增强操作者控制站保护的光电系统的制作方法

相关申请的交叉引用本申请是2013年5月16日提交的美国专利申请第13/885,720号的部分继续申请(cip)，该美国专利申请是2011年12月20日提交的指定美国的pct国际申请第pct/us2011/066122号的美国国家阶段，该pct国际申请要求2010年12月20日提交的美国临时专利申请第61/424,888号和2011年1月24日提交的美国临时专利申请第61/435,558号的优先权，每个美国临时专利申请的全部内容在此通过引用并入本申请。本发明涉及工作平台，更具体地，涉及一种工作平台，其包括用于加强保护操作者免受导致与障碍物或结构发生冲击的持续非自愿操作的保护设备。
背景技术：
：包括高空工作平台的升降车、诸如具有工作平台附件的崎岖地形叉车的伸缩臂叉车以及车载高空升降机是已知的，并且通常包括可相对于地面以不同角度定位的可伸缩吊臂以及在可伸缩吊臂端部的工作平台。在平台上或在平台附近，通常设置包括各种控制元件的控制台，操作者可以操纵该各种控制元件，以控制诸如吊臂角度、吊臂延伸、吊臂和/或平台在竖直轴上的旋转等功能，以及其中升降车是自推进式的，还设置有发动机、转向器和制动控制。除了其他位置，当操作者位于平台与可位于操作员的头顶或后方的结构之间时，可能在包括工作平台的升降车中产生安全隐患。可能将平台操纵到操作者在该结构和平台之间被挤压的位置，从而导致严重的伤害或死亡。技术实现要素：希望平台包括保护结构以增强保护操作者免受机器撞击障碍物或结构时的持续非自愿操作。保护结构还可以用作物理屏障，以增强对操作者的保护和/或与驱动/吊臂功能控制系统配合以停止或反向移动平台。如果能够与机器的操作部件配合，还期望防止保护结构的意外跳闸。在一些实施方式中，基于光电传感器的系统对高空工作平台的持续操作提供了增强的保护。传感器设计成夹紧在平台的安全护栏上。结合光电传感器的系统是对利用与开关等的物理接触进行激活的现有系统的改进。在以前的系统中，操作者必须与开关物理接触，以激活增强的操作者保护系统。根据所描述的实施方式的系统解决了现有系统关于剪切块对导致服务呼叫的意外剪切的可见性和敏感性的阻碍。在示例性实施方式中，人员升降机包括车底盘、固定到车底盘的升降组件以及附接到升降组件的工作平台。工作平台包括地板结构、与地板结构联接并限定人员工作区域的安全护栏、以及控制面板区域。控制箱设置在控制面板区域中并且包括操作者输入工具。能够与升降组件配合的驱动部件设置用于提升和降低工作平台。传感器位于控制面板区域附近，并且包括安装至控制箱的一侧的安全护栏上的发射器单元和安装至控制箱的另一侧的安全护栏上的接收器单元。发射器单元用于发射光束穿过控制面板区域到达接收器单元。与驱动部件、控制箱和传感器通信的控制系统基于来自操作者输入工具和传感器的信号来控制驱动部件的操作。相对于地板结构，传感器可以位于控制面板区域的上方和前方。控制系统可被编程为当接收器单元可能没有接收到来自发射器单元的光束时关闭驱动部件。控制系统可被编程为当接收器单元没有接收到来自发射器单元的光束时修改驱动部件的操作参数。在一些实施方式中，传感器包括两个接收器单元，其定位成接收来自发射器单元的光束。在这种情况下，控制系统可被编程为当一个或两个接收器单元没有检测到光束时防止驱动部件的操作。此外，该控制系统可被编程为当一个或两个接收器单元在预定时间段内没有检测到光束时使驱动部件的最后一个操作逆转，该预定时间段至多为一秒。升降机可以包括超控开关，该超控开关与控制系统通信，以允许驱动部件以爬行速度操作，尽管接收器单元没有检测到光束。在一些实施方式中，传感器可以包括其中设置有发射器单元的第一壳体和设置有接收器单元的第二壳体，其中第一壳体和第二壳体包括用于将壳体附接到安全轨道的相应夹具。可以在第一壳体和第二壳体各自中设置窗开口，并且可以在每个窗开口中设置窗口，其中窗口分别位于发射器单元和接收器单元附近。