CN114560273A - 翻转机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高铁设备维修技术领域，特别是一种用于变频器箱体的翻转机。该翻转机包括机架(21)和设置在该机架(21)顶部的第一行走机构(24)、提升机构(27)和悬挂件(22)，以及设置在机架(21)底部的第二行走机构(26)和支承件(23)，还包括控制器(3)。控制器(3)通过控制翻转机的第一行走机构(24)、第二行走机构(26)和提升机构(27)的运行速度和方向，就可以保证对目标翻转体(1)的翻转过程的效率和安全性，更利于对翻转过程的自动控制，还可以节约翻转过程所需的空间并减小翻转机的体积和占地面积。

Description

翻转机
技术领域
本发明涉及高铁设备维修技术领域，特别是一种用于变频器箱体的翻转机。
背景技术
高铁上使用的变频器在需要维修时，一般将变频器箱体整个从高铁上拆下来然后运输至工厂维修。在变频器箱体从高铁上拆下来或者安装至高铁上时，变频器箱体的底部朝下，而在变频器维修时，需要将变频器箱体的底部朝上来对变频器进行拆装操作。
目前，针对变频器箱体的翻转并没有专门的设备，一般利用天车配合其他设备来进行，但是变频器及其箱体整个的重量达到几百公斤，在对变频器进行拆装的过程中难以对变频器箱体的翻转进行可靠控制，翻转的效率不高且存在变频器箱体掉落的安全风险。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种翻转机，用以提高对目标翻转体的翻转效率、稳定性以及安全性。本实施例的翻转机用于对目标翻转体进行上下翻转，该目标翻转体的相对两端分别设置有连接杆。该翻转机包括机架和设置在该机架顶部的第一行走机构、提升机构和悬挂件，以及设置在机架底部的第二行走机构和支承件，还包括控制器。第一行走机构设置在机架的顶部，提升机构设置在第一行走机构上并可在第一行走机构的驱动下沿机架的长度方向移动，悬挂件连接在提升机构上并可在提升机构的驱动下进行升降，且悬挂件的另一端用于挂接目标翻转体的一端的连接杆。第二行走机构设置在机架的底部，支承件支承连接在第二行走机构上并可在第二行走机构的驱动下沿机架的长度方向移动，且其另一端用于连接目标翻转体的另一端的连接杆。控制器与第一行走机构、提升机构和第二行走机构信号连接，且配置成在对目标翻转体进行翻转的过程中，控制第一行走机构和第二行走机构的运行速度并使二者沿相反的方向移动，同时控制提升机构的提升速度或下放速度，以将目标翻转体进行上下翻转。
示例性地，当上述的目标翻转体为高铁上的变频器箱体时，变频器箱体的翻转过程中朝向不变的两个相对的侧面上分别在其两端设置有一个连接杆，且连接杆垂直于朝向不变的侧面设置，一个侧面上的两个连接杆分别正对另一个侧面上的两个连接杆。相应地，翻转机可以包括一对悬挂件和一对支承件，其中，每个悬挂件的另一端分别用于挂接目标翻转体的两个相对侧面上正对的两个连接杆中的一个，以及，每个支承件的另一端分别用于连接目标翻转体的两个相对侧面上另外正对的连接杆中的一个。其中，每个悬挂件可以由保持同步运行的独立的提升机构提升，也可以由同一提升机构提升。此外，对于其他种类的目标翻转体，该连接杆也可以设置在与该连接杆平行的侧面上同时垂直于朝向不变的两个相对的侧面，即当目标翻转体转动至竖直位置时，两个连接杆分别在其顶部和底部。
示例性地，在对目标翻转体进行翻转之前，目标翻转体水平放置且底部朝下，翻转机上的悬挂件和支承件分别与目标翻转体的相对两端的连接杆连接，当对目标翻转体开始翻转后，翻转机利用提升机构将目标翻转体的一端缓慢抬高，同时在第一行走机构和第二行走机构的驱动作用下将目标翻转体转动至竖直位置，然后第一行走机构和第二行走机构继续保持原先的运行方向，同时利用提升机构将目标翻转体的对应端缓慢下放，即可将目标翻转体翻转至底部朝上的位置。
关于悬挂件和支承件与目标翻转体上的连接杆的连接方式，在一种优选的实施方式中，该翻转机还包括：U型挂钩和U型支座，U型挂钩的开口端连接在悬挂件的另一端，且其开口供一个连接杆进入且其内侧底壁用于支承一个连接杆，例如，悬挂件的一端可以有两根平行的绳索，两根绳索分别与U型挂钩的开口端的两侧的穿孔连接。U型支座的背向其开口端的一侧底壁连接在支承件的另一端，且其开口供一个连接杆进入且其内侧底壁用于支承一个连接杆。
示例性地，在对目标翻转体进行翻转之前，可以通过控制器控制第一行走机构、第二行走机构、提升机构和顶升机构，将U型挂钩和U型支座分别移动至目标翻转体的相对两端的连接杆的下方，通过提升机构和顶升机构分别控制悬挂件和支承件上升，可使U型挂钩挂在目标翻转体的连接杆上，以及U型支座顶靠在目标翻转体的连接杆上，从而实现悬挂件和支承件与目标翻转体的连接。此外，在对目标翻转体进行翻转之后，通过控制提升机构和顶升机构可使U型挂钩和U型支座脱离目标翻转体。由此可见，通过设置U型挂钩和U型支座能够使得目标翻转体与翻转机的连接和脱离过程更方便。
在上述实施例提供的翻转机的一种优选的实施方式中，U型挂钩的内壁沿其延伸方向分别在其两侧设置有限位壁以形成卡置轴承的限位槽，以使连接杆可通过至少一轴承支承在该限位槽内。U型支座的内壁沿其延伸方向分别在其两侧设置有限位壁以形成卡置轴承的限位槽，以使连接杆可通过至少一轴承支承在该限位槽内。
