CN108946443A - 吊装装置与吊装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种吊装方法，包含以下步骤：悬吊计算步骤：根据计算得到的被吊装件的重量与重心位置，初步调整吊装装置上的重物块的位置，使得被吊装件与吊装装置整体重心位于经悬挂点的垂线上；精确调整步骤：根据来自传感器的监测数据，二次调整吊装装置上的重物块的位置，使得被吊装件与吊装装置整体重心位于经悬挂点的垂线上。本发明还提供了一种能够实现上述吊装方法的吊装装置。本发明不需要对飞机部件进行配重，也不需要人去观察是否飞机部件是否水平，吊装装置上可以根据输入的数据，快速进行初步调平；而且通过陀螺仪自动检测飞机部件是否水平，根据检测结果自动在吊装上调整重物块的分布，进一步保证吊起部件的水平。
Description
技术领域
本发明涉及吊装领域、飞机组装领域，具体地，涉及一种吊装装置与吊装方法。
背景技术
飞机大部件的对接安装过程中，需要先用吊装将大部件吊起来放到工装上，或者直接吊起来，再移动数控定位器，把固定在飞机部件上的球头放入数控定位器的球窝里。由于飞机部件的质量分布并不均匀，质心往往会偏离形心，所以飞机部件用吊装吊起来以后经常会倾斜，从而无法放到工装上，或者无法放到数控定位器上。目前，很多企业是通过往飞机部件内扔沙袋来调整飞机部件的水平，这么做操作不方便，费时费力，还达不到很理想的效果。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种吊装装置与吊装方法。
根据本发明提供的吊装方法，包含以下步骤：
悬吊计算步骤：根据计算得到的被吊装件的重量与重心位置，初步调整吊装装置上的重物块的位置，使得被吊装件与吊装装置整体重心位于经悬挂点的垂线上；
精确调整步骤：根据来自传感器的监测数据，二次调整吊装装置上的重物块的位置，使得被吊装件与吊装装置整体重心位于经悬挂点的垂线上。
优选地，所述悬吊计算步骤包含以下步骤：
步骤S1.1：根据如下公式计算吊装装置在初步调整后重心应到达的位置：
G1·X＝G2·Y
式中：G1为吊装装置的重量；
X为吊装装置在初步调整后的重心到经悬挂点的垂线的应达到的距离；
G2为被吊装件的重量；
Y为被吊装件的重心到经悬挂点的垂线的距离；
步骤S1.2：根据X，调整吊装装置上重物块的位置；
步骤S1.3：将被吊装件与吊装装置整体悬挂在悬挂点上，并使得吊装装置上的吊耳与被吊装件上的吊耳在竖直投影平面上位置相同。
优选地，精确调整步骤中，所述传感器包含陀螺仪，吊装装置包含控制器与位移驱动件；
所述控制器接收来自陀螺仪的监测数据，根据监测数据生成调整控制指令，所述位移驱动件根据获得的调整控制指令，驱动重物块产生位移。
本发明还提供了一种吊装装置，包含框架、配重结构以及电气组件；
一个或多个所述配重结构安装在框架上；所述配重结构包含重物块与位移驱动件，所述位移驱动件驱动重物块在框架上运动；
电气组件包含电气柜与陀螺仪；电气柜包含控制器，所述位移驱动件与陀螺仪均连接到控制器上。
优选地，所述位移驱动件包含电机丝杆组件，所述电机丝杆组件包含电机与丝杆；
所述重物块上设置有螺孔，丝杆与螺孔相匹配。
优选地，所述框架上设置有导引槽，所述重物块包含下沉部，所述螺孔设置在下沉部上；
下沉部位于导引槽中，所述丝杆配设有轴承件，轴承件紧固安装在导引槽的槽壁面上。
优选地，框架上还设置有与重物块相匹配的导向结构；
所述导向结构包含导轨，所述导轨上滑动设置有滑块，导轨与滑块共同形成导轨滑块组件；
重物块在与滑块紧固连接后，间接滑动安装在导轨上。
优选地，框架沿厚度延伸方向的两个端面分别形成第一端面、第二端面，；
所述重物块均安装在第一端面上；
框架上还设置有第一吊耳与第二吊耳，第一吊耳、第二吊耳分别位于第一端面、第二端面上。
优选地，所述框架在长度延伸方向上形成依次布置的第一宽向安装部、长向安装部以及第二宽向装部；
多个配重结构中包含有第一宽向配重、长向配重以及第二宽向配重；
第一宽向配重、长向配重、第二宽向配重分别安装在第一宽向安装部、长向安装部、第二宽向装部上；
所述第一宽向配重与第二宽向配重轴对称分布；多个陀螺仪在框架上呈对角布置；所述框架上设置有一个或多个减重孔，所述减重孔在框架上轴对称布置；
