吊具的制作方法

1.本公开属于工程机械技术领域，尤其涉及一种用于吊装风力发电机组的轮毂吊具。


背景技术：

2.目前海上风力发电机组的一种较为主流的安装方式为单叶式吊装，单叶式吊装分为机头整体单叶式吊装和机头分体单叶式吊装。机头整体单叶式吊装，即机舱、发电机、轮毂在厂内组装好整体出厂，到海上机位点后再将三大部件组合体整体吊完，最后将每个叶片分别独立进行安装；机头分体单叶式吊装，即机舱、发电机、轮毂在厂内不进行预组装，三大部件分体出厂，到海上机位点后再分别吊装，最后将每个叶片分别独立进行安装。
3.机头分体单叶式吊装的安装方式由于对安装船的要求比较低，例如，可适用于主吊吊重能力低于800t的安装船，具有更好的经济性。
4.然而，在机头分体单叶式吊装的过程中，由于轮毂是立着运输到机位，吊装时需要在安装船的甲板上将轮毂翻转90
°
后到空中与发电机对接，该翻转过程通常需要两个吊机配合，又由于该安装过程持续时间较长，占用了吊机资源。


技术实现要素：

5.本公开的一个主要发明目的在于提供一种吊具，以简化待吊装部件的起吊过程，提高安装效率。
6.针对上述发明目的，本公开提供如下技术方案：
7.本公开的一个方面，提供一种吊具，用于吊装风力发电机组的轮毂，所述吊具包括：横梁；纵梁，所述纵梁的上端连接于所述横梁上；枢转轴，大致平行于所述横梁延伸并且可转动地支撑于所述纵梁的下端；转动模块，包括用于连接待起吊部件的连接盘，所述连接盘连接于所述枢转轴的第一端；驱动组件，连接于所述枢转轴，以通过驱动所述枢转轴带动所述连接盘旋转。
8.转动模块的连接盘连接在枢转轴上，通过驱动组件驱动枢转轴旋转，以带动连接盘一同旋转，又由于轮毂连接在连接盘上，从而可以通过驱动枢转轴转动以带动轮毂翻转，并能够与风力发电机组的发电机的对接。较现有技术中通过两个吊具来对轮毂进行起吊和翻转的技术方案，本公开提供的吊具结构更为简单，且提高了轮毂的安装效率。
9.进一步地，所述驱动组件驱动所述枢转轴旋转，以带动所述连接盘绕所述枢转轴旋转预定角度，所述预定角度不小于90
°
。
10.可选地，所述枢转轴的第二端突出于所述纵梁，所述驱动组件包括固定于所述枢转轴的第二端的旋转盘和连接于所述旋转盘上的第一伸缩件，所述第一伸缩件的第一端连接于所述纵梁或所述横梁，所述第一伸缩件的第二端连接于所述旋转盘，以通过所述第一伸缩件的伸缩驱动所述枢转轴旋转。
11.本公开另一示例性实施例，所述第一伸缩件为两个，且分别连接于所述枢转轴径
向的两端。
12.可选地，所述吊具还包括倾角调节单元，用于调节所述连接盘相对于所述枢转轴的倾斜角度。
13.更为具体地，所述倾角调节单元包括：连接轴，可转动地设置在所述枢转轴的第一端，所述连接轴与所述枢转轴垂直布置，且所述连接盘固定连接于所述连接轴上，涡轮和蜗杆，所述涡轮固定连接于所述连接轴的一端，所述蜗杆与所述涡轮啮合，且所述蜗杆通过基座连接于所述枢转轴上；第一电机，用于驱动所述蜗杆转动。
14.进一步地，所述吊具还包括第一控制器和第一角度传感器，所述第一角度传感器用于监测所述连接盘的倾斜角度，所述第一控制器根据所述第一角度传感器的角度信息控制所述倾角调节单元的启停。
15.本公开另一示例性实施例，所述吊具还包括纵梁驱动模块，所述纵梁驱动模块包括沿所述横梁的延伸方向滑动的滑块和用于驱动所述滑块滑动的第二伸缩件，所述纵梁的第一端固定于所述滑块的底部。
16.可选地，所述吊具还包括可移动吊耳组件，所述可移动吊耳组件包括可滑动地连接在所述横梁上的吊耳和用于驱动所述吊耳移动的吊耳驱动组件。
17.进一步地，所述吊耳驱动组件包括丝杠和用于驱动所述丝杠旋转的第二电机，所述丝杠布置在所述横梁上且与所述横梁平行延伸，所述吊耳具有与所述丝杠匹配的螺纹孔，所述丝杠在所述第二电机的带动下旋转以驱动所述吊耳沿所述横梁的长度方向往复移动。
