專利名稱：磁滯變頻式吊具電纜卷盤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及集裝箱起重機技術(shù)，尤其涉及集裝箱起重機的磁滯變頻式吊具電纜卷盤裝置。
背景技術(shù)：
磁滯變頻式吊具電纜卷盤裝置是集裝箱起重機行業(yè)的技術(shù)，它是專門為集裝箱橋吊配備的。隨著吊具的升降，電纜卷盤會相應(yīng)的卷入或者放出電纜。吊具電纜卷盤的性能直接影響到集裝箱橋吊的工作效率和可靠性。傳統(tǒng)的吊具電纜卷盤基本采用單層多排纏繞的滾筒形式，變頻控制電機的力矩以確保電纜的張力始終小于電纜抗拉力。
在實際應(yīng)用中，變頻控制電纜滾筒故障頻頻發(fā)生。原因在于它們無法完全適應(yīng)橋吊復(fù)雜的工作狀況、惡劣的工作環(huán)境。主要表現(xiàn)為當(dāng)?shù)蹙吒咚偕仙邪l(fā)生掛艙現(xiàn)象時，電纜卷筒的緊停滯后于主起升機構(gòu)的緊停；吊具在小車的運動時會前后搖晃；載重吊具下降停止時，鋼絲繩會因受拉而伸長變形，從而引起吊具額外下降一段…等，這些都會造成電纜過度地受拉。而這些問題光靠變頻控制技術(shù)則無法徹底解決。
在遇到大風(fēng)氣候時，卷取電纜時很容易發(fā)生電纜在滾筒體上疊層現(xiàn)象，造成電纜損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題而提供的一種磁滯變頻吊具電纜卷盤裝置，該磁滯變頻吊具電纜卷盤裝置采用單排多層纏繞的卷盤來卷入電纜，傳動部件中含有磁滯聯(lián)軸器這一柔性環(huán)節(jié)，連同變頻控制電路驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速，使得電纜的線速度準(zhǔn)確地跟隨吊具的升降速度，實現(xiàn)既能力矩控制，又能速度控制吊具升降的性能。
本實用新型采取的技術(shù)措施是磁滯變頻式吊具電纜卷盤裝置，包括電纜卷盤本體、設(shè)在卷盤本體輸入端的機械傳動部件以及一控制該機械傳動部件動作的控制部件；所述的機械傳動部件包括一齒輪減速箱、一磁滯聯(lián)軸器、一電機、以及一制動器；所述的齒輪減速箱設(shè)在電纜卷盤的輸入端，所述的磁滯聯(lián)軸器連接在減速器的輸入端，所述的電機連接在磁滯聯(lián)軸器的輸入端；所述的制動器設(shè)在電機的輸出端；其特點是所述的電機為變頻電機；所述的控制部件包括一傳感器、一控制電路；所述的傳感器接收來自起重機吊具提升機構(gòu)的起升信號，并將其轉(zhuǎn)換為起升速度和起升高度的電信號輸出到控制電路的輸入端；經(jīng)控制電路數(shù)據(jù)處理后輸出制動控制信號到制動器，同時輸出電機轉(zhuǎn)速控制信號到變頻電機的輸入端。
上述磁滯變頻式吊具電纜卷盤裝置，其中，所述的磁滯聯(lián)軸器包括一感應(yīng)磁盤和一與感應(yīng)磁盤耦合連接的永磁盤，所述的變頻電機的輸出端與磁滯聯(lián)軸器的感應(yīng)磁盤連接，永磁盤的輸出端與減速器的輸入端連接。
上述磁滯變頻式吊具電纜卷盤裝置，其中，所述的控制電路包括一三相交流電源斷路器、一變頻器、一數(shù)據(jù)處理器、一輸入模塊、一輸出模塊、兩通訊接口以及一單相交流電源斷路器、一電磁接觸器；所述的三相交流電源斷路器連接在三相交流電源的輸出端，所述的變頻器連接在三相交流電源斷路器和電機的輸入端之間，所述的數(shù)據(jù)處理器將傳感器送過來的高度信號轉(zhuǎn)換成卷盤內(nèi)電纜圈數(shù)信號；所述的兩通訊接口分別連接在數(shù)據(jù)處理器和變頻器的輸出端，所述的數(shù)據(jù)處理器與變頻器通過通訊總線雙向連接；所述的數(shù)據(jù)處理器的輸出端與輸出模塊的輸入端連接，輸出模塊的輸出端與電磁接觸器的控制線圈連接，電磁接觸器的常開端與單相交流電源斷路器連接；。
