專利名稱：一種雙旋配重式自動水平調(diào)節(jié)吊具系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動水平調(diào)節(jié)吊具系統(tǒng)，特別是包含一個全自動 的水平調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)或國防建設(shè)中，常常需要頻繁地進行產(chǎn)品吊裝。由于 設(shè)計和制造工藝等原因，這些產(chǎn)品的重心往往會偏離幾何中心，在吊 裝的時候，產(chǎn)品就會發(fā)生傾斜，底面也因此會與目標安裝平面有一個 夾角。如果在這種情況下直接進行安裝，很容易造成產(chǎn)品的下表面損 壞。
很多昂貴、精密而又易損的產(chǎn)品，在吊裝過程中，要求對接平面 之間保證面面接觸，避免點接觸或者線接觸。因此，它們對自身的水 平度要求特別高，點接觸或者線接觸所造成的碰撞，會導致產(chǎn)品發(fā)生 形變而遭到損壞。對很多高度精密的產(chǎn)品而言，這種損壞是災(zāi)難性的。 例如，在精密機床、衛(wèi)星進行吊裝時，為保證精密性和安全性，底面
與目標安裝平面之間應(yīng)保證面面接觸，避免碰撞；大型水電設(shè)備在吊 裝過程中也需要保證平穩(wěn)性和精準性，碰撞所造成的損失將是巨大 的。這類產(chǎn)品的體積和重量一般較大，調(diào)節(jié)難度高，傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式 需要耗費大量的時間，精度也不高；而且由于吊索是柔性的，吊點是 點接觸等原因，傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法會造成重物搖擺，難以定位，危險性
很大，整個生產(chǎn)過程也因此效率低下。
傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式有多種。例如，使用長度可調(diào)節(jié)的吊索，根據(jù)測
得的夾角，人工調(diào)節(jié)吊索的長度來實現(xiàn)重物底面水平，這種人工操作
的方式完全憑借經(jīng)驗逐步試探摸索，精度難以保證，費時費力，往往 經(jīng)過數(shù)個小時甚至一天的時間也難以達到所需的精度；而且需要人員
的現(xiàn)場參與，存在著較大的安全隱患。又如，通過移動天車吊鉤在吊具上的吊點位置，改變力臂長度來調(diào)節(jié)重物的姿態(tài)，從而實現(xiàn)重物底 面的水平；這種方法可以達到一定的調(diào)節(jié)效果，但是由于整個載荷都 加在吊點上，移動吊點相當困難，載荷比較重時更是如此，而且吊點 輕微的移動都會導致夾角劇烈變化，不容易穩(wěn)定，因此這一方式不適 合用于重載荷、高精度吊裝。在重載荷的情況下，直接操作吊索、吊 點或橫梁都需要的很大的動力，在工程實際中實現(xiàn)起來非常困難，精 度難以保證。
綜上所述，傳統(tǒng)吊具的水平調(diào)節(jié)方式具有很大的局限性，工業(yè)生 產(chǎn)部門迫切需要一種能夠?qū)崿F(xiàn)精準吊裝的全自動的水平調(diào)節(jié)吊具系 統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是克服上述缺陷，提出一種簡捷、新穎的自動水 平調(diào)節(jié)的方法，并相應(yīng)地設(shè)計了一種新型、高效、安全的全自動水平 調(diào)節(jié)吊具系統(tǒng)。
為了實現(xiàn)所述的目的，本發(fā)明的一方面，提供一種雙旋配重式自 動水平調(diào)節(jié)吊具系統(tǒng)，其技術(shù)方案包括