18.进一步地，所述吊具还包括第二角度传感器以及第二控制器，所述第二角度传感器用于监测所述横梁与水平面之间的夹角，所述第二控制器根据所述第二角度传感器的角度信息控制所述吊耳驱动组件的启停。
19.本公开另一示例性实施例，所述吊具还包括配重块和缆风环，所述配重块设置于所述横梁上相对于所述纵梁的远端，所述缆风环为至少一个。
20.具体地，所述连接盘为圆环形，具有用于与风力发电机组的轮毂上的变桨轴承的连接法兰或者变桨轴承相连接的法兰。
21.本公开提供的吊具至少具有如下有益效果：吊具包括枢转轴和连接于该枢转轴且能够随该枢转轴一起旋转的转动模块，该转动模块能够与待吊装部件连接，以通过枢转轴的旋转来驱动待吊装部件的旋转甚者翻转，从而降低吊装工艺的难度，提高安装效率。
附图说明
22.通过下面结合附图对实施例进行的描述，本公开的上述和/或其它目的和优点将会变得更加清楚，其中：
23.图1为本公开一示例性实施例提供的吊具的结构图。
24.图2为图1中的驱动组件与转动模块结合的结构图。
25.图3为图1中的吊具与轮毂结合状态图。
26.图4为图1中的吊具驱动轮毂翻转的使用状态图。
27.附图标记说明：
28.1、横梁；
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2、纵梁；
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3、转动模块；
29.4、配重块；
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5、缆风环；
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6、第二角度传感器；
30.7、供电单元；
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8、控制柜；
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9、吊耳；
31.10、丝杠；
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11、第二电机；
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12、第二伸缩件；
32.13、滑块；
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16、第一滑轨；
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17、第二滑轨；
33.21、第一伸缩件；
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22、旋转盘；
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23、支架；
34.24、枢转轴；
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25、轴承；
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27、端盖；
35.29、连接轴；
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30、连接盘；
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31、第一角度传感器；
36.34、涡轮；
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35、蜗杆；