窗口可以从壳体的表面突出。升降机还可以包括位于传感器的操作者侧的控制面板区域附近的警告系统。警告系统可以包括安装在控制箱的一侧的警告发射器单元、安装在控制箱的另一侧的警告接收器单元、和指示灯。警告发射器单元将穿过控制面板区域的第二光束发射到警告接收器单元。在这种情况下，控制系统可被编程为当警告接收器单元没有接收到来自警告发送器单元的第二光束时改变指示灯。在另一个示例性实施方式中，一种用于保护高空工作平台上的操作者免受挤压危险的系统包括位于控制面板区域附近的传感器，其中传感器包括位于控制面板区域的一侧的第一发射器单元以及位于控制面板区域的另一侧的第一接收器单元。第一发射器单元用于发射光束穿过控制面板区域到达第一接收器单元。控制系统可以与传感器通信并与高空工作平台的驱动部件配合，其中控制系统可被编程为基于来自传感器的信号来控制驱动部件的操作。在另一个示例性实施方式中，人员升降机包括车底盘、固定到车底盘的升降组件以及附接到升降组件的工作平台。控制箱设置在控制面板区域中并且包括操作者输入工具。能够与升降组件配合的驱动部件提升和降低工作平台。位于控制面板区域附近的光电传感器配置为检测进入控制面板区域的物体。与驱动部件、控制箱和传感器通信的控制系统基于来自操作者输入工具和传感器的信号来控制驱动部件的操作。附图说明将参考附图详细描述这些和其它方面及优点，其中：图1示出了示例性升降车；图2-3示出了第一实施方式的包括保护外壳的工作平台；图4示出了控制面板区域和包括平台开关的保护外壳；图5是平台开关的横截面图；图6-7示出了包括平台开关的保护外壳的替选设计；图8示出了与剪切元件连接的平台开关；图9是示出包括开关杆和平台开关的替选平台设计的立体图；图10是固定到图9的平台的开关杆和平台开关的详细视图；图11是固定到图9的平台的传感器支撑杆的开关杆的特写视图；图12和13是包含光电传感器系统的工作平台的立体图；图14是传感器壳体的截面图；图15是包含额外的发射器/接收器对的光电传感器系统的立体图；以及图16示出了具有与平台控制箱集成的传感器的替选实施方式。具体实施方式图1示出了包括支撑在车轮4上的车底盘2的示例性典型的空中升降车。将转盘和配重6固定以用于在底盘2上旋转，并且可伸缩吊臂组件在一端可枢转地附接到转盘6。高空工作平台10附接在可伸缩吊臂8的另一端。所示的升降车是自推进式的，因此还包括驱动/控制系统(在图1中以12示意性示出)、平台10上的控制台14、发送机、转向器和制动控制等，控制台14具有各种控制元件，该各种控制元件可由操作者操纵以控制诸如吊臂角度、吊臂延伸、吊臂和/或平台在竖直轴上的旋转等功能。图2和3示出了根据本发明的第一实施方式的包括保护外壳的示例性工作平台10。平台10包括地板结构20、与地板结构20联接并限定人员工作区域的安全轨道22以及安装有控制面板14的控制面板区域24。保护外壳围绕控制面板区域24，并且用于增强保护操作者远离可能构成挤压危险的障碍物或结构。如图2和3所示，保护外壳可以包括在控制面板区域24的任一侧上的、在安全轨道22上方延伸的保护杆26。安全轨道22包括侧部(图2和3中的较长部分)和端部(图2和3中的较短部分)。控制面板区域24可以位于一个侧部内。在一个结构中，保护杆26设置在与控制面板区域24相邻的一个侧部内的中间。在替选结构中，保护杆26可以设置成与安全轨道22的端部对齐(如图3中虚线所示)。优选地，保护杆26在安全轨道22上方延伸足以容纳成年人的前后直径(即人的前部和后部之间的距离)的量。以这种方式，如果遇到障碍物可能导致挤压在结构和控制面板14之间的操作者时，则通过保护杆26在控制面板14和保护杆26顶部之间具有足够空间以容纳操作者的躯干来防止操作者受伤。图3示出了处于“安全”位置的用户，其中通过保护杆26来防止遇到的结构挤压操作者。图4中示出了替选的保护外壳。在该实施方式中，保护外壳包括固定在控制面板区域24中的开关杆28。