，安全离合器6的轴向两端分别与行星齿轮轮系5的中心轮8与臂架末端杆3固联。
[0024]图2是行星齿轮轮系中心轴位置布置图的实施例。主动助力控制自动调平系统是以重力自平衡为基础实现的，行星齿轮轮系5的中心轴位置布置应有效发挥重力自平衡作用。如图所示，行星齿轮轮系5的中心轴位置应尽量置于工作斗2满载质心作用线上，且悬置距离越大越有利于重力自平衡作用发挥。同时，为最大限度减小主动助力调平的最大驱动力矩要求，当作业相关的外载荷力较大时，如工作斗2有消防水炮作业时水炮后座力为工作斗2主要的偏摆力，行星齿轮轮系5的中心轴位置布置则应尽量靠近该力作用线。因此，行星齿轮轮系5的中心轴位置布置应根据工作斗2作业特点和承载能力要求等因素综合设计。
[0025]图3是调平执行机构传动原理图的实施例。图中，安全离合器为带易损元件类的安全离合器6。图3(a)是自动调平模式下传动原理图。如图所示，调平执行机构1以主动助力调平方式工作，其为单自由度行星轮机构5，其中，外齿中心轮7为输入构件，行星架为输出构件并与工作斗2固联，机架为臂架末端杆3。外齿中心轮7由马达直驱或由马达驱动的传动机构获得运动输入，使行星架即工作斗2产生调平动作。调平系统以能发挥重力自平衡力矩作用的工作斗悬挂方式为结构基础，通过采用以行星齿轮系5作为执行机构，实现了主动助力调平控制的功能，因此本方法及装置具有调平驱动省力、动态响应快、过程平稳、精度高等优点。
[0026]图3(b)是安全模式触发瞬态传动原理图。如图所示，当调平系统出现超调或故障时，工作斗2偏摆角变大，造成内齿中心轮8承受扭矩增大而触发安全离合器6开启动作，由此与臂架末端杆3固联的安全离合器6将释放内齿中心轮8为自由转动状态，调平执行机构1进入安全模式，此时调平机构转化为两自由度行星轮机构5，其中中心轮7和行星架成为机构的两个独立的运动输入构件。行星架即工作斗2因工作斗质心偏置回覆力矩作用下产生转动，实现调平功能。因此，当主动控制系统故障或超调发生时，调平系统被动转化为重力自平衡调平模式，可确保工作斗2工作在一定的偏摆角范围内，实现调平机构由自动助力调平工作模式向安全模式的转化功能。
[0027]图3(c)是安全模式传动原理图。如图所示，调平系统进入安全模式后，可采取切断主动助力调平驱动输出和使臂架切换为低速运行等措施，即外齿中心轮7锁止，调平机构处于单自由度机构状态，行星架即工作斗2为原动件，以重力自平衡力矩驱动运转，安全离合器6动轴为阻尼负载，实现了具有阻尼特性的重力自平衡功能。因此调平机构具有本质安全性。
[0028]图4是选用不带易损元件类安全离合器的调平机构简图的实施例。图4所示机构与图3相比较，区别在于选用了不带易损元件类的安全离合器9。采用这类离合器时，调平系统具有由安全模式恢复到自动调平模式的功能。如采用摩擦安全离合器时，若调平执行机构1出现超调或故障，离合器9动作，调平执行机构1由主动控制助力调平转为重力自平衡调平。由于离合器9动、静摩擦特性的力矩差值，随着工作斗2偏摆角减小，离合器9重新恢复到吸合状态，调平系统又自动恢复到自动调平功能模式，实现工作斗2受到瞬态扰动、负载冲击时系统安全保护和及时自恢复正常的自动调平运行的功能。
[0029]按照本发明的较佳实施方式，调平执行机构1的驱动马达4，根据作业车调平系统设计的动力来源不同，可以采用液压力矩马达、摆动油缸或者电动机，而分别形成电液控制自动调平系统和机电控制自动调平系统。
[0030]图5是调平执行机构轴向配置的实施例。如图所示，为调平执行机构1轴向两端对称布置，调平系统对两端的调平机构实现同步驱动控制。对于小轴向距离的工作斗2，也可采用调平机构单边驱动的结构型式，可简化系统结构、节约成本。
[0031]按照本发明的较佳实施方式，控制器11在安全控制策略上，当安全离合器6或9因调平装置出现超调或故障而启动动作时，采取关闭调平驱动器10输出、臂架系统及其末端杆3进入低速运行等安全保护措施，直至收车或自动调平功能恢复。
[0032]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于重力自平衡的自动调平方法及装置，包括调平执行机构(1)、驱动器(10)、系统控制器(11)、传感器(12)等，其特征在于，所述调平执行机构(1)由驱动马达(4)、行星齿轮系(5)、安全离合器(6)等组成，其中马达作为主动助力调平的动力源，由驱动器(10)控制运转，使行星齿轮系(5)的一个中心轮获得运动输入，安全离合器(6)两轴端与行星齿轮系(5)的另一中心轮和臂架末端杆(3)分别固联，行星齿轮系(5)的行星架(亦称系杆)与工作斗(2)固联。2.根据权利要求1所述的一种基于重力自平衡的自动调平方法及装置，其特征在于，所述安全离合器(6)为带易损元件类型。3.根据权利要求1所述的一种基于重力自平衡的自动调平方法及装置，其特征在于，所述安全离合器(6)为不带易损元件类型。4.根据权利要求1所述的一种基于重力自平衡的自动调平方法及装置，其特征在于，所述驱动马达(4)是液压力矩马达、摆动油缸或者电动机，所述驱动器(10)则相应是液压阀控元器件或者电机驱动器。5.根据权利要求1所述的一种基于重力自平衡的自动调平方法及装置，其特征在于，所述调平执行机构(1)采取轴向两端对称布置两套调平机构，实施同步驱动工作斗调平；也可采用一套调平机构单边驱动工作斗(2)的方式。6.根据权利要求1所述的一种基于重力自平衡的自动调平方法及装置，其特征在于，所述系统控制器(11)在安全控制策略上，当所述安全离合器因调平装置出现超调或故障而启动动作时，采取关闭调平驱动器(10)输出、臂架系统进入低速运行等安全保护措施，直至收车或自动调平功能恢复。
【专利摘要】本发明提出了一种基于重力自平衡的自动调平方法及装置。本发明以能发挥重力自平衡力矩作用的工作斗悬挂方式为结构基础，采用了配置有安全离合器的行星齿轮系作为执行机构，进而实施主动助力调平控制的方法及装置。调平机构具有调平驱动省力、动态响应快、过程平稳、精度高等优点；通过安全离合器，当自动调平出现超调或故障时，触发安全离合器开启动作，调平系统被动转化为重力自平衡调平的安全模式，实现了调平系统的本质安全；调平系统还具有工作斗受到瞬态扰动、负载冲击时的系统安全保护和及时自恢复自动调平运行的功能。本发明能有效提高调平系统的性能及安全和可靠性水平。
【IPC分类】B66F17/00, B66F11/04, B66F13/00
【公开号】CN105384120
【申请号】CN201510793190
【发明人】程远雄, 黄其柏, 李善德, 高志华, 霍阅, 朱洲, 郑伟光, 梁晗
【申请人】湖北省专用汽车研究院
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年11月18日...