CN103786860B - 船舶主机执行机构及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供船舶主机执行机构及其控制方法，包括直流电机，通过减速器、齿轮齿条箱，带动齿条左右运动，从而带动直流电机、减速器、齿轮齿条箱组件、齿条、滑块、主操纵杆在导轨上左右运动实现主机的正车和倒车功能。直流电机通过减速器，齿轮齿条箱组件带动齿条和主操纵杆上下运动，从而实现主机的启、停功能。当两个电机同时工作时可实现主机的启动—正车、启动—倒车等复合运动。本发明通过对船舶进行简单的改造大大降低操纵者的劳动强度，提高船舶的安全性，增加船舶的功能，应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种执行机构及其控制方法，具体地说是船舶执行机构及其控制方法。
背景技术
船舶主机的自动化自二十世纪五十年代末逐渐兴起，经过几十年的发展，自动化装置的技术、功能和可靠性等方面得到了快速的发展和提高，不但给船舶航行管理带来了方便，更重要的是随之因劳动力的节约与劳动强度的降低而带来的巨大经济效益。现在，我国大部分渔船等小型船舶自动化程度很低，功能简单，还主要靠人工直接操纵，安全性低。这已成为我国与国外造船强国差距的具体体现。
发明内容
本发明的目的在于提供实现船舶主机电动控制和手动控制为一体的船舶主机执行机构及其控制方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明船舶主机执行机构，其特征是：包括横向执行机构、纵向执行机构、主操纵杆（43）、支架（28）；所述的横向执行机构包括横向电机（14）、横向齿条（40）、横向拉杆（26）、导杆（20）、横向传感器支架（18），横向电机（14）、导杆（20）、横向传感器支架（18）固定在支架（28）上，横向电机（14）通过横向齿轮齿条箱（17）连接横向齿条（40），横向齿条（40）与横向拉杆（26）相连，横向拉杆（26）安装在滑块（44）上，滑块（44）安装在导杆（20）上，横向电机（14）带动横向齿条（40）横向移动从而使横向拉杆（26）沿导杆（20）横向移动，横向传感器支架（18）上安装横向位置传感器，横向拉杆（26）上安装横向感应片（23），横向拉杆（26）沿导杆（20）移动时，横向位置传感器检测横向感应片（23）的不同位置，横向拉杆（26）设置槽，主操纵杆（43）安装在横向拉杆（26）的槽里，通过手动推动主操纵杆（43）可使横向拉杆（26）沿导杆（20）横向移动；所述的纵向执行机构包括纵向电机（39）、纵向齿条（29）、纵向传感器支架（32），纵向电机（39）通过纵向齿轮齿条箱（30）连接纵向齿条（29），纵向齿条（29）连接主操纵杆（43），纵向传感器支架（32）与纵向齿轮齿条箱（30）相连，纵向传感器支架（32）上安装纵向位置传感器，纵向齿条（29）上安装纵向感应片（35），纵向电机（39）带动纵向齿条（29）和主操纵杆（43）沿纵向移动，从而使纵向位置传感器检测纵向感应片（35）的不同位置。
本发明船舶主机执行机构还可以包括：
1、在横向齿轮齿条箱（17）下加垫块（46），纵向齿条（29）和横向齿条（40）在相互平行的两个平面中。
2、横向电机（14）通过横向离合器（16）连接横向齿轮齿条箱（17），纵向电机（39）通过纵向离合器（37）连接纵向齿轮齿条箱（30），主操纵杆（43）通过万向接头（41）连接原操纵杆（45），当横向离合器（16）与横向电机（14）相连接、纵向离合器（37）与纵向电机（39）相连接时，启动横向电机（14）、纵向电机（39）实现电动控制，当横向离合器（16）与横向电机（14）脱开、纵向离合器（37）与纵向电机（39）脱开时，操纵主操纵杆（43）实现手动控制。
3、不同横向位置传感器及纵向位置传感器所在位置分别代表主机启动、停止、正转、反转及各工况。
