CN105174050A - 一种改进的天车定位装置及其定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改进的天车定位装置，包括天车轨道，天车轨道上滑动设置有天车吊臂，所述天车轨道的侧面设置有滑槽，天车吊臂上设置有刹车机构，刹车机构包括液压驱动底板，液压驱动底板的中间固定有支撑块，支撑块的两侧设置有气囊，气囊的外侧设置有弹性连接部，支撑块位于滑槽的内部，弹性连接部位于滑槽的两侧，气囊位于支撑块与滑槽之间的空隙中，支撑块的顶部设置有第一刹车片，弹性连接部的顶部设置有第二刹车片；天车吊臂位于移动方向的两端分别设置有一个温度传感器，任意一个弹性连接部上设置有摩擦力传感器。本发明还提供了上述天车定位装置的定位方法。本发明能够改进现有技术的不足，在保证定位精度的前提下缩短定位所需时间。

Description

一种改进的天车定位装置及其定位方法

技术领域

本发明涉及天车控制技术领域，尤其是一种改进的天车定位装置及其定位方法。

背景技术

天车是一种大型吊装设备，用于大型工件的吊装运输。天车的定位直接影响到工件的吊装位置精度。现有技术中，天车的定位装置已经逐渐以编码器或者激光等电气化定位设备取代了人工视觉定位，定位精度得到了明显的提高。但是，现有的电气化定位装置在定位的末端，会由于定位过程的误差，需要加大刹车制动力来保证天车停止位置的精确性；这种方式会导致最后的刹车力度过大，工件容易发生摆动，为了避免这一问题，通常采取末端低速缓慢刹车或者在停止位置进行往复运动而最终实现精确定位，但是这类方法会大大加大刹车定位的时间，降低了天车的使用效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种改进的天车定位装置及其定位方法，能够解决现有技术的不足，在保证定位精度的前提下缩短定位所需时间。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种改进的天车定位装置，包括天车轨道，天车轨道上滑动设置有天车吊臂，天车吊臂上设置有编码器，编码器将天车吊臂的速度和位置信息传输至控制器，所述天车轨道的侧面设置有滑槽，天车吊臂上设置有刹车机构，刹车机构包括液压驱动底板，液压驱动底板的中间固定有支撑块，支撑块的两侧设置有气囊，气囊的外侧设置有弹性连接部，支撑块位于滑槽的内部，弹性连接部位于滑槽的两侧，气囊位于支撑块与滑槽之间的空隙中，支撑块的顶部设置有第一刹车片，弹性连接部的顶部设置有第二刹车片，第一刹车片和第二刹车片与滑槽选择性接触；天车吊臂位于移动方向的两端分别设置有一个温度传感器，任意一个弹性连接部上设置有摩擦力传感器；温度传感器和摩擦力传感器分别将检测信号传输至控制器，控制器的输出端与液压驱动底板通讯连接，通过控制液压驱动底板的位置来调整刹车压力。

作为优选，所述滑槽的中心设置有弧形凹槽，第一刹车片与弧形凹槽相配合，弧形凹槽的两侧设置有侧凹槽，侧凹槽底部设置有通风孔；滑槽的外侧边沿设置有圆角。

作为优选，所述气囊的表面设置有若干条导流槽，导流槽的两侧设置有橡胶凸缘，橡胶凸缘内设置有若干段相互分离的钢丝，橡胶凸缘的高度为0.75mm～1.2mm。

作为优选，所述支撑块通过活动连接部连接有第一刹车片，活动连接部包括导向槽和位于导向槽内的导向杆，导向杆在第一刹车片上，导向槽包括中间部分的第一弧形槽体和与第一弧形槽体两端平滑连接的第二弧形槽体，第二弧形槽体的弧度大于第一弧形槽体，第二弧形槽体内设置有橡胶阻尼块。

作为优选，所述弹性连接部固定在第一连杆上。第一连杆铰接于液压驱动底板上，第二连杆一端铰接于第一连杆上，第二连杆的另一端设置有橡胶球，液压驱动底板上设置有椭圆形卡槽，橡胶球卡接在椭圆形卡槽内。

作为优选，所述弹性连接部包括弹簧体，弹簧体内固定有橡胶柱，橡胶柱与弹簧体间隙配合。

一种使用上述的改进的天车定位装置的定位方法，包括以下步骤：

A、编码器对天车吊臂的位置进行实时监测并将位置数据传至控制器；

B、当天车吊臂运动至预刹车距离以内时，控制器通过控制液压驱动底板进行时间长度为0.5s～0.7s的点刹，控制器将进行点刹过程中制液压驱动底板的制动压力与天车吊臂的速度变化率进行记录，结合天车吊臂的实际速度和实际位置计算出理论制动力的数值；

