专利名称：变频驱动大车电缆卷盘装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种起重机技术，尤其涉及一种变频驱动大车电缆卷盘装置。
背景技术：
变频驱动高速大车电缆卷盘装置是起重机行业的技术，它是专门为大车需要移动的起重机配套的。当起重机大车移动时，大车电缆卷盘会相应的卷入或者放出电缆。
传统大车电缆卷盘装置采用恒转矩驱动机构，电缆在卷入和放出时受到较大的力。尤其高速电缆卷盘(目前认为大车速度在100-200米/分钟的电缆卷盘是高速电缆卷盘)时，由于高速的电缆卷盘在启动和停止时有很大的惯性，使电缆受到非常大的拉力，因此容易对电缆造成很大的冲击和伤害。
发明内容
本实用新型是为了解决现有高速电缆卷盘装置在启动和停止时对电缆造成很大的冲击和伤害的问题，而提出的一种变频驱动大车电缆卷盘装置，该电缆卷盘装置的控制部件可根据大车机构和电缆卷盘的工作状态，使用变频的方法动态调整电机的转矩和转速输出，使电缆的收取速度跟上大车速度，同时使电缆的受力恒定在安全范围内，降低电缆的许用拉力值。
本实用新型采取的技术措施是变频驱动大车电缆卷盘装置，包括电缆卷盘本体、设在卷盘本体输入端的机械传动部件以及一控制该机械传动部件动作的控制部件；所述的机械传动部件包括一齿轮减速箱、一制动器、一电机，所述的齿轮减速箱设在电缆卷盘的输入端，所述的制动器设在齿轮减速箱的输入端；所述的电机设在齿轮减速箱的另一输入端；
所述的控制部件包括一凸轮限位器、一第一编码器；所述的凸轮限位器的输入端与齿轮减速箱的输出端连接，所述的第一速度编码器设在大车机构的输出端；其特征在于，所述的电机是变频电机；所述的控制部件还包括一与变频电机的输出端连接的第二编码器以及一控制电路；所述的凸轮限位器的输出端与控制电路的输入端连接；所述的第一编码器和第二编码器的输出端分别与控制电路的输入端连接；所述的控制电路的输出端分别与制动器和变频电机的输入端连接。
上述变频驱动大车电缆卷盘装置，其中，所述的控制电路包括一三相交流电源断路器、一变频器、一数据处理器、一输入模块、一输出模块、两通讯接口以及一单向交流电源断路器以及一电磁接触器；所述的三相交流电源断路器连接在三相交流电源的输出端，所述的变频器连接在三相交流电源断路器和电机的输入端之间；所述的第二编码器连接在变频器与变频电机之间；所述的输入模块的输入端连接速度脉冲编码器输出的脉冲信号和凸轮限位器输出的卷盘内电缆圈数信号输出到数据处理器；所述的两通讯接口分别连接在数据处理器和变频器的输出端，所述的数据处理器与变频器通过通讯总线双向连接；所述的数据处理器的输出端与输出模块的输入端连接，输出模块的输出端与电磁接触器的控制线圈连接，电磁接触器的常开端与单相交流电源断路器连接。
上述变频驱动大车电缆卷盘装置，其中，所述的数据处理器包括一速度信号处理单元、一盘上电缆数量处理单元、一转矩计算和动作控制单元、通讯单元以及一制动器控制单元；所述的速度信号处理单元接收起重机大车机构速度经处理后输出状态速度信号到转矩计算和动作控制单元，所述的盘上电缆数量处理单元接收大车电缆卷盘凸轮限位器的信息经处理后输出盘上电缆数量到转矩计算和动作控制单元；所述的转矩计算和动作控制单元将接收到的状态速度信号和电缆数量信号到通讯单元；所述的通讯单元通过数据总线与变频器进行双向联系，该通讯单元还输出一控制信号到制动器控制单元，由制动器控制单元输出一打开制动器的命令到输出模块。
上述变频驱动大车电缆卷盘装置，其中，所述的速度信号处理单元输出的状态速度信号包括卷入速度信号、放出速度信号、加速状态信号、匀速状态信号和减速状态信号。
上述变频驱动大车电缆卷盘装置，其中，所述的数据处理器由一CPU单片机构成。
上述变频驱动大车电缆卷盘装置，其中，所述的数据处理器由一可编程序控制器构成。
上述变频驱动大车电缆卷盘装置，其特征在于，所述的变频器是矢量变频器。
