CN103979428B - 具有绝对值编码器小车链轮定位系统的抓斗桥式起重机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有绝对值编码器小车链轮定位系统的抓斗桥式起重机，包括导轨、起重机小车以及控制装置，导轨下方设置有多个垃圾投料口，起重机小车通过小车车轮滑动连接在导轨上，起重机小车上安装有卷筒，卷筒通过钢丝绳连接有抓斗，卷筒上通过电机和减速机驱动转动，所述起重机小车一侧固定有链轮箱，链轮箱内通过轴承转动连接有链轮轴，链轮轴上套接有链轮，链轮上连接沿导轨的长度方向延伸的链条，链轮轴一端连接有绝对值编码器，绝对值编码器与控制装置电性连接；该系统不仅能够解决起重机定位的问题，而且能够大幅度提高其定位的精度。

Description

具有绝对值编码器小车链轮定位系统的抓斗桥式起重机

技术领域

本发明涉及一种抓斗桥式起重机技术领域，尤其是一种精度高、可靠性高的具有绝对值编码器小车链轮定位系统的抓斗桥式起重机。

背景技术

随着城市垃圾处理量的提升，垃圾焚烧发电厂使用的抓斗起重机需求量不断提高；设备自动化程度和定位精度的要求也不断增高，绝对值编码器在起重机上的应用在不断地增多。在已有垃圾焚烧发电厂使用的抓斗起重机技术中，传统的采用增量式编码器必须通过高速计数器模块SM331来测量脉冲数计算出位置坐标，这样不断加重了接受设备PLC的计算任务，当编码器发生断电、电磁干扰或者通讯中断时，就会导致数据丢失。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术的不足，而提出一种基于绝对值编码器的小车链轮定位系统，该系统不仅能够解决起重机定位的问题，而且能够大幅度提高其定位的精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具有绝对值编码器小车链轮定位系统的抓斗桥式起重机，包括导轨、起重机小车以及控制装置，导轨下方设置有多个垃圾投料口，起重机小车通过小车车轮滑动连接在导轨上，起重机小车上安装有卷筒，卷筒通过钢丝绳连接有抓斗，卷筒上通过电机和减速机驱动转动，其特征是，所述起重机小车一侧固定有链轮箱，链轮箱内通过轴承转动连接有链轮轴，链轮轴上套接有链轮，链轮上连接沿导轨的长度方向延伸的链条，链轮轴一端连接有绝对值编码器，绝对值编码器与控制装置电性连接。

本发明还可以采用以下技术措施解决：

所述链轮两侧的链轮箱上对称安装有两张紧轮，两张紧轮同时与链条张紧连接。

所述起重机小车上安装有驱动小车车轮的小车电机，使起重机小车在导轨上移动，小车电机与控制装置电性连接。

所述两张紧轮之间的链轮箱安装有两链轮，包括主链轮和备用链轮，主链轮上的主链轮轴一端连接有主绝对值编码器，备用链轮上的备用链轮轴一端连接有备用绝对值编码器。

所述绝对值编码器上设有编码器轴，编码器轴与链轮轴一端连接。

所述绝对值编码器通过编码器支架安装在链轮箱一侧。

所述控制装置包括PLC和变频器。

所述控制装置还包括触摸屏、PROFIBUS-DP总线通信卡及变频器等，所述的PROFIBUS-DP总线通讯卡安装在变频器卡槽中，所述的带DP接口的多圈绝对值编码器、变频器均与PROFIBUS-DP总线通讯卡连接。

本发明专利的工作原理是：

（1）首先在控制装置中初始设定定位的精度ε≤50mm，选择某个垃圾投料口进行投料，其坐标为y0；

（2）当开始投料时，小车开始运行，链轮与链条啮合并转动，带动链轮轴转动，使得与链轮轴连接的绝对值编码器不断进行实时测量，将产生的格雷码数据传输到PLC控制系统，转换成二进制的数值，即实际小车轮转的圈数M和不够一圈的步数N，然后根据小车的尺寸参数（长度、宽度等数据）计算出其实际的位移y；