本发明船舶主机执行机构控制方法，其特征是：船舶主机执行机构的结构包括横向执行机构、纵向执行机构、主操纵杆（43）、支架（28）；所述的横向执行机构包括横向电机（14）、横向齿条（40）、横向拉杆（26）、导杆（20）、横向传感器支架（18），横向电机（14）、导杆（20）、横向传感器支架（18）固定在支架（28）上，横向电机（14）通过横向齿轮齿条箱（17）连接横向齿条（40），横向齿条（40）与横向拉杆（26）相连，横向拉杆（26）安装在滑块（44）上，滑块（44）安装在导杆（20）上，横向电机（14）带动横向齿条（40）横向移动从而使横向拉杆（26）沿导杆（20）横向移动，横向传感器支架（18）上安装横向位置传感器，横向拉杆（26）上安装横向感应片（23），横向拉杆（26）沿导杆（20）移动时，横向位置传感器检测横向感应片（23）的不同位置，横向拉杆（26）设置槽，主操纵杆（43）安装在横向拉杆（26）的槽里，通过手动推动主操纵杆（43）可使横向拉杆（26）沿导杆（20）横向移动；所述的纵向执行机构包括纵向电机（39）、纵向齿条（29）、纵向传感器支架（32），纵向电机（39）通过纵向齿轮齿条箱（30）连接纵向齿条（29），纵向齿条（29）连接主操纵杆（43），纵向传感器支架（32）与纵向齿轮齿条箱（30）相连，纵向传感器支架（32）上安装纵向位置传感器，纵向齿条（29）上安装纵向感应片（35），纵向电机（39）带动纵向齿条（29）和主操纵杆（43）沿纵向移动，从而使纵向位置传感器检测纵向感应片（35）的不同位置；横向电机（14）通过横向离合器（16）连接横向齿轮齿条箱（17），纵向电机（39）通过纵向离合器（37）连接纵向齿轮齿条箱（30），主操纵杆（43）通过万向接头（41）连接原操纵杆（45）；横向位置传感器包括第一-第六横向位置传感器，横向位置传感器在横向传感器支架（18）上依次排列，纵向位置传感器包括第一-第四纵向位置传感器，纵向位置传感器在纵向传感器支架（32）上依次排列；
船舶主机的电动控制：将横向电机（14）与横向离合器（16）相连，纵向电机（39）与纵向离合器（37）相连；
启动：纵向电机（39）先反转到启动位，当纵向感应片（35）被第四纵向位置传感器（36）检测到时，纵向电机（39）反转到启动位，纵向电机（39）停转，3秒后纵向电机（39）重新启动，纵向电机（39）正转到运转位，当纵向感应片（35）被第一纵向位置传感器（31）检测到时，纵向电机（39）正转到运转位，纵向电机（39）停转，船舶主机启动；
正车：第三横向传感器（22）、第四横向传感器（24）同时检测到横向感应片（23），横向电机（14）正转，当第二横向传感器（21）检测到横向感应片（23）时，横向电机（14）停转，此时主机运转到上侧停转位，停转3秒后，横向电机（14）接着正转，当第一横向传感器（19）检测到横向感应片（23）后，横向电机（14）停转，主机运转到正车位，3秒后横向电机（14）反转，当第三横向传感器（22）、第四横向传感器（24）同时检测到横向感应片（23）时，横向电机（14）停转，船舶主机实现正车；
倒车：第三横向传感器（22）、第四横向传感器（24）同时检测到横向感应片（23）横向电机（14）反转，当第五横向传感器（25）检测到横向感应片（23）时，横向电机（14）停转，此时主机运转到下侧停转位，停转3秒后，横向电机（14）接着反转，当第六横向传感器（27）检测到横向感应片（23）后，横向电机（14）停转，主机运转到倒车位，3秒后横向电机（14）正转，当第三横向传感器（22）、第四横向传感器（24）同时检测到横向感应片（23）时，横向电机（14）停转，船舶主机实现倒车；
停机：纵向电机（39）反转，当第二纵向传感器（33）、第三纵向传感器（34）同时检测到纵向感应片（35）时，纵向电机（39）停转，船舶主机停机；
船舶主机的手动控制：当横向离合器（16）与横向电机（14）脱开、纵向离合器（37）与纵向电机（39）脱开时，操纵主操纵杆（43）实现上下左右运动实现船舶主机的启动、停机、正车、反车。