平台开关30附接到开关杆28并且包括传感器，该传感器用于检测例如通过被障碍物或结构压入平台开关的操作者施加的力。平台开关30配置成在施加预定力时跳闸。导致平台开关30跳闸的力可以施加到平台开关30本身或开关杆28或两者。已经发现如果预定力在6”传感器上为约40-50磅(即约6.5-8.5磅/英寸)，则可以避免无意中的跳闸。如图所示，开关杆28和平台开关30位于人员工作区域和安全轨道22之间。相对于地板结构，开关杆28和平台开关30位于控制面板的上方和前方。基于人体工程学研究，发现开关杆28和平台开关30应该位于平台地板上方大约50”处。尽管可以使用平台开关30的任何合适的结构，但图5中示出了示例性开关30的横截面。开关30包括开关壳体32和连接在开关壳体和压力开关36之间的内部支架34。可以通过选择不同等级压力开关36和/或通过调节支架34的数量、形状和刚度来调整灵敏度。开关杆28和平台开关30也用作操作者在紧急情况下可以抓住的把手杆。在图6和7中示出了替选的平台开关组件301。开关组件301包括平台开关302和注射端盖303和压铸安装支架304。平台开关302以类似于图4和5所示的开关30的方式操作。用于平台开关的示例性合适的开关可从纽约法明代尔的tapeswitch公司获得。参考图8，平台开关30、302和开关杆28可以通过剪切元件38固定到控制面板区域24。剪切元件38包括如图所示的减小的直径部分，该减小的直径部分的尺寸被设计成当施加预定力时断裂。利用这种结构，在平台开关跳闸之后机器动量等运载平台超过停止位置的情况下，剪切元件38将会毁坏/断裂，从而给操作者留出额外的空间以避免陷入困境。剪切元件38将断裂的预定力高于使平台开关30、301跳闸所需的力。在一种结构中，尼龙可用作剪切元件38的材料，因为尼龙比塑料的相对伸长率低。当然，其它材料可以是合适的。在使用中，能够与用于提升和降低工作平台的升降组件配合的车辆的驱动部件通过控制面板14上的操作者输入工具以及通过与驱动部件和控制面板14通信的驱动/控制系统12来控制。控制系统12还从平台开关30、302接收信号，并且基于来自操作者输入工具和平台开关30、302的信号来控制驱动部件的操作。至少，控制系统12被编程为当平台开关30、302跳闸时关闭驱动部件。或者，当平台开关30、302跳闸时，控制系统12可以使最后的操作逆转。如果选择功能切断，当平台开关跳闸时，有效功能将立即停止，所有非活动功能不被激活。如果选择了逆转功能，则在运行期间平台传感器跳闸时，维持运行所需的rpm目标，并且有效功能只有当跳闸发生时才能逆转直到逆转功能停止。当逆转功能激活时，可以激活地面喇叭和平台喇叭。逆转功能完成后，发动机rpm设置为低并且禁用所有功能，直到功能与脚踏开关和操作者控制重新接合。系统可以包括平台开关超控按钮，其用于超控由平台开关发起的功能切断。如果按下并保持超控按钮，如果脚踏开关和控制器顺序地重新接合，则实现液压功能。在这种情况下，功能速度会自动设定为爬行模式速度。控制器被编程为避免在平台开关跳闸之前禁用切断功能，无论是否按下或释放了超控按钮。这确保如果超控按钮被卡住或操纵到永久关闭位置，切断功能将仍然可用。针对机器的各种操作参数实现逆转功能。对于车辆驱动，如果驱动方向显示吊臂位于两个后轮之间，则只有当激活向后驱动并且平台开关跳闸时才允许逆转。如果在平台开关跳闸时接收到向前驱动请求，则将其视为道路中的碰撞或障碍物，并且不会触发逆转功能。如果驱动方向显示吊臂与后轮不一致，则向前驱动和向后驱动都可以触发逆转功能。用逆转功能实现的附加操作参数包括主升降机、塔升降机、主望远镜(例如仅向外望远镜)和摆动件。逆转功能基于平台开关信号、脚踏开关信号和为不同功能设定的时间参数而终止。如果在最大逆转时间过去之前，平台开关从跳闸状态变为非跳闸状态，则逆转功能将停止；否则，逆转功能有效，直到最大逆转时间过去。脱离脚踏开关也在任何时候终止逆转功能。