一種水文絞車升降控制裝置的製作方法

2023-12-11 00:34:22

專利名稱：一種水文絞車升降控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種升降控制裝置，尤其涉及水文絞車。
背景技術：
水文絞車作為船用設備，一般在科研船和考察船上使用，是作為進行水文測驗時， 把水文測驗儀器設備送到指定檢測點位置的專用機械傳動懸吊裝置。傳統水文絞車的收/放纜控制系統主要包括可編程控制器(以下簡稱為PLC)、中 間繼電器、比例放大板、液壓系統、液壓馬達、繞線筒、纜繩，纜繩繞緊在繞線筒上，繞線筒上 裝有旋轉編碼器，旋轉編碼器信號連接PLC，PLC通過中間繼電器、比例放大板控制液壓系 統驅動繞線筒轉動以收放纜繩。旋轉編碼器每轉動一圈，向PLC發出一個脈衝信號，由於繞線筒上繞有多層纜繩， 繞線筒每旋轉一周，收/放的纜繩長度是不一樣的，外層纜繩的周長大、裡層纜繩的周長 小，PLC只能取一個平均值，估算當前繞線筒旋轉一周收/放的纜繩長度，並累計纜繩收/放 的總長度以獲得負載的水下位置。同時，也是因為繞線筒每旋轉一周，收/放的纜繩長度存 在差異，即使是繞線筒是以某一恆定轉速旋轉的，裡層纜繩和外層纜繩的收/放速度也是 不一致的，因此水下負載不能以一恆定值上/下行。傳統的水文絞車收/放纜控制系統無法精確測量負載的水下位置、缺乏對負載下 放速度的有效監控，隨著負載下潛的深度加深，例如，目前有一種科研船需要水文設備下潛 到水下6000米甚至更深的地方工作，此時計算值與水文設備實際位置之間的差異會變得 非常大，水文設備傳回的數據不能如實反映真實情況，同時下放速度無法監控，也存在一定 的安全隱患。同時，由於PLC作為控制核心，其控制迴路的電流信號遠遠小於液壓系統中電磁 閥和比例閥的工作電流信號量，因此只能通過控制中間繼電器和比例放大器放大信號後， 再來驅動液壓系統中的電磁閥和比例閥，當電液控制系統較為複雜時，往往需要控制較多 閥組，這樣中間迴路即中間繼電器和比例放大器就比較多，電液系統的控制線路非常複雜， 系統的可靠性降低。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在於提供一種能夠精確測算收/放纜繩長度、當 前收/放纜速度、並且電液系統迴路結構簡單、可靠性高的水文絞車升降控制裝置。本實用新型是通過以下技術方案實現的一種水文絞車升降控制裝置，其特徵在於繞線筒固定在甲板上，甲板外緣上、平行於繞線筒中心軸配置導向輪，繞線筒和導 向輪之間、靠近並正對繞線筒平行配置絲杆，絲杆上懸掛排繩輪，排繩輪可沿絲杆滑動，繞線筒、排繩輪和導向輪可繞自身的旋轉中心軸旋轉，排繩輪上緣高於繞線筒和 導向輪的上緣，[0012]纏繞在繞線筒上的纜繩拉出端穿過排繩輪上緣和導向輪上緣後向下拉出、放入水 中懸掛負載，排繩輪的纜繩進入側、拉出側的纜繩兩側分別配置一對夾持滾筒，夾持滾筒固定 在排繩輪上，排繩輪或導向輪的旋轉中心軸上配置旋轉編碼器，旋轉編碼器信號連接運動控制器，運動控制器信號連接繞線筒。排繩輪位於繞線輪與導向輪之間，排繩輪及其上的夾持滾筒對拉出纜繩起到排線 的作用，由於繞線筒具有一定的軸向長度，當纜繩拉出端由繞線筒一端向另一端移動時，會 通過排繩輪纜繩進入側的那對夾持滾筒帶動排繩輪在絲杆上滑動，絲杆長度應不小於繞線 筒長度，以避免因纜繩與排繩輪軸線夾角過小/過大從排繩輪上滑脫，排繩輪纜繩拉出側 的夾持滾輪也是為了防止纜繩從排繩輪上滑脫。導向輪起到定向的作用，由於排繩輪通常 距離繞線筒較近、距離導向輪較遠，因此排繩輪的移動對導向輪上繞繩的影響通常可以忽 略不計，無需在導向輪上加裝夾持滾輪。旋轉編碼器安裝在排繩輪或導向輪上，排繩輪或導向輪上每旋轉一圈，收/放的 纜繩長度就是繞在輪外周上一圈的纜繩長度，旋轉編碼器每轉動一圈，發出若干個計數脈 衝數，該數值為一恆定值，因此每個脈衝對應的實際纜繩拉出長度也是一個恆定值，只要累 計了旋轉編碼器發出的脈衝總數，就能獲得精確的纜繩的收/放纜長度，同時，如果纜繩的 收/放纜速度發生了變化，則在一個較小的採樣周期內，旋轉編碼器發出的計數脈衝數量 也會發會變化，只要累計了當前採樣周期內的計數脈衝數，就能獲得對應的當前收/放纜 速度，從而精確測算收/放纜繩長度和當前收/放纜速度，然後控制繞線筒的轉速及轉動時 間，從而將收/放纜速度控制在某一設定值，並精確控制負載在水中的上/下行位置。