CN104569471B - 卷扬转速检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种卷扬转速检测装置及方法，卷扬转速检测装置包括：减速机和转速检测传感器(3)，减速机设置在卷扬滚筒(2)的一侧，减速机的输入端与卷扬滚筒(2)同轴设置，能够将卷扬滚筒(2)的转速按照预设的增速比增加，转速检测传感器(3)设置在靠近减速机输出端最末级齿轮圆周的位置，能够实时检测最末级齿轮的转动齿数或圈数进而确定出卷扬滚筒(2)的转速。本发明的装置及方法能够对卷扬系统进行实时的速度检测，并提高检测精度；而且结构简单，安装方便，无需对马达的内部结构进行改制，因而能够降低加工和装配难度从而更加容易进行检测，进而降低检测成本；另外结构相对独立，便于维修。

Description

卷扬转速检测装置及方法

技术领域

本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种卷扬转速检测装置及方法。

背景技术

工程机械中的卷扬系统是实现重物升降运动，控制重物升降速度的一种起升装置。卷扬系统包括卷扬减速机、滚筒及缠绕在滚筒上的钢丝绳等组成，通过液压马达控制滚筒的周期性旋转以实现卷扬钢丝绳的收放，进一步实现重物的升降。

为了能够较为准确地控制卷筒的运动，最好能对卷扬系统的转速进行检测，传统技术主要通过转速检测传感器与卷扬机滚筒外圈啮合，对卷扬机滚筒外圈速度进行检测，转速检测传感器依靠固定工装连接在卷扬支架上。该检测方式虽然可以方便快捷地检测卷扬系统的转速，但在检测过程中需要浪费较大的人力和物力进行检测设备的安装和调试，且该检测方法精确度不高，也不能对卷扬系统进行实时的速度检测。

为了解决实时检测的问题，现有技术中出现了如图1所示的检测装置，通过检测卷扬系统马达的转速来间接地检测卷扬机滚筒转速。该装置在马达1a的内部输出轴上增加一个齿轮盘3a，利用转速检测传感器2a检测齿轮盘3a转动的齿数或圈数，从而间接对卷扬机滚筒的转速进行实时检测。该检测装置虽然能对卷扬转速进行实时检测，且检测精度较高，但需要在卷扬马达的内部增加齿轮盘，生产这种马达需要对加工马达的模具重新开模，且加工工艺要求较高，制造成本较高，这都使得检测难度大且成本很昂贵，因而在国内工程机械行业不能得到广泛的应用。

发明内容

本发明的目的是提出一种卷扬转速检测装置及方法，能够在提高检测精度的同时，降低检测难度并且降低检测成本。

为实现上述目的，本发明一方面提供了一种卷扬转速检测装置，包括：减速机和转速检测传感器3，所述减速机设置在卷扬滚筒2的一侧，所述减速机的输入端与所述卷扬滚筒2同轴设置，能够将所述卷扬滚筒2的转速按照预设的增速比增加，所述转速检测传感器3设置在靠近所述减速机输出端最末级齿轮圆周的位置，能够实时检测所述最末级齿轮的转动齿数或圈数进而确定出所述卷扬滚筒2的转速。

进一步地，所述减速机和所述转速检测传感器3集成在三圈保护器4内。

进一步地，所述三圈保护器4的外壳10端部设有第一安装圆盘7，所述外壳10内设有所述减速机和三圈保护模块13，所述减速机位于所述第一安装圆盘7和所述三圈保护模块13之间，所述转速检测传感器3安装在所述外壳10上。

进一步地，所述减速机的所述输入端为第一轴11，所述输出端为第二轴15，所述第一轴11上设有主动齿轮5，所述第二轴15上套设有与所述主动齿轮5相啮合的增速齿轮17，所述转速检测传感器3设置在靠近所述增速齿轮17圆周的位置。