本发明的优势在于：本发明通过对船舶进行简单的改造大大降低操纵者的劳动强度，提高船舶的安全性，增加船舶的功能，应用前景广阔。
附图说明
图1为本发明的原理图；
图2为本发明船舶主机执行机构结构示意图a；
图3为本发明船舶主机执行机构结构示意图b；
图4为本发明船舶主机执行机构结构示意图c；
图5为本发明的电控方案图；
图6为本发明电控控制电机正反转原理图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1～6，本发明的原理为：机构中拉杆5和拉杆7设计在相互平行的两个平面中。直流力矩电机1驱动蜗杆3，经减速后驱动蜗轮低速空间交错轴输出，在蜗轮输出轴上固联的直齿轮拖动齿条4横向水平移动。与齿条4刚性联接的启、停拉杆作横向移动，拉杆5的端部固联具有纵向导槽的拖板，拖板导槽的宽度切于操纵杆外径。电机的正反转动，通过齿轮13推动齿条4即拉杆5作左右直线移动，达左右死点处，将由杆5的端部导槽推动操纵杆达停车、
启动位置。当栏杆5作横向平移时，拉杆7端部的导槽水平向便是操纵杆6的水平导轨。
同理，电机11驱动蜗杆减速器10、齿轮9正反转动时，齿条8将作上下纵向平移，通过拉杆7端部的水平向导槽拉动操纵杆作纵向位移，达上下死点时，为正倒车的控制位置。
当两套拖动系统同时运动时，可实现操纵杆的启动——正车、启动——倒车等复合运动。
本发明船舶主机执行机构，断开离合器16、37，人工直接操作操作手柄42上下左右运动，实现主机的启，停车和正，倒车。合上离合器1637开始电控控制模式。此时，机构的直流电机14，通过蜗杆减速器15，离合器16，齿轮齿条箱17，带动齿条40左右运动，而齿条40与横向拉杆26固联，从而带动直流电机39，蜗杆减速器38，离合器37，齿轮齿条箱组件30，齿条29，横向拉杆26，滑块44，主操纵杆43在导轨20上左右运动，主操纵杆43通过万向接头41带动旧操纵杆45在X向左右运动从而实现主机的正车和倒车功能。在横向传感器支架18上布置有操纵杆横向位置传感器19、21、22、24、25、27。直流电机39通过蜗杆减速器38，离合器37，齿轮齿条箱组件30带动齿条29和主操纵杆43上下运动，主操纵杆43通过万向接头41带动旧操纵杆45在Y向上下运动从而实现主机的启、停控制。在纵向传感器支架32上布置有操纵杆纵向位置传感器31、33、34、36。为保证两套装置在X，Y向工作不干涉，在齿轮齿条箱17下加垫块46。
机构中齿条29和齿条40设计在相互平行的两个平面中，从而实现机构在空间X，Y两个方向的运动而不发生干涉。
横向拉杆26，直流电机39，蜗杆减速器38，离合器37，齿轮齿条箱组件30，齿条29，滑块44构成一个整体，可整体左右移动。滑块44支撑着整体的右边沿着导杆20运动，深沟球轴承4748支撑着整体的左边沿着底板28移动。横向位置传感器19、21、22、24、25、27检测主操纵杆的横向位置。
齿条29可带动主操纵杆43在横向拉杆26上上下移动。纵向位置传感器31、33、34、36检测主操纵杆的纵向位置。
断开离合器16、37，可人工操作，操作者直接扳动主操作杆42上下或左右运动就能实现主机的启停或正反转。当采用电控控制主机时，启动：在控制台上按下启动按钮或遥控发出启动信号，电机39先反转到启动位，当纵向感应片35被传感器36检测到时，电机39反转到启动位，电机39停转。3秒后电机39重新启动，电机39正转到运转位。当纵向感应片35被传感器31检测到时，电机39正转到运转位，电机39停转，主机启动。正车：按下正车按钮或遥控输出正车命令，如果正车指示灯亮说明此时主机处于正车状态。否者，如果横向传感器22、24也同时检测到横向感应片23电机14正转，当横向传感器21检测到横向感应片23时，电机14停转，此时主机运转到上侧停转位，停转3秒后，电机14接着正转，当横向传感器19检测到横向感应片23后，电机14停转，主机运转到正车位。