由于本实用新型采取了以上的技术方案，可根据大车相对电缆坑的位置，通过得到的卷盘的电缆数量状态速度等参数，经控制电路计算而给定卷盘的电机转矩，从而控制电缆所受的拉力不超出电缆的最大允许拉力。
本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图进一步给出。
图1是本实用新型变频驱动大车电缆卷盘装置的总体结构示意图。
图2是本实用新型变频驱动大车电缆卷盘装置的控制电路的电方框图。
图3是是本实用新型变频驱动大车电缆卷盘装置的控制电路中的数据处理单元的电方框图。
具体实施方式
请参阅图1。本实用新型变频驱动大车电缆卷盘装置，包括电缆卷盘本体100、设在电缆卷盘本体输入端的机械传动部件以及一控制该机械传动部件动作的控制部件。机械传动部件包括在电缆卷盘的输入端连接的一齿轮减速箱1，在齿轮减速箱的输入端连接的一制动器2，一与齿轮减速箱1的输出端连接的变频电机3。控制部件包括一凸轮限位器4以及一控制电路5。变频电机3与控制电路5双向连接。凸轮限位器4的输入端与齿轮减速箱1的另一输出端连接，其输出端与控制电路5的输入端连接。控制电路5的输出端与制动器2连接。
请参阅图2。本实用新型变频驱动大车电缆卷盘装置控制部件中的控制电路5包括一三相交流电源断路器51、一变频器52、一数据处理器53、一输入模块54、一输出模块55、两通讯接口56以及一单相交流电源断路器57、一电磁接触器58和两编码器(也称速度脉冲编码器)59-1、59-2。三相交流电源断路器51连接在三相交流电源的输出端；变频器52可选择矢量变频器，连接在三相交流电源断路器和电机的输入端之间，可以实现变频器本身对变频电机的输出转矩无级调整；输入模块54的输入端连接与大车机构的输出端连接的速度脉冲编码器59-1，该编码器59-1输出的脉冲信号和凸轮限位器输出的卷盘内电缆圈数信号输出到数据处理器53；两通讯接口56-1、56-2分别连接在数据处理器53和变频器52的输出端，使数据处理器与变频器通过通讯总线200双向连接；数据处理器53的输出端与输出模块55的输入端连接，输出模块的输出端与电磁接触器的控制线圈连接，电磁接触器的常开端与单相交流电源断路器连接；第二编码器59-2连接在变频器与变频电机之间。
本实用新型调整转矩的工作原理首先变频驱动电机本身要配置测速脉冲编码器，测到的电机速度信号反馈给变频器，这样当变频器驱动电机运转的时候，变频器不断测量和计算电机速度、电流、磁通、转矩之间的关系，得出计算结果转矩。
请参阅图3。本实用新型变频驱动大车电缆卷盘装置的控制部件中的数据处理器53包括一速度信号处理单元531、一盘上电缆数量处理单元532、一转矩计算和动作控制单元533、通讯单元534以及一制动器控制单元535。其中速度信号处理单元接收起重机大车机构速度经处理后输出包括卷入速度信号、放出速度信号、加速状态信号、匀速状态信号和减速状态信号等状态速度信号到转矩计算和动作控制单元；盘上电缆数量处理单元接收大车电缆卷盘凸轮限位器的信息经处理后输出盘上电缆数量到转矩计算和动作控制单元；转矩计算和动作控制单元将接收到的状态速度信号和电缆数量信号到通讯单元；通讯单元通过数据总线与变频器进行双向联系，该通讯单元还输出一控制信号到制动器控制单元，由制动器控制单元输出一打开制动器的命令到输出模块。
本实用新型的数据处理器由一CPU单片机或由一可编程序控制器构成，本实施例是采用可编程序控制器构成，运用可编程序控制器技术，判断大车是在加速、匀速、减速，判断电缆卷盘是应该卷入还是放出，判断电缆盘上有多少电缆数量。
当可编程序控制器监测到大车机构开始运行的时候，电缆卷盘的变频器被启动，然后变频器向电缆卷盘的可编程序控制器发出允许打开制动器的命令，接着可编程序控制器通过输出指令把制动器松闸，同时给予变频器相应的电机转矩的给定量，这样一来电缆卷盘就能够自如跟随大车机构运行。当大车机构停止一分钟后，电缆卷盘变频器停止。当电机有电能反馈给变频器时，变频器再反馈给电源。
本实用新型操作方便，控制电缆所受的拉力效果可靠。
