CN110027726A - 一种飞机轮胎更换用辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞机轮胎更换用辅助装置，包括小车基座、车轮、主支架、升降支架、“L”形支架、托辊、压辊、摄像头、摄像头安装板、车轮控制电机、俯仰旋转驱动器、第一升降驱动器、第二升降驱动器、第三升降驱动器、横向移动控制电机、锁紧旋转控制电机、控制器和遥控接收器，主支架安装在小车基座上并能够旋转，升降支架安装在主支架上并能够升降移动，“L”形支架安装在升降支架上，托辊、压辊、摄像头安装板安装在“L”形支架上，压辊、摄像头安装板均能上下移动，摄像头安装在摄像头安装板，各电子器件相互对应连接。本发明能够实现对飞机轮胎进行拆卸、转移、取放、安装的自动化或半自动化精准作业，省时省力、快捷高效。

Description

一种飞机轮胎更换用辅助装置

技术领域

本发明涉及一种飞机轮胎更换设备，尤其涉及一种飞机轮胎更换用辅助装置。

背景技术

飞机轮胎在使用一定时间后需要进行更换，目前主要的更换方式是采用全人工操作方式，存在人员占用多、费时费力、更换效率低、容易造成人员受伤等问题。

为了减轻操作人员负担、提高更换效率，采用一定的辅助装置来协助操作人员实现飞机轮胎的快速更换，是一种不错的方式。但目前的辅助装置较为简单，也没有实现自动化协同作业，所以依然存在费时费力、效率不足并存在安全隐患的问题。

比如，专利号为“ZL 201820134620.8”的实用新型专利，公开了一种新型飞机轮胎安装架，通过安装架底座的固定连接插槽固定安装架，通过手动旋转横杆来旋转转动盘来固定装置，然后人工实现飞机轮胎的安装。

上述专利公开的辅助装置主要就是一个安装架，仅仅能实现简单的辅助功能，大部分工作依然要依靠操作人员手动完成，所以还是存在费时费力、效率不足以及安全隐患的问题。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种能够实现自动化协同作业的飞机轮胎更换用辅助装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种飞机轮胎更换用辅助装置，包括小车基座、车轮、主支架、升降支架、“L”形支架、托辊、压辊、摄像头、摄像头安装板、车轮控制电机、俯仰旋转驱动器、第一升降驱动器、第二升降驱动器、第三升降驱动器、横向移动控制电机、锁紧旋转控制电机、控制器和遥控接收器，所述车轮安装于所述小车基座的底部且由安装于所述小车基座上的所述车轮控制电机驱动，所述主支架安装于所述小车基座上并由安装于所述小车基座上的所述俯仰旋转驱动器驱动俯仰旋转，所述升降支架安装于所述主支架上并由安装于所述小车基座上的所述第三升降驱动器驱动升降，两个所述“L”形支架横向并列安装于所述升降支架上并由安装于所述升降支架上的所述横向移动控制电机驱动相互靠近和远离移动，两个所述托辊横向并列安装于两个所述“L”形支架的下部横杆上且能够旋转，其中一个所述托辊由安装于所述升降支架上的所述锁紧旋转控制电机驱动旋转，两个所述压辊横向并列安装于两个所述“L”形支架的竖杆上部并能够旋转且能够通过安装于所述升降支架上的所述第一升降驱动器驱动同步升降，所述摄像头通过所述摄像头安装板安装于所述升降支架上并位于两个所述“L”形支架的竖杆之间的横向正中位置，所述摄像头安装板由安装于所述升降支架上的所述第二升降驱动器驱动升降，用于接收遥控发射器信号且安装于所述小车基座上的所述遥控接收器的信号输出端和所述摄像头的信号输出端分别与安装于所述小车基座上的所述控制器的信号输入端连接，所述控制器的控制输出端分别与所述车轮控制电机的控制输入端、所述俯仰旋转驱动器的控制输入端、所述第一升降驱动器的控制输入端、所述第二升降驱动器的控制输入端、所述第三升降驱动器的控制输入端、所述横向移动控制电机的控制输入端和所述锁紧旋转控制电机的控制输入端对应连接。