C、当天车吊臂进入正式刹车距离内时，控制器控制液压驱动底板施加步骤B中计算出的理论制动力，与此同时温度传感器和摩擦力传感器将检测到的温度数据和摩擦力数据同步传递至控制器；

D、控制器根据温度数据和摩擦力数据对理论制动力进行实时修正，最终使天车吊臂刹停在停止位置。

作为优选，步骤B中，将点刹过程的测量数据进行曲线拟合，将天车吊臂的实际速度和实际位置代入拟合出的曲线方程，得出理论制动力的数值。

作为优选，步骤D中，使用温度数据和摩擦力数据分别对天车吊臂位置理论值与实际值的偏差值进行关联处理，得到温度数据与偏差值的映射函数和摩擦力数据与偏差值的映射函数，然后将两个映射函数进行加权拟合，得到修正函数，对理论制动力进行实时修正。

采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明通过对天车的刹车机构进行改进，设置了三个不同结构的刹车部分，利用气囊和弹性连接部提高刹车的平稳性和准确性。整个刹车定位过程通过控制器采集天车轨道的温度和相对于刹车机构的摩擦力，对刹车力度进行实时调整，从而可以使天车准确的停止在预定位置，缩短了刹车定位时间，提高了刹车定位的稳定性。第一刹车片与弧形凹槽配合，可以提高第一刹车片在摩擦刹车过程中的摩擦均匀性，同时可以在第一刹车片与支撑块产生相对转动时保持刹车接触面积的相对稳定。通风孔可以利用滑槽与第一刹车片的相对位移变化，产生较强的气流流动，从而实现对滑槽和第一刹车片的降温。气囊上的导流条可以将通风孔处的气流引导至整个刹车机构内，从而提高了整个刹车机构的降温效率。橡胶凸缘用来提高气囊与外侧接触部位的密封性、支撑性和气囊的抗形变能力。活动设置的第一刹车片可以根据刹车力度的大小灵活改变其刹车接触部位和施力角度，从而提高刹车力度调整的平滑性和准确性。弹性连接部的连接方式可以与第一刹车片的连接方式进行有机的互补，进一步降低刹车机构的刹车力度的波动。弹性连接部的结构构成是针对第一刹车片和气囊而设计的，可以在第一刹车片与气囊发生位置变化时，对第二刹车片的刹车制动力进行实时调整。控制器对于刹车力度的控制，是通过点刹过程模拟出理论刹车制动力的施加要求，然后再根据温度和摩擦力的实时变化进行修正，从而实现快速、准确的定位。

附图说明

图1是本发明一个具体实施方式的结构图。

图2是本发明一个具体实施方式中刹车机构与滑槽配合的结构图。

图3是本发明一个具体实施方式中的气囊表面的结构图。

图4是本发明一个具体实施方式中弹性连接部的结构图。

图中：1、天车轨道；2、天车吊臂；3、编码器；4、控制器；5、滑槽；6、液压驱动底板；7、支撑块；8、气囊；9、弹性连接部；10、第一刹车片；11、温度传感器；12、第二刹车片；13、摩擦力传感器；14、弧形凹槽；15、侧凹槽；16、通风孔；17、导流槽；18、橡胶凸缘；19、钢丝；20、导向杆；21、第一弧形槽体；22、第二弧形槽体；23、橡胶阻尼块；24、第一连杆；25、第二连杆；26、橡胶球；27、椭圆形卡槽；28、弹簧体；29、橡胶柱。

