CN203754357U - 一种高精度自行剪叉式液压升降平台行走机构 - Google Patents
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Abstract
一种高精度自行剪叉式液压升降平台行走机构，属液压升降机械设备领域。在现有剪叉式液压升降平台的基础上，将上工作台改进为以电液比例阀作为控制元件，以横移、纵移和旋转三个方向的位移传感器为反馈元件，以可编程控制器为控制器而构成的闭环三自由度位移控制系统。继而实现浮动平台台面横向、纵向±50mm移动，微调整0.25mm/次，并实现±10°旋转，微调整0.6°/次，动作平稳可靠。本实用新型解决了现有技术中剪叉式液压升降平台上平台工作精度不足、作业效率低等缺点，使液压升降平台的应用场合更加广泛。
Description
技术领域
本发明涉及一种剪叉式液压升降平台行走机构，属于液压升降机械设备领域。
背景技术
剪叉式升降机是用途广泛的作业设备，广泛应用于物流系统、车间装配等工作场合，它包括作业平台、升降机构、液压机构、电动控制机构、底盘、行走机构等。其剪叉式机械结构，使升降台起升有较高的稳定性，宽大的作业平台和较高的承载能力，使高空作业范围更大、并适合多人同时作业，高空作业效率高。轨道车辆高效精密装配用移动式液压升降平台是一个机、电、液一体的组合，主要由：剪叉式升降车体、浮动台面、转向及驱动装置、液压系统、电控系统等部分组成。升降机构为二组呈“X”形排列的臂架叠加而成，最上的臂架的两端机械连接作业平台底面的两端，最下的臂架的两端机械连接底盘表面的两端，在底盘的中央部位设置液压机构，举升油缸的活塞杆连接在作业平台的底面以下部位，操作控制机构安装在上框边缘。其工作原理是，液压机构中的举升油缸工作，通过升降机构驱动作业平台完成升降。行走机构，由行走轮及驱动行走轮方向的液压油缸组成。
现有技术中，如国家发明专利：《剪叉式液压升降平台》，ZL200910174962.8，作业平台由上、中、下3层组成，其中，中、下两层均为四周带有移动平板的框架结构，下层框架与X形剪叉臂上端通过上滚轮连接，中、下两层的移动平板间安装有推力轴承及运动导轨。横移油缸缸体固定于下层框架上，横移油缸的活塞与中层框架相连接，中层框架上固定安装有纵移油缸。纵移油缸与横移油缸的安装方向相垂直。纵移油缸的活塞与上层框架连接。同样，中、上两层的移动平板间安装有推力轴承及运动导轨。以上结构由于采用普通液压传动系统控制，上、中、下3层的工作精度都不高，其中横移纵移精度低于1mm/次。这在很多作业场所很不方便，尤其面向高铁、城铁等新型轨道车辆精密装配环节，需要反复多次调整，工作效率低。该技术缺陷导致液压升降平台的应用场合受到制约， 需要加以改进。
本发明将采用新型电液比例控制系统，以电液比例方向阀作为控制元件，以位移传感器为反馈元件，以可编程控制器为控制器构成闭环精密位移控制系统，提升现有剪叉式液压升降平台控制精度，扩大其应用范围，缩减平台装配定位时间，提高其装配作业工作效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型面向轨道车辆装配的高精度自行剪叉式液压升降平台行走机构，包括作业平台、升降机构、液压系统、电动控制机构、底盘，其特征在于：
作业平台结构组成分为横移连接臂(36)所在的横移层、纵移连接臂(32)所在的纵移层和与工作台面相连接的旋转层，此三层的位置驱动由闭环控制的液压系统实现；
上述三层结构中，横移层与纵移层间的运动导轨(33)中安装有推力轴承，纵移层与上工作台框架(31)间的运动导轨中安装有推力轴承，旋转层与横移层间的弧形导轨间安装有滚子；
上述闭环控制的液压系统的执行机构为横移油缸(15)、纵移油缸(12)和旋转油缸(11)，液压控制元件为电液比例阀，位置反馈元件为三个位移传感器，电动控制机构的控制单元为可编程控制器；
上述位移传感器分别为与横移层相连接的横移位移传感器(16)、与纵移层相连接的纵移位移传感器(24)和与旋转层相连接的旋转位移传感器(23)。
