绞车上多种直径缆阵的自动排缆装置及自动排缆方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种绞车，尤其涉及一种能自动对多种直径缆线进行多层次布阵的绞 车上多种直径缆阵的自动排缆装置及自动排缆方法。
【背景技术】
[0002] 目前能实现收放多种规格直径缆绳的绞车陆续出现，排缆机构和控制形式也比 较多样化。如某绞车采用双螺杆结构，链轮、链条传递方式，通过调节减速器的减速比来 实现行走机构与绞车卷绕速度的同步，但是这种结构的绞车，减速比需要在停车状态下 手动转换，该绞车结构复杂，换向困难，尤其丝杆加工难度大，控制精度不高。申请号为 "201110370699. 7"、名称为"机械式绞车自动换向排缆器机构"的专利，设计了换向锥齿轮 组和换向触发机构，该技术方案虽然能够实现自动排缆换向功能，但是只能对固定直径线 缆进行排布，而且机械结构比较复杂。又如某电动绳索绞车，排绳螺旋杆无独立的动力源， 其动力来自于卷筒输出轴，同时采用双向螺杆实现钢丝绳的自动换向，该绞车虽然能够进 行自动排绳，也适用于不同直径的钢丝绳，但是这种结构在变直径排布时需要更换链轮，操 作使用很不方便。以上几种绞车，机械结构复杂，设计难度大，操作不方便，自动化程度低， 在环境比较恶劣的情况下，会给实际应用带来一定的难度。
【发明内容】
[0003] 本发明主要解决原有绞车排缆机构结构复杂、操作不方便、自动化程度低、对多种 直径缆线排布比较困难、缆阵排布不够整齐且效率低的技术问题；提供一种绞车上多种直 径缆阵的自动排缆装置及自动排缆方法，其能对多种直径缆线进行自动排布，排缆整齐有 序，有效避免骑缆、跳缆现象，操作方便，自动化程度高，缆阵排布效率高。
[0004] 本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明的绞车上多 种直径缆阵的自动排缆装置，包括基座、动轨座、丝杆和光杆，基座安装在绞车上，丝杆及光 杆分别连接在两个基座之间，光杆和丝杆平行，动轨座通过丝杆螺母安装在丝杆上，光杆穿 过所述的动轨座，所述的一个基座上设有伺服电机，伺服电机和所述的丝杆相连，丝杆的两 端各设有一个限位开关，两个限位开关分别位于两个基座的内侧，伺服电机和伺服电机驱 动控制器相连，绞车上的卷筒和变频电机相连，变频电机和变频电机驱动控制器相连，所述 的伺服电机上设有丝杆编码器，所述的变频电机上设有卷筒编码器，卷筒编码器和所述的 变频电机驱动控制器相连，限位开关、丝杆编码器分别和所述的伺服电机驱动控制器相连。 变频电机控制绞车卷筒工作，伺服电机控制丝杆工作。限位开关检测动轨座是否靠近丝杆 的两端，丝杆编码器实时检测伺服电机的转速和圈数，卷筒编码器实时检测变频电机的转 速和圈数。限位开关、丝杆编码器测得的信号输送给伺服电机驱动控制器，控制伺服电机的 运转，即控制丝杆的旋转，卷筒编码器测得的信号输送给变频电机驱动控制器，控制变频电 机的运转，即控制卷筒的旋转。当动轨座移动到丝杆的边界时，限位开关动作，动作信号输 送给伺服电机驱动控制器进行处理，再由伺服电机驱动控制器输出控制信号驱动伺服电机 反转，则丝杆反转，使动轨座反向行进，卷筒上的缆阵顺利换向排布。由于本装置缠绕的缆 线，每段缆的长度和直径是已知的，因此只要测出前面一段缆线走过的长度，就能测出缆线 直径什么时候变化。