专利名称：磁滞变频式吊具电缆卷盘装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及集装箱起重机技术，尤其涉及集装箱起重机的磁滞变频式吊具电缆卷盘装置。
背景技术：
磁滞变频式吊具电缆卷盘装置是集装箱起重机行业的技术，它是专门为集装箱桥吊配备的。随着吊具的升降，电缆卷盘会相应的卷入或者放出电缆。吊具电缆卷盘的性能直接影响到集装箱桥吊的工作效率和可靠性。传统的吊具电缆卷盘基本采用单层多排缠绕的滚筒形式，变频控制电机的力矩以确保电缆的张力始终小于电缆抗拉力。
在实际应用中，变频控制电缆滚筒故障频频发生。原因在于它们无法完全适应桥吊复杂的工作状况、恶劣的工作环境。主要表现为当吊具高速上升中发生挂舱现象时，电缆卷筒的紧停滞后于主起升机构的紧停；吊具在小车的运动时会前后摇晃；载重吊具下降停止时，钢丝绳会因受拉而伸长变形，从而引起吊具额外下降一段…等，这些都会造成电缆过度地受拉。而这些问题光靠变频控制技术则无法彻底解决。
在遇到大风气候时，卷取电缆时很容易发生电缆在滚筒体上叠层现象，造成电缆损坏。
发明内容
本实用新型是为了解决现有技术存在的问题而提供的一种磁滞变频吊具电缆卷盘装置，该磁滞变频吊具电缆卷盘装置采用单排多层缠绕的卷盘来卷入电缆，传动部件中含有磁滞联轴器这一柔性环节，连同变频控制电路驱动电机的转速，使得电缆的线速度准确地跟随吊具的升降速度，实现既能力矩控制，又能速度控制吊具升降的性能。
本实用新型采取的技术措施是磁滞变频式吊具电缆卷盘装置，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、一磁滞联轴器、一电机、以及一制动器；所述的齿轮减速箱设在电缆卷盘的输入端，所述的磁滞联轴器连接在减速器的输入端，所述的电机连接在磁滞联轴器的输入端；所述的制动器设在电机的输出端；其特点是所述的电机为变频电机；所述的控制部件包括一传感器、一控制电路；所述的传感器接收来自起重机吊具提升机构的起升信号，并将其转换为起升速度和起升高度的电信号输出到控制电路的输入端；经控制电路数据处理后输出制动控制信号到制动器，同时输出电机转速控制信号到变频电机的输入端。
上述磁滞变频式吊具电缆卷盘装置，其中，所述的磁滞联轴器包括一感应磁盘和一与感应磁盘耦合连接的永磁盘，所述的变频电机的输出端与磁滞联轴器的感应磁盘连接，永磁盘的输出端与减速器的输入端连接。
上述磁滞变频式吊具电缆卷盘装置，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相交流电源断路器、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，所述的数据处理器将传感器送过来的高度信号转换成卷盘内电缆圈数信号；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；。
上述磁滞变频式吊具电缆卷盘装置，其中，所述的变频器是矢量变频器。
上述磁滞变频式吊具电缆卷盘装置，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、一速度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吊具提升机构速度经处理后输出状态速度信号到速度计算和动作控制单元，所述的盘上电缆数量处理单元接收传感器送过来的高度信号转换成吊具卷盘内电缆圈数信号到速度计算和动作控制单元；所述的速度计算和动作控制单元将经处理的速度状态信号经计算后确定为电机速度给定信号和控制电机启动或停止的信号传输到通讯单元；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。
上述磁滞变频式吊具电缆卷盘装置，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。
上述磁滞变频式吊具电缆卷盘装置，其中，所述的数据处理器由一CPU单片机构成。
上述磁滞变频式吊具电缆卷盘装置，其中，所述的数据处理器由一可编程序控制器构成。
由于本实用新型采用了以上的技术方案，在传动机构中配有磁滞联轴器，变频技术控制电机转速，电缆的速度始终准确地跟随着吊具的实际速度，使得它在实际运用中效率最高、故障最小，并具有以下的优点1、电缆卷盘既有张力限制又有速度控制，磁滞联轴器有效地控制了电缆的张力，使电缆张力始终处于安全范围内，不会发生电缆断芯的事故。而变频驱动控制保证速度的跟随，不使电缆松弛。
2、电缆卷盘变频控制系统原理清晰、可靠性高。
3、由于采用了卷盘形式，电缆能准确自如地出入电缆槽，不会发生脱槽现象。