本发明有益效果之一：本发明实现了对工作平台纵向移动的高精密、自适应及稳定性控制。采用电液比例方向阀，使纵向位移控制精度可达微调整0.25mm/次；当由于工作平台载荷变化或其他因素引起的工作负载波动，使工作平台纵向位移偏离理想位置时，液压系统闭环控制回路将对平台自动作出调整，纠正偏离 误差，以使其达到理想位置，实现自适应控制；平台作纵向移动时，由于采用电液比例方向阀，能够使阀口的开启和关闭实现一个渐近的过程，避免了由于阀口的开、关而造成的液压冲击和震荡，避免了由于液压系统的冲击尖峰压力而造成的液压泄露现象，使液压平台移动动作平稳可靠。
本发明有益效果之二：本发明实现了对工作平台横向移动的高精密、自适应及稳定性控制。采用电液比例方向阀，使横向位移控制精度可达微调整0.25mm/次；当由于工作平台载荷变化或其他因素引起的工作负载波动，使工作平台纵向位移偏离理想位置时，液压系统闭环控制回路将对平台自动作出调整，纠正偏离误差，以使其达到理想位置，实现自适应控制；平台作横向移动时，由于采用电液比例方向阀，能够使阀口的开启和关闭实现一个渐近的过程，避免了由于阀口的开、关而造成的液压冲击和震荡，避免了由于液压系统的冲击尖峰压力而造成的液压泄露现象，使液压平台移动动作平稳可靠。
本发明有益效果之三：本发明实现了对工作平台旋转方向移动的高精密、自适应及稳定性控制。采用电业比例方向阀，使工作平台在±10°的旋转范围内实现微调整0.25mm/次的控制精度；当由于工作平台载荷变化或其他因素引起的工作负载波动，使工作平台纵向位移偏离理想位置时，液压系统闭环控制回路将对平台自动作出调整，纠正偏离误差，以使其达到理想位置，实现自适应控制；平台作旋转方向移动时，由于采用电液比例方向阀，能够使阀口的开启和关闭实现一个渐近的过程，避免了由于阀口的开、关而造成的液压冲击和震荡，避免了由于液压系统的冲击尖峰压力而造成的液压泄露现象，使液压平台移动动作平稳可靠。
通过以上改进，使本工作平台的应用范围得到很大拓展，尤其适应于高精密作业场合，减少了平台的调整定位次数，缩减平台装配定位时间；有效避免了因平台调整位置不当而造成的工件安装误差，提高其装配作业工作效率；此外，也避免了因冲击载荷造成的液压系统泄露。
附图说明：
图1为升降平台行走机构的工作平台以下的结构示意图；
图2为升降平台行走机构的工作平台(不包括工作台面)的结构示意图；
图3为升降平台行走机构的整体(不包括作业平台面)结构示意图；
图4为升降平台行走机构的工作平台的液压系统原理图；
图中标号名称：1、下滚轮；2、固定下支耳；3、外臂；4、举升油缸；5、内臂；6、上滚轮；7、固定上支耳；8、纵移平板(平台下层)；9、横移平板(平台中层)；10、上固定板；11、旋转油缸；12、纵移油缸；13、旋转大齿轮；14、旋转齿条；15、横移油缸；16、横移位移传感器；17、钢球座；18、转向齿条限位架；19、转向齿轮；20、转向齿条；21、转向油缸；22、底盘；23、旋转位移传感器；24、纵移位移传感器；25(26)、传感器安装架；27、限位滚轮；28、旋转小齿轮；29、齿轮轴；30、弧形导轨；31、上工作台框架；32、纵移连接臂；33、运动导轨；34、横向限位挡块35、纵向限位挡块；36、横移连接臂；37、运动导轨38、压力表；39、压力表开关；40、电动机；41、液压泵；42、过滤器；43、油箱；44、单向阀；45、溢流阀；46(47、48)、电液比例方向阀；
具体实施方式：
参见附图1、2、3所示，该高精度自行剪叉式液压升降平台行走机构包括作业平台、由外臂(3)、内臂(5)构成的剪差式升降机构、液压机构、电动控制机构以及底盘(22)；其中，剪差式升降机构的上滚轮(6)及下滚轮(1)分别与上工作台框架(31)及底盘(22)上的运动导轨(37)相接触，并可作滚动，起导向作用。
作业平台由上、中、下三层及作业平台面组成，其中上、中两层均为四周带有移动平板的框架结构，下层移动平板固定在上工作台框架(31)上；上、中层及中、下层移动平板之间分别安装有运动导轨(33)及推力轴承(图中未标示)。
纵移油缸(12)缸体固定于上工作台框架(31)上，纵移油缸(12)的活塞杆固与中间移动层的纵移连接臂(32)相连接，当纵移油缸(12)工作时，其活塞驱动纵移连接臂(32)带动整个中、上层组件及工作平台面作纵向移动；