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36、第一电机；
37.37、基座；
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38、轮毂。
具体实施方式
38.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，不应被理解为本公开的实施形态限于在此阐述的实施方式。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
39.轮毂通过运输工装运输到机位点时的状态是立着坐落在运输工装上，即轮毂38与风力发电机组的发电机连接的那个法兰面朝下水平放置，本公开中将轮毂38的该状态称为竖直状态。当轮毂38在空中安装好之后与风力发电机组的发电机连接的那个法兰面是竖直状态时，本公开将轮毂38的该状态称为水平状态。
40.参照图1，本公开提供一种吊具，可用于在安装船上对轮毂38进行起吊和翻转。吊具包括横梁1、纵梁2、枢转轴24、转动模块3以及驱动组件，其中，纵梁2的上端可以连接在横梁1上，在该纵梁2的下端设置有用于容纳枢转轴24的安装孔(图未示)，枢转轴24可转动地设置在该安装孔内。转动模块3可包括用于连接轮毂38的连接盘30，该连接盘30可连接在枢转轴24上。枢转轴24可用驱动组件来驱动，以通过枢转轴24的旋转带动轮毂38一起旋转。
41.本公开中，转动模块3的连接盘30连接在枢转轴24上，通过驱动组件驱动枢转轴24旋转，以带动连接盘30一同旋转，又由于轮毂38连接在连接盘30上，从而可以通过驱动枢转轴24转动以带动轮毂38翻转，例如轮毂38在空中从竖直状态翻转为水平状态后与风力发电机组的发电机的对接。较现有技术中通过两个吊具来对轮毂38进行起吊和翻转的技术方案，本公开提供的吊具结构更为简单，且提高了轮毂38的安装效率。
42.为了避免纵梁2在使用过程中受到不必要的弯矩，横梁1与纵梁2大致垂直设置，在使用过程中，该横梁1大致呈水平设置，纵梁2的下端设置有其中心轴线大致与横梁1平行的圆形安装孔，如图1所示，该安装孔贯穿纵梁2的左右两端，从而使枢转轴24的两端分别位于纵梁2的左右两侧。
43.具体地，枢转轴24可设置为两端均突出于安装孔，其中，用于连接轮毂38的连接盘30可安装于枢转轴24的第一端，用于驱动该枢转轴24旋转的驱动组件可连接于枢转轴24的第二端，驱动组件可以驱动枢转轴24旋转以通过连接盘30带动轮毂38绕该枢转轴24旋转。具体地，枢转轴24可通过轴承25安装在纵梁2的安装孔内，但不以此为限。本实施例中，连接盘30可以通过紧固件连接于轮毂38的变桨轴承上，但不以此为限。
44.参照图2，驱动组件可包括旋转盘22和第一伸缩件21，旋转盘22固定连接在枢转轴24的第二端，例如但不限于，该枢转轴24的中心轴线可与旋转盘22所在的平面垂直。
45.具体地，旋转盘22设置为椭圆形，在该旋转盘22的中部设置有供枢转轴24的第二端穿过的通孔，该枢转轴24的第二端穿过纵梁2的安装孔后插入到该旋转盘22的通孔内，该枢转轴24的端盖27通过紧固件连接在该旋转盘22上。旋转盘22的长轴的两端分别通过铰链连接于第一伸缩件21的下端，第一伸缩件21的上端通过铰链连接于支架23上，该支架23固定于纵梁2或者横梁1上。两个第一伸缩件21交替伸长和缩短以驱动旋转盘22绕枢转轴24的中线轴线旋转，从而带动枢转轴24旋转。优选地，第一伸缩件21为两个，且分别连接于枢转轴24径向的两端。
46.本实施例中，驱动组件和连接盘30分别布置于纵梁2的两侧，如图1所示，驱动组件布置于纵梁2的右侧，连接盘30布置于纵梁2的左侧，但不以此为限，驱动组件和连接盘30可布置于纵梁2的同一侧。
47.本实施例中，枢转轴24可绕其自身轴线在
±
90
°