进一步地，所述增速齿轮17包括同轴固定的啮合齿盘和检测齿盘，所述检测齿盘的直径大于所述啮合齿盘的直径；

所述啮合齿盘与所述主动齿轮5相啮合，能够将所述卷扬滚筒2的转速按照所述预设的增速比增加，所述转速检测传感器3设置在靠近所述检测齿盘圆周的位置。

进一步地，所述第一安装圆盘7和所述三圈保护模块13之间依次设有第二安装圆盘8和第三安装圆盘12，用于安装所述第一轴11和所述第二轴15。

进一步地，所述第一轴11通过轴套6与所述卷扬滚筒2的输出端连接，所述轴套6能够将所述卷扬滚筒2的转速传递到所述第一轴11。

进一步地，所述主动齿轮5包括：同轴固定的主动增速齿盘和主动减速齿盘，所述主动增速齿盘与所述啮合齿盘相啮合，所述主动减速齿盘通过减速齿轮16进行减速，将所述卷扬滚筒2的转速减速后传递到所述第二轴15，所述三圈保护模块13与所述第二轴15连接。

进一步地，所述减速机和所述转速检测传感器3设置在马达1与所述卷扬滚筒2之间的位置。

进一步地，其特征在于，还包括分析模块，所述分析模块与所述转速检测传感器3连接，能够将所述最末级齿轮的转动齿数或圈数换算成所述卷扬滚筒2的转速。

为实现上述目的，本发明另一方面提供了一种卷扬转速检测方法，基于上述的卷扬转速检测装置，包括如下步骤：

减速机将卷扬滚筒2的转速按照预设的增速比增加；

转速检测传感器3实时检测所述减速机输出端最末级齿轮的转动齿数或圈数。

进一步地，所述卷扬转速检测装置还包括与所述转速检测传感器3连接的分析模块，还包括步骤：

所述分析模块将最末级齿轮的转动齿数或圈数换算成所述卷扬滚筒2的转速。

基于上述技术方案，本发明实施例的卷扬转速检测装置，设置在卷扬滚筒的一侧，通过减速机对卷扬滚筒输出的转速按照预设的增速比增加，并利用转速检测传感器检测增速后的转速。此种装置能够对卷扬系统进行实时的速度检测，并提高检测精度；而且结构简单，安装方便，无需对马达的内部结构进行改制，因而能够降低加工和装配难度，从而使检测过程变得更加容易，进而降低检测成本；另外该装置结构相对独立，便于维修。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中卷扬转速检测装置的结构示意图；

图2为本发明卷扬转速检测装置的安装示意图；

图3为本发明卷扬转速检测装置的一个实施例的剖视图；

图4为本发明卷扬转速检测装置的一个实施例的原理图；

图5为本发明卷扬转速检测装置的转速检测传感器的检测示意图。

附图标记说明

1a－马达；2a－转速检测传感器；3a－齿轮盘；

1－马达；2－卷扬滚筒；3－转速检测传感器；4－三圈保护器；5－主动齿轮；6－轴套；7－第一安装圆盘；8－第二安装圆盘；9－第一销轴；10－外壳；11－第一轴；12－第三安装圆盘；13－三圈保护模块；14－第二销轴；15－第二轴；16－减速齿轮；17－增速齿轮。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

针对现有技术中的卷扬转速检测方式制造工艺要求较高，且各方面成本较高，使其不能得到广泛应用，本发明的卷扬转速检测装置突破在马达内部输出轴上增加齿轮盘进行速度检测的方式，提出一种检测难度和成本较低的卷扬转速检测装置，下面将进行详细阐述。

在本发明的一个实施例中，如图2和图3所示，卷扬转速检测装置包括：减速机和转速检测传感器3，减速机设置在卷扬滚筒2的一侧，减速机的输入端与卷扬滚筒2同轴设置，能够将卷扬滚筒2的转速按照预设的增速比增加，转速检测传感器3设置在靠近减速机输出端最末级齿轮圆周的位置，能够实时检测最末级齿轮的转动齿数或圈数进而确定出卷扬滚筒2的转速。其中减速机主要是通过齿轮啮合的方式实现将一种转速和扭矩转变成另外一种转速和扭矩，根据减速机啮合齿轮的齿数不同可以实现减速和增速功能。

