CN112728300A - 一种调平系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动调平技术领域，特别涉及一种调平系统。本发明可编程控制器中包括回收模块，在收腿过程中，回收模块实时采集调平撑腿力矩，当调平撑腿力矩实时值大于力矩归非零值时，则认为调平撑腿力矩满足归零需求；在收腿过程中，以力矩是否满足归零需求为判断依据，当力矩满足归零要求时，如此时行程实时值大于行程归零值，则认为调平撑腿力矩卡死，不进行归零处理，停止调平撑腿回收，并报调平撑腿卡滞故障信息；如此时行程实时值小于行程归零值时，则认为调平撑腿回收到位，控制调平撑腿停止收腿，调平撑腿行程计数器清零。本发明通过改进调平撑腿结构，并相应的改变回收模块中的控制流程，从而提高了系统的可靠性。

Description

一种调平系统

技术领域

本发明涉及自动调平技术领域，特别涉及一种调平系统。

背景技术

随着技术的不断发展和进步，自动调平系统在调平算法、调平精度等方面的技术日趋成熟，自动调平系统的应用范围逐渐广泛。

但是，随着系统应用范围的不断增加，需要调试的设备也越来越多，当产品出现故障后，维修服务也变得较多，如何提高系统的安全性和可靠性是本领域面临的新问题，以减少设备运行、维修等费用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明通过改进调平撑腿结构，并相应的改变回收模块中的控制流程，从而提高了系统的可靠性。

本发明的技术方案是：一种调平系统，包括键盘显示、可编程控制器、水平传感器以及伺服电机，可编程控制器根据水平传感器采集的信号以键盘显示输入信号控制伺服电机完成系统调平，其特征在于：可编程控制器中包括回收模块，在调平撑腿收腿过程中，回收模块实时采集调平撑腿行程，当调平撑腿行程实时值小于行程归零值时，则认为调平撑腿行程满足归零需求；在收腿过程中，回收模块实时采集调平撑腿力矩，当调平撑腿力矩实时值大于力矩归非零值时，则认为调平撑腿力矩满足归零需求；在收腿过程中，以力矩是否满足归零需求为判断依据，当力矩满足归零要求时，如此时行程实时值大于行程归零值，则认为调平撑腿力矩卡死，不进行归零处理，停止调平撑腿回收，并报调平撑腿卡滞故障信息；如此时行程实时值小于行程归零值时，则认为调平撑腿回收到位，控制调平撑腿停止收腿，调平撑腿行程计数器清零。

根据如上所述的一种调平系统，其特征在于：还包括调平撑腿，调平撑腿包括滑柱螺母、壳体、蝶形弹簧、丝杆、固定螺钉、键，其中丝杆外部安装滑柱螺母，壳体尾部和滑柱螺母设置凹槽，键安装于凹槽内，键能够防止滑柱螺母转动，蝶形弹簧通过固定螺钉固定安装在壳体上，使滑柱螺母向后滑动并且在调平撑腿行程末端时，逐渐挤压蝶形弹簧。

根据如上所述的一种调平系统，其特征在于：蝶形弹簧为异形圆环形结构，其外圆直径为112mm，内圆直径为57mm，自由高度为8.5mm，厚度为6mm，最大压缩变形量为0.75mm。

根据如上所述的一种调平系统，其特征在于：可编程控制器还包括调试模块，调试模块包括X轴校零数据、Y轴校零数据。

根据如上所述的一种调平系统，其特征在于：X轴校零数据、Y轴校零数据的设置过程为：

步骤一、使水平工作台处于水平状态；

步骤二、将水平传感器安装在传感器安装点，安装后确保X轴、Y轴读数小于2°；

步骤三、在调平控制系统按键或通过程序修改的方式，使X轴校零数据等于X轴安装读数、Y轴校零数据等于Y轴安装读数。

附图说明

图1是本发明的系统结构图。

图2是本发明的安装示意图。

图3为本发明的水平调节示意图。

图4为调平撑腿伸长状态的结构示意图。

图5为蝶形弹簧主视图。

图6为蝶形弹簧左视图。

附图标记说明：滑柱螺母1、丝杆2、第一轴承3、第二轴承4、第三轴承5、壳体6、蝶形弹簧7、第一固定螺钉8、第二固定螺钉9、轴承座10、螺栓一组11、减速机输出法兰12、减速机13、螺栓二组14、螺栓三组15、电机安装座16、伺服电机17、螺栓四组18、键19、水平工作台101、传感器安装点102、调平撑腿103。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案做进一步说明。

