一种卷缆系统测量装置、卷缆系统及地下铲运机的制作方法

本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种卷缆系统测量装置、卷缆系统及地下铲运机。

背景技术：

地下铲运机是用于地下采矿作业(例如铲装、运输、卸载)的轮胎式车辆，它是专门为地下作业面设计的一种矮车身、以柴油机或以拖拽电缆的电动机为原动力、液压或液力控制机械传动、铰接式车架、轮胎行走、前端前卸式铲斗的设备，是地下矿山完成爆破后对崩落矿石进行铲装、运输、卸载等联合作业、规模化开采的铲运装备。

在地下铲运机的运行过程中，卷缆系统应该根据实际工况进行收放缆的相关动作。根据铲运机运行工况的变化，电缆导向臂6a在一定的角度范围内摆动，配合电缆卷筒的动作来完成电缆的收放，参见图1。卷缆系统采用控制器，根据采集到的导向臂的位置传感器信号，来判定电缆导向臂6a的摆动位置，从而判断铲运机的运行工况，最终控制放缆阀和收缆阀两个比例电磁阀，调节卷缆系统压力，从而实现收放缆动作。

目前地下铲运机卷缆系统导向臂摆动位置的判断普遍采用如图1所示的检测装置，其主要结构为：以图1的视图角度为参考，在电缆导向臂6a右侧、中间和左侧分别安装有第一计数板1a、第二计数板2a和第三计数板3a(与第一计数板对称设置，图1中未示出)，这三个计数板会随着电缆导向臂6a的摆动而改变位置；电缆导向臂6a下方安装有支架，支架上分别安装有第一接近开关4a和第二接近开关5a。

在电缆导向臂6a由中间位置顺时针(相对于图1的俯视图)摆 动的过程中，第一计数板1a会跟随电缆导向臂6a运动到第一接近开关4a处，此时第一接近开关4a会检测到第一计数板1a，从而把检测信号反馈给控制器，判定电缆导向臂6a运动到了左侧极限位置。

在电缆导向臂6a由中间位置向逆时针摆动过程中，第三计数板3a会跟随电缆导向臂6a运动到第二接近开关5a处，此时第二接近开关5a会检测到第三计数板3a，从而把检测信号反馈给控制器，判定电缆导向臂6a运动到了右侧极限位置。

当电缆导向臂6a处于中间位置时，第二计数板2a会跟随电缆导向臂6a运动到第一接近开关4a处和第二接近开关5a处，此时第一接近开关4a处和第二接近开关5a会同时检测到第二计数板2a，从而把检测信号反馈给控制器，判定电缆导向臂6a运动到了中间位置。

这种位置检测虽然可以检测到电缆导向臂6a的典型位置，但是电缆导向臂6a在摆动的过程中，第一接近开关4a和第二接近开关5a无法实现实时全程地检测到电缆导向臂6a的摆动角度与位置，在距离这两个接近开关位置较远的角度范围内，可能会由于电缆导向臂6a摆动幅度不够而检测不到第一计数板1a和第二计数板2a，从而无法准确地判断电缆导向臂6a到底处于多大摆动角度与位置，直到电缆导向臂6a已经处于中间位置为止。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种卷缆系统测量装置、卷缆系统及地下铲运机，能够在整个摆动角度行程范围内实时准确地判断电缆导向臂所处的位置。

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种卷缆系统测量装置，包括第一支架2、第二支架3和角度检测部件，所述角度检测部件的固定部安装在所述第一支架2上，所述角度检测部件的转动部通过所述第二支架3连接在卷缆系统中线缆导向臂1的回转支撑6上，能够实时检测所述线缆导向臂1相对于所述第一支架2的摆动角度。

进一步地，所述第一支架2和/或所述第二支架3为弹性结构件。

进一步地，还包括控制部件，所述控制部件能够接收所述角度检测部件检测到的角度信号，来确定所述线缆导向臂1的当前位置，从而控制线缆卷筒的收放缆动作。

进一步地，所述角度检测部件与所述线缆导向臂1的摆动中心同轴设置。

进一步地，所述第一支架2固定安装在后车体车架5上，所述第二支架3为折弯形状的板状结构，并穿过所述后车体车架5上开设的中空结构将所述角度检测部件的转动部连接在所述回转支撑6上。