本实用新型的具体结果由以下的实施例及其附图进一步给出。
图1是本实用新型磁滞变频式吊具电缆卷盘装置的结构示意图。
图2是本实用新型磁滞变频式吊具电缆卷盘装置的控制电路的电方框图。
图3是本实用新型磁滞变频式吊具电缆卷盘装置的控制电路中的数据处理器的电方框图。
具体实施方式
请参阅图1。本实用新型磁滞变频式吊具电缆卷盘装置，包括电缆卷盘本体1、设在卷盘本体输入端的机械传动部件2以及一控制该机械传动部件动作的控制部件3；电缆卷盘1采用单排多层缠绕的卷盘卷入电缆，该卷盘由矩形钢管装配而成，卷盘的槽宽可根据电缆直径调节。
机械传动部件2包括一齿轮减速箱21、一磁滞联轴器22、一电机23，一制动器24。减速器21为圆柱齿轮减速传动的标准定型产品变频电机23的尾部带有制动器24，该制动器是制动器。齿轮减速箱21设在电缆卷盘的输入端，磁滞联轴器22的输出端与减速器21的输入端连接。变频电机23的输出端与磁滞联轴器22的输入端连接。电机23连接在磁滞联轴器的输入端；制动器24设在电机的输出端。所述的磁滞联轴器22包括一感应磁盘221和一与感应磁盘耦合连接的永磁盘222，变频电机的输出端与磁滞联轴器的感应磁盘连接，永磁盘的输出端与减速器的输入端连接。磁滞联轴器的工作原理是磁滞联轴器内的永磁盘是由永久磁钢制成，该盘产生一个交替多极的磁场，相对配有一个强磁整感应盘。一旦出现两盘之间的转速滑差，永磁盘交替磁化对面的感应盘，磁盘间就产生了抗拒这种滑差的扭矩(也称磁滞力矩)，从而拖动另一磁盘旋转。
本实用新型的控制部件包括一传感器31和与传感器连接的该控制电路32。所述的传感器31接收来自起重机吊具提升机构100的起升信号，并将其转换为起升速度和起升高度的电信号输出到控制电路的输入端，经控制电路数据处理后输出制动控制信号到制动器24，同时输出电机转速控制信号到变频电机23的输入端；请参阅图2。本实用新型磁滞变频式吊具电缆卷盘装置中控制部件的控制电路32包括一三相交流电源断路器321、一变频器322、一数据处理器323、一输入模块324、一输出模块325、两通讯接口326-1、326-2以及一单相交流电源断路器327、一电磁接触器328。三相交流电源断路器连接在三相交流电源的输出端；变频器可选择矢量变频器，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速无级调整；两通讯接口分别连接在数据处理器和变频器的输出端，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。
请参阅图3。本实用新型变频驱动大车电缆卷盘控制部件的数据处理器323包括一速度信号处理单元3231、一盘上电缆数量处理单元3232、一速度计算和动作控制单元3233、通讯单元3234以及一制动器控制单元3235。其中速度信号处理单元接收起重机吊具提升机构速度经处理后输出的状态速度信号到速度计算和动作控制单元，该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等；速度计算和动作控制单元将经处理的速度状态信号经计算后确定为电机转速给定信号和控制电机启动或停止的信号传输到通讯单元；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。
本实用新型控制电缆卷盘的工作原理是1)吊具上升时在吊具上升时，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。电机带动感应盘正转，磁盘滑差产生的扭矩使永磁盘旋转，并通过减速器带动卷盘正转并卷入电缆。
与此同时可编程序控制器根据起重机主起升的实时起升速度V、实时高度H信息，确定相应的转速指令电机运转。
变频控制始终使电机和感应盘的转速稍大于永磁盘的转速，使两磁盘间有一定的滑差，从而确保磁盘间有一定的扭矩，使电缆永远保持一定的张力在收电缆。
倘若吊具在上升阶段发生电缆被异物钩住或吊具发生挂舱故障，永磁盘和卷盘、电缆一起即刻停止运动，感应盘和电机一起还可继续旋转。从而保护电缆不被损坏。
2)吊具下降时在吊具下降时，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。卷盘带动永磁盘反转，电缆卷盘控制系统根据起重机主起升的实时下降速V、实时高度H信息，确定电机相应的转速，变频控制使电机与感应盘的转速要小于永磁盘的转速，使两磁盘间有一定的滑差，从而确保磁盘间有控制的扭矩、电缆下行时有一定的阻尼、不会发生电缆拉断或甚至发生电缆拉吊具的现象。当电机反转时，由于是下放重物，必然有电能通过电机反馈给变频器，变频器再反馈给电源。
