CN107830840B - 一种可移动式电驱自动调平装置及其调平方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可移动式电驱自动调平装置，包括：一台移动控制台(A)、四台移动支撑器(E)、一个或两个倾角传感器(B)，以及连接线缆(D)；移动控制台(A)通过连接线缆(D)分别与各个移动支撑器(E)和各个倾角传感器(B)相连。本发明人还公开了一种可移动式电驱自动调平装置的调平方法，包括人工安装阶段、自动调平阶段和人工撤收阶段。自动调平阶段又包括快速上升、确定移动支撑器与倾角传感器放置方向的对应关系、同步上升、粗调、精调、“虚腿”检测步骤。本发明调平精度高、所需时间少、移动方便、操作简单、可移植性强、应用范围广。

Description

一种可移动式电驱自动调平装置及其调平方法

技术领域

本发明属于工程机械领域，特别是涉及一种适用于特种车辆或工作台的可移动式电驱自动调平装置。

背景技术

在对特种车辆或工作台进行装载配件、试验及维修工作前，往往需要对其进行调平，以满足上述工作的水平度要求。目前，特种车辆或工作台的调平方式包括两种：一是人工观察气泡水平仪的示数，采用千斤顶支撑调平，该方法调平时间长、操作难度大；二是将调平装置与特种车辆或工作台一体化安装，可以实现自动化调平，但造价较高，且无法重复利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于特种车辆或工作台的可移动式电驱自动调平装置，以解决现有调平装置耗时耗力、操作复杂、适用性差的问题。

为达到上述发明目的，本发明提供了一种可移动式电驱自动调平装置，包括：一台移动控制台、四台移动支撑器、一个或两个倾角传感器，以及连接线缆；移动控制台、通过连接线缆分别与各个移动支撑器和各个倾角传感器相连；

所述移动支撑器包括伺服电机、减速器、螺旋升降机、手动输出轴、联轴器、自动收缩式全向机构、球头工装、高度调整块、行程限位开关和底座；伺服电机通过减速器实现降速增扭，带动螺旋升降机动作，三者之间由联轴器连接；伺服电机、减速器、螺旋升降机和联轴器安装在底座上方；螺旋升降机设置有手动输出轴，手动输出轴用于紧急情况下的螺旋升降机手动撤收；自动收缩式全向机构有数个，安装在底座下方方，自动收缩式全向机构为移动支撑器的移动机构，当移动支撑器与待调平平台接触承力后，可以实现自动收缩，由底座承受全部负载；高度调整块通过球头工装安装在螺旋升降机上，球头工装可以通过高度调整块实现螺旋升降机与待调平平台的面接触；高度调整块可以满足不同待调平平台的高度；行程限位开关安装在螺旋升降机旁的底座上，移动支撑器的上下限位由行程限位开关反馈信号控制。

所述自动收缩式全向机构包括全向轮、全向轮镶嵌块、螺旋弹簧、支撑套筒、滑动套筒、顶杆、限位挡板、和固定螺栓；

全向轮安装于全向轮镶嵌块下端内，全向轮镶嵌块上端与顶杆下端通过螺纹连接，滑动套筒套装在全向轮镶嵌块外，螺旋弹簧套装在顶杆上，支撑套筒套装在螺旋弹簧和滑动套筒的外侧，螺旋弹簧的上下两端分别抵接支撑套筒和滑动套筒；

全向轮、全向轮镶嵌块、滑动套筒和顶杆能够一同在支撑套筒上下浮动；顶杆上端通过固定螺栓安装有限位挡板，限位挡板在限位挡板下方设置有与限位挡板配合的台阶，限位挡板用于防止全向轮、全向轮镶嵌块、滑动套筒和顶杆的组合体以及螺旋弹簧脱出支撑套筒。

所述移动控制台包括控制面板、触摸屏、操作按钮、线缆连接器、排风扇、散热罩、全向脚轮；

移动控制台上部安装有控制面板、触摸屏、操作按钮、和排风扇，移动控制台侧面安装有线缆连接器、散热罩，移动控制台底部安装有全向脚轮组成，移动控制台内部安装有PLC或单片机控制器、电源模块、伺服驱动器、线缆储物箱；

触摸屏内包括状态显示界面、参数设置界面、故障模式界面；操作按钮包括电源开关、手动/自动切换按钮、手动操作按钮、自动调平按钮、同步回收按钮、停止按钮、紧急停止按钮，各操作按钮布置在控制面板上；线缆连接器包括四针、五针、六针快速连接器，具有防反插功能；排风扇置于移动控制台的上部后侧，与侧面的散热罩配合，形成对流，以降低移动控制台内的温度；全向脚轮实现移动控制台的移动功能；PLC或单片机控制器用于自动调平过程的程序存储和执行；电源模块为PLC和倾角传感器提供直流电源；伺服驱动器为伺服电机提供动力源和控制信号；线缆储物箱用于存放连接线缆。

为达到上述发明目的，本发明还提供了一种可移动式电驱自动调平装置的调平方法，包括以下步骤：

一、人工安装阶段：首先，操作人员将移动控制台推动至待调平的特种车辆或工作台附近；然后，推动四台移动支撑器至待调平的特种车辆或工作台下端面的对称两侧，一侧两台；接着，放置倾角传感器至特种车辆或工作台的水平基准位置；最后，从移动控制台内的线缆储存箱取出连接线缆，将线缆连接器分别与移动支撑器和现场供电电源连接；

二、自动调平阶段：当操作人员按下控制面板上的自动调平按钮后，本装置进入自动调平阶段：

①快速上升：所有移动支撑器快速上升，当某一移动支撑器的伺服电机反馈扭矩值大于设定值时，判定为该移动支撑器与特种车辆或工作台下端面接触，停止动作，直至所有移动支撑器全部接触为止；

