絞車上多種直徑纜陣的自動(dòng)排纜裝置及自動(dòng)排纜方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種絞車，尤其涉及一種能自動(dòng)對(duì)多種直徑纜線進(jìn)行多層次布陣的絞 車上多種直徑纜陣的自動(dòng)排纜裝置及自動(dòng)排纜方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前能實(shí)現(xiàn)收放多種規(guī)格直徑纜繩的絞車陸續(xù)出現(xiàn)，排纜機(jī)構(gòu)和控制形式也比 較多樣化。如某絞車采用雙螺桿結(jié)構(gòu)，鏈輪、鏈條傳遞方式，通過調(diào)節(jié)減速器的減速比來 實(shí)現(xiàn)行走機(jī)構(gòu)與絞車卷繞速度的同步，但是這種結(jié)構(gòu)的絞車，減速比需要在停車狀態(tài)下 手動(dòng)轉(zhuǎn)換，該絞車結(jié)構(gòu)復(fù)雜，換向困難，尤其絲桿加工難度大，控制精度不高。申請(qǐng)?zhí)枮?"201110370699. 7"、名稱為"機(jī)械式絞車自動(dòng)換向排纜器機(jī)構(gòu)"的專利，設(shè)計(jì)了換向錐齒輪 組和換向觸發(fā)機(jī)構(gòu)，該技術(shù)方案雖然能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)排纜換向功能，但是只能對(duì)固定直徑線 纜進(jìn)行排布，而且機(jī)械結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。又如某電動(dòng)繩索絞車，排繩螺旋桿無獨(dú)立的動(dòng)力源， 其動(dòng)力來自于卷筒輸出軸，同時(shí)采用雙向螺桿實(shí)現(xiàn)鋼絲繩的自動(dòng)換向，該絞車雖然能夠進(jìn) 行自動(dòng)排繩，也適用于不同直徑的鋼絲繩，但是這種結(jié)構(gòu)在變直徑排布時(shí)需要更換鏈輪，操 作使用很不方便。以上幾種絞車，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度大，操作不方便，自動(dòng)化程度低， 在環(huán)境比較惡劣的情況下，會(huì)給實(shí)際應(yīng)用帶來一定的難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明主要解決原有絞車排纜機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作不方便、自動(dòng)化程度低、對(duì)多種 直徑纜線排布比較困難、纜陣排布不夠整齊且效率低的技術(shù)問題；提供一種絞車上多種直 徑纜陣的自動(dòng)排纜裝置及自動(dòng)排纜方法，其能對(duì)多種直徑纜線進(jìn)行自動(dòng)排布，排纜整齊有 序，有效避免騎纜、跳纜現(xiàn)象，操作方便，自動(dòng)化程度高，纜陣排布效率高。
[0004] 本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：本發(fā)明的絞車上多 種直徑纜陣的自動(dòng)排纜裝置，包括基座、動(dòng)軌座、絲桿和光桿，基座安裝在絞車上，絲桿及光 桿分別連接在兩個(gè)基座之間，光桿和絲桿平行，動(dòng)軌座通過絲桿螺母安裝在絲桿上，光桿穿 過所述的動(dòng)軌座，所述的一個(gè)基座上設(shè)有伺服電機(jī)，伺服電機(jī)和所述的絲桿相連，絲桿的兩 端各設(shè)有一個(gè)限位開關(guān)，兩個(gè)限位開關(guān)分別位于兩個(gè)基座的內(nèi)側(cè)，伺服電機(jī)和伺服電機(jī)驅(qū) 動(dòng)控制器相連，絞車上的卷筒和變頻電機(jī)相連，變頻電機(jī)和變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器相連，所述 的伺服電機(jī)上設(shè)有絲桿編碼器，所述的變頻電機(jī)上設(shè)有卷筒編碼器，卷筒編碼器和所述的 變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器相連，限位開關(guān)、絲桿編碼器分別和所述的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器相連。 變頻電機(jī)控制絞車卷筒工作，伺服電機(jī)控制絲桿工作。限位開關(guān)檢測(cè)動(dòng)軌座是否靠近絲桿 的兩端，絲桿編碼器實(shí)時(shí)檢測(cè)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和圈數(shù)，卷筒編碼器實(shí)時(shí)檢測(cè)變頻電機(jī)的轉(zhuǎn) 速和圈數(shù)。