CN110759244B - 矿用起吊、安装、拆卸的智能化平台及控制系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用起吊、安装、拆卸的智能化平台及控制系统与方法，智能化平台包括移动纵梁、起吊单元、固定纵梁、固定横梁、支撑立柱、移动电机、安拆平台、底座驱动单元等，控制系统包括工控机、液压专用伺服控制器、可编程逻辑控制器、伺服控制阀、伺服液压缸Ⅰ、伺服液压缸Ⅱ、姿态陀螺仪、承载压力传感器、位置传感器、液压加载力传感器、电机驱动器、起吊电机和移动电机、编码器、接近开关、数据采集模块、交互控制模块等。本发明是一种集起吊、安装、拆卸的一体化平台，运动控制均采用闭环反馈控制，能快速、精确地对液压支架等煤矿机械进行安装和拆卸工作，提高了工作效率和机械化、自动化、智能化水平。

Description

矿用起吊、安装、拆卸的智能化平台及控制系统与方法

技术领域

本发明属于矿用设备技术领域，涉及一种煤矿井下工作面机械设备安装和拆除工作的起吊设备，具体涉及一种矿用起吊、安装、拆卸的智能化平台及控制系统与方法。

背景技术

随着现代制造业的不断发展，大功率、大采高的设备已经在综采工作面上得到了广泛的应用。由于矿用机械设备都是循环利用的，加上矿井大功率机械设备的应用，导致采场接替频繁，煤矿机械设备的安装和拆卸已经成为制约煤炭开采效率的薄弱环节，因此，必须要提高煤矿机械设备整体的安装拆除效率。

由于液压支架、采煤机等矿用设备的体积大，重量大，而巷道空间小，因此，往往是把这些设备先拆分成几个部件后运到井下，把部件运送到组装室，进行整体组装，再把组装后的整体设备运输到安装位置。这个过程中就需要利用矿用起吊设备对液压支架、采煤机等设备部件进行吊装。由于目前矿用起吊设备的灵活度不高，在矿用机械设备进行起吊、安装、拆卸过程中，不能满足快速、准确地对设备进行姿态调节、吊装定位以及对部件位置和角度的精确要求、智能化程度低，降低了工作效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种矿用起吊、安装、拆卸的智能化平台及控制系统与方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种矿用起吊、安装、拆卸的智能化平台，包括底座驱动单元，所述底座驱动单元包括两个X向平行布置的底座箱体，所述底座箱体由行走电机提供动力；两个所述底座箱体上对称安装有若干个支撑立柱，所述支撑立柱的上端X向平行安装两个固定横梁，所述固定横梁上的左右两端Y向对称平行布置两个固定纵梁，所述底座箱体、支撑立柱、固定横梁、固定纵梁构成了整体支撑框架；

在两个固定纵梁之间的固定横梁上还设置有X向移动纵梁，所述X向移动纵梁1包括对称布置的两个移动纵梁，两个移动纵梁之间设有连杆机构，每个移动纵梁的两端分别设有移动电机，每个移动纵梁上方设置两个移动滑板，每个移动滑板由一个伺服液压缸Ⅱ驱动，伺服液压缸Ⅱ的末端通过连接耳板固定于移动纵梁上，伺服液压缸Ⅱ的活塞端与移动滑板连接，伺服液压缸Ⅱ末端安装位移传感器Ⅱ，每个移动滑板下方安装四个滚子，在伺服液压缸Ⅱ的带动下，在X向移动纵梁上沿着Y方向或相向或相对移动，每个移动滑板下方安装一起吊单元；

在整个装置的后端的两个平行底座箱体之间设置有安拆平台，所述安拆平台包括支撑动平台、约束支撑立柱、底板、底部支撑板；底部支撑板整体安装在平行的两个底部箱体之间，所述底板位于底部支撑板上方，底板下表面上设置有底部支撑加强板，底板与底部支撑板之间还设置有垂直于底部支撑加强板的底部支撑梁，底板的四角分别设置有一条驱动支链，所述驱动支链由伺服液压缸Ⅰ和两个万向节铰链组成，伺服液压缸Ⅰ的两端分别通过一万向节铰链与支撑动平台、底板相连，所述约束支撑立柱位于安拆平台中心位置，约束支撑立柱下端与底板固定连接，约束支撑立柱上端通过万向节铰链与支撑动平台相连；支撑动平台上开有等间距平行的T型槽和螺纹孔，支撑动平台的上表面四周设置有若干个压紧装置，所述压紧装置下部嵌入T型槽中并与支撑动平台螺栓连接，方便根据不同物体底座尺寸的大小，对压紧装置位置进行调整，伺服液压缸Ⅰ上安装液压加载力传感器，末端安装位移传感器，对伺服液压缸的输出力与活塞位移实时监测，底板与底部支撑板之间安装有承重压力传感器，实时监测安拆平台上物体的重力，支撑动平台上安装姿态陀螺仪，实时监测支撑动平台的位姿参数。