一個承重吊具，內(nèi)裝自動水平調(diào)節(jié)箱體，并承擔載荷的重量； 一個自動水平調(diào)節(jié)箱體，通過調(diào)節(jié)配重，實現(xiàn)載荷的底面水平； 第一平臺和第二平臺，上表面均水平，用于承載載荷；
第一底面角度傳感器和第二底面角度傳感器，分別位于第一平臺 和第二平臺上；
一臺計算機分別與第一底面角度傳感器和第二底面角度傳感器 連接，根據(jù)第一底面角度傳感器和第二底面角度傳感器的信號，計算 控制信號給自動水平調(diào)節(jié)箱體，使載荷的底面保持水平狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述承重吊具的豎直方向的幾何中心線通 過吊耳上的吊點，在無負載情況下，水平放置的承重吊具的重心在幾 何中心線上。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述自動水平調(diào)節(jié)箱體X由箱體和自動調(diào) 節(jié)部件構(gòu)成，箱體為一個長方體，箱體分為三層，第一層和第三層由兩塊平行于箱體上表面的第一隔板和第二隔板隔開，自動調(diào)節(jié)部件安裝在箱體內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述自動水平調(diào)節(jié)箱體安裝在承重吊具中，并以幾何中心線作為裝配基準線，該幾何中心線通過自動水平調(diào)節(jié)箱體的上表面中心點和底面中心點。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述自動調(diào)節(jié)部件的第一減速器和第二減速器置于箱體第二層，分別固定安裝在箱體的第一隔板和第二隔板上，第一減速器和第二減速器的輸出軸的軸心與直線重合。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述自動調(diào)節(jié)部件的第一減速器的輸入端與第一伺服龜機的輸出軸相連，第二減速器的輸入端與第二伺服電機的輸出軸相連。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述自動調(diào)節(jié)部件的第一配重和第二配重為兩個形狀和材質(zhì)相同的旋轉(zhuǎn)配重，第一配重安裝在箱體的第一層并與第一減速器的輸出軸相連，第二配重安裝在箱體的第三層并與第二減速器的輸出軸相連。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述控制器與第一伺服電機及第二伺服電機通過信號線連接，控制器與傾角傳感器通過信號線連接。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述計算機與控制器通過無線信號連接，與第一底面角度傳感器、第二底面角度傳感器通過信號線連接。
為了實現(xiàn)所述的目的，本發(fā)明的另一方面，提供一種雙旋配重式自動水平調(diào)節(jié)吊具控制方法，其技術(shù)方案包括
步驟1:在控制器作用下，保持第一配重和第二配重的夾角不變；
步驟2:沿相同順時針或逆時針方向同步旋轉(zhuǎn)第一配重和第二配重，對配重的合成重心的角度目標方向進行搜索；
步驟3:保持第一配重與第二配重構(gòu)成的夾角的角平分線位置不變，同步相向或背向旋轉(zhuǎn)第一配重和第二配重，對配重的合成重心的徑向目標位置進行搜索，完成水平調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的特點與效果有該系統(tǒng)根據(jù)傳感器反饋的偏心載荷的姿態(tài)信息，自動旋轉(zhuǎn)吊具上的兩個配重塊，平衡偏心載荷所引起的偏心力矩，使得載荷底面水平。其突出特點是使用了一種雙旋配重式重心補償方法。本發(fā)明特別適用于精密設(shè)備的精準吊裝。