（3）小车向投料口运行过程中，判断条件y-y0≤ε是否成立，若条件成立，则定位完成；若不成立，继续调节直到达到所要求的定位精度。

按上述技术方案，所述PLC的CPU还连接有静态随机存储器SRAM和复位模块。

按上述技术方案，所述PLC采用现场总线通信方式，传输波特率达到1.5M/s。

按上述技术方案，所述绝对值编码器配置有PROFIBUS-DP通讯卡。

按上述技术方案，所述多圈的绝对值编码器型号为A3M60B-S4PB013X13，分辨率达到8192×8192。

按上述技术方案，触摸屏通过RJ45以太网接口与PLC相连。

本发明的有益效果是：

（1）、本发明的定位系统采用绝对值编码器做为测量的元件，其测量分辨率能够很大程度上提高定位的精度，定位小车安装在导轨上，由于链轮、链轮轴与链条互相啮合，即便车轮打滑也不会对检查结果有任何影响、

（2）、本发明同时以现场总线PROFIBUS作为通信方式，大大减少了现场布线的工作量，而且提高了传输信号的稳定性，可以适应垃圾焚烧发电厂这样比较恶劣的环境，降低操作人员的劳动强度。

（3）、本发明的绝对值编码器由与机械位置决定的每个位置是唯一的，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置，这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。

（4）本发明采用总线是多圈绝对值编码器作为测量工具，不需要采用高速计数器模块SM331，而且不存在零点偏移的问题提，并且设置了触摸屏，能够实时显示小车的位置以及与目标位置的差距，当定位的精度达到系统设定的要求时候，触摸屏上会显示已经定位完成的状态。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是相对图1的俯视图。

图3是相对图1的侧视图。

图4是本发明中链轮箱的结构剖视图。

图5是本发明中链轮箱的结构示意图。

图6是本发明中链轮箱另一实施例的结构示意图。

图7是本发明中链轮箱另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1和图5所示，一种具有绝对值编码器小车链轮定位系统的抓斗桥式起重机，包括导轨1、起重机小车2以及控制装置，起重机小车2通过小车车轮4滑动连接在导轨1上，起重机小车2上安装有卷筒5，卷筒5通过钢丝绳6连接有抓斗7，抓斗7下方设置有多个垃圾投料口3，卷筒5上通过电机8和减速机9驱动转动，其特征是，所述起重机小车2一侧固定有链轮箱10，链轮箱10内通过轴承11转动连接有链轮轴12，链轮轴12上套接有链轮13，链轮13上连接沿导轨1的长度方向延伸的链条14，链轮轴12一端连接有绝对值编码器15，绝对值编码器15与控制装置电性连接。

作为本发明更具体的实施方案：

所述链轮13两侧的链轮箱10上对称安装有两张紧轮16，两张紧轮16同时与链条14张紧连接。

所述起重机小车2上安装有驱动小车车轮4的小车电机17，使起重机小车2在导轨1上移动，小车电机17与控制装置电性连接。

所述绝对值编码器15上设有编码器轴1501，编码器轴1501与链轮轴一端连接。

所述绝对值编码器15通过编码器支架18安装在链轮箱10一侧。

所述控制装置包括PLC和变频器。

所述控制装置还包括触摸屏、PROFIBUS-DP总线通信卡及变频器等，所述的PROFIBUS-DP总线通讯卡安装在变频器卡槽中，所述的带DP接口的多圈绝对值编码器、变频器均与PROFIBUS-DP总线通讯卡连接。

本发明专利的工作原理是：

（1）首先在控制装置中初始设定定位的精度ε≤50mm，选择某个垃圾投料口进行投料，其坐标为y0；

（2）当开始投料时，小车开始运行，链轮与链条啮合并转动，带动链轮轴转动，使得与链轮轴连接的绝对值编码器不断进行实时测量，将产生的格雷码数据传输到PLC控制系统，转换成二进制的数值，即实际小车轮转的圈数M和不够一圈的步数N，然后根据小车的尺寸参数（长度、宽度等数据）计算出其实际的位移y；