②确定移动支撑器与倾角传感器放置方向的对应关系：某一移动支撑器以设定的速度上升，记录倾角传感器的X、Y轴角度变化量，当X、Y轴角度变化量均大于设定角度时，根据X、Y轴角度变化量的符号确定移动支撑器与倾角传感器放置方向的对应关系，并停止动作，然后，依次上升其余移动支撑器，确定移动支撑器与倾角传感器放置方向的对应关系；

③同步上升：所有移动支撑器同步上升，当伺服编码器的反馈位移值大于设定值时，停止动作，保证特种车辆的轮胎或工作台的原始支撑结构完全脱离地面，避免影响后续调平工作；

④粗调：当倾角传感器反馈的倾斜度大于粗调设定值时，移动支撑器进行快速调平；

⑤精调：当倾角传感器反馈的倾斜度小于粗调设定值时，移动支撑器进行慢速调平；

⑥“虚腿”检测：当倾角传感器反馈的倾斜度满足水平度要求时，依次将移动支撑器上升一段位移至超出水平度要求范围，再下降至水平度要求范围内，完成整个自动调平阶段；

三、人工撤收阶段：首先，操作人员按下控制面板上的同步回收按钮，所有移动支撑器下降至行程限位开关下限位置；然后，关闭电源，将倾角传感器和所有线缆放置线缆储存箱内；最后，推动移动支撑器和移动控制台至存放区域。

所述自动调平阶段根据倾角传感器的使用数量分为两种情况：

情况一、当特种车辆或工作台的刚度较好、跨距较小时，使用一个倾角传感器，对整个平台进行X、Y轴的调平；

情况二、当特种车辆或工作台的刚度较差、跨距较大时，使用两个倾角传感器，分别定义为倾角传感器1和倾角传感器2，对刚度较好、跨距较小的方向进行调平；倾角传感器1和倾角传感器2同方向，且两相邻移动支撑器的方向与倾角传感器的X或Y轴相同，特种车辆或工作台的刚度较好的方向为X轴，特种车辆或工作台的刚度较差的方向为Y轴，倾角传感器1置于倾角传感器2的Y轴正向。

所述自动调平阶段中，当为情况一时，在控制面板选择情况一，按下自动调平按钮后，本装置进入自动调平阶段：

①快速上升：所有移动支撑器的螺旋升降机以100mm/min的速度快速上升，当某一移动支撑器的伺服电机已启动1s，且反馈扭矩值大于额定扭矩值的10％时，判定为该移动支撑器的螺旋升降机与特种车辆或工作台下端面接触，停止动作，直至所有移动支撑器全部接触为止；

②确定移动支撑器与倾角传感器放置方向的对应关系：某一移动支撑器以100mm/min的速度上升，记录倾角传感器的X、Y轴角度变化量，当X、Y轴角度变化量均大于0.5°时，根据X、Y轴角度变化量的符号确定移动支撑器与倾角传感器放置方向的对应关系，并停止动作，然后，依次上升其余移动支撑器，确定移动支撑器与倾角传感器放置方向的对应关系；

所述步骤②确定移动支撑器与倾角传感器放置方向的对应关系具体定义如下：X轴角度变化量的符号为正，Y轴角度变化量的符号为正所形成的区域定义为第1象限，移动支撑器定义为1；X轴角度变化量的符号为负，Y轴角度变化量的符号为正所形成的区域定义为第2象限，移动支撑器定义为2；X轴角度变化量的符号为负，Y轴角度变化量的符号为负所形成的区域定义为第3象限，移动支撑器定义为3；X轴角度变化量的符号为正，Y轴角度变化量的符号为负所形成的区域定义为第4象限，移动支撑器定义为4；

③同步上升：所有移动支撑器以80mm/min的速度同步上升，当伺服编码器的反馈位移值大于设定值时，停止动作，保证特种车辆的轮胎或工作台的原始支撑结构完全脱离地面，避免影响后续调平工作；

④粗调：调平方式采取“低腿抬高”法，当倾角传感器反馈的平台水平度大于粗调设定值0.3°时，移动支撑器以80mm/min的速度进行快速调平；具体应用如下：当待调平平台与水平间的夹角方向位于第1象限内时，移动支撑器3向上移动；当待调平平台与水平间的夹角方向位于第2象限内时，移动支撑器4向上移动；当待调平平台与水平间的夹角方向位于第3象限内时，移动支撑器1向上移动；当待调平平台与水平间的夹角方向位于第4象限内时，移动支撑器2向上移动；

⑤精调：调平方式采取“低腿抬高”法，当倾角传感器反馈的平台水平度小于粗调设定值0.3°时，移动支撑器以20mm/min的速度进行慢速调平；具体应用如下：当待调平平台与水平间的夹角方向位于第1象限内时，移动支撑器3向上移动；当待调平平台与水平间的夹角方向位于第2象限内时，移动支撑器4向上移动；当待调平平台与水平间的夹角方向位于第3象限内时，移动支撑器1向上移动；当待调平平台与水平间的夹角方向位于第4象限内时，移动支撑器2向上移动；

⑥“虚腿”检测：当倾角传感器反馈的平台水平度小于0.05°时，具体应用，如下：将移动支撑器1以20mm/min的速度上升，至平台水平度为0.1°时停止，再下降至水平度小于0.05°；将移动支撑器2以20mm/min的速度上升，至平台水平度为0.1°时停止，再下降至水平度小于0.05°；将移动支撑器3以20mm/min的速度上升，至平台水平度为0.1°时停止，再下降至水平度小于0.05°；将移动支撑器4以20mm/min的速度上升，至平台水平度为0.1°时停止，再下降至水平度小于0.05°。