1) 由于本發(fā)明采用了自動配重調(diào)節(jié)機構(gòu)，可以自動調(diào)平載荷下表面，不需要直接強行克服整個載荷的重量來調(diào)節(jié)載荷，能簡化安裝過程，提高安裝效率；
2) 由于本發(fā)明采用了高精度伺服系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)兩個相同的配重可以獲得高分辨率的補償力矩，從而能實現(xiàn)精確水平調(diào)節(jié)；
3) 由于本發(fā)明采用了雙旋轉(zhuǎn)配重的機械結(jié)構(gòu)，運動部件只有兩個可旋轉(zhuǎn)的配重塊，需要的部件少，機械結(jié)構(gòu)簡單；
4) 由于本發(fā)明采用了計算機控制系統(tǒng)，工作人員只需給出任務(wù)，而不需要涉及具體的調(diào)節(jié)過程，操作簡單；
5) 由于本發(fā)明采用了操作平臺遠離天車的布局，安全性高，調(diào)節(jié)過程中，工作人員遠離載荷，人員和載荷的安全均得到保障。


圖1為本發(fā)明實施例系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明實施例承重吊具結(jié)構(gòu)圖；圖3 (a)、 (b)、 (c)為本發(fā)明自動水平調(diào)節(jié)箱體實施例；圖4為本發(fā)明自動水平調(diào)節(jié)箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)一雙旋配重結(jié)構(gòu)實施例示意圖5為本發(fā)明重心調(diào)節(jié)實施例原理圖6為本發(fā)明雙旋配重角度目標方向的搜索原理圖7為本發(fā)明雙旋配重徑向目標位置的搜索原理圖。
主要附圖標記說明M —計算機，
X—自動水平調(diào)節(jié)箱體，
L一承重吊具，
XL—自動水平調(diào)節(jié)吊具，
SI —第一底面角度傳感器，
7S2 —第二底面角度傳感器，
D —載荷，A —第一平臺，B —第二平臺；
L00 —幾何中心線，Ll一第一水平承重橫梁L3 —第一水平傳力橫梁L5 —第一豎直傳力梁，L7 —傳力橫梁，L8—吊耳，L9一吊點，
Xa —箱體，Xal —第一層，Xa2 —第二層，Xa3 —第三層，XcO —箱體上表面，Xcl —第一隔板，Xc2 —第二隔板，
Xb—自動調(diào)節(jié)部件，X0 —合成重心，Xl —第一配重，X2 —第二配重，X3 —第一減速器，X4 —第二減速器，X5 —第一伺服電機，X6 —第二伺服電機，X7 —控制器，X8 —傾角傳感器。Y —參考坐標方向。a—初始夾角，動態(tài)夾角，
，L2 —第二水平承重橫梁，，L4一第二水平傳力橫梁，L6 —第二豎直傳力梁，
8^一第一配重旋轉(zhuǎn)角，^一第二配重旋轉(zhuǎn)角.
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明加以詳細說明，應(yīng)指出的是，所描述的實施例僅旨在便于對本發(fā)明的理解，而對其不起任何限定作用。
本發(fā)明的實施例子是針對貴重易損載荷的高精度吊裝，本發(fā)明的吊具系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)可分為四大部分如圖1系統(tǒng)整體機構(gòu)示意圖所示計算機M、承重吊具L、自動水平調(diào)節(jié)箱體X、及第一底面角度傳感器S1和第二底面角度傳感器S2。吊裝任務(wù)是將需要吊裝的載荷