如图1所示，本发明的一种便于调试的调平系统包括键盘显示、可编程控制器、水平传感器以及伺服电机，可编程控制器根据水平传感器采集的信号以键盘显示输入信号控制伺服电机完成系统调平，这在本领域是非常成熟的技术。

如图2和图3所示，本发明包括4根调平撑腿,通过4根调平撑腿的伸出或回收控制调平平台水平调整或系统回收。本发明可编程控制器中的控制软件包括回收模块，在调平撑腿收腿过程中，回收模块实时采集调平撑腿行程，当调平撑腿行程实时值小于行程归零值时，则认为调平撑腿行程满足归零需求；在收腿过程中，回收模块实时采集调平撑腿力矩，当调平撑腿力矩实时值大于力矩归非零值时，则认为调平撑腿力矩满足归零需求；在收腿过程中，以力矩是否满足归零需求为判断依据，当力矩满足归零要求时，如此时行程实时值大于行程归零值，则认为调平撑腿力矩卡死，不进行归零处理，停止调平撑腿回收，并报调平撑腿卡滞故障信息；如此时行程实时值小于行程归零值时，则认为调平撑腿回收到位，控制调平撑腿停止收腿。由于本发明的调平撑腿中包括蝶形弹簧7，在滑柱螺母1左端与蝶形弹簧7接触时，伺服电机17低速运行，采样力矩逐渐增大，通过可编程控制器中的回收模块，当伺服电机17的输出力矩达到控制软件所规定的输出力矩门限，伺服电机17停止工作，因为在低速下回转工作，所以回收力矩可以设置较小，如电机额定力矩的15至25％，在停止后，蝶形弹簧7有向外的推力，所以不存在卡滞情况的发生，故在回收后，调平撑腿无须再伸腿即可行程归零。

在收腿过程中，控制器件实时采集调平撑腿行程位置，当行程实时值小于行程归零值时，则认为调平撑腿行程满足归零需求；如本实施例中，只要撑腿长度误差在0.12mm内则可以进行归零处理，则行程归零值为撑腿长度*100mm/0.12，即行程归零值为100，则实际高速计数器值小于100则满足行程归零，此处只能设置正值，不能设置负值，即每次调平撑腿允许相对于上一次多伸出0.12mm，而不能要求能次缩进一段距离，那样长期积累会导致最后永远不能成功回收调平撑腿，而每次向前一点，如因为某些原因前几次伸出一点点，但后面只有相应的杂物排除也能够正常回收调平撑腿，且调平撑腿一般工作长度在0.5m左右，0.12mm时很小的误差，长期运行也不会影响系统的稳定性。

在收腿过程中，控制器件实时采集调平撑腿力矩，当调平撑腿实时力矩大于力矩归零值时，则认为调平撑腿力矩满足归零需求。在收腿过程中，最好以低速回收，以降低回收力矩，确保回收过程不会损伤后续结构，如正常运行时电机为2500r/min,回收时则转速为250至500r/min，即正常速度的10至20％之间。

本实施例中，如力矩额定值为100，空转力矩一般小于10，则力矩归零值可设置在15至25范围内，如设置为20，则当力矩为23或26时，则认为力矩值满足归零要求，这样降低回收力矩。

在收腿过程中，以力矩是否满足归零需求为判断依据，当力矩满足归零要求时，行程实时值大于行程归零值，则认为调平撑腿力矩卡死，不进行归零处理，停止调平撑腿回收，并报调平撑腿卡滞故障信息；当行程实时值小于行程归零值时，则认为调平撑腿回收到位，调平撑腿停止运动，调平撑腿行程计数器清零，即认为此时撑腿处于起始位置。

当然，作为本发明的进一步方法，当行程实时值小于行程归零值时，则认为调平撑腿回收到位，本发明也可以进入调平撑腿伸腿步骤，调平撑腿伸腿的步骤为：控制调平撑腿向前伸出一小段，然后电机停止转动，然后在控制器中将调平撑腿行程计数器清零，即认为此时撑腿处于起始位置。如本发明中，调平撑腿伸腿伸出0.12mm或0.24mm在进行清零，由于本发明的蝶形弹簧7具有一定的向外推力，故不执行该步骤也不会卡滞。