所述自动调平阶段中，当为情况二时，在控制面板选择情况二，

按下自动调平按钮后，本装置进入自动调平阶段：

①快速上升：所有移动支撑器的螺旋升降机以100mm/min的速度快速上升，当某一移动支撑器的伺服电机已启动1s，且反馈扭矩值大于额定扭矩值的10％时，判定为该移动支撑器的螺旋升降机与特种车辆或工作台下端面接触，停止动作，直至所有移动支撑器全部接触为止；

②确定移动支撑器与倾角传感器对应关系：某一移动支撑器以100mm/min的速度上升，记录倾角传感器1和倾角传感器2的X、Y轴角度变化量，以X、Y轴角度变化量大于0.5°、X、Y轴角度变化量的符号作为判据，确定移动支撑器与倾角传感器放置方向的对应关系，并停止动作，然后，依次上升其余移动支撑器，确定移动支撑器与倾角传感器放置方向的对应关系；

所述步骤②确定移动支撑器与倾角传感器放置方向的对应关系具体定义如下：某一移动支撑器上升，当倾角传感器1和倾角传感器2的X轴角度变化量的符号为正、Y轴角度变化量的符号为正时，移动支撑器定义为1；当倾角传感器1和倾角传感器2的X轴角度变化量的符号为负、Y轴角度变化量的符号为正时，移动支撑器定义为2；当倾角传感器1和倾角传感器2的X轴角度变化量的符号为负、Y轴角度变化量的符号为负时，移动支撑器定义为3；当倾角传感器1和倾角传感器2的X轴角度变化量的符号为正、Y轴角度变化量的符号为负时，移动支撑器定义为4；

③同步上升：所有移动支撑器以100mm/min的速度同步上升，当伺服编码器的反馈位移值大于设定值时，停止动作，保证特种车辆的轮胎或工作台的原始支撑结构完全脱离地面，避免影响后续调平工作；

④粗调：调平方式采取“低腿抬高”法，当倾角传感器反馈的水平度大于粗调设定值0.3°时，移动支撑器以80mm/min的速度进行快速调平；具体应用如下：当倾角传感器1的X轴角度为正时，移动支撑器2上升；当倾角传感器1的X轴角度为负时，移动支撑器1上升；当倾角传感器2的X轴角度为负时，移动支撑器4上升；当倾角传感器2的X轴角度为正时，移动支撑器3上升；

⑤精调：调平方式采取“低腿抬高”法，当倾角传感器1和倾角传感器2反馈的水平度都小于粗调设定值0.3°时，移动支撑器以20mm/min的速度进行慢速调平；具体应用如下：当倾角传感器1的X轴角度为正时，移动支撑器2上升；当倾角传感器1的X轴角度为负时，移动支撑器1上升；当倾角传感器2的X轴角度为负时，移动支撑器4上升；当倾角传感器2的X轴角度为正时，移动支撑器3上升；

⑥“虚腿“检测：当倾角传感器反馈的水平度小于0.05°时，具体应用，如下：将移动支撑器1以20mm/min的速度上升，至倾角传感器1的X轴倾斜度为0.1°时停止，再下降至水平度小于0.05°；将移动支撑器2以20mm/min的速度上升，至倾角传感器1的X轴倾斜度为0.1°时停止，再下降至水平度小于0.05°；将移动支撑器3以20mm/min的速度上升，至倾角传感器2的X轴倾斜度为0.1°时停止，再下降至水平度小于0.05°；将移动支撑器4以20mm/min的速度上升，至倾角传感器2的X轴倾斜度为0.1°时停止，再下降至水平度小于0.05°。

本发明的有益效果是：调平精度高、所需时间少、移动方便、操作简单、可移植性强、应用范围广。

附图说明

图1是可移动式电驱自动调平装置的现场操作布局图；

图中：移动控制台(A)、倾角传感器(B)、连接线缆(D)、移动支撑器(E)；

图2是可移动式电驱自动调平装置的硬件组成框图；

图3是移动支撑器结构示意图；

图4是移动支撑器剖视结构示意图；

图3、4中：行程限位开关(E1)、手动输出轴(E2)、螺旋升降机(E3)、联轴器(E4)、减速器(E5)、伺服电机(E6)、底座(E7)、自动收缩式全向机构(E8)、球头工装(E9)、高度调整块(E10)、防护罩(11)；

图5是移动控制台结构示意图；

图中：线缆储物箱(A1)、操作按钮(A2)、控制面板(A3)、触摸屏(A4)、排风扇(A5)、线缆连接器(A6)、散热罩(A7)、全向脚轮(A8)；

图6是自动收缩式全向机构结构示意图；

图中：固定螺栓(E81)、限位挡板(E82)、支撑套筒(E83)、顶杆(E84)、螺旋弹簧(E85)、全向轮镶嵌块(E86)、滑动套筒(E87)、全向轮(E88)；

图7是使用一个倾角传感器(情况一)时，倾角传感器与各移动支撑器对应关系图；

图8是使用两个倾角传感器(情况二)时，各倾角传感器与各移动支撑器对应关系图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。所述实施例的示例在附图中示出，参考附图描述的实施例仅是示例性的，仅用于解释本发明，而不是对本发明的限制。

如图1、2所示，该可移动式电驱自动调平装置，其特征在于，包括：一台移动控制台A、四台移动支撑器E、一个或两个倾角传感器，以及连接线缆D；移动控制台A、通过连接线缆D分别与各个移动支撑器E和各个倾角传感器相连。