横移油缸(15)缸体固定于上移动层的横移连接臂(36)上，横移油缸(15)的活塞杆与中间移动层的纵移连接臂(32)相连接，当横移油缸(15)工作时，其活塞驱动横移连接臂(36)带动整个上层组件及工作平台面作横向移动；
旋转油缸(11)缸体固定于工作台面(图中未标示)的底面上，旋转油缸(11) 的活塞杆连接有旋转齿条(14)，此齿条在限位滚轮(27)的限位作用下始终与小齿轮相啮合，齿轮轴29安装于上层面板的底面中心，并与工作面板底面相固结，上述齿轮轴29与大齿轮13可相对转动，旋转小齿轮(28)与大齿轮(13)组成周转轮系，其中行星轮旋转小齿轮(28)，太阳轮为大齿轮(13)，当旋转油缸工作时，旋转油缸通过活塞杆驱动齿条运动，齿条(14)与旋转小齿轮(28)相啮合带动行星轮(28)绕太阳轮(13)做周转运动，从而带动与旋转油缸缸体及齿轮轴23相固定的工作台面相对于大齿轮产生旋转运动。
作业平台中纵移位移传感器(24)作为纵移油缸(12)动作下平台移动的位置反馈元件，其移动杆伸出端通过传感器安装架(26)固定在纵移连接臂(32)上，其底座固安装在上工作台框架(31)上的适当位置。当液压缸工作时，纵移位移传感器(24)的伸出杆将随纵移连接臂(32)做伸缩运动，并时时反馈平台的的位置信号。
作业平台中横移位移传感器(16)作为横移油缸(15)动作下平台移动的位置反馈元件，其移动杆伸出端固定在横移连接臂(36)上，其底座固安装在纵移连接臂(32)的适当位置。当液压缸工作时，横移位移传感器(16)的伸出杆将随横移连接臂(36)做伸缩运动，并时时反馈平台的的位置信号。
作业平台中旋转位移传感器(23)作为旋转油缸(11)动作下平台旋转的位置反馈元件，其移动杆伸出端通过传感器安装架(25)固定在旋转齿条(14)上，其底座固定在工作台面的底面，并使得旋转位移传感器(23)的伸出杆与旋转齿条(14)处于平行位置。当液压缸工作时，横旋转位移传感器(23)的伸出杆将随转齿条(14)做伸缩运动，并时时反馈平台的的位置信号。
高精度自行剪叉式液压升降平台行走机构工作台液压系统原理：如图4所示，液压泵(41)为该液压系统的动力源，单向阀(44)起到液压回路锁紧和防止液压油回流的作用。
液压泵(41)-单向阀(44)-电液比例方向阀(46)-旋转油缸(11)-油箱(43)构成工作台旋转位移方向的液压系统，当电液比例方向阀(46)的控制线圈中通入正向电流时，阀芯处于右位，旋转油缸(11)的活塞右进，作业平台逆时针旋转；当电液比例方向阀(46)的控制线圈中通入反向电流时，阀芯处于左位，旋转油缸(11)的活塞左退，作业平台顺时针旋转；此过程中，通过 控制电液比例方向阀(46)的控制线圈中电流的大小，来实现对阀开口大小的控制，即实现对工作台旋转角速度的控制；
液压泵(41)-单向阀(44)-电液比例方向阀(47)-纵移油缸(12)-油箱(43)构成工作台纵向移动的液压系统，当电液比例方向阀(47)的控制线圈中通入正向电流时，阀芯处于右位，纵移油缸(12)的活塞右进，作业平台纵向前移；当电液比例方向阀(47)的控制线圈中通入反向电流时，阀芯处于左位，纵移油缸(12)的活塞左退，作业平台纵向后移；此过程中，通过控制电液比例方向阀(47)的控制线圈中电流的大小，来实现对阀开口大小的控制，即实现对工作台旋转角速度的控制；
元件液压泵(41)-单向阀(44)-电液比例方向阀(48)-横移油缸(15)-油箱(43)构成工作台横向移动的液压系统，当电液比例方向阀(48)的控制线圈中通入正向电流时，阀芯处于右位，横移油缸(15)的活塞右进，作业平台横向左移；当电液比例方向阀(48)的控制线圈中通入反向电流时，阀芯处于左位，纵移油缸(15)的活塞左退，作业平台横向右移；此过程中，通过控制电液比例方向阀(48)的控制线圈中电流的大小，来实现对阀开口大小的控制，即实现对工作台旋转角速度的控制。
高精度自行剪叉式液压升降平台行走机构液压控制回路工作原理：在上述横移、纵移和旋转方向三个油缸工作时，位于工作台上的横移、纵移和旋转三个方向的位移传感器分别时时检测出平台的位移、速度及加速度信号并反馈到可编程控制器(可选用PLC)的模拟量输入模块，可编程控制器的微处理器单元根据已编好的程序对采集到的的位置信息进行处理，以转化为对电液比例方向阀控制线圈的电流信号，并把处理结果通过输出端口输出到电液比例方向阀的控制单元，对电液比例方向阀控制线圈的电流的进行时时调节，以实现对比例阀阀芯开口方向、开口大小及移动速度的精确控制，实现对工作台液压系统的闭环控制，使工作台的平移及旋转精度达到理想的工作要求。