进一步地，所述连杆机构包括直线导轨、直线轴承、连接环和连杆，所述直线导轨安装在两个移动纵梁的内侧，直线轴承在直线导轨上滑动，连杆呈X型布置，两个连杆的交叉部设有转动销轴，每个连杆的两端均通过转动销轴与连接环相连，连接环与直线轴承连接，由于连杆机构的存在，两个移动纵梁可以在固定横梁上沿一定行程或相对或相向移动，增加X向移动纵梁1的移动范围。

进一步地，所述压紧装置包括压紧螺柱，压紧螺柱的T型块插入T型槽中，压紧螺柱的头部设置压紧螺母，压紧螺母下方设置压紧板，压紧板下方设置压紧块，压紧块左右两侧开有螺栓孔与支撑动平台上的螺栓孔等距对齐，插入螺栓，强化压紧装置的强度。

进一步地，所述起吊单元包括起吊电机、链条盒、链条轮、起吊链和起吊钩，起吊电机安装在移动滑板下方，链条盒安装在起吊电机的前端，链条轮安装在链条盒内，起吊钩安装在起吊链的一端，起吊链的另一端与链条轮相连。

进一步地，所述起吊电机安装有编码器，该编码器实时记录起吊钩的位置，并形成闭环反馈控制；起吊电机编码器后方安装接近开关，防止X向移动纵梁与固定纵梁发生碰撞。

进一步地，所述支撑立柱与固定纵梁之间设置有支撑杆。

进一步地，所述移动电机安装有编码器，该编码器实时记录移动纵梁的位移量，并形成闭环反馈控制，保证移动纵梁在X向上的精确定位。

本发明的机械装置分为两部分，前半部分存放零散部件，同时也是设备进行起吊和运输的场所，后部分设置安拆平台主要用于物体在安装和拆卸过程中，物体部件与底座之间的位置和姿态调整，为液压支架、采煤机等煤矿机械设备提供安装和拆除的场所，X向移动纵梁1能在两部分之间无死角移动，起到起吊、运输、安装、拆卸作用。

本发明还提供上述矿用起吊、安装、拆卸的智能化平台的控制系统，包括工控机、液压专用伺服控制器、可编程逻辑控制器、伺服控制阀、伺服液压缸Ⅰ、伺服液压缸Ⅱ、姿态陀螺仪、承载压力传感器、位移传感器Ⅰ、位移传感器Ⅱ、液压加载力传感器、电机驱动器、起吊电机和移动电机、编码器、接近开关、数据采集模块、交互控制模块；所述的工控机分别与液压专用伺服控制器、可编程逻辑控制器通讯连接，工控机给液压专用伺服控制器、可编程逻辑控制器下达指令，同时液压专用伺服控制器、可编程逻辑控制器向工控机反馈执行机构的信息；所述的液压专用伺服控制器与伺服控制阀通讯连接，伺服控制阀分别与伺服液压缸Ⅰ、伺服液压缸Ⅱ通讯连接，伺服液压缸Ⅰ、伺服液压缸Ⅱ分别安装连接安拆平台与移动滑板，安拆平台上安装姿态陀螺仪、承载压力传感器，伺服液压缸Ⅰ分别与位移传感器Ⅰ、液压加载力传感器通讯连接，伺服液压缸Ⅱ与位移传感器Ⅱ通讯连接；所述的位移传感器Ⅰ、位移传感器Ⅱ分别与液压专用伺服控制器通讯连接，位移传感器将伺服液压缸的位移量反馈给液压专用伺服控制器，构成闭环反馈系统；所述的液压加载力传感器、姿态陀螺仪、承载压力传感器分别与数据采集模块通讯连接，数据采集模块收集各个传感器的信号，发送给工控机，下位机采集到的反馈信号也传输给工控机；工控机对信号进行集中储存、计算、分析，并将计算结果形成指令传递给下位机，将主要的位置、姿态、压力信号传输给交互控制模块，供操作人员参考，操作人员也可以通过交互控制模块向工控机输入指令。

本发明还提供利用利用上述控制系统进行煤矿机械设备起吊、安装、拆卸的方法，该方法包括以下步骤：

第一步，将煤矿综采设备的零散部件打运至平台前段，操作人员通过交互控制模块向工控机发送控制指令，驱动移动纵梁X向移动、移动滑板Y向移动，找到起吊位置，进而驱动起吊电机，将起吊钩下落至起吊点，将综采设备的安装底板勾起；

第二步，操作人员通过交互控制模块，驱动移动纵梁X向移动、移动滑板Y向移动，将综采设备的安装底板运输至安拆平台，将综采设备的安装底板下落至支撑动平台，安拆平台的支撑动平台初始位置水平，操作人员手动调节压紧装置的位置，并压紧，将综采设备的安装底板固定在支撑动平台上；