上述结构中，小车基座与车轮组成全向小车，在控制器控制下通过车轮控制电机实现自动全向移动；主支架用于安装其它部件且通过俯仰旋转驱动器带动在一定角度范围(比如0-10°)内旋转，以实现在地面不平等条件下在轮胎与安装轴对准过程中保证轮胎平面与轴垂直的目的；升降支架用于安装其它部件且通过第三升降驱动器带动其它部件一起升降移动以适应不同直径飞机轮胎的更换作业；两个“L”形支架用于对应安装其它部件且能通过横向移动控制电机实现相互靠近和远离，从而带动两侧的托辊和压辊分别靠近和远离，以适应不同直径飞机轮胎的更换作业；托辊用于托住飞机轮胎，其中一个托辊还能够在锁紧旋转控制电机驱动下旋转，以带动飞机轮胎旋转从而实现锁紧安装；压辊用于在将飞机轮胎置于托辊上之后通过第一升降驱动器向下移动压住飞机轮胎，实现对飞机轮胎的稳定抓取和移动；摄像头用于对飞机轮胎摄像以通过自动或人为方式判断飞机轮胎的实时位置，从而通过控制器更精确地控制其它部件协调动作实现更精准地更换作业；摄像头安装板用于安装摄像头且通过第二升降驱动器实现上下移动以适应不同直径飞机轮胎的更换作业；遥控接收器采用常规器件，用于接收遥控发射器的信号并传送给控制器；控制器采用常规器件，实现与各电子部件对应的信号输入、数据运算和信号输出。上述各部件均为根据功能需要能够利用现有技术制作的部件，没有限定形状和尺寸的相关机械部件根据实际功能需要确定其形状和尺寸，不作特定限制。

作为优选，所述车轮为四个且均为麦克纳姆轮，四个所述车轮分别由四个安装于所述小车基座上的所述车轮控制电机对应驱动。这样的结构能够真正实现小车基座的全向移动且不必改变小车基座的方向。

具体地，所述主支架通过转轴或铰链安装于所述小车基座上，所述俯仰旋转驱动器为俯仰旋转控制液压缸，所述俯仰旋转控制液压缸的活塞杆与所述主支架连接。

具体地，所述升降支架通过竖向滑轨或竖向导向杆安装于所述主支架上，所述第三升降驱动器为升降控制液压缸，所述升降控制液压缸的活塞杆与所述升降支架连接。

作为优选，所述第一升降驱动器为第一升降控制电机，两个所述压辊的一端分别与两个压辊连接座连接，两个所述“L”形支架的竖杆上分别设有竖向轨道，两个所述压辊连接座分别安装于两个所述竖向轨道内，两个所述压辊连接座通过横向连杆连接，所述横向连杆的中部设有凸块且该凸块设有竖向螺孔且通过该竖向螺孔套装于竖向丝杆外，所述竖向丝杆的上端与所述第一升降控制电机的转轴连接。

作为优选，所述第二升降驱动器为第二升降控制电机，所述摄像头安装板的横向两端分别置于所述升降支架上的竖向滑槽内，所述摄像头安装板的中部设有螺母且通过该螺母套装于竖向螺杆外且该竖向螺杆的上端与所述第二升降控制电机的转轴连接。

作为优选，所述升降支架上安装有横向丝杆，所述横向丝杆与所述横向移动控制电机的转轴连接，所述横向丝杆由两段螺纹方向相反的螺杆连接而成，两个所述“L”形支架的竖杆上分别设有连接块且该连接块设有横向螺孔且通过该横向螺孔套装于所述横向丝杆的两段螺杆外。

作为优选，所述托辊和压辊的表面均设有防滑条纹，所述托辊和压辊均为外端大、内端小的锥形辊，其锥度一般为0.1-0.2即可。这样不但能防止飞机轮胎打滑，而且在压辊压紧后具有卡住飞机轮胎的功能，轮胎拆卸或者转移过程中确保飞机轮胎不会向外移动掉落。

