專利名稱：樁架傾角測量前置機械放大裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量裝置，具體地說是一種樁架傾角測量前置機械放大裝置。
背景技術：
目前較為先進的打樁船，其起重打樁系統(tǒng)采用微機全自動控制，并具有實時動態(tài)顯示及報警功能。打樁船樁架有吊樁、打樁和倒架等多種工況，各種工況限制了樁架的傾角范圍。為保證打斜樁的精度、提供吊樁時的超力矩報警和在微機上動態(tài)顯示樁架傾角狀態(tài)，必須精確測出樁架的傾角值。
樁架傾角是指樁架與船體垂線間的夾角，目前傾角測量儀器種類很多，技術也已非常成熟。最簡單的就是一個帶刻度的圓盤中心掛一個懸錘，便可直觀地顯示傾角大小，但與電控儀器連接困難，在全自動控制系統(tǒng)中難于應用。最新的傾角儀采用電解液的辦法，在封閉容器中盛裝電解液，電解液中插入激勵電極，當容器傾斜后，電解液面將仍然保持水平，從而引起電極間電位差的變化，以此測得傾角值的。但該辦法對溫度敏感，在打樁船打樁工況等強沖擊情況和海浪環(huán)境下數(shù)據(jù)不容易穩(wěn)定。
對于環(huán)境惡劣的海上環(huán)境，采用相對穩(wěn)定可靠的編碼器來測量樁架傾角，是一個不錯的選擇。但由于打樁船樁架支撐座孔直徑將近一米，且為定軸設計，因此，無法用編碼器對樁架傾角進行直接測量。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型要解決的是現(xiàn)有的傾角測量儀器存在的上述不足，提供一種改進型的樁架傾角測量前置機械放大裝置，利用平行四連桿機構引出樁架傾角，并在連桿上加裝了齒輪放大機構，從而實現(xiàn)用編碼器來測量樁架傾角。解決上述技術問題采用的技術方案是樁架傾角測量前置機械放大裝置，其外殼內(nèi)設有一個由驅動桿、水平連桿、搖桿和固定桿首尾鉸接而成的平行四連桿機構，所述的驅動桿固定到所述的樁架上，所述的固定桿固定到所述的樁架支撐座上；一個與所述的平行四連桿機構平面相垂直的大齒輪軸，其上設置有大齒輪，并且一端固定在所述驅動桿與水平連桿的鉸接處；一個與所述的大齒輪軸平行的小齒輪軸，其上設置有與所述大齒輪相嚙合的小齒輪，并且一端經(jīng)聯(lián)軸器與編碼器相連，另一端鉸接到所述搖桿與水平連桿的鉸接端。
本實用新型的樁架傾角測量前置機械放大裝置，大齒輪軸將大齒輪與驅動桿固定在一起，同時所述的驅動桿又固定到所述的樁架的，當樁架傾角θ時，由于平行四連桿機構的固定桿不動，且連桿始終保持水平，故驅動桿與搖桿也移動θ角，進而帶動大齒輪相對連桿也轉過θ角，并帶動小齒輪相對連桿轉過i*θ角(其中i為齒輪副傳動比)。小齒輪與小齒輪軸固定，經(jīng)聯(lián)軸器將角度值i*θ輸入編碼器，編碼器將此轉角值i*θ經(jīng)編碼后送往微機處理。
本實用新型利用平行四連桿機構引出樁架傾角，并巧妙地在連桿上加裝了齒輪放大裝置，從而實現(xiàn)用編碼器來測量樁架傾角，同時提高了編碼器對樁架傾角的測量分辨率，提高了測量精度，使其滿足精度要求。
作為本實用新型的進一步改進，所述的水平連桿整體上為一密閉的殼體，將齒輪傳動系統(tǒng)與外界密封，對其實現(xiàn)可靠的保護。所述的大齒輪呈扇形狀，該扇形的張角以110°～130°為宜，以減小整個裝置的外形尺寸。所述大齒輪上還設有限位卡板。為保證精度，除應嚴格控制各桿件、軸件的加工誤差外，還需在各個連接部位加設彈簧，使齒輪副和各鉸接點單面嚙合以消除側隙誤差。所述的搖桿作成可調(diào)長度桿，以在必要時做微調(diào)用。
