專利名稱：絞車計數(shù)和測力裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于船舶裝備等的絞車，尤其是一種絞車的排繩機 構(gòu)，在鋼絲繩或尼龍繩收》欠過程中，用于對其進行計數(shù)和測力的裝置。
背景技術(shù)：
原有技術(shù)的絞車排繩裝置的作用是在鋼絲繩或尼龍繩收放過程中，能夠 有規(guī)則的巻進和放出繩子，使繩子在巻筒上有規(guī)則地排列。但對于收放繩子 的長度和繩端拉力的數(shù)據(jù)無法掌握，有些廠家或船研所對此進行了攻關(guān)，目 前能夠裝備于絞車的只有機械式測長計數(shù)器，對于收放繩子的長度實現(xiàn)了計 量。但在實際使用中存在許多的問題 一是使用壽命短，由于船舶工作環(huán)境 主要是海洋作業(yè)，空氣濕度大，機械式計數(shù)器的金屬部件很快被腐蝕或銹蝕 而癱瘓；二是精度低，純粹依靠機械傳遞，受加工精度和裝配工藝的制約， 精度不可能做得很高；三是操作的不方便性，機械式計數(shù)只能安裝在排繩裝 置上隨導螺桿左右不停的運動，要想知道長度值，在運動中讀數(shù)很難看清， 也不方便。而且讀數(shù)面板因在設(shè)備本體處于露天，老化模糊后造成讀數(shù)困難 甚至無法讀數(shù)。四是無法實現(xiàn)遠程控制，不能在設(shè)備操作臺和集中控制室進 行監(jiān)控或遙控。因此，使得盲目操作使繩子拉斷造成設(shè)備損壞或掉落海里、 鋼絲繩彈傷人等設(shè)備事故和安全事故的問題時有發(fā)生。實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種克服上述缺點的，能自動測出排繩長度 與排繩拉力，并且可實現(xiàn)遠程控制的絞車計數(shù)和測力裝置。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案為該裝置包括安裝在 絞車機架與底座上的液壓馬達、變速裝置、巻筒裝置、剎車裝置、排繩裝置 及電器控制裝置等，其特征在于在排繩裝置上配有旋轉(zhuǎn)編碼器和荷重傳感 器；旋轉(zhuǎn)編碼器的旋轉(zhuǎn)編碼器信號輸出端口中的屏蔽信號線與計數(shù)器相連 接；荷重傳感器的荷重傳感器信號輸出端口中的屏蔽信號線與數(shù)字顯示器相 連接。所述的一種絞車計數(shù)和測力裝置，其特征在于滑輪組中的滑輪固定在
滑輪軸上，滑輪軸的兩端配在軸承座上，旋轉(zhuǎn)編碼器配在滑輪軸軸端蓋上， 旋轉(zhuǎn)編碼器信號輸入端通過彈性連軸節(jié)與滑輪軸的軸端相連接。所述的一種絞車計數(shù)和測力裝置，其特征在于荷重傳感器配在支架 上，荷重傳感器的信號輸入端與滑輪組中的一滑輪外周或其滑輪軸相接觸。 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果本裝置解決了計數(shù)和測力的技術(shù)問題，具有使用壽命長、精度高、使用 維護方便等特點。該裝置機電一體化，提高了設(shè)備操作的智能性、合理性、 可靠性及安全性。可實現(xiàn)遠程控制，可以在中央控制室完成對遠距離絞車的 監(jiān)控，實現(xiàn)了船舶設(shè)備的集中監(jiān)控和兩地操作，填補了船舶行業(yè)這一領(lǐng)域的 空白。


圖l絞車的主視圖；圖2為圖1的俯視圖；圖3為排繩裝置的主視剖面圖；圖4為圖3的左視剖面圖；圖5為絞車計數(shù)裝置電器接線圖；圖6為絞車測力裝置電器接線圖。
具體實施方式
如圖1-圖4所示，該裝置包括安裝在絞車機架1與底座上的液壓馬達 5、變速裝置、巻筒裝置2、剎車裝置7、排繩裝置3及電器控制裝置等絞車 的巻繞控制機構(gòu)，在排繩裝置3上配有旋轉(zhuǎn)編碼器12和荷重傳感器10。旋 轉(zhuǎn)編碼器12的旋轉(zhuǎn)編碼器信號輸出端口 14中的屏蔽信號線與計數(shù)器相連 接；荷重傳感器IO的荷重傳感器信號輸出端口 9中的屏蔽信號線與數(shù)字顯 示器相連接。如圖3所示，滑輪組中的滑輪15通過鍵銷固定在滑輪軸11上，滑輪軸 ll的兩端配在軸承座上，旋轉(zhuǎn)編碼器12配在滑輪軸11軸端蓋上，旋轉(zhuǎn)編碼 器信號輸入端13通過彈性連軸節(jié)與滑輪軸11的軸端相連接。