CN101561071A - 电自动调平支撑 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种为实现多点电自动调平的电自动调平支撑，旨在提供一种举升重量大、触地快速可靠、调平精度重复性好、精度高，安全而且方便、便于维护、电气接入简单的电自动调平支撑。它包括一个与调平支撑筒体连接的调平承压盘和带有电气控制单元的直流伺服电机。调平支撑筒体的顶部设置有连接减速器输出轴和连接丝杠副作旋转运动的传动链，丝杠副带动制有丝母的调平伸缩筒体和固连在一起的调平承压盘作直线升降运动，设置在调平支撑筒体筒壁上，将升降位置反馈给外部控制系统的微动开关和记录运动位置，并在触发点触发微动开关对外传递调平支撑升降位置电信号的位移触发小轴，经微动开关连接外部控制设备，并与连接减速器的伺服电机一起构成闭环调平系统。

Description

电自动调平支撑

技术领域

本发明涉及一种用于多点自动电动调平系统的电动支撑，尤其是平台调平系统特殊要求的高精度、大负荷、连接处情况复杂、连接处空间狭小的多点支撑。本发明描述中涉及的平台调平系统，既适用于以车载设备为主的多个多点支撑的调平系统，也适用于其它各种有调平要求的多支点平台。如矿山挖掘机，车辆卫星电视接收机、桥梁架设设备、医用检测平台、导弹发射车等电动自动调平系统。

背景技术

现有技术中，许多可移动设备在设备使用时，都要求有高精度的调平工作平台。对于工作平台的调平支撑，一般有液压和电动两种类型。对于一般面积较小或体积较轻的工作平台，两种类型的平台支撑各有优越性，在生活中都有成熟的运用。一般来说，液压类型的调平支撑由于存在液压系统的外泄漏和内泄漏、油液对环境的污染等问题难以解决，使得在实际工作中越来越倾向于使用电动调平支撑。特别对于有高精度、高负载要求的大型工作平台，要求安装方式灵活、占据空间小、举升重量大、触地快速可靠、重复性好、安全而且方便、配套装备轻而少的调平支撑，要达到其较完美的兼顾，目前还没有相关文献报道。由于安装调平支撑的空间复杂而且安装连接的位置要求多样，上述现有技术在处理上述问题中，往往存在顾此失彼的缺陷。比如，当行程运动至最大限位时，短时间的电机过载堵转，容易引起结构损坏。在失电或停电情况下的安全性、稳定性、可重复性、撤收和展开控制，外部控制系统对举升重量大的可控性都不容易兼顾。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的问题，提供一种举升重量大、占据空间小、调平时间短、触地快速可靠、重复性好、安全而且方便的电自动调平系统的调平支撑。

本发明的目的可以通过以下措施来得到。一种电自动调平支撑，包括，一个与调平支撑筒体连接的调平承压盘和带有电气控制单元的直流伺服电机，其特征在于：调平支撑筒体的顶部设置有连接减速器输出轴和连接丝杠副作旋转运动的传动链，丝杠副带动制有丝母的调平伸缩筒体和固连在一起的调平承压盘作直线升降运动，设置在调平支撑筒体筒壁上，将升降位置反馈给外部控制系统的微动开关和记录运动位置，并在触发点触发微动开关对外传递调平支撑升降位置电信号的位移触发小轴，经微动开关连接外部控制设备，并与连接减速器的伺服电机一起构成闭环调平系统。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果。

本发明在调平支撑筒体的壁上安装的将升降位置反馈给外部控制系统的微动开关和记录运动位置，并在触发点触发微动开关对外传递电信号的位移触发小轴，有效而可靠地把机械运动的状态转换成电信号，接受和反馈外部控制系统所需升降运动状态、限位状态、触地状态的信息。并通过高精度的微动开关来接受软件或硬件传来的运动起始点和终止点，用减速器带动丝杠副转动来实现升降动作，保证了运动在安全控制范围内触地快速、稳定可靠、举升重量大、占据空间小、便于维护、全而且方便。

用防转螺钉起滑动轴承的作用，使丝杠副在一端滚动轴承，一端滑动轴承的作用下运动，增加了丝杠副运转的稳定性，保证了整个调平系统工作的可靠性和装备、人员在调平操作时的安全性。

用防转螺钉在调平升降运动中最大极限位置处充当机械限位装置；而在最小极限位置处用一个衬套起机械限位作用，可对工作平台处于行进状态时的调平承压盘姿态作出限制。有效地保证丝杠副的整个运动行程，尤其在极限运动位置时的安全性。由此构成的极限负载保护、极限行程保护，大大提高了安全工作性。当行程运动至最大限位时，短时间的电机过载堵转，仍不会引起结构损坏。并可使触地快速可靠、调平时间短，且在调平后，可在保证水平度的前提下，可以重复多次进行调平。调平所需要的高度具有极好的可重复性。