进一步地，所述第二支架3还包括安装部7，所述安装部7为沿着所述回转支撑6的周向呈圆弧形的板状结构，并与所述折弯形状的板状结构相固定，而且所述安装部7上设有与所述回转支撑6连接的安装孔。

进一步地，所述角度检测部件为角度传感器4。

为实现上述目的，本发明第二方面提供了一种卷缆系统，包括线缆卷筒、上述各实施例中的卷缆系统测量装置和所述线缆导向臂1，所述线缆导向臂1能够在左右极限角度范围内摆动，从而配合所述线缆卷筒的动作来完成线缆的收放。

为实现上述目的，本发明第三方面提供了一种地下铲运机，包括上述实施例所述的卷缆系统。

基于上述技术方案，本发明实施例的卷缆系统测量装置，通过设置角度检测部件来检测线缆导向臂转动的角度，能够在整个摆动角度行程范围内实时准确地判断线缆导向臂所处的位置，进而根据线缆导向臂的所处位置控制收放缆动作来调整卷缆系统压力，从而使线缆在收放过程中保持合适的张紧力，以实现正常的收放缆动作，而且该测试装置的结构也较为简单易于实现；

另外，本发明的地下铲运机，通过在卷缆系统中设置该测量装置，能够在整个摆动角度行程范围内实时准确地判断线缆导向臂所处的位置，从而判断地下铲运机的运行工况，最终通过控制放缆和收缆比例电磁阀来调节卷缆系统的压力，以实现正常的收放缆动作。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中卷缆系统测量装置的结构示意图；

图2为本发明卷缆系统测量装置的一个实施例的侧视图；

图3为本发明卷缆系统测量装置的一个实施例的三维结构示意图；

图4为本发明卷缆系统测量装置中第二支架的一个实施例的结构示意图；

图5为本发明卷缆系统的一个实施例的结构示意图。

附图标记说明

1a－第一计数板；2a－第二计数板；3a－第三计数板；4a－第一接近开关；5a－第二接近开关；6a－电缆导向臂；

1－线缆导向臂；2－第一支架；3－第二支架；4－角度传感器；5－后车体车架；6－回转支撑；7－安装部；8－线缆卷筒；9－集电滑环箱；10－导向轮；11－线缆。

具体实施方式

以下详细说明本发明。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征。

本发明中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

背景技术中提到地下铲运机需要采用卷缆系统来实现供电，这主要是因为地下作业时可使用的外部电源比较有限，这就需要作为导线的电缆可以随着地下铲运机的前进或后退实时调整电缆的长度，从而 使得在不同的作业位置可以灵活地进行供电。因为有这种需求，就要根据电缆的位置实时调整电缆导向臂的位置，从而根据地下铲运机的运行工况和电缆导向臂的位置等因素及时调整收放缆动作。而图1所示的现有技术只能检测到电缆导向臂的三种典型位置，这就意味着当电缆导向臂处于整个角度行程中的一些其它位置时，无法获知具体的角度值，可能会导致电缆不能很顺畅地缠绕在卷缆滚筒上，从而影响正常的收放缆动作。

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种改进的卷缆系统测量装置，如图2、图3和图5所示，包括第一支架2、第二支架3和角度检测部件，角度检测部件的固定部安装在第一支架2上，角度检测部件的转动部通过第二支架3连接在卷缆系统中线缆导向臂1的回转支撑6上，能够实时检测线缆导向臂1的摆动角度。

其中，第一支架2可以固定在工程机械自身的安装架上，线缆导向臂1和回转支撑6作为一个整体设置在线缆卷筒8的一侧，回转支撑6和线缆卷筒8同轴固定，而且线缆导向臂1的端头固定有导向轮10，线缆导向臂1通过摆动可以改变线缆11的方向，导向轮10能够对靠近线缆卷筒8的即将被缠绕的线缆11起到导向作用，优选地，角度检测部件为角度传感器4或者角度编码器等。

本发明实施例的卷缆系统测量装置，通过设置角度检测部件来检测线缆导向臂转动的角度，能够在整个角度行程范围内实时准确地判断线缆导向臂所处的位置，进而根据线缆导向臂的所处位置控制收放缆动作来调整卷缆系统压力，从而使线缆在收放过程中保持合适的张紧力，以实现正常的收放缆动作；而且该测试装置的结构也较为简单易于实现。