上述磁滯變頻式吊具電纜卷盤裝置，其中，所述的變頻器是矢量變頻器。
上述磁滯變頻式吊具電纜卷盤裝置，其中，所述的數(shù)據(jù)處理器包括一速度信號處理單元、一盤上電纜數(shù)量處理單元、一速度計算和動作控制單元、通訊單元以及一制動器控制單元；所述的速度信號處理單元接收起重機吊具提升機構(gòu)速度經(jīng)處理后輸出狀態(tài)速度信號到速度計算和動作控制單元，所述的盤上電纜數(shù)量處理單元接收傳感器送過來的高度信號轉(zhuǎn)換成吊具卷盤內(nèi)電纜圈數(shù)信號到速度計算和動作控制單元；所述的速度計算和動作控制單元將經(jīng)處理的速度狀態(tài)信號經(jīng)計算后確定為電機速度給定信號和控制電機啟動或停止的信號傳輸?shù)酵ㄓ崋卧凰龅耐ㄓ崋卧ㄟ^數(shù)據(jù)總線與變頻器進行雙向聯(lián)系，該通訊單元還輸出一控制信號到制動器控制單元，由制動器控制單元輸出一打開制動器的命令到輸出模塊。
上述磁滯變頻式吊具電纜卷盤裝置，其中，所述的速度信號處理單元輸出的狀態(tài)速度信號包括卷入速度信號、放出速度信號、加速狀態(tài)信號、勻速狀態(tài)信號和減速狀態(tài)信號。
上述磁滯變頻式吊具電纜卷盤裝置，其中，所述的數(shù)據(jù)處理器由一CPU單片機構(gòu)成。
上述磁滯變頻式吊具電纜卷盤裝置，其中，所述的數(shù)據(jù)處理器由一可編程序控制器構(gòu)成。
由于本實用新型采用了以上的技術(shù)方案，在傳動機構(gòu)中配有磁滯聯(lián)軸器，變頻技術(shù)控制電機轉(zhuǎn)速，電纜的速度始終準(zhǔn)確地跟隨著吊具的實際速度，使得它在實際運用中效率最高、故障最小，并具有以下的優(yōu)點1、電纜卷盤既有張力限制又有速度控制，磁滯聯(lián)軸器有效地控制了電纜的張力，使電纜張力始終處于安全范圍內(nèi)，不會發(fā)生電纜斷芯的事故。而變頻驅(qū)動控制保證速度的跟隨，不使電纜松弛。
2、電纜卷盤變頻控制系統(tǒng)原理清晰、可靠性高。
3、由于采用了卷盤形式，電纜能準(zhǔn)確自如地出入電纜槽，不會發(fā)生脫槽現(xiàn)象。


本實用新型的具體結(jié)果由以下的實施例及其附圖進一步給出。
圖1是本實用新型磁滯變頻式吊具電纜卷盤裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型磁滯變頻式吊具電纜卷盤裝置的控制電路的電方框圖。
圖3是本實用新型磁滯變頻式吊具電纜卷盤裝置的控制電路中的數(shù)據(jù)處理器的電方框圖。
具體實施方式
請參閱圖1。本實用新型磁滯變頻式吊具電纜卷盤裝置，包括電纜卷盤本體1、設(shè)在卷盤本體輸入端的機械傳動部件2以及一控制該機械傳動部件動作的控制部件3；電纜卷盤1采用單排多層纏繞的卷盤卷入電纜，該卷盤由矩形鋼管裝配而成，卷盤的槽寬可根據(jù)電纜直徑調(diào)節(jié)。
機械傳動部件2包括一齒輪減速箱21、一磁滯聯(lián)軸器22、一電機23，一制動器24。減速器21為圓柱齒輪減速傳動的標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品變頻電機23的尾部帶有制動器24，該制動器是制動器。齒輪減速箱21設(shè)在電纜卷盤的輸入端，磁滯聯(lián)軸器22的輸出端與減速器21的輸入端連接。變頻電機23的輸出端與磁滯聯(lián)軸器22的輸入端連接。電機23連接在磁滯聯(lián)軸器的輸入端；制動器24設(shè)在電機的輸出端。所述的磁滯聯(lián)軸器22包括一感應(yīng)磁盤221和一與感應(yīng)磁盤耦合連接的永磁盤222，變頻電機的輸出端與磁滯聯(lián)軸器的感應(yīng)磁盤連接，永磁盤的輸出端與減速器的輸入端連接。磁滯聯(lián)軸器的工作原理是磁滯聯(lián)軸器內(nèi)的永磁盤是由永久磁鋼制成，該盤產(chǎn)生一個交替多極的磁場，相對配有一個強磁整感應(yīng)盤。一旦出現(xiàn)兩盤之間的轉(zhuǎn)速滑差，永磁盤交替磁化對面的感應(yīng)盤，磁盤間就產(chǎn)生了抗拒這種滑差的扭矩(也稱磁滯力矩)，從而拖動另一磁盤旋轉(zhuǎn)。
