专利名称：一种智能化柔性驱动系统的制作方法
技术领域：
本发明属于机、电、仪驱动与控制领域，公开了一种新型智能化柔性 驱动系统。
背景技术：
柔性驱动是用于冶金转炉、电炉、烧结机、带冷机、炼箅机、破碎机、 水泥磨、榨糖机等低速重载大型设备的驱动系统。它安装在上述设备的主 动轴上，驱动主动轴旋转并带动设备启动、运行、停止。国内外现有柔性
传动形式较多，如PGC型全悬挂柔性传动装置，BFT型拉杆式半悬挂传动 装置，TSH型三环式柔性传动装置，"转炉悬挂套轴式驱动装置"专利号 92221988.5，"多啮全悬柔传动装置"，专利号ZL02239975. 5。这些技术 已经广泛用于冶金、建材、起重、制糖行业中大型设备的传动。但这些柔 性传动装置未对其载荷转矩的大小及工作过程进行有效的检测和控制，使 用中有明显的不足。首先，载荷转矩的方向改变时不能预警并提请操作者 改变原动机(电动机)的工作状态，确保驱动装置运行的安全；为了避免 倾动装置的倾覆，目前普遍采用"全正力矩"的方法来设计倾动装置；虽 有采用"正负力矩"设计的，但因倾动装置太重要而又未能对其工作状态 进行监控，现只能按"全正力矩"的原则确定原动机功率，以保证发生倾 覆时能够提供足够大的反转力矩，使倾动装置能快速返回到安全状态。另 外，这些大型设备载荷变动范围大、工作状态复杂、运动质量大、启动时 间长，还要保证部分原动机发生故障时仍然能够正常运转，选用的原动机 功率富余量非常大。因此，无论是保守的"全正力矩"设计使传动系统负 载增加；还是足够的"启动力矩"或富裕的"部分驱动"选用过大的原动
机，传递这些非正常的峰值力矩，驱动系统不得不靠增大机械传动装置，
电气传动、操作系统来保障运行的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供新型的智能化柔性驱动系统，不仅能避免过载 与倾覆、提高可靠性，还能够减小原动机功率、降低能耗、减轻设备重量 节省投资，并存贮原动机、负载和主轴运转情况的历史数据，以便于驱动 系统的寿命预测、可靠性预报和远程监控。本发明用传感器对原动机、负
载和主轴的运转进行检测，用传输系统将检测的信号传输给PLC系统并与
设定值比较，调整原动机的输出状态并用显示器监控。本发明用于驱动大 型机械设备的主轴。
本发明的目的通过以下方式实现在驱动系统中设置载荷传感器、增 量型编码器、绝对型编码器检测其负载转矩、输入转速、输出转角，PLC
系统据此控制操作系统。当负载转矩大于额定值时PLC系统发出报警信号， 大于极限值时PLC系统发出停止工作指令，保护驱动系统。对于需要防止 倾翻的倾动系统，PLC系统根据载荷传感器、绝对编码器的检测结果判断 原动机(电动机)提供的转矩是否在克服载荷转矩作正功。如果原动机作 负功，则使其从负载拖动状态变为发电制动状态，减小倾翻力矩，避免倾 动系统的倾覆。负力矩停电时启动事故驱动机构使转炉返回安全位置，从 而大大较低了倾动力矩。
本发明用于驱动大型机械设备的主轴；在保证运行安全性、设备可靠 性的前提下，可减少维护工作量、提高生产率、减轻设备重量、降低制造 成本。
图1为本发明的四点啮合原动机柔性驱动结构示意图。 图2为本发明的二点啮合原动机柔性驱动结构示意图。
图中，件1是一次驱动装置、件2是增量型编码器、件3是柔性支撑 装置、件4是二次减速器、件5是扭力杆装置、件6是载荷传感器、件7 是传输系统、件8是PLC系统、件9是终端显示器、件10是操作系统、件 11声光报警装置、件12是耳轴托圈装置、件13是绝对编码器、件14为头 轮轴装配。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步说明