如图3至图6所示，本发明的还公开了一种调平撑腿，包括滑柱螺母1、壳体6、蝶形弹簧7、丝杆2、固定螺钉、键19，其中丝杆2外部安装滑柱螺母1，壳体6尾部和滑柱螺母1设置凹槽，键19安装于凹槽内，键19能够防止滑柱螺母1转动，使滑柱螺母1只能沿轴向往复移动。蝶形弹簧7通过固定螺钉固定安装在壳体6上，使滑柱螺母1向后滑动并且在调平撑腿行程末端时，逐渐挤压蝶形弹簧7，蝶形弹簧7因受轴向载荷而发生压缩变形，随着压缩变形量的增大，其承受的轴向载荷越大。

如图5和图6所示，本发明的蝶形弹簧7为异形圆环形结构，其外圆直径为112mm，内圆直径为57mm，自由高度为8.5mm，厚度为6mm，最大压缩变形量为0.75mm，当压缩变形量为0.75mm时，其承受的压力为43700N，压应力为1100MPa。本发明的蝶形弹簧7轴向尺寸较小，便于安装，增加的撑腿轴向尺寸和重量较小，相对于整体来说几乎可以忽略。

本发明的一种调平撑腿还可以包括第一轴承3、第二轴承4、第三轴承5、轴承座10、螺栓一组11、减速机输出法兰12、减速机13、螺栓二组14、螺栓三组15、电机安装座16、伺服电机17、螺栓四组18，固定螺钉包括第一固定螺钉8、第二固定螺钉9，第一固定螺钉8、第二固定螺钉9分别固定在蝶形弹簧7的两侧。

本发明的丝杆2与滑柱螺母1通过第一轴承3、第二轴承4、第三轴承5安装在轴承座10内，轴承座10通过螺栓一组11与壳体6固定连接，蝶形弹簧7通过第一固定螺钉8、第二固定螺钉9限制在壳体6与丝杆2之间，丝杆2尾部与减速机13输出法兰相连，减速机13输出法兰通过螺栓三组15固定在电机安装座16上，伺服电机17通过螺栓四组18固定在电机安装座16上。

本发明的电机通过减速机13将转矩传递到丝杆2，丝杆2转动，键19阻止滑柱螺母1转动，进而推动滑柱螺母1在壳体6内作往复直线移动。在此装置中，当滑柱螺母1运行到丝杆2行程左端时(蝶形弹簧7安装一侧)，如图3所示，滑柱螺母1左端与蝶形弹簧7接触，此时伺服电机17低速运行，采样力矩逐渐增大，通过可编程控制器中的控制软件，当伺服电机17的输出力矩达到控制软件所规定的输出力矩门限(一般为电机额定力矩的50％)，伺服电机17停止工作，同时丝杆螺旋副因轴向载荷作用而自锁，防止滑柱螺母1从壳体6中旋出。此时，伺服电机17通过传动机构输出的轴向载荷小于蝶形弹簧7所能承受的最大轴向载荷。当调平撑腿装置重新工作时，伺服电机17输出额定力矩，伺服电机17通过传动机构输出的轴向载荷大于滑柱螺母1对蝶形弹簧7的压力，梯形丝杆螺旋副工作正常，滑柱螺母1伸出。

本发明可编程控制器还包括调试模块，调试模块包括X轴校零数据、Y轴校零数据，如图3所示，X轴校零数据、Y轴校零数据的设置过程为：

步骤一、使水平工作台101处于水平状态。操作人员将水平检测仪放置在水平工作台101，使水平检测仪在各个方向转动时，都气泡处于中心位置(即处于水平点)，在实际调试过程中，一般调平撑腿103都具有低速转动过程，操作人员可以在低速状态下分别升高或降低相应的调平撑腿103使水平工作台101处于水平点，此时相当于高精度调平，一般操作人员能够在几分钟之内将水平工作台101调平至水平状态。