卷筒编码器检测卷筒的转速和圈数，从卷筒转了多少圈，就能算出缆线 已经缠绕了多长，当这个长度到达前一段缆线的长度时，说明缆线直径要变化了。当缆径变 大时，在伺服电机驱动控制器和变频电机驱动控制器的控制下，增大伺服电机和变频电机 的转速比，丝杆的旋转速度和卷筒的旋转速度比也相应增大，则动轨座的前进步距增大，使 丝杆和卷筒调整到新的同步速度。同理，当缆径变小时，在伺服电机驱动控制器和变频电机 驱动控制器的控制下，减小伺服电机和变频电机的转速比，丝杆的旋转速度和卷筒的旋转 速度比也相应减小，则动轨座的前进步距减小，使丝杆和卷筒又调整到新的同步速度。因 此，本装置根据缆阵直径的变换、卷筒和丝杆的运行速度就能够自动调整缆阵的行进步距 以及丝杆和卷筒的同步速度，从而实现绞车上多种规格直径缆阵的电气自动排缆，排缆整 齐有序，操作方便，自动化程度高，缆阵排布效率高。
[0005] 作为优选，所述的绞车上多种直径缆阵的电气自动排缆装置包括控制柜，控制柜 内设有PLC控制器，所述的伺服电机驱动控制器及变频电机驱动控制器均设于所述的控制 柜内，伺服电机驱动控制器、变频电机驱动控制器分别和所述的PLC控制器相连。由PLC控 制器对伺服电机、变频电机的工作状态进行监测。电气控制机构集中安装，结构整齐，便于 维护，运行安全。
[0006] 作为优选，所述的绞车上安装有操作盒，操作盒设有显示屏、指示灯、卷筒操作手 柄和丝杆控制按钮，显示屏、指示灯分别和所述的PLC控制器相连，卷筒操作手柄和所述的 变频电机驱动控制器相连，丝杆控制按钮和所述的伺服电机驱动控制器相连。PLC控制器用 来监视电机及排缆的工作情况，在操作盒上显示输出，并将丝杆和卷筒的工作状态信息输 送到操作盒的显示器上显示或由指示灯指示。操作盒主要用来选择绞车的工作方式，显示 绞车的工作状态，如果有故障出现及时通过指示灯告知。操作盒上的卷筒操作手柄用来控 制绞车卷筒的收放速度，使绞车能按照使用需求随时调整收放速度。操作盒上的丝杆控制 按钮可以在手动状态下自由调整动轨座在丝杆上的位置。既可自动缠绕缆阵，又可手动缠 绕缆阵，使用更加灵活。
[0007] 作为优选，所述的光杆有两根，所述的丝杆穿过所述的动轨座的中心，两根光杆位 于同一水平面，并且两根光杆位于所述的丝杆的下方，光杆、丝杆和动轨座的连接点形成三 角形结构。丝杆控制动轨座的行进速度和方向，光杆只起到导轨作用，确保动轨座的行进更 加稳定，不会摇摆和偏离。三角形结构确保动轨座的安装和行进更趋稳定，排缆更加整齐。
[0008] 本发明的绞车上多种直径缆阵的自动排缆方法为：所述的限位开关检测所述的动 轨座是否靠近所述的丝杆的两端，所述的丝杆编码器实时检测所述的伺服电机的转速和圈 数，所述的卷筒编码器实时检测所述的变频电机的转速和圈数，限位开关及丝杆编码器测 得的信号输送给所述的伺服电机驱动控制器，卷筒编码器测得的信号输送给所述的变频电 机驱动控制器，伺服电机驱动控制器经过处理再输出信号控制伺服电机的运转，即控制所 述的丝杆的旋转，变频电机驱动控制器经过处理再输出信号控制变频电机的运转，即控制 所述的卷筒的旋转；当所述的动轨座移动到丝杆的边界时，所述的限位开关动作，动作信号 输送给伺服电机驱动控制器进行处理，伺服电机驱动控制器再输出控制信号驱动伺服电机 反转，则丝杆反转，动轨座反向行进，卷筒上的缆阵顺利换向排布；变频电机驱动控制器根 据卷筒编码器送来的数据，计算出已缠绕在卷筒上的缆线长度，由于一个缆阵的不同直径 的缆段长度是已知的，故通过卷筒上已缠绕缆线长度可判断出缆阵直径是否开始切换；当 