权利要求1.变频驱动大车电缆卷盘装置，包括电缆卷盘本体、设在卷盘本体输入端的机械传动部件以及一控制该机械传动部件动作的控制部件；所述的机械传动部件包括一齿轮减速箱、一制动器、一电机，所述的齿轮减速箱设在电缆卷盘的输入端，所述的制动器设在齿轮减速箱的输入端；所述的电机设在齿轮减速箱的另一输入端；所述的控制部件包括一凸轮限位器、一第一编码器；所述的凸轮限位器的输入端与齿轮减速箱的输出端连接，所述的第一速度编码器设在大车机构的输出端；其特征在于，所述的电机是变频电机；所述的控制部件还包括一与变频电机的输出端连接的第二编码器以及一控制电路；所述的凸轮限位器的输出端与控制电路的输入端连接；所述的第一编码器和第二编码器的输出端分别与控制电路的输入端连接；所述的控制电路的输出端分别与制动器和变频电机的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的变频驱动大车电缆卷盘装置，其特征在于，所述的控制电路包括一三相交流电源断路器、一变频器、一数据处理器、一输入模块、一输出模块、两通讯接口以及一单相交流电源断路器以及一电磁接触器；所述的三相交流电源断路器连接在三相交流电源的输出端，所述的变频器连接在三相交流电源断路器和电机的输入端之间；所述的第二编码器连接在变频器与变频电机之间，所述的输入模块的输入端连接速度脉冲编码器输出的脉冲信号和凸轮限位器输出的卷盘内电缆圈数信号输出到数据处理器；所述的两通讯接口分别连接在数据处理器和变频器的输出端，所述的数据处理器与变频器通过通讯总线双向连接；所述的数据处理器的输出端与输出模块的输入端连接，输出模块的输出端与电磁接触器的控制线圈连接，电磁接触器的常开端与单相交流电源断路器连接。
3.根据权利要求2所述的变频驱动大车电缆卷盘装置，其特征在于，所述的数据处理器包括一速度信号处理单元、一盘上电缆数量处理单元、一转矩计算和动作控制单元、通讯单元以及一制动器控制单元；所述的速度信号处理单元接收起重机大车机构速度经处理后输出状态速度信号到转矩计算和动作控制单元，所述的盘上电缆数量处理单元接收大车电缆卷盘凸轮限位器的信息经处理后输出盘上电缆数量到转矩计算和动作控制单元；所述的转矩计算和动作控制单元将接收到的状态速度信号和电缆数量信号到通讯单元；所述的通讯单元通过数据总线与变频器进行双向联系，该通讯单元还输出一控制信号到制动器控制单元，由制动器控制单元输出一打开制动器的命令到输出模块。
4.根据权利要求3所述的变频驱动大车电缆卷盘装置，其特征在于，所述的速度信号处理单元输出的状态速度信号包括卷入速度信号、放出速度信号、加速状态信号、匀速状态信号和减速状态信号。
5.根据权利要求2所述的变频驱动大车电缆卷盘装置，其特征在于，所述的数据处理器由一CPU单片机构成。
6.根据权利要求2所述的变频驱动大车电缆卷盘装置，其特征在于，所述的数据处理器由一可编程序控制器构成。
7.根据权利要求2所述的变频驱动大车电缆卷盘装置，其特征在于，所述的变频器是矢量变频器。
专利摘要本实用新型公开了一种变频驱动大车电缆卷盘装置，包括电缆卷盘本体、机械传动部件以及控制部件；机械传动部件包括一齿轮减速箱、一制动器、一电机，齿轮减速箱设在电缆卷盘的输入端，制动器设在齿轮减速箱的输入端；电机设在齿轮减速箱的另一输入端；控制部件包括一凸轮限位器、一第一编码器；其特点是，电机是变频电机，控制部件还包括一第二编码器以及一控制电路；凸轮限位器的输出端与控制电路的输入端连接；第一编码器和第二编码器的输出端分别与控制电路的输入端连接；控制电路的输出端分别与制动器和变频电机的输入端连接。经控制电路计算而给定卷盘的电机转矩，从而控制电缆所受的拉力不超出电缆的最大允许拉力。
文档编号B65H75/34GK2789204SQ20052004078
公开日2006年6月21日 申请日期2005年4月11日 优先权日2005年4月11日
发明者王建飞, 陈钟 申请人:上海振华港口机械(集团)股份有限公司