本實用新型的控制部件包括一傳感器31和與傳感器連接的該控制電路32。所述的傳感器31接收來自起重機吊具提升機構(gòu)100的起升信號，并將其轉(zhuǎn)換為起升速度和起升高度的電信號輸出到控制電路的輸入端，經(jīng)控制電路數(shù)據(jù)處理后輸出制動控制信號到制動器24，同時輸出電機轉(zhuǎn)速控制信號到變頻電機23的輸入端；請參閱圖2。本實用新型磁滯變頻式吊具電纜卷盤裝置中控制部件的控制電路32包括一三相交流電源斷路器321、一變頻器322、一數(shù)據(jù)處理器323、一輸入模塊324、一輸出模塊325、兩通訊接口326-1、326-2以及一單相交流電源斷路器327、一電磁接觸器328。三相交流電源斷路器連接在三相交流電源的輸出端；變頻器可選擇矢量變頻器，連接在三相交流電源斷路器和電機的輸入端之間，可以實現(xiàn)變頻器本身對變頻電機的輸出轉(zhuǎn)速無級調(diào)整；兩通訊接口分別連接在數(shù)據(jù)處理器和變頻器的輸出端，數(shù)據(jù)處理器與變頻器通過通訊總線200雙向連接；數(shù)據(jù)處理器的輸出端與輸出模塊的輸入端連接，輸出模塊的輸出端與電磁接觸器的控制線圈連接，電磁接觸器的常開端與單相交流電源斷路器連接。
請參閱圖3。本實用新型變頻驅(qū)動大車電纜卷盤控制部件的數(shù)據(jù)處理器323包括一速度信號處理單元3231、一盤上電纜數(shù)量處理單元3232、一速度計算和動作控制單元3233、通訊單元3234以及一制動器控制單元3235。其中速度信號處理單元接收起重機吊具提升機構(gòu)速度經(jīng)處理后輸出的狀態(tài)速度信號到速度計算和動作控制單元，該狀態(tài)速度信號包括卷入速度信號、放出速度信號、加速狀態(tài)信號、勻速狀態(tài)信號和減速狀態(tài)信號等；速度計算和動作控制單元將經(jīng)處理的速度狀態(tài)信號經(jīng)計算后確定為電機轉(zhuǎn)速給定信號和控制電機啟動或停止的信號傳輸?shù)酵ㄓ崋卧煌ㄓ崋卧ㄟ^數(shù)據(jù)總線與變頻器進行雙向聯(lián)系，該通訊單元還輸出一控制信號到制動器控制單元，由制動器控制單元輸出一打開制動器的命令到輸出模塊。
本實用新型數(shù)據(jù)處理器由一CPU單片機或由一可編程序控制器構(gòu)成。
本實用新型控制電纜卷盤的工作原理是1)吊具上升時在吊具上升時，電纜卷盤的變頻器被啟動，然后變頻器向電纜卷盤的可編程序控制器發(fā)出允許打開制動器的命令，接著可編程序控制器通過輸出指令把制動器松閘。電機帶動感應(yīng)盤正轉(zhuǎn)，磁盤滑差產(chǎn)生的扭矩使永磁盤旋轉(zhuǎn)，并通過減速器帶動卷盤正轉(zhuǎn)并卷入電纜。
與此同時可編程序控制器根據(jù)起重機主起升的實時起升速度V、實時高度H信息，確定相應(yīng)的轉(zhuǎn)速指令電機運轉(zhuǎn)。
變頻控制始終使電機和感應(yīng)盤的轉(zhuǎn)速稍大于永磁盤的轉(zhuǎn)速，使兩磁盤間有一定的滑差，從而確保磁盤間有一定的扭矩，使電纜永遠(yuǎn)保持一定的張力在收電纜。
倘若吊具在上升階段發(fā)生電纜被異物鉤住或吊具發(fā)生掛艙故障，永磁盤和卷盤、電纜一起即刻停止運動，感應(yīng)盤和電機一起還可繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。從而保護電纜不被損壞。
