一种双自由度调节自动水平式吊具及调节方法技术

一种双自由度调节自动水平式吊具及调节方法，通过倾角传感器判断当前水平度，利用电机驱动主吊滑块在水平面内移动，从而调整被吊物体姿态的自动式吊具。吊具使用无线手持器对吊具进行控制操作，具有手动和自动两种控制方式，操作者可根据实际吊装情况选用。姿态调整操作结束，吊具可自动测量并计算出被吊物品的重量及质心位置，并将该信息与吊具当前的状态信息显示在手持器上。该吊具主要用于大型装备总装过程中的精确垂直对接吊装操作，避免由于被吊物体质心不明，起吊后姿态不满足要求而造成的反复调整和起吊，减少了复杂操作过程所带来的安全隐患，同时提高了吊装操作效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，适用于大型装备总装 过程中的精确垂直对接吊装操作，属于机械

技术介绍
在大型装备的总装过程中，经常会出现两个大型结构件进行吊装垂直对接的操 作，该操作对吊装结构姿态要求高，两个对接面要求在一定的水平度范围内，才能保证安装 的精度。传统吊具在使用的过程中通过改变吊绳的方式来调整被吊物体的姿态，通常情况 下被吊物体的质心位置未知，操作者需要借助经验来判断四条吊绳调整长度，通过反复起 吊操作最终实现姿态的改变。另外在对接面水平度的判断方面主要靠目测来判断，判断误 差大，经常会导致姿态调整的反复。这种吊装方式不仅效率低，而且反复起吊增加了操作风 险和安全隐患，对操作者的操作熟练程度要求高。现有的具有调平功能的吊具主要是单梁形式，利用气动或者液压的方式实现调 平，结构复杂，容易出现泄露问题，不适用于对洁净度要求较高的场所，另外单梁形式的吊 具只能在一个方向上实现调平，并不能实现安装面的调平。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供了一种可自动判断被吊物 体质心，在操作者的控制之下，自动实现被吊物体姿态调整从而一次性的完成两个大型结 构件对接的自动化吊具。本专利技术的技术解决方案是一种双自由度调节自动水平式吊具，包括主吊滑块、滑动框架、两台直流电机、两 个固定梁、两个调节梁、四个悬挂滑块、四个移动支撑轮、第一滚珠丝杠副、第二滚珠丝杠 副、控制机箱、两个连接梁、倾角传感器、第一组直线导轨、第二组直线导轨和四个花篮螺 丝；两个固定梁与两个调节梁呈井字形连接，调节梁可沿着固定梁移动，连接梁两端 分别安装在两个固定梁上方，用于结构加强并为控制机箱提供安装接口 ；四个移动支撑轮 安装在固定梁下方，用于吊具在地面的停放和移动，同时限制调节梁的移动距离；第一组直 线导轨安装在两个固定梁上方，第二滚珠丝杠副安装在两个连接梁之间，滑动框架两端安 装在第一组直线导轨上，在第二滚珠丝杠副的作用下沿第一组直线导轨移动；第二组直线 导轨安装在滑动框架上方，方向与第一组直线导轨垂直；移动框架内部安装第一滚珠丝杠 副，主吊滑块安装在第二组直线导轨上方并在第一滚珠丝杠副作用下沿该导轨移动；上述 第一滚珠丝杠副与第二滚珠丝杠副的主动端分别安装直流电机；倾角传感器安装在控制机 箱内部，用于测量吊具的倾斜角度；控制机箱安装在两个固定梁的内侧，控制机箱接收倾角 传感器的信号，并根据该信号控制直流电机驱动主吊滑块移动，以调整吊具姿态；四个花篮 螺丝通过悬挂滑块分别与调节梁连接并可沿着调节梁移动，使得该吊具可以适合不同尺寸4被吊物体的吊装操作。控制机箱内包括倾角传感器、充电器、工控机、电池组、配重块和无线通讯模块；工 控机用来处理接收到的信号以及控制直流电机工作，电池组用来给吊具的各部分供电，充 电器用来给电池组充电，无线通讯模块用来实现吊具和手持遥控器之间的无线通信，配重 块用来保证吊具系统自身重量的配平，电池组为锂电池组。第一滚珠丝杠副与第二滚珠丝杠副的从动端还分别安装用于保证安全的角位移 传感器，所述角位移传感器采集主吊滑块的移动数据并发送给控制机箱，由控制机箱根据 公式S = LX (sl/s2)计算主吊滑块的移动距离，即被吊物体的水平质心位置，控制机箱根据计算得出 的主吊滑块的移动距离控制主吊滑块的移动在直线导轨的范围之内，以保证吊装设备时的 安全性；其中L是丝杠旋转一圈轴向移动距离，si是角位旋转距离，s2是角位单圈旋转距罔。倾角传感器采用双轴倾角传感器，精度为0.1°，测量范围在士75°之间。一种双自由度调节自动水平式吊具调节方法，步骤如下(a)根据被吊物体的大小调整悬挂滑块的位置，可通过吊具上的标尺进行位置参 考，还可调整花篮螺丝的长度，保证吊具的基准水平度与被吊物体对接面的水平度大体一 致；(b)将主吊滑块与吊装设备的吊钩相连接，接通吊具和手持遥控器电源开关，由控 制机箱进行初始化和自检，判断吊具自身的电力状态，主吊滑块位置归零，检测系统各部分 是否处于正常状态，并将检测信息显示在手持遥控器上；(c)吊装设备将吊具连同被吊物体吊起，在起吊的过程中，由于质心的偏移，吊具 自身开始发生倾斜，此时倾角传感器采集吊具的倾斜姿态信息，并实时的将信号通过串行 接口反馈给控制机箱；(d)控制机箱根据步骤(C)中得到的倾角传感器采集的倾斜姿态信息控制相应的 直流电机工作，使主吊滑块沿着两组直线导轨的方向分别移动；操作者可根据工况选择手 动和自动两种控制方式，选用手动控制时，操作者通过手持遥控器上显示的倾角信息控制 主吊滑块的移动方向和移动距离，从而控制吊具的姿态，直至满足被吊物体水平姿态要求， 进而调整结束；在进行自动控制时，控制机箱根据倾角传感器采集的倾斜姿态信息控制相 应的直流电机工作，不断调整吊具的姿态，当两个倾角传感器测量到的角度值均为零时，吊 具以及被吊物体处于水平状态，调整过程结束。