CN101701964A - 桥门式起重机用万能式位置、速度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测量装置，具体是桥门式起重机位置、速度测量装置。所要解决的技术问题是提供的测量装置能有效检测位置和速度，保护起重设备安全运行；并具有结构简单、制作方便、通用性强的特点。本发明采用的技术方案是：桥门式起重机用万能式位置、速度测量装置，包括一脉冲信号发生装置以及通过信号线接通脉冲信号发生装置的控制系统；所述的脉冲信号发生装置包括一个接近传感器或光电开关，以及与接近传感器或光电开关进行感应的检测齿盘；所述的检测齿盘安装在机构的传动轴上或驱动电机的自冷风叶上，以实现对电机转速的测定和位置的测量。

Description

桥门式起重机用万能式位置、速度测量装置

技术领域

本发明涉及一种测量装置，具体是桥门式起重机位置、速度测量装置。

背景技术

电动机作为一种拖动动力设备，已经广泛应用到各行各业，在起重行业中，电动机作为主要的动力设备，有着极其重要的地位。近些年来，我们经常可以在报纸、新闻上看到在不同行业的起重设备中，因为某些不同的原因，造成人员伤亡的事故报道，这引起了人们对起重设备安全运行的倍加关注。

位置和速度是起重机械中两个重要的数据，也是起重设备安全运行的两个重要标识。由于事故的多发，人们对位置、速度的检测控制也越来越重视，很多厂家想对行车等起重老设备进行相应的改造，提升设备的安全性能。

在市场上，有多种检测速度的方法，其中最常见的是编码器测速和速度继电器测速。采用编码器测速可以实现分辨率高，响应时间短等特点，采用编码器配备仪表可以实时显示当前电机的速度，并且可以对多段速度都进行失速保护。采用速度继电器检测速度时，只能控制一种速度的失速保护，而且速度继电器为一个开关型触点，不能实现实时显示功能。以上两种方法都比较适用于在设计、制造时就考虑了速度检测的新设备；而在对已经成型的旧设备改造中，由于电动机已经存在，电动机轴位置已经确定，再安装编码器或速度继电器就有极大的麻烦，而且有些设备根本就无法进行改造安装；此外，如果更换电动机或改变机构结构又要增加改造成本，这使得有些厂家放弃了改造的念头。

位置实时显示情况与速度相似，在当时的老起重设备设计中，都没有考虑到过实时显示这一功能，如果采用位移传感器，光栅尺等元件来改造设备，测量位置，因为安装位置、价格等原因，也很难实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可在现有设备上安装运行的测量装置，该装置应能有效检测位置和速度，保护起重设备安全运行；并具有结构简单、制作方便、通用性强的特点。

本发明提供的技术方案是：桥门式起重机用万能式位置、速度测量装置，包括一脉冲信号发生装置以及通过信号线接通脉冲信号发生装置的控制系统；所述的脉冲信号发生装置包括一个接近传感器或光电开关，以及与接近传感器或光电开关进行感应的检测齿盘；所述的检测齿盘安装在机构的传动轴上或驱动电机的自冷风叶上，以实现对电机转速的测定和位置的测量。

所述的检测齿盘上制有与接近传感器或光电开关作用的检测点；该检测点是规则排列在检测齿盘圆周的若干个感应齿或者是规则排列在齿盘圆周边沿的若干个感应孔。

所述的接近传感器是电感式接近开关或电容式接近开关。

所述的测量装置上还配置有显示模块。

本发明结构简单，安装方便，适用范围广，特别是用于旧行车设备改造时，改造成本低，无须改变设备原有的机构和结构。

本发明与现有技术相比具有以下优点：1、检测齿盘安装在传动轴或电机的风叶上，通用性极强(故称万能式)，因为任何一台行车设备的任何一个机构(起升、大车、小车)，总能找到相应机构的传动轴(通常是电机主轴)；另外本发明也考虑了在驱动电机的自冷风叶上安装检测齿盘的方法；结合二种方式，检测齿盘在任何一台设备上均能安装；2、检测齿盘、接近传感器(光电开关)安装简单、方便；3、接近传感器(光电开关)频率可以达到1000HZ以上，能够满足对电机速度检测的响应速度需要，而且用户可以根据自己需要，通过改变检测齿盘的感应齿数或感应孔数，得到用户自己想要的测量精度；4、只要一个装置就能实现速度、位置两种参数测量，实现两种保护(位置的测量适用于类似行车的钢丝绳转筒上钢丝绳为单层排列的设备)；5、价格便宜，改造成本低。

附图说明

图1为本发明实施例之一的安装结构示意图。

图2为图1中的A-A向的结构示意图。

图3为实施例之一中的检测齿盘的主视放大结构示意图。

图4为实施例之一中的检测齿盘的右视放大结构示意图。

图5为实施例之一中的接近传感器安装底座的主放大结构视示意图。

图6为本发明实施例之二的安装结构示意图。

图7为图6中B-B向的结构示意图。

图8为实施例之二中的检测齿盘的主视放大结构示意图。

图9为实施例之二中的检测齿盘的右视放大结构示意图。

图10为本发明控制系统的电路原理图。

图11为本发明控制系统的工作流程框图。

具体实施方式

本发明实施例之一(参见图1)包括：接近开关2或光电开关；检测齿盘7；安装底座4；减速器5；定位螺钉8。检测齿盘7的周边均匀分布着若干个规则排列的感应齿7-2作为检测点。