2)吊具下降時在吊具下降時，電纜卷盤的變頻器被啟動，然后變頻器向電纜卷盤的可編程序控制器發(fā)出允許打開制動器的命令，接著可編程序控制器通過輸出指令把制動器松閘。卷盤帶動永磁盤反轉(zhuǎn)，電纜卷盤控制系統(tǒng)根據(jù)起重機主起升的實時下降速V、實時高度H信息，確定電機相應(yīng)的轉(zhuǎn)速，變頻控制使電機與感應(yīng)盤的轉(zhuǎn)速要小于永磁盤的轉(zhuǎn)速，使兩磁盤間有一定的滑差，從而確保磁盤間有控制的扭矩、電纜下行時有一定的阻尼、不會發(fā)生電纜拉斷或甚至發(fā)生電纜拉吊具的現(xiàn)象。當(dāng)電機反轉(zhuǎn)時，由于是下放重物，必然有電能通過電機反饋給變頻器，變頻器再反饋給電源。
在起升機構(gòu)下降停止時，起升鋼絲繩會因吊具和集裝箱重量而再拉長一段距離，吊具會額外多下降一段高度，由于配備有磁滯聯(lián)軸器這一柔性環(huán)節(jié)，雖然電纜卷盤制動器此時已經(jīng)抱閘，但卷盤在拉力的作用下因磁盤打滑而相應(yīng)地轉(zhuǎn)動一定的角度，從而保護電纜不會受過大的拉力而損壞。
3)吊具升降停止時在吊具升降停止時，雖然兩磁盤間的滑差為零，但感應(yīng)盤在永磁盤磁化的作用下產(chǎn)生與極向相反的磁場。異性相吸的磁力確保電纜不會因自重、風(fēng)載而下墜。
如果在橋吊較長時間停機時，吊具可能會緩慢下降一段高度，譬如橋吊長時間停機時，防掛艙液壓系統(tǒng)可能會慢性滲漏，吊具會下降一段距離，此時電纜卷盤在拉力的作用下因磁盤打滑而相應(yīng)地轉(zhuǎn)動一定的角度，從而保護電纜不被拉壞。
本實用新型能確保電纜在任何時刻都保持張緊而不松弛，電纜張力不超出電纜的最大抗拉力。
權(quán)利要求1.磁滯變頻式吊具電纜卷盤裝置，包括電纜卷盤本體、設(shè)在卷盤本體輸入端的機械傳動部件以及一控制該機械傳動部件動作的控制部件；所述的機械傳動部件包括一齒輪減速箱、一磁滯聯(lián)軸器、一電機、以及一制動器；所述的齒輪減速箱設(shè)在電纜卷盤的輸入端，所述的磁滯聯(lián)軸器設(shè)在減速器的輸入端，所述的電機設(shè)在磁滯聯(lián)軸器的輸入端；所述的制動器設(shè)在電機的輸出端；其特征在于所述的電機為變頻電機；所述的控制部件包括一傳感器、一控制電路；所述的傳感器接收來自起重機吊具提升機構(gòu)的起升信號，并將其轉(zhuǎn)換為起升速度和起升高度的電信號輸出到控制電路的輸入端；經(jīng)控制電路數(shù)據(jù)處理后輸出制動控制信號到制動器，同時輸出電機轉(zhuǎn)速控制信號到變頻電機的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁滯變頻式吊具電纜卷盤裝置，其特征在于，所述的磁滯聯(lián)軸器包括一感應(yīng)磁盤和一與感應(yīng)磁盤耦合連接的永磁盤，所述的變頻電機的輸出端與磁滯聯(lián)軸器的感應(yīng)磁盤連接，永磁盤的輸出端與減速器的輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁滯變頻式吊具電纜卷盤裝置，其特征在于，所述的控制電路包括一三相交流電源斷路器、一變頻器、一數(shù)據(jù)處理器、一輸入模塊、一輸出模塊、兩通訊接口以及一單相交流電源斷路器、一電磁接觸器；所述的三相交流電源斷路器連接在三相交流電源的輸出端，所述的變頻器連接在三相交流電源斷路器和電機的輸入端之間，所述的數(shù)據(jù)處理器將傳感器送過來的高度信號轉(zhuǎn)換成卷盤內(nèi)電纜圈數(shù)信號；所述的兩通訊接口分