D從第一平臺A吊裝至第二平臺B，同時需要保持載荷D的底面水平。本吊具系統(tǒng)實現(xiàn)其中的調(diào)節(jié)并保持載荷D的底面水平的功能。 一個承
重吊具L，內(nèi)裝自動水平調(diào)節(jié)箱體X; —個自動水平調(diào)節(jié)箱體X，通
過調(diào)節(jié)配重，實現(xiàn)載荷D的底面水平；第一平臺A和第二平臺B，上
表面均水平，用于承載載荷D;第一底面角度傳感器Sl和第二底面
角度傳感器S2，分別位于第一平臺A和第二平臺B上； 一臺計算機M分別與第一底面角度傳感器Sl和第二底面角度傳感器S2連接，根據(jù)第一底面角度傳感器Sl和第二底面角度傳感器S2的信號，計算控制信號給自動水平調(diào)節(jié)箱體X，使載荷D的底面保持水平狀態(tài)。
承重吊具L承擔載荷D的重量，其構(gòu)造如圖2所示，同普通吊具的功能相同。自動水平調(diào)節(jié)箱體X安裝在承重吊具L上，與承重吊具L 一起構(gòu)成自動水平調(diào)節(jié)吊具XL。自動水平調(diào)節(jié)箱體X是本發(fā)明的關(guān)鍵部分，其外形如圖3所示，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示。第一底面角度傳感器Sl和第二底面角度傳感器S2測量載荷D的底面與水平面的二維夾角。計算機M接受工作人員指定的任務(wù)，根據(jù)第一底面角度傳感器Sl和第二底面角度傳感器S2的信息確定控制信號，并通過無線方式把控制信號發(fā)送給自動水平調(diào)節(jié)箱體X，進行水平調(diào)節(jié)。
承重吊具L的詳細結(jié)構(gòu)如圖2所示，其中第一水平承重橫梁L1、第二水平承重橫梁L2為兩根相同材質(zhì)相同尺寸的相互平行的水平承
9重橫梁；第一水平傳力橫梁L3、第二水平傳力橫梁L4為兩根相同材
質(zhì)相同尺寸的相互平行的水平傳力橫梁，它們與第一水平承重橫梁Ll、第二水平承重橫梁L2垂直并分別固接在一起，固接點對稱分布；第一豎直傳力梁L5、第二豎直傳力梁L6為兩根相同材質(zhì)相同尺寸的相互平行的豎直傳力梁，其一端與第一水平傳力橫梁L3、第二水平傳力橫梁L4分別固接在一起，固接點分別位于第一水平傳力橫梁L3、第二水平傳力橫梁L4的中點位置；傳力橫梁L7為與第一水平承重橫梁L1、第二水平承重橫梁L2平行的傳力橫梁，其兩端分別與第一豎直傳力梁L5、第二豎直傳力梁L6的另一端固接在一起；L8為吊耳，固接在傳力橫梁L7上，位于傳力橫梁L7的中點位置。在第一水平承重橫梁Ll和第二水平承重橫梁L2的下表面各設(shè)有一組吊鉤，吊鉤相對于吊耳L8及傳力橫梁L7對稱分布；四根吊索的一端分別掛在對稱的四個吊鉤上，另一端分別掛在載荷D的四個對稱吊點上；載荷D的重力通過吊鉤傳至第一水平承重橫梁Ll和第二水平承重橫梁L2，再由第一水平傳力橫梁L3、第二水平傳力橫梁L4、第一豎直傳力梁L5、第二豎直傳力梁L6、傳力橫梁L7傳遞至吊耳L8，吊耳L8上的吊點L9與天車的吊鉤或吊索相連。L00為承重吊具L經(jīng)過吊耳L8上的吊點L9的幾何中心線，承重吊具L材質(zhì)均勻，其重心位于該幾何中心線L00上。
由箱體Xa和自動調(diào)節(jié)部件Xb構(gòu)成的自動水平調(diào)節(jié)箱體X的外形如圖3 (a)所示。箱體Xa為一個長方體，底面為正方形。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3 (b)所示，中間由兩塊平行于箱體上表面Xc0的第一隔板Xcl、第二隔板Xc2隔開，形成三層結(jié)構(gòu)為第一層Xal、第二層Xa2及第三層Xa3。自動調(diào)節(jié)部件Xb安裝在第一隔板Xcl、第二隔板Xc2上，包括第一配重XI、第二配重X2、第一減速器X3、第二減速器X4、第一伺服電機X5、第二伺服電機X6、控制器X7、傾角傳感器X8。各部件的基本麥配關(guān)系如圖3 (c)、圖4所示，具體描述如下