该卷缆系统测量装置可以安装在各种工程机械(例如：地下铲运机)的卷缆系统中，通过实时获取线缆导向臂的摆动角度和所处位置，就可以判断工程机械的当前运行工况，最终通过控制放缆和收缆比例电磁阀来调节卷缆系统的压力，以实现正常的收放缆动作。上面实施例中提到的线缆不局限于电缆，也可以是执行其它功能的线缆。

进一步地，本发明的卷缆系统测量装置还包括控制部件，控制部件能够接收角度传感器4检测到的角度信号，来确定线缆导向臂1的当前位置，从而控制线缆卷筒8的收放缆动作。这里控制部件起到两方面的作用，一方面用于接收角度传感器4提供的角度信号，另一方面是根据检测得到的角度信号对卷缆动作进行控制，例如，当应用在地下铲运机中时，该控制部件可以根据检测得到的角度信号来判断线缆导向臂1的当前位置，进而判断地下铲运机的运行工况，再对放缆和收缆比例电磁阀进行控制。

在图2为所示的卷缆系统测量装置的一个实施例的侧视图中，第一支架2固定在后车体车架5的侧壁上，带有转轴式的角度传感器4固定在第一支架2上，且角度传感器4与线缆导向臂1的摆动中心同轴，角度传感器4的输出轴通过第二支架3连接在回转支撑6上，这样线缆导向臂1在摆动时，就能通过第二支架3带动角度传感器4的输出轴转动，从而实时检测出线缆导向臂1的摆动角度。

为了便于在现有的后车体车架5和卷缆系统中安装本发明的测量装置，具体地，将第一支架2采用板状结构弯折成直角的形状，其中的一个边与后车体车架5的侧板连接固定，另一个边用于固定角度传感器4的本体。另外，如图4所示，第二支架3设计为折弯形状的板状结构，并穿过后车体车架5上开设的中空结构将角度传感器4的输出轴通过第二支架3连接在回转支撑6上。对于图2所示的实施例，为了安装的方便，第二支架3的弯折处设计为钝角的形式，当然，根据卷缆系统中实际结构的位置情况，第二支架3的弯折处也可以设计为直角或者锐角的形式。

另外，为了使第二支架3的固定更加稳固可靠地固定在回转支撑6上，参见图4所示的第二支架3的结构示意图，第二支架3还包括安装部7，安装部7为沿着回转支撑6的周向呈圆弧形的板状结构，并与折弯形状的板状结构相连接，而且安装部7上设有与回转支撑6连接的安装孔。

由于工程机械设备(例如：地下铲运机)在行驶或者工作的过程 中，往往会因为路面的不平或者作业冲击而带来上下振动，而且电缆导向臂1在摆动过程中，本身除了水平面内的旋转外，纵向同样会存在一定的旋转角度误差，这样就会导致测量误差，甚至存在损坏角度传感器的隐患。

为了克服这一问题，在另一个更加优选的实施例中，在选取第一支架2和/或第二支架3为弹性结构件，即可以选择具有弹性的金属来加工，例如具有一定弹性的钢材或者铜材等。其中，第一支架2和第二支架3可以都设计为弹性结构件，也可以只将其中一个支架设计为弹性结构件，而将另外一个支架设计为刚性件。

这一实施例能够尽量使角度传感器4的安装支架不受外力扭曲而引起测量误差，并且能够主动跟随线缆导向臂1的位置，从而解决因为路面不平或者作业冲击引起的纵向力而导致测量误差或者损坏角度传感器4的问题。

另外，本发明还提供了一种卷缆系统，如图5所示，包括线缆卷筒8、上述各实施例中的卷缆系统测量装置和线缆导向臂1，线缆导向臂1能够在左右极限角度范围内摆动，从而配合线缆卷筒8的动作来完成线缆的收放。其中，左右极限角度范围是指线缆导向臂1从左极限位置摆动到右极限位置时所形成的角度范围。若该卷缆系统用于地下铲运机，卷缆系统可安装在后车体车架5上，相应地，线缆导向臂1就能够在相对于后车体车架5的左右极限角度范围内摆动，在实际应用中，线缆导向臂1从左极限位置摆动到右极限位置所形成的角度范围是0°～180°。