缆阵直径变大时，通过伺服电机驱动控制器和变频电机驱动控制器的处理，增大伺服电机 和变频电机的转速比，丝杆的旋转速度和卷筒的旋转速度比也相应增大，则丝杆上动轨座 的前进步距增大，使丝杆和卷筒调整到新的同步速度；当缆阵直径变小时，通过伺服电机驱 动控制器和变频电机驱动控制器的处理，减小伺服电机和变频电机的转速比，丝杆的旋转 速度和卷筒的旋转速度比也相应减小，则丝杆上动轨座的前进步距减小，使丝杆和卷筒又 调整到新的同步速度。因此，本方法根据缆阵直径的变换、卷筒和丝杆的运行速度就能够自 动调整缆阵的行进步距以及丝杆和卷筒的同步速度，从而实现绞车上多种规格直径缆阵的 自动排缆，排缆整齐有序，有效避免骑缆、跳缆现象的发生，缆阵排布效率高。
[0009] 本发明的有益效果是：采用丝杆，通过伺服电机正反转实现换向排缆，结构更加简 单、紧凑，占用空间小，缆阵换向更加方便。缆阵排布自动化程度高，变频电机和伺服电机的 控制精度和同步精度高，可以根据缆阵的不同直径和卷筒转速，自动调整线缆间距和排缆 速度，排缆整齐有序，缆阵排布效率高。结构轻巧简便，运行安全，维护方便。
【附图说明】
[0010] 图1是本发明绞车上多种直径缆阵的自动排缆装置的一种立体结构示意图。
[0011]图2是本发明绞车上多种直径缆阵的自动排缆装置的一种电路原理连接结构框 图。
[0012] 图3是本发明绞车上多种直径缆阵的自动排缆装置中操作盒的操作面板结构示 意图。
[0013] 图中1.基座，2.动轨座，3.丝杆，4.光杆，5.伺服电机，6.限位开关，7.伺服电机 驱动控制器，8.卷筒，9.变频电机，10.变频电机驱动控制器，11.丝杆编码器，12.卷筒编 码器，13.控制柜，14. PLC控制器，15.操作盒，16.显示屏，17.指示灯，18.卷筒操作手柄， 19.丝杆控制按钮。
【具体实施方式】
[0014] 下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0015] 实施例：本实施例的绞车上多种直径缆阵的自动排缆装置，如图1所示，包括动轨 座2、丝杆3、两个基座1和两根光杆4,基座1由底板和垂直连接在底板上的安装板构成， 两个基座1安装在绞车上，丝杆3及光杆4分别连接在两个基座1之间，光杆4和丝杆3平 行，丝杆3穿过动轨座2的中心，两根光杆4位于同一水平面，并且两根光杆4位于丝杆3 的下方，动轨座2通过丝杆螺母、轴承安装在丝杆3上，光杆4穿过动轨座2,两根光杆4、一 根丝杆3和动轨座2的三个连接点形成三角形结构。位于右边的基座1上安装有伺服电机 5,伺服电机5和丝杆3相连。丝杆3的两端各有一个限位开关6,两个限位开关6分别位于 两个基座1的内侧。伺服电机5轴侧安装有丝杆编码器11，控制绞车上的卷筒8旋转的变 频电机9轴侧安装有卷筒编码器12。
[0016] 如图2、图3所示，控制柜13内安装有PLC控制器14和伺服电机驱动控制器7、变 频电机驱动控制器10,绞车上安装有操作盒15,操作盒15的操作面板上安装有显示屏16、 指示灯17、卷筒操作手柄18和丝杆控制按钮19,显示屏16、指示灯17分别和PLC控制器 14相连，卷筒操作手柄18、卷筒编码器12分别和变频电机驱动控制器10相连，丝杆控制按 钮19、限位开关6及丝杆编码器11分别和伺服电机驱动控制器7相连，伺服电机驱动控制 器7、变频电机驱动控制器10又分别和PL