第三步，操作人员通过交互控制模块，驱动移动纵梁X向移动、移动滑板Y向移动，继续起吊、运输综采设备其他部件至安拆平，将综采设备后续部件与综采设备的安装底板进行组装，整个过程中所有位移传感器、编码器实时记录执行元件的位置，发送给工控机，并通过交互控制模块实时向操作人员显示，各个执行模块的位置信息；

第四步，操作人员将运输至安拆平台上方的综采设备后续部件与固定在安拆平台上的综采设备的安装底板进行吊装操作，该过程中操作人员通过交互控制模块向工控机输入指令，工控机通过液压专用伺服控制器驱动安拆平台上的四个伺服液压缸Ⅱ联动，进而调整综采设备待安装部件与安装底板之间的位置和姿态，完成组装操作；整个过程中，支撑动平台上的姿态陀螺仪和伺服液压缸Ⅱ上的位移传感器Ⅱ实时监测支撑动平台的运动、姿态信息，发送给工控机和液压专用伺服控制器，形成闭环控制，若监测到不当操作或者奇异位置，工控机立即急停；安拆平台上的承重压力传感器实时监测安拆平台上的承重压力信息，伺服液压缸Ⅱ上的液压加载力传感器实时监测伺服液压缸的油压，进而判断液压缸的输出力，数据采集模块收集承重压力传感器和液压加载力传感器收集到的信息，发送给工控机，工控机进行计算和判断，满足即使在没有工作人员、系统急停不断电的情况下，保证伺服液压缸Ⅱ油压能够支撑安拆平台上待安装物体的重量；

步骤一至四的过程中，工控机实时记录操作人员手动安装的时间；

第五步，操作人员重复上述操作，直至完成综采设备的整体安装过程，工控机对整个安拆过程所有编码器、位移传感器、姿态陀螺仪、承重压力传感器、液压加载力传感器数据以及操作人员手动操作的时间进行存储，形成相应的记录文件；

对于煤矿井下的液压支架、采煤机等综采设备均有固定的型号，同一型号设备的整个安装、拆卸过程第一次通过操作人员手动控制，工控机存储文件以后，对于同一型号的设备可以直接进行自动控制，操作人员的辅助调节。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本装置不仅能够对煤矿井下液压支架、采煤机等设备进行起吊，还提供了安装和拆除的工作台，是一种集起吊、安装、拆卸的一体化平台；

2、本装置安拆平台采用并联式结构，刚度大，承载能力强，灵活度高，能精确、快速地调节待安装物体底座的位置和姿态，同时配合起吊单元完成安装和拆卸工作，提高了工作效率和机械化、自动化水平；

3、本装置为起吊、安装和拆卸提供动力的运动控制均采用闭环反馈控制，起吊钩的定位精度以及液压支架等设备安装和拆卸的精度和效率，操作人员通过交互控制模块对装置发出命令，结合先进的工控机、液压专用伺服控制器、可编程逻辑控制器，形成了智能化煤矿井下机械设备安装和拆卸平台。

附图说明

图1为本发明机械装置的整体结构图；

图2为本发明机械装置的俯视图；

图3为本发明X向移动纵梁的整体结构图；

图4为本发明安拆平台的整体结构图；

图5为本发明安拆平台的侧视图；

图6为本发明的智能化控制系统图；

图中：1、X向移动纵梁，1-1、接近开关，1-2、移动滑板，1-2-1、接近开关，1-3、连杆机构，1-3-1、直线导轨，1-3-2、直线轴承，1-3-3、连接环，1-3-4、连杆，1-4、伺服液压缸Ⅱ，1-5、滚子轮，1-6、连接耳板，2、起吊单元，2-1、起吊电机，2-2、链条盒，2-3、起吊钩，3、固定纵梁，4、支撑立柱，5、固定横梁，6、支撑杆，7、移动电机，8、安拆平台，8-1、约束支撑立柱，8-2、万向节铰链，8-3、伺服液压缸Ⅰ，8-4、压紧装置，8-4-1、压紧螺母，8-4-2、压板，8-4-3、压紧螺柱，8-4-4、压块，8-5、姿态陀螺仪，8-6、液压加载力传感器，8-7、底部支撑加强板，8-8、支撑动平台，8-9、承重压力传感器，8-10、底部支撑梁，8-11、底板，8-12、底部支撑板，9、行走电机，10、底座箱体。

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详细说明。

如图1所示，一种用于煤矿机械设备起吊、安装、拆卸的智能化平台，包括底座驱动单元，所述底座驱动单元包括两个X向平行布置的底座箱体10，底座箱体10布置在井下两平行轨道上方，底座箱体10内部设有驱动系统，底座箱体10底部设有行走轮，行走轮在井下平行轨道上行走，所述底座箱体10由行走电机9提供动力；两个所述底座箱体10上对称安装有若干个支撑立柱4，本实施例中共设置6根支撑立柱4，所述支撑立柱4的上端X向平行安装两个固定横梁5，所述固定横梁5上的左右两端Y向对称平行布置两个固定纵梁3，所述底座箱体10、支撑立柱4、固定横梁5、固定纵梁3构成了整体支撑框架；为了加强支撑强度，所述支撑立柱4与固定纵梁3之间设置有支撑杆6。

