CN113501432B - 三维调姿吊运设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及重载搬运设备技术领域，针对现有搬运设备无法进行多向调整以实现精准定位的缺陷，公开一种三维调姿吊运设备，包括大车、小车和吊具，大车移动方向为X方向，小车移动方向为Y方向，负载起吊方向为Z方向，大车上配置第一小车和第二小车；第二小车所对应的吊具包括上横梁和下横梁，下横梁以可绕定点转动的方式活动设置在上横梁上，上横梁上均匀分布有两个吊点，第一小车所对应的吊具包括横梁，横梁中心设置一个吊点，各吊点与小车柔性连接；第二小车对应吊具的下横梁上设有曳引机构控制负载作以X方向为轴向进行旋转的X轴向偏摆移动、上横梁上设有曳引机构控制负载作以Z方向为轴向进行旋转的Z轴向偏摆移动。

Description

三维调姿吊运设备

技术领域

本发明属于重载搬运作业技术领域，具体地，涉及一种三维调姿吊运设备。

背景技术

在搬运作业领域，采用天车搬运大型构件的技术已十分成熟，对大型构件在搬运过程中的防摇和定位也有很多研究，但搬运定位的研究大部分集中在对吊运物的摆放定位，而对于装配过程定位的搬运研究还不够深入，例如公开号为CN202055175U的专利公开一种箱梁提梁机吊梁天车的起吊装置，虽然其是对箱梁进行精确定位，但也仅是简单对箱梁在X方向、Y方向和Z方向进行调整以使其更精确地落至桥墩上，未涉及到其它方向或角度的调整。

目前大范围空间搬运合装一般是采用天车进行搬运，但在合装过程中通常存在调节和定位精度差的问题，需要人工反复调整工件位置，而这种调整并不是简单进行X方向、Y方向和Z方向的调整就能实现的，因此严重影响了作业效率，无法满足现代化生产线的生产节奏。

发明内容

本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种可对吊装物料进行全方位位置调整的空中三维调姿吊运设备，以确保更快捷地完成物料装配过程。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种三维调姿吊运设备，包括大车、小车和吊具，大车移动方向为X方向，小车移动方向为Y方向，负载起吊方向为Z方向，大车上配置的小车数量为两个，分别为第一小车、第二小车；第二小车所对应的吊具包括上横梁和下横梁，下横梁以可绕定点转动的方式活动设置在上横梁上，上横梁上均匀分布有两个吊点，第一小车所对应的吊具包括横梁，横梁中心设置一个吊点，各吊点与小车柔性连接；第二小车对应吊具的下横梁上设有曳引机构控制负载作以X方向为轴向进行旋转的X轴向偏摆移动、上横梁上设有曳引机构控制负载作以Z方向为轴向进行旋转的Z轴向偏摆移动。

进一步地，各吊点和小车之间均通过吊装绳索连接，各吊点处的吊装绳索与对应小车形成三角形结构。

进一步地，上横梁上均匀固定多个滚轮，滚轮上插设转轴，下横梁上也对应布置有转轴，上横梁和下横梁之间通过连接板相接，连接板上下两端分别与上横梁、下横梁上的转轴铰接。

进一步地，大车行进终点处设有定位锥，大车两端分别设置端梁，端梁上布置平行于X方向的导轨，导轨上设有有可与定位锥配合进行大车粗定位后控制大车沿X方向移动的微动机构。

更进一步地，微动机构包括安装座、可与定位锥嵌合的压块、带动压块升降的伸缩缸及设置在端梁上的曳引机构，伸缩缸固定在安装座上，安装座上设有与导轨适配的导向轮，曳引机构的绳索开放端分别连接在安装座沿X方向的两侧。

再进一步地，微动机构还包括为压块升降提供导向作用的导向结构，导向结构包括分别设于伸缩缸两侧的多个呈竖直上下排布的导向滚轮及紧挨每侧导向滚轮设置的导向框架，导向框架与压块连接。

进一步地，还包括可控制第一小车、第二小车在完成行进粗定位后沿Y方向移动的曳引机构组。

更进一步地，曳引机构组包括分别与第一小车、第二小车连接的两个曳引机构。

进一步地，大车上设有激光测距传感器，大车行进终点处安装有与激光测距传感器对应的激光反射板。

进一步地，小车上设有绝对值编码器。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

采用双小车起吊负载，两个小车上共布置3个吊点，通过对吊点进行适当的提拉和下放即可使负载作以Y方向为轴向进行旋转的Y轴向偏摆移动，通过第二小车下横梁上的曳引机构可控制负载作以X方向为轴向进行旋转的X轴向偏摆移动，通过第二小车上横梁上的曳引机构可控制负载作以Z方向为轴向进行旋转的Z轴向偏摆移动，从而实现负载的空间三维调整；