第一宽向安装部与第二宽向装部在与长向安装部的连接处均设置有加强筋。
优选地，所述控制器包含以下模块：
信号接收模块：接收来自陀螺仪的监测数据；
指令生成模块：根据监测数据，生成调整控制指令；所述调整控制指令控制电机运行。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明不需要对飞机部件进行配重，也不需要人去观察是否飞机部件是否水平，吊装装置上可以根据输入的数据，快速进行初步调平；而且，
2、通过陀螺仪自动检测飞机部件是否水平，根据检测结果自动在吊装上调整重物块的分布，进一步保证吊起部件的水平。
3、本发明结构简单，使用过程中无需配置额外的配重结构，操作简便，极大提高了吊装效率与安全性。
4、本发明中各部件连接关系可靠，整体构造稳定，能够完成复杂工况下的吊装任务。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明提供的吊装装置结构示意图；
图2为框架结构示意图；
图3为重物块结构示意图；
图4为导轨滑块组件结构示意图；
图5为电机丝杆组件结构示意图；
图6为吊装装置上的吊耳与被吊装件上的吊耳位置不同时吊装示意图；
图7为吊装装置上的吊耳与被吊装件上的吊耳位置相同时吊装示意图；
图8为本发明提供的吊装方法流程图。
图中示出：
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“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发明和简化描述，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发明的限制。
如图1所示，本发明提供的吊装装置，包含框架1、配重结构以及电气组件；一个或多个所述配重结构安装在框架1上；所述配重结构包含重物块3与位移驱动件，所述位移驱动件驱动重物块3在框架1上运动；电气组件包含电气柜2与陀螺仪6；电气柜2包含控制器，所述位移驱动件与陀螺仪6均连接到控制器上。优选地，框架1上还设置有与重物块3相匹配的导向结构，所述导向结构沿以下任一个方向或任多个方向延伸：框架1长度延伸方向、框架1宽度延伸方向、斜向延伸方向、曲线延伸方向。优选地，框架1沿厚度延伸方向的两个端面分别形成第一端面30、第二端面40，第一端面30和/或第二端面40上设置有吊装部。
如图5所示，所述位移驱动件包含电机丝杆组件5，所述电机丝杆组件5包含电机9与丝杆11，优选地，所述电机丝杆组件5还包含减速箱10，电机9、减速箱10、丝杆11依次相连。如图3所示，所述重物块3上设置有螺孔14，丝杆11与螺孔14相匹配。优选地，所述框架1上设置有导引槽12，所述重物块3包含下沉部13，所述螺孔14设置在下沉部13上，下沉部13位于导引槽12中。另外，所述丝杆11配设有轴承件15，轴承件15紧固安装在导引槽12的槽壁面上。所述导向结构包含导轨16，所述重物块3滑动安装在导轨16上。实施例中，如图4所示，所述导轨16上滑动设置有滑块17，导轨16与滑块17共同形成导轨滑块组件4；重物块3在与滑块17紧固连接后，间接滑动安装在导轨16上。实施例中，所述控制器包含以下模块：信号接收模块：接收来自陀螺仪6的监测数据；指令生成模块：根据监测数据，生成调整控制指令；所述调整控制指令控制电机9运行。
如图2所示，所述框架1在长度延伸方向上形成依次布置的第一宽向安装部18、长向安装部19以及第二宽向装部20；多个配重结构中包含有第一宽向配重21、长向配重22以及第二宽向配重23；第一宽向配重21、长向配重22、第二宽向配重23分别安装在第一宽向安装部18、长向安装部19、第二宽向装部20上。优选地，所述第一宽向配重21与第二宽向配重23轴对称分布；多个陀螺仪6在框架1上呈对角布置。优选地，所述框架1上设置有一个或多个减重孔25，所述减重孔25在框架1上轴对称布置。优选地，第一宽向安装部18与第二宽向装部20在与长向安装部19的连接处均设置有加强筋24。优选地，所述重物块3均安装在第一端面30上；所述吊装部包含第一吊耳7与第二吊耳8，第一吊耳7、第二吊耳8分别位于第一端面30、第二端面40上。优选地，所述第一吊耳7与第二吊耳8在沿框架1厚度方向的投影平面上的位置相同，也就是说，第一吊耳7与第二吊耳8在框架1长、宽方向上的位置相同，方便后续吊装过程中平衡的调整。
