專利名稱：實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)平桌椅的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三點(diǎn)支撐的實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)平桌椅，可作為船舶用調(diào)平裝置應(yīng)用于海 洋風(fēng)浪環(huán)境下，屬于工程機(jī)械控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，調(diào)平裝置一般由水平監(jiān)測(cè)器、控制器、工作臺(tái)、可伸縮式支承腿組成。當(dāng)工 作臺(tái)位置處于非水平狀態(tài)時(shí)，控制器根據(jù)水平檢測(cè)器提供的傾斜信號(hào)得出支撐腿的控制信 號(hào)，驅(qū)動(dòng)支撐腿動(dòng)作，調(diào)節(jié)工作臺(tái)到水平后，固定支撐腿長(zhǎng)度保持工作臺(tái)的水平狀態(tài)。但是， 現(xiàn)有的調(diào)平裝置僅僅是針對(duì)有地面作為穩(wěn)定基座的陸地環(huán)境，多數(shù)只能實(shí)現(xiàn)一次性的調(diào) 平，缺少動(dòng)態(tài)環(huán)境下的實(shí)時(shí)調(diào)平功能，不能適用無(wú)穩(wěn)定基座的海上搖擺環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)平桌椅，克服現(xiàn)有調(diào)平裝置不能在海上搖擺 環(huán)境下實(shí)時(shí)調(diào)平的不足，實(shí)現(xiàn)在海上風(fēng)浪環(huán)境下隨甲板的搖擺保持桌椅的水平狀態(tài)，同樣 能實(shí)現(xiàn)在陸地上的水平調(diào)節(jié)。本發(fā)明的目的按以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)裝置包括二維傾角傳感器、桌椅面板、液壓 缸、可編程邏輯控制器(PLC)、伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器、復(fù)合雙向齒輪泵和油箱。桌椅面板由一根 中心支撐柱和兩根液壓缸支撐，中心支撐柱支撐在桌椅面板的中心處起主要支撐作用，兩 根液壓缸支撐在桌椅面板的兩個(gè)角上起輔助支撐和調(diào)平作用；三個(gè)支撐點(diǎn)呈等腰直角三角 形分布，三根支撐柱的下端固定在基座(甲板)上。中心支撐柱支撐點(diǎn)作為原心，原心與另 外兩個(gè)支撐點(diǎn)的連線分別作為χ軸和y軸。在桌椅面板的中心處安裝二維傾角傳感器，實(shí) 時(shí)采集桌椅面板相對(duì)于水平面的二維傾斜角度，包括χ軸傾角信號(hào)和y軸傾角信號(hào)。這些 信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)線輸入可編程邏輯控制器PLC，PLC內(nèi)部的程序?qū)π盘?hào)進(jìn)行處理，計(jì)算出傾斜 誤差并實(shí)時(shí)發(fā)出等比例模擬控制信號(hào)；控制信號(hào)從PLC輸出端口經(jīng)數(shù)據(jù)線傳送到電機(jī)驅(qū)動(dòng) 器的輸入端口，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器按照接收到的控制信號(hào)調(diào)節(jié)與之相連的伺服電機(jī)，包括伺服電 機(jī)的正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速大小。伺服電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器將轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速傳遞給雙向復(fù)合齒輪泵。復(fù)合 雙向齒輪泵的出油口和進(jìn)油口分別和液壓缸的上下兩個(gè)油腔連接，電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，油箱中的 油液經(jīng)齒輪泵出油口進(jìn)入液壓缸下腔，液壓缸上升；電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪泵的出油口和進(jìn)油口 互換，油液進(jìn)入液壓缸上腔，液壓缸下降。電機(jī)的轉(zhuǎn)速不同，液壓缸上升/下降的速度也不 同。若基座發(fā)生傾斜，兩個(gè)電機(jī)按照PLC的控制信號(hào)有不同的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，分別驅(qū)動(dòng)兩根調(diào) 平用的液壓缸各自動(dòng)作，使桌椅面板恢復(fù)到水平狀態(tài)。若基座始終處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，該裝置便 實(shí)時(shí)采集桌椅面板的傾斜信號(hào)并不斷重復(fù)上述調(diào)平過(guò)程，使桌椅面板始終保持水平，起到 實(shí)時(shí)調(diào)平的作用。