专利名称：液压驱动的高精度水平调节吊具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液压驱动的高精度水平调节吊具。
背景技术：
在工业生产或国防建设中，常常需要进行载荷的装卸。由于载荷昂贵及高精密性等原因，现场对装卸过程的水平度要求很高，并且需要进行精确定位，以避免点点接触、碰撞导致所装配的产品发生变形而遭到破坏。例如，在卫星装卸时为保证密封性和安全性，卫星下表面(即对接面)与底座之间应保证面面接触，同时避免碰撞；飞机、直升机的装配、吊运也应保证机体结构安全，不受损坏。但是，通常情况下这些载荷的重心往往不居中，而是偏心于某一侧，因此在装卸时如果不进行重心补偿，使其保持水平，将很容易造成倾斜，势必影响装卸效率，甚至损坏产
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ΡΠ O另外，由于这些载荷体积和重量通常较大，传统的调节方式不但费时、精度不高， 而且又由于吊索的柔性、自由度过大等原因会造成重物摆动不停，难以定位，危险性大，生产效率低。传统的水平调节方法有很多种。比如通过目测并调节四根吊绳的长度来进行水平调节，这种人工操作的方式精度不高，而且完全凭着工作人员的经验和熟练程度进行试探和摸索，费时且不容易成功，同时由于有人员的现场参与，又存在着安全隐患。又如通过移动天车在吊梁上的吊点位置来进行水平调节，虽然采用的是重心补偿的方法，这种方法既改变了载荷的力臂长度，同时又改变了配重块的力臂长度，它所引起的弯矩变化大，因而角度变化也剧烈。调节幅度虽然不大，但是容易造成摆动。而且由于整个载荷的重量都作用于吊点上，通过电机来移动吊点位置，必须要克服大摩擦力，这对电机的功率提出了很高的要求，相应地电机成本也会变得很高，尤其当载荷比较重时更是如此。同等情况下采用移动配重块来进行重心补偿的方法，它仅仅通过改变配重块的力臂长度以改变配重力矩，所引起的水平倾角变化平稳。因而对驱动电机的要求和成本相比之下都较低。另外，专利“一种正交式水平自动调节吊具及方法”提出了一种高稳定、高精度、高时效的调节吊具及方法，但该吊具结构中只有下吊梁承力，承力较大，导致该梁的设计质量相对较大。另外，每个翼梁只有中间端承力，承力方式不合理，承力力臂太大，导致翼梁的设计质量也会相对较大。总之，现在装卸行业对新型、高效、安全的装卸吊运装置的需求十分迫切，传统的水平调节方法亟待改进，以上这些问题已引起相关科研机构的高度重视。
发明内容
本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种液压驱动的高精度水平调节吊具，它具有性能稳定、精度高、速度快、安全可靠的优点。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案本发明提供了一种液压驱动的高精度水平调节吊具，所述吊具包括吊具系统及和吊具系统连接的控制器和用户输入设备；所述吊具系统包括起重机，起重机顶端设置有起重绳索，所述起重绳索底端连接一个吊钩，所述吊钩连接有多个提升液压缸，每个提升液压缸的一端和吊钩连接，另一端连接在负荷的起重点上；每个提升液压缸上分别安装有一个位置传感器和一个电子控制阀； 位置传感器和电子控制阀分别和控制器连接。用户输入设备，用于用户输入负荷数据及指令；控制器，用来接收用户输入的负荷数据以及位置传感器传来的位置数据，根据这些数据，通过电子控制阀来控制各个提升液压缸的伸缩，令负荷保持水平并达到负荷位置高精度调节。优选的，本发明所述提升液压缸可以为4个。所述起重绳索底端通过液压旋转耦合器连接吊钩，所述液压旋转耦合器与控制器连接。每个提升液压缸上分别安装有一个负荷传感器，所述负荷传感器和控制器连接以便其接收负载数据。所述起重绳索上设置有倾角传感器，所述倾角传感器与控制器连接，将测量的倾角信息传送给控制器。本发明提供了多种益处。由于不需要多个起重机来获得高精度定位，降低了操作成本，提高了操作速度，降低了操作者的风险。由于负荷定位要求的同步简单化，定位精度增加。并且，由于负荷能被重定向以补偿和最小化风的影响，因此可降低天气条件对定位的影响。由于控制器基于被编程的负荷数据同步地控制起重液压缸，增加了定位操作的平滑性。本发明具有性能稳定、精度高、速度快、安全可靠的优点。
图1为本发明所述液压驱动的高精度水平调节吊具结构示意图。