如图2、图3所示，在两个固定纵梁3之间的固定横梁5上还设置有X向移动纵梁1，所述X向移动纵梁1包括对称布置的两个移动纵梁，两个移动纵梁之间设有连杆机构1-3，所述连杆机构1-3包括直线导轨1-3-1、直线轴承1-3-2、连接环1-3-3和连杆1-3-4，所述直线导轨1-3-1安装在两个移动纵梁的内侧，所述直线轴承1-3-2在直线导轨1-3-1上滑动，所述连杆1-3-4呈X型布置，两个连杆1-3-4的交叉部设有转动销轴，每个连杆1-3-4的两端均通过转动销轴与连接环1-3-3相连，连接环1-3-3与直线轴承1-3-2连接，由于连杆机构1-3的存在，两个移动纵梁可以在固定横梁5上沿一定行程或相对或相向移动，增加X向移动纵梁1的移动范围。

每个移动纵梁的两端分别设有移动电机7，所述移动电机7安装有编码器，实时记录移动纵梁1的位移量，保证移动纵梁在X向上的精确定位。

每个移动纵梁上方设置两个移动滑板1-2，每个移动滑板1-2由一个伺服液压缸Ⅱ1-4驱动，伺服液压缸Ⅱ1-4的末端通过连接耳板1-6固定于移动纵梁上，伺服液压缸Ⅱ1-4的活塞端与移动滑板1-2连接，所述的伺服液压缸Ⅱ1-4末端还安装有位移传感器Ⅱ，实现对活塞伸出量的位置反馈。

每个移动滑板1-2下方安装四个滚子，在伺服液压缸Ⅱ1-4的带动下，在X向移动纵梁1上沿着Y方向或相向或相对移动。

如图1、图3所示，每个移动滑板1-2下方安装一起吊单元2；所述起吊单元2包括起吊电机2-1、链条盒2-2、链条轮、起吊链和起吊钩2-3，所述起吊电机2-1安装在移动滑板1-2下方，所述链条盒2-2安装在起吊电机2-1的前端，所述链条轮安装在链条盒2-2内，所述起吊钩2-3安装在所述起吊链的一端，起吊链的另一端与链条轮相连。

所述起吊电机2-1安装有编码器，实时记录起吊钩的位置，起吊电机编码器后方安装接近开关1-1，防止X向移动纵梁1与固定纵梁3发生碰撞。

如图1、图2、图4、图5所示，在整个装置后端的两个平行底座箱体10之间设置有安拆平台8，所述安拆平台8包括支撑动平台8-8、约束支撑立柱8-1、底板8-11、底部支撑板8-12；底部支撑板8-12整体安装在平行的两个底部箱体10之间，所述底板8-11位于底部支撑板8-12上方，底板8-11下表面上设置有底部支撑加强板8-7，底板8-11与底部支撑板8-12之间还设置有垂直于底部支撑加强板8-7的底部支撑梁8-10，底板8-11的四角分别设置有一条驱动支链，所述驱动支链由伺服液压缸Ⅰ8-3和两个万向节铰链8-2组成，伺服液压缸Ⅰ8-3的两端分别通过一万向节铰链8-2与支撑动平台8-8、底板8-11相连，所述约束支撑立柱8-1位于安拆平台中心位置，约束支撑立柱8-1下端与底板8-11固定连接，约束支撑立柱8-1上端通过万向节铰链8-2与支撑动平台8-8相连；支撑动平台8-8的上表面四周设置有若干个压紧装置8-4，支撑动平台8-8上开有等间距平行的T型槽和螺纹孔，方便根据不同物体底座尺寸的大小，对压紧装置8-4位置进行调整，所述压紧装置8-4包括压紧螺柱8-4-3，压紧螺柱8-4-3的T型块插入T型槽中，压紧螺柱8-4-3的头部设置压紧螺母8-4-1，压紧螺母8-4-1下方设置压紧板8-4-2，压紧板8-4-2下方设置压紧块8-4-4，压紧块8-4-4左右两侧开有螺栓孔与支撑动平台8-8上的螺栓孔等距对齐，插入螺栓，强化压紧装置8-4的强度，伺服液压缸Ⅰ8-3上安装液压加载力传感器8-6，末端安装位移传感器Ⅰ，对伺服液压缸Ⅰ的输出力与活塞位移实时监测，底板8-11与底部支撑板8-12之间安装有承重压力传感器8-9，实时监测安拆平台上物体的重力，支撑动平台8-8上安装姿态陀螺仪，实时监测支撑动平台8-8的位姿参数。

