一種電驅(qū)動海洋絞車的智能排纜器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于海洋絞車輔助設(shè)備設(shè)計領(lǐng)域，尤其涉及一種帶主動升沉補償功能的變頻電驅(qū)動深海海洋絞車排纜器。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋絞車滾筒直徑大、纜繩纏繞層數(shù)多易出現(xiàn)亂卷、纏繞過程相互擠壓易損壞纜繩等特點，海洋絞車相比于陸上廣泛使用的絞車對排纜性能的要求更嚴格。
[0003]然而現(xiàn)有技術(shù)存在以下問題:
[0004](I)目前應(yīng)用的單滾筒一體化絞車上廣泛采用平行排纜機構(gòu)，單滾筒一體化絞車在淺海調(diào)查中具有排纜機構(gòu)受力小、系統(tǒng)機構(gòu)簡單等優(yōu)點，但隨著調(diào)查深度和范圍的不斷擴大，儲存在滾筒上的纜繩長達3000-10000米，多達20層的纜繩，導(dǎo)致纜繩不能在滾筒上均勻整齊的排纜，所以傳統(tǒng)的常規(guī)的平行排纜機構(gòu)并不能很好地滿足深海調(diào)查工作的需要。
[0005](2)往復(fù)式雙向絲桿式絞車排纜器是目前常見的一種自動絞車排纜器，通過鏈條或齒輪驅(qū)動導(dǎo)引輥筒在絲桿上移動，占用空間大且齒輪的減速比固定不變，只能適用于一種直徑的纜繩，沒有對纜繩直徑的自適應(yīng)能力，雙向絲桿制作復(fù)雜工藝要求高且排纜行程很難改變，且由于排纜機構(gòu)與滾筒軸為剛性連接，排纜過程中容易造成對絞車結(jié)構(gòu)的沖擊。
[0006](3)傳統(tǒng)的排纜控制器控制算法普遍采用常規(guī)的比例開環(huán)控制方式，同步排纜時相對滾筒轉(zhuǎn)動有穩(wěn)態(tài)誤差存在，抗干擾能力差。實際使用過程中排纜效果總是不能達到完美的排纜效果，仍然會經(jīng)常出現(xiàn)跳纜、疊纜、纜繩擠壓等排纜不齊的現(xiàn)象。
[0007](4)隨著海洋絞車對排纜系統(tǒng)性能指標要求的逐漸提升，對排纜系統(tǒng)的實時性和響應(yīng)性能的要求也是越來越高，傳統(tǒng)的電驅(qū)動排纜系統(tǒng)多為基于性能一般的單片機，在新的應(yīng)用環(huán)境下，不可避免地暴露出排纜系統(tǒng)存在著功能簡單、速度慢、實時性差等問題，比如受限于控制器性能不能進行S曲線等高級加減速，在排纜電機進行啟動、停止和變速時易廣生沖擊、失步、超程或振蕩等現(xiàn)象。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，本實用新型是提供一種具有排纜效果好、工作可靠、實時性好、能根據(jù)纜繩寬度自動調(diào)節(jié)工作狀態(tài)、在海洋復(fù)雜工作環(huán)境下能連續(xù)工作的電驅(qū)動海洋絞車的智能排纜器。