大车端部设置微动机构，大车在运行到位后，微动机构可带动大车继续在X方向作微小移动，双小车上配置的曳引机构组可使第一小车、第二小车在Y方向进行微距离调整；结合前述的三维空间调整，最终可实现负载在X方向、Y方向、Z方向的定位精度达2.0mm以上，且在X轴向、Y轴向和Z轴向的偏摆定位精度达0.1°以上。

附图说明

图1为实施例1所述的三维调姿吊运设备的整体结构示意图；

图2为实施例1所述的下横梁和上横梁在连接处的侧视图；

图3为实施例1所述的微动机构的内部结构示意图；

图4为实施例1所述的微动机构的内部结构侧视图；

图5为实施例1所述的大车被微动机构带动发生微小位移的过程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1中的三维调姿吊运设备，主要用于工程机械行业大件负载的合装作业，其包括大车1、小车和吊具，大车1移动方向为X方向，小车移动方向为Y方向，负载起吊方向为Z方向，其中大车上配置的小车数量为两个，分别为第一小车21、第二小车22，两个小车之间的距离视负载的体积而定(图1中第一小车、第二小车对应吊具所吊的负载只是示意，实际上两个吊具是共同吊一个负载)；第二小车22所对应的吊具包括上横梁31和下横梁32，下横梁32以可绕定点转动的方式活动设置在上横梁31上，上横梁31上均匀分布有两个吊点4，第一小车21所对应的吊具包括横梁5，横梁5中心设置一个吊点4，各吊点与小车均通过钢丝绳柔性连接，且各吊点处的钢丝绳与对应小车主体形成三角形结构；第二小车22对应吊具的下横梁32上设有曳引机构6控制负载作以X方向为轴向进行旋转的X轴向偏摆移动、上横梁31上设有曳引机构6控制负载作以Z方向为轴向进行旋转的Z轴向偏摆移动，负载的Y轴向偏摆移动则通过钢丝绳对第一小车21对应吊具和第二小车22对应吊具进行提拉或下放操作实现，第二小车对应吊具两端的两个吊点需同步提拉或下放。上述调节过程均以各吊点处钢丝绳与相应小车对应形成稳定的三角形结构为基准进行，充分保证了负载吊装过程中的各向柔性调节。

大车1上设有激光测距传感器，大车行进终点处安装有与激光测距传感器对应的激光反射板，以实时反馈大车在三维空间的位置。第一小车21、第二小车22上也均安装有激光测距传感器，各小车轨道末端位置处也同样安装有与相应激光测距传感器对应的激光反射板，以实时反馈第一小车、第二小车在三维空间的位置。各小车上还设有绝对值编码器，以实时反馈各小车对应吊具在三维空间的位置。地面布置有常规的测量识别系统对吊装负载在三维空间的位置进行实时检测(此处的测量识别系统属现有技术，不在此赘述)。

参见图1和图2，上横梁31上均匀固定多个滚轮71，滚轮上插设转轴，下横梁32上也对应布置有转轴，上横梁31和下横梁32之间通过连接板72相接，连接板72上下两端分别与上横梁31、下横梁32上的转轴铰接，此时下横梁32相当于被铰接在上横梁31上。

现在来看图1，第二小车上横梁31上曳引机构6的钢丝绳两端分别连接在下横梁的两侧，且虽然从图中看，钢丝绳两端是对称分布在下横梁两侧的，但实际上钢丝绳是一端连接在下横梁一侧的头部、另一端连接在下横梁另一侧的尾部。该曳引机构工作时，会对下横梁产生拉力迫使下横梁32发生平面旋转(即Z轴向偏摆)，从而带动负载发生Z轴向偏摆位移。第二小车下横梁32上的曳引机构6钢丝绳两端连接负载，该曳引机构工作时，负载两端会发生X轴向偏摆移动。