进一步，为了稳定支撑飞机轮胎的侧面并具有自适应性且不影响飞机轮胎旋转，所述飞机轮胎更换用辅助装置还包括万向球托，多个所述万向球托分别安装于两个所述“L”形支架的竖杆上靠近所述托辊的一侧表面。

进一步，为了实现更精确的自动化控制，所述飞机轮胎更换用辅助装置还包括第一压力传感器、第二压力传感器、防碰撞探头和操作显示器，所述第一压力传感安装于所述升降支架上并用于检测所述压辊的压力，所述第二压力传感器安装于所述“L”形支架的竖杆上并用于检测飞机轮胎的横向压力，多个所述防碰撞探头安装于所述小车基座的边角位置并用于检测障碍物信号，所述第一压力传感器的信号输出端、所述第二压力传感器的信号输出端和所述防碰撞探头的信号输出端分别与所述控制器的信号输入端对应连接，所述操作显示器的信号端与所述控制器的信号端对应连接；所述控制器为PLC即可编程逻辑控制器；操作显示器可采用键盘和显示器结合的操作面板或触摸屏等。

本发明的有益效果在于：

本发明通过将小车基座、主支架、升降支架、“L”形支架、托辊、压辊、摄像头、车轮控制电机、俯仰旋转驱动器、第一升降驱动器、第二升降驱动器、第三升降驱动器、横向移动控制电机、锁紧旋转控制电机和控制器进行有效整合，能够实现对飞机轮胎进行拆卸、转移、取放、安装的自动化或半自动化精准作业，实现飞机轮胎的更换，并能够通过遥控接收器实现遥控，省时省力、快捷高效，而且避免了全人工作业的安全隐患问题。

附图说明

图1是本发明所述飞机轮胎更换用辅助装置的立体图；

图2是本发明所述飞机轮胎更换用辅助装置使用时的立体图之一；

图3是本发明所述飞机轮胎更换用辅助装置使用时的立体图之二；

图4是本发明所述飞机轮胎更换用辅助装置使用时的立体图之三；

图5是本发明所述飞机轮胎更换用辅助装置的电路原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1-图5所示，本发明所述飞机轮胎更换用辅助装置包括小车基座8、第一麦克纳姆轮9、第二麦克纳姆轮20、第三麦克纳姆轮18、第四麦克纳姆轮24、主支架1、升降支架2、“L”形支架6、托辊19、压辊15、摄像头5、摄像头安装板4、万向球托7、第一车轮控制电机、第二车轮控制电机、第三车轮控制电机、第四车轮控制电机(图中未示四个车轮控制电机，位于小车基座8上靠近四角的位置，置于小车基座8的壳体内)、俯仰旋转控制液压缸17、第一升降控制电机10、第二升降控制电机(图中未示，位于升降支架2上靠近摄像头安装板4的位置)、升降控制液压缸(图中未示，位于小车基座8上靠近升降支架2下部的位置)、横向移动控制电机26、锁紧旋转控制电机13、PLC(图中未示，位于小车基座8内部合适的位置)、遥控接收器(图中未示，位于小车基座8内部合适的位置)、第一压力传感器(图中未示)、第二压力传感器(图中未示)、防碰撞探头25和操作显示器16；

其中，第一麦克纳姆轮9、第二麦克纳姆轮20、第三麦克纳姆轮18、第四麦克纳姆轮24安装于小车基座8的底部四角位置且分别由四个安装于小车基座8上的所述第一车轮控制电机、第二车轮控制电机、第三车轮控制电机、第四车轮控制电机对应驱动；

主支架1通过转轴或铰链(图中未示，根据实际需要而定，能够稳定连接且能适度旋转即可)安装于小车基座8上并由安装于小车基座8上的俯仰旋转控制液压缸17驱动俯仰旋转，俯仰旋转控制液压缸17的活塞杆与主支架1连接；

