一種由微處理器控制自動(dòng)平衡吊具的設(shè)計(jì)方案

自動(dòng)平衡吊具是一種由微處理器控制的全自動(dòng)吊具，它可以在起吊過程中快速地自動(dòng)調(diào)平，使被吊物的質(zhì)心在吊具本身得到調(diào)整，從而使整個(gè)起吊過程中，被吊物始終保持在水平狀態(tài);也可以使被吊物在起吊過程中快速地調(diào)姿，使被吊物保持一個(gè)任意的預(yù)先設(shè)定的姿態(tài)?；诖?，設(shè)計(jì)了吊具的控制系統(tǒng)，對(duì)吊具承重系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行了仔細(xì)的計(jì)算，并以吊具極限姿態(tài)為最不利情形，選型在精度、穩(wěn)定性和可靠性等指標(biāo)均預(yù)留了充足的安全裕度。

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，起重吊運(yùn)作業(yè)在經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域中使用得愈來愈頻繁和普遍。我國(guó)不斷勘探出各種類型的礦山、油田，多數(shù)企業(yè)都是自己制造吊具，專業(yè)性、安全性差距較大;此外航天、國(guó)防、建筑等行業(yè)給高端吊索具創(chuàng)造了無限的發(fā)展空間，吊索具在技術(shù)方面不斷刷新記錄。

在航空航天、精密機(jī)械等重要領(lǐng)域，隨著關(guān)鍵部件質(zhì)量要求的提高，對(duì)起重吊裝和裝配操作提出了很高的要求。自動(dòng)平衡吊具是一種由微處理器控制的全自動(dòng)吊具，它可以在起吊過程中快速的自動(dòng)調(diào)平，使被吊物的質(zhì)心在吊具本身得到調(diào)整，從而使整個(gè)起吊過程中被吊物始終保持在水平狀態(tài);也可以使被吊物在起吊過程中快速地調(diào)姿，使被吊物保持一個(gè)任意的預(yù)先設(shè)定的姿態(tài)。滿足上述領(lǐng)域中對(duì)起重吊裝的高要求，是實(shí)現(xiàn)安全、高效、自動(dòng)吊裝裝配作業(yè)的重要技術(shù)手段。

1 吊具機(jī)械結(jié)構(gòu)及原理簡(jiǎn)述

為進(jìn)行快速的裝配體設(shè)計(jì)，吊具機(jī)械結(jié)構(gòu)使用Solid Works進(jìn)行裝配體建模，各部分的配置及結(jié)構(gòu)如圖1所示。

吊具本身由機(jī)架(兼做y向?qū)к?、y向電機(jī)、y向絲杠、中間滑板組件(含x向?qū)к?、x向電機(jī)、x向絲杠、吊耳組件(4個(gè))、手輪(4個(gè))、吊環(huán)組件、吊索等部分組成。

傾斜傳感器安裝在機(jī)架上，傳感器的工作方向分別與吊具的x、y方向平行，系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)控制器讀取傾斜傳感器測(cè)出的機(jī)架傾斜數(shù)據(jù)(傳感器的俯仰角和橫滾角的數(shù)據(jù)分別代表吊具在x、y向的機(jī)架傾斜狀況)，當(dāng)測(cè)出的數(shù)據(jù)需要吊索沿x方向移動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)控制器根據(jù)吊索的當(dāng)前位置和需要的位移量，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的速度和方向的控制信號(hào)，x向電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)系統(tǒng)控制器輸出的控制信號(hào)，以合適的電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速啟動(dòng)x向電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)旋轉(zhuǎn)x向絲杠帶動(dòng)吊環(huán)組件完成指定幅度的移動(dòng);當(dāng)需要吊索沿y方向移動(dòng)時(shí)，y向電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)系統(tǒng)控制器輸出的控制信號(hào)以合適的電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)方向和合適的轉(zhuǎn)速啟動(dòng)y向電機(jī)，電機(jī)旋轉(zhuǎn)y向絲杠帶動(dòng)中間滑板組件完成指定幅度的移動(dòng)。

在吊具運(yùn)行狀態(tài)下，x，y向的控制過程是同時(shí)且連續(xù)進(jìn)行的，直至吊具調(diào)平。

轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，可以帶動(dòng)小絲杠調(diào)節(jié)滑塊在x軸方向上的位置，以適應(yīng)不同大小的被吊件。