限位開關(guān)、絲桿編碼器測(cè)得的信號(hào)輸送給伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，控制伺服電機(jī)的 運(yùn)轉(zhuǎn)，即控制絲桿的旋轉(zhuǎn)，卷筒編碼器測(cè)得的信號(hào)輸送給變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，控制變頻電 機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，即控制卷筒的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)動(dòng)軌座移動(dòng)到絲桿的邊界時(shí)，限位開關(guān)動(dòng)作，動(dòng)作信號(hào)輸 送給伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器進(jìn)行處理，再由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī) 反轉(zhuǎn)，則絲桿反轉(zhuǎn)，使動(dòng)軌座反向行進(jìn)，卷筒上的纜陣順利換向排布。由于本裝置纏繞的纜 線，每段纜的長(zhǎng)度和直徑是已知的，因此只要測(cè)出前面一段纜線走過的長(zhǎng)度，就能測(cè)出纜線 直徑什么時(shí)候變化。卷筒編碼器檢測(cè)卷筒的轉(zhuǎn)速和圈數(shù)，從卷筒轉(zhuǎn)了多少圈，就能算出纜線 已經(jīng)纏繞了多長(zhǎng)，當(dāng)這個(gè)長(zhǎng)度到達(dá)前一段纜線的長(zhǎng)度時(shí)，說明纜線直徑要變化了。當(dāng)纜徑變 大時(shí)，在伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器和變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器的控制下，增大伺服電機(jī)和變頻電機(jī) 的轉(zhuǎn)速比，絲桿的旋轉(zhuǎn)速度和卷筒的旋轉(zhuǎn)速度比也相應(yīng)增大，則動(dòng)軌座的前進(jìn)步距增大，使 絲桿和卷筒調(diào)整到新的同步速度。同理，當(dāng)纜徑變小時(shí)，在伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器和變頻電機(jī) 驅(qū)動(dòng)控制器的控制下，減小伺服電機(jī)和變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速比，絲桿的旋轉(zhuǎn)速度和卷筒的旋轉(zhuǎn) 速度比也相應(yīng)減小，則動(dòng)軌座的前進(jìn)步距減小，使絲桿和卷筒又調(diào)整到新的同步速度。因 此，本裝置根據(jù)纜陣直徑的變換、卷筒和絲桿的運(yùn)行速度就能夠自動(dòng)調(diào)整纜陣的行進(jìn)步距 以及絲桿和卷筒的同步速度，從而實(shí)現(xiàn)絞車上多種規(guī)格直徑纜陣的電氣自動(dòng)排纜，排纜整 齊有序，操作方便，自動(dòng)化程度高，纜陣排布效率高。
[0005] 作為優(yōu)選，所述的絞車上多種直徑纜陣的電氣自動(dòng)排纜裝置包括控制柜，控制柜 內(nèi)設(shè)有PLC控制器，所述的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器及變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器均設(shè)于所述的控制 柜內(nèi)，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器、變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器分別和所述的PLC控制器相連。由PLC控 制器對(duì)伺服電機(jī)、變頻電機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。電氣控制機(jī)構(gòu)集中安裝，結(jié)構(gòu)整齊，便于 維護(hù)，運(yùn)行安全。