如果操作者困在平台上，则可以通过开关从地面接触地面控制。在地面控制模式下，如果平台开关被接合，则吊臂操作允许以爬行速度运行。如果平台开关将状态从接合状态改变为脱离状态，则操作将保持爬行速度，除非地面使能和功能控制开关重新接合。图9-11示出了替选的工作平台110，其包括地板结构120、与地板结构120联接的安全轨道122以及安装有控制面板(未示出)的控制面板区域124。开关杆28和平台开关30固定在控制面板区域124中。控制面板区域124包括传感器支撑杆126，其具有沿着宽度尺寸(图9中的w)延伸的顶部横杆128和从顶部横杆128基本上垂直延伸的侧杆130。侧杆130限定了控制面板区域124的宽度。传感器支撑杆126优选地从单件材料弯曲，尽管在所示的布置中可以将多件材料彼此附接。每个侧杆130可以包括从顶部横杆在深度尺寸(图9中的d)向内延伸到弯曲部的上部。下部优选地在深度尺寸上从弯曲部向外延伸到安全轨道122。继续参考图9，侧杆130的上部可以从顶部横杆128向下弯曲到弯曲部。下部可以从弯曲部以一定角度延伸到安全轨道122。如图所示，下部可以从弯曲部以基本上直线延伸到安全轨道。在所示的布置中，安全轨道122在地板结构120的上方延伸到轨道高度，其中侧杆130的下部连接到位于地板结构120和轨道高度之间的大约中间位置处的安全轨道122。如也在图9中示出，顶部横杆128优选地位于轨道高度的上方。如图所示，开关杆28和平台开关30可以在侧杆130的弯曲部处连接到传感器支撑杆126。平台开关位于地板结构的深度尺寸d的内侧，使得控制面板区域中的操作者比安全轨道122更靠近平台开关30。优选地，开关杆和平台开关相对于站在地板结构120上的操作者向下安装在传感器支撑杆126上。也就是说，如图10和11所示，开关杆28优选地相对于站在平台上的操作者的位置联接到传感器支撑杆126的相对侧上的传感器支撑杆126的外表面。向下安装的配置导致更简单的组件(例如没有支架304)和改进的人体工程学。图11是固定到传感器支撑杆126的开关杆30的特写视图。在优选的结构中，将块132固定(例如通过焊接)到传感器支撑杆126，并且将块保持器134固定(例如通过焊接)到块132。块保持器134容纳开关杆30的剪切块136并且通过诸如螺栓等的紧固件138固定。类似的螺栓(未示出)将开关杆30固定到剪切块136。图12-14示出了另一个替选实施方式，其使用光电传感器来检测进入控制面板区域12的物体(诸如操作者)。如前述实施方式，人员升降机包括车底盘、固定到车底盘的升降组件以及附接到升降组件的工作平台。工作平台包括地板结构、与地板结构联接并限定人员工作区域的安全轨道122、以及控制面板区域。参见例如图1-3和9，控制面板或控制箱14设置在控制面板区域124中并且包括一个或多个操作者输入元件125。如前所述的实施方式，驱动部件能够与升降组件配合以用于提升和降低工作平台。参考图12和13，传感器402位于控制面板区域124附近。相对于地板结构20(参见图2、3和9)，传感器402位于控制面板区域的上方和前方。传感器402包括安装到控制箱14的一侧上的安全轨道122的侧杆130的发射器单元404和安装到控制箱14的另一侧上的安全轨道122的侧杆130的接收器单元406。发射器单元404将穿过控制面板区域124的光束发射到接收器单元406。控制系统12(图1中示意性地示出)与驱动部件、控制箱14和传感器402通信。控制系统12基于来自操作者输入元件125和传感器402的信号来控制驱动部件的操作。在一些实施方式中，接收器单元406实际上是两个接收器单元，两个接收器单元都定位成接收从发射器单元404发射的光束(参见图14)。在使用中，如果接收器单元406(或者在设置两个接收器单元406的实施方式中的两个接收器单元)检测到来自发射器单元404的光束，则允许机器正常地操作。