下面通过对比来具体分析本发明相对于现有技术所能达到的技术效果：

(1)检测精度：现有技术的卷扬转速检测装置在马达内部的输出轴上安装齿轮盘用于转速检测，而本发明则将卷扬滚筒的转速按照预设的增速比增加，这样使得检测误差相对于增加后的转速所占的比值减小，因而能够在对卷扬系统实时检测的过程中提高检测精度。

(2)检测成本：现有技术的卷扬转速检测装置将齿轮盘安装于马达内部，因为马达为较为精密的部件，也对齿轮盘的加工精度提出了较高的要求，同时需要对马达的内部结构进行改制，并且马达的加工需要重新开模，从而造成系统的检测成本大幅增加。而本发明的实施例则将检测装置设置在卷扬滚筒的一侧，在结构上不需要与马达耦合在一起，也不需要进行复杂的改制，因而能够降低检测成本。

(3)加工及装配：现有技术在增加了检测模块的前提下，要保证马达的工作性能不受影响，必然对马达的加工工艺提出更高的要求，同样对加工设备的精度要求也更高；同时由于增加了新的零部件，也提高了马达实际的装配难度。而本发明的实施例结构简单，对结构件的加工精度和加工工艺没有太高的要求，也不需要特定的机床进行加工，而且安装时也较为方便。

(4)维修方面：现有技术的卷扬转速检测装置在马达内部安装了齿轮盘，增大了马达的体积和重量，若转速检测齿轮盘出现磨损或者偏心等故障，维修非常困难。而本发明的转速检测装置与马达独立设置，不会对马达造成影响，且减速机体积小，结构相对独立，对整车的性能基本没有影响，出现故障时维修很方便。

在一种布局形式中，如图2所示，减速机和转速检测传感器3集成在三圈保护器4内。在另一种布局形式中，减速机和转速检测传感器3设置在马达1与卷扬滚筒2之间的位置，卷扬转速检测装置作为一个独立的过渡模块。

下面所给出的实施方式均以转速检测装置设置在三圈保护器4内为例，在本发明转速检测装置的一种具体结构中，如图3所示，三圈保护器4的外壳10端部设有第一安装圆盘7，外壳10内设有减速机和三圈保护模块13，减速机位于第一安装圆盘7和三圈保护模块13之间，转速检测传感器3安装在外壳10上。

本实施例的卷扬转速检测装置安装在三圈保护器4内部，并设置在三圈保护器4的第一安装圆盘7与三圈保护模块13之间，结构相对比较独立，因而只需对三圈保护器4进行简单改进，结构简单，安装方便；且改进点对结构的加工精度和加工工艺要求并不高，也不需要特定的加工设备；而且也不会对卷扬系统的复杂部件进行改制，能够降低检测成本；另外将减速器设置在三圈保护器内部对整车的性能基本没有影响，检测维修较为方便。

进一步地，如图3所示，减速机的输入端为第一轴11，输出端为第二轴15，第一轴11上设有主动齿轮5，且主动齿轮5通过第一销轴9固定在第一轴11上，第二轴15上套设有与主动齿轮5相啮合的增速齿轮17，转速检测传感器3设置在靠近增速齿轮17圆周的位置。本实施例采用一级增速，主动齿轮5和增速齿轮17的参数按照预设的增速比进行设计，可以提高对转速实时检测的精度。另外，为了达到更高的检测精度，设计人员也可以根据检测要求及空间尺寸设计多级增速，这种情况下，转速检测传感器3设置在靠近最末级齿轮圆周的位置。