[0006] 作為優(yōu)選，所述的絞車上安裝有操作盒，操作盒設(shè)有顯示屏、指示燈、卷筒操作手 柄和絲桿控制按鈕，顯示屏、指示燈分別和所述的PLC控制器相連，卷筒操作手柄和所述的 變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器相連，絲桿控制按鈕和所述的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器相連。PLC控制器用 來監(jiān)視電機(jī)及排纜的工作情況，在操作盒上顯示輸出，并將絲桿和卷筒的工作狀態(tài)信息輸 送到操作盒的顯示器上顯示或由指示燈指示。操作盒主要用來選擇絞車的工作方式，顯示 絞車的工作狀態(tài)，如果有故障出現(xiàn)及時(shí)通過指示燈告知。操作盒上的卷筒操作手柄用來控 制絞車卷筒的收放速度，使絞車能按照使用需求隨時(shí)調(diào)整收放速度。操作盒上的絲桿控制 按鈕可以在手動(dòng)狀態(tài)下自由調(diào)整動(dòng)軌座在絲桿上的位置。既可自動(dòng)纏繞纜陣，又可手動(dòng)纏 繞纜陣，使用更加靈活。
[0007] 作為優(yōu)選，所述的光桿有兩根，所述的絲桿穿過所述的動(dòng)軌座的中心，兩根光桿位 于同一水平面，并且兩根光桿位于所述的絲桿的下方，光桿、絲桿和動(dòng)軌座的連接點(diǎn)形成三 角形結(jié)構(gòu)。絲桿控制動(dòng)軌座的行進(jìn)速度和方向，光桿只起到導(dǎo)軌作用，確保動(dòng)軌座的行進(jìn)更 加穩(wěn)定，不會(huì)搖擺和偏離。三角形結(jié)構(gòu)確保動(dòng)軌座的安裝和行進(jìn)更趨穩(wěn)定，排纜更加整齊。
[0008] 本發(fā)明的絞車上多種直徑纜陣的自動(dòng)排纜方法為：所述的限位開關(guān)檢測(cè)所述的動(dòng) 軌座是否靠近所述的絲桿的兩端，所述的絲桿編碼器實(shí)時(shí)檢測(cè)所述的伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和圈 數(shù)，所述的卷筒編碼器實(shí)時(shí)檢測(cè)所述的變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速和圈數(shù)，限位開關(guān)及絲桿編碼器測(cè) 得的信號(hào)輸送給所述的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，卷筒編碼器測(cè)得的信號(hào)輸送給所述的變頻電 機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器經(jīng)過處理再輸出信號(hào)控制伺服電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，即控制所 述的絲桿的旋轉(zhuǎn)，變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器經(jīng)過處理再輸出信號(hào)控制變頻電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，即控制 所述的卷筒的旋轉(zhuǎn)；當(dāng)所述的動(dòng)軌座移動(dòng)到絲桿的邊界時(shí)，所述的限位開關(guān)動(dòng)作，動(dòng)作信號(hào) 輸送給伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器進(jìn)行處理，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器再輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī) 反轉(zhuǎn)，則絲桿反轉(zhuǎn)，動(dòng)軌座反向行進(jìn)，卷筒上的纜陣順利換向排布；變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器根 據(jù)卷筒編碼器送來的數(shù)據(jù)，計(jì)算出已纏繞在卷筒上的纜線長(zhǎng)度，由于一個(gè)纜陣的不同直徑 的纜段長(zhǎng)度是已知的，故通過卷筒上已纏繞纜線長(zhǎng)度可判斷出纜陣直徑是否開始切換；當(dāng) 纜陣直徑變大時(shí)，通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器和變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器的處理，增大伺服電機(jī) 和變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速比，絲桿的旋轉(zhuǎn)速度和卷筒的旋轉(zhuǎn)速度比也相應(yīng)增大，則絲桿上動(dòng)軌座 的前進(jìn)步距增大，使絲桿和卷筒調(diào)整到新的同步速度；當(dāng)纜陣直徑變小時(shí)，通過伺服電機(jī)驅(qū) 動(dòng)控制器和變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器的處理，減小伺服電機(jī)和變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速比，絲桿的旋轉(zhuǎn) 速度和卷筒的旋轉(zhuǎn)速度比也相應(yīng)減小，則絲桿上動(dòng)軌座的前進(jìn)步距減小，使絲桿和卷筒又 調(diào)整到新的同步速度。因此，本方法根據(jù)纜陣直徑的變換、卷筒和絲桿的運(yùn)行速度就能夠自 動(dòng)調(diào)整纜陣的行進(jìn)步距以及絲桿和卷筒的同步速度，從而實(shí)現(xiàn)絞車上多種規(guī)格直徑纜陣的 自動(dòng)排纜，排纜整齊有序，有效避免騎纜、跳纜現(xiàn)象的發(fā)生，纜陣排布效率高。