图5所示的卷缆系统中，线缆导向臂1和回转支撑6作为一个整体设置在线缆卷筒8的一侧，回转支撑6和线缆卷筒8同轴固定，而且线缆导向臂1的端头固定有导向轮10，线缆导向臂1通过摆动可以改变线缆11的方向，导向轮10对靠近线缆卷筒8的即将被缠绕的线缆11起到导向作用，线缆卷筒8对线缆起到按照预定轨迹收放的作用，当线缆11随着地下铲运机的行走而收放时，线缆卷筒8由液压马达驱动进行旋转，从而引导线缆11整齐有序地进行缠绕，并由线缆卷筒8 的内孔中设置的集电滑环箱9将电流导入地下铲运机。由于该卷缆系统安装了本发明的卷缆系统测量装置，就可以实时准确地控制卷缆系统的收放动作，使得线缆保持合适的张紧力，避免张紧力过大时损坏线缆，或者张紧力过小时线缆松弛而打乱缠绕顺序。

下面对该卷缆系统的工作过程进行说明，当线缆导向臂1逆时针摆动时，第二支架3会跟随着线缆导向臂1一起同方向的进行摆动，此时角度传感器4也会被第二支架3的一端带动沿着同样的方向摆动相同的角度，这样角度传感器4就能检测出线缆导向臂1具体的摆动的角度，并把角度信号反馈给控制卷缆动作的控制部件。

当线缆导向臂1顺时针摆动时，第二支架3会跟随着线缆导向臂1一起同方向的进行摆动，此时角度传感器4也会被第二支架3的一端带动共同沿着同样的方向摆动相同的角度，这样角度传感器4就能检测出线缆导向臂1具体的摆动的角度，并把角度信号反馈给控制卷缆动作的控制部件。

当线缆导向臂1处于中间位置时，第二支架3会跟随着线缆导向臂1一起处于中间的位置，角度传感器4把线缆导向臂1处于中间位置的角度信号反馈给控制卷缆动作的控制器。

此外，本发明还提供了一种地下铲运机，包括上述实施例的卷缆系统。例如，将该卷缆系统用于电动地下铲运机，电动地下铲运机主要用于地下矿山采场出矿、出渣，以及向低位溜井或地下铰接车卸矿，以铲装、运输爆破后的松散物料为主，是地下矿山无轨采矿的主体设备。受到地下供电条件的限制，一般会采用卷缆系统来实时地进行供电，即电缆一端固定，另一端缠绕在卷缆滚筒8上，通过电缆的收放来配合电动地下铲运机的运动。

由于本发明的地下铲运机安装了角度传感器4实时准确地检测线缆导向臂1的摆动角度，就可以将检测到的角度信号发送给控制部件，来判定线缆导向臂1的当前所处位置，从而判断电动地下铲运机的运行工况，最终控制放缆和收缆两个比例电磁阀，进而调节卷缆系统的压力，来实现正常的收放缆动作。这里提及的正常收放缆主要是指使 线缆保持合适的张紧力。

其中，卷缆系统在工作的过程中，一般会涉及到四种模式：

(1)正常放缆模式：在正常放缆模式下地下铲运机前进而远离锚固点，控制部件采集前进信号、油门信号、线缆导向臂位置信号、空圈报警信号、卷缆脉冲信号和传动轴脉冲信号，经过处理后发出相应的指令给放缆电磁阀，从而控制卷缆滚筒8放缆。

(2)正常收缆模式：在正常收揽模式下，地下铲运机向锚固点后退，控制部件采集后退信号、油门信号、线缆导向臂位置信号、卷缆脉冲信号和传动轴脉冲信号，经过处理后发出相应的指令给收缆电磁阀，从而控制卷缆滚筒8收缆。

(3)特殊收缆模式：在特殊收缆模式下，地下铲运机向前靠近锚固点，控制部件采集后退信号、油门信号、线缆导向臂位置信号、卷缆脉冲信号和传动轴脉冲信号，经过处理后发出相应的指令给收缆电磁阀，从而控制卷缆滚筒9收缆。

(4)特殊放缆模式：在特殊放缆模式下，地下铲运机向后远离锚固点，控制部件采集前进信号、油门信号、线缆导向臂位置信号、空圈报警信号、卷缆脉冲信号和传动轴脉冲信号，经过处理后发出相应的指令给放缆电磁阀，从而控制卷缆滚筒8放缆。

当地下铲运机在上面介绍的这四种工作模式下工作时，再结合线缆导向臂1所处的不同角度位置以及其它信号，就可以有效地控制卷缆滚筒8可靠地实现收放缆动作。

以上对本发明所提供的一种卷缆系统测量装置、卷缆系统及地下铲运机进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。