如图6所示，上述用于煤矿机械设备起吊、安装、拆卸的智能化平台的控制系统包括上位机和下位机，上位机采用工控机，下位机采用液压专用伺服控制器和可编程逻辑控制器，所有控制器和传感器等电气元件均采用防爆设计，控制系统主要控制对象为X向移动纵梁1、移动滑板1-2和安拆平台8，均采用反馈调节控制，提高起吊、安装，起吊、拆除过程中的精度，主要包括工控机、液压专用伺服控制器、可编程逻辑控制器、伺服控制阀、伺服液压缸Ⅰ8-3、伺服液压缸Ⅱ1-4、姿态陀螺仪8-5、承载压力传感器8-9、位移传感器Ⅰ、位移传感器Ⅱ、液压加载力传感器8-7、电机驱动器、起吊电机2-1和移动电机7(控制系统中二者统一称为电机)、编码器、接近开关1-1、数据采集模块、交互控制模块；所述的工控机分别与液压专用伺服控制器、可编程逻辑控制器通讯连接，工控机给液压专用伺服控制器、可编程逻辑控制器下达指令，同时液压专用伺服控制器、可编程逻辑控制器向工控机反馈执行机构的信息；所述的液压专用伺服控制器与伺服控制阀通讯连接，伺服控制阀分别与伺服液压缸Ⅰ1-4、伺服液压缸Ⅱ8-3通讯连接，伺服液压缸Ⅰ1-4、伺服液压缸Ⅱ8-3分别安装连接安拆平台8与移动滑板1-2，安拆平台8上安装姿态陀螺仪8-5、承载压力传感器8-9，伺服液压缸Ⅰ1-4分别与位移传感器Ⅰ、液压加载力传感器8-6通讯连接，伺服液压缸Ⅱ8-3与位移传感器Ⅱ通讯连接；所述的位移传感器Ⅰ、位移传感器Ⅱ分别与液压专用伺服控制器通讯连接，位移传感器将伺服液压缸的位移量反馈给液压专用伺服控制器，构成闭环反馈系统；所述的液压加载力传感器8-6、姿态陀螺仪8-5、承载压力传感器8-9分别与数据采集模块通讯连接，数据采集模块收集各个传感器的信号，发送给工控机，下位机采集到的反馈信号也传输给工控机；工控机对信号进行集中储存、计算、分析，并将计算结果形成指令传递给下位机，将主要的位置、姿态、压力等信号传输给交互控制模块，供操作人员参考，操作人员也可以通过交互控制模块向工控机输入指令。

所述的工控机为中枢运算单元，对支撑动平台的位置姿态和动作信号信息、伺服液压缸11-4和伺服液压缸Ⅱ8-3的液压加载力和活塞位置信息等进行集中运算处理，将处理结果和指令发送给液压专用伺服控制器、可编程逻辑控制器；液压专用伺服控制器控制伺服控制阀，驱动伺服液压缸1和伺服液压缸Ⅱ动作，进而驱动安拆平台、移动滑板完成相应的定位、安装、拆卸任务；支撑动平台上的姿态陀螺仪8-5和伺服液压缸Ⅰ8-3上的位移传感器Ⅰ实时监测支撑动平台的运动、姿态信息，发送给工控机和液压专用伺服控制器，形成闭环控制，若监测到不当操作或者奇异位置，工控机立即急停；安拆平台8上的承重压力传感器8-9实时监测安拆平台上的承重压力信息，伺服液压缸Ⅰ8-3上的液压加载力传感器8-6实时监测伺服液压缸Ⅰ8-3的油压，进而判断液压缸的输出力，数据采集模块收集承重压力传感器8-9和液压加载力传感器8-6收集到的信息，发送给工控机，工控机进行计算和判断，满足即使在没有工作人员、系统急停不断电的情况下，保证伺服液压缸Ⅰ8-3油压能够支撑安拆平台上待安装物体的重量；伺服液压缸Ⅱ1-4在液压专用伺服控制器的控制下，驱动移动滑板1-2在移动纵梁上沿着Y轴往复移动，位移传感器Ⅱ实时反馈伺服液压缸Ⅱ1-4活塞的位置信息，传送给液压专用控制器，形成闭环控制，保证起吊、安装、拆除过程中Y方向上的精确定位；工控机记录伺服液压缸Ⅰ8-3和伺服液压缸Ⅱ1-4上位移传感器的信息，在交互控制模块上显示活塞的伸出量，提示工作人员伺服液压缸的回程量；所述的可编程逻辑控制器通过电机驱动器，控制X向移动纵梁上的4台移动电机7和4台起吊电机2-1，进而驱动移动纵梁在X方向上往复移动和起吊钩2-3在Z方向上的提升、降落动作；移动电机7和起吊电机2-1上均安装有编码器，实时反馈移动纵梁在X方向和起吊钩2-3在Z方向上的位置信息给可编程逻辑控制器，工控机记录运算相应位置数据，在交互控制模块上显示；起吊电机编码器末端与Y向固定纵梁之间安装接近开关，保证X向移动纵梁与固定纵梁间不发生碰撞，若发生特殊情况，接近开关将信息发送给可编程逻辑控制器，电机驱动模块急停。