本发明充分利用调平支撑有限的高度空间，选择传动效率高，轴向强度大的减速器和丝杠副，将微动开关等电气控制单元安装在调平支撑筒体内部；在电机和减速器之间安装手动装置的方式，可满足停电情况下的升降操作，既有效减少了多余环节，又压缩和减小了调平支撑的横向尺寸，进一步减轻了重量轻、减小了体积，提高了安装方式的灵活性和比较好的适用性。

本发明中加入的手动控制功能。使调平支撑的升降动作既能由电机驱动，也能人为控制，很好地保证了停电情况下的调平状态。当打开后，可以手动撤收和展开调平系统。

本发明用手动装置中的轴齿轮连接伺服电机的输出轴和减速器中的联接器，从而使得在伺服电机和减速器之间增加手动装置的设想成为可能。这样的设计，既给手动装置的安装留出了空间，又保证了减速器输入力矩的可靠性。

经多台(站)试验测定，本发明重复性好、工作稳定、调平精度高，安全保护措施完善、架设撤收方便可靠，能够满足载车(平台)设备对多点电动自动调平系统的使用要求。

附图说明

下面结合附图和实施例进一步说明本发明。

图1是本发明电自动调平支撑的构造透视图。

图2是图1调平支撑的传动原理框图。

图3是本发明微动开关和伺服电机与外部控制设备构成闭环系统的示意图。

图中：1.调平承压盘，2.伺服电机，3.减速器，4.手动装置，5.L形支架，6.传动链，7.深沟球轴承，8.传动链外壳体，9.丝杠副，10.调平伸缩筒体，11.调平支撑筒体，12.微动开关，13.位移触发小轴，14.防转螺钉，15.衬套，16.轴齿轮，17.联接器。

具体实施方式

参阅图1。主要由调平支撑筒体11、丝杠副9、减速器3、微动开关12和与调平伸缩筒体10连接的调平承压盘1和带有电气控制单元的直流伺服电机2组成的电自动调平支撑。调平支撑筒体11的顶部设置有连接减速器3输出轴和连接丝杠副9作旋转运动的传动链6。伺服电机2的输出轴连接手动装置4。手动装置4中的轴齿轮16过渡配合安装在伺服电机2的输出轴上，轴齿轮16与减速器3的联接器17相连。在伺服电机2与减速器3之间。手动装置4中的锥齿轮啮合传递到轴齿轮16，并通过轴齿轮16和减速器3中的联接器17的连接，将转动传递到减速器3的输出轴。减速器3的输出轴通过封装在传动链外壳体8的传动链6连接丝杠副9的轴端。传动链6是连接减速器3和丝杠副9的桥梁。丝杠副9是由丝杠和丝母两部分组成的，并用锁紧螺钉锁紧，以使丝杠副9中的丝母和调平伸缩筒体10连接可靠。在调平运动中，丝杠是固定不动的，丝母在绕丝杠转动的同时，沿丝杠作直线运动。丝杠副9一端通过滚动轴承，一端在滑动轴承的作用下作螺旋运动。一般而言，作旋转运动的物体均需要运动支撑，这样可以保证旋转运动的平稳性。而作为把螺旋运动转化为直线运动的丝杠副也是如此。因此，在丝杠副9的一端安装了作运转支撑的深沟球轴承7。在丝杠副9的另外一端，在调平运动的最大极限位处，设置有丝杠副9运动的最大极限位限制零件——防转螺钉14。在调平运动的最小极限位置处，设置有丝杠副9运动最小极限位限制零件——衬套15。丝杠副9的一端运动支撑在深沟球轴承7上，一端运动支撑在以起滑动轴承作用的防转螺钉14上。丝杠副就在这样两端都有运动支撑的情况下工作。

丝杠副9在伺服电机2驱动下，当运动到最大电气机械位置时，丝杠副9中的丝母将运动到丝杠副9中的丝杠最下方，带动调平伸缩筒体10作直线运动。作为滑动轴承的防转螺钉14在运动过程中，可以防止调平伸缩筒体10自转，辅助调平伸缩筒体10作直线运动。