示例性地，目标翻转体上的连接轴可以为棱柱形或者圆柱形，且均可连接轴承。目标翻转体上的连接轴通过轴承与U型挂钩或U型支座的限位槽的配合，避免了在对目标翻转体翻转过程中目标翻转体沿连接杆的轴向的位移，提高了目标翻转体翻转过程的稳定性。同时，通过U型挂钩和U型支座的限位槽与轴承的配合，可以使目标翻转体上的连接杆相对于U型挂钩和U型支座的转动更方便，能够进一步提高目标翻转体翻转过程的稳定性。例如，在同一连接杆上可以同轴设置两个或三个轴承与U型挂钩或U型支座上的限位槽配合，通过增大连接杆的支承面降低其局部压强，有利于目标翻转体的翻转过程更稳定以及更安全。
机架的一侧还可以形成有供目标翻转体进出的通行口，机架的底部还可以设置有车轮。示例性地，翻转机的机架可以为钢架结构，通过平板车可以运载目标翻转体经过该通行口进出机架。此外，当机架需要搬移时，利用其底部的车轮能够使得其搬移过程更方便。
从上述方案中可以看出，通过控制翻转机的第一行走机构、第二行走机构和提升机构的运行速度和方向，就可以保证对目标翻转体的翻转过程的效率和安全性，更利于对翻转过程的自动控制。此外，由于第一行走机构和第二行走机构同时运行，还可以节约翻转过程所需的空间并减小翻转机的体积和占地面积；通过调整第一行走机构和第二行走机构的初始位置，还可以适应对不同长度的目标翻转体的翻转。
该控制器的信号输入端可以连接有拉力传感器、压力传感器、图像采集设备和位移传感器，控制器的信号输出端可以连接有第一行走机构、顶升机构、第二行走机构和提升机构，控制器可以根据其信号输入端获取的数据信息来对连接在其信号输出端的设备进行控制，具体请见后文。
在上述实施例提供的翻转机的一种优选的实施方式中，控制器还配置成：在第一阶段，在将目标翻转体由底面朝下翻转至底面朝水平方向的过程中，控制第一行走机构、第二行走机构产生的总位移量x和提升机构产生的位移量y与目标翻转体的相对两端的连接杆之间的距离R满足如下公式：(R-x)2+y2＝R2。在该过程中，通过控制第一行走机构和第二行走机构以使悬挂件和支承件在水平方向上的距离先减小，同时通过控制提升机构使悬挂件和支承件在竖直方向上的距离先逐渐增大，直至悬挂件和支承件位于同一竖直水平面，即目标翻转体由底面朝水平方向。
在第二阶段，在将目标翻转体由底面朝水平方向翻转至底面朝上的过程中，控制第一行走机构、第二行走机构产生的总位移量x和提升机构产生的位移量y与目标翻转体的相对两端的连接杆之间的距离R满足如下公式：x2+(R-y)2＝R2。在该过程中，当悬挂件和支承件位于同一竖直水平面后，再通过控制第一行走机构和第二行走机构以使悬挂件和支承件在水平方向上的距离反向增大，并使悬挂件和支承件在竖直方向上的距离逐渐减小。
其中，可以通过位移传感器来监测悬挂件和支承件在水平方向和竖直方向上的位移，控制器与该位移传感器信号连接，可以根据其监测结果来及时地对第一行走机构、第二行走机构和提升机构的运行状态进行修正。如此，在根据上述公式来控制翻转机的运行时，目标翻转体在水平方向的位移和竖直方向上的位移是相互匹配的，悬挂件基本能够始终保持竖直，同时悬挂件上的拉力与支承件上的支承力比较均匀且能够各基本保持目标翻转体的重量的一半，从而有利于翻转机安全、稳定且高效的控制目标翻转体的翻转过程。
为了满足上述第一行走机构、第二行走机构和提升机构的位移量的要求，在上述实施例提供的翻转机的一种优选的实施方式中，控制器还配置成：在对目标翻转体进行翻转之前，获取第一行走机构的运行速度的设定值v1、第二行走机构的运行速度的设定值v2以及目标翻转体的相对两端的两个连接杆的间距R；根据上述值v1、v2和R计算目标翻转体翻转的过程中目标翻转体的两端的相对高度的变化率；在对目标翻转体进行翻转的过程中，根据上述设定值v1、v2控制第一行走机构和第二行走机构的运行速度，并根据计算得到的目标翻转体的两端的相对高度的变化率控制提升机构的运行速度，以将目标翻转体进行上下翻转。
示例性地，将x＝(v1+v2)t，
Figure BDA0003538525470000041
带入第一阶段的公式(R-x)2+y2＝R2，通过微积分可以求得得到当翻转机的运行时间在t＝0至
Figure BDA0003538525470000042
之间时，目标翻转体的两端的相对高度的变化率为：
Figure BDA0003538525470000043
以及，将x＝(v1+v2)t，
Figure BDA0003538525470000044
Figure BDA0003538525470000045
带入第二阶段的公式x2+(R-y)2＝R2，通过微积分可以求得当翻转机的运行时间在
Figure BDA0003538525470000046
至
Figure BDA0003538525470000047
之间时，目标翻转体的两端的相对高度的变化率为：
Figure BDA0003538525470000048
Figure BDA0003538525470000049
需要说明的是，当目标翻转体在竖直方向上的位移全部由提升机构产生时，上述的u1(t)和u2(t)指的就是提升机构产生的竖直位移。虽然此处是以将第一行走机构的运行速度和第二行走机构的运行速度作为定值来进行说明的，但也可以将提升机构的运行速度作为定值，并通过微积分方法来求出第一行走机构的运行速度和第二行走机构的运行速度二者之和。可以理解的是，通过对第一行走机构、第二行走机构和提升机构的运行速度进行准确的控制，可以更方便、可靠且安全的控制翻转机对目标翻转体进行翻转的过程。