优选地，增速齿轮17为双联齿轮，包括同轴固定的啮合齿盘和检测齿盘，检测齿盘的直径大于啮合齿盘的直径；啮合齿盘与主动齿轮5相啮合，能够将卷扬滚筒2的转速按照预设的增速比增加，转速检测传感器3设置在靠近检测齿盘圆周的位置。在这个实施例中，单独设置一个用于检测的直径较大的检测齿盘，更加方便于检测。图5为转速检测传感器3的检测示意图，A表示增速齿轮的旋转方向，转速检测传感器3与增速齿轮17的检测齿盘保持合适的距离，且转速检测传感器3及检测齿盘的安装尺寸要保证较高的精度，以确保能够精确地进行转速检测。检测齿盘的齿数和模数要根据传感器的响应频率进行设计。当然，增速齿轮17也可以是单个齿轮盘，能够在与主动齿轮5啮合的同时采用转速检测传感器3进行检测。

优选地，转速检测传感器3为霍尔式转速传感器、光电式转速传感器、电容式转速传感器或变磁阻式转速传感器等，设计人员可以根据需要的检测原理和精度进行选择。转速检测传感器3是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并将检测到的信息，按一定规律变换成为电信号或其它所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，是实现自动检测和自动控制的首要环节。

在更具体的结构设计中，第一安装圆盘7和三圈保护模块13之间依次设有第二安装圆盘8和第三安装圆盘12，用于安装第一轴11和第二轴15。

优选地，第一轴11通过轴套6与卷扬滚筒2的输出端连接，轴套6能够将卷扬滚筒2的转速传递到第一轴11。

在本发明的另一个实施例中，主动齿轮5为双联齿轮，包括：同轴固定的主动增速齿盘和主动减速齿盘，主动增速齿盘与啮合齿盘相啮合，主动减速齿盘通过减速齿轮16进行减速，将卷扬滚筒2的转速减速后传递到第二轴15，且最后一级减速齿轮16通过第二销轴14固定在第二轴15上，三圈保护模块13与第二轴15连接。

对于图3所示的实施例，其简化的工作原理如图4所示，卷扬滚筒2的转速通过轴套6传递给第一轴11，从而带动主动齿轮5转动，至此动力分为两路进行传递：其一，主动齿轮5的主动增速齿盘与增速齿轮17的啮合齿盘相啮合，实现了将卷扬滚筒2的转速按照预设的增速比增加，再通过转速检测传感器3实时测量检测齿盘的转动齿数或圈数，据此能够确定卷扬滚筒2的实际转速；第二，主动齿轮5的主动减速齿盘与减速齿轮16啮合，经过若干级(例如5级或7级)减速后，最末级减速齿轮16将转速传递给第二轴15，并通过三圈保护模块13对减速后的转速值进行实时监测，从而检测卷扬机的钢丝绳圈数。

在上述的所有实施例中，卷扬转速检测装置还包括分析模块，分析模块与转速检测传感器3连接，能够将最末级齿轮的转动齿数或圈数换算成卷扬滚筒2的转速。工程人员可以预先在分析模块中存储换算时所用到的运算关系。转速检测传感器3实时检测到减速机最末级齿轮的转动齿数或圈数后，可以通过人工将其换算成卷扬滚筒2的转速。当然，为了提高自动化检测的效率和准确性，采用分析模块与转速检测传感器3连接，能够采集到减速机最末级齿轮的转动齿数或圈数，然后按照一定的运算关系自动换算成卷扬滚筒2的实际转速，再反馈给其它控制模块，并由控制模块对卷扬滚筒2的转速进行调整。

此外，本发明另一方面还提供了一种卷扬转速检测方法，基于上述实施例的卷扬转速检测装置，包括如下步骤：减速机将卷扬滚筒2的转速按照预设的增速比增加；然后转速检测传感器3实时检测减速机输出端最末级齿轮的转动齿数或圈数。

由于现有技术的卷扬转速检测装置在马达内部的输出轴上安装齿轮盘用于转速检测，而本发明的卷扬转速检测方法则将卷扬滚筒的转速按照预设的增速比增加，这样使得检测误差相对于增加后的转速所占的比值减小，因而能够提高检测精度。