如图2、3、4所示，所述移动支撑器E包括伺服电机E6、减速器E5、螺旋升降机E3、手动输出轴E2、联轴器E4、防护罩E11、自动收缩式全向机构E8、球头工装E9、高度调整块E10、行程限位开关E1和底座E7；伺服电机E6通过减速器E5实现降速增扭，带动螺旋升降机E3动作，三者之间由联轴器E4连接；伺服电机E6、减速器E5、螺旋升降机E3和联轴器E4安装在底座E7上方；螺旋升降机E3设置有手动输出轴E2，手动输出轴E2用于紧急情况下的螺旋升降机E3手动撤收；防护罩11安装与联轴器E4外侧，防止联轴器E4转动引起的人员或设备伤害；自动收缩式全向机构E8有数个，安装在底座E7下方方，自动收缩式全向机构E8为移动支撑器的移动机构，当移动支撑器与待调平平台接触承力后，可以实现自动收缩，由底座E7承受全部负载；高度调整块E10通过球头工装E9安装在螺旋升降机E3上，球头工装E9可以通过高度调整块E10实现螺旋升降机E3与待调平平台的面接触；高度调整块E10可以满足不同待调平平台的高度；行程限位开关E1安装在螺旋升降机E3旁的底座E7上，移动支撑器的上下限位由行程限位开关E1反馈信号控制。

如图2、5所示所述移动控制台A包括控制面板A3、触摸屏A4、操作按钮A2、线缆连接器A6、排风扇A5、散热罩A7、全向脚轮A8；

移动控制台A上部安装有控制面板A3、触摸屏A4、操作按钮A2、和排风扇A5，移动控制台A上部下部安装有线缆连接器A6、散热罩A7、，移动控制台A底部安装有全向脚轮A8组成，移动控制台A内部安装有PLC或单片机控制器、电源模块、伺服驱动器、线缆储物箱A1；

触摸屏A4内包括状态显示界面、参数设置界面、故障模式界面；操作按钮A2包括电源开关、手动/自动切换按钮、手动操作按钮、自动调平按钮、同步回收按钮、停止按钮、紧急停止按钮，各操作按钮A2布置在控制面板A3上；线缆连接器A6包括四针、五针、六针快速连接器，具有防反插功能；排风扇A5置于移动控制台A的上部后侧，与侧面的散热罩A7配合，形成对流，以降低移动控制台A内的温度；全向脚轮A8实现移动控制台A的移动功能；PLC或单片机控制器用于自动调平过程的程序存储和执行；电源模块为PLC和倾角传感器提供直流电源；伺服驱动器为伺服电机E6提供动力源和控制信号；线缆储物箱A1用于存放连接线缆。

如图6所示，所述自动收缩式全向机构E8包括全向轮E88、全向轮镶嵌块E86、螺旋弹簧E85、支撑套筒E83、滑动套筒E87、顶杆E84、限位挡板E82、和固定螺栓E81；

全向轮E88安装于全向轮镶嵌块E86下端内，全向轮镶嵌块E86上端与顶杆E84下端通过螺纹连接，滑动套筒E87套装在全向轮镶嵌块E86外，螺旋弹簧E85套装在顶杆E84上，支撑套筒E83套装在螺旋弹簧E85和滑动套筒E87的外侧，螺旋弹簧E85的上下两端分别抵接支撑套筒E83和滑动套筒E87；

全向轮E88、全向轮镶嵌块E86、滑动套筒E87和顶杆E84能够一同在支撑套筒E83上下浮动；顶杆E84上端通过固定螺栓E81安装有限位挡板E82，限位挡板E82在限位挡板E82下方设置有与限位挡板E82配合的台阶，限位挡板E82用于防止全向轮E88、全向轮镶嵌块E86、滑动套筒E87和顶杆E84的组合体以及螺旋弹簧E85脱出支撑套筒E83。

该可移动式电驱自动调平装置的工作过程分为人工安装阶段、自动调平阶段和人工撤收阶段，分别陈述如下：

一、人工安装阶段：首先，操作人员将移动控制台A推动至待调平的特种车辆或工作台附近；然后，推动四台移动支撑器E至待调平的特种车辆或工作台下端面的对称两侧，一侧两台；接着，放置倾角传感器至特种车辆或工作台的水平基准位置；最后，从移动控制台A内的线缆储存箱取出连接线缆，将线缆连接器分别与移动支撑器E和现场供电电源连接。

二、自动调平阶段：

如图7、8所示，根据倾角传感器的使用数量，本阶段分为两种情况：

如图7所示，情况一、当特种车辆或工作台的刚度较好、跨距较小时，使用一个倾角传感器B，对整个平台进行X、Y轴的调平；一般的，情况一是针对工作平台，因为工作平台一般具有刚度较好、跨距较小的特点，其水平基准位置在中央，倾角传感器B也就放在该水平基准位置上；

如图8所示，情况二、当特种车辆或工作台的刚度较差、跨距较大时，使用两个倾角传感器B，分别定义为倾角传感器1和倾角传感器2，对刚度较好、跨距较小的方向进行调平；倾角传感器1和倾角传感器2B同方向，且两相邻移动支撑器E的方向与倾角传感器B的X或Y轴相同，刚度较好的特种车辆或工作台方向为X轴，刚度较差的特种车辆或工作台方向为Y轴，倾角传感器1置于倾角传感器2的Y轴正向；一般的，情况二是针对于特种车辆，因为特种车俩刚度较差、跨距较大的，其水平基准位置在车头和车尾的中间位置各有一个，倾角传感器1在车头位置，倾角传感器2在车尾位置；特种车辆的宽度方向刚度较好为X轴，长度方向刚度较差为Y轴，倾角传感器1置于倾角传感器2的Y轴正向。

(一)当为情况一时，在控制面板A3选择情况一，按下自动调平按钮后，本装置进入自动调平阶段，自动调平阶段包括如下步骤：

①快速上升：所有移动支撑器E的螺旋升降机E3以100mm/min的速度快速上升，当某一移动支撑器E的伺服电机E6已启动1s，且反馈扭矩值大于额定扭矩值的10％时，判定为该移动支撑器E的螺旋升降机E3与特种车辆或工作台下端面接触，停止动作，直至所有移动支撑器E全部接触为止；