步骤(d)中完成被吊物体水平状态调节过程的同时，跟据角位移传感器采集到的 信号，控制机箱根据公式S = LX (sl/s2)计算主吊滑块移动距离，即被吊物体的水平质心位置，控制机箱根据计算得出的 主吊滑块的移动距离控制主吊滑块的移动在直线导轨的范围之内，以保证吊装设备时的安 全性；其中L是丝杠旋转一圈轴向移动距离，si是角位旋转距离，s2是角位单圈旋转距离本专利技术与现有技术相比的有益效果是5(1)本专利技术可自动判断被吊物体的质心位置，自动完成吊具姿态的调整，能够自动 实现对接面的调平，且一次起吊即可完成被吊设备的水平调整，克服了传统吊具需要反复 起吊而带来的操作风险和安全隐患，优化了操作流程，提高了操作效率；采用直流电动驱动 主吊点移动的方式进行吊具的姿态调平，吊具结构简单，自重轻，操作简单有效，彻底避免 泄漏问题，使用过程无污染，能够应用在对洁净度要求较高的场所；(2)本专利技术实现一次性吊装的同时，利用角位移传感器采集主吊滑块的移动信息 可计算出主吊滑块的移动距离，控制机箱会将主吊滑块的移动距离控制在直线导轨的范围 之内，以保证在自动调节主吊滑块位置的过程中不会出现主吊滑块超出直线导轨范围的现 象，保证吊装过程中的安全性；(3)本专利技术使用锂电池组进行供电，减少了连接电缆，并且采用低压供电，吊装过 程中的用电安全性得到保证；此外，锂电池相比铅酸蓄电池具有重量轻、体积小、启动电流 大、不含电解液无污染等优点，更适合应用在吊具类产品上；附图说明图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术驱动机构剖视图；图3为本专利技术控制机箱剖视图；；图4为本专利技术操作流程图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行进一步的详细描述。如图1和图2所示，本专利技术包括主吊滑块1、滑动框架2、两台直流电机3、两个固定 梁4、两个调节梁5、四个悬挂滑块6、四个移动支撑轮(7)、第一滚珠丝杠副8、第二滚珠丝杠 副16、控制机箱9、两个连接梁10、倾角传感器12、第一组直线导轨13、第二组直线导轨14 和四个花篮螺丝15 ；两个固定梁4与两个调节梁5通过螺栓呈井字形连接，调节梁5通过燕尾槽连接 件可沿着固定梁4移动，连接梁10两端通过螺栓分别安装在两个固定梁4上方，用于结构 加强并为控制机箱9提供安装接口 ；四个移动支撑轮7通过螺栓安装在固定梁4下方，用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双自由度调节自动水平式吊具，其特征在于：包括主吊滑块（１）、滑动框架（２）、两台直流电机（３）、两个固定梁（４）、两个调节梁（５）、四个悬挂滑块（６）、四个移动支撑轮（７）、第一滚珠丝杠副（８）、第二滚珠丝杠副（１６）、控制机箱（９）、两个连接梁（１０）、倾角传感器（１２）、第一组直线导轨（１３）、第二组直线导轨（１４）和四个花篮螺丝（１５）；两个固定梁（４）与两个调节梁（５）呈井字形连接，调节梁（５）可沿着固定梁（４）移动，连接梁（１０）两端分别安装在两个固定梁（４）上方，用于结构加强并为控制机箱（９）提供安装接口；四个移动支撑轮（７）安装在固定梁（４）下方，用于吊具在地面的停放和移动，同时限制调节梁（５）的移动距离；第一组直线导轨（１３）安装在两个固定梁（４）上方，第二滚珠丝杠副（１６）安装在两个连接梁（１０）之间，滑动框架（２）两端安装在第一组直线导轨（１３）上，在第二滚珠丝杠副（１６）的作用下沿第一组直线导轨（１３）移动；第二组直线导轨（１４）安装在滑动框架（２）上方，方向与第一组直线导轨（１３）垂直；移动框架（２）内部安装第一滚珠丝杠副（８），主吊滑块（１）安装在第二组直线导轨（１４）上方并在第一滚珠丝杠副（８）作用下沿该导轨移动；上述第一滚珠丝杠副（８）与第二滚珠丝杠副（１６）的主动端分别安装直流电机（３）；倾角传感器（１２）安装在控制机箱（９）内部，用于测量吊具的倾斜角度；控制机箱（９）安装在两个固定梁（４）的内侧，控制机箱（９）接收倾角传感器（１２）的信号，并根据该信号控制直流电机（３）驱动主吊滑块（１）移动，以调整吊具姿态；四个花篮螺丝（１５）通过悬挂滑块（６）分别与调节梁（５）连接并可沿着调节梁（５）移动，使得该吊具可以适合不同尺寸被吊物体的吊装操作。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田静，杨谦，韩建超，张鼐，吕晶薇，范洪涛，张小苏，
申请(专利权)人：北京卫星制造厂，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]