如图1所示结构主要用于有负力矩的转炉倾动系统，倾动装置中一次 驱动装置1的输出孔套装在二次减速器4的输入轴上，增量型编码器2装 在一次驱动装置1上，柔性支撑装置3是一次驱动装置1的另一个支点， 炉体固定在耳轴托圈装置12上、二次减速器4套装在耳轴托圈装置12的 传动侧耳轴上，载荷传感器6装在扭力杆装置5上，增量型编码器2、绝对 编码器13、载荷传感器6、 PLC系统8、终端显示器9、操作系统IO、声光 报警装置11与载荷传感器7相连。
其工作原理是倾动装置中一次驱动装置1的输出孔套装在二次减速 器4的输入轴上将原动机的转矩传给二次减速器4，增量型编码器2装在一 次驱动装置1上用于测定原动机输出转速和转动方向的，柔性支撑装置3 提供一次驱动装置1的另一个支点并实现一次驱动装置1间的均载；炉体 固定在耳轴托圈装置12上、二次减速器4套装在耳轴托圈装置12的传动 侧耳轴上带动托圈和炉体旋转，绝对编码器13装在二次减速器4上反馈驱 动系统输出轴的角位移；载荷传感器6装在扭力杆装置4上检测扭力杆的 扭矩，扭力杆的扭矩即是倾动装置的载荷转矩；传输系统7用来传输增量 型编码器2、绝对编码器13、载荷传感器6、 PLC系统8、终端显示器9、 操作系统10、声光报警装置11间的数据和指令；PLC系统8将增量型编码 器2、绝对型编码器5、载荷传感器6检测到的数据进行计算并与给定的原
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动机输入转速及转向、耳轴角位移、载荷转矩进行比较判断倾动系统是处
于正常、正力矩、超载、负力矩状态，超载时传输系统7将PLC系统8的 指令传给声光报警装置11先报警，若载荷继续增加向操作系统10发出指 令，停止原动机的输出，从而实现过载保护；倾动机构出现负力矩时PLC 系统8要求操作系统10改变原动机的转向，使其从负载拖动状态变为发电 制动状态；终端显示器9安装在控制室的操作台上显示传输系统7传输的 经PLC系统8处理的数据、曲线供存在人员对倾动过程的监控。
如图2所示结构主要用于全正力矩的驱动系统，驱动装置中一次驱动 装置1的输出孔套装在二次减速器4的输入轴上，增量型编码器2装在一 次驱动装置1上，柔性支撑装置3是一次驱动装置1的另一个支点，链轮 固定在头轮轴装配14上、二次减速器4套装在头轮轴装配14的轴伸上， 载荷传感器6装在扭力杆装置5上，增量型编码器2、载荷传感器6、 PLC 系统8、控制系统9、声光报警装置10与载荷传感器6相连。
其工作原理是，将原动机的转矩传给二次减速器4，增量型编码器2 装在一次驱动装置1上，用于测定原动机输出转速和转动方向的，柔性支 撑装置3提供一次驱动装置1的另一个支点并实现一次驱动装置1间的均 载；链轮固定在头轮轴装置12上、二次减速器4套装在头轮轴装配12的 轴伸上带动链旋转，载荷传感器6装在扭力杆装置5上检测到的扭力杆扭 矩即是驱动装置的载荷转矩；传输系统7用来传输增量型编码器2、载荷传 感器6、 PLC系统8、控制系统9、声光报警装置10间的数据和指令；PLC 系统8将增量型编码器2、载荷传感器6检测到的数据进行计算并与给定的 原动机输入转速及转向、载荷转矩进行比较判断驱动系统是处于正常或超 载状态，超载时传输系统7将PLC系统8的指令传给声光报警装置10先报 警，若载荷继续增加向操作系统9发出指令，停止原动机的输出，从而实 现驱动系统的过载保护。
由于智能化柔性驱动系统应用范围广泛。因此，在一次驱动装置1可