范围内旋转，具体地，驱动组件驱动枢转轴24旋转，以带动连接盘30绕枢转轴24的中心轴线旋转预定角度，该预定角度不小于90
°
。
48.本实施例中，第一伸缩件21可为液压缸、气缸或者丝杠组件，但不以此为限。除此，本实施例以旋转盘22上对称布置有一对第一伸缩件21为例进行说明，但不以此为限，也可以在旋转盘22上仅设置单个第一伸缩件21。
49.在轮毂38处于竖直状态的情况下，轮毂38上的其中一个变桨轴承可以正对着连接盘30，将轮毂38上的该变桨轴承与连接盘30固定连接，然后通过驱动组件驱动枢转轴24旋转，可以将轮毂38翻转90
°
，从而使用于与风力发电机组的发电机对接的轮毂38的变桨轴承的法兰面调整为竖直方向。
50.连接盘30可以直接连接到枢转轴24上，从而通过枢转轴24的旋转直接带动连接盘30旋转。但是，通常情况下，在轮毂38处于竖直状态的情况下，轮毂38上的变桨轴承的法兰面通常相对于水平方向稍微倾斜一个角度，因此，不能方便地与连接盘30对准，可能需要将轮毂38的一侧垫高以调整变桨轴承的法兰面。
51.为了更方便地使轮毂38与连接盘30对准，而不额外增加调整轮毂38的变桨轴承的倾斜角度的步骤，本公开的吊具还设置有倾角调节单元。进一步地，如附图所示提供的实施例中，倾角调节单元可包括可转动地设置在枢转轴24的第一端的连接轴29，且该连接轴29的中心轴线与枢转轴24的中心轴线垂直。连接盘30固定连接在该连接轴29上，以能够随该连接轴29一起转动。
52.倾角调节单元还包括涡轮34和蜗杆35，涡轮34固定连接于连接轴29的一端，蜗杆35与涡轮34啮合，且蜗杆35可通过基座37连接于枢转轴24上。具体地，基座37可形成为凸字形框架且固定连接在枢转轴24上，凸字形框架的上部可设置有涡轮34，蜗杆35可设置在该凸字形框架的下部，且蜗杆35可通过第一电机36驱动。由于涡轮34与连接轴29固定连接，蜗杆35驱动涡轮34旋转以带动连接轴29旋转，从而可以带动连接盘30一同绕连接轴29的中心轴线旋转。
53.本公开中，通过将连接盘30固定于连接轴29上，能够通过驱动连接轴29旋转来带动连接盘30旋转，从而可以适应轮毂38的变桨轴承处的锥角，以能够与该变桨轴承准确对接。连接轴29的旋转角度可以根据需要设置，例如但不限于，该连接轴29可绕其自身中心轴线旋转
±4°
范围内。
54.本公开通过枢转轴24的转动可带动连接盘30绕枢转轴24的中心轴线转动，可以使轮毂38从竖直状态旋转至水平状态，以方便与风力发电机组的发电机对接。还可以通过倾角调节单元中的连接轴29的转动带动连接盘30绕连接轴29的中心轴线转动，以能够适应轮毂38的变桨轴承的角度，从而能够准确与风力发电机组的发电机对接。本公开中的吊具可以实现轮毂38的吊装和翻转，较现有技术中使用两个吊具协调配合实现轮毂38的翻转的技术方案，本公开的吊具结构更为简单，成本更加低廉，且提高了轮毂38的安装效率。
55.为了能够准确控制连接盘30的转动角度，在该连接盘30上安装有第一角度传感器31和第一控制器，第一角度传感器31用于监测连接盘30所处位置与目标位置之间的角度，并可以将该角度信息输送给第一控制器，由该第一控制器控制倾角调节单元的启停。具体地，第一控制器可以分别与第一角度传感器31和第一电机36电连接，第一角度传感器31将角度信息输送给第一控制器，第一控制器控制第一电机36的启停以及运行时间，从而可以驱动连接盘30旋转至目标位置。例如但不限于，该第一角度传感器31可以为倾角传感器。
56.为了维持吊具的平衡，横梁1的一端设置有配重块4，该配重块4设置在横梁1上相对于纵梁2的远端。如图1中，配重块4可以设置于横梁1的左端，纵梁2可以设置于横梁1的右端侧，本公开中可以定义横梁1的左端为第一端，横梁1的右端为第二端。在连接盘30上连接有轮毂38的情况下，该配重块4可以保持横梁1的两端力矩平衡，从而保持吊具和轮毂38整体平衡。