作為本實用新型的再進一步改進，所述的驅動桿為樁架本身，所述的固定桿為樁架支撐座本身。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。


圖1是本實用新型的結構示意圖。
圖2是圖1在A-A向的剖視放大圖。
圖3是本實用新型的使用狀態(tài)圖。
圖4是本實用新型的測量原理圖。
圖5是本實用新型的結構原理圖。
圖6是整個樁架角度測量監(jiān)控系統(tǒng)的原理框圖。
具體實施方式
參照圖1、2、3，本實用新型的樁架傾角測量前置機械放大裝置，具有上殼體12和下殼體13，所述的殼體內(nèi)設有一個由驅動桿1、水平連桿2、搖桿3和固定桿4首尾鉸接而成的平行四連桿機構，所述的驅動桿1固定到所述的樁架18上，所述的固定桿4固定到所述的樁架支撐座16上。固定桿4和驅動桿1的鉸接正好位于樁架支撐座16的軸心17上。
一對齒輪副設置在與所述的平行四連桿機構平行的平面上，對應的齒輪軸則與該平面相垂直。其中大齒輪軸7一端固定在所述驅動桿1與水平連桿2的鉸接處。小齒輪軸8一端經(jīng)聯(lián)軸器9與編碼器10相連，另一端鉸接到所述搖桿3與水平連桿2的鉸接端。所述的編碼器10固定在編碼器固定座14上，外面設有編碼器保護罩15。
水平連桿2整體上為一殼體結構，對齒輪傳動系統(tǒng)實現(xiàn)密閉，除傳遞運動外，兼對齒輪副進行防護。為應付嚴酷的海水腐蝕問題，除對連桿設計成密閉的殼體結構外，小齒輪軸和小齒輪分別采用不銹鋼和鋁青銅制造，對其余傳動零件實行表面氧化處理。為減小裝置尺寸，大齒輪做成120°扇形狀固定在大齒輪軸上樁架活動范圍+22°~-72°。所述大齒輪上還設有限位卡板。為保證精度，除應嚴格控制各桿件、軸件的加工誤差外，還需加彈簧，使齒輪副和各鉸接點單面嚙合以消除側隙誤差。另外，本裝置對安裝誤差比較敏感，應預先在樁架支撐軸中心加工定位孔，通過定位搖桿和定位連桿確定大齒輪軸在樁架上的安裝位置和搖桿下端鉸支在支撐座上的安裝位置。搖桿做成可調(diào)長度桿，以在必要時做微調(diào)用。編碼器用RS448與監(jiān)控微機相連。
參照圖4、5，由于本測量放大裝置是由平行四連桿機構和齒輪放大裝置兩部分有機結合而成的，當樁架傾角θ時，因連桿2始終保持水平，故大齒輪5相對連桿2也轉過θ角，并帶動小齒輪6相對連桿2轉過i*θ角i為齒輪副傳動比。小齒輪6與小齒輪軸8固定，經(jīng)聯(lián)軸器9將角度值i*θ輸入編碼器10，編碼器將此轉角值i*θ經(jīng)編碼后送往微機處理。
參照圖6，以目前國內(nèi)最先進的全自動微機控制的85米樁打柱船為例，其樁架傾角顯示誤差要求≤±0.1°，顯示角度范圍+22°～-25°退出油缸滑塞桿角度；樁架傾角顯示保護裝置要求在“大傾斜位置”+21°提前報警，+22°發(fā)出限制信號送控制PLC；“打樁位置”±18.5°報警并暫停變幅，人工干預后方可繼續(xù)；“倒架工況”至-25°暫停變幅，人工干預后繼續(xù)后倒。
本裝置位于編碼器之前，是引出樁架傾角并放大的裝置，角度值經(jīng)編碼器編碼后送往PC機處理。這里選用256位高精度絕對值多圈編碼器，齒輪副傳動比為16，則樁架傾角測量分辨率為0.088°，從而滿足精度要求。
上述實施例的平行四連桿機構是獨立的，整個機構可以單獨取出，只需在使用時將驅動桿固定到樁架上，以及將固定桿固定到樁架支撐座上，并使驅動桿和固定桿的鉸接點與支撐座的軸心重合，同時保證水平連桿和固定桿的處在水平狀態(tài)。本實用新型還可以用以下方式實施，與前述實施方式不同之處在于大齒輪軸直接固定在樁架上，樁架本身形成一根驅動桿。連桿與搖桿的連接不變，搖桿的另一端鉸接在樁架支撐座的軸心，這樣樁架支撐座形成四連桿最后一根固定桿。其余結構與前一實施方式相同，也能取得相同的效果。
