一種無切入無塌陷柔性排纜裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種無切入無塌陷柔性排纜裝置，包括依次連接的儲纜筒、第二減速器和第二直流伺服電機，其特征是還包括PLC控制器、第一光電編碼器、第一直流伺服電機、第一減速器、排纜機構(gòu)和第二光電編碼器，排纜機構(gòu)包括行走機構(gòu)、單向單頭排纜絲杠和線速度直徑測量器。本發(fā)明一種無切入無塌陷柔性排纜裝置具有：可排纜繩直徑的變化范圍大、自動調(diào)節(jié)能力強、換向可靠、無擠壓、無切入、無塌陷、安全等優(yōu)點。
【專利說明】一種無切入無塌陷柔性排纜裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種排纜裝置，尤其適用于大載荷電纜絞車及拖線陣拖曳絞車的無切入無塌陷柔性排纜裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]排纜絞車在使用過程中經(jīng)常會發(fā)生“咬繩”、“亂繩”“塌陷”纜繩擠壓及排列不齊等現(xiàn)象。特別當上一層纜繩嵌入下一層纜繩的縫隙中，會使纜繩之間相互擠壓，造成纜繩受損或變形，影響纜繩的使用壽命，尤其在放纜過程中，嵌入下一層的纜繩會在拉力的作用下突然間釋放造成沖擊使纜繩斷裂，這種現(xiàn)象的發(fā)生甚至?xí)斐稍O(shè)備的損壞危機操作入員的安全。隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展，對排纜機構(gòu)也提出了更高更柔性的要求?，F(xiàn)代生產(chǎn)過程中較為常見的一種自動排纜裝置為采用雙頭絲杠的方案。排纜絲杠和儲纜筒通過鏈條一鏈輪傳動，其傳動比由雙頭絲杠的螺距、纜繩直徑?jīng)Q定。絞車在收放纜繩時，通過鏈輪鏈條傳動實現(xiàn)排纜裝置的行走機構(gòu)與儲纜筒的旋轉(zhuǎn)同步。當儲纜筒收放完一層纜繩時，行走機構(gòu)剛好在雙頭絲杠上走完一個單向行程，當儲纜絞車準備收放下一層纜繩時，行走機構(gòu)在絲杠上調(diào)向，轉(zhuǎn)入下一單向行程，實現(xiàn)了行走機構(gòu)與儲纜筒在收放纜過程中的同步。為了換向的平穩(wěn)及可靠，上述機構(gòu)需要在同一根軸上加工出首尾相連、旋向相反的螺紋。由于加工工藝的困難，很難實現(xiàn)雙向螺紋的首尾平滑相連，例如201020119935.9的專利文件中記錄的“雙向絲桿式排纜器”。該種自動排纜方式在現(xiàn)實中應(yīng)用較為廣泛，具有結(jié)構(gòu)簡單，性能較為可靠的優(yōu)點，但同時也具有以下缺點:
[0003]I雙向絲杠的加工難度大，制造成本較高，使用壽命短。
[0004]2此種排纜機構(gòu)一經(jīng)完成，只能適用一種直徑的纜繩，對節(jié)距變化的適用能力差，更不可能在線變節(jié)距。
[0005]3不能夠?qū)崿F(xiàn)對偏差的自我調(diào)節(jié)，如果絲杠或鏈條-鏈輪在加工過程中出現(xiàn)偏差，該機構(gòu)則無法工作。
[0006]4纜筒長度和排纜機構(gòu)行程的匹配要求高，匹配越差，切入、塌陷越嚴重；
[0007]5由于加工工藝的困難，正反向螺紋難以實現(xiàn)首尾的平滑相連，所以在換向過程中容易造成沖擊，產(chǎn)生噪音。
[0008]6纜繩與絞車儲纜筒兩側(cè)擋板之間的間隙由于螺旋式的纏繞，在換向前逐步減小，換向后又逐步增大，在纜筒兩側(cè)擋板附近產(chǎn)生空隙而形成切入、塌陷；
[0009]因此開發(fā)一種無切入無塌陷柔性排纜裝置具有重要的理論意義和推廣價值，尤其對用于大載荷電纜絞車、收放變徑線纜絞車具有突出的實際意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種無切入無塌陷，自動化程度高的柔性排纜裝置。
