专利名称：输送带自动纠偏装置和方法
技术领域：
本发明一般地涉及自动控制领域，特别地涉及一种输送带自动纠偏装置和 方法。
背景技术：
带式输送机的输送带既是牵引物件又是承载构件，支撑并输送散状物料载 荷，广泛地应用于煤炭、矿石、粮食、水泥等大宗散状物料的装卸输送，但在 运输上述的大宗散状物料时，由于输送机滚筒轴系偏心，落料点偏移、装载不 均匀等原因，会造成输送带的跑偏事故。输送带跑偏可能造成输送带边缘与机 架相摩擦，影响其使用寿命；或直接造成撒料事故的发生。当跑偏事故发生后，必须停止输送系统运行，通过人工调节输送机滚筒轴 系、改变落料点位置等措施来纠正输送带跑偏，劳动强度大，效率低。特别是 如不能及时发现正真的跑偏原因时，人工纠偏措施往往不能到位，从而反复出 现跑偏现象。中国专利ZL96231144.8提供了一种输送皮带齿式自动纠偏传动装置，具有底架，底架中部固定有中心支座，中心支座中设有与其转动连接的中心轴， 中心轴上端固定有中间转动架，转动架两侧分别固定有中托辊支架的左支架和 右支架，在中托辊支架上设有中托辊；底架的左部及右部分别固定有一个转向 轴轴承座，轴承座中设有轴承以及与轴承座转动连接的转向轴，转向轴上端与 侧部转动架固定连接，侧部转动架上固定有边托辊支架的左支架和右支架，在 边托辊支架上设有辊体可转动的边托辊；侧部转动架上还固定有挡轮支架，挡 轮支架上设有轮体可转动的挡轮；底架左部及右部分别固定有两只滚轮支架， 滚轮支架上设有与其转动连接的滚轮，滚轮与其上方的侧部转动架滚动接触， 其底架的基本形状是具有前侧板及后侧板的槽形架，中心轴下端固定有中心齿 轮，转向轴下端固定有主动齿板及弹簧拉杆臂，主动齿板的板侧可与固定在底 架内侧的定位块相接触；底架上的左部及右部还分别固定有中介轴，中介齿板套在中介轴上并与其转动连接，中介齿板与中心齿轮相啮合，且可与主动齿板相啮合；底架还具有弹簧组件座体，该座体与底架簧拉杆臂与弹簧组件的另一 端的弹簧拉杆转动连接，弹簧组件还设有套在弹簧拉杆上的压縮弹簧(74)。 但其结构过于复杂，而且装置运行的稳定性也不足。中国专利ZL02159175.X提供了一种薄形传动带的纠偏方法，其特征在于 所述纠偏方法可用磁力纠偏和磨压纠偏来实现，所述磁力纠偏是在薄形传动带 运动的路线上容易跑偏的地方安装磁力吸引装置，利用磁力限制跑偏或将己经 跑偏的薄形传动带拉回到正常轨道上来。薄形传动带为有一定磁性的材料，所 述磁力纠偏可分为(l)永磁纠偏，即在影响薄形传动带跑偏的传动辊表面包覆 或镶嵌永磁材料，薄形传动带在传动辊上运动时，由于磁力的作用能够减缓跑 偏速度或完全控制跑偏。(2)电磁纠偏，即在影响薄形传动带跑偏的传动辊内或 在其它适宜的位置设置能够产生强大磁力的线圈，线圈通电后即能产生强大的 电磁场，通过调节电流大小或电流方向来控制电磁力对薄形传动带的吸弓I方向 及吸引力大小，从而控制跑偏。但永磁纠偏会因永磁体磁性的降低而影响工作 效果，电磁纠偏需要设置磁力线圈，又造成了结构的复杂。发明内容本发明所要解决的技术问题第一方面是提供一种能根据输送带跑偏量自 动纠偏的装置。本发明所要解决的技术问题第二方面是提供一种能根据输送带跑偏量自 动纠偏的方法。作为本发明第一方面的一种输送带自动纠偏装置，其特征在于，包括-一检测输送带跑偏量并发出跑偏信号的跑偏检测装置； 一与所述跑偏检测装置连接并接收跑偏信号的处理器； 一与所述处理器连接，根据跑偏信号在处理器控制下调整输送带回位的纠 偏机构。本发明中，所述跑偏检测装置包括设置在输送带两侧的跑偏距离检测机 构和将跑偏距离转变为电信号的转换电路。 