57.在轮毂38翻转过程中，为了能够提高吊具的稳定性，保持吊具和轮毂38整体平衡，该吊具还包括可移动吊耳组件，可移动吊耳组件包括可滑动地连接在横梁1上的吊耳9和用于驱动吊耳9移动的吊耳驱动组件。进一步地，吊耳驱动组件可以包括丝杠10和用于驱动丝杠10旋转的第二电机11，丝杠10布置在横梁1上且与横梁1平行延伸，吊耳9具有与丝杠10匹配的螺纹孔，丝杠10在第二电机11的带动下旋转以驱动吊耳9沿所述横梁1的长度方向往复移动。
58.具体地，参照图1，吊耳9、丝杠10以及用于驱动丝杠10旋转的第二电机11，丝杠10沿着与横梁1平行的方向设置在横梁1上，吊耳9可滑动地连接在横梁1上，吊耳9具有与丝杠10匹配的螺纹孔，丝杠10在第二电机11的带动下旋转以驱动吊耳9沿丝杠10的轴线方向移动，吊耳9的移动可以带动吊具和轮毂38的整体重心的移动，从而可以保持吊具和轮毂38的整体平衡。
59.进一步地，吊耳9布置于横梁1的顶部，在横梁1的顶部设置有沿横梁1的延伸方向延伸的第一滑轨16，吊耳9的底部设置有与该第一滑轨16匹配的滑块部，吊耳9的中部设置有与丝杠10匹配的螺纹孔。丝杠10可平行于横梁1的延伸方向延伸，且可以布置于横梁1的顶部，第二电机11固定于该横梁1的顶部。本实施例中，第一滑轨16可为横梁1的宽度方向的两侧面的顶部部分向内凹陷而形成，但不以此为限，图1中，横梁1的左右方向为长度方向，上下方向为高度方向，宽度方向同时垂直于长度方向和高度方向。本实施例中，吊耳驱动组件还可以为伸缩缸，例如但不限于，气缸或者液压缸。
60.在轮毂38翻转的过程中，其重心将发生变化，因此轮毂38与吊具整体的重心也将发生变化，为了保证该吊具的平衡，吊耳9可在横梁1上滑动，以使吊具和轮毂38组成的整体平衡。
61.进一步地，吊具还可以包括第二角度传感器6以及第二控制器，第二角度传感器6
用于监测横梁1与水平面之间的夹角，第二控制器根据第二角度传感器6的角度信息控制吊耳驱动组件的启停。具体地，第二控制器可以分别与第二角度传感器6和第二电机11电连接，并根据第二角度传感器6的角度信息控制第二电机11的启停。进一步地，第二角度传感器6可以布置于横梁1的布置有配重块4的一端的顶部，当横梁1与水平面之间发生倾角时，第二角度传感器6将监测到的倾角值输送给第二控制器，该第二控制器可以启动第二电机11，使其运行以驱动吊耳9移动，至横梁1再次恢复水平为止。
62.当纵梁2朝向机舱靠近并进入导流罩内以连接轮毂38的变桨轴承时，或者当轮毂38安装完成后，纵梁2远离机舱以从导流罩退出并远离轮毂38变桨轴承时，纵梁2可以相对横梁1滑动。具体地，吊具还包括纵梁驱动模块，该纵梁驱动模块包括沿横梁1的延伸方向滑动的滑块13和用于驱动滑块13滑动的第二伸缩件12，纵梁2的第一端固定于滑块13的底部。
63.具体地，第二伸缩件12可以为两个，且分别布置于横梁1的宽度方向的两侧，且沿着横梁1的长度方向延伸，该横梁1的宽度方向的两侧面的下部部分向内凹陷形成有第二滑轨17，滑块13可滑动地设置于该第二滑轨17上，纵梁2的顶部固定于滑块13的底部，以能够随着滑块13一起沿第二滑轨17滑动。进一步地，两个第二伸缩件12可以同步运行，以共同驱动连接盘30靠近或者远离机舱。
64.本实施例中，第二滑轨17可与第一滑轨16平行设置，且第二滑轨17可以布置于第一滑轨16的下方，但不以此为限。
65.第二伸缩件12的第一端靠近横梁1的第一端设置，并固定连接到横梁1上，第二伸缩件12的第二端靠近横梁1的第二端，滑块13套设在第二滑轨17上，第二伸缩件12的第二端连接到滑块13上。当连接盘30需要靠近风力发电机组的发电机时，两个第二伸缩件12可以同时收缩，滑块13朝向机舱方向滑动，带动轮毂38靠近机舱，当轮毂38与机舱内的发电机准确对接并完成连接后，两个第二伸缩件12可以同时伸出，以使连接盘30远离机舱。