具体实施方式

本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。

参照图1-4，本发明一个具体实施方式包括天车轨道1，天车轨道1上滑动设置有天车吊臂2，天车吊臂2上设置有编码器3，编码器3将天车吊臂2的速度和位置信息传输至控制器4，所述天车轨道1的侧面设置有滑槽5，天车吊臂2上设置有刹车机构，刹车机构包括液压驱动底板6，液压驱动底板6的中间固定有支撑块7，支撑块7的两侧设置有气囊8，气囊8的外侧设置有弹性连接部9，支撑块7位于滑槽5的内部，弹性连接部9位于滑槽5的两侧，气囊8位于支撑块7与滑槽5之间的空隙中，支撑块7的顶部设置有第一刹车片10，弹性连接部9的顶部设置有第二刹车片12，第一刹车片10和第二刹车片12与滑槽5选择性接触；天车吊臂2位于移动方向的两端分别设置有一个温度传感器11，任意一个弹性连接部9上设置有摩擦力传感器13；温度传感器11和摩擦力传感器13分别将检测信号传输至控制器4，控制器4的输出端与液压驱动底板6通讯连接，通过控制液压驱动底板6的位置来调整刹车压力。滑槽5的中心设置有弧形凹槽14，第一刹车片10与弧形凹槽14相配合，弧形凹槽14的两侧设置有侧凹槽15，侧凹槽15底部设置有通风孔16；滑槽5的外侧边沿设置有圆角。气囊8的表面设置有若干条导流槽17，导流槽17的两侧设置有橡胶凸缘18，橡胶凸缘18内设置有若干段相互分离的钢丝19，橡胶凸缘18的高度为0.95mm。支撑块7通过活动连接部连接有第一刹车片10，活动连接部包括导向槽和位于导向槽内的导向杆20，导向杆20在第一刹车片10上，导向槽包括中间部分的第一弧形槽体21和与第一弧形槽体21两端平滑连接的第二弧形槽体22，第二弧形槽体22的弧度大于第一弧形槽体21，第二弧形槽体22内设置有橡胶阻尼块23。弹性连接部9固定在第一连杆24上。第一连杆24铰接于液压驱动底板6上，第二连杆25一端铰接于第一连杆24上，第二连杆25的另一端设置有橡胶球26，液压驱动底板6上设置有椭圆形卡槽27，橡胶球26卡接在椭圆形卡槽27内。弹性连接部9包括弹簧体28，弹簧体28内固定有橡胶柱29，橡胶柱29与弹簧体28间隙配合。

另外，气囊8与弹簧体28紧密贴合，气囊8填充在弹簧体28的缝隙中。当气囊8受到挤压力时，弹簧体28缝隙中的气囊8对弹簧体28进行支撑。气囊8与第一刹车片10紧密配合，当气囊8受到挤压力时，气囊8对第一刹车片10进行挤压，从而实现当整个刹车机构的制动力发生变化时，第一刹车片10和第二刹车片12的刹车制动动作都可以通过气囊8的挤压进行实时调节，从而提高刹车制动力的均匀释放。

一种使用上述的改进的天车定位装置的定位方法，包括以下步骤：

A、编码器3对天车吊臂2的位置进行实时监测并将位置数据传至控制器4；

B、当天车吊臂2运动至预刹车距离以内时，控制器4通过控制液压驱动底板6进行时间长度为0.5s～0.7s的点刹，控制器4将进行点刹过程中制液压驱动底板6的制动压力与天车吊臂2的速度变化率进行记录，结合天车吊臂2的实际速度和实际位置计算出理论制动力的数值；计算方法为：将点刹过程的测量数据进行曲线拟合，将天车吊臂2的实际速度和实际位置代入拟合出的曲线方程，得出理论制动力的数值；预刹车距离优选为天车整个运动距离的20%～30%；

C、当天车吊臂2进入正式刹车距离内时，控制器4控制液压驱动底板6施加步骤B中计算出的理论制动力，与此同时温度传感器11和摩擦力传感器13将检测到的温度数据和摩擦力数据同步传递至控制器4；

D、控制器4根据温度数据和摩擦力数据对理论制动力进行实时修正，最终使天车吊臂2刹停在停止位置；修正方法为：使用温度数据和摩擦力数据分别对天车吊臂2位置理论值与实际值的偏差值进行关联处理，得到温度数据与偏差值的映射函数和摩擦力数据与偏差值的映射函数，然后将两个映射函数进行加权拟合，得到修正函数，对理论制动力进行实时修正；其中，将摩擦力数据与两个测量点的温度数据进行关联处理，得到摩擦力数据与温度数据的关联函数关系，然后再使用这个关联函数对上述的两个映射函数的加权权重值进行修正，从而提高修正函数的修正准确度。