本发明还提供了一种吊装方法，包含以下步骤：悬吊计算步骤：根据计算得到的被吊装件的重量与重心位置，初步调整吊装装置上的重物块3的位置，使得被吊装件与吊装装置整体重心位于经悬挂点的垂线上；精确调整步骤：根据来自传感器的监测数据，二次调整吊装装置上的重物块3的位置，使得被吊装件与吊装装置整体重心位于经悬挂点的垂线上。
优选地，所述悬吊计算步骤包含以下步骤：步骤S1.1：根据如下公式计算吊装装置在初步调整后重心应到达的位置：
G1·X＝G2·Y
式中：G1为吊装装置的重量；X为吊装装置在初步调整后的重心到经悬挂点的垂线的应达到的距离；G2为被吊装件的重量；Y为被吊装件的重心到经悬挂点的垂线的距离；步骤S1.2：根据X，调整吊装装置上重物块3的位置；步骤S1.3：将被吊装件与吊装装置整体悬挂在悬挂点上，并使得吊装装置上的吊耳与被吊装件上的吊耳在竖直投影平面上位置相同。优选地，精确调整步骤中，所述传感器包含陀螺仪6，吊装装置包含控制器与位移驱动件；所述控制器接收来自陀螺仪6的监测数据，根据监测数据生成调整控制指令，所述位移驱动件根据获得的调整控制指令，驱动重物块3产生位移。本发明中，被吊装件可以是飞机部件及其工装。
吊装原理：
第一，要保证支撑飞机部件的工装上安装吊耳的长和宽的位置与吊装装置上吊耳的长和宽位置相同。本发明是通过调整吊装装置上重物块3的位置改变吊装装置的重心来平衡飞机部件的重心偏离形心，吊装装置上的陀螺仪6检测到吊装装置水平了，则飞机部件肯定达到水平状态。
以下只讨论一个方向，另一个方向的讨论方法和结论完全相同。如图6所示，支撑飞机部件的工装上安装吊耳在左右方向的位置与吊装装置上吊耳在左右方向的位置不同，支撑飞机部件的工装上安装在左右方向的吊耳之间的距离更远。重心位置的确定有连个原则：一是单点悬挂，则重心一定在该点引出的垂线上；二是重心一定处于最低处。假设图6已经处于平衡，可以认为吊装装置被固定住，再来研究支撑飞机部件的工装和飞机部件这一整体。因为支撑飞机部件的工装和飞机部件共同的重心不在中间，由力学常识可知，飞机部件肯定会左低右高，所以达不到使飞机部件水平的目的。当然如果继续把吊装装置的重心往右移动，最终可以使得飞机部件水平。但此时吊装装置是倾斜的，吊装装置、支撑飞机部件的工装和飞机部件、连接两者的两条钢丝绳组成的四边形也不是等腰梯形，而是一个不规则的四边形。这么做非常不方便，所以要保证支撑飞机部件的工装上安装吊耳的长和宽的位置与吊装装置上吊耳的长和宽位置相同，如图7所示。
第二，要标定吊装装置上左右移动的两个重物块3移动距离和吊装装置左右方向重心位置的对应关系，前后移动的一个重物块3移动距离和吊装前后方向重心位置的对应关系。
上面的说明默认了重心在吊耳的连线上，实际中重心一般都会偏离吊耳的连线，但不影响上面说明的正确性。在SolidWorks的软件中建立好模型并赋予好材料以后，通过评估里面的质量属性，很容易得到模型的质量和质心位置。通过这种方法标定好吊装装置上左右移动的两个重物块3移动距离和吊装装置左右方向重心位置的对应关系，前后移动的一个重物块3移动距离和吊装前后方向重心位置的对应关系，并且求出支撑飞机部件的工装和飞机部件的共同重心，以及吊装装置的重量、支撑飞机部件的工装和飞机部件的共同重量。
飞机部件达到稳定的水平状态后，由质心合成定理可得
G1·X＝G2·Y
所以
Y是已知的，就可以求出X。根据前面的标定，调整左右方向的重物块3的位置，使得吊装装置的重心离吊装装置左右方向中心的距离为X，则飞机部件在左右方向基本达到了水平，前后方向的调整同理。由于材料定义的偏差，加工误差，重心位置和重量一定存在误差，所以还需要通过陀螺仪6的检测进行精确调整。
优选实施方式：
当要吊起飞机部件时，先用钢丝绳通过第一吊耳7把吊装装置吊在行车上，再把飞机部件用钢丝绳通过第二吊耳8吊在吊装装置上，通过行车把吊装装置及飞机部件吊起。通过计算，重物块3先移动一个距离，飞机部件初步达到水平。然后陀螺仪6开始检测吊装系统的偏转角度，并反馈给电气柜2。电气柜2的控制器根据偏转的角度定性的给三个电机9发出指令，电机9微小转动，带动丝杆11转动，带动重物块3进行移动，由陀螺仪6实时监测，不断给控制器反馈，形成闭环系统，进行微量调整。最终使得吊装装置处于水平，从而保证飞机部件处于水平，方便后续的飞机部件安装。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种吊装方法，其特征在于，包含以下步骤：