本裝置以運動控制器為控制核心，由於運動控制器上的控制迴路電流信號能夠滿 足液壓泵站的工作電流信號量，因此運動控制器可以直接控制和驅動液壓泵站的電磁閥和 比例閥，無需其它中間迴路，與傳統控制系統相比較，結構更簡潔，線路簡單明了，大大提高 了控制系統的可靠性；而且維護更加簡單，減少了操作人員的維護工作。此外，與傳統的PLC相比，運動控制器具有高集成，高防護、體積小、防水防塵、抗 震動、耐衝擊等一些傳統PLC不具備的特點，使整個控制系統更加小型化以及高防護等，非 常適合戶外和在移動中的設備上使用。進一步的，可以在排繩輪纜繩進入側的夾持滾筒上裝有微動開關，微動開關信號 連接運動控制器，運動控制器信號連接排繩輪。當纜繩壓迫其某一側的夾持滾筒時，說明 纜繩拉出端位於該方向的繞線筒上，此時該側夾持滾筒上的微動開關向運動控制器發出信 號、運動控制器控制排繩輪在絲杆上向該側滑動，避免纜繩鬆脫。再進一步，考慮到水下設備的運動狀態無法直接觀測，可以在排繩輪或導向輪的 旋轉中心軸上配置張力傳感器，張力傳感器發出即時張力信號至運動控制器，當出現異常 情況、如水文設備在水下被卡住時，此時張力信號值不會在設定範圍值之內，運動控制器發 出報警以提醒操作人員。再進一步，導向輪可直接固定在甲板外緣上，也可以在甲板外緣上設置活動搖臂， 搖臂下端鉸接在甲板上，導向輪固定在搖臂自由的上端上。可以通過旋轉搖臂以微調導向輪位置，操作更加靈活。進一步的，可以配置一個單軸無極檔位手柄信號連接運動控制器。手柄工作狀態 下，運動控制器根據旋轉編碼器和張力傳感器的適時反饋信號完成對當前收/放纜繩的 長度、速度及拉力數值的精確計算並顯示給操作人員，由操作人員根據這些適時監測數值， 通過手柄控制絞車收放纜和收放速度。手動方式主要用於檢修和調試，也可用於收放纜時 的位置微調及緊急情況下的制動。本實用新型的有益效果在於1、以運動控制為控制核心，系統直接驅動液壓系統中的各種閥組閥件，大大簡化 了電液控制系統的結構，整個系統結構簡單，線路簡潔明了，可靠性高；2、與傳統的PLC相比，運動控制器高集成、耐衝擊、抗震動、防水防塵，更能適合在 船上或者戶外移動中的設備上使用；3、系統可精確測量到鋼纜的收放長度、速度及拉力，能把下放設備準確的送到指 定位置，便於操作人員方便快捷的完成作業；4、整套裝置的中間環節簡單，設備少，體積小，防護等級高，方便用戶安裝和擺放。
圖1為現有控制系統的原理框圖圖2為現有控制系統的原理框圖圖3為本發明控制系統的側視圖圖4為本發明控制系統的俯視圖圖3-4中1為導向輪，2為張力傳感器，3為纜繩，4為排繩輪，5為旋轉編碼器，6 為絲杆，7為繞線筒，8-1,8-2為夾持滾筒，9為運動控制器，10為甲板，11為搖臂，12為微動開關。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。圖1中，現有水文絞車的收/放纜控制系統主要包括PLC、中間繼電器、比例放大 板、液壓系統、繞線筒，繞線筒上裝有旋轉編碼器，旋轉編碼器信號連接PLC，PLC通過中間 繼電器、比例放大板控制液壓泵站驅動液壓系統驅動繞線筒轉動以收放纜繩。由於對纜繩 收放長度、速度及拉力缺乏精確監控，傳統水文絞車無法對於水下的水文設備的位置及狀 況進行準確定位；同時，由於PLC作為控制核心，其控制迴路的電流信號量遠遠小於液壓泵 站的工作電流信號量，因此只能通過控制中間繼電器和比例放大器放大信號後，再來驅動 液壓系統的電磁閥和比例閥，當電液控制系統較為複雜時，往往需要控制較多閥組，這樣中 間迴路即中間繼電器和比例放大器就比較多，電液系統的控制線路非常複雜，系統的可靠 性降低。