如图7所示，②确定移动支撑器E与倾角传感器B放置方向的对应关系：某一移动支撑器E以100mm/min的速度上升，记录倾角传感器B的X、Y轴角度变化量，当X、Y轴角度变化量均大于0.5°时，根据X、Y轴角度变化量的符号确定移动支撑器E与倾角传感器B放置方向的对应关系，并停止动作，然后，依次上升其余移动支撑器E，确定移动支撑器E与倾角传感器B放置方向的对应关系；

上述移动支撑器E与倾角传感器B放置方向的对应关系，具体定义如下：X轴角度变化量的符号为正，Y轴角度变化量的符号为正所形成的区域定义为第1象限，移动支撑器定义为1；X轴角度变化量的符号为负，Y轴角度变化量的符号为正所形成的区域定义为第2象限，移动支撑器定义为2；X轴角度变化量的符号为负，Y轴角度变化量的符号为负所形成的区域定义为第3象限，移动支撑器定义为3；X轴角度变化量的符号为正，Y轴角度变化量的符号为负所形成的区域定义为第4象限，移动支撑器定义为4；

③同步上升：所有移动支撑器E以80mm/min的速度同步上升，当伺服编码器的反馈位移值大于设定值时根据实际情况，由触摸屏输入该设定值，此处为30mm，停止动作，保证特种车辆的轮胎或工作台的原始支撑结构完全脱离地面，避免影响后续调平工作；

④粗调：调平方式采取“低腿抬高”法，当倾角传感器B反馈的平台水平度大于粗调设定值0.3°时，移动支撑器E以80mm/min的速度进行快速调平；具体应用如下：当待调平平台与水平间的夹角方向位于第1象限内时，移动支撑器3向上移动；当待调平平台与水平间的夹角方向位于第2象限内时，移动支撑器4向上移动；当待调平平台与水平间的夹角方向位于第3象限内时，移动支撑器1向上移动；当待调平平台与水平间的夹角方向位于第4象限内时，移动支撑器2向上移动；

⑤精调：调平方式采取“低腿抬高”法，当倾角传感器B反馈的平台水平度小于粗调设定值0.3°时，移动支撑器E以20mm/min的速度进行慢速调平；具体应用如下：当待调平平台与水平间的夹角方向位于第1象限内时，移动支撑器3向上移动；当待调平平台与水平间的夹角方向位于第2象限内时，移动支撑器4向上移动；当待调平平台与水平间的夹角方向位于第3象限内时，移动支撑器1向上移动；当待调平平台与水平间的夹角方向位于第4象限内时，移动支撑器2向上移动；

⑥“虚腿“检测：当倾角传感器B反馈的平台水平度小于0.05°时，具体应用，如下：将移动支撑器1以20mm/min的速度上升，至平台水平度为0.1°时停止，再下降至水平度小于0.05°；将移动支撑器2以20mm/min的速度上升，至平台水平度为0.1°时停止，再下降至水平度小于0.05°；将移动支撑器3以20mm/min的速度上升，至平台水平度为0.1°时停止，再下降至水平度小于0.05°；将移动支撑器4以20mm/min的速度上升，至平台水平度为0.1°时停止，再下降至水平度小于0.05°。

(二)当为情况二时，在控制面板A3选择情况二，按下自动调平按钮后，本装置进入自动调平阶段：

①快速上升：所有移动支撑器E的螺旋升降机E3以100mm/min的速度快速上升，当某一移动支撑器E的伺服电机E6已启动1s(避开启动力矩过大所产生的影响)，且反馈扭矩值大于额定扭矩值的10％时，判定为该移动支撑器E的螺旋升降机E3与特种车辆或工作台下端面接触，停止动作，直至所有移动支撑器全部接触为止；

如图8所示，②确定移动支撑器E与倾角传感器B对应关系：某一移动支撑器E以100mm/min的速度上升，记录倾角传感器1和倾角传感器2的X、Y轴角度变化量，以X、Y轴角度变化量大于0.5°、X、Y轴角度变化量的符号作为判据，确定移动支撑器E与倾角传感器B放置方向的对应关系，并停止动作，然后，依次上升其余移动支撑器E，确定移动支撑器E与倾角传感器B放置方向的对应关系；

上述移动支撑器E与倾角传感器B放置方向的对应关系，具体定义如下：某一移动支撑器E上升，当倾角传感器1和倾角传感器2的X轴角度变化量的符号为正、Y轴角度变化量的符号为正时，移动支撑器定义为1；当倾角传感器1和倾角传感器2的X轴角度变化量的符号为负、Y轴角度变化量的符号为正时，移动支撑器定义为2；当倾角传感器1和倾角传感器2的X轴角度变化量的符号为负、Y轴角度变化量的符号为负时，移动支撑器定义为3；当倾角传感器1和倾角传感器2的X轴角度变化量的符号为正、Y轴角度变化量的符号为负时，移动支撑器定义为4；

③同步上升：所有移动支撑器E以100mm/min的速度同步上升，当伺服编码器的反馈位移值大于设定值时根据实际情况，由触摸屏A4输入该设定值，此处为30mm，停止动作，保证特种车辆的轮胎或工作台的原始支撑结构完全脱离地面，避免影响后续调平工作；

④粗调：调平方式采取“低腿抬高”法，当倾角传感器B反馈的水平度大于粗调设定值0.3°时，移动支撑器以80mm/min的速度进行快速调平；具体应用如下：当倾角传感器1的X轴角度为正时，移动支撑器2上升；当倾角传感器1的X轴角度为负时，移动支撑器1上升；当倾角传感器2的X轴角度为负时，移动支撑器4上升；当倾角传感器2的X轴角度为正时，移动支撑器3上升；