所述的交互控制模块与工控机通讯连接，实时显示装置各个运动单元的位置、运动、压力信息，工控机运算各个传感器的数据，通过交互控制模块提示工作人员相应的操作；工作人员通过交互控制模块输入相应的控制命令给工控机，工控机控制液压专用伺服控制器和可编程逻辑控制器，完成底层执行模块的动作。

上述控制系统进行煤矿机械设备起吊、安装、拆卸的控制方法，包括以下步骤：

第一步，将煤矿综采设备的零散部件打运至平台前段，操作人员通过交互控制模块向工控机发送控制指令，驱动移动纵梁1X向移动、移动滑板1-2Y向移动，找到起吊位置，进而驱动起吊电机2-1，将起吊钩2-3下落至起吊点，将综采设备的安装底板勾起；

第二步，操作人员通过交互控制模块，驱动移动纵梁1X向移动、移动滑板1-2Y向移动，将综采设备的安装底板运输至安拆平台8，将综采设备的安装底板下落至支撑动平台8-8，安拆平台8的支撑动平台8-8初始位置水平，操作人员手动调节压紧装置8-4的位置，并压紧，将综采设备的安装底板固定在支撑动平台8-8上；

第三步，操作人员通过交互控制模块，驱动移动纵梁1X向移动、移动滑板1-2Y向移动，继续起吊、运输综采设备其他部件至安拆平台8，将综采设备后续部件与综采设备的安装底板进行组装，整个过程中所有位移传感器、编码器实时记录执行元件的位置，发送给工控机，并通过交互控制模块实时向操作人员显示，各个执行模块的位置信息；

第四步，操作人员将运输至安拆平台8上方的综采设备后续部件与固定在安拆平台8上的综采设备的安装底板进行吊装操作，该过程中操作人员通过交互控制模块向工控机输入指令，工控机通过液压专用伺服控制器驱动安拆平台上的四个伺服液压缸Ⅱ8-3联动，进而调整综采设备待安装部件与安装底板之间的位置和姿态，完成组装操作；整个过程中，支撑动平台8-8上的姿态陀螺仪8-5和伺服液压缸Ⅱ8-3上的位移传感器Ⅱ实时监测支撑动平台8-8的运动、姿态信息，发送给工控机和液压专用伺服控制器，形成闭环控制，若监测到不当操作或者奇异位置，工控机立即急停；安拆平台8上的承重压力传感器8-9实时监测安拆平台上的承重压力信息，伺服液压缸Ⅱ8-3上的液压加载力传感器8-6实时监测伺服液压缸的油压，进而判断液压缸的输出力，数据采集模块收集承重压力传感器和液压加载力传感器收集到的信息，发送给工控机，工控机进行计算和判断，满足即使在没有工作人员、系统急停不断电的情况下，保证伺服液压缸Ⅱ8-3油压能够支撑安拆平台上待安装物体的重量；

步骤一至四的过程中，工控机实时记录操作人员手动安装的时间；

第五步，操作人员重复上述操作，直至完成综采设备的整体安装过程，工控机对整个安拆过程所有编码器、位移传感器、姿态陀螺仪、承重压力传感器、液压加载力传感器数据以及操作人员手动操作的时间进行存储，形成相应的记录文件；

同一型号的煤矿综采设备的整个安装、拆卸过程第一次通过操作人员手动控制，工控机存储文件以后，对于同一型号的设备可以直接进行自动控制，操作人员的辅助调节。

Claims (9)

1.一种矿用起吊、安装、拆卸的智能化平台，其特征在于，包括底座驱动单元，所述底座驱动单元包括两个X向平行布置的底座箱体（10），所述底座箱体（10）由行走电机（9）提供动力；两个所述底座箱体（10）上对称安装有若干个支撑立柱（4），所述支撑立柱（4）的上端X向平行安装两个固定横梁（5），所述固定横梁（5）上的左右两端Y向对称平行布置两个固定纵梁（3），所述底座箱体（10）、支撑立柱（4）、固定横梁（5）、固定纵梁（3）构成了整体支撑框架；

在两个固定纵梁（3）之间的固定横梁（5）上还设置有X向移动纵梁（1），所述X向移动纵梁（1）包括对称布置的两个移动纵梁，两个移动纵梁之间设有连杆机构（1-3），每个移动纵梁的两端分别设有移动电机（7），每个移动纵梁上方设置两个移动滑板（1-2），每个移动滑板（1-2）由一个伺服液压缸Ⅱ（1-4）驱动，伺服液压缸Ⅱ（1-4）的末端通过连接耳板（1-6）固定于移动纵梁上，伺服液压缸Ⅱ（1-4）的活塞端与移动滑板（1-2）连接，伺服液压缸Ⅱ（1-4）末端安装位移传感器Ⅱ，每个移动滑板（1-2）下方安装四个滚子，每个移动滑板（1-2）下方安装一起吊单元（2）；