3秒后电机14反转，当横向传感器22、24同时检测到横向感应片23时，电机14停转，主机实现正车。倒车：按下倒车按钮或遥控发出倒车命令，如果倒车指示灯亮说明主机已经处于倒车状态，否者如果横向传感器22、24也同时检测到横向感应片23电机14反转，当横向传感器25检测到横向感应片23时，电机14停转，此时主机运转到下侧停转位，停转3秒后，电机14接着反转，当横向传感器27检测到横向感应片23后，电机14停转，主机运转到倒车位。3秒后电机14正转，当横向传感器22、24同时检测到横向感应片23时，电机14停转，主机实现倒车。停机：当按下停机按钮或急停按钮或停车按钮或与主机长时间通信失败时电机39反转，当纵向传感器33、34同时检测到纵向感应片35时，电机39停转，主机停机。
Claims (6)
1.船舶主机执行机构，其特征是：包括横向执行机构、纵向执行机构、主操纵杆(43)、支架(28)；所述的横向执行机构包括横向电机(14)、横向齿条(40)、横向拉杆(26)、导杆(20)、横向传感器支架(18)，横向电机(14)、导杆(20)、横向传感器支架(18)固定在支架(28)上，横向电机(14)通过横向齿轮齿条箱(17)连接横向齿条(40)，横向齿条(40)与横向拉杆(26)相连，横向拉杆(26)安装在滑块(44)上，滑块(44)安装在导杆(20)上，横向电机(14)带动横向齿条(40)横向移动从而使横向拉杆(26)沿导杆(20)横向移动，横向传感器支架(18)上安装横向位置传感器，横向拉杆(26)上安装横向感应片(23)，横向拉杆(26)沿导杆(20)移动时，横向位置传感器检测横向感应片(23)的不同位置，横向拉杆(26)设置槽，主操纵杆(43)安装在横向拉杆(26)的槽里，通过手动推动主操纵杆(43)可使横向拉杆(26)沿导杆(20)横向移动；所述的纵向执行机构包括纵向电机(39)、纵向齿条(29)、纵向传感器支架(32)，纵向电机(39)通过纵向齿轮齿条箱(30)连接纵向齿条(29)，纵向齿条(29)连接主操纵杆(43)，纵向传感器支架(32)与纵向齿轮齿条箱(30)相连，纵向传感器支架(32)上安装纵向位置传感器，纵向齿条(29)上安装纵向感应片(35)，纵向电机(39)带动纵向齿条(29)和主操纵杆(43)沿纵向移动，从而使纵向位置传感器检测纵向感应片(35)的不同位置。
2.根据权利要求1所述的船舶主机执行机构，其特征是：在横向齿轮齿条箱(17)下加垫块(46)，纵向齿条(29)和横向齿条(40)在相互平行的两个平面中。
3.根据权利要求1或2所述的船舶主机执行机构，其特征是：横向电机(14)通过横向离合器(16)连接横向齿轮齿条箱(17)，纵向电机(39)通过纵向离合器(37)连接纵向齿轮齿条箱(30)，主操纵杆(43)通过万向接头(41)连接原操纵杆(45)，当横向离合器(16)与横向电机(14)相连接、纵向离合器(37)与纵向电机(39)相连接时，启动横向电机(14)、纵向电机(39)实现电动控制，当横向离合器(16)与横向电机(14)脱开、纵向离合器(37)与纵向电机(39)脱开时，操纵主操纵杆(43)实现手动控制。
4.根据权利要求1或2所述的船舶主机执行机构，其特征是：不同横向位置传感器及纵向位置传感器所在位置分别代表主机启动、停止、正转、反转。
5.根据权利要求3所述的船舶主机执行机构，其特征是：不同横向位置传感器及纵向位置传感器所在位置分别代表主机启动、停止、正转、反转。