工作原理：感应检测盘包括：检测齿盘7、紧固螺栓7-1、定位孔7-3、感应齿7-2(即检测点；该检测点可以根据实际的频率需要定制)。两片相同的半圆状检测齿盘7，卡抱在电机主轴的联轴器3上(根据实际情况，也可以将检测盘抱紧在电机主轴上)，通过紧固螺栓7-1(配套垫片和防松弹簧垫片)进行连接并夹紧，然后在检测齿盘的定位孔7-3中旋入定位螺钉，消除检测齿盘因高速旋转可能产生的轴向和径向的相对窜动。接近开关安装底座4固定(焊接或螺丝固定)在电机1的基座上，其接近开关安装孔4-1高度与接近开关感应检测齿盘上的感应齿7-2同高；接近开关2或光电开关穿过安装孔4-1，通过自身所带的螺纹螺母夹紧固定在接近开关安装底座上。当电机旋转时，电机主轴连同联轴器一起旋转，同时带动固定在联轴器检测齿盘转动；当检测齿盘上的感应齿通过固定在电机基座上的接近开关时，接近开关导通，形成上升沿脉冲信号(构成脉冲信号发生装置)；脉冲信号输送至记数及换算装置(控制系统)，即可得出电机的即时转速以及起重设备的位置数据(通过标定可以计算出单个脉冲设备移动的行程，再通过计算累计脉冲数的增减，可以得到设备运行的位置)。根据电机转速的不同，可以改变检测点数量的多少，以到达最适合的脉冲频率，实现检测的高精度要求。

本发明实施例之二(参见图6)包括接近开关2或光电开关、检测齿盘12、定位螺栓11。检测齿盘12圆周边沿规则排列着若干个感应孔12-1作为检测点。

工作原理：根据电机风叶后面主轴伸出端的长短，定做检测齿盘12；并在伸出端的轴端钻制两个定位和固定用的螺纹孔，将检测齿盘12套在电机主轴伸出端上，前端与电机的自冷风叶13顶牢，而后将定位螺栓11穿过检测齿盘的定位孔12-3旋入主轴伸出端上的螺纹孔并连接固定，消除检测齿盘的轴向窜动；同时通过两个定位螺栓和键槽12-2与键的配合消除检测齿盘的径向窜动。接近开关2安装在电机风扇外壳6上，通过接近开关自身所带的螺纹螺母夹紧固定在电机风扇外壳上。当电机旋转时，电机主轴同时带动固定在轴端的检测齿盘一起旋转；当检测齿盘上的感应孔通过固定在电机风扇外壳上的接近开关时，接近开关关断，形成下降沿脉冲信号(构成脉冲信号发生装置)。根据电机转速的不同，可以改变检测点数量的多少，以到达最适合的脉冲频率，实现检测的高精度要求。

以上所述的接近开关可以是电感式接近开关，或电容式接近开关；也可采用光电开关，或霍尔开关。

本发明两种结构所产生的脉冲信号通过控制系统的计算处理，换算成速度及位置数据，并进行实时显示。该控制系统可用通用元器件，用常规方式组合而成；其中所需的监控软件可由普通程序员配合编写。

控制系统(即记数及换算装置；由图10所示)由主控芯片U1、逻辑芯片U2、电源模块U3、显示模块U4组成；U5是脉冲信号发生器(传感器)。

主控芯片U1采用AT89C51；AT89C51是完全集成的混合信号片上系统MCN(微控制器或单片机)，具有40个数字I/O引脚，片内采用51内核。每个MCU都可以在工业温度范围(-45℃至+85℃)工作，工作电压4.5V至5.5V。

逻辑芯片U2采用74LS14。

显示模块U4采用5个数码管及5个8位静态移位寄存器组成，可显示0-99999范围内的速度和位移。

电源模块U3包括一个开关电源、一片电源芯片及保护电路，负责整个系统的供电。产生的电压为隔离的+5V电压。

本发明的脉冲信号发生器中U5为无源信号点，其脉冲信号产生的电源由电源模块U3提供。在工作工程中，电源模块还分别通过显示模块的电源线、主控芯片U1的7号、14号引脚以及逻辑芯片U2的20号、40号引脚，提供工作电源。

本发明产生的脉冲信号通过信号线将有效信号传入控制系统，连接到逻辑芯片U2的1号脚，通过逻辑芯片U2的2号脚将信号传入到主控芯片U1的1号脚。主控芯片U1对采集到的脉冲信号进行数据处理，计算得到当前速度，或者位移的数值。主控芯片U1通过34、35、36、37四个引脚分别连接到5位数码管显示模块的OE、STR、DATA、CP四个引脚，来驱动显示模块，并进行数据传递显示。

Claims (4)

1.桥门式起重机用万能式速度、位置测量装置，包括一脉冲信号发生装置以及通过信号线接通脉冲信号发生装置的控制系统；其特征在于所述的脉冲信号发生装置包括一个接近传感器(2)或光电开关，以及与接近传感器或光电开关进行感应的检测齿盘(7，12)；所述的检测齿盘安装在机构的传动轴上或驱动电机的自冷风叶(13)上，以实现对电机转速的测定和位移的测量。

2.根据权利要求1所述的桥门式起重机用万能式速度、位置测量装置，其特征在于所述的检测齿盘上制有与接近传感器或光电开关作用的检测点；该检测点是规则排列在检测齿盘圆周的若干个感应齿(7-2)或者是规则排列在齿盘圆周边沿的若干个感应孔(12-1)。

3.根据权利要求1所述的桥门式起重机用万能式速度、位置测量装置，其特征在于所述的接近传感器(2)是电感式接近开关或电容式接近开关。

4.根据权利要求2或3所述的桥门式起重机用万能式速度、位置测量装置，其特征在于所述的测量装置上还配置有显示模块。

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