步骤二、将水平传感器安装在传感器安装点102，安装后只要确保大致水平即可，如安装后X轴、Y轴读数可以为1°或0.5°，因为一般水平传感器能够确保高精度输出的区间在-2°至2°之间，所以安装后水平传感器实际读数只要小于2°即可确保高精度调平。不过对于安装人员来说，X轴、Y轴安装后读数在0.4°不会降低其安装速度，一般可以在几分钟之内将相应的角度调节在该读数范围内。本发明将水平工作台101处于水平状态下安装固定后水平传感器的读数称为安装读数，对于双轴传感器来说，安装读数包括X轴安装读数、Y轴安装读数。

步骤三、在调平控制系统按键或通过程序修改的方式，使X轴校零数据等于X轴安装读数、Y轴校零数据等于Y轴安装读数。从而完成X轴校零数据、Y轴校零数据的设置工作。

本发明的可编程控制器在调平过程、角度范围控制使用X轴使用数据、Y轴使用数据进行控制，其中X轴使用数据等于X轴实时数据减去X轴校零数据，Y轴使用数据等于Y轴实时数据减去Y轴校零数据。

本发明列举了双轴安装的情况，本发明的方法同样适用于单轴安装和调试。

采用本发明的安装调节方式，其误差主要在于步骤一中水平工作台101调平其误差，步骤二中安装过程引入的误差可以通过步骤三和程序消化，不存在误差，故本发明安装过程可以提高调平系统的调平精度。一般来说，步骤一的误差范围可以控制在0.001°之内，相对于现有的0.05°的误差，本发明大幅度提高了安装精度，故本发明的方法特别适用于需要高精度调平的装备中，如对于工作时水平工作台101小于0.1°的装备，采用本发明的方法进行调试安装，能够确保最终的工作精度，且最终调整时间短，在十分钟内可以完成高精度安装调试。而以往将水平工作台101调平后再调节水平传感器的方案，调节时间一般在半小时左右，切精度差。

Claims (6)

1.一种调平系统，包括键盘显示、可编程控制器、水平传感器以及伺服电机，可编程控制器根据水平传感器采集的信号以键盘显示输入信号控制伺服电机完成系统调平，其特征在于：可编程控制器中包括回收模块，在调平撑腿收腿过程中，回收模块实时采集调平撑腿行程，当调平撑腿行程实时值小于行程归零值时，则认为调平撑腿行程满足归零需求；在收腿过程中，回收模块实时采集调平撑腿力矩，当调平撑腿力矩实时值大于力矩归非零值时，则认为调平撑腿力矩满足归零需求；在收腿过程中，以力矩是否满足归零需求为判断依据，当力矩满足归零要求时，如此时行程实时值大于行程归零值，则认为调平撑腿力矩卡死，不进行归零处理，停止调平撑腿回收，并报调平撑腿卡滞故障信息；如此时行程实时值小于行程归零值时，则认为调平撑腿回收到位，控制调平撑腿停止收腿，调平撑腿行程计数器清零。

2.根据权利要求1所述的一种调平系统，其特征在于：还包括调平撑腿，调平撑腿包括滑柱螺母、壳体、蝶形弹簧、丝杆、固定螺钉、键，其中丝杆外部安装滑柱螺母，壳体尾部和滑柱螺母设置凹槽，键安装于凹槽内，键能够防止滑柱螺母转动，蝶形弹簧通过固定螺钉固定安装在壳体上，使滑柱螺母向后滑动并且在调平撑腿行程末端时，逐渐挤压蝶形弹簧。

3.根据权利要求2所述的一种调平系统，其特征在于：蝶形弹簧为异形圆环形结构，其外圆直径为112mm，内圆直径为57mm，自由高度为8.5mm，厚度为6mm，最大压缩变形量为0.75mm。

4.根据权利要求1所述的一种调平系统，其特征在于：在回收过程中，伺服电机低速回收运转。

5.根据权利要求1所述的一种调平系统，其特征在于：可编程控制器还包括调试模块，调试模块包括X轴校零数据、Y轴校零数据。

6.根据权利要求5所述的一种调平系统，其特征在于：X轴校零数据、Y轴校零数据的设置过程为：

步骤一、使水平工作台处于水平状态；

步骤二、将水平传感器安装在传感器安装点，安装后确保X轴、Y轴读数小于2°；

步骤三、在调平控制系统按键或通过程序修改的方式，使X轴校零数据等于X轴安装读数、Y轴校零数据等于Y轴安装读数。

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