別連接在數(shù)據(jù)處理器和變頻器的輸出端，所述的數(shù)據(jù)處理器與變頻器通過通訊總線雙向連接；所述的數(shù)據(jù)處理器的輸出端與輸出模塊的輸入端連接，輸出模塊的輸出端與電磁接觸器的控制線圈連接，電磁接觸器的常開端與單相交流電源斷路器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁滯變頻式吊具電纜卷盤裝置，其特征在于，所述的變頻器是矢量變頻器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁滯變頻式吊具電纜卷盤裝置，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)處理器包括一速度信號處理單元、一盤上電纜數(shù)量處理單元、一速度計算和動作控制單元、通訊單元以及一制動器控制單元；所述的速度信號處理單元接收起重機吊具提升機構(gòu)速度經(jīng)處理后輸出狀態(tài)速度信號到速度計算和動作控制單元，所述的盤上電纜數(shù)量處理單元接收傳感器送過來的高度信號轉(zhuǎn)換成吊具卷盤內(nèi)電纜圈數(shù)信號到速度計算和動作控制單元；所述的速度計算和動作控制單元將經(jīng)處理的速度狀態(tài)信號經(jīng)計算后確定為電機速度給定信號和控制電機啟動或停止的信號傳輸?shù)酵ㄓ崋卧凰龅耐ㄓ崋卧ㄟ^數(shù)據(jù)總線與變頻器進行雙向聯(lián)系，該通訊單元還輸出一控制信號到制動器控制單元，由制動器控制單元輸出一打開制動器的命令到輸出模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁滯變頻式吊具電纜卷盤裝置，其特征在于，所述的速度信號處理單元輸出的狀態(tài)速度信號包括卷入速度信號、放出速度信號、加速狀態(tài)信號、勻速狀態(tài)信號和減速狀態(tài)信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁滯變頻式吊具電纜卷盤裝置，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)處理器由一CPU單片機構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁滯變頻式吊具電纜卷盤裝置，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)處理器由一可編程序控制器構(gòu)成。
專利摘要本實用新型公開了一種磁滯變頻式吊具電纜卷盤裝置，包括電纜卷盤本體、機械傳動部件以及控制部件；機械傳動部件包括一齒輪減速箱、一磁滯聯(lián)軸器、一電機以及一制動器；齒輪減速箱設(shè)在電纜卷盤的輸入端，磁滯聯(lián)軸器設(shè)在減速器的輸入端，電機設(shè)在磁滯聯(lián)軸器的輸入端，制動器設(shè)在電機的輸出端；其特點是電機為變頻電機；控制部件包括一傳感器、一控制電路；傳感器接收吊具的起升信號，并將其轉(zhuǎn)換為電信號輸出到控制電路的輸入端；經(jīng)控制電路數(shù)據(jù)處理后輸出制動控制信號到制動器，同時輸出電機轉(zhuǎn)速控制信號到變頻電機的輸入端。由于采用變頻技術(shù)控制電機轉(zhuǎn)速，電纜的速度始終準(zhǔn)確地跟隨著吊具的實際速度，使得它在實際運用中效率最高、故障最小。
文檔編號B65H75/34GK2789205SQ20052004078
公開日2006年6月21日 申請日期2005年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月11日
發(fā)明者陳鐘, 王建飛 申請人:上海振華港口機械(集團)股份有限公司