所述跑偏距离检测机构包括一底座；一设置在底座上的壳体，壳体上设有一转轴，转轴上设有一向下凸起的凸 轮，凸轮上设有一竖直向上可与凸轮同轴转动的推杆，推杆侧壁贴近输送带边 缘；一设置在底座上凸轮下方封闭的中空壳体，壳体内紧贴底座设有一压力应 变片，压力应变片上方设有一压力弹簧，压力弹簧上方设有一顶端与凸轮边缘 相贴的顶杆。所述转换电路包括由压力应变片与另三个精密电阻构成的直流平衡电桥， 与电桥连接的信号调理电路，与信号调理电路连接最终输出电流信号的电流 环，由此实现了跑偏距离的物理量转变为电流量。本发明中，所述纠偏机构，包括一由控制器控制转动方向的电动机；和由电动机驱动的纠偏部件，其包括-一底座，所述电动机安装在底座上；一设置在底座上的转轴，所述转轴顶端设有托起、支撑输送带的纠偏托辊; 键设于所述转轴上并带动转轴转动的蜗轮； 与蜗轮啮合的蜗杆，所述蜗杆通过减速机构与所述电动机联接。 所述减速机构为减速齿轮。所述纠偏机构设置在输送机滚筒绕入端，以实现纠偏目的，因此单向驱动 的输送机只需设置2个纠偏机构，而双向驱动的输送机需要4个纠偏机构。 作为本发明第二方面的一种输送带自动纠偏方法，包括如下步骤1. 将输送带跑偏量转化为跑偏信号并发送到控制器；2. 控制器接收的跑偏信号大小控制电动机转轴转动相应的角度；3. 纠偏部件中的转轴在电动机带动下转动相应的角度，使起初与输送带 垂直的纠偏托辊相对输送带转动一定的角度；4. 输送带和纠偏托辊之间摩擦力的作用下，在输送带上产生一与输送带 跑偏方向相反的纠偏分力；5. 输送带逐步回位，跑偏量逐步减小相应的跑偏信号也相应地减小，控制 器控制电动机转轴反转，纠偏部件的转轴也反转，使纠偏托辊相对输送带转动的角度也逐步减小，输送带回到正常位置，纠偏托辊也重新与输送带垂直。本发明中，所述步骤3，若输送带左偏，则在电动机的控制下托辊相对输 送带顺时针转动；若输送带右偏，则在电动机的控制下托辊相对输送带逆时针 转动。本发明可对输送带的跑偏量进行定量检测，并将检测的跑偏量大小转变为 实时连续的跑偏信号，通过控制器的控制自动调节输送带回到正常的工作位 置，而且输送机无需停机，提高了工作效率，输送机工作的可靠性也得到了大 幅度的提高。
图1为本发明跑偏距离检测机构示意图。图2为本发明信号转换电路的接线图。图3为本发明控制器和纠偏机构的连接示意图。图4为本发明纠偏部件的结构示意图。图5为本发明输送带未跑偏时的受力图。图6为本发明输送带左偏时的受力图。图7为本发明输送带右偏时的受力图。图8为单相驱动的输送机纠偏机构的安装示意图。图9为双向驱动的输送机纠偏机构的安装示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解， 下面结合具体图示，进一步阐述本发明。一种输送带自动纠偏装置，为了检测并输出输送带的跑偏量，其包含跑偏检测装置，跑偏检测装置包括设置在输送带两侧的跑偏距离检测机构1和将 跑偏距离转变为电信号的转换电路。如图1所示，跑偏距离检测机构l包括底座ll，底座上设有壳体12，壳 体12上设有一转轴13，转轴13上设有一向下凸起的凸轮14，凸轮14上设有 一竖直向上的推杆15，推杆15可与凸轮14同轴转动，推杆15上端侧壁贴近输送带5边缘；凸轮14下方的底座11上设有一封闭的中空壳体16，中空壳体 16内紧贴底座11设有一压力应变片17，压力应变片17上方设有一压力弹簧 18，压力弹簧上方设有一顶杆19，在输送带5未跑偏状态下，顶杆19顶端与 凸轮14边缘相贴。输送带5发生跑偏，输送带5推动推杆15绕轴旋转，其推杆转角H与输 送带5跑偏量;c成一正弦函数关系丄。.丄、，即"口tg。^-口tg。、;c。 (/为转轴13轴心到输送带5的垂 situsin(90Da) /直高度)转轴13旋转时带动凸轮14将顶杆19下压，通过压力弹簧18产生的压力 作用于压力应变片17，使压力应变片17的电阻值h发生变化，其变化量l 与转角^^成正比□ 。将压力应变片17与精密电阻R2、 R3、 R4构成直流平衡电桥，此毫伏级(mV)信号可取出，如图2所示，设 及2 □及3 □及4 □ i ^ □则直流电桥输出信号4-1 2式中Vs为电桥电源，输出电压信号F与转角H成正比。电桥连接信号调 理电路21，信号调理电路21连接电流环22，信号调理电路21可滤除背景噪 声并将信号放大后经电流环22输出4-20mA的输送带跑偏电流信号。本领域 的技术人员可以理解的是，输出的跑偏信号完全可以是电压信号，并且完全不 影响本发明的实施，其中信号调理电路21和电流环22都为现有技术，且被广 泛采用，在此就不累述了。如图3所示，电流环22连接控制器3，并向控制器3发送跑偏电流信号， 电流信号的大小为4一20毫安，其大小由输送带5的跑偏距离决定。控制器3 连接纠偏机构4的电动机41并控制其启动和转轴转动的角度，电动机41驱动 纠偏部件。如图4所示，纠偏部件包括底座42，底座42上设有转轴43，转轴43 顶端设有托起、支撑输送带5的纠偏托辊44，键设在转轴43上并带动转轴43 转动的蜗轮45;与蜗轮45啮合的蜗杆46，蜗杆通过减速齿轮47与电动机41 联接。控制器3接收跑偏电流信号，自动控制电动机41启动，并根据电流信号 的大小，即输送带5跑偏的距离控制电动机41的转动角度，通过蜗杆46、蜗 轮45使转轴43转动相应的角度，进而带动托辊44相对于输送带5转动一定 的角度，转动一定角度后对输送带5的作用如下所述当输送带5无跑偏时，纠偏托辊44与输送带5成90°度，输送带5以一定 速度直线运动时纠偏托辊44转动，但不产生横向力(如图5所示)。当输送带 5跑偏(如左偏)时，将纠偏托辊44顺时针转动一个/角，于是在输送带5与 托辊44之间的摩擦力Fw作用下，纠偏托辊44力图使输送带5朝纠偏托辊44 的法向(7V方向)运动(如图6所示)，从而产生对输送带5向右的横向推力 Fn。通过这个横向推力Fn，实现输送带5的纠偏。同理，如果输送带右偏， 则将纠偏托辊44逆时针转动一个/角(如图7所示)，产生对输送带5向左的 横向推力Fn，实现输送带5的纠偏。根据图6中的受力分析图，可以得到与输送带5跑偏方向相反的横向纠偏力式中，F为输送带5拉力。但是在纠偏过程中，纠偏托辊44将对输送带5 产生阻力i^，使输送机负荷增大。因此转角f^和X可建立对应关系，控制器3可根据转角H的大小(即接收 的跑偏电流信号的大小)通过电动机41和上述的传动机构使纠偏托辊44相对 输送带5偏转一个相应的角度^此时输送带5受纠偏力作用并逐步回位，跑 偏量会逐步减小，相应的跑偏电流信号也相应地减小，控制器3实时接收跑偏 电流信号，控制电动机转轴反转，纠偏部件转轴43也反转，使纠偏托辊44相 对输送带5转动的角度7也逐步减小，输送带5回到正常位置，纠偏托辊44也重新与输送带5垂直，因此无论输送带5怎么跑偏，都可以实时地对其进行 调整，以使输送机处于正常的工作状态。要实现自动纠偏，纠偏机构4应设置在输送机滚筒51绕入端，因此如图 8、图9所示，单向驱动的输送机只需设置2个纠偏机构4，而双向驱动的输送 机需要4个纠偏机构4。