[0011]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0012]一種無切入無塌陷柔性排纜裝置，包括依次連接的儲纜筒、第二減速器和第二直流伺服電機，其特征是還包括PLC控制器、第一光電編碼器、第一直流伺服電機、第一減速器、排纜機構(gòu)和第二光電編碼器，排纜機構(gòu)包括行走機構(gòu)、單向單頭排纜絲杠和線速度直徑測量器；其中第一直流伺服電機通過第一減速器與單向單頭排纜絲杠連接，行走機構(gòu)設(shè)置于單向單頭排纜絲杠上與儲纜筒上的纜繩連接排纜，線速度直徑測量器用于檢測纜繩直徑和線速度并將纜繩直徑和線速度信號反饋至PLC控制器；第二光電編碼器與第二直流伺服電機同軸安裝，用于測量儲纜筒的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角信號并將儲纜筒轉(zhuǎn)角信號反饋至PLC控制器；第一光電編碼器與第一直流伺服電機同軸安裝，用于測量第一直流伺服電機的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角信號并將第一直流伺服電機轉(zhuǎn)角信號反饋至PLC控制器；PLC控制器依據(jù)纜繩直徑和線速度信號計算出當儲纜筒轉(zhuǎn)過一圈行走機構(gòu)橫向移動相應(yīng)節(jié)距時單向單頭排纜絲杠所需旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)角，進而依次通過第一直流伺服電機、第一減速器控制單頭排纜絲杠旋轉(zhuǎn)排纜。
[0013]所述排纜機構(gòu)還包括第一接近開關(guān)和第二接近開關(guān)，所述第一接近開關(guān)和第二接近開關(guān)設(shè)置于單向單頭排纜絲杠兩端，用于控制行走機構(gòu)的行程。
[0014]本發(fā)明一種無切入無塌陷柔性排纜裝置具有:纜繩直徑的變化范圍大、自動調(diào)節(jié)能力強、換向可靠、無擠壓、無切入、無塌陷、安全等優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明的具體實施圖(主視圖)；
[0017]圖3是本發(fā)明的具體實施圖(俯視圖)。
[0018]圖中:1、PLC控制器,2、第一光電編碼器，3、第一直流伺服電機，4、第一減速器,5、第一接近開關(guān)，6、線速度直徑測量器，7、行走機構(gòu)，8、排纜機構(gòu)，9、單向單頭排纜絲杠，10、第二接近開關(guān)，11、儲纜筒，12、纜繩，13、第二減速器，14、第二直流伺服電機，15、第二光電編碼器。
具體實施例:
[0019]如圖1所示，本發(fā)明一種無切入無塌陷柔性排纜裝置包括PLC控制器1、第一光電編碼器2和第二光電編碼器15、第一直流伺服電機3和第二直流伺服電機14、第一減速器4和第二減速器13、第一接近開關(guān)5和第二接近開關(guān)10、線速度直徑測量器6、行走機構(gòu)7、單向單頭排纜絲杠9、儲纜筒11。其中光電編碼器和直流伺服電機之間通過彈性聯(lián)軸器相接，直流伺服電機和減速器之間通過剛性聯(lián)軸器相接，單向絲桿和第一減速器5采用同軸剛性聯(lián)接，接近開光通過螺紋聯(lián)接在排纜機構(gòu)上，行走機構(gòu)7通過軸承和單向螺母相接并處于自由狀態(tài)。第二光電編碼器15用來測量儲纜筒11的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角，并把信號傳給PLC控制器LPLC控制器I根據(jù)線速度直徑測量器6測出的數(shù)據(jù)計算出纜筒轉(zhuǎn)過一圈行走機構(gòu)7橫向移動相應(yīng)節(jié)距時單向單頭排纜絲杠9所需旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)角，第一光柵編碼器2與第一直流伺服電機3同軸安裝，作為第一直流伺服電機3轉(zhuǎn)角的測量元件，形成以第一直流伺服電機3為執(zhí)行機構(gòu)、光電編碼器為檢測元件、偽微分反饋控制為算法的閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)；實現(xiàn)纜筒11每轉(zhuǎn)一圈，行走機構(gòu)7移動一纜繩直徑的距離(即排纜節(jié)距)，而且這一節(jié)距還可通過軟件適時設(shè)定，行走機構(gòu)7的行程可通過第一接近開關(guān)5和第二接近開關(guān)10調(diào)整；并可設(shè)置每次絲杠換向的停滯時間(纜筒旋轉(zhuǎn)一定角度所需時間)，減小兩端頭與側(cè)板的空隙，從而實現(xiàn)了無切入無塌陷柔性排纜的功能。