升降支架2通过竖向滑轨或竖向导向杆(图中未示，根据实际需要而定，能够实现对升降支架2平稳限位导向即可)安装于主支架1上并由安装于小车基座8上的所述升降控制液压缸驱动升降，所述升降控制液压缸的活塞杆与升降支架2连接；

两个“L”形支架6横向并列安装于升降支架2上并由安装于升降支架2上的横向移动控制电机26驱动相互靠近和远离移动，具体结构是：升降支架2上安装有横向丝杆3，横向丝杆3与所述横向移动控制电机的转轴连接，横向丝杆3由两段螺纹方向相反的螺杆连接而成，两个“L”形支架6的竖杆上分别设有连接块且该连接块设有横向螺孔且通过该横向螺孔套装于横向丝杆3的两段螺杆外；

两个托辊19横向并列安装于两个“L”形支架6的下部横杆上且能够旋转，其中一个托辊19由安装于升降支架2上的锁紧旋转控制电机13驱动旋转；

两个压辊15横向并列安装于两个“L”形支架6的竖杆上部并能够旋转且能够通过安装于升降支架2上的第一升降控制电机10驱动同步升降，具体结构是：两个压辊15的一端分别与两个压辊连接座14连接，两个“L”形支架6的竖杆上分别设有竖向轨道(图中未标记)，两个压辊连接座14分别安装于两个所述竖向轨道内，两个压辊连接座14通过横向连杆12连接，横向连杆12的中部设有凸块且该凸块设有竖向螺孔且通过该竖向螺孔套装于竖向丝杆11外，竖向丝杆11的上端与第一升降控制电机10的转轴连接；

托辊19和压辊15的表面均设有防滑条纹，托辊19和压辊15均为外端大、内端小的锥形辊；

摄像头5通过摄像头安装板4安装于升降支架2上并位于两个“L”形支架6的竖杆之间的横向正中位置，摄像头安装板4由安装于升降支架2上的所述第二升降控制电机驱动升降，具体结构是：摄像头安装板4的横向两端分别置于升降支架2上的竖向滑槽内，摄像头安装板4的中部设有螺母且通过该螺母套装于竖向螺杆外且该竖向螺杆的上端与所述第二升降控制电机的转轴连接(该结构是优选结构，不是唯一结构，图中未示出)；

多个万向球托7(图中为六个)分别安装于两个“L”形支架6的竖杆上靠近托辊19的一侧表面；

所述第一压力传感安装于升降支架2上并用于检测压辊15的压力(图中未示具体安装结构，具体安装结构根据实际需要而定，只要能够检测压辊15的压力即可)，所述第二压力传感器安装于“L”形支架6的竖杆上并用于检测飞机轮胎21的横向压力(图中未示具体安装结构，具体安装结构根据实际需要而定，只要能够检测飞机轮胎21的横向压力即可，比如安装在万向球托7与“L”形支架6的竖杆之间)，多个防碰撞探头25安装于小车基座8的边角位置并用于检测障碍物信号；

用于接收遥控发射器信号且安装于小车基座8上的所述遥控接收器的信号输出端、摄像头5的信号输出端、所述第一压力传感器的信号输出端、所述第二压力传感器的信号输出端和防碰撞探头25的信号输出端分别与安装于所述小车基座上的所述PLC的信号输入端连接，安装于小车基座8上的操作显示器16的信号端与所述PLC的信号端对应连接，所述PLC的控制输出端分别与所述第一车轮控制电机的控制输入端、所述第二车轮控制电机的控制输入端、所述第三车轮控制电机的控制输入端、所述第四车轮控制电机的控制输入端、俯仰旋转控制液压缸17的控制输入端、第一升降控制电机10的控制输入端、所述第二升降控制电机的控制输入端、所述升降控制液压缸的控制输入端、所述横向移动控制电机的控制输入端和所述锁紧旋转控制电机的控制输入端对应连接。