在上述实施例提供的翻转机的一种优选的实施方式中，翻转机还包括顶升机构，顶升机构连接在第二行走机构上并可在第二行走机构的驱动下沿机架的长度方向移动；支承件连接在顶升机构的伸缩活动端并可在顶升机构的驱动下进行升降。
示例性地，第二行走机构包括以丝杆传动方式实现可移动的滑板，具体地，可以在机架的底部设置有光杆、丝杆、滑板和电机，光杆沿所述机架的长度方向设置在所述机架的底部，丝杆平行于所述光杆可转动地设置在所述机架的底部，滑板上设置有供所述光杆穿过的通孔以及与所述丝杆传动配合的螺纹孔，电机连接在所述丝杆的一端并驱动所述丝杆转动，以使所述滑板沿着所述光杆移动。
顶升机构可以为剪叉式、桅柱式、臂架式、套筒油缸式和桁架式中的任一种。优选地，顶升机构可以为液压升降机，且液压升降机的底座连接在滑板的顶面上，液压升降机的活动柱上连接有支承件。由此，通过液压升降机可以对支承件的升降进行更平稳的控制。此外，第一行走机构配置成可沿机架的顶部的水平导轨移动的天车；提升机构为绳索提升机，悬挂件为连接在绳索提升机上的可伸缩的绳索。
需要说明的是，在翻转机还包括顶升机构情况下，在上述公式(R-x)2+y2＝R2以及x2+(R-y)2＝R2中，x表示第一行走机构、第二行走机构产生的总位移量，而y则表示提升机构和顶升机构产生的总位移量。
相应地，控制器还配置成：在对目标翻转体进行翻转的过程中，控制提升机构和顶升机构的升降方向相反且升降速度之和为计算得到的目标翻转体的两端的相对高度的变化率。可以理解的是，当目标翻转体在竖直方向上的位移由提升机构和顶升机构共同产生时，u1(t)和u2(t)均为提升机构和顶升机构反向运动时的运行速度之和。
在上述实施例提供的翻转机的一种优选的实施方式中，翻转机还包括拉力传感器和压力传感器，拉力传感器设置在悬挂件上并检测悬挂件给目标翻转体的拉力F，以及压力传感器设置在支承件上并检测支承件给目标翻转体的支承力P；控制器还配置成：获取目标翻转体的重量M、悬挂件的拉力F以及支承件的支承力P；并根据上述值M、F和P修正第一行走机构、第二行走机构和提升机构的运行速度，以对目标翻转体进行平稳的翻转。
示例性地，在对目标翻转体翻转之前，可以称重得到目标翻转体的重量M，也可以根据上述拉力传感器和压力传感器采集的数据得到目标翻转体的重量M。在理想的状态下，悬挂件的拉力和支承件的支承力均为目标翻转体重量的一半。
在实际情况下，通过及时了解悬挂件给目标翻转体的拉力以及支承件给目标翻转体的支承力，当出现支承力和拉力极不均匀的情形时，例如悬挂件倾斜导致其拉力过大，可以通过控制器接收拉力传感器和压力传感器反馈的受力数据信息，并根据该受力数据信息来修正顶升机构和提升机构的运行速度，来保证目标翻转体翻转过程的稳定性和安全性。
例如，根据上述值M、F和P控制第一行走机构、第二行走机构和提升机构的运行速度，以对目标翻转体进行平稳的翻转的示例包括：在对目标翻转体进行翻转的过程中，判断是否满足M≤F+P≤f*M,f为经验得到的稳定性系数且大于1；若不满足，则降低第一行走机构、第二行走机构或提升机构的运行速度，以使其满足M≤f+P≤f*M。在该种情形下，目标翻转体在其翻转过程中其翻转速度越大稳定性越低，针对不同体积和重量的目标翻转体，可以事先对第一行走机构、第二行走机构、提升机构和顶升机构设置合适的运行速度，如果事先设置的运行速度不合理还可以据此在翻转体运行过程中对其运行速度进行修正。
再如，根据上述值M、F和P控制第一行走机构、第二行走机构和提升机构的运行速度，以对目标翻转体进行平稳的翻转的示例还包括：当悬挂件和支承件位于同一竖直水平面时，判断是否满足P>e1*M或者F<e2*M，其中e1和e2为经验安全系数，且e1、e2<1；若不满足，则降低提升机构的运行速度，以使其满足P>e1*M或者F<e2*M。需要说明的是，当悬挂件和支承件位于同一竖直水平面时，如果悬挂件的拉力太大则会导致支承件对目标翻转体的支承力降低，甚至目标翻转体悬空，此时，通过上述方法对提升机构的运行速度进行修正，即能够保证目标翻转体在翻转过程中的稳定性。
在上述实施例提供的翻转机的一种优选的实施方式中，翻转机还可以包括：图像采集设备，其配置成用于采集包含悬挂件、支承件和目标翻转体在内的图像；控制器还配置成根据图像采集设备采集的图像来对第一行走机构、第二行走机构和提升机构的运行方向和速度进行控制，以对目标翻转体进行上下翻转。
例如，在对目标翻转体进行翻转之前，根据图像采集设备采集的图像确定目标翻转体上的连接杆的位置，并控制第一行走机构、第二行走机构和提升机构运行，使得悬挂件以及支承件的另一端分别位于与目标翻转体两端的连接杆对应的位置。其中，可以通过先利用提升机构和顶升机构使悬挂件的U型挂钩和支承件的U型支座位于目标翻转体的连接杆所对应的水平线以下，然后利用第一行走机构和第二行走机构将悬挂件和支承件移动至目标翻转体的相对两端分别设置的连接杆的下方，最后利用提升机构和顶升机构使悬挂件上的U型挂钩和支承件的U型支座挂设或顶设在目标翻转体的相对两端设置的连接杆上。