在整个装置后端的两个平行底座箱体（10）之间设置有安拆平台（8），所述安拆平台（8）包括支撑动平台（8-8）、约束支撑立柱（8-1）、底板（8-11）、底部支撑板（8-12）；底部支撑板（8-12）整体安装在平行的两个底部箱体10之间，所述底板（8-11）位于底部支撑板（8-12）上方，底板（8-11）下表面上设置有底部支撑加强板（8-7），底板（8-11）与底部支撑板（8-12）之间还设置有垂直于底部支撑加强板（8-7）的底部支撑梁（8-10），底板（8-11）的四角分别设置有一条驱动支链，所述驱动支链由伺服液压缸Ⅰ（8-3）和两个万向节铰链（8-2）组成，伺服液压缸Ⅰ（8-3）的两端分别通过一万向节铰链（8-2）与支撑动平台（8-8）、底板（8-11）相连，所述约束支撑立柱（8-1）位于安拆平台中心位置，约束支撑立柱（8-1）下端与底板（8-11）固定连接，约束支撑立柱（8-1）上端通过万向节铰链（8-2）与支撑动平台（8-8）相连；所述支撑动平台（8-8）上表面开有等间距平行的T型槽和螺纹孔，支撑动平台（8-8）的上表面四周设置有若干个压紧装置（8-4），所述压紧装置（8-4）下部嵌入T型槽中并与支撑动平台（8-8）螺栓连接，伺服液压缸Ⅰ（8-3）上安装液压加载力传感器（8-6），伺服液压缸Ⅰ（8-3）末端安装位移传感器Ⅰ，底板（8-11）与底部支撑板（8-12）之间安装有承重压力传感器（8-9），支撑动平台（8-8）上安装姿态陀螺仪。

2.根据权利要求1所述的一种矿用起吊、安装、拆卸的智能化平台，其特征在于，所述连杆机构（1-3）包括直线导轨（1-3-1）、直线轴承（1-3-2）、连接环（1-3-3）和连杆（1-3-4），所述直线导轨（1-3-1）安装在两个移动纵梁的内侧，所述直线轴承（1-3-2）在直线导轨（1-3-1）上滑动，所述连杆（1-3-4）呈X型布置，两个连杆（1-3-4）的交叉部设有转动销轴，每个连杆（1-3-4）的两端均通过转动销轴与连接环（1-3-3）相连，连接环（1-3-3）与直线轴承（1-3-2）连接。

3.根据权利要求1所述的一种矿用起吊、安装、拆卸的智能化平台，其特征在于，所述压紧装置（8-4）包括压紧螺柱（8-4-3），压紧螺柱（8-4-3）的T型块嵌入T型槽中，压紧螺柱（8-4-3）的头部设置压紧螺母（8-4-1），压紧螺母（8-4-1）下方设置压紧板（8-4-2），压紧板（8-4-2）下方设置压紧块（8-4-4），压紧块（8-4-4）与支撑动平台（8-8）螺栓连接。

4.根据权利要求1所述的一种矿用起吊、安装、拆卸的智能化平台，其特征在于，所述起吊单元（2）包括起吊电机（2-1）、链条盒（2-2）、链条轮、起吊链和起吊钩（2-3），所述起吊电机（2-1）安装在移动滑板（1-2）下方，所述链条盒（2-2）安装在起吊电机（2-1）的前端，所述链条轮安装在链条盒（2-2）内，所述起吊钩（2-3）安装在所述起吊链的一端，起吊链的另一端与链条轮相连。