⑤精调：调平方式采取“低腿抬高”法，当倾角传感器1和倾角传感器2反馈的水平度都小于粗调设定值0.3°时，移动支撑器E以20mm/min的速度进行慢速调平；具体应用如下：当倾角传感器1的X轴角度为正时，移动支撑器2上升；当倾角传感器1的X轴角度为负时，移动支撑器1上升；当倾角传感器2的X轴角度为负时，移动支撑器4上升；当倾角传感器2的X轴角度为正时，移动支撑器3上升；

⑥“虚腿“检测：当倾角传感器反馈的水平度小于0.05°时，具体应用，如下：将移动支撑器1以20mm/min的速度上升，至倾角传感器1的X轴倾斜度为0.1°时停止，再下降至水平度小于0.05°；将移动支撑器2以20mm/min的速度上升，至倾角传感器1的X轴倾斜度为0.1°时停止，再下降至水平度小于0.05°；将移动支撑器3以20mm/min的速度上升，至倾角传感器2的X轴倾斜度为0.1°时停止，再下降至水平度小于0.05°；将移动支撑器4以20mm/min的速度上升，至倾角传感器2的X轴倾斜度为0.1°时停止，再下降至水平度小于0.05°。

三是人工撤收阶段：首先，操作人员按下控制面板A3上的同步回收按钮，所有移动支撑器以100mm/min的速度下降至行程限位开关E1下限位置；然后，关闭电源，将倾角传感器和所有线缆放置线缆储物箱A1内；最后，推动移动支撑器和移动控制台A至存放区域。

本发明的一种可移动式电驱自动调平装置及其调平方法，调平装置的人工安装和撤收的时间小于15min，调平方法的最长调平时间小于2min，调平精度在0.05°以内，整个过程仅需一名操作人员即可完成。

综上所述，该可移动式电驱自动调平装置的调平精度高、所需时间少、移动方便、操作简单、可移植性强、应用范围广。

本发明的说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的，在本发明基础上，本领域技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中一些技术特征作出一些替换和变形，均在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种可移动式电驱自动调平装置，其特征在于，包括：一台移动控制台(A)、四台移动支撑器(E)、一个或两个倾角传感器，以及连接线缆(D)；移动控制台(A)通过连接线缆(D)分别与各个移动支撑器(E)和各个倾角传感器相连；

所述移动支撑器(E)包括伺服电机(E6)、减速器(E5)、螺旋升降机(E3)、手动输出轴(E2)、联轴器(E4)、自动收缩式全向机构(E8)、球头工装(E9)、高度调整块(E10)、行程限位开关(E1)和底座(E7)；伺服电机(E6)通过减速器(E5)实现降速增扭，带动螺旋升降机(E3)动作，三者之间由联轴器(E4)连接；伺服电机(E6)、减速器(E5)、螺旋升降机(E3)和联轴器(E4)安装在底座(E7)上方；螺旋升降机(E3)设置有手动输出轴(E2)，手动输出轴(E2)用于紧急情况下的螺旋升降机(E3)手动撤收；自动收缩式全向机构(E8)有数个，安装在底座(E7)下方，自动收缩式全向机构(E8)为移动支撑器的移动机构，当移动支撑器与待调平平台接触承力后，可以实现自动收缩，由底座(E7)承受全部负载；高度调整块(E10)通过球头工装(E9)安装在螺旋升降机(E3)上，球头工装(E9)可以通过高度调整块(E10)实现螺旋升降机(E3)与待调平平台的面接触；高度调整块(E10)可以满足不同待调平平台的高度；行程限位开关(E1)安装在螺旋升降机(E3)旁的底座(E7)上，移动支撑器的上下限位由行程限位开关(E1)反馈信号控制；

所述自动收缩式全向机构(E8)包括全向轮(E88)、全向轮镶嵌块(E86)、螺旋弹簧(E85)、支撑套筒(E83)、滑动套筒(E87)、顶杆(E84)、限位挡板(E82)、和固定螺栓(E81)；

全向轮(E88)安装于全向轮镶嵌块(E86)下端内，全向轮镶嵌块(E86)上端与顶杆(E84)下端通过螺纹连接，滑动套筒(E87)套装在全向轮镶嵌块(E86)外，螺旋弹簧(E85)套装在顶杆(E84)上，支撑套筒(E83)套装在螺旋弹簧(E85)和滑动套筒(E87)的外侧，螺旋弹簧(E85)的上下两端分别抵接支撑套筒(E83)和滑动套筒(E87)；

全向轮(E88)、全向轮镶嵌块(E86)、滑动套筒(E87)和顶杆(E84)能够一同在支撑套筒(E83)上下浮动；顶杆(E84)上端通过固定螺栓(E81)安装有限位挡板(E82)，限位挡板(E82)在限位挡板(E82)下方设置有与限位挡板(E82)配合的台阶，限位挡板(E82)用于防止全向轮(E88)、全向轮镶嵌块(E86)、滑动套筒(E87)和顶杆(E84)的组合体以及螺旋弹簧(E85)脱出支撑套筒(E83)。

2.如权利要求1所述的可移动式电驱自动调平装置，其特征在于：所述移动控制台(A)包括控制面板(A3)、触摸屏(A4)、操作按钮(A2)、线缆连接器(A6)、排风扇(A5)、散热罩(A7)、全向脚轮(A8)；

移动控制台(A)上部安装有控制面板(A3)、触摸屏(A4)、操作按钮(A2)和排风扇(A5)，移动控制台(A)侧面安装有线缆连接器(A6)、散热罩(A7)，移动控制台(A)底部安装有全向脚轮(A8)，移动控制台(A)内部安装有PLC或单片机控制器、电源模块、伺服驱动器、线缆储物箱(A1)；