再如，在对目标翻转体进行翻转的过程中，根据图像采集设备采集的图像判断悬挂件和支承件是否位于同一竖直水平面内，当悬挂件和支承件位于同一竖直水平面时，控制提升机构由上提悬挂件变为下放悬挂件。需要说明的是，当悬挂件和支承件位于同一竖直水平面内时，目标翻转体也转动至竖直位置并且其底面朝向水平方向，这时目标翻转体的位移和受力状态对于整个翻转过程中的稳定性和安全性是至关重要的，在这个位置可以通过调整提升机构的运行速度来控制提升机构对目标翻转体的拉力，同时也是确定提升机构和顶升机构的运动方向是否需要改变的关键节点。
本发明涉及高铁设备维修技术领域，特别是一种用于变频器箱体的翻转机。该翻转机包括机架和设置在该机架顶部的第一行走机构、提升机构和悬挂件，以及设置在机架底部的第二行走机构和支承件，还包括控制器。控制器通过控制翻转机的第一行走机构、第二行走机构和提升机构的运行速度和方向，就可以保证对目标翻转体的翻转过程的效率和安全性，更利于对翻转过程的自动控制，还可以节约翻转过程所需的空间并减小翻转机的体积和占地面积。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：
图1为本发明的一个实施例中目标翻转体的结构示意图；
图2为本发明的一个实施例中翻转机在使用中的示意图；
图3为本发明的一个实施例中翻转机中U型支座的示意图；
图4为本发明的一个实施例中在目标翻转体反转至竖直位置之前的运动过程分析图；
图5为本发明的一个实施例中在目标翻转体反转至竖直位置之后的运动过程分析图；
图6为本发明的一个实施例中翻转机的控制器与相关器件的连接示意图。
其中，附图标记如下：
1-目标翻转体 11-连接杆 21-机架 201-通行口
22-悬挂件 23-支承件 231-U型支座 2311-开口
2312-轴承 24-第一行走机构 25-顶升机构 26-第二行走机构
27-提升机构 3-控制器 41-拉力传感器 42-压力传感器
43-图像采集设备 44-位移传感器
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。
本实施例提出了一种翻转机，用以提高对目标翻转体的翻转效率、稳定性以及安全性。本实施例的翻转机用于对目标翻转体1进行上下翻转，如图1所示，该目标翻转体1的相对两端分别设置有连接杆11。
如图2和图6所示，该翻转机包括机架21和设置在该机架21顶部的第一行走机构24、提升机构27和悬挂件22，以及设置在机架21底部的第二行走机构26和支承件23，还包括控制器3。第一行走机构24设置在机架21的顶部，提升机构27设置在第一行走机构24上并可在第一行走机构24的驱动下沿机架21的长度方向移动，悬挂件22连接在提升机构27上并可在提升机构27的驱动下进行升降，且悬挂件22的另一端用于挂接目标翻转体1的一端的连接杆11。第二行走机构26设置在机架21的底部，支承件23支承连接在第二行走机构26上并可在第二行走机构26的驱动下沿机架21的长度方向移动，且其另一端用于连接目标翻转体1的另一端的连接杆11。控制器3与第一行走机构24、提升机构27和第二行走机构26信号连接，且配置成在对目标翻转体1进行翻转的过程中，控制第一行走机构24和第二行走机构26的运行速度并使二者沿相反的方向移动，同时控制提升机构27的提升速度或下放速度，以将目标翻转体1进行上下翻转。
示例性地，如图1所示，当上述的目标翻转体1为高铁上的变频器箱体时，变频器箱体的翻转过程中朝向不变的两个相对的侧面上分别在其两端设置有一个连接杆11，且连接杆11垂直于朝向不变的侧面设置，一个侧面上的两个连接杆11分别正对另一个侧面上的两个连接杆11。相应地，如图2所示，翻转机可以包括一对悬挂件22和一对支承件23，其中，每个悬挂件22的另一端分别用于挂接目标翻转体1的两个相对侧面上正对的两个连接杆11中的一个，以及，每个支承件23的另一端分别用于连接目标翻转体1的两个相对侧面上另外正对的连接杆11中的一个。其中，每个悬挂件22可以由保持同步运行的独立的提升机构27提升，也可以由同一提升机构27提升。此外，对于其他种类的目标翻转体1，该连接杆11也可以设置在与该连接杆11平行的侧面上同时垂直于朝向不变的两个相对的侧面，即当目标翻转体1转动至竖直位置时，两个连接杆11分别在其顶部和底部。
示例性地，在对目标翻转体1进行翻转之前，目标翻转体1水平放置且底部朝下，翻转机上的悬挂件22和支承件23分别与目标翻转体1的相对两端的连接杆11连接，当对目标翻转体1开始翻转后，翻转机利用提升机构27将目标翻转体1的一端缓慢抬高，同时在第一行走机构24和第二行走机构26的驱动作用下将目标翻转体1转动至竖直位置，然后第一行走机构24和第二行走机构26继续保持原先的运行方向，同时利用提升机构27将目标翻转体1的对应端缓慢下放，即可将目标翻转体1翻转至底部朝上的位置。
关于悬挂件22和支承件23与目标翻转体1上的连接杆11的连接方式，在一种优选的实施方式中，该翻转机还包括：U型挂钩和U型支座231，U型挂钩的开口端连接在悬挂件22的另一端，且其开口供一个连接杆11进入且其内侧底壁用于支承一个连接杆11，例如，悬挂件22的一端可以有两根平行的绳索，两根绳索分别与U型挂钩的开口端的两侧的穿孔连接。如图3所示，U型支座231的背向其开口端的一侧底壁连接在支承件23的另一端，且其开口2311供一个连接杆11进入且其内侧底壁用于支承一个连接杆11。