如果接收器单元406(或者在使用两个接收器单元的实施方式中的一个或两个接收器单元406)没有检测到发射器光束(例如操作者是否倾斜在平台控制箱14上)，则控制系统被编程为停止机器功能，并防止平台的进一步操作。此外，控制系统可被编程为当一个或两个接收器单元406在预定时间段内没有检测到光束时使驱动部件的最后一个操作逆转，其最多可以是一秒以下。如前所述的实施方式，系统可以包括平台控制箱14上的超控开关，以允许以减小的(爬行)速度进行功能使用。防止机器的正常操作直到接收器单元406(或两个接收器单元406)检测到发射器光束。继续参考图12和13，传感器402可以包括其中设置有发射器单元404的壳体408和设置有一个或多个接收器单元406的壳体410(也参见图14)。壳体包括用于将壳体固定到安全轨道122的侧杆130的相应夹具412。在一些实施方式中，壳体包括窗开口414和设置在每个窗开口414中的窗口416。窗口416分别位于发射器单元404和接收器单元406的附近。在一些实施方式中，窗口416突出到壳体表面的外部以便于清洁(例如刮除油漆、去除污垢、混凝土喷雾等)。图15示出了并入额外的发射器/接收器对418作为警告或教导系统的一部分的变型的传感器系统。也就是说，额外的发射器/接收器对418将系统的状态传达给操作者，并教导操作者感测器处于活动状态的位置。额外的发射器/接收器对418位于传感器402的操作者侧的控制面板区域124附近。具体地，发射器/接收器对418包括安装在控制箱14一侧的警告发射器单元、安装在控制箱14另一侧的警告接收器单元、和指示灯420。警告发射器单元将穿过控制面板区域124的第二光束发射到警告接收器单元，并且控制系统被编程为当警告接收器单元没有接收到来自警告发射器单元的第二光束时改变指示灯420。当警告光束中断时，指示灯420(或灯组)改变，或者断开或者从一种颜色改变为另一种颜色，例如从绿色改变为红色。一个或多个指示灯为操作员提供系统准备就绪和运行的信息，并帮助操作者发展适当的习惯，例如，教导操作员保持在相对于控制箱的正确位置，以便平稳和不间断地操作机器。在一些实施方式中，当向机器控制系统施加电力时，控制系统可执行对接收器和发射器系统的诊断检查。控制系统以预定的顺序将电力施加到一个或多个接收器单元和一个或多个发射器单元。接收器单元的输出值由控制系统针对每个加电状态进行评估，以便通过部件和/或接线来检测故障。例如，对于具有两个接收器和一个发射器的系统，可能的状态是：r1r2t1断开断开断开断开接通断开接通接通断开接通断开断开接通断开接通断开断开接通断开接通接通接通接通接通在一些实施方式中，如图16所示，传感器可以与平台控制箱14集成。如图所示，传感器4021位于控制面板区域的上方和前方，并与控制箱14集成。传感器4021包括在控制箱14一侧的发射器单元4041和在控制箱14的另一侧的接收器单元4061。发射器单元4041将穿过控制面板区域的光束4022发射到接收器单元4061。其余操作与前述实施方式中的相同。传感器优选为工业光电“光障”型传感器，其中光和/或参考“光束”理解为覆盖可见光、红外线、激光等的波长的宽范围。系统可以利用具有两个互补输出的接收器单元。监控互补输出以检测部件和接线中的可能故障。系统可以包括用于操作和控制发射器、接收器和状态灯(如果有)的专用控制模块，其包括机器平台控制模块接口。专用控制模块还可以对发射器单元和一个或多个接收器单元执行诊断。传感器可以包括两个独立的接收器单元以提供冗余。传感器可以包括两个独立的发射器单元和两个独立的接收器单元。此外，传感器可以包括单个发射器单元和两个独立的接收器单元。虽然已经结合目前被认为是最实用和优选的实施方式描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施方式，而是相反地，是旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。当前第1页12