F2方向上的净垂直力，该力F2可以向上偏压固定盘以靠在下表面11上。如果与弹簧 62一起提供有弹簧41，弹簧力F2将大于向上的弹簧力F，从而确保固定盘30和下表面11 之间保持接触，但是同时使得弹簧62能够防止电缆组件38在腔53内发生纵向弯曲。

电缆组件28可以装配到致动器14上，使得每个致动器中活塞18相对于气缸16的给 定位置和在每个相关联的显示装置26中指示器27的位置都是同样的。那样的话，例如在 一升程的开始阶段，所有的显示装置26能够以相同的读数开始。此外，优选套筒40的位 置可以相对支架34和/或显示装置26进行调整，例如，通过旋转套圈43(或者在支架34 端部相应的部分)以改变位置，并且因此可以对指示器27相对显示装置26的位置进行精 确地调整。

另外，当连接装置24包括根据优选实施例在负载12和显示装置26之间连接的电缆 组件28时，需要理解的是本发明不限于可被换用的连接装置，该连接装置以操作者可被察 看到的一种方式将负载的位移转换为一显示。例如，参见图7，连接装置24包括一相对于 电缆组件28的液压运动转换系统。

该液压系统包括一软管66或者其它填充满流体68的导管，例如液压机液体，这些管 子都在第一负载端活塞(load end piston)70与第二显示端活塞(disply end piston)76之 间。第一活塞70从导管66的近端或者负载端向外延伸，并且中止在与下表面11相接触的 固定表面72上。活塞70可以直接固定到负载12上，或者在例如上述弹簧41所提供的一 弹簧力的弹簧力作用下与负载相接触。活塞70在其下端包括一活塞头74，该活塞头74相 对于液压流体68在导管66中形成了一密封，或者与导管66流体连通的气缸壁一起形成了 轴封。第二活塞76从导管66的末端或者显示端或者从与导管66流体连通的气缸向外延伸， 并且中止在指示器27。活塞76可以直接连接到指示器27上，或者可被换用地通过偏压与 指示器27相接触，在与图5所示的弹簧62相类似的弹簧的向下力的作用下。活塞76在其 下端包括一活塞头78，该活塞头78相对于液压流体68在导管66中形成了一密封，或者 在与导管66流体连通的气缸内形成了一密封。

在运行过程中，当负载12降低时，第一活塞头74把液压流体68推压在第二活塞头 78上，第二活塞头78使得指示器27相对刻度盘64以箭头D的方向上升。反之，当负载 上升时，第一活塞74拉动液压流体68，从而导致在导管66中出现真空，进而导致第二活 塞76和指示器27相对于刻度盘64以箭头C的方向下降。可被换用地，显示装置26可以 如图5所示的方向构造，使得指示器27与负载12一前一后地上升和下降。

因此，本发明通过在导管中，即在电缆包皮层或者液压软管中的介质即电缆或者液压 流体的移动，将被提升负载的运动转换为显示装置中的指示器的运动，从而可以远距离地 将负载移动的指示提供给升程操作者。一电缆系统在简单化、费用、维护、重量、操作性 能以及调整性能方面具有优势，尽管其它的实施例如液压系统也可能是可行的。

所描述的本发明是与当前认为最实际和最优选的实施例相关的。但是，通过图解进行 描述的本发明不仅仅限于公开的实施例。因此，本领域技术人员将会了解到本发明试图包 含所有在本发明精神和范围内的修改以及可被换用的设置方案，正如在附加的诸权利要求 中所阐述的。

                     对相关申请的交叉参考

本发明要求申请日为2003年3月28日、申请号为60/458,987的美国临时专利申请 的优先权，其内容在此作为参考已被全部结合。

                 关于联邦政府发起的研究或发展的声明

                            发明背景