具体实施例方式如图1所示，本发明提供了一种液压驱动的高精度水平调节吊具，所述吊具包括吊具系统100及和吊具系统连接的控制器20和用户输入设备30 ；所述吊具系统包括起重机1，起重机顶端设置有起重绳索2，所述起重绳索底端通过液压旋转耦合器3连接一个吊钩4，所述液压旋转耦合器与控制器连接。所述吊钩连接有 4个提升液压缸11、12、13、14，每个提升液压缸的一端和吊钩连接，另一端连接在负荷5的起重点上；每个提升液压缸上分别安装有一个位置传感器6和一个电子控制阀7 ；位置传感器和电子控制阀分别和控制器连接。用户输入设备，用于用户输入负荷数据及指令；控制器，用来接收用户输入的负荷数据以及位置传感器传来的位置数据，根据这些数据，通过电子控制阀来控制各个提升液压缸的伸缩，令负荷保持水平并达到负荷位置高精度调节。每个提升液压缸上分别安装有一个负荷传感器8，所述负荷传感器和控制器连接以便其接收负载数据。所述起重绳索上设置有倾角传感器9，所述倾角传感器与控制器连接，将测量的倾角信息传送给控制器。本发明具有性能稳定、精度高、速度快、安全可靠的优点。本发明中，吊钩提供了 4个提升液压缸的公共的中心点。4个提升液压缸的另一端连接于负荷的起重点。每个提升液压缸通过液压软管和传感线路连接控制器。尽管本发明实施例显示了 4个提升液压缸，本发明的应用并不限制任何特定数量的液压缸。例如可以使用两点、三点、六点等等配置。所示液压软管和传感线路的线路仅用于示例的目的，用来显示各部件之间的连接，并不用来显示真实的线路。在真实的实现中， 可以使用捆扎或者其他管理技术来路由液压软管和传感线路，并且一些传感线路可以共享。在所示的实施例中，提升液压缸装配有用来测量有关液压缸的精确活塞行程的位置传感器。来自于位置传感器的位置信息通过传感线路提供给控制器。因此，所有起重点的位置和/或运动可被同时监控，并被同步地控制。位置传感器的示例类型可以是线性差动变压器(linear variable differential transformer，LVDT)。本发明允许仅对单个起重机的高精度负荷定位。负荷的路程定位可由起重机完成。通过控制提升液压缸的个别位置，控制器可以精确地在水平和竖直平面操纵负荷。通过本发明的精确定位之后，起重机的路程定位避免了起重机抖动(即起动机的突然启动和停止)，这可能导致绳索摆动以及起重机刹车的过早磨损。由于控制器同步地控制提升液压缸，也避免了提升液压缸的手动抖动。尽管控制器显示为远程单元，它也可与起重机集成。因此，负荷的定位可由起重机操作员，或者在负荷安装点附近使用远程单元的其他操作员通过起重机管理。提升液压缸至少能由控制器精确地电控制。在例示的实施例中，提升液压缸是双作用拉伸液压缸。双作用功能允许在每个延长绳索对上升和下降调整进行精确控制。例示的吊具液压缸具有最大为70MPa的液压。提升液压缸的拉伸能力取决于应用的类型。然而， 最大负荷受限于绳索的拉伸能力，而不是液压系统。提升液压缸具有大约1500mm的活塞行程，可用于4或6个起重点的吊起或定位应用中。用作控制器的单元类型可以不同，取决于特定的应用。例如，控制器可使用可编程逻辑控制器(PLC)，或者用来实现负荷定位功能的通用计算机软件来实现。例如，控制器可使用类似于Enerpac提供的使用在SLCPC-2001系列控制器(计算机控制的同步起重系统) 中的逻辑实现。一般地，控制器由操作者通过用户输入设备(例如与控制器集成或连接的键盘和显示器)编写与负荷以及吊具管理有关的负荷数据。例如负荷数据可以包括与负荷运动， 负荷材料，负荷的几何形状，起重点的几何形状等有关的用户指示。控制器控制电子控制阀以控制向提升液压缸中活塞的任一侧供给液压液。用于实现控制器逻辑功能的处理单元可以远离机械系统或者用于控制提升液压缸定位的电子控制阀。硬连接或者无线连接可用于在控制器的逻辑和机械部分通信，然而为了便于说明，控制器显示为单个的集成单元。