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业 的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中 描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明 还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本 发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1. 一种输送带自动纠偏装置，其特征在于，包括一检测输送带跑偏量并发出跑偏信号的跑偏检测装置；一与所述跑偏检测装置连接并接收跑偏信号的处理器；一与所述处理器连接，根据跑偏信号在处理器控制下调整输送带回位的纠偏机构。
2. 如权利要求1所示的纠偏装置，其特征在于所述跑偏检测装置包括-设置在输送带两侧的跑偏距离检测机构和将跑偏距离转变为电信号的转换电 路。
3. 如权利要求2所示的纠偏装置，其特征在于所述跑偏距离检测机构包括一底座；一设置在底座上的壳体，壳体上设有一转轴，转轴上设有一向下凸起的凸 轮，凸轮上设有一竖直向上可与凸轮同轴转动的推杆，推杆侧壁贴近输送带边 缘；一设置在底座上凸轮下方封闭的中空壳体，壳体内紧贴底座设有一压力应 变片，压力应变片上方设有一压力弹簧，压力弹簧上方设有一顶端与凸轮边缘 相贴的顶杆。
4. 如权利要求2所示的纠偏装置，其特征在于所述转换电路包括由压力 应变片与另三个精密电阻构成的直流平衡电桥，与电桥连接的信号调理电路， 与信号调理电路连接最终输出电流信号的电流环。
5. 如权利要求1所示的纠偏装置，其特征在于所述纠偏机构，包括 一底座，所述电动机安装在底座上；一设置在底座上的转轴，所述转轴顶端设有托起、支撑输送带的纠偏托辊; 键设于所述转轴上并带动转轴转动的蜗轮；与蜗轮啮合的蜗杆，所述蜗杆通过减速机构与所述电动机联接。
6. 如权利要求5所示的纠偏装置，其特征在于所述减速机构为减速齿轮。
7. 如权利要求5所示的纠偏装置，其特征在于所述纠偏机构设置在输送 机滚筒绕入端。
8. —种输送带自动纠偏方法，包括如下步骤l].将输送带跑偏量转化为跑偏信号并发送到控制器； 2].控制器接收的跑偏信号大小控制电动机转轴转动相应的角度； 3].纠偏部件转轴在电动机转轴的带动下转动相应的角度，使起初与输送 带垂直的纠偏托辊相对输送带转动一定的角度；4].输送带和纠偏托辊之间摩擦力的作用下，在输送带上产生一与输送带跑偏方向相反的分力；5].输送带逐步回位，跑偏量逐步减小相应的跑偏信号也相应地减小，控制 器控制电动机转轴反转，纠偏部件转轴也反转，使纠偏托辊相对输送带转动的 角度也逐步减小，输送带回到正常位置，纠偏托辊也重新与输送带垂直。
9. 如权利要求8所示的纠偏方法，其特征在于所述步骤3，若输送带左 偏，则在电动机的控制下纠偏托辊相对输送带顺时针转动；若输送带右偏，则 在电动机的控制下纠偏托辊相对输送带逆时针转动。
全文摘要
本发明提供一种能根据输送带跑偏量的跑偏检测信号进行自动纠偏的装置。该装置，包括一检测输送带跑偏量并发出跑偏信号的跑偏检测装置；一与所述跑偏检测装置连接并接收跑偏信号的处理器；一与所述处理器连接，根据跑偏信号在处理器控制下调整输送带回位的纠偏机构；本发明还公开了该装置的自动纠偏方法。其可对输送带的跑偏量进行定量检测，并将检测的跑偏量大小转变为实时连续的跑偏信号，通过控制器的控制自动调节输送带回复到正常的工作位置，而且输送机无需停机，提高了工作效率，输送机工作的可靠性也得到了大幅度的提高。
文档编号B65G39/10GK101244777SQ200710037579
公开日2008年8月20日 申请日期2007年2月15日 优先权日2007年2月15日
发明者俞万能, 张海松, 朱大奇, 杨勇生, 褚建新, 伟 顾 申请人:上海海事大学