示例性地，在对目标翻转体1进行翻转之前，可以通过控制器3控制第一行走机构24、第二行走机构26、提升机构27和顶升机构25，将U型挂钩和U型支座231分别移动至目标翻转体1的相对两端的连接杆11的下方，通过提升机构27和顶升机构25分别控制悬挂件22和支承件23上升，可使U型挂钩挂在目标翻转体1的连接杆11上，以及U型支座231顶靠在目标翻转体1的连接杆11上，从而实现悬挂件22和支承件23与目标翻转体1的连接。此外，在对目标翻转体1进行翻转之后，通过控制提升机构27和顶升机构25可使U型挂钩和U型支座231脱离目标翻转体1。由此可见，通过设置U型挂钩和U型支座231能够使得目标翻转体1与翻转机的连接和脱离过程更方便。
在上述实施例提供的翻转机的一种优选的实施方式中，U型挂钩的内壁沿其延伸方向分别在其两侧设置有限位壁以形成卡置轴承的限位槽，以使连接杆11可通过至少一轴承支承在该限位槽内。继续参照图3，U型支座231的内壁沿其延伸方向分别在其两侧设置有限位壁以形成卡置轴承2312的限位槽，以使连接杆11可通过至少一轴承2312支承在该限位槽内。
示例性地，目标翻转体1上的连接轴可以为棱柱形或者圆柱形，且均可连接轴承2312。目标翻转体1上的连接轴通过轴承2312与U型挂钩或U型支座231的限位槽的配合，避免了在对目标翻转体1翻转过程中目标翻转体1沿连接杆11的轴向的位移，提高了目标翻转体1翻转过程的稳定性。同时，通过U型挂钩和U型支座231的限位槽与轴承2312的配合，可以使目标翻转体1上的连接杆11相对于U型挂钩和U型支座231的转动更方便，能够进一步提高目标翻转体1翻转过程的稳定性。例如，在同一连接杆11上可以同轴设置两个或三个轴承2312与U型挂钩或U型支座231上的限位槽配合，通过增大连接杆11的支承面降低其局部压强，有利于目标翻转体1的翻转过程更稳定以及更安全。
如图2所示，机架21的一侧还可以形成有供目标翻转体1进出的通行口201，机架21的底部还可以设置有车轮。示例性地，翻转机的机架21可以为钢架结构，通过平板车可以运载目标翻转体1经过该通行口201进出机架21。此外，当机架21需要搬移时，利用其底部的车轮能够使得其搬移过程更方便。
从上述方案中可以看出，通过控制翻转机的第一行走机构24、第二行走机构26和提升机构27的运行速度和方向，就可以保证对目标翻转体1的翻转过程的效率和安全性，更利于对翻转过程的自动控制。此外，由于第一行走机构24和第二行走机构26同时运行，还可以节约翻转过程所需的空间并减小翻转机的体积和占地面积；通过调整第一行走机构24和第二行走机构26的初始位置，还可以适应对不同长度的目标翻转体1的翻转。
如图6所示，该控制器3的信号输入端可以连接有拉力传感器41、压力传感器42、图像采集设备43和位移传感器44，控制器3的信号输出端可以连接有第一行走机构24、顶升机构25、第二行走机构26和提升机构27，控制器3可以根据其信号输入端获取的数据信息来对连接在其信号输出端的设备进行控制，具体请见后文。
在上述实施例提供的翻转机的一种优选的实施方式中，如图4所示，控制器3还配置成：在第一阶段，在将目标翻转体1由底面朝下翻转至底面朝水平方向的过程中，控制第一行走机构24、第二行走机构26产生的总位移量x和提升机构27产生的位移量y与目标翻转体1的相对两端的连接杆11之间的距离R满足如下公式：(R-x)2+y2＝R2。在该过程中，通过控制第一行走机构24和第二行走机构26以使悬挂件22和支承件23在水平方向上的距离先减小，同时通过控制提升机构27使悬挂件22和支承件23在竖直方向上的距离先逐渐增大，直至悬挂件22和支承件23位于同一竖直水平面，即目标翻转体1由底面朝水平方向。
在第二阶段，如图5所示，在将目标翻转体1由底面朝水平方向翻转至底面朝上的过程中，控制第一行走机构24、第二行走机构26产生的总位移量x和提升机构27产生的位移量y与目标翻转体1的相对两端的连接杆11之间的距离R满足如下公式：x2+(R-y)2＝R2。在该过程中，当悬挂件22和支承件23位于同一竖直水平面后，再通过控制第一行走机构24和第二行走机构26以使悬挂件22和支承件23在水平方向上的距离反向增大，并使悬挂件22和支承件23在竖直方向上的距离逐渐减小。
其中，可以通过位移传感器44来监测悬挂件22和支承件23在水平方向和竖直方向上的位移，控制器3与该位移传感器44信号连接，可以根据其监测结果来及时地对第一行走机构24、第二行走机构26和提升机构27的运行状态进行修正。如此，在根据上述公式来控制翻转机的运行时，目标翻转体1在水平方向的位移和竖直方向上的位移是相互匹配的，悬挂件22基本能够始终保持竖直，同时悬挂件22上的拉力与支承件23上的支承力比较均匀且能够各基本保持目标翻转体1的重量的一半，从而有利于翻转机安全、稳定且高效的控制目标翻转体1的翻转过程。
为了满足上述第一行走机构24、第二行走机构26和提升机构27的位移量的要求，在上述实施例提供的翻转机的一种优选的实施方式中，控制器3还配置成：在对目标翻转体1进行翻转之前，获取第一行走机构24的运行速度的设定值v1、第二行走机构26的运行速度的设定值v2以及目标翻转体1的相对两端的两个连接杆11的间距R；根据上述值v1、v2和R计算目标翻转体1翻转的过程中目标翻转体1的两端的相对高度的变化率；在对目标翻转体1进行翻转的过程中，根据上述设定值v1、v2控制第一行走机构24和第二行走机构26的运行速度，并根据计算得到的目标翻转体1的两端的相对高度的变化率控制提升机构27的运行速度，以将目标翻转体1进行上下翻转。