傾角傳感器X8用于測量承重吊具L自身相對于水平面的二維傾.角?？刂破鱔7接收來自傾角傳感器X8的數(shù)據(jù)和計算機M的命令，控制第一伺服電機X5和第二伺服電機X6，同時將承重吊具L的傾角信息和控制器X7的狀態(tài)信息反饋給計算機M。第一伺服電機X5和第二
伺服電機X6為兩個相同的伺服電機，接收來自控制器X7的控制信號。 第一減速器X3、第二減速器X4為兩個相同的減速器，置于箱體的第 二層Xa2，第一減速器X3固定安裝在箱體Xa的第一隔板Xcl上，第 二減速器X4固定安裝在箱體Xa的第二隔板Xc2上，第一減速器X3 的輸入端與第一伺服電機X5的輸出軸相連，第二減速器X4的輸入端 與第二伺服電機X6的輸出軸相連。第一配重XI、第二配重X2為兩 個相同材質(zhì)相同尺寸的可旋轉(zhuǎn)的配重；第一配重X1安裝在箱體Xa的 第一層Xal并與第一減速器X3的輸出軸相連，第一配重XI下表面安 裝有滾輪，可在第一隔板Xcl上滑動，第一隔板Xcl承擔第一配重 XI的大部分重量；第二配重X2安裝在箱體的第三層Xa3并與第二減 速器X4的輸出軸相連，第二配重X2下表面安裝有滾輪，可在底板上 滑動，底板承擔第二配重X2的大部分重量；第一配重X1、第二配重 X2分別在第一減速器X3和第二減速器X4的驅(qū)動下繞第一減速器X3 和第二減速器X4的輸出軸轉(zhuǎn)動。
如圖1所示，自動水平調(diào)節(jié)箱體X安裝在承重吊具L中，并以幾 何中心線L00作為裝配基準線。自動水平調(diào)節(jié)箱體X與承重吊具L構(gòu) 成自動水平調(diào)節(jié)吊具XL。幾何中心線L00通過自動水平調(diào)節(jié)箱體X 的上表面中心點和底面中心點。第一減速器X3和第二減速器X4的輸 出軸的軸心也與幾何中心線L00重合，各部件均圍繞幾何中心線L00 對稱安裝，保證自動水平調(diào)節(jié)箱體X在不帶配重或配重自平衡的情況 下，其重心均在幾何中心線L00上。當天車吊起自動水平調(diào)節(jié)吊具 XL時，如果將第一配重X1、第二配重X2的旋轉(zhuǎn)角度調(diào)整為相差180 度，則自動水平調(diào)節(jié)吊具XL將處于自平衡狀態(tài)。
不失一般性，假設(shè)本實施例中，載荷D為一長方體，重心偏離其 幾何中心，第一平臺A與第二平臺B的上表面均水平。第一底面角度 傳感器Sl和第二底面角度傳感器S2用于檢測載荷D的底面與水平面 之間的二維夾角，并將這個夾角信息發(fā)送給計算機M。第一底面角度 傳感器Sl和第二底面角度傳感器S2分別安裝在第一平臺A和第二平 臺B上，可由三個不共線的激光測距傳感器實現(xiàn)，根據(jù)載荷D的底面上的三個點到平臺平面的距離，可獲得載荷D底面與水平面的二維夾 角。
計算機M接收工作人員給出的任務(wù)。通過無線方式，計算機M接 收控制器X7反饋的狀態(tài)信息，計算控制信號，并把控制信號發(fā)送給 控制器X7。載荷D、承重吊具L、自動水平調(diào)節(jié)箱體X、第一底面角 度傳感器Sl或第二底面角度傳感器S2和計算機M共同構(gòu)成一個閉環(huán) 控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的原理如圖5所示，L9為吊點，第一配重X1在第一平面 Pl內(nèi)圍繞幾何中心線L00旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角為^，第二配重X2在第二平 面P2內(nèi)圍繞幾何中心線LOO旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角為^，第一配重X1、第二 配重X2合成的重心X0在平面P0內(nèi)運動，則第一平面Pl，第二平面 P2，第三平面PO為相互平行的三個平面且與幾何中心線LOO垂直。 