在起升机构下降停止时，起升钢丝绳会因吊具和集装箱重量而再拉长一段距离，吊具会额外多下降一段高度，由于配备有磁滞联轴器这一柔性环节，虽然电缆卷盘制动器此时已经抱闸，但卷盘在拉力的作用下因磁盘打滑而相应地转动一定的角度，从而保护电缆不会受过大的拉力而损坏。
3)吊具升降停止时在吊具升降停止时，虽然两磁盘间的滑差为零，但感应盘在永磁盘磁化的作用下产生与极向相反的磁场。异性相吸的磁力确保电缆不会因自重、风载而下坠。
如果在桥吊较长时间停机时，吊具可能会缓慢下降一段高度，譬如桥吊长时间停机时，防挂舱液压系统可能会慢性渗漏，吊具会下降一段距离，此时电缆卷盘在拉力的作用下因磁盘打滑而相应地转动一定的角度，从而保护电缆不被拉坏。
本实用新型能确保电缆在任何时刻都保持张紧而不松弛，电缆张力不超出电缆的最大抗拉力。
权利要求1.磁滞变频式吊具电缆卷盘装置，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、一磁滞联轴器、一电机、以及一制动器；所述的齿轮减速箱设在电缆卷盘的输入端，所述的磁滞联轴器设在减速器的输入端，所述的电机设在磁滞联轴器的输入端；所述的制动器设在电机的输出端；其特征在于所述的电机为变频电机；所述的控制部件包括一传感器、一控制电路；所述的传感器接收来自起重机吊具提升机构的起升信号，并将其转换为起升速度和起升高度的电信号输出到控制电路的输入端；经控制电路数据处理后输出制动控制信号到制动器，同时输出电机转速控制信号到变频电机的输入端。
2.根据权利要求1所述的磁滞变频式吊具电缆卷盘装置，其特征在于，所述的磁滞联轴器包括一感应磁盘和一与感应磁盘耦合连接的永磁盘，所述的变频电机的输出端与磁滞联轴器的感应磁盘连接，永磁盘的输出端与减速器的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的磁滞变频式吊具电缆卷盘装置，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、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，所述的数据处理器将传感器送过来的高度信号转换成卷盘内电缆圈数信号；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。
4.根据权利要求3所述的磁滞变频式吊具电缆卷盘装置，其特征在于，所述的变频器是矢量变频器。
5.根据权利要求3所述的磁滞变频式吊具电缆卷盘装置，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、一速度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吊具提升机构速度经处理后输出状态速度信号到速度计算和动作控制单元，所述的盘上电缆数量处理单元接收传感器送过来的高度信号转换成吊具卷盘内电缆圈数信号到速度计算和动作控制单元；所述的速度计算和动作控制单元将经处理的速度状态信号经计算后确定为电机速度给定信号和控制电机启动或停止的信号传输到通讯单元；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。
6.根据权利要求5所述的磁滞变频式吊具电缆卷盘装置，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。
7.根据权利要求3所述的磁滞变频式吊具电缆卷盘装置，其特征在于，所述的数据处理器由一CPU单片机构成。
8.根据权利要求3所述的磁滞变频式吊具电缆卷盘装置，其特征在于，所述的数据处理器由一可编程序控制器构成。
专利摘要本实用新型公开了一种磁滞变频式吊具电缆卷盘装置，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、一磁滞联轴器、一电机以及一制动器；齿轮减速箱设在电缆卷盘的输入端，磁滞联轴器设在减速器的输入端，电机设在磁滞联轴器的输入端，制动器设在电机的输出端；其特点是电机为变频电机；控制部件包括一传感器、一控制电路；传感器接收吊具的起升信号，并将其转换为电信号输出到控制电路的输入端；经控制电路数据处理后输出制动控制信号到制动器，同时输出电机转速控制信号到变频电机的输入端。由于采用变频技术控制电机转速，电缆的速度始终准确地跟随着吊具的实际速度，使得它在实际运用中效率最高、故障最小。
文档编号B65H75/34GK2789205SQ20052004078
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
发明者陈钟, 王建飞 申请人:上海振华港口机械(集团)股份有限公司