[0009] 本發(fā)明的有益效果是：采用絲桿，通過伺服電機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)換向排纜，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn) 單、緊湊，占用空間小，纜陣換向更加方便。纜陣排布自動(dòng)化程度高，變頻電機(jī)和伺服電機(jī)的 控制精度和同步精度高，可以根據(jù)纜陣的不同直徑和卷筒轉(zhuǎn)速，自動(dòng)調(diào)整線纜間距和排纜 速度，排纜整齊有序，纜陣排布效率高。結(jié)構(gòu)輕巧簡(jiǎn)便，運(yùn)行安全，維護(hù)方便。
【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明絞車上多種直徑纜陣的自動(dòng)排纜裝置的一種立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明絞車上多種直徑纜陣的自動(dòng)排纜裝置的一種電路原理連接結(jié)構(gòu)框 圖。
[0012] 圖3是本發(fā)明絞車上多種直徑纜陣的自動(dòng)排纜裝置中操作盒的操作面板結(jié)構(gòu)示 意圖。
[0013] 圖中1.基座，2.動(dòng)軌座，3.絲桿，4.光桿，5.伺服電機(jī)，6.限位開關(guān)，7.伺服電機(jī) 驅(qū)動(dòng)控制器，8.卷筒，9.變頻電機(jī)，10.變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，11.絲桿編碼器，12.卷筒編 碼器，13.控制柜，14. PLC控制器，15.操作盒，16.顯示屏，17.指示燈，18.卷筒操作手柄， 19.絲桿控制按鈕。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
[0015] 實(shí)施例：本實(shí)施例的絞車上多種直徑纜陣的自動(dòng)排纜裝置，如圖1所示，包括動(dòng)軌 座2、絲桿3、兩個(gè)基座1和兩根光桿4,基座1由底板和垂直連接在底板上的安裝板構(gòu)成， 兩個(gè)基座1安裝在絞車上，絲桿3及光桿4分別連接在兩個(gè)基座1之間，光桿4和絲桿3平 行，絲桿3穿過動(dòng)軌座2的中心，兩根光桿4位于同一水平面，并且兩根光桿4位于絲桿3 的下方，動(dòng)軌座2通過絲桿螺母、軸承安裝在絲桿3上，光桿4穿過動(dòng)軌座2,兩根光桿4、一 根絲桿3和動(dòng)軌座2的三個(gè)連接點(diǎn)形成三角形結(jié)構(gòu)。位于右邊的基座1上安裝有伺服電機(jī) 5,伺服電機(jī)5和絲桿3相連。絲桿3的兩端各有一個(gè)限位開關(guān)6,兩個(gè)限位開關(guān)6分別位于 兩個(gè)基座1的內(nèi)側(cè)。伺服電機(jī)5軸側(cè)安裝有絲桿編碼器11，控制絞車上的卷筒8旋轉(zhuǎn)的變 頻電機(jī)9軸側(cè)安裝有卷筒編碼器12。
[0016] 如圖2、圖3所示，控制柜13內(nèi)安裝有PLC控制器14和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器7、變 頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器10,絞車上安裝有操作盒15,操作盒15的操作面板上安裝有顯示屏16、 指示燈17、卷筒操作手柄18和絲桿控制按鈕19,顯示屏16、指示燈17分別和PLC控制器 14相連，卷筒操作手柄18、卷筒編碼器12分別和變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器10相連，絲桿控制按 鈕19、限位開關(guān)6及絲桿編碼器11分別和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器7相連，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制 器7、變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器10又分別和PL