將第一配重XI、第二配重X2沿與幾何中心線LOO平行的方向投影到 第三平面PO內(nèi)而形成的合成重心XO相對吊點L9將產(chǎn)生一個偏心力 矩，第一配重XI、第二配重X2投影到第三平面PO內(nèi)而形成的初始 夾角為a。隨著第一配重X1和第二配重X2的旋轉(zhuǎn)角度6V ^發(fā)生變 化，合成重心XO的位置也將不斷變化。由于偏心載荷D相對吊點L9 也產(chǎn)生一個偏心力矩，使得載荷D發(fā)生傾斜，因此需要控制第一配重 XI和第二配重X2的旋轉(zhuǎn)，使得合成重心X0所產(chǎn)生的偏心力矩能夠 抵消載荷D所產(chǎn)生的偏心力矩，這樣才能實現(xiàn)載荷D的底面水平。能 夠使載荷D的底面保持水平的合成重心X0的位置稱之為目標位置， 該目標位置在第三平面P0中可分解為角度目標方向和徑向目標位 置。角度目標方向表示在載荷D底面水平時，合成重心XO在第三平 面PO內(nèi)的角度方向；而徑向目標位置則表示在載荷D底面水平時， 合成重心X0在第三平面P0內(nèi)與幾何中心線L00的距離。當合成重心 X0移動到與偏心載荷D的重心相反的方向(即合成重心X0位于角度 目標方向)上，且產(chǎn)生的相對吊點L9的偏心力矩與偏心重物D所引 起的相對吊點L9的偏心力矩相等(即合成重心X0位于徑向目標位置) 時，合成重心XO和載荷D整體達到新的平衡，偏心載荷D所引起的 偏心力矩將被抵消，從而實現(xiàn)載荷D底面的水平。為了使載荷D的底面水平，需要將第一配重XI和第二配重X2調(diào)
整到合適的角度，使合成重心xo達到目標位置，以提供合適的偏心 力矩。本發(fā)明給出了 -種自動搜索方法來確定第一配重X1和第二X2 的旋轉(zhuǎn)角度。如圖6所示，首先搜索合成重心XO的角度目標方向。 沿同一方向(順時針或逆時針)同步旋轉(zhuǎn)第一配重X1和第二配重X2 一周，旋轉(zhuǎn)過程中第一配重Xl和第二配重X2的夾角cd呆持不變，計 算機M記錄第一配重X1和第二配重X2的旋轉(zhuǎn)角度q、A的信息以及 對應(yīng)的第一底面角度傳感器Sl (或S2)的角度信息。然后，選取對 應(yīng)于載荷D底面的二維夾角的絕對值之和最小的一組旋轉(zhuǎn)角度q、^ 的信息，并將第一配重X1和第二配重X2旋轉(zhuǎn)到該角度，這樣合成重 心X0就處于角度目標方向上。接下來搜索合成重心X0的徑向目標位 置。如圖7所示，保持第一配重X1與第二配重X2構(gòu)成的夾角a的角 平分線位置不變，同步相向或背向旋轉(zhuǎn)第一配重X1和第二配重X2， 第一配重XI與第二配重X2構(gòu)成的夾角由a趨于"，合成重心X0將 在夾角a的角平分線上移動，同時計算機M記錄第一配重XI和第二 配重X2的旋轉(zhuǎn)角度q、 ^的信息以及對應(yīng)的第一底面角度傳感器S1 (或第二底面角度傳感器S2)的角度信息。從這些角度信息中，選 取對應(yīng)于載荷D底面的二維夾角的絕對值之和為零的一組旋轉(zhuǎn)角度 q、 ^的信息，并將第一配重X1和第二配重X2旋轉(zhuǎn)到該角度，那么 合成重心X0就正好處在徑向目標位置。如果找不到載荷D底面的二 維夾角的絕對值之和為零的位置，則在當前位置附近小范圍重新搜索 合成重心X0的角度目標方向，重復上述過程，直至第一底面角度傳 感器S1 (或第二底面角度傳感器S2)測得的載荷D底面的二維夾角 的絕對值之和為零或低于一個可以接受的設(shè)定閥值。
如圖l所示當有吊裝任務(wù)時，工作人員操作計算機M，啟動自 動水平調(diào)節(jié)吊具XL，給出任務(wù)將載荷D從第一平臺A吊裝至第二 平臺B。