當鋼絲繩16 經(jīng)過的滑輪15同軸安裝的旋轉(zhuǎn)編碼器12,將線速度轉(zhuǎn)換角速度，然后經(jīng)過 旋轉(zhuǎn)編碼器12輸出脈沖信號，由屏蔽信號線將該信號傳送到遠程的KC01加 減二段設(shè)定計數(shù)器。通過絞車專用計數(shù)器菜單的研制，設(shè)定或選擇相應(yīng)的計 數(shù)速度、輸入方式、計數(shù)值保存、計數(shù)方向、段數(shù)設(shè)定、輸出方式、輸出時 間、預(yù)置比例、小數(shù)點、復(fù)位健保護等。能夠?qū)崿F(xiàn)各種速度、長度、方向、 精度等不同絞車、不同用途的要求，測量出準確的收、放鋼繩的長度。具備 記憶、復(fù)位、精確度調(diào)整等功能。如圖3、圖4所示，荷重傳感器的信號輸入端20的觸端，可直接配與滑輪外周或其滑輪軸相接觸，但為了保護荷重傳感器的信號輸入端20的觸 端，本裝置采用簡接傳導結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)為將荷重傳感器IO配在滑輪組中 部下壓的中心滑輪18上方的支架8上，傳力架19呈倒"U"字狀，傳力架 19的兩豎桿對稱地固定在滑輪18兩側(cè)面的滑輪軸上，荷重傳感器信號輸入 端20與傳力架19上端相接觸。當鋼絲繩16經(jīng)過滑輪18時，滑輪18上方 安裝的荷重傳感器IO，檢測到鋼絲繩16的壓力信號，通過精確的分力比例 值計算，即得到鋼絲繩16末端的拉力信號，該信號通過屏蔽數(shù)據(jù)線傳送到 遠程的數(shù)字顯示器，再經(jīng)過精確的分力比例值計算，得到繩端拉力值。從而 實現(xiàn)了遠距離的數(shù)據(jù)傳輸和集中控制。 電氣結(jié)構(gòu)i兌明 ( 一)測長裝置如圖5所示，為了便于引導進、出繩，本裝置由三只滑輪組成了滑輪 組，旋轉(zhuǎn)編碼器12與進繩滑輪15同軸相連，鋼絲繩16收放時帶動滑輪組 運轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)編碼器12也以相同的角速度運轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)編碼器12輸出信號，該 信號由5芯屏蔽線與電子計數(shù)器相連。電氣接線為旋轉(zhuǎn)編碼器12的1號線為其本身電源正端同電子計數(shù)器 的+24V端子相連；旋轉(zhuǎn)編碼器12的2號線為其本身電源負端同電子計數(shù)器 的COM端子相連；旋轉(zhuǎn)編碼器12的3號線為其信號輸出A 口同電子計數(shù)器 的信號輸入INA端子相連；旋轉(zhuǎn)編碼器12的4號線為其信號輸出B 口同電 子計數(shù)器的信號輸入INB端子相連；旋轉(zhuǎn)編碼器12的5號線為其信號輸出Z 口同電子計數(shù)器的信號輸入INZ端子相連；電子計數(shù)器的電源由AC220V供 電，分別連接到AC1、 AC2。(二)測力裝置如圖6所示，荷重傳感器10配在滑輪18的上方，當鋼絲繩16從滑輪 18的下方經(jīng)過時，作用力于荷重傳感器信號輸入端20，對荷重傳感器10產(chǎn) 生與鋼絲繩16張力成一定比例的壓力，再通過屏蔽信號線與數(shù)字顯示器相 連。電氣接線為傳感器的1號線為其輸出信號+極與數(shù)字顯示器的信號+ 端子相連；傳感器的2號線為其輸出信號-極與數(shù)字顯示器的信號-端子相 連；傳感器的3號線為其橋壓+極與數(shù)字顯示器的橋壓+端子相連；傳感器 的4號線為其橋壓-極與數(shù)字顯示器的橋壓-端子相連；數(shù)字顯示器的電源 由AC220V供電，分別連接到交流電源8、 9。如由直流供電，DC12V由6、 7 進線。