本发明可以实现天车快速、无抖动地刹车定位，缩短了高精度定位所需的时间。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种改进的天车定位装置，包括天车轨道（1），天车轨道（1）上滑动设置有天车吊臂（2），天车吊臂（2）上设置有编码器（3），编码器（3）将天车吊臂（2）的速度和位置信息传输至控制器（4），其特征在于：所述天车轨道（1）的侧面设置有滑槽（5），天车吊臂（2）上设置有刹车机构，刹车机构包括液压驱动底板（6），液压驱动底板（6）的中间固定有支撑块（7），支撑块（7）的两侧设置有气囊（8），气囊（8）的外侧设置有弹性连接部（9），支撑块（7）位于滑槽（5）的内部，弹性连接部（9）位于滑槽（5）的两侧，气囊（8）位于支撑块（7）与滑槽（5）之间的空隙中，支撑块（7）的顶部设置有第一刹车片（10），弹性连接部（9）的顶部设置有第二刹车片（12），第一刹车片（10）和第二刹车片（12）与滑槽（5）选择性接触；天车吊臂（2）位于移动方向的两端分别设置有一个温度传感器（11），任意一个弹性连接部（9）上设置有摩擦力传感器（13）；温度传感器（11）和摩擦力传感器（13）分别将检测信号传输至控制器（4），控制器（4）的输出端与液压驱动底板（6）通讯连接，通过控制液压驱动底板（6）的位置来调整刹车压力。

2.根据权利要求1所述的改进的天车定位装置，其特征在于：所述滑槽（5）的中心设置有弧形凹槽（14），第一刹车片（10）与弧形凹槽（14）相配合，弧形凹槽（14）的两侧设置有侧凹槽（15），侧凹槽（15）底部设置有通风孔（16）；滑槽（5）的外侧边沿设置有圆角。

3.根据权利要求2所述的改进的天车定位装置，其特征在于：所述气囊（8）的表面设置有若干条导流槽（17），导流槽（17）的两侧设置有橡胶凸缘（18），橡胶凸缘（18）内设置有若干段相互分离的钢丝（19），橡胶凸缘（18）的高度为0.75mm～1.2mm。

4.根据权利要求2所述的改进的天车定位装置，其特征在于：所述支撑块（7）通过活动连接部连接有第一刹车片（10），活动连接部包括导向槽和位于导向槽内的导向杆（20），导向杆（20）在第一刹车片（10）上，导向槽包括中间部分的第一弧形槽体（21）和与第一弧形槽体（21）两端平滑连接的第二弧形槽体（22），第二弧形槽体（22）的弧度大于第一弧形槽体（21），第二弧形槽体（22）内设置有橡胶阻尼块（23）。

5.根据权利要求1所述的改进的天车定位装置，其特征在于：所述弹性连接部（9）固定在第一连杆（24）上，第一连杆（24）铰接于液压驱动底板（6）上，第二连杆（25）一端铰接于第一连杆（24）上，第二连杆（25）的另一端设置有橡胶球（26），液压驱动底板（6）上设置有椭圆形卡槽（27），橡胶球（26）卡接在椭圆形卡槽（27）内。

6.根据权利要求1所述的改进的天车定位装置，其特征在于：所述弹性连接部（9）包括弹簧体（28），弹簧体（28）内固定有橡胶柱（29），橡胶柱（29）与弹簧体（28）间隙配合。

7.一种使用上述权利要求1-6任意一项所述的改进的天车定位装置的定位方法，其特征在于包括以下步骤：

A、编码器（3）对天车吊臂（2）的位置进行实时监测并将位置数据传至控制器（4）；

B、当天车吊臂（2）运动至预刹车距离以内时，控制器（4）通过控制液压驱动底板（6）进行时间长度为0.5s～0.7s的点刹，控制器（4）将进行点刹过程中制液压驱动底板（6）的制动压力与天车吊臂（2）的速度变化率进行记录，结合天车吊臂（2）的实际速度和实际位置计算出理论制动力的数值；

C、当天车吊臂（2）进入正式刹车距离内时，控制器（4）控制液压驱动底板（6）施加步骤B中计算出的理论制动力，与此同时温度传感器（11）和摩擦力传感器（13）将检测到的温度数据和摩擦力数据同步传递至控制器（4）；

D、控制器（4）根据温度数据和摩擦力数据对理论制动力进行实时修正，最终使天车吊臂（2）刹停在停止位置。

8.根据权利要求7所述的改进的天车定位装置的定位方法，其特征在于：步骤B中，将点刹过程的测量数据进行曲线拟合，将天车吊臂（2）的实际速度和实际位置代入拟合出的曲线方程，得出理论制动力的数值。

9.根据权利要求8所述的改进的天车定位装置的定位方法，其特征在于：步骤D中，使用温度数据和摩擦力数据分别对天车吊臂（2）位置理论值与实际值的偏差值进行关联处理，得到温度数据与偏差值的映射函数和摩擦力数据与偏差值的映射函数，然后将两个映射函数进行加权拟合，得到修正函数，对理论制动力进行实时修正。