以设置停电事故驱动机构;在柔性支撑装置3上装载荷传感器6或位移传感器; 扭力杆装置5可以改为力矩平衡装置；在一次减速器、二次减速器4和力
矩平衡装置上设置载荷传感器6和位移传感器。
本发明通过对驱动系统载荷准确的数字化检测和运转状态的智能控 制，不仅实现了驱动系统过载保护和防止倾动系统倾翻，而且能对炉衬腐 蚀及炉口结渣导致负力矩的增加危及生产安全的隐患进行预报，负力矩停 电时，用事故驱动机构使转炉返回安全位置，从而大大较低了倾动力矩。 尤其是降低了 "全正力矩设计"人为增加的载荷，为倾动系统的"正负力 矩设计"提供了依据。因此，原动机功率较小、能耗低。
本发明用于驱动大型机械设备的主轴；并用传感器对原动机、负载和 主轴的运转进行检测，用传输系统将检测的信号传输给PLC系统并与设定 值比较，调整原动机的输出状态并用显示器监控。在保证运行安全性、设 备可靠性的前提下，减少维护工作量、提高生产率、减轻设备重量、降低 制造成本。
权利要求
1. 一种智能化柔性驱动系统，由一次驱动装置(1)、增量型编码器(2)、柔性支撑装置(3)、二次减速器(4)、绝对编码器(13)、扭力杆装置(5)、载荷传感器(6)、传输系统(7)、PLC系统(8)、终端显示器(9)、操作系统(10)和声光报警装置(11)组成，其特征在于一次驱动装置(1)装有增量型编码器(2)，一次驱动装置(1)的输出孔套装在二次减速器(4)的输入轴上，柔性支撑装置(3)安装在一次驱动装置(1)的另一端，增量型编码器(2)装在一次驱动装置(1)上，绝对编码器(13)装在二次减速器(4)上，扭力杆装置(5)设置载荷传感器(6)，增量型编码器2、绝对编码器13、载荷传感器(6)、PLC系统(8)、终端显示器(9)、操作系统(10)、声光报警装置(11)与载荷传感器(7)相连；增量型编码器2、绝对编码器13、载荷传感器(6)、PLC系统(8)、终端显示器(9)、操作系统(10)、声光报警装置(11)之间的数据和指令由传输系统(7)传递。
2. 根据权利要求1所述的智能化柔性驱动系统，其特征在于 一次驱动 装置(1)设有停电事故驱动机构。
3. 根据权利要求1所述的智能化柔性驱动系统，其特征在于 一次驱动 装置的柔性支撑装置(3)装有载荷传感器(6)。
4. 根据权利要求1所述的智能化柔性驱动系统，其特征在于 一次驱动 装置的柔性支撑装置(3)装有位移传感器。
5. 根据权利要求1所述的智能化柔性驱动系统，其特征在于二次减速器(4)的扭力杆装置(5)为力矩平衡装置。
6. 根据权利要求1所述的智能化柔性驱动系统，其特征在于在一次减速器、二次减速器(4)、力矩平衡装置上设置载荷传感器(6)和位移传 感器。
全文摘要
本发明属于机、电、仪驱动与控制领域，公开了一种新型智能化柔性驱动系统。本系统的一次驱动装置装有增量型编码器，一次驱动装置的输出孔套装在二次减速器的输入轴上，柔性支撑装置安装在一次驱动装置的另一端，增量型编码器装在一次驱动装置上，绝对编码器装在二次减速器上，扭力杆装置设置载荷传感器；增量型编码器、绝对编码器、载荷传感器、PLC系统、终端显示器、操作系统、声光报警装置与载荷传感器相连，之间的数据和指令由传输系统传递。本发明用于驱动大型机械设备的主轴；在保证运行安全性、设备可靠性的前提下，减少维护工作量、提高生产率、减轻设备重量、降低制造成本。
文档编号G05B19/048GK101377663SQ20071009263
公开日2009年3月4日 申请日期2007年8月29日 优先权日2007年8月29日
发明者勇 王, 黄重陶 申请人:北京太富力传动机器有限责任公司