[0009]本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是:一種電驅(qū)動海洋絞車的智能排纜器，包括變頻器、三相異步電機、行星減速機、滾筒、滾筒轉(zhuǎn)速檢測光電編碼器、控制器、交流伺服驅(qū)動器、電機轉(zhuǎn)速光電編碼器、永磁同步電動機、減速器、軸承、線寬傳感器、導(dǎo)纜輪、滾動絲桿、第一接近開關(guān)、第二接近開關(guān)、導(dǎo)軌、光電編碼器；六臺三相異步電機均分成兩組，兩組三相異步電機分別經(jīng)變頻器與電源相連，三相異步電機經(jīng)行星減速機與滾筒的主軸相連，永磁同步電動機通過減速器減速驅(qū)動由軸承支撐的滾動絲桿旋轉(zhuǎn)，滾動絲桿帶動導(dǎo)纜輪在導(dǎo)軌上左右移動，纜繩經(jīng)線寬傳感器、導(dǎo)纜輪排纜到滾筒上，在滾動絲桿的兩端分別安裝有第一、二接近開關(guān)；滾筒一端安裝有滾筒轉(zhuǎn)速檢測光電編碼器，永磁同步電動機一端安裝有電機轉(zhuǎn)速光電編碼器，滾動絲桿一端安裝有光電編碼器，滾筒轉(zhuǎn)速檢測光電編碼器、電機轉(zhuǎn)速光電編碼器和光電編碼器檢測的信號分別輸入控制器，控制器對三相異步電機和永磁同步電動機的工作狀態(tài)進行控制。
[0010]線寬傳感器檢測纜繩的實際寬度自適應(yīng)調(diào)整控制器參數(shù)以滿足不同規(guī)格的纜繩的排纜要求。
[0011]本實用新型的電驅(qū)動海洋絞車的智能排纜器，還包括第三接近開關(guān)、第四接近開關(guān)，第三、四接近開關(guān)安裝在滾動絲桿上，位于第一、二接近開關(guān)后。避免當?shù)谝弧⒍咏_關(guān)出現(xiàn)硬件故障時，排纜機構(gòu)超出排纜行程使排纜器受損。
[0012]所述導(dǎo)軌直徑為滾筒直徑的1/5，導(dǎo)纜輪的直徑為導(dǎo)軌長度的一半。在截面的導(dǎo)軌、滾動絲桿和導(dǎo)纜輪，使得排纜機構(gòu)能夠承受非常大的軸向載荷、扭矩和彎矩。
[0013]本實用新型與目前應(yīng)用在單滾筒一體化絞車上廣泛采用的平行排纜機構(gòu)相比，由導(dǎo)纜輪和滾動絲杠等部件組成的直角排纜器，在對滾筒上纜繩從左到右來回排纜時，可以保持纜繩進入絞車時排纜角不變，滾筒長度不再受排纜輪偏角影響，使得滾筒長度可大大增加，排纜機構(gòu)穩(wěn)定的受力，也非常有利于對起吊物的平穩(wěn)收放，使得其既擁有單滾筒一體化絞車結(jié)構(gòu)簡單、維修方便，同時又分離式海洋絞車排纜效果好、排纜距離長、排纜穩(wěn)定的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本實用新型中排纜器的正視圖；
[0016]圖3是本實用新型中排纜器的俯視圖；
[0017]圖4是本實用新型中排纜器的主視圖。
【具體實施方式】
[0018]下面通過實施例結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，旨在幫助進一步理解本實用新型，而非限制性的。所描述的實施例僅為本實用新型的一種優(yōu)選實施方式，在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，各種替換和修改均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