进一步地，在卷扬转速检测装置还包括与转速检测传感器3连接的分析模块的实施例中，还包括步骤：分析模块将最末级齿轮的转动齿数或圈数换算成卷扬滚筒2的转速，工程人员可以预先在分析模块中存储换算时所用到的运算关系。这一步骤能够提高卷扬转速自动化检测的效率和准确性，减轻检测人员的工作负担。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种卷扬转速检测装置，其特征在于，包括：减速机和转速检测传感器(3)，所述减速机设置在卷扬滚筒(2)的一侧，所述减速机的输入端与所述卷扬滚筒(2)同轴设置，能够将所述卷扬滚筒(2)的转速按照预设的增速比增加，所述转速检测传感器(3)设置在靠近所述减速机输出端最末级齿轮圆周的位置，能够实时检测所述最末级齿轮的转动齿数或圈数进而确定出所述卷扬滚筒(2)的转速；

所述减速机和所述转速检测传感器(3)集成在三圈保护器(4)内。

2.根据权利要求1所述的卷扬转速检测装置，其特征在于，所述三圈保护器(4)的外壳(10)端部设有第一安装圆盘(7)，所述外壳(10)内设有所述减速机和三圈保护模块(13)，所述减速机位于所述第一安装圆盘(7)和所述三圈保护模块(13)之间，所述转速检测传感器(3)安装在所述外壳(10)上。

3.根据权利要求2所述的卷扬转速检测装置，其特征在于，所述减速机的所述输入端为第一轴(11)，所述输出端为第二轴(15)，所述第一轴(11)上设有主动齿轮(5)，所述第二轴(15)上套设有与所述主动齿轮(5)相啮合的增速齿轮(17)，所述转速检测传感器(3)设置在靠近所述增速齿轮(17)圆周的位置。

4.根据权利要求3所述的卷扬转速检测装置，其特征在于，所述增速齿轮(17)包括同轴固定的啮合齿盘和检测齿盘，所述检测齿盘的直径大于所述啮合齿盘的直径；

所述啮合齿盘与所述主动齿轮(5)相啮合，能够将所述卷扬滚筒(2)的转速按照所述预设的增速比增加，所述转速检测传感器(3)设置在靠近所述检测齿盘圆周的位置。

5.根据权利要求3所述的卷扬转速检测装置，其特征在于，所述第一安装圆盘(7)和所述三圈保护模块(13)之间依次设有第二安装圆盘(8)和第三安装圆盘(12)，用于安装所述第一轴(11)和所述第二轴(15)。

6.根据权利要求3所述的卷扬转速检测装置，其特征在于，所述第一轴(11)通过轴套(6)与所述卷扬滚筒(2)的输出端连接，所述轴套(6)能够将所述卷扬滚筒(2)的转速传递到所述第一轴(11)。

7.根据权利要求4所述的卷扬转速检测装置，其特征在于，所述主动齿轮(5)包括：同轴固定的主动增速齿盘和主动减速齿盘，所述主动增速齿盘与所述啮合齿盘相啮合，所述主动减速齿盘通过减速齿轮(16)进行减速，将所述卷扬滚筒(2)的转速减速后传递到所述第二轴(15)，所述三圈保护模块(13)与所述第二轴(15)连接。

8.根据权利要求1～7任一所述的卷扬转速检测装置，其特征在于，还包括分析模块，所述分析模块与所述转速检测传感器(3)连接，能够将所述最末级齿轮的转动齿数或圈数换算成所述卷扬滚筒(2)的转速。

9.一种卷扬转速检测方法，基于权利要求1～8任一所述的卷扬转速检测装置，其特征在于，包括如下步骤：

减速机将卷扬滚筒(2)的转速按照预设的增速比增加；

转速检测传感器(3)实时检测所述减速机输出端最末级齿轮的转动齿数或圈数。

10.根据权利要求9所述的卷扬转速检测方法，其特征在于，所述卷扬转速检测装置还包括与所述转速检测传感器(3)连接的分析模块，还包括步骤：

所述分析模块将最末级齿轮的转动齿数或圈数换算成所述卷扬滚筒(2)的转速。