大车1行进终点处设有定位锥8，大车1两端分别设置端梁11，端梁底部安装有可在驱动电机控制下沿桥架轨道行走的行走轮12，如图3和图4所示，端梁11顶部具有沿大车长度方向延伸的平台，平台下表面布置有平行于X方向的导轨13，导轨13上设有有可与定位锥8配合进行大车粗定位后控制大车沿X方向移动的微动机构9，具体地，微动机构包括安装座、可与定位锥嵌合的压块92、带动压块升降的伸缩缸93及设置在端梁上的曳引机构6，微动机构整体由曳引机构托住，安装座包括可与导轨适配滑移的导向轮911及用于容纳伸缩缸的座体912，座体912和导向轮911铰接，座体912呈套筒结构，伸缩缸93固定在安装座座体912内，座体内还设有为压块92升降提供导向作用的导向结构，导向结构包括分别设于伸缩缸93两侧的多个呈竖直上下排布的导向滚轮94及紧挨每侧导向滚轮设置的导向框架95，导向框架95与压块92连接，导向滚轮94通过杆件96架设在座体912内；曳引机构的绳索开放端分别连接在安装座沿X方向的两侧；此外，压块上与定位锥配合的凹进部分921并非完全与定位锥8的锥部结构匹配，即压块凹进部分921的凹面并非完全与定位锥锥部结构的锥面贴合，而是具有一定的间距，以避免曳引机构在对大车进行牵引驱动时发生卡滞。

图5示出了大车1被微动机构9驱动的过程，大车1在行进到终点后，微动机构的伸缩缸93伸缩端伸出，控制压块92竖直下移，直至其与定位锥8接触到位，之后通过曳引机构驱动，可使大车继续发生X方向的微小距离移动，实现大车在X方向的精准定位。

再来看图1，吊运设备还包括可控制第一小车、第二小车在完成行进粗定位后沿Y方向移动的曳引机构组100，曳引机构组一般由两个曳引机构组成，两个曳引机构可通过联动控制或独立控制的方式来完成第一小车和第二小车在Y方向的位移调整，本实施例曳引机构组的两个曳引机构是分别独立控制第一小车、第二小车的，通过相应的曳引机构驱动对应小车沿大车长度方向滑移，实现不同体积负载的搬运作业和精准定位。

本申请所述的曳引机构为现有技术，主要由电动机、制动器、联轴器、减速箱、曳引轮、机架和导向轮及附属盘车手轮等部件组成。曳引机构结构简单、工作可靠，其驱动属于软驱动或软连接，能有效提高吊运设备控制系统的驱动效率和精准性，同时又可显著降低吊运设备的生产工艺难度和制造成本。

本申请吊运设备并不限于大件负载的合装吊装，也可应用在其它有相应需求的定位场合。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种三维调姿吊运设备，包括大车、小车和吊具，大车移动方向为X方向，小车移动方向为Y方向，负载起吊方向为Z方向，其特征在于，大车上配置的小车数量为两个，分别为第一小车、第二小车；第二小车所对应的吊具包括上横梁和下横梁，下横梁以可绕定点转动的方式活动设置在上横梁上，上横梁上均匀分布有两个吊点，第一小车所对应的吊具包括横梁，横梁中心设置一个吊点，各吊点与小车柔性连接；第二小车对应吊具的下横梁上设有曳引机构控制负载作以X方向为轴向进行旋转的X轴向偏摆移动、上横梁上设有曳引机构控制负载作以Z方向为轴向进行旋转的Z轴向偏摆移动；

大车行进终点处设有定位锥，大车两端分别设置端梁，端梁上布置平行于X方向的导轨，导轨上设有可与定位锥配合进行大车粗定位后控制大车沿X方向移动的微动机构；

微动机构包括安装座、可与定位锥嵌合的压块、带动压块升降的伸缩缸及设置在端梁上的曳引机构，伸缩缸固定在安装座上，安装座上设有与导轨适配的导向轮，曳引机构的绳索开放端分别连接在安装座沿X方向的两侧；

微动机构还包括为压块升降提供导向作用的导向结构，导向结构包括分别设于伸缩缸两侧的多个呈竖直上下排布的导向滚轮及紧挨每侧导向滚轮设置的导向框架，导向框架与压块连接。

2.根据权利要求1所述的三维调姿吊运设备，其特征在于，各吊点和小车之间均通过吊装绳索连接，各吊点处的吊装绳索与对应小车形成三角形结构。

3.根据权利要求1所述的三维调姿吊运设备，其特征在于，上横梁上均匀固定多个滚轮，滚轮上插设转轴，下横梁上也对应布置有转轴，上横梁和下横梁之间通过连接板相接，连接板上下两端分别与上横梁、下横梁上的转轴铰接。

4.根据权利要求1所述的三维调姿吊运设备，其特征在于，还包括可控制第一小车、第二小车在完成行进粗定位后沿Y方向移动的曳引机构组。

5.根据权利要求4所述的三维调姿吊运设备，其特征在于，曳引机构组包括分别与第一小车、第二小车连接的两个曳引机构。

6.根据权利要求1所述的三维调姿吊运设备，其特征在于，大车上设有激光测距传感器，大车行进终点处安装有与激光测距传感器对应的激光反射板。

7.根据权利要求1所述的三维调姿吊运设备，其特征在于，小车上设有绝对值编码器。