Claims (6)
1.一种高精度自行剪叉式液压升降平台行走机构，包括作业平台、升降机构、液压系统、电动控制机构、底盘，其特征在于：
作业平台结构组成分为横移连接臂(36)所在的横移层、纵移连接臂(32)所在的纵移层和与工作台面相连接的旋转层，此三层的位置驱动由闭环控制的液压系统实现；
上述三层结构中，横移层与纵移层间的运动导轨(33)中安装有推力轴承，纵移层与上工作台框架(31)间的运动导轨中安装有推力轴承，旋转层与横移层间的弧形导轨间安装有滚子；
上述闭环控制的液压系统的执行机构为横移油缸(15)、纵移油缸(12)和旋转油缸(11)，液压控制元件为电液比例阀，位置反馈元件为三个位移传感器，电动控制机构的控制单元为可编程控制器；
上述位移传感器分别为与横移层相连接的横移位移传感器(16)、与纵移层相连接的纵移位移传感器(24)和与旋转层相连接的旋转位移传感器(23)。
2.根据权利要求1所述的一种高精度自行剪叉式液压升降平台行走机构，其特征在于：上述横移油缸(15)安装于纵移连接臂(32)与横移连接臂(36)之间，该油缸缸体与横移连接臂(36)或纵移连接臂(32)两者中的任一构件相连接，油缸活塞与纵移连接臂(32)或横移连接臂(36)两者中的另一构件相连接；
上述纵移油缸(12)安装于上工作台框架(31)和纵移连接臂(32)之间，该油缸缸体与工作台框架(31)或纵移连接臂(32)两者中的任一构件相连接，油缸活塞与纵移连接臂(32)或工作台框架(31)两者中的另一构件相连接；
上述旋转油缸(11)的缸体与工作台面的底面相连接；
上述三油缸的动力均由液压泵提供，其中横移油缸和纵移油缸的活塞杆相互垂直。
3.根据权利要求1或2所述的一种高精度自行剪叉式液压升降平台行走机构，其特征在于：旋转油缸(11)的活塞杆上安装有旋转齿条(14)，且旋转齿条 (14)通过齿条限位装置中的旋转小齿轮(28)与旋转大齿轮(13)相啮合，旋转大齿轮(13)固定安装于上层框架的中心。
4.根据权利要求1所述的一种高精度自行剪叉式液压升降平台行走机构，其特征在于：上述纵移连接臂(32)所在移动层的任一位置处安装有传感器安装架(26)，纵移位移传感器(24)的铁芯伸出端固定安装于传感器安装架(26)上，其底座固定安装于上工作台框架(31)上；
上述横移位移传感器(16)的铁芯伸出端固定于横移连接臂(36)的任一位置处，其底座安装于纵移连接臂(32)的任一位置处；
上述旋转油缸(11)上安装有旋转齿条(14)，传感器安装架(25)固定于旋转齿条(14)上，旋转位移传感器(23)的铁芯伸出端固定安装于传感器安装架(25)上，其底座固定于工作台面的底面上。
5.根据权利要求1所述的一种高精度自行剪叉式液压升降平台行走机构，其特征在于：上述闭环控制的液压系统分为三条液压支路，液压控制元件均选用电液比例方向阀，分别为位于液压系统横移支路的电液比例方向阀(48)、位于液压系统纵移支路的电液比例方向阀(47)和位于液压系统旋转支路的电液比例方向阀(46)。
6.根据权利要求5所述的一种高精度自行剪叉式液压升降平台行走机构，其特征在于：上述闭环控制的液压系统的三条液压支路分别控制工作平台的横移、纵移和旋转运动，其组成为：
横移液压支路的执行机构为横移油缸(15)，控制元件为电液比例方向阀(48)，位置反馈元件为横移位移传感器(16)，控制器为可编程控制器；
纵移液压支路的执行机构为纵移油缸(12)，控制元件为电液比例方向阀(47)，位置反馈元件为纵移位移传感器(24)，控制器为可编程控制器；
旋转液压支路的执行机构为旋转油缸(11)，控制元件为电液比例方向阀(46)，位置反馈元件为旋转位移传感器(23)，控制器为可编程控制器；
上述控制器为同一可编程控制器元件。
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