從以上分析可知，本實用新型的樁架傾角測量前置機械放大裝置具有以下優(yōu)點1、本裝置結構簡單，工作可靠，成本低。
2、適用于垂直仰角、水平方位角和傾斜平面偏轉角等多種角度測量，測量角度范圍大。
3、適用于吊臂、轉臂等各中低速場合的角度測量，應用范圍廣。
4、易于改進，可用于高、中、低各種精度要求的角度測量。
5、便于與微機連接，實現(xiàn)自動控制。
本實用新型不局限于上述實施方式，不論其形狀或結構作任何變化，凡是采用平行四連桿機構和齒輪放大裝置的樁架傾角測量前置機械放大裝置，均落在本實用新型保護范圍之內(nèi)。
權利要求1.樁架傾角測量前置機械放大裝置，包括外殼、其特征在于所述的外殼內(nèi)設有一個由驅動桿(1)、水平連桿(2)、搖桿(3)和固定桿(4)首尾鉸接而成的平行四連桿機構，所述的驅動桿(1)固定到所述的樁架上，所述的固定桿(4)固定到所述的樁架支撐座上；一個與所述的平行四連桿機構平面相垂直的大齒輪軸(7)，其上設置有大齒輪(5)，并且一端固定在所述驅動桿(1)與水平連桿(2)的鉸接處；一個與所述的大齒輪軸(7)平行的小齒輪軸(8)，其上設置有與所述大齒輪(5)相嚙合的小齒輪(6)，并且一端經(jīng)聯(lián)軸器(9)與編碼器(10)相連，另一端鉸接到所述搖桿(3)與水平連桿(2)的鉸接端。
2.如權利要求1所述的樁架傾角測量前置機械放大裝置，其特征在于所述的水平連桿(2)整體上為一密閉的殼體結構。
3.如權利要求1所述的樁架傾角測量前置機械放大裝置，其特征在于所述的大齒輪(5)呈扇形狀。
4.如權利要求3所述的樁架傾角測量前置機械放大裝置，其特征在于所述的扇形大齒輪(5)的張角為110°～130°。
5.如權利要求4所述的樁架傾角測量前置機械放大裝置，其特征在于所述大齒輪(5)上還設有限位卡板。
6.如權利要求1所述的樁架傾角測量前置機械放大裝置，其特征在于所述的鉸接部位設有彈簧。
7.如權利要求1所述的樁架傾角測量前置機械放大裝置，其特征在于所述的搖桿(3)為可調(diào)長度桿。
8.如權利要求1～7任何一項所述的樁架傾角測量前置機械放大裝置，其特征在于所述的驅動桿(1)為樁架本身。
9.如權利要求1～7任何一項所述的樁架傾角測量前置機械放大裝置，其特征在于所述的固定桿(4)為樁架支撐座本身。
專利摘要本實用新型公開了一種樁架傾角測量前置機械放大裝置，其外殼內(nèi)設有由驅動桿、水平連桿、搖桿和固定桿首尾鉸接而成的平行四連桿機構；大齒輪軸，一端固定在所述驅動桿與水平連桿的鉸接處；小齒輪軸，其上設一端經(jīng)聯(lián)軸器與編碼器相連，另一端鉸接到所述搖桿與水平連桿的鉸接端。當樁架傾角θ時，驅動桿與搖桿也移動θ角，進而帶動大齒輪相對連桿也轉過θ角，并帶動小齒輪相對連桿轉過i＊θ角，聯(lián)軸器將該角度值輸入編碼器編碼后送往微機處理。本實用新型利用平行四連桿機構引出樁架傾角，并巧妙地在連桿上加裝了齒輪放大裝置，從而實現(xiàn)用編碼器來測量樁架傾角，同時提高了編碼器對樁架傾角的測量分辨率，提高了測量精度，使其滿足精度要求。
文檔編號G01C9/00GK2709935SQ200320122938
公開日2005年7月13日 申請日期2003年12月24日 優(yōu)先權日2003年12月24日
發(fā)明者陸學富, 王順順, 徐萬平 申請人:杭州江河機電裝備工程有限公司, 上海港務工程公司