[0019]如圖1、2、3、4所示，本實用新型的電驅(qū)動海洋絞車的智能排纜器包括變頻器1、三相異步電機2、行星減速機3、滾筒4、滾筒轉(zhuǎn)速檢測光電編碼器5、控制器6、交流伺服驅(qū)動器7、電機轉(zhuǎn)速光電編碼器8、永磁同步電動機9、減速器10、軸承11、線寬傳感器12、導(dǎo)纜輪13、滾動絲桿14、第一接近開關(guān)15、第二接近開關(guān)16、導(dǎo)軌17、第三接近開關(guān)18、第四接近開關(guān)19、光電編碼器20 ;六臺三相異步電機2均分成兩組，兩組三相異步電機2分別經(jīng)變頻器I與電源相連，三相異步電機2經(jīng)行星減速機3與滾筒4的主軸相連，永磁同步電動機9通過減速器10減速驅(qū)動由軸承11支撐的滾動絲桿14旋轉(zhuǎn)，滾動絲桿14帶動導(dǎo)纜輪13在導(dǎo)軌17上左右移動，纜繩經(jīng)線寬傳感器12、導(dǎo)纜輪13排纜到滾筒4上，在滾動絲桿14的兩端分別安裝有第一接近開關(guān)15、第二接近開關(guān)16 ;在第一接近開關(guān)15、第二接近開關(guān)16后安裝有第三接近開關(guān)18、第四接近開關(guān)19，滾筒4 一端安裝有滾筒轉(zhuǎn)速檢測光電編碼器5，永磁同步電動機9 一端安裝有電機轉(zhuǎn)速光電編碼器8，滾動絲桿14 一端安裝有光電編碼器20，滾筒轉(zhuǎn)速檢測光電編碼器5、電機轉(zhuǎn)速光電編碼器8和光電編碼器20檢測的信號分別輸入控制器6，控制器6對三相異步電機2和永磁同步電動機9的工作狀態(tài)進行控制。
[0020]在現(xiàn)場作業(yè)中不同的作業(yè)任務(wù)使用的纜繩往往寬度不同，本實用新型通過線寬傳感器12檢測纜繩實際寬度自適應(yīng)調(diào)整控制器參數(shù)以滿足不同規(guī)格的纜繩的排纜要求，從側(cè)面上方進入絞車的纜繩通過導(dǎo)纜輪13進入滾筒4，導(dǎo)纜輪13的圓形纜繩導(dǎo)向道與滾筒4的邊線處于同一豎直平面內(nèi).
[0021]在滾動絲桿14的兩端安裝有第一接近開關(guān)15、第二接近開關(guān)16，進行導(dǎo)纜輪13的位置末端檢測，當?shù)谝唤咏_關(guān)15或第二接近開關(guān)16接收到行導(dǎo)纜輪13已經(jīng)到達端點時，控制器6進行位置限制處理并控制導(dǎo)纜輪13換向，避免造成電機過限行走，從而導(dǎo)致排纜系統(tǒng)的損壞。在第一接近開關(guān)15、第二接近開關(guān)16外面再另設(shè)第三接近開關(guān)18、第四接近開關(guān)19，避免在第一接近開關(guān)15、第二接近開關(guān)16損壞時超出排纜機構(gòu)的行程，排纜過程中擁有巨大直徑的導(dǎo)軌17承受了幾乎所有的彎矩，使得滾動絲桿14在排纜過程只承受軸向載荷和扭矩，保證了排纜過程中系統(tǒng)的精度。
[0022]本實用新型采用垂直排纜結(jié)構(gòu)的負載拉力先作用在排纜機構(gòu)的導(dǎo)纜輪13上，再通過導(dǎo)纜輪13將纜繩張力作用到滾筒4上，這樣排纜器的滾動絲桿14所受的軸向載荷及扭矩和導(dǎo)軌17所受的彎矩非常大，因此導(dǎo)軌17、滾動絲桿14和導(dǎo)纜輪13截面尺寸均非常大，其中導(dǎo)軌17直徑為滾筒4直徑的1/5，導(dǎo)纜輪13的直徑為導(dǎo)軌17長度的一半，如此使得排纜機構(gòu)能夠承受非常大的軸向載荷、扭矩和彎矩。
[0023]安裝在絞車滾筒軸上的光電式旋轉(zhuǎn)編碼器(A、B兩相脈沖輸出)，用于檢測滾筒的精確位置與速度，反饋的滾筒角位移脈沖經(jīng)過控制器進行計數(shù)與計算得到滾筒的位置、轉(zhuǎn)速，由控制器將檢測結(jié)果進行計算處理后，向交流伺服驅(qū)動器7發(fā)出控制信號；永磁同步電動機9轉(zhuǎn)動并帶動導(dǎo)纜輪13移動，對絞車滾筒4進行實時的跟隨。