触摸屏(A4)内包括状态显示界面、参数设置界面、故障模式界面；操作按钮(A2)包括电源开关、手动/自动切换按钮、手动操作按钮、自动调平按钮、同步回收按钮、停止按钮、紧急停止按钮，各操作按钮(A2)布置在控制面板(A3)上；线缆连接器(A6)包括四针、五针、六针快速连接器，具有防反插功能；排风扇(A5)置于移动控制台(A)的上部后侧，与侧面的散热罩(A7)配合，形成对流，以降低移动控制台(A)内的温度；全向脚轮(A8)实现移动控制台(A)的移动功能；PLC或单片机控制器用于自动调平过程的程序存储和执行；电源模块为PLC和倾角传感器提供直流电源；伺服驱动器为伺服电机(E6)提供动力源和控制信号；线缆储物箱(A1)用于存放连接线缆。

3.如权利要求1或2所述的可移动式电驱自动调平装置的调平方法，其特征在于，包括以下步骤：

一、人工安装阶段：首先，操作人员将移动控制台(A)推动至待调平的特种车辆或工作台附近；然后，推动四台移动支撑器(E)至待调平的特种车辆或工作台下端面的对称两侧，一侧两台；接着，放置倾角传感器至特种车辆或工作台的水平基准位置；最后，从移动控制台(A)内的线缆储存箱取出连接线缆，将线缆连接器分别与移动支撑器(E)和现场供电电源连接；

二、自动调平阶段：当操作人员按下控制面板上的自动调平按钮后，本装置进入自动调平阶段：

①快速上升：所有移动支撑器(E)快速上升，当某一移动支撑器(E)的伺服电机反馈扭矩值大于设定值时，判定为该移动支撑器(E)与特种车辆或工作台下端面接触，停止动作，直至所有移动支撑器(E)全部接触为止；

②确定移动支撑器与倾角传感器放置方向的对应关系：某一移动支撑器以设定的速度上升，记录倾角传感器的X、Y轴角度变化量，当X、Y轴角度变化量均大于设定角度时，根据X、Y轴角度变化量的符号确定移动支撑器与倾角传感器放置方向的对应关系，并停止动作，然后，依次上升其余移动支撑器，确定移动支撑器与倾角传感器放置方向的对应关系；

③同步上升：所有移动支撑器(E)同步上升，当伺服编码器的反馈位移值大于设定值时，停止动作，保证特种车辆的轮胎或工作台的原始支撑结构完全脱离地面，避免影响后续调平工作；

④粗调：当倾角传感器反馈的倾斜度大于粗调设定值时，移动支撑器(E)进行快速调平；

⑤精调：当倾角传感器反馈的倾斜度小于粗调设定值时，移动支撑器(E)进行慢速调平；

⑥“虚腿”检测：当倾角传感器反馈的倾斜度满足水平度要求时，依次将移动支撑器(E)上升一段位移至超出水平度要求范围，再下降至水平度要求范围内，完成整个自动调平阶段；

三、人工撤收阶段：首先，操作人员按下控制面板上的同步回收按钮，所有移动支撑器(E)下降至行程限位开关下限位置；然后，关闭电源，将倾角传感器和所有线缆放置线缆储存箱内；最后，推动移动支撑器(E)和移动控制台(A)至存放区域。

4.如权利要求3所述的可移动式电驱自动调平装置的调平方法，其特征在于，所述自动调平阶段根据倾角传感器的使用数量分为两种情况：

情况一、当特种车辆或工作台的刚度较好、跨距较小时，使用一个倾角传感器(B)，对整个平台进行X、Y轴的调平；

情况二、当特种车辆或工作台的刚度较差、跨距较大时，使用两个倾角传感器(B)，分别定义为倾角传感器1和倾角传感器2，对刚度较好、跨距较小的方向进行调平；倾角传感器1和倾角传感器2同方向，且两相邻移动支撑器(E)的方向与倾角传感器(B)的X或Y轴相同，特种车辆或工作台的刚度较好的方向为X轴，特种车辆或工作台的刚度较差的方向为Y轴，倾角传感器1置于倾角传感器2的Y轴正向。

5.如权利要求4所述的可移动式电驱自动调平装置的调平方法，其特征在于，所述自动调平阶段中，当为情况一时，在控制面板(A3)选择情况一，

按下自动调平按钮后，本装置进入自动调平阶段：

①快速上升：所有移动支撑器的螺旋升降机(E3)以100mm/min的速度快速上升，当某一移动支撑器的伺服电机(E6)已启动1s，且反馈扭矩值大于额定扭矩值的10％时，判定为该移动支撑器(E)的螺旋升降机(E3)与特种车辆或工作台下端面接触，停止动作，直至所有移动支撑器(E)全部接触为止；

②确定移动支撑器(E)与倾角传感器(B)放置方向的对应关系：某一移动支撑器(E)以100mm/min的速度上升，记录倾角传感器(B)的X、Y轴角度变化量，当X、Y轴角度变化量均大于0.5°时，根据X、Y轴角度变化量的符号确定移动支撑器(E)与倾角传感器(B)放置方向的对应关系，并停止动作，然后，依次上升其余移动支撑器(E)，确定移动支撑器(E)与倾角传感器(B)放置方向的对应关系；

所述步骤②确定移动支撑器(E)与倾角传感器(B)放置方向的对应关系具体定义如下：X轴角度变化量的符号为正，Y轴角度变化量的符号为正所形成的区域定义为第1象限，移动支撑器定义为1；X轴角度变化量的符号为负，Y轴角度变化量的符号为正所形成的区域定义为第2象限，移动支撑器定义为2；X轴角度变化量的符号为负，Y轴角度变化量的符号为负所形成的区域定义为第3象限，移动支撑器定义为3；X轴角度变化量的符号为正，Y轴角度变化量的符号为负所形成的区域定义为第4象限，移动支撑器定义为4；