（3）小车向投料口运行过程中，判断条件y-y0≤ε是否成立，若条件成立，则定位完成，则小车电机停止运行，电机和减速机驱动卷筒对抓斗进行升降抓取垃圾和投料；若不成立，继续调节直到达到所要求的定位精度。

起重机小车运行包括高速前进、低速定位两个过程；定位的阶段则处于小车低速过程。

按上述技术方案，所述PLC的CPU还连接有静态随机存储器SRAM和复位模块。

按上述技术方案，所述PLC采用现场总线通信方式，传输波特率达到1.5M/s。

按上述技术方案，所述绝对值编码器配置有PROFIBUS-DP通讯卡。

按上述技术方案，所述多圈的绝对值编码器型号为A3M60B-S4PB013X13，分辨率达到8192×8192。

按上述技术方案，触摸屏通过RJ45以太网接口与PLC相连。

作为另一实施例，如图6至图7所示，所述两张紧轮16之间的链轮箱安装有两链轮，包括主链轮19和备用链轮20，主链轮19上的主链轮轴1901一端连接有主绝对值编码器21，备用链轮20上的备用链轮轴2001一端连接有备用绝对值编码器22；本实施例增设备用链轮20、备用链轮轴2001以及备用绝对值编码器22，是防止主绝对值编码器21失效或因其他故障损坏后，可以通过备用绝对值编码器22进行后备使用，无需即时重新安装后拆解维修，提高工作效率和机器工作的稳定性。

以上所述的具体实施例，仅为本发明较佳的实施例而已，举凡依本发明申请专利范围所做的等同设计，均应为本发明的技术所涵盖。

Claims (6)

1.一种具有绝对值编码器小车链轮定位系统的抓斗桥式起重机，包括导轨（1）、起重机小车（2）以及控制装置，起重机小车（2）通过小车车轮（4）滑动连接在导轨（1）上，起重机小车（2）上安装有卷筒（5），卷筒（5）行通过钢丝绳（6）连接有抓斗（7），抓斗（7）下方设置有多个垃圾投料口（3），卷筒（5）上通过电机（8）和减速机（9）驱动转动，其特征是，所述起重机小车（2）一侧固定有链轮箱（10），链轮箱（10）内通过轴承（11）转动连接有链轮轴（12），链轮轴（12）上套接有链轮（13），链轮（13）上连接沿导轨1的长度方向延伸的链条（14），链轮轴（12）一端连接有绝对值编码器（15），绝对值编码器（15）与控制装置电性连接；

所述绝对值编码器（15）上设有编码器轴（1501），编码器轴（1501）与链轮轴一端连接。

2.根据权利要求1所述具有绝对值编码器小车链轮定位系统的抓斗桥式起重机，其特征是，所述链轮（13）两侧的链轮箱（10）上对称安装有两张紧轮（16），两张紧轮（16）同时与链条（14）张紧连接。

3.根据权利要求1所述具有绝对值编码器小车链轮定位系统的抓斗桥式起重机，其特征是，所述起重机小车（2）上安装有驱动小车车轮（4）的小车电机（17），使起重机小车（2）在导轨（1）上移动，小车电机（17）与控制装置电性连接。

4.根据权利要求2所述具有绝对值编码器小车链轮定位系统的抓斗桥式起重机，其特征是，所述两张紧轮（16）之间的链轮箱安装有两链轮，包括主链轮（19）和备用链轮（20），主链轮（19）上的主链轮轴（1901）一端连接有主绝对值编码器（21），备用链轮（20）上的备用链轮轴（2001）一端连接有备用绝对值编码器（22）。

5.根据权利要求1所述具有绝对值编码器小车链轮定位系统的抓斗桥式起重机，其特征是，所述绝对值编码器（15）通过编码器支架（18）安装在链轮箱（10）一侧。

6.根据权利要求1所述具有绝对值编码器小车链轮定位系统的抓斗桥式起重机，其特征是，所述控制装置包括PLC和变频器。