本發(fā)明的有益效果是采用了三點(diǎn)式的支撐布局和兩腿調(diào)平策略，避免了各支撐 腿的運(yùn)動(dòng)耦合問(wèn)題和虛腿現(xiàn)象，由二維傾角傳感器，實(shí)時(shí)提供桌椅面板相對(duì)于水平面的二 維傾斜角度，PLC根據(jù)來(lái)自二維傾角傳感器的信號(hào)得出傾斜誤差并實(shí)時(shí)發(fā)出等比例模擬控制信號(hào)，經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器調(diào)整后控制伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速，驅(qū)動(dòng)調(diào)平用的兩根液壓缸分別動(dòng)作維持桌椅面板到水平狀態(tài)；在基座始終處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的環(huán)境下也能實(shí)時(shí)保持桌椅的 水平狀態(tài)，使作業(yè)不受外界環(huán)境的干擾，提高作業(yè)安全性。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明圖1是依據(jù)本發(fā)明所提出的實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)平桌椅組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)平桌椅的PLC自動(dòng)控制程序框圖。圖中，1-二維傾角傳感器，2-桌椅面板，3-桿端關(guān)節(jié)軸承，4-液壓缸，5-十字關(guān)節(jié)， 6-油箱，7-復(fù)合雙向齒輪泵，8-伺服電機(jī)，9-電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，10-法蘭連接，11-可編程邏輯控 制器(PLC)，12-中心支撐柱，13-基座，14-液壓缸內(nèi)置位移傳感器。
具體實(shí)施例方式下面以船用游艇的座椅為例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說(shuō)明。船用游艇的實(shí)時(shí)調(diào)平座椅上 部結(jié)構(gòu)和普通座椅相同，包括座椅面板、靠背和扶手，只是在扶手上設(shè)置了一個(gè)自動(dòng)調(diào)平的 按鈕，用來(lái)開(kāi)啟和關(guān)閉座椅的自動(dòng)調(diào)平功能。座椅的下部結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要構(gòu)件包括 一個(gè)二維傾角傳感器1，兩根帶內(nèi)置位移傳感器14的液壓缸4，兩套動(dòng)力單元(由油箱6，雙 向復(fù)合齒輪泵7，伺服電機(jī)8和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器9構(gòu)成一套動(dòng)力單元)，一個(gè)PLC控制器(帶模擬 量輸入輸出擴(kuò)展模塊)11和中心支撐柱12。中心支撐柱12上端通過(guò)十字關(guān)節(jié)5安裝在座 椅面板下底面的中心位置，下端用法蘭連接10垂直固定在甲板上，主要支撐座椅的承重， 并使座椅面板有前后俯仰和左右搖擺兩個(gè)自由度；兩根液壓缸4的上端通過(guò)桿端關(guān)節(jié)軸承 3分別安裝在座椅面板下底面的前端的左右角上，下端也通過(guò)桿端關(guān)節(jié)軸承與甲板連接，輔 助支撐座椅的承重，并通過(guò)活塞桿的伸縮對(duì)座椅的姿態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)；整體上，主支撐柱12和 兩根液壓缸4組成的3個(gè)支撐點(diǎn)成等腰直角三角形布置，中心支撐柱12的支撐點(diǎn)作為直角 頂點(diǎn)和原心，原心與另外兩個(gè)支撐點(diǎn)連線分別作為χ軸和y軸。按照此種方式連接座椅面 板后，僅有需要的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，避免了座椅面板的傾覆和運(yùn)動(dòng)耦合問(wèn)題。二維傾角傳感 器1安裝在座椅面板內(nèi)部的中心位置，使其用于測(cè)量的χ軸和y軸與液壓缸支撐點(diǎn)構(gòu)成的 χ軸和y軸重合，這樣便可實(shí)時(shí)測(cè)量出座椅面板的χ軸和y軸傾斜角度值，并傳送到PLC控 制器11內(nèi)進(jìn)行處理。液壓缸4上下油腔分別和雙向復(fù)合泵7的A、B端口連接，當(dāng)伺服電機(jī) 8正轉(zhuǎn)時(shí)，油液從油箱6經(jīng)雙向復(fù)合泵B端口進(jìn)入液壓缸4的下腔，上腔中的油液則經(jīng)雙向 復(fù)合泵A端口回流到油箱，此時(shí)油液推動(dòng)活塞桿上升，液壓缸伸長(zhǎng)；當(dāng)伺服電機(jī)8反轉(zhuǎn)時(shí)，油 路也反走，油液推動(dòng)活塞桿下降，液壓缸縮短；液壓缸伸縮的快慢由伺服電機(jī)8的旋轉(zhuǎn)速度 決定。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器9與伺服電機(jī)8用來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速大小，其工作狀態(tài)由 PLC控制器11發(fā)出的信號(hào)控制。