如图1-图5所示，本发明所述飞机轮胎更换用辅助装置的工作原理如下：

1、飞机轮胎21的拆卸过程：

通过PLC控制第一麦克纳姆轮9、第二麦克纳姆轮20、第三麦克纳姆轮18、第四麦克纳姆轮24实现小车基座8的任意方向移动，直到移动到待拆卸的飞机轮胎21的下方；轮胎螺母已通过手工拆卸，并在轮胎中心轴22上安装导向轴23；初步对准后，利用目前成熟的现有技术，启用图像识别技术，根据图像识别结果自动调整位置，调整升降支架2的位置，使两个托辊19之间的间距和高度与待拆卸的飞机轮胎21保持一致；然后使托辊19从飞机轮胎21的两侧下方插入并与飞机轮胎21接触；然后使压辊15向下移动直到将飞机轮胎21压紧；再缓慢向后移动小车基座8，直到将小车基座8缓慢退出，即完成飞机轮胎21的拆卸工作。

2、飞机轮胎21的安装过程：

步骤一、首先将需要安装的飞机轮胎21置于地面，遥控小车基座8到达飞机轮胎21所在位置，调整好升降支架2和托辊19相对飞机轮胎21之间的位置，使托辊19从飞机轮胎21的两侧下方插入并与飞机轮胎21接触，使压辊15向下移动直到将飞机轮胎21压紧，再将飞机轮胎21托离地面即可开始转运；

步骤二、移动小车基座8，使其靠近待安装的轮胎中心轴22上的导向轴23所在位置，初步调整小车基座8的位置；利用目前成熟的现有技术，启用图像识别技术，根据图像识别结果自动调整位置，直到飞机轮胎21的中心与导向轴23的中心对齐，并使得飞机轮胎21所在平面与导向轴23垂直；作为备选，也可通过遥控发射器进行手动对准，在对准过程中尽量缓慢移动，防止碰撞；

步骤三、飞机轮胎21与导向轴23对准后，可自动或手动缓慢沿轴线方向移动小车基座8，直到导向轴23进入飞机轮胎21的中心孔内；继续移动小车基座8，观察轮胎中心轴22的离合器槽与飞机轮胎21的位置对准后，继续缓慢推进小车基座8直至飞机轮胎21安装到位；

步骤四、飞机轮胎21安装到位后，取下导向轴23，再通过锁紧旋转控制电机使飞机轮胎21正向旋转使其锁紧，同时利用力矩扳手手动锁紧螺帽，完成飞机轮胎21的安装。

上述飞机轮胎21的拆卸和安装工作都只需一人完成，整个更换过程省时省力、精准高效，显著提高了飞机轮胎更换的效率。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (10)

1.一种飞机轮胎更换用辅助装置，其特征在于：包括小车基座、车轮、主支架、升降支架、“L”形支架、托辊、压辊、摄像头、摄像头安装板、车轮控制电机、俯仰旋转驱动器、第一升降驱动器、第二升降驱动器、第三升降驱动器、横向移动控制电机、锁紧旋转控制电机、控制器和遥控接收器，所述车轮安装于所述小车基座的底部且由安装于所述小车基座上的所述车轮控制电机驱动，所述主支架安装于所述小车基座上并由安装于所述小车基座上的所述俯仰旋转驱动器驱动俯仰旋转，所述升降支架安装于所述主支架上并由安装于所述小车基座上的所述第三升降驱动器驱动升降，两个所述“L”形支架横向并列安装于所述升降支架上并由安装于所述升降支架上的所述横向移动控制电机驱动相互靠近和远离移动，两个所述托辊横向并列安装于两个所述“L”形支架的下部横杆上且能够旋转，其中一个所述托辊由安装于所述升降支架上的所述锁紧旋转控制电机驱动旋转，两个所述压辊横向并列安装于两个所述“L”形支架的竖杆上部并能够旋转且能够通过安装于所述升降支架上的所述第一升降驱动器驱动同步升降，所述摄像头通过所述摄像头安装板安装于所述升降支架上并位于两个所述“L”形支架的竖杆之间的横向正中位置，所述摄像头安装板由安装于所述升降支架上的所述第二升降驱动器驱动升降，用于接收遥控发射器信号且安装于所述小车基座上的所述遥控接收器的信号输出端和所述摄像头的信号输出端分别与安装于所述小车基座上的所述控制器的信号输入端连接，所述控制器的控制输出端分别与所述车轮控制电机的控制输入端、所述俯仰旋转驱动器的控制输入端、所述第一升降驱动器的控制输入端、所述第二升降驱动器的控制输入端、所述第三升降驱动器的控制输入端、所述横向移动控制电机的控制输入端和所述锁紧旋转控制电机的控制输入端对应连接。