工作人員首先操作天車把自動水平調(diào)節(jié)吊具XL移動到第一平臺 A的正上方，待自動水平調(diào)節(jié)吊具XL靜止后，給計算機M輸入命令， 旋轉(zhuǎn)第一配重XI和第二配重X2，當二者的旋轉(zhuǎn)角度相差180度時，自動水平調(diào)節(jié)吊具XL將處于自平衡狀態(tài)。
之后，工作人員將載荷D通過四根等長吊索掛載在自動水平調(diào)節(jié)
吊具XL下面。經(jīng)工作人員確認后，天車開始起吊載荷D。為了使起 吊過程中載荷D的底面盡可能地保持水平，第一底面角度傳感器Sl 實時檢測載荷D的底面與平臺之間的角度變化，并把該角度信息傳送 給計算機M。計算機M則啟動上述搜索方法，發(fā)送控制信號給控制器 X7，控制器X7控制第一伺服電機X5和第二伺服電機X6，轉(zhuǎn)動第一 配重X1和第二配重X2，直至載荷D的底面水平。如此反復，在整個 起吊的過程中，第一底面角度傳感器S1實時反饋載荷D與平臺之間 的角度變化信息，計算機M適時啟動搜索方法，實現(xiàn)整個起吊過程中 載荷D的底面水平。
吊起載荷D之后，工作人員操作天車將載荷D移動到第二平臺B 正上方，然后開始放下載荷D。當載荷D的下表面靠近第二平臺B平 面時，計算機M接收第二平臺B處的第二底面角度傳感器S2的角度 信息。如果在運輸過程中，因為震動和繩索伸縮等原因致使載荷D的 底面不再水平，計算機M將再次啟用上述搜索方法，控制器X7控制 第一伺服電機X5和第二伺服電機X6轉(zhuǎn)動第一配重XI和第二配重X2， 直到載荷D的底面水平。之后，天車繼續(xù)放下載荷D,直至載荷D水 平安裝在第二平臺B上。
前面己經(jīng)具體描述了本發(fā)明的實施方案，應(yīng)當理解，對于一個具 有本技術(shù)領(lǐng)域的普通技能的人，在不脫離本發(fā)明的范圍的任何修改或 局部替換，均屬于本發(fā)明權(quán)利要求來限定的范圍。
權(quán)利要求
1、一種雙旋配重式自動水平調(diào)節(jié)吊具系統(tǒng)，其特征在于一個承重吊具(L)，內(nèi)裝自動水平調(diào)節(jié)箱體(X)，并承擔載荷(D)的重量；一個自動水平調(diào)節(jié)箱體(X)，通過調(diào)節(jié)配重，實現(xiàn)載荷(D)的底面水平；第一平臺(A)和第二平臺(B)，上表面均水平，用于承載載荷(D)；第一底面角度傳感器(S1)和第二底面角度傳感器(S2)，分別位于第一平臺(A)和第二平臺(B)上；一臺計算機(M)分別與第一底面角度傳感器(S1)和第二底面角度傳感器(S2)連接，根據(jù)第一底面角度傳感器(S1)和第二底面角度傳感器(S2)的信號，計算控制信號給自動水平調(diào)節(jié)箱體(X)，使載荷(D)的底面保持水平狀態(tài)。
2、 如權(quán)利要求1所述的雙旋配重式自動水平調(diào)節(jié)吊具系統(tǒng)，其 特征在于承重吊具(L)的豎直方向的幾何中心線(L00)通過吊 耳上的吊點(L9)，在無負載情況下，水平放置的承重吊具(L)的重 心在幾何中心線(L00)上。
3、 如權(quán)利要求1所述的雙旋配重式自動水平調(diào)節(jié)吊具系統(tǒng)，其 特征在于自動水平調(diào)節(jié)箱體(X)由箱體(Xa)和自動調(diào)節(jié)部件(Xb) 構(gòu)成，箱體(Xa)為一個長方體，箱體(Xa)分為三層，第一層(Xal) 和第三層(Xa3)由兩塊平行于箱體(Xa)上表面(Xc0)的第一隔板(Xcl)和第二隔板(Xc2)隔開，自動調(diào)節(jié)部件(Xb)安裝在箱體(Xa) 內(nèi)。