提升液压缸提供的精度允许同步电机使用在各种应用中，例如高精度重定位，预编程重定位，预编程扭转和翻转以及平衡(即确定重心)。示例性应用包括但不限于建筑工业中屋顶部分、混凝土元件、钢结构等的定位，实用工业中涡轮、变压器、燃料棒等的精确定位，重装备工业中精确的机械装载、轧机换辊、轴承更换等，石化、石油和天然气工业中管路、吹泄阀等的精确定位，以及造船工业中船体的重定位和定位。在某些应用中，本发明可以包括额外的传感器或驱动器以提供更高程度的控制。 在一个实施例中每个提升液压缸的压力，或每个提升液压缸的外力也可通过控制器监控。 例如传感器、负荷感应元件或者压力变换器，可以与每个提升液压缸关联，以感应每个吊具液压缸的装载。来自传感器的装载信息可通过传感线路发送至控制器。控制器可使用来自传感器的装载信息平衡负荷，实时修正与天气相关的畸变。关于天气条件的额外信息可通过在起重机上提供与传感器电缆关联的倾角传感器得到，传感器指示电缆在竖直方向的倾斜(例如因为风)。例如，风吹斜了负荷，控制器可伸长或者缩进提升液压缸，以呈现让风吹到的最小可能面积以平衡负荷，或者调整提升液压缸以保持负荷的与负荷安装结构有关的方位。控制器可使用来自传感器的负荷信息和来自提升液压缸的位置信息来确定负荷的重心。装载和位置信息可被分解为表征负荷的力矢量。重心信息可被控制器用来确定提升液压缸定位负荷必须的调整。起重机的装载能力限制也可被编程写入控制器，以便如果达到了起重机的能力限制，控制器发出超载报警条件信号，或者自动拒绝对吊具液压缸的调整。另一个可提供的可为同步吊具提供额外信息和控制功能的辅助设备是连接到绳索的液压旋转耦合器。液压旋转耦合器可装备电子角度传感器，指示旋转耦合器在竖直轴上的旋转位置。可提供额外的液压软管和传感器电缆，将旋转耦合器连接至控制器。控制器基于来自角度传感器的信息控制旋转耦合器的角度。旋转耦合器提供了额外的控制轴以辅助高精度的负荷定位。控制器可被编程以自动确定提升液压缸的位置改变，以实现负荷上各种参考点的定位。在某些情况下，一个或多个参考点可直接对应于一个或多个起重点。本发明提供了多种益处。由于不需要多个起重机来获得高精度定位，降低了操作成本，提高了操作速度，降低了操作者的风险。由于负荷定位要求的同步简单化，定位精度增加。并且，由于负荷能被重定向以补偿和最小化风的影响，因此可降低天气条件对定位的影响。由于控制器基于被编程的负荷数据同步地控制起重液压缸，增加了定位操作的平滑性。最后应说明的是显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
权利要求
1.一种液压驱动的高精度水平调节吊具，其特征在于所述吊具包括吊具系统及和吊具系统连接的控制器和用户输入设备；所述吊具系统包括起重机，起重机顶端设置有起重绳索，所述起重绳索底端连接一个吊钩，所述吊钩连接有多个提升液压缸，每个提升液压缸的一端和吊钩连接，另一端连接在负荷的起重点上；每个提升液压缸上分别安装有一个位置传感器和一个电子控制阀；位置传感器和电子控制阀分别和控制器连接。用户输入设备，用于用户输入负荷数据及指令；控制器，用来接收用户输入的负荷数据以及位置传感器传来的位置数据，根据这些数据，通过电子控制阀来控制各个提升液压缸的伸缩，令负荷保持水平并达到负荷位置高精度调节。
2.如权利要求1所述的液压驱动的高精度水平调节吊具，其特征在于所述提升液压缸为4个。
3.如权利要求2所述的液压驱动的高精度水平调节吊具，其特征在于所述起重绳索底端通过液压旋转耦合器连接吊钩，所述液压旋转耦合器与控制器连接。
4.如权利要求3所述的液压驱动的高精度水平调节吊具，其特征在于每个提升液压缸上分别安装有一个负荷传感器，所述负荷传感器和控制器连接以便其接收负载数据。
5.如权利要求4所述的液压驱动的高精度水平调节吊具，其特征在于所述起重绳索上设置有倾角传感器，所述倾角传感器与控制器连接，将测量的倾角信息传送给控制器。
全文摘要
本发明公开了一种液压驱动的高精度水平调节吊具，包括吊具系统及和吊具系统连接的控制器和用户输入设备；所述吊具系统包括起重机，起重机顶端设置有起重绳索，所述起重绳索底端连接一个吊钩，所述吊钩连接有多个提升液压缸，每个提升液压缸的一端和吊钩连接，另一端连接在负荷的起重点上；每个提升液压缸上分别安装有一个位置传感器和一个电子控制阀；位置传感器和电子控制阀分别和控制器连接。控制器，用来接收用户输入的负荷数据以及位置传感器传来的位置数据，根据这些数据，通过电子控制阀来控制各个提升液压缸的伸缩，令负荷保持水平并达到负荷位置高精度调节。本发明具有性能稳定、精度高、速度快、安全可靠的优点。
文档编号B66C13/08GK102259797SQ20111009185
公开日2011年11月30日 申请日期2011年4月13日 优先权日2011年4月13日
发明者布树辉 申请人:布树辉, 郭项亮