圖2中，本發明水文絞車的收/放纜控制系統主要包括運動控制器，液壓系統、繞 線筒、排繩輪、導向輪、旋轉編碼器、張力傳感器，旋轉編碼器和張力傳感器信號連接運動控 制器，運動控制器直接信號連接液壓系統驅動繞線筒轉動以收放纜繩。圖3 4中，繞線筒7固定在甲板10上，甲板10外緣上、平行於繞線筒7中心軸配置導向輪1，繞線筒7和導向輪1之間、靠近並正對繞線筒7平行配置絲杆6，絲杆6上懸掛 排繩輪4，排繩輪4可沿絲杆滑動，繞線筒7、排繩輪4和導向輪1可繞自身的旋轉中心軸旋 轉，排繩輪4上緣高於繞線筒7和導向輪1的上緣，纏繞在繞線筒7上的纜繩3拉出端穿過 排繩輪4上緣和導向輪1上緣後向下拉出、放入水中懸掛負載，排繩輪4的纜繩進入側、拉 出側的纜繩3兩側分別配置一對夾持滾筒8-1，8-2，夾持滾筒8-1，8-2固定在排繩輪4上， 排繩輪4的旋轉中心軸上配置旋轉編碼器5，旋轉編碼器5信號連接運動控制器9，運動控 制器9信號連接繞線筒7。繩輪4纜繩進入側的夾持滾筒8-1上裝有微動開關12，微動開關12信號連接運動 控制器9，運動控制器9信號連接排繩輪4。導向輪1的旋轉中心軸上配置張力傳感器2，張力傳感器2信號連接運動控制器 9。甲板10外緣上設置活動搖臂11，搖臂11下端鉸接在甲板10上，導向輪1固定在 搖臂11自由的上端上。
權利要求1.一種水文絞車升降控制裝置，其特徵在於繞線筒(7)固定在甲板(10)上，甲板(10)外緣上、平行於繞線筒(7)中心軸配置導向 輪(1)，繞線筒⑵和導向輪⑴之間、靠近並正對繞線筒(7)平行配置絲杆(6)，絲杆(6) 上懸掛排繩輪G)，排繩輪(4)可沿絲杆滑動，繞線筒(7)、排繩輪(4)和導向輪(1)可繞自身的旋轉中心軸旋轉，排繩輪(4)上緣高 於繞線筒⑵和導向輪⑴的上緣，纏繞在繞線筒(7)上的纜繩C3)拉出端穿過排繩輪(4)上緣和導向輪(1)上緣後向下 拉出、放入水中懸掛負載，排繩輪的纜繩進入側、拉出側的纜繩C3)兩側分別配置一對夾持滾筒(8-1，8-2)， 夾持滾筒(8-1，8-2)固定在排繩輪(4)上，排繩輪(4)或導向輪(1)的旋轉中心軸上配置旋轉編碼器(5)， 旋轉編碼器( 信號連接運動控制器(9)， 運動控制器(9)信號連接繞線筒(7)。
2.根據權利要求1所述的水文絞車升降控制裝置，其特徵在於所述排繩輪(4)纜繩 進入側的夾持滾筒(8-1)上配置微動開關(12)，微動開關(12)信號連接運動控制器(9)， 運動控制器(9)信號連接排繩輪(4)。
3.根據權利要求1所述的水文絞車升降控制裝置，其特徵在於所述排繩輪(4)或導 向輪(1)的旋轉中心軸上配置張力傳感器O)，張力傳感器( 信號連接運動控制器(9)。
4.根據權利要求1所述的水文絞車升降控制裝置，其特徵在於所述甲板(10)外緣上 設置活動搖臂(11)，搖臂(11)下端鉸接在甲板(10)上，導向輪⑴固定在搖臂(11)自由 的上端上。
5.根據權利要求1所述的水文絞車升降控制裝置，其特徵在於所述絲杆(6)長度不 小於繞線筒(7)長度。
6.根據權利要求1所述的水文絞車升降控制裝置，其特徵在於所述運動控制器(9) 信號連接單軸無極檔位手柄。
專利摘要一種水文絞車升降控制裝置，繞線筒固定在甲板上，甲板外緣上、平行於繞線筒中心軸配置導向輪，繞線筒和導向輪之間配置絲杆，絲杆上懸掛排繩輪，排繩輪可沿絲杆滑動，排繩輪上緣高於繞線筒和導向輪的上緣，纏繞在繞線筒上的纜繩拉出端穿過排繩輪上緣和導向輪上緣後向下拉出、放入水中懸掛負載，排繩輪的纜繩進入側、拉出側的纜繩兩側分別配置一對夾持滾筒，排繩輪或導向輪的旋轉中心軸上配置旋轉編碼器，旋轉編碼器信號連接運動控制器，運動控制器信號連接繞線筒的動力源。本裝置能夠精確測算收/放纜繩長度、當前收/放纜速度及纜繩拉力；結構簡單，可靠性高，耐衝擊、抗震動、防水防塵，更適合在船上或者戶外移動中的設備上使用。
文檔編號B66D1/40GK201842595SQ201020271118
公開日2011年5月25日 申請日期2010年7月26日 優先權日2010年7月26日
發明者王智 申請人:上海派恩科技有限公司