悬吊计算步骤：根据计算得到的被吊装件的重量与重心位置，初步调整吊装装置上的重物块(3)的位置，使得被吊装件与吊装装置整体重心位于经悬挂点的垂线上；
精确调整步骤：根据来自传感器的监测数据，二次调整吊装装置上的重物块(3)的位置，使得被吊装件与吊装装置整体重心位于经悬挂点的垂线上。
2.根据权利要求1所述的吊装方法，其特征在于，所述悬吊计算步骤包含以下步骤：
步骤S1.1：根据如下公式计算吊装装置在初步调整后重心应到达的位置：
G1·X＝G2·Y
式中：G1为吊装装置的重量；
X为吊装装置在初步调整后的重心到经悬挂点的垂线的应达到的距离；
G2为被吊装件的重量；
Y为被吊装件的重心到经悬挂点的垂线的距离；
步骤S1.2：根据X，调整吊装装置上重物块(3)的位置；
步骤S1.3：将被吊装件与吊装装置整体悬挂在悬挂点上，并使得吊装装置上的吊耳与被吊装件上的吊耳在竖直投影平面上位置相同。
3.根据权利要求2所述的吊装方法，其特征在于，精确调整步骤中，所述传感器包含陀螺仪(6)，吊装装置包含控制器与位移驱动件；
所述控制器接收来自陀螺仪(6)的监测数据，根据监测数据生成调整控制指令，所述位移驱动件根据获得的调整控制指令，驱动重物块(3)产生位移。
4.一种吊装装置，其特征在于，包含框架(1)、配重结构以及电气组件；
一个或多个所述配重结构安装在框架(1)上；所述配重结构包含重物块(3)与位移驱动件，所述位移驱动件驱动重物块(3)在框架(1)上运动；
电气组件包含电气柜(2)与陀螺仪(6)；电气柜(2)包含控制器，所述位移驱动件与陀螺仪(6)均连接到控制器上。
5.根据权利要求4所述的吊装装置，其特征在于，所述位移驱动件包含电机丝杆组件(5)，所述电机丝杆组件(5)包含电机(9)与丝杆(11)；
所述重物块(3)上设置有螺孔(14)，丝杆(11)与螺孔(14)相匹配。
6.根据权利要求5所述的吊装装置，其特征在于，所述框架(1)上设置有导引槽(12)，所述重物块(3)包含下沉部(13)，所述螺孔(14)设置在下沉部(13)上；
下沉部(13)位于导引槽(12)中，所述丝杆(11)配设有轴承件(15)，轴承件(15)紧固安装在导引槽(12)的槽壁面上。
7.根据权利要求6所述的吊装装置，其特征在于，框架(1)上还设置有与重物块(3)相匹配的导向结构；
所述导向结构包含导轨(16)，所述导轨(16)上滑动设置有滑块(17)，导轨(16)与滑块(17)共同形成导轨滑块组件(4)；
重物块(3)在与滑块(17)紧固连接后，间接滑动安装在导轨(16)上。
8.根据权利要求4所述的吊装装置，其特征在于，框架(1)沿厚度延伸方向的两个端面分别形成第一端面、第二端面，；
所述重物块(3)均安装在第一端面上；
框架(1)上还设置有第一吊耳(7)与第二吊耳(8)，第一吊耳(7)、第二吊耳(8)分别位于第一端面、第二端面上。
9.根据权利要求4所述的吊装装置，其特征在于，所述框架(1)在长度延伸方向上形成依次布置的第一宽向安装部(18)、长向安装部(19)以及第二宽向装部(20)；
多个配重结构中包含有第一宽向配重(21)、长向配重(22)以及第二宽向配重(23)；
第一宽向配重(21)、长向配重(22)、第二宽向配重(23)分别安装在第一宽向安装部(18)、长向安装部(19)、第二宽向装部(20)上；
所述第一宽向配重(21)与第二宽向配重(23)轴对称分布；多个陀螺仪(6)在框架(1)上呈对角布置；所述框架(1)上设置有一个或多个减重孔(25)，所述减重孔(25)在框架(1)上轴对称布置；
第一宽向安装部(18)与第二宽向装部(20)在与长向安装部(19)的连接处均设置有加强筋(24)。
10.根据权利要求5所述的吊装装置，其特征在于，所述控制器包含以下模块：
信号接收模块：接收来自陀螺仪(6)的监测数据；
指令生成模块：根据监测数据，生成调整控制指令；所述调整控制指令控制电机(9)运行。
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