示例性地，将x＝(v1+v2)t，
Figure BDA0003538525470000111
带入第一阶段的公式(R-x)2+y2＝R2，通过微积分可以求得得到当翻转机的运行时间在t＝0至
Figure BDA0003538525470000112
之间时，目标翻转体1的两端的相对高度的变化率为：
Figure BDA0003538525470000113
以及，将x＝(v1+v2)t，
Figure BDA0003538525470000114
Figure BDA0003538525470000115
带入第二阶段的公式x2+(R-y)2＝R2，通过微积分可以求得当翻转机的运行时间在
Figure BDA0003538525470000116
至
Figure BDA0003538525470000117
之间时，目标翻转体1的两端的相对高度的变化率为：
Figure BDA0003538525470000121
需要说明的是，当目标翻转体1在竖直方向上的位移全部由提升机构27产生时，上述的u1(t)和u2(t)指的就是提升机构27产生的竖直位移。虽然此处是以将第一行走机构24的运行速度和第二行走机构26的运行速度作为定值来进行说明的，但也可以将提升机构27的运行速度作为定值，并通过微积分方法来求出第一行走机构24的运行速度和第二行走机构26的运行速度二者之和。可以理解的是，通过对第一行走机构24、第二行走机构26和提升机构27的运行速度进行准确的控制，可以更方便、可靠且安全的控制翻转机对目标翻转体1进行翻转的过程。
在上述实施例提供的翻转机的一种优选的实施方式中，翻转机还包括顶升机构25，顶升机构25连接在第二行走机构26上并可在第二行走机构26的驱动下沿机架21的长度方向移动；支承件23连接在顶升机构25的伸缩活动端并可在顶升机构25的驱动下进行升降。
示例性地，第二行走机构26包括以丝杆传动方式实现可移动的滑板，具体地，可以在机架的底部设置有光杆、丝杆、滑板和电机，光杆沿所述机架的长度方向设置在所述机架的底部，丝杆平行于所述光杆可转动地设置在所述机架的底部，滑板上设置有供所述光杆穿过的通孔以及与所述丝杆传动配合的螺纹孔，电机连接在所述丝杆的一端并驱动所述丝杆转动，以使所述滑板沿着所述光杆移动。
顶升机构25可以为剪叉式、桅柱式、臂架式、套筒油缸式和桁架式中的任一种。优选地，顶升机构25为液压升降机，且液压升降机的底座连接在滑板的顶面上，液压升降机的活动柱上连接有支承件23。由此，通过液压升降机可以对支承件23的升降进行更平稳的控制。此外，第一行走机构24配置成可沿机架21的顶部的水平导轨移动的天车；提升机构27为绳索提升机，悬挂件22为连接在绳索提升机上的可伸缩的绳索。
需要说明的是，在翻转机还包括顶升机构25的情况下，在上述公式(R-x)2+y2＝R2以及x2+(R-y)2＝R2中，x表示第一行走机构24、第二行走机构26产生的总位移量，而y则表示提升机构27和顶升机构25产生的总位移量。
相应地，控制器3还配置成：在对目标翻转体1进行翻转的过程中，控制提升机构27和顶升机构25的升降方向相反且升降速度之和为计算得到的目标翻转体1的两端的相对高度的变化率。可以理解的是，当目标翻转体1在竖直方向上的位移由提升机构27和顶升机构25共同产生时，u1(t)和u2(t)均为提升机构27和顶升机构25反向运动时的运行速度之和。
在上述实施例提供的翻转机的一种优选的实施方式中，翻转机还包括拉力传感器41和压力传感器42，拉力传感器41设置在悬挂件22上并检测悬挂件22给目标翻转体1的拉力F，以及压力传感器42设置在支承件23上并检测支承件23给目标翻转体1的支承力P；控制器3还配置成：获取目标翻转体1的重量M、悬挂件22的拉力F以及支承件23的支承力P；并根据上述值M、F和P修正第一行走机构24、第二行走机构26和提升机构27的运行速度，以对目标翻转体1进行平稳的翻转。
示例性地，在对目标翻转体1翻转之前，可以称重得到目标翻转体1的重量M，也可以根据上述拉力传感器41和压力传感器42采集的数据得到目标翻转体1的重量M。在理想的状态下，悬挂件22的拉力和支承件23的支承力均为目标翻转体1重量的一半。
在实际情况下，通过及时了解悬挂件22给目标翻转体1的拉力以及支承件23给目标翻转体1的支承力，当出现支承力和拉力极不均匀的情形时，例如悬挂件22倾斜导致其拉力过大，可以通过控制器3接收拉力传感器41和压力传感器42反馈的受力数据信息，并根据该受力数据信息来修正顶升机构25和提升机构27的运行速度，来保证目标翻转体1翻转过程的稳定性和安全性。
例如，根据上述值M、F和P控制第一行走机构24、第二行走机构26和提升机构27的运行速度，以对目标翻转体1进行平稳的翻转的示例包括：在对目标翻转体1进行翻转的过程中，判断是否满足M≤F+P≤f*M,f为经验得到的稳定性系数且大于1；若不满足，则降低第一行走机构24、第二行走机构26或提升机构27的运行速度，以使其满足M≤F+P≤f*M。在该种情形下，目标翻转体1在其翻转过程中其翻转速度越大稳定性越低，针对不同体积和重量的目标翻转体1，可以事先对第一行走机构24、第二行走机构26、提升机构27和顶升机构25设置合适的运行速度，如果事先设置的运行速度不合理还可以据此在翻转体运行过程中对其运行速度进行修正。