调平承压盘1连接在调平伸缩筒体10上，由调平伸缩筒体10带动，一起在调平支撑筒体10内做伸缩运动，实现升降动作。丝杠副9通过连接伺服电机2的减速器3，由减速器3带动的传动链6驱动，并带动制有丝母的调平伸缩筒体10和固连在一起的调平承压盘1。丝杠副9中的丝母将旋转转换的直线运动传递到调平伸缩筒体10和调平承压盘1，完成调平升降动作。调平升降的最终动作是由调平伸缩筒体10和调平承压盘1来完成的。

在调平支撑筒体11的壁上安装有监控运动状态的控制器件。该控制器件是是一个将升降位置反馈给外部控制系统的微动开关12和记录运动位置，并在触发点触发微动开关对外传递电信号的位移触发小轴13。起限位开关和触地开关作用的微动开关12设置在调平支撑筒体10的壁中。该微动开关12将调平伸缩筒体10的机械运动的状态转换成电信号，接受和反馈外部控制系统所需升降运动状态、限位状态、触地状态的信息，并将升降位置信息反馈给外部控制系统。记录运动位置，并在触发点触发微动开关12对外传递调平支撑升降位置电信号的位移触发小轴13，经微动开关12连接外部控制设备，并与连接减速器3的伺服电机2一起构成闭环调平系统。

和伺服电机2一起构成闭环调平系统的微动开关12通过电气通路连接外部控制系统。将调平支撑本身的升降位置传送给外部控制系统，并在外部控制系统的指令下，形成一个反馈，实现调平动作。在升降动作中，伺服电机2的驱动运转是受外部控制系统软件控制的。软件数据的生成，是由调平支撑中的微动开关12反馈的数据生成的经验控制数据。在整个运动过程中，微动开关以及相关的零件把运动的位置反馈到外部控制系统控制单元，由外部控制单元发出运转或制动信号，保证整个系统的安全。如果微动开关或其他相关的电气零件发生故障，作为机械限位保护的衬套15和防转螺钉14，就会在机械上对调平伸缩筒体10作强制性制动，以保证整个调平系统的安全性。

作为在控制系统中起重要作用的微动开关12，位移触发小轴13在机械上并没有连接关系，而是分别固定连接在调平支撑筒体11的相应位置上。安装完毕后，如图1所示的状态，应使一个位移触发小轴13刚好触发微动开关12的簧片，另一个位移触发小轴13刚好脱离触发微动开关12的簧片。两个位移触发小轴13若均处于触发微动开关12的状态，微动开关12对外部控制系统发出未到达极限位置的信号，外部控制系统将对伺服电机2发出继续运转的指令信号。

在最大电气极限位置时，微动开关12处两个位移触发小轴13的状态将发生变化。原来一直保持触发微动开关12的一个位移触发小轴13脱离触发，通过微动开关12对外部控制系统发出到达最大极限位置的信号；另一个一直保持触发微动开关12的一个位移触发小轴13此时不发生改变(这个不发生改变位移触发小轴13将在到达最小极限位置时才发生变化，并对外部控制系统发出到达最小极限位置的信号)。此时，由于其中一个微动开关12已经发出了达到电气极限位置的信号，伺服电机2将从外部控制系统接收到停机信号，促使整个调平支撑在电气上停止运转。在最大电气极限位置时，防转螺钉14处在离最大机械极限位置一定安全距离上。如果此时发生某种故障，伺服电机2未接受到停机指令而继续运转。则防转螺钉14将到达最大机械极限位置，以制动器的方式机械强制终止整个调平支撑的运转，以保证丝杠副的运转始终处于其本身的安全行程内。

丝杠副9在伺服电机2驱动下，运动到最小机械极限位置时，如图1所示的支撑情况时，微动开关12处两个位移触发小轴13的状态将发生与最大电气极限位置时相反的变化。在最大电气极限位置处脱离触发的位移触发小轴13将保持触发微动开关12的状态，不对外部控制系统发出达到极限位置的信号；而在最大电气极限位置处保持触发的位移触发小轴13则将脱离触发状态，并触动微动开关12对外发出到达最小机械极限位置的信号。这样，外部控制系统接受到了其中一个位移触发小轴13触发微动开关12发出的达到最小极限位置的信号，发出停机信号，终止调平支撑的运转。此时，对最小机械极限位置作保护的衬套15刚好达到位置，并调整调平承压盘1的姿态。

上述的两个位移触发小轴13中的任何一个发出到达位置的信号，电机都将接受到外部控制系统的停机信号，在电气上终止整个调平支撑的运动。而起强制制动作用的衬套15和防转螺钉14则在机械上保证整个调平支撑运动的终止。

上述整个调平支撑的运动是在外部软件的指令下工作的，程序指令是根据支撑本身的各种电气开关来生成的。微动开关12、位移触发小轴13及相关的电气通路的可靠是电气行程安全的保证。