4、 如權(quán)利要求1或3所述的雙旋配重式自動水平調(diào)節(jié)吊具系統(tǒng)， 其特征在于自動水平調(diào)節(jié)箱體(X)安裝在承重吊具(L)中，并以 幾何中心線(L00)作為裝配基準線，該幾何中心線(L00)通過自動 水平調(diào)節(jié)箱體(X)的上表面中心點和底面中心點。
5、 如權(quán)利要求1或3所述的雙旋配重式自動水平調(diào)節(jié)吊具系統(tǒng)，其特征在于所述自動調(diào)節(jié)部件(Xb)的第一減速器(X3)和第二減速器(X4)置于箱體第二層(Xa2)，分別固定安裝在箱體(Xa)的第 一隔板(Xcl)和第二隔板(Xc2)上，第一減速器(X3)和第二減速 器(X4)的輸出軸的軸心與直線(L00)重合。
6、 如權(quán)利要求1或3所述的雙旋配重式自動水平調(diào)節(jié)吊具系統(tǒng)， 其特征在于所述自動調(diào)節(jié)部件(Xb)的第一減速器(X3)的輸入端 與第一伺服電機(X5)的輸出軸相連，第二減速器(X4)的輸入端與 第二伺服電機(X6)的輸出軸相連。
7、 如權(quán)利要求1或3所述的雙旋配重式自動水平調(diào)節(jié)吊具系統(tǒng)， 其特征在于所述自動調(diào)節(jié)部件(Xb)的第一配重(XI)和第二配重(X2)為兩個形狀和材質(zhì)相同的旋轉(zhuǎn)配重，第一配重(XI)安裝在箱 體的第一層(Xal)并與第一減速器(X3)的輸出軸相連，第二配重(X2)安裝在箱體的第三層(Xa3)并與第二減速器(X4)的輸出軸 相連。
8、 如權(quán)利要求1或3所述的雙旋配重式自動水平調(diào)節(jié)吊具系統(tǒng)， 其特征在于控制器(X7)與第一伺服電機(X5)及第二伺服電機(X6) 通過信號線連接，控制器(X7)與傾角傳感器(X8)通過信號線連接。
9、 如權(quán)利要求1或3所述的雙旋配重式自動水平調(diào)節(jié)吊具系統(tǒng)， 其特征在于計算機M與控制器(X7)通過無線信號連接，與第一底 面角度傳感器(Sl)、第二底面角度傳感器(S2)通過信號線連接。
10、 一種雙旋配重式自動水平調(diào)節(jié)吊具的控制方法，其特征在于 步驟l:在控制器(X7)作用下，保持第一配重(XI)和第二配重(X2)的夾角a不變；步驟2:沿相同順時針或逆時針方向同步旋轉(zhuǎn)第一配重(XI)和 第二配重(X2),對配重的合成重心XO的角度目標方向進行搜索；步驟3:保持第一配重(XI)與第二配重(X2)構(gòu)成的夾角a的 角平分線位置不變，同步相向或背向旋轉(zhuǎn)第一配重(XI)和第二配重 (X2)，對配重的合成重心XO的徑向目標位置進行搜索，完成水平調(diào)
全文摘要
本發(fā)明一種自動水平調(diào)節(jié)吊具系統(tǒng)，包括一承重吊具，用于承擔載荷的重量；一自動水平調(diào)節(jié)箱體，安裝在承重吊具上，通過調(diào)節(jié)配重，實現(xiàn)載荷的底面水平；第一平臺和第二平臺，上表面均水平，用于承載載荷；第一底面角度傳感器和第二底面角度傳感器，分別位于第一平臺和第二平臺上；一臺計算機分別與第一底面角度傳感器和第二底面角度傳感器連接，根據(jù)第一底面角度傳感器和第二底面角度傳感器的信號，計算控制信號給自動水平調(diào)節(jié)箱體，控制自動水平調(diào)節(jié)箱體內(nèi)的配重的位置，補償載荷的偏心力矩，使載荷的底面保持水平狀態(tài)，從而實現(xiàn)精密易損載荷的吊裝，具有精度高、速度快、安全可靠優(yōu)點。
文檔編號B66C13/08GK101468776SQ20071030420
公開日2009年7月1日 申請日期2007年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者易建強, 趙冬斌, 項炎平 申請人:中國科學院自動化研究所