2.根据权利要求1所述的飞机轮胎更换用辅助装置，其特征在于：所述车轮为四个且均为麦克纳姆轮，四个所述车轮分别由四个安装于所述小车基座上的所述车轮控制电机对应驱动。

3.根据权利要求1所述的飞机轮胎更换用辅助装置，其特征在于：所述主支架通过转轴或铰链安装于所述小车基座上，所述俯仰旋转驱动器为俯仰旋转控制液压缸，所述俯仰旋转控制液压缸的活塞杆与所述主支架连接。

4.根据权利要求1所述的飞机轮胎更换用辅助装置，其特征在于：所述升降支架通过竖向滑轨或竖向导向杆安装于所述主支架上，所述第三升降驱动器为升降控制液压缸，所述升降控制液压缸的活塞杆与所述升降支架连接。

5.根据权利要求1所述的飞机轮胎更换用辅助装置，其特征在于：所述第一升降驱动器为第一升降控制电机，两个所述压辊的一端分别与两个压辊连接座连接，两个所述“L”形支架的竖杆上分别设有竖向轨道，两个所述压辊连接座分别安装于两个所述竖向轨道内，两个所述压辊连接座通过横向连杆连接，所述横向连杆的中部设有凸块且该凸块设有竖向螺孔且通过该竖向螺孔套装于竖向丝杆外，所述竖向丝杆的上端与所述第一升降控制电机的转轴连接。

6.根据权利要求1所述的飞机轮胎更换用辅助装置，其特征在于：所述第二升降驱动器为第二升降控制电机，所述摄像头安装板的横向两端分别置于所述升降支架上的竖向滑槽内，所述摄像头安装板的中部设有螺母且通过该螺母套装于竖向螺杆外且该竖向螺杆的上端与所述第二升降控制电机的转轴连接。

7.根据权利要求1所述的飞机轮胎更换用辅助装置，其特征在于：所述升降支架上安装有横向丝杆，所述横向丝杆与所述横向移动控制电机的转轴连接，所述横向丝杆由两段螺纹方向相反的螺杆连接而成，两个所述“L”形支架的竖杆上分别设有连接块且该连接块设有横向螺孔且通过该横向螺孔套装于所述横向丝杆的两段螺杆外。

8.根据权利要求1所述的飞机轮胎更换用辅助装置，其特征在于：所述托辊和压辊的表面均设有防滑条纹，所述托辊和压辊均为外端大、内端小的锥形辊。

9.根据权利要求1-8中任何一项所述的飞机轮胎更换用辅助装置，其特征在于：所述飞机轮胎更换用辅助装置还包括万向球托，多个所述万向球托分别安装于两个所述“L”形支架的竖杆上靠近所述托辊的一侧表面。

10.根据权利要求1-8任何一项所述的飞机轮胎更换用辅助装置，其特征在于：所述飞机轮胎更换用辅助装置还包括第一压力传感器、第二压力传感器、防碰撞探头和操作显示器，所述第一压力传感安装于所述升降支架上并用于检测所述压辊的压力，所述第二压力传感器安装于所述“L”形支架的竖杆上并用于检测飞机轮胎的横向压力，多个所述防碰撞探头安装于所述小车基座的边角位置并用于检测障碍物信号，所述第一压力传感器的信号输出端、所述第二压力传感器的信号输出端和所述防碰撞探头的信号输出端分别与所述控制器的信号输入端对应连接，所述操作显示器的信号端与所述控制器的信号端对应连接；所述控制器为PLC。