参阅图2。外部控制系统包括，含有根据各种电气开关信号生成调平控制命令的软件程序的电源电路。外部控制系统驱动伺服电机2转动，带动连接在伺服电机2与丝杠副9之间的减速器3，减速器3驱动丝杠副9旋转，并通过螺旋传动，带动调平伸缩筒体10、调平承压盘1作直线运动。外部控制系统发出调平指令时，由微动开关12将调平支撑本身的升降位置传送给外部控制系统，由外部控制系统判断是否安全和发出调平动作控制指令，实现升降运动。

参阅图3。在微动开关连接伺服电机和外部控制系统构成的闭环系统中。在伺服电机2与减速器3之间装配有手动装置4。在停电的情况下，在手动装置4外伸出的轴端套上把手，由人力转动把手来充当动力源。或扳手的转动。以下的运动传递和电机驱动的情况是一致的。完成调平的电信号和外部控制系统软件控制命令，在上述微动开关、伺服电机和外部控制设备三者之间传递，控制减速器3、丝杠副9在整个调平过程中的动作。

在调平过程中，在通电情况下，首先，由外部控制系统控制软件判断调平是否处于正常的完全撤收状态。如果没有，则需要由手动装置4来实现完全撤收状态。如果已处于正常的完全撤收状态，则开始调平过程。这时，外部控制系统对自动调平支撑中的伺服电机2发出启动指令，运转伺服电机2。伺服电机2的运转通过伺服电机2的输出轴传递到手动装置4中的轴齿轮16。该轴齿轮16与减速器3中的联接器17相连的方式，将运转传递到减速器3的输出轴。伺服电机2的运转通过传动链6传递到丝杠副9。通过上述传递，实现调平伸缩筒体10和调平承压盘1的最终动作。

Claims (9)

1.一种电自动调平支撑，包括，一个与调平支撑筒体(11)连接的调平承压盘(1)和带有电气控制单元的直流伺服电机(2)，其特征在于：调平支撑筒体(11)的顶部设置有连接减速器(3)输出轴和连接丝杠副(9)作旋转运动的传动链(6)，丝杠副(9)带动制有丝母的调平伸缩筒体(10)和固连在一起的调平承压盘(1)作直线升降运动，设置在调平支撑筒体筒壁上，将升降位置反馈给外部控制系统的微动开关(12)和记录运动位置，并在触发点触发微动开关(12)对外传递调平支撑升降位置电信号的位移触发小轴(13)，经微动开关连接外部控制设备，并与连接减速器的伺服电机构成闭环调平系统。

2.如权利要求1所述的电自动调平支撑，其特征在于：在调平运动的最大极限位处，设置有丝杠副(9)运动的最大极限位限制零件——防转螺钉(14)；在调平运动的最小极限位置处，设置有丝杠副(9)运动最小极限位限制零件——衬套(15)。

3.如权利要求1所述的电自动调平支撑，其特征在于：丝杠副(9)的一端运动支撑在深沟球轴承(7)上，一端运动支撑在以起滑动轴承作用的防转螺钉(14)上。

4.如权利要求1所述的电自动调平支撑，其特征在于：手动装置4中的锥齿轮啮合传递到轴齿轮16，并通过轴齿轮16和减速器3中的联接器17的连接，将转动传递到减速器3的输出轴。在伺服电机(2)与减速器(3)之间装配有手动装置(4)。

5.如权利要求4所述的电自动调平支撑，其特征在于：手动装置4中的锥齿轮啮合传递到轴齿轮16，并通过轴齿轮16和减速器3中的联接器17的连接，将转动传递到减速器3的输出轴。

6.所述的微动开关(12)将调平伸缩筒体(10)的机械运动的状态转换成电信号，接受和反馈外部控制系统所需升降运动状态、限位状态、触地状态的信息，并将升降位置信息反馈给外部控制系统。

7.如权利要求1述的电自动调平支撑，其特征在于：所述的伺服电机(2)的受外部控制系统软件控制。

8.如权利要求1所述的电自动调平支撑，其特征在于：在最大电气极限位置，微动开关(12)处两个位移触发小轴(13)，一个脱离触发的位移触发小轴(13)，通过微动开关(12)对外部控制系统发出到达最大极限位置的信号，另一个保持触发微动开关(12)，并对外部控制系统发出到达最小极限位置的信号。

9.如权利要求7所述的电自动调平支撑，其特征在于：上述的两个位移触发小轴(13)中的任何一个发出到达位置的信号，电机都将接受到外部控制系统的停机信号，在电气上终止整个调平支撑的运动。

Images