在風(fēng)浪環(huán)境下，需要實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)平座椅時(shí)，只需按下座椅扶手上的自動(dòng)調(diào)平按鈕， PLC控制器11根據(jù)接收到的實(shí)時(shí)二維傾角信號(hào)同時(shí)給兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器9發(fā)送出等比例0 士5的模擬量控制信號(hào)，電壓的正負(fù)對(duì)應(yīng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，電壓的大小對(duì)應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速快慢， 兩個(gè)伺服電機(jī)8按照安裝各自的控制信號(hào)運(yùn)轉(zhuǎn)，最終使兩根液壓缸根據(jù)座椅面板的傾斜程 度做出對(duì)應(yīng)快慢的伸長(zhǎng)和縮短，平穩(wěn)快速地調(diào)節(jié)座椅面板到水平狀態(tài)。
圖2所示是整個(gè)自動(dòng)調(diào)平的程序框圖。若甲板始終處于搖擺狀態(tài)，實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)平桌椅便不斷反復(fù)執(zhí)行該調(diào)平程序，始終保持面板到水平狀態(tài)，使桌椅上的人員不產(chǎn)生顛簸 感，物品則不會(huì)滑移翻倒。
權(quán)利要求
一種實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)平桌椅，包括二維傾角傳感器、桌椅面板、液壓缸、可編程邏輯控制器(PLC)和由復(fù)合雙向齒輪泵、油箱、伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器組成的動(dòng)力單元，其特征是桌椅面板由一根中心支撐柱和兩根液壓缸支撐，中心支撐柱支撐在桌椅面板的中心處起主要支撐作用，兩根液壓缸支撐在桌椅面板的兩個(gè)角上起輔助支撐和調(diào)平作用，三個(gè)支撐點(diǎn)呈等腰直角三角形分布；在面板的中心處安裝二維傾角傳感器，實(shí)時(shí)提供工作臺(tái)平面相對(duì)于水平面的二維傾斜角度，包括x軸信號(hào)和y軸信號(hào)，可編程邏輯控制器PLC與二維傾角傳感器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電連接，復(fù)合雙向齒輪泵的出油口和進(jìn)油口分別與液壓缸的上下兩個(gè)油腔連接，可編程邏輯控制器根據(jù)來(lái)自二維傾角傳感器的信號(hào)得出傾斜誤差并實(shí)時(shí)發(fā)出等比例模擬控制信號(hào)，經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器調(diào)整后控制伺服電機(jī)的下反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速，驅(qū)動(dòng)調(diào)平用的兩根液壓缸分別動(dòng)作維持桌椅面板到水平狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)平桌椅，其特征是中心支撐柱上端通過(guò)十字關(guān) 節(jié)安裝在座椅面板下底面的中心位置，下端用法蘭連接垂直固定在底座上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)平桌椅，其特征是兩根液壓缸上端通過(guò)桿端關(guān) 節(jié)軸承分別安裝在座椅面板下底面前端的左右角上，下端也通過(guò)桿端關(guān)節(jié)軸承連接在底座 上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)平桌椅，桌椅面板由一根中心支撐柱和兩根液壓缸支撐，三個(gè)支撐點(diǎn)呈等腰直角三角形分布；在面板的中心處安裝二維傾角傳感器，實(shí)時(shí)提供工作臺(tái)平面相對(duì)于水平面的二維傾斜角度，包括帶符號(hào)的x軸信號(hào)和y軸信號(hào)，PLC根據(jù)來(lái)自二維傾角傳感器的信號(hào)得出傾斜誤差并實(shí)時(shí)發(fā)出等比例模擬控制信號(hào)，經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器調(diào)整后控制伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速，通過(guò)驅(qū)動(dòng)復(fù)合雙向齒輪泵來(lái)驅(qū)動(dòng)調(diào)平用的兩根液壓缸分別作伸縮動(dòng)作，從而維持桌椅面板到水平狀態(tài)。若基座始終處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，該裝置實(shí)時(shí)采集傾斜信號(hào)并不斷重復(fù)上述調(diào)平過(guò)程，起到實(shí)時(shí)調(diào)平的作用，特別適用于海洋風(fēng)浪搖擺環(huán)境下使用。
文檔編號(hào)A47B83/02GK101810402SQ20101015023
公開(kāi)日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月15日
發(fā)明者劉彥武, 蔡淳鵬, 陳建民 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(華東)