[0020]如附圖1為一種無切入無塌陷柔性排纜機構(gòu)原理圖。采用絲杠螺母的傳動方式，單向單頭排纜絲杠9由第一直流伺服電機3經(jīng)第一減速器4驅(qū)動，在儲纜筒11由第二直流伺服電機14經(jīng)第二減速器13驅(qū)動，應(yīng)用PLC控制器I作為主控制器，實現(xiàn)變節(jié)距排纜的閉環(huán)控制。
[0021]排纜機構(gòu)要求能夠在絞車每次啟動時自動判斷運動方向。當絞車在收放同一層電纜時，行走機構(gòu)7始終朝一個方向轉(zhuǎn)動，有換向信號時就朝相反方向運動。在絞車單次收放動作停止之前，行走機構(gòu)7就按此規(guī)律動作。但是當絞車停止轉(zhuǎn)動后又重新啟動時，行走機構(gòu)7由停止狀態(tài)變?yōu)檫\動狀態(tài)，上述規(guī)律無法起作用，就必須在控制程序中判斷行走機構(gòu)7的初始運動方向。
[0022]用PLC控制器I中的具有掉電保持功能的保持繼電器單元A來存儲卷筒上纜繩的層數(shù)。在絞車收纜時，行走機構(gòu)7每換向一次儲纜筒11上纜繩的層數(shù)就增加1，控制程序就把A的值加I。絞車放纜時，行走機構(gòu)7每換向一次儲纜筒11上纜繩的層數(shù)就減少1，控制程序就把A的值減I。這樣，A中的值就記錄的是儲纜筒11當前纜繩的層數(shù)。假設(shè)第一層纜繩是從儲纜筒11的左端面開始卷入的，那么有如下表1所示的對應(yīng)關(guān)系:
[0023]表1
【權(quán)利要求】
1.一種無切入無塌陷柔性排纜裝置，包括依次連接的儲纜筒(11)、第二減速器(13)和第二直流伺服電機(14)，其特征是:還包括PLC控制器(I)、第一光電編碼器(2)、第一直流伺服電機(3)、第一減速器(4)、排纜機構(gòu)(8)和第二光電編碼器(15)，排纜機構(gòu)(8)包括行走機構(gòu)(7)、單向單頭排纜絲杠(9)和線速度直徑測量器(6);其中第一直流伺服電機(3)通過第一減速器(4)與單向單頭排纜絲杠(9)連接，行走機構(gòu)(7)設(shè)置于單向單頭排纜絲杠(9)上與儲纜筒(11)上的纜繩連接排纜，線速度直徑測量器(6)用于檢測纜繩直徑和線速度并將纜繩直徑和線速度信號反饋至PLC控制器(I);第二光電編碼器(15)與第二直流伺服電機(14)同軸安裝，用于測量儲纜筒(11)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角信號并將儲纜筒(11)轉(zhuǎn)角信號反饋至PLC控制器(I);第一光電編碼器(2)與第一直流伺服電機(3)同軸安裝，用于測量第一直流伺服電機(3)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角信號并將第一直流伺服電機(3)轉(zhuǎn)角信號反饋至PLC控制器(1)；PLC控制器(I)依據(jù)纜繩直徑和線速度信號計算出當儲纜筒(11)轉(zhuǎn)過一圈行走機構(gòu)(7)橫向移動相應(yīng)節(jié)距時單向單頭排纜絲杠(9)所需旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)角，進而依次通過第一直流伺服電機(3)、第一減速器(4)控制單頭排纜絲杠(9)旋轉(zhuǎn)排纜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無切入無塌陷柔性排纜裝置，其特征在于:所述排纜機構(gòu)(8)還包括第一接近開關(guān)(5)和第二接近開關(guān)(10)，所述第一接近開關(guān)(5)和第二接近開關(guān)(10)設(shè)置于單向單頭排纜絲杠(9)兩端，用于控制行走機構(gòu)(7)的行程。
【文檔編號】B66D1/36GK103626066SQ201310606204
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】鄢華林, 李亞南, 張冰蔚, 楊林初, 朱鵬程, 張成明 申請人:江蘇科技大學(xué)