[0024]為避免傳動系統(tǒng)機械零件(電機、減速器、聯(lián)軸器、軸承、絲桿等)之間的間隙、變形、磨損以及摩擦等所導(dǎo)致的控制誤差，在絲桿末端設(shè)置一個光電編碼器檢測絲桿的位置，絲桿的實時位置作為反饋信號實現(xiàn)了一定程度上排纜系統(tǒng)位置的全閉環(huán)控制。
【主權(quán)項】
1.一種電驅(qū)動海洋絞車的智能排纜器，其特征在于，包括變頻器、三相異步電機、行星減速機、滾筒、滾筒轉(zhuǎn)速檢測光電編碼器、控制器、交流伺服驅(qū)動器、電機轉(zhuǎn)速光電編碼器、永磁同步電動機、減速器、軸承、線寬傳感器、導(dǎo)纜輪、滾動絲桿、第一接近開關(guān)、第二接近開關(guān)、導(dǎo)軌、光電編碼器；六臺三相異步電機均分成兩組，兩組三相異步電機分別經(jīng)變頻器與電源相連，三相異步電機經(jīng)行星減速機與滾筒的主軸相連，永磁同步電動機通過減速器減速驅(qū)動由軸承支撐的滾動絲桿旋轉(zhuǎn)，滾動絲桿帶動導(dǎo)纜輪在導(dǎo)軌上左右移動，纜繩經(jīng)線寬傳感器、導(dǎo)纜輪排纜到滾筒上，在滾動絲桿的兩端分別安裝有第一、二接近開關(guān)；滾筒一端安裝有滾筒轉(zhuǎn)速檢測光電編碼器，永磁同步電動機一端安裝有電機轉(zhuǎn)速光電編碼器，滾動絲桿一端安裝有光電編碼器，滾筒轉(zhuǎn)速檢測光電編碼器、電機轉(zhuǎn)速光電編碼器和光電編碼器檢測的信號分別輸入控制器，控制器對三相異步電機和永磁同步電動機的工作狀態(tài)進行控制。
2.如權(quán)利要求1所述的電驅(qū)動海洋絞車的智能排纜器，其特征在于，還包括第三接近開關(guān)、第四接近開關(guān)，第三、四接近開關(guān)安裝在滾動絲桿上，位于第一、二接近開關(guān)后。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電驅(qū)動海洋絞車的智能排纜器，其特征在于，所述導(dǎo)軌直徑為滾筒直徑的1/5，導(dǎo)纜輪的直徑為導(dǎo)軌長度的一半。
【專利摘要】本實用新型公開了一種電驅(qū)動海洋絞車的智能排纜器，兩組三相異步電機分別經(jīng)變頻器與電源相連，三相異步電機經(jīng)行星減速機與滾筒的主軸相連，永磁同步電動機通過減速器減速驅(qū)動由軸承支撐的滾動絲桿旋轉(zhuǎn)，滾動絲桿帶動導(dǎo)纜輪在導(dǎo)軌上左右移動，纜繩經(jīng)線寬傳感器、導(dǎo)纜輪排纜到滾筒上，在滾動絲桿的兩端分別安裝有第一、二接近開關(guān)；滾筒轉(zhuǎn)速檢測光電編碼器、電機轉(zhuǎn)速光電編碼器和光電編碼器檢測的信號分別輸入控制器，控制器對三相異步電機和永磁同步電動機的工作狀態(tài)進行控制。本實用新型具有排纜效果好、工作可靠、實時性好、能根據(jù)纜繩寬度自動調(diào)節(jié)工作狀態(tài)、在海洋復(fù)雜工作環(huán)境下能連續(xù)工作的優(yōu)點。
【IPC分類】B66D1-36, B66D1-48
【公開號】CN204588578
【申請?zhí)枴緾N201520037320
【發(fā)明人】黃良沛, 易武志, 劉厚才, 趙延明, 郭勇, 劉勇華
【申請人】湖南科技大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年1月20日