工作原理( 一 )測長裝置由旋轉(zhuǎn)編碼器12和電子計數(shù)器兩部分構(gòu)成。 旋轉(zhuǎn)編碼器12是由一個中心有軸的光電碼盤，其上有環(huán)形通、暗的刻 線，有光電發(fā)射和接收器件讀取，獲得四組正弦波信號組合成A、 B、 C、 D， 每個正弦波相差90度相位差(相對于一個周波為360度)，將C、 D信號反 向，疊加在A、 B兩相上，可增強穩(wěn)定信號；另每轉(zhuǎn)輸出一個Z相脈沖以代 表零位參考位。由于A、 B兩相相差90度，可通過比較A相在前還是B相在 前，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考 位。分辨率編碼器以每旋轉(zhuǎn)360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率，也 稱解析分度、或直接稱多少線，本編碼器在每轉(zhuǎn)分度30 ~ 5000線。信號輸出形式推拉式，編碼器的信號接收設(shè)備接口應(yīng)與編碼器對應(yīng)。信號連接編碼器的脈沖信號與電子計數(shù)器相連接。如單相聯(lián)接，用于 單方向計數(shù)，單方向測速。A.B兩相聯(lián)接，用于正反向計數(shù)、判斷正反向和 測速。A、 B、 Z三相聯(lián)接，用于帶參考位修正的位置測量。A、 A_， B、 B-， Z、 Z-連接，由于帶有對稱負信號的連接，電流對于電纜的電磁場為0,衰 減最小，抗干擾最佳，可傳輸較遠的距離。電子計數(shù)器實質(zhì)上就是一個加l計數(shù)器，其控制電路受軟件控制、切 換。通過引腳INA和INB對外部信號計數(shù)，外部脈沖的下降沿將觸發(fā)計數(shù)。 計數(shù)器在每個機器周期的S5P2期間采樣引腳輸入電平。若一個機器周期采 樣值為l,下一個機器周期采樣值為0,則計數(shù)器加l。此后的機器周期 S3P1期間，新的計數(shù)值裝入計數(shù)器。所以檢測一個由1至0的跳變需要兩個 機器周期，故最高計數(shù)頻率為振蕩頻率的1/24。例如，如果選用12MHz晶 振，則最高計數(shù)頻率為0. 5MHz。雖然對外部輸入信號的占空比無特殊要求， 但為了確保某給定電平在變化前至少被采樣一次，外部計數(shù)脈沖的高電平與 低電平保持時間均需在 一 個機器周期以上。當CPU用軟件給計數(shù)器設(shè)置了某種工作方式之后，計數(shù)器就會按設(shè)定的 工作方式獨立運行，不再占用CPU的操作時間，除非計數(shù)器計滿溢出，才可 能中斷CPU當前操作。CPU也可以重新設(shè)置計數(shù)器工作方式，以改變定時器 的操作。由此可見，計數(shù)器是單片機中效率高而且工作靈活的部件。計數(shù)器是一種可編程部件，所以在計數(shù)器開始工作之前，CPU必須將一 些命令(稱為控制字)寫入計數(shù)器。將控制字寫入計數(shù)器的過程叫計數(shù)器初
始化。在初始化過程中，要將工作方式控制字寫入方式寄存器，工作狀態(tài)字 (或相關(guān)位)寫入控制寄存器，賦計數(shù)初值?？刂萍拇嫫饔嫈?shù)器IM和INB有2個控制寄存器TM0D和TC0N,它們 分別用來設(shè)置各個計數(shù)器的工作方式，選擇計數(shù)功能，控制啟動運行，以及 作為運行狀態(tài)的標志等。其中，TC0N寄存器中另有4位用于中斷系統(tǒng)。(二)測力裝置由荷重傳感器和數(shù)字顯示器組成。荷重傳感器本傳感器為電阻應(yīng)變式，它主要由彈性敏感元件(試 件)、電阻應(yīng)變片和測量轉(zhuǎn)換電路組成，是根據(jù)應(yīng)變效應(yīng)的原理而制成的。 用應(yīng)變片測試時，將應(yīng)變片粘貼在試件表面，當試件受力變形后，應(yīng)變片上 的電阻絲也隨之變形，從而使應(yīng)變片電阻值發(fā)生變化，通過測量轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn) 換成電壓或電流的變4匕。本電阻應(yīng)變式傳感器中，使用的是直流電橋電路，電橋四個橋臂都為應(yīng) 變片，電橋的輸出電壓與電阻相對變化值以及應(yīng)變值成正比。采用恒流源作 為橋路電源以減小非線性誤差。實際使用中，電橋各臂的電阻不可能嚴格相 等，所以即使在未受力時，橋路的輸出也不一定能為零，因此必須設(shè)置調(diào)零 電路。