5.根据权利要求4所述的一种矿用起吊、安装、拆卸的智能化平台，其特征在于，所述起吊电机（2-1）安装有编码器，起吊电机编码器后方安装接近开关（1-1）。

6.根据权利要求1所述的一种矿用起吊、安装、拆卸的智能化平台，其特征在于，所述支撑立柱（4）与固定纵梁（3）之间设置有支撑杆（6）。

7.根据权利要求1所述的一种矿用起吊、安装、拆卸的智能化平台，其特征在于，所述移动电机（7）安装有编码器。

8.一种权利要求1至7任一项所述的矿用起吊、安装、拆卸的智能化平台的控制系统，其特征在于，包括工控机、液压专用伺服控制器、可编程逻辑控制器、伺服控制阀、伺服液压缸Ⅰ（8-3）、伺服液压缸Ⅱ（1-4）、姿态陀螺仪（8-5）、承载压力传感器（8-9）、位移传感器Ⅰ、位移传感器Ⅱ、液压加载力传感器（8-7）、电机驱动器、起吊电机（2-1）和移动电机（7）、编码器、接近开关（1-1）、数据采集模块、交互控制模块；所述的工控机分别与液压专用伺服控制器、可编程逻辑控制器通讯连接，工控机给液压专用伺服控制器、可编程逻辑控制器下达指令，同时液压专用伺服控制器、可编程逻辑控制器向工控机反馈执行机构的信息；所述的液压专用伺服控制器与伺服控制阀通讯连接，伺服控制阀分别与伺服液压缸Ⅰ（1-4）、伺服液压缸Ⅱ（8-3）通讯连接，伺服液压缸Ⅰ（1-4）、伺服液压缸Ⅱ（8-3）分别安装连接安拆平台（8）与移动滑板（1-2），安拆平台（8）上安装姿态陀螺仪（8-5）、承载压力传感器（8-9），伺服液压缸Ⅰ（1-4）分别与位移传感器Ⅰ、液压加载力传感器（8-6）通讯连接，伺服液压缸Ⅱ（8-3）与位移传感器Ⅱ通讯连接；所述的位移传感器Ⅰ、位移传感器Ⅱ分别与液压专用伺服控制器通讯连接，位移传感器将伺服液压缸的位移量反馈给液压专用伺服控制器，构成闭环反馈系统；所述的液压加载力传感器（8-6）、姿态陀螺仪（8-5）、承载压力传感器（8-9）分别与数据采集模块通讯连接，数据采集模块收集各个传感器的信号，发送给工控机，下位机采集到的反馈信号也传输给工控机；工控机对信号进行集中储存、计算、分析，并将计算结果形成指令传递给下位机，将主要的位置、姿态、压力信号传输给交互控制模块，供操作人员参考，操作人员也可以通过交互控制模块向工控机输入指令。

9.一种利用权利要求8所述的控制系统进行煤矿机械设备起吊、安装、拆卸的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

第一步，将煤矿综采设备的零散部件打运至平台前段，操作人员通过交互控制模块向工控机发送控制指令，驱动移动纵梁（1）X向移动、移动滑板（1-2）Y向移动，找到起吊位置，进而驱动起吊电机（2-1），将起吊钩（2-3）下落至起吊点，将综采设备的安装底板勾起；

第二步，操作人员通过交互控制模块，驱动移动纵梁（1）X向移动、移动滑板（1-2）Y向移动，将综采设备的安装底板运输至安拆平台（8），将综采设备的安装底板下落至支撑动平台（8-8），安拆平台（8）的支撑动平台（8-8）初始位置水平，操作人员手动调节压紧装置（8-4）的位置，并压紧，将综采设备的安装底板固定在支撑动平台（8-8）上；

第三步，操作人员通过交互控制模块，驱动移动纵梁（1）X向移动、移动滑板（1-2）Y向移动，继续起吊、运输综采设备其他部件至安拆平台（8），将综采设备后续部件与综采设备的安装底板进行组装，整个过程中所有位移传感器、编码器实时记录执行元件的位置，发送给工控机，并通过交互控制模块实时向操作人员显示，各个执行模块的位置信息；

第四步，操作人员将运输至安拆平台（8）上方的综采设备后续部件与固定在安拆平台（8）上的综采设备的安装底板进行吊装操作，该过程中操作人员通过交互控制模块向工控机输入指令，工控机通过液压专用伺服控制器驱动安拆平台上的四个伺服液压缸Ⅱ（8-3）联动，进而调整综采设备待安装部件与安装底板之间的位置和姿态，完成组装操作；整个过程中，支撑动平台（8-8）上的姿态陀螺仪（8-5）和伺服液压缸Ⅱ（8-3）上的位移传感器Ⅱ实时监测支撑动平台（8-8）的运动、姿态信息，发送给工控机和液压专用伺服控制器，形成闭环控制，若监测到不当操作或者奇异位置，工控机立即急停；安拆平台（8）上的承重压力传感器（8-9）实时监测安拆平台上的承重压力信息，伺服液压缸Ⅱ（8-3）上的液压加载力传感器（8-6）实时监测伺服液压缸的油压，进而判断液压缸的输出力，数据采集模块收集承重压力传感器和液压加载力传感器收集到的信息，发送给工控机，工控机进行计算和判断，满足即使在没有工作人员、系统急停不断电的情况下，保证伺服液压缸Ⅱ（8-3）油压能够支撑安拆平台上待安装物体的重量；

步骤一至四的过程中，工控机实时记录操作人员手动安装的时间；

第五步，操作人员重复上述操作，直至完成综采设备的整体安装过程，工控机对整个安拆过程所有编码器、位移传感器、姿态陀螺仪、承重压力传感器、液压加载力传感器数据以及操作人员手动操作的时间进行存储，形成相应的记录文件；

同一型号的煤矿综采设备的整个安装、拆卸过程第一次通过操作人员手动控制，工控机存储文件以后，对于同一型号的设备可以直接进行自动控制，操作人员辅助调节。

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