66.本公开的吊具还包括供电单元7和控制柜8，其中，供电单元7和控制柜8可安装在横梁1的第一端，该供电单元7可用于给整个吊具提供电源，控制柜8可用于集成各种电气元器件，以控制和检测整个吊具系统的功能。例如但不限于，供电单元7可以为柴油发电机。
67.本实施例中，吊具还包括至少一个缆风环5，缆风环5的数量可以根据实际需要设定，附图中以缆风环5为两个为例进行说明。两个缆风环5可以布置于横梁1的两端，其中，图1中仅示出位于横梁1的第二端的缆风环5，位于横梁1的第一端的缆风环5由于被供电单元7遮挡而未显示。当吊具吊装轮毂38时，安装船上的机械缆风可以直接连接在横梁1的缆风环5上，以保持轮毂38安装时吊具的稳定性。
68.参照图3和图4，具体地，本吊具的使用过程可做如下说明：在吊装轮毂38前，吊具的吊带可通过卸扣连接至吊耳9上，将吊具移至轮毂38正上方并下落，至连接盘30能够与轮毂38的一个变桨轴承对接。第二伸缩件12动作，纵梁2和转动模块3整体靠近并进入导流罩内，例如但不限于，该动作可以通过操作远程遥控手柄来控制。启动第一电机36，使连接轴29在涡轮蜗杆组件的带动下旋转预定角度，至轮毂38的变桨轴承能够与连接盘30角度匹配，例如但不限于，当轮毂38的变桨轴承的法兰面相对水平面的夹角4
°
时，可以通过控制面板显示连接盘30与变桨轴承之间的角度，连接盘30的倾斜角为4
°
为止。
69.第二伸缩件12再次动作，纵梁2和转动模块3整体继续靠近轮毂38，至连接盘30的法兰面与变桨轴承的法兰面紧密贴合，安装连接螺栓，施加紧固力矩，此时，吊具与轮毂38
处于结合状态，如图3所示。驱动第二电机11动作，驱动丝杠10带着吊耳9移动到整体理论重心位置，避免轮毂38在起吊初期发生倾斜。此时，机械揽风稳锁钩下落与横梁1上的缆风环5相连，轮毂38起升后，机械揽风可以控制吊具以保证轮毂38吊装时的稳定性。
70.吊具缓慢起升轮毂38，当轮毂38起升高度离安装船甲板约5m时，启动第一电机36，以驱动旋转盘22旋转，以带动枢转轴24旋转，枢转轴24带动整个连接盘30旋转，通过驱动旋转盘22旋转带动轮毂38翻转，故可以将轮毂38从竖直状态翻身到水平状态，如图4所示。
71.在整个翻转过程中，由于轮毂38的重心是不断变化的，导致轮毂38和吊具的整体重心也在不断变化，为了使整体不发生倾斜，横梁1上的第二角度传感器6和第二电机11配合，以驱动吊耳9移动，从而保持整个吊具水平。第二伸缩件12再次动作，纵梁2和转动模块3整体远离导流罩，下落吊具至安装船甲板，直到轮毂38安装完成。整个过程只需要一个吊具，且不需要安装和拆除多余的附件，轮毂38安装效率高，用时少。
72.本公开提供的吊具包括转动模块3，转动模块3可以用于驱动轮毂38进行翻转，以能够将竖直状态的轮毂38翻转为水平状态，降低了使用吊具的数量，提高了轮毂38的安装效率。
73.除此，吊具还包括配重块4，且配重块4和转动模块3分别布置在横梁1的两端，当转动模块3上连接有轮毂38时，该配重块4能够平衡吊具和轮毂38组成的整体的重心，从而保持吊具的平衡。
74.本吊具的具有可移动吊耳组件，在轮毂38翻转过程中，可移动吊耳组件能够与第二角度传感器6协同配合以实现自动调整重心平衡的功能，结构简单，降低人工成本。
75.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
76.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
77.在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
78.本公开所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本公开的各方面。