調(diào)節(jié)調(diào)零電位器，可以使電橋趨于平衡，輸出電壓被預(yù)調(diào)到零位，即 電橋平衡。在實際應(yīng)用中，除了應(yīng)變能力導致應(yīng)變片電阻變化外，溫度變化也會導 致應(yīng)變片電阻變化，它將給測量帶來誤差，因此有必要對橋路進行溫度補 償。但采用全橋工作方式電橋相鄰兩臂受溫度影響，同時產(chǎn)生大小相等、符 號相同的電阻增量而互相抵消，從而達到橋路溫度自補償?shù)哪康?。?shù)字顯示器電阻應(yīng)變式傳感器的測量信號通過信號線，連接到數(shù)字 顯示器的信號輸入端，通過測量放大電路，和外圍元件組成的數(shù)字顯示面板 表。傳感器采用箔式電阻應(yīng)變片，其常態(tài)阻值為350Q。測量電路將傳感器 產(chǎn)生的電阻應(yīng)變量轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出。將經(jīng)轉(zhuǎn)換后的弱電壓信號進行放 大，作為A/D轉(zhuǎn)換器的模擬電壓輸入。提供1.22V基準電壓，它同時經(jīng)分壓 后作為A/D轉(zhuǎn)換器的參考電壓。兩端參考電壓可對傳感器非線性誤差進行適 量補償。該數(shù)字顯示器配用電阻應(yīng)變式傳感器可進行力等物理量測量。該數(shù)字顯 示器可使用交直流供電，交流使用220V50Hz,直流使用外接12V/100mA。線性精度不大于讀數(shù)值O. 1% ± 2個字。顯示范圍0000 ~ ± 10000，小數(shù)點可任意設(shè)定。激勵電壓'.5V/100mA 采樣速度3次/秒。
權(quán)利要求1、 一種絞車計數(shù)和測力裝置，它包括安裝在絞車機架(1)與底座上的液壓馬達(5)、變速裝置、巻筒裝置(2)、剎車裝置(7)、排繩裝置(3) 及電器控制裝置，其特征在于在排繩裝置(3)上配有旋轉(zhuǎn)編碼器(12) 和荷重傳感器(10);旋轉(zhuǎn)編碼器(12)的旋轉(zhuǎn)編碼器信號輸出端口 (14) 中的屏蔽信號線與計數(shù)器相連接；荷重傳感器(10)的荷重傳感器信號輸出 端口 (9)中的屏蔽信號線與數(shù)字顯示器相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種絞車計數(shù)和測力裝置，其特征在于滑 輪組中的滑輪(15 )固定在滑輪軸(11 )上，滑輪軸(11 )的兩端配在軸承 座上，旋轉(zhuǎn)編碼器(12)配在滑輪軸(11)軸端蓋上，旋轉(zhuǎn)編碼器信號輸入 端(13)通過彈性連軸節(jié)與滑輪軸(11)的軸端相連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種絞車計數(shù)和測力裝置，其特征在于荷 重傳感器(10)配在支架(8)上，荷重傳感器的信號輸入端(20)與滑輪 組中的 一滑輪外周或其滑輪軸相接觸。
專利摘要本實用新型涉及一種絞車的排繩機構(gòu)在鋼絲繩或尼龍繩收放過程中對其進行計數(shù)和測力的裝置。其特征在于在排繩裝置(3)上配有旋轉(zhuǎn)編碼器(12)和荷重傳感器(10)；旋轉(zhuǎn)編碼器(12)的旋轉(zhuǎn)編碼器信號輸出端口(14)中的屏蔽信號線與計數(shù)器相連接；荷重傳感器(10)的荷重傳感器信號輸出端口(9)中的屏蔽信號線與數(shù)字顯示器相連接。本裝置解決了計數(shù)和測力的技術(shù)問題，具有使用壽命長、精度高、使用維護方便等特點。該裝置機電一體化，提高了設(shè)備操作的智能性、合理性、可靠性及安全性?？蓪崿F(xiàn)遠程控制，可以在中央控制室完成對遠距離絞車的監(jiān)控，實現(xiàn)了船舶設(shè)備的集中監(jiān)控和兩地操作，填補了船舶行業(yè)這一領(lǐng)域的空白。
文檔編號B66D1/54GK201037100SQ200720034440
公開日2008年3月19日 申請日期2007年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月12日
發(fā)明者索成將, 顧耀民 申請人:索成將