再如，根据上述值M、F和P控制第一行走机构24、第二行走机构26和提升机构27的运行速度，以对目标翻转体1进行平稳的翻转的示例还包括：当悬挂件22和支承件23位于同一竖直水平面时，判断是否满足P>e1*M或者F<e2*M，其中e1和e2为经验安全系数，且e1、e2<1；若不满足，则降低提升机构27的运行速度，以使其满足P>e1*M或者F<e2*M。需要说明的是，当悬挂件22和支承件23位于同一竖直水平面时，如果悬挂件22的拉力太大则会导致支承件23对目标翻转体1的支承力降低，甚至目标翻转体1悬空，此时，通过上述方法对提升机构27的运行速度进行修正，即能够保证目标翻转体1在翻转过程中的稳定性。
在上述实施例提供的翻转机的一种优选的实施方式中，翻转机还可以包括：图像采集设备43，其配置成用于采集包含悬挂件22、支承件23和目标翻转体1在内的图像；控制器3还配置成根据图像采集设备43采集的图像来对第一行走机构24、第二行走机构26和提升机构27的运行方向和速度进行控制，以对目标翻转体1进行上下翻转。
例如，在对目标翻转体1进行翻转之前，根据图像采集设备43采集的图像确定目标翻转体1上的连接杆11的位置，并控制第一行走机构24、第二行走机构26和提升机构27运行，使得悬挂件22以及支承件23的另一端分别位于与目标翻转体1两端的连接杆11对应的位置。其中，可以通过先利用提升机构27和顶升机构25使悬挂件22的U型挂钩和支承件23的U型支座231位于目标翻转体1的连接杆11所对应的水平线以下，然后利用第一行走机构24和第二行走机构26将悬挂件22和支承件23移动至目标翻转体1的相对两端分别设置的连接杆11的下方，最后利用提升机构27和顶升机构25使悬挂件22上的U型挂钩和支承件23的U型支座231挂设或顶设在目标翻转体1的相对两端设置的连接杆11上。
再如，在对目标翻转体1进行翻转的过程中，根据图像采集设备43采集的图像判断悬挂件22和支承件23是否位于同一竖直水平面内，当悬挂件22和支承件23位于同一竖直水平面时，控制提升机构27由上提悬挂件22变为下放悬挂件22。需要说明的是，当悬挂件22和支承件23位于同一竖直水平面内时，目标翻转体1也转动至竖直位置并且其底面朝向水平方向，这时目标翻转体1的位移和受力状态对于整个翻转过程中的稳定性和安全性是至关重要的，在这个位置可以通过调整提升机构27的运行速度来控制提升机构27对目标翻转体1的拉力，同时也是确定提升机构27和顶升机构25的运动方向是否需要改变的关键节点。
本发明涉及高铁设备维修技术领域，特别是一种用于变频器箱体的翻转机。该翻转机包括机架21和设置在该机架21顶部的第一行走机构24、提升机构27和悬挂件22，以及设置在机架21底部的第二行走机构26和支承件23，还包括控制器3。控制器3通过控制翻转机的第一行走机构24、第二行走机构26和提升机构27的运行速度和方向，就可以保证对目标翻转体1的翻转过程的效率和安全性，更利于对翻转过程的自动控制，还可以节约翻转过程所需的空间并减小翻转机的体积和占地面积。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种翻转机，其用于对目标翻转体(1)进行上下翻转，所述目标翻转体(1)的相对两端分别设置有连接杆(11)，其特征在于，所述翻转机包括：
机架(21)；
第一行走机构(24)，其设置在所述机架(21)的顶部；
提升机构(27)，其设置在所述第一行走机构(24)上并可在所述第一行走机构(24)的驱动下沿所述机架(21)的长度方向移动；
悬挂件(22)，其连接在所述提升机构(27)上并可在所述提升机构(27)的驱动下进行升降，且所述悬挂件(22)的另一端用于挂接所述目标翻转体的一端的连接杆(11)；
第二行走机构(26)，其设置在机架(21)的底部；
支承件(23)，其支承连接在所述第二行走机构(26)上并可在所述第二行走机构(26)的驱动下沿所述机架(21)的长度方向移动，且其另一端用于连接所述目标翻转体的另一端的连接杆(11)；
控制器，其与所述第一行走机构(24)、提升机构(27)和所述第二行走机构(26)信号连接，且配置成在对所述目标翻转体(1)进行翻转的过程中，控制所述第一行走机构(24)和所述第二行走机构(26)的运行速度并使二者在所述机架(21)的长度方向上沿相反的方向移动，同时控制所述提升机构(27)的提升速度或下放速度，以将所述目标翻转体(1)进行上下翻转。
2.根据权利要求1所述的翻转机，其特征在于，所述控制器还配置成：
在对所述目标翻转体(1)进行翻转之前，获取所述第一行走机构(24)的运行速度的设定值v1、所述第二行走机构(26)的运行速度的设定值v2以及所述目标翻转体(1)的相对两端的两个连接杆(11)的间距R；
根据上述值v1、v2和R计算所述目标翻转体翻转的过程中所述目标翻转体(1)的两端的相对高度的变化率；
在对所述目标翻转体(1)进行翻转的过程中，根据上述设定值v1、v2控制所述第一行走机构(24)和所述第二行走机构(26)的运行速度，并根据计算得到的所述目标翻转体(1)的两端的相对高度的变化率控制所述提升机构(27)的运行速度，以将所述目标翻转体(1)进行上下翻转。
3.根据权利要求2所述的翻转机，其特征在于：
当翻转机的运行时间在t＝0至
Figure FDA0003538525460000021
之间时，所述目标翻转体(1)的两端的相对高度的变化率为：