③同步上升：所有移动支撑器(E)以80mm/min的速度同步上升，当伺服编码器的反馈位移值大于设定值时，停止动作，保证特种车辆的轮胎或工作台的原始支撑结构完全脱离地面，避免影响后续调平工作；

④粗调：调平方式采取“低腿抬高”法，当倾角传感器(B)反馈的平台水平度大于粗调设定值0.3°时，移动支撑器(E)以80mm/min的速度进行快速调平；具体应用如下：当待调平平台与水平间的夹角方向位于第1象限内时，移动支撑器3向上移动；当待调平平台与水平间的夹角方向位于第2象限内时，移动支撑器4向上移动；当待调平平台与水平间的夹角方向位于第3象限内时，移动支撑器1向上移动；当待调平平台与水平间的夹角方向位于第4象限内时，移动支撑器2向上移动；

⑤精调：调平方式采取“低腿抬高”法，当倾角传感器反馈的平台水平度小于粗调设定值0.3°时，移动支撑器(E)以20mm/min的速度进行慢速调平；具体应用如下：当待调平平台与水平间的夹角方向位于第1象限内时，移动支撑器3向上移动；当待调平平台与水平间的夹角方向位于第2象限内时，移动支撑器4向上移动；当待调平平台与水平间的夹角方向位于第3象限内时，移动支撑器1向上移动；当待调平平台与水平间的夹角方向位于第4象限内时，移动支撑器2向上移动；

⑥“虚腿”检测：当倾角传感器(B)反馈的平台水平度小于0.05°时，具体应用，如下：将移动支撑器1以20mm/min的速度上升，至平台水平度为0.1°时停止，再下降至水平度小于0.05°；将移动支撑器2以20mm/min的速度上升，至平台水平度为0.1°时停止，再下降至水平度小于0.05°；将移动支撑器3以20mm/min的速度上升，至平台水平度为0.1°时停止，再下降至水平度小于0.05°；将移动支撑器4以20mm/min的速度上升，至平台水平度为0.1°时停止，再下降至水平度小于0.05°。

6.如权利要求4所述的可移动式电驱自动调平装置的调平方法，其特征在于，所述自动调平阶段中，当为情况二时，在控制面板(A3)选择情况二，按下自动调平按钮后，本装置进入自动调平阶段：

①快速上升：所有移动支撑器(E)的螺旋升降机(E3)以100mm/min的速度快速上升，当某一移动支撑器(E)的伺服电机(E6)已启动1s，且反馈扭矩值大于额定扭矩值的10％时，判定为该移动支撑器的螺旋升降机(E3)与特种车辆或工作台下端面接触，停止动作，直至所有移动支撑器(E)全部接触为止；

②确定移动支撑器(E)与倾角传感器(B)对应关系：某一移动支撑器(E)以100mm/min的速度上升，记录倾角传感器1和倾角传感器2的X、Y轴角度变化量，以X、Y轴角度变化量大于0.5°、X、Y轴角度变化量的符号作为判据，确定移动支撑器与倾角传感器放置方向的对应关系，并停止动作，然后，依次上升其余移动支撑器，确定移动支撑器与倾角传感器放置方向的对应关系；

所述步骤②确定移动支撑器与倾角传感器放置方向的对应关系具体定义如下：某一移动支撑器(E)上升，当倾角传感器1和倾角传感器2的X轴角度变化量的符号为正、Y轴角度变化量的符号为正时，移动支撑器定义为1；当倾角传感器1和倾角传感器2的X轴角度变化量的符号为负、Y轴角度变化量的符号为正时，移动支撑器定义为2；当倾角传感器1和倾角传感器2的X轴角度变化量的符号为负、Y轴角度变化量的符号为负时，移动支撑器定义为3；当倾角传感器1和倾角传感器2的X轴角度变化量的符号为正、Y轴角度变化量的符号为负时，移动支撑器定义为4；

③同步上升：所有移动支撑器以100mm/min的速度同步上升，当伺服编码器的反馈位移值大于设定值时，停止动作，保证特种车辆的轮胎或工作台的原始支撑结构完全脱离地面，避免影响后续调平工作；

④粗调：调平方式采取“低腿抬高”法，当倾角传感器反馈的水平度大于粗调设定值0.3°时，移动支撑器以80mm/min的速度进行快速调平；具体应用如下：当倾角传感器1的X轴角度为正时，移动支撑器2上升；当倾角传感器1的X轴角度为负时，移动支撑器1上升；当倾角传感器2的X轴角度为负时，移动支撑器4上升；当倾角传感器2的X轴角度为正时，移动支撑器3上升；

⑤精调：调平方式采取“低腿抬高”法，当倾角传感器1和倾角传感器2反馈的水平度都小于粗调设定值0.3°时，移动支撑器以20mm/min的速度进行慢速调平；具体应用如下：当倾角传感器1的X轴角度为正时，移动支撑器2上升；当倾角传感器1的X轴角度为负时，移动支撑器1上升；当倾角传感器2的X轴角度为负时，移动支撑器4上升；当倾角传感器2的X轴角度为正时，移动支撑器3上升；

⑥“虚腿“检测：当倾角传感器反馈的水平度小于0.05°时，具体应用，如下：将移动支撑器1以20mm/min的速度上升，至倾角传感器1的X轴倾斜度为0.1°时停止，再下降至水平度小于0.05°；将移动支撑器2以20mm/min的速度上升，至倾角传感器1的X轴倾斜度为0.1°时停止，再下降至水平度小于0.05°；将移动支撑器3以20mm/min的速度上升，至倾角传感器2的X轴倾斜度为0.1°时停止，再下降至水平度小于0.05°；将移动支撑器4以20mm/min的速度上升，至倾角传感器2的X轴倾斜度为0.1°时停止，再下降至水平度小于0.05°。

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