6.船舶主机执行机构控制方法，其特征是：船舶主机执行机构的结构包括横向执行机构、纵向执行机构、主操纵杆(43)、支架(28)；所述的横向执行机构包括横向电机(14)、横向齿条(40)、横向拉杆(26)、导杆(20)、横向传感器支架(18)，横向电机(14)、导杆(20)、横向传感器支架(18)固定在支架(28)上，横向电机(14)通过横向齿轮齿条箱(17)连接横向齿条(40)，横向齿条(40)与横向拉杆(26)相连，横向拉杆(26)安装在滑块(44)上，滑块(44)安装在导杆(20)上，横向电机(14)带动横向齿条(40)横向移动从而使横向拉杆(26)沿导杆(20)横向移动，横向传感器支架(18)上安装横向位置传感器，横向拉杆(26)上安装横向感应片(23)，横向拉杆(26)沿导杆(20)移动时，横向位置传感器检测横向感应片(23)的不同位置，横向拉杆(26)设置槽，主操纵杆(43)安装在横向拉杆(26)的槽里，通过手动推动主操纵杆(43)可使横向拉杆(26)沿导杆(20)横向移动；所述的纵向执行机构包括纵向电机(39)、纵向齿条(29)、纵向传感器支架(32)，纵向电机(39)通过纵向齿轮齿条箱(30)连接纵向齿条(29)，纵向齿条(29)连接主操纵杆(43)，纵向传感器支架(32)与纵向齿轮齿条箱(30)相连，纵向传感器支架(32)上安装纵向位置传感器，纵向齿条(29)上安装纵向感应片(35)，纵向电机(39)带动纵向齿条(29)和主操纵杆(43)沿纵向移动，从而使纵向位置传感器检测纵向感应片(35)的不同位置；横向电机(14)通过横向离合器(16)连接横向齿轮齿条箱(17)，纵向电机(39)通过纵向离合器(37)连接纵向齿轮齿条箱(30)，主操纵杆(43)通过万向接头(41)连接原操纵杆(45)；横向位置传感器包括第一-第六横向位置传感器，横向位置传感器在横向传感器支架(18)上依次排列，纵向位置传感器包括第一-第四纵向位置传感器，纵向位置传感器在纵向传感器支架(32)上依次排列；
船舶主机的电动控制：将横向电机(14)与横向离合器(16)相连，纵向电机(39)与纵向离合器(37)相连；
启动：纵向电机(39)先反转到启动位，当纵向感应片(35)被第四纵向位置传感器(36)检测到时，纵向电机(39)反转到启动位，纵向电机(39)停转，3秒后纵向电机(39)重新启动，纵向电机(39)正转到运转位，当纵向感应片(35)被第一纵向位置传感器(31)检测到时，纵向电机(39)正转到运转位，纵向电机(39)停转，船舶主机启动；
正车：第三横向传感器(22)、第四横向传感器(24)同时检测到横向感应片(23)，横向电机(14)正转，当第二横向传感器(21)检测到横向感应片(23)时，横向电机(14)停转，此时主机运转到上侧停转位，停转3秒后，横向电机(14)接着正转，当第一横向传感器(19)检测到横向感应片(23)后，横向电机(14)停转，主机运转到正车位，3秒后横向电机(14)反转，当第三横向传感器(22)、第四横向传感器(24)同时检测到横向感应片(23)时，横向电机(14)停转，船舶主机实现正车；
倒车：第三横向传感器(22)、第四横向传感器(24)同时检测到横向感应片(23)横向电机(14)反转，当第五横向传感器(25)检测到横向感应片(23)时，横向电机(14)停转，此时主机运转到下侧停转位，停转3秒后，横向电机(14)接着反转，当第六横向传感器(27)检测到横向感应片(23)后，横向电机(14)停转，主机运转到倒车位，3秒后横向电机(14)正转，当第三横向传感器(22)、第四横向传感器(24)同时检测到横向感应片(23)时，横向电机(14)停转，船舶主机实现倒车；
停机：纵向电机(39)反转，当第二纵向传感器(33)、第三纵向传感器(34)同时检测到纵向感应片(35)时，纵向电机(39)停转，船舶主机停机；
船舶主机的手动控制：当横向离合器(16)与横向电机(14)脱开、纵向离合器(37)与纵向电机(39)脱开时，操纵主操纵杆(43)实现上下左右运动实现船舶主机的启动、停机、正车、反车。
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2014
- 2014-02-19 CN CN201410055335.3A patent/CN103786860B/zh not_active Expired - Fee Related
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