Figure FDA0003538525460000022
当翻转机的运行时间在
Figure FDA0003538525460000023
至
Figure FDA0003538525460000024
之间时，所述目标翻转体(1)的两端的相对高度的变化率为：
Figure FDA0003538525460000025
4.根据权利要求2或3所述的翻转机，其特征在于，还包括顶升机构(25)，所述顶升机构(25)连接在所述第二行走机构(26)上并可在所述第二行走机构(26)的驱动下沿所述机架(21)的长度方向移动；
所述支承件(23)连接在所述顶升机构(25)的伸缩活动端并可在所述顶升机构(25)的驱动下进行升降；
所述控制器还配置成：在对所述目标翻转体(1)进行翻转的过程中，控制所述提升机构(27)和所述顶升机构(25)的升降方向相反且升降速度之和为计算得到的所述目标翻转体(1)的两端的相对高度的变化率。
5.根据权利要求4所述的翻转机，其特征在于，所述第一行走机构(24)配置成可沿所述机架(21)的顶部的水平导轨移动的天车；所述提升机构(27)为绳索提升机，所述悬挂件为连接在所述绳索提升机上的可伸缩的绳索；或者，
所述第二行走机构(26)包括以丝杆传动方式实现可移动的滑板；所述顶升机构(25)为液压升降机，且所述液压升降机的底座连接在所述滑板的顶面上，所述液压升降机的活动柱上连接有所述支承件(23)。
6.根据权利要求1所述的翻转机，其特征在于，所述控制器还配置成：
在将所述目标翻转体(1)由底面朝下翻转至底面朝水平方向的过程中，控制所述第一行走机构(24)、所述第二行走机构(26)产生的总位移量x和所述提升机构(27)产生的位移量y与所述目标翻转体(1)的相对两端的连接杆(11)之间的距离R满足如下公式：
(R-x)2+y2＝R2；
在将所述目标翻转体(1)由底面朝水平方向翻转至底面朝上的过程中，控制所述第一行走机构(24)、所述第二行走机构(26)产生的总位移量x和所述提升机构(27)产生的位移量y与所述目标翻转体(1)的相对两端的连接杆(11)之间的距离R满足如下公式：
x2+(R-y)2＝R2。
7.根据权利要求1所述的翻转机，其特征在于，还包括：
拉力传感器，其设置在所述悬挂件(22)上并检测所述悬挂件(22)给所述目标翻转体(1)的拉力F；以及，
压力传感器，其设置在所述支承件(23)上并检测所述支承件(23)给所述目标翻转体(1)的支承力P；
所述控制器还配置成：
获取所述目标翻转体(1)的重量M、所述悬挂件(22)的拉力F以及所述支承件(23)的支承力P；
并根据所述目标翻转体(1)的重量M、所述悬挂件(22)的拉力F以及所述支承件(23)的支承力P修正所述第一行走机构(24)、第二行走机构(26)和所述提升机构(27)的运行速度，以对所述目标翻转体(1)进行平稳的翻转。
8.根据权利要求7所述的翻转机，其特征在于，根据上述值M、F和P控制所述第一行走机构(24)、第二行走机构(26)和所述提升机构(27)的运行速度，以对所述目标翻转体(1)进行平稳的翻转，包括：
在对所述目标翻转体(1)进行翻转的过程中，判断是否满足M≤F+P≤f*M，f为经验得到的稳定性系数且大于1；若不满足，则降低所述第一行走机构(24)、第二行走机构(26)或所述提升机构(27)的运行速度，以使其满足M≤F+P≤f*M；或者，
当所述悬挂件(22)和所述支承件(23)位于同一竖直水平面时，判断是否满足P>e1*M或者F＜e2*M，其中e1和e2为经验安全系数，且e1、e2<1；若不满足，则降低所述提升机构(27)的运行速度，以使其满足P>e1*M或者F<e2*M。
9.根据权利要求1所述的翻转机，其特征在于，还包括：图像采集设备，其配置成用于采集包含所述悬挂件(22)、所述支承件(23)和所述目标翻转体(1)在内的图像；
所述控制器还配置成根据所述图像采集设备采集的图像来对所述第一行走机构(24)、第二行走机构(26)和所述提升机构(27)的运行方向和速度进行控制，以对所述目标翻转体(1)进行上下翻转。
10.根据权利要求9所述的翻转机，其特征在于，所述控制器还配置成根据所述图像采集设备采集的图像来对所述第一行走机构(24)、第二行走机构(26)和所述提升机构(27)的运行方向和速度进行控制，以对所述目标翻转体(1)进行上下翻转，包括：
在对所述目标翻转体(1)进行翻转之前，根据所述图像采集设备采集的图像确定所述目标翻转体(1)上的连接杆(11)的位置，并控制所述第一行走机构(24)、第二行走机构(26)和提升机构(27)运行，使得所述悬挂件(22)以及所述支承件(23)的另一端分别位于与所述目标翻转体(1)两端的连接杆(11)对应的位置；或者，
在对所述目标翻转体(1)进行翻转的过程中，根据所述图像采集设备采集的图像判断所述悬挂件(22)和所述支承件(23)是否位于同一竖直水平面内，当所述悬挂件(22)和所述支承件(23)位于同一竖直水平面时，控制所述提升机构(27)由上提所述悬挂件(22)变为下放所述悬挂件(22)。
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Citations (6)

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