[发明专利]四轴运动控制搭载装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用数控运动控制产品和工业自动化产品共同开发的运动装置，其特征是移动搭载装置通过钢丝绳与四个方向上的伺服电机相连，利用智能控制器将人的操作指令传输给伺服运动控制器，控制四个运动电机轴的收放，实现装置的移动，利用钢丝绳的长度，可以实现大范围跨度的搭载设备移动的目的。

背景技术

目前，传统的吊装设备均为由三相异步电机或液压设备做为动力，运动方式单一，只能水平或垂直方向运动，不能在立体空间中任意方向运动，并且设备笨重，需要有较高的厂房安装，且安装方式为永久固定，空间跨度非常有限，针对这些吊装设备的缺陷，我们发明了一种利用工业伺服电机为动力、具有跨度范围大(最大范围可有：长300m X宽300m X高30m)、安装简单、操作灵便、可在安装空间内任意运动，并且能精确位置停车的运动控制搭载装置。

发明内容

为了克服现有的起重吊装设备不能拆装和不能在超大空间安装的不足，本发明提供一种新型的四轴移动吊运装置，利用数控运动控制产品和工业自动化产品共同开发的运动装置，其特征是利用智能控制器将人的操作指令传输给伺服运动控制器，控制四个卷扬的收放，利用钢丝绳的长度，可以实现大范围跨度的搭载设备移动的目的。可以不按传统的直线方式运行，通过控制四台数控伺服电机的方向和速度，可以实现搭载物体在空间中进行任意运动，并以最短距离移动到目的地。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：利用数控运动控制产品上的精确性和快速性好的特征，将伺服电机做为卷扬装置的动力，安装在四边形的四个角上，在其上方相同高度各固定一个定滑轮，卷扬上的钢丝绳通过上方的定滑轮后，汇集在搭载设备平台上，搭载设备再悬挂被移动的物体，操作人员通过操纵杆控制搭载装置的移动方向，操作指令传输给智能控制器后，经过速度和位移的运算，再将控制信号通过网络传递给四台伺服控制器，驱动四个伺服电机以各不相同的速度运行，从而实现搭载装置的定向移动，通过操作人员的控制，搭载装置可做直线、曲线、斜线等任意方向上的运动，实现物体的立体空间运动中的任意运动。

本装置主要是由一套智能控制器和四套伺服控制器组成，彼此独立成分布式结构，智能控制器安装在操作台，四台伺服安装在四个卷扬柜中，为保证控制指令的同时性，本装置选择由一套智能控制器完成指令计算，智能控制器与四个伺服控制器之间通过工业总线网络PROFIBUS实现通信，使得四个伺服控制器能同时接受到运行指令，保证四个伺服电机能同时启动，同时停止，也减少了设备之间的电缆连线。

本发明设有一个操作台，上面有两个操纵杆，每个操纵杆都具有四个方向上的控制，操纵杆还能够顺时针方向旋转，以此可以改变设备的移动速度。左边的操作杆控制设备的运行的高度，右边的操纵杆控制设备的前后左右运动，两个操纵杆配合动作，可让装置按照操作人员的指令做任意方向上的运动，或直线运行，或曲线运行，或螺旋上升运行，都能实现，人员随意操作，便按操作方向运动。

搭载装置平台由两个金属框架构成，具有陀螺仪的平衡功能，使得被搭载的物体在移动过程中保持垂直向下，增加物体的动态平衡性。使被移动物体不容易晃动，利用该特性可以搬运没有密封的液体，或搭载人员移动。

电机和卷扬装置连接使用减速机相联，同时卷扬上设计有自动排线器，可根据减速机齿轮的旋转，带动排线器的螺杆旋转，带动排线器的左右移动，实现自动排线。

搭载装置在运动过程中，具有设定最大行程范围保护，当运行过程超过设定值时，系统会自动停机，只能向其他方向运动，便于设备进行自我保护。该功能是通过预先设置好空间边界的尺寸，伺服电机实时将信号反馈给控制器，当移动的位置等于或大于设置边界尺寸时，系统将自动停止该方向上的继续运动，实现保护功能。

我们选择的伺服电机具有自动抱闸装置，电机一停止旋转，抱闸装置启动，将电机轴进行抱闸制动，即能实现精确停车，又能防止电机溜车，因此，移动装置可以长时间的悬停在空中。抱闸装置是集成在电机内部，安装在电机轴上的电气自动抱闸装置，当电机有运行信号时，抱闸自动打开，当有停车信号时，又会自动抱闸，防止电机出现自由旋转或溜车现象。

为保证设备的安全性，当有一根钢丝绳出现断线时，系统将自动由其他两根钢丝绳承担负载的重量，搭载装置依然能在空中保持平衡，可继续控制其运行至安全检修位置，设备选型时按两个电机能承担所允许的最大负荷设计。

操作台上还设有一个故障复位按钮和一个急停按钮，设备出现故障时，按故障复位按钮进行故障复位，紧急情况下按下急停按钮，可实现自动快速停车。