CN105466711B - 移载机设备的故障自诊断装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种移载机设备的故障自诊断装置，包括：控制器、变频器、绝对式编码器、后限位开关、前限位开关、位移传感器；所述后限位开关和前限位开关分别安装在移载机支撑底座上输送轨的后端和前端；所述绝对式编码器安装在移载机的齿轮箱的主齿轮轴上；所述位移传感器安装在移载机的伸缩叉伸出极限时末端的正下方；所述控制器电连接绝对式编码器、后限位开关、前限位开关和位移传感器；控制器通过变频器连接移载机的驱动电机。本发明能够对移载机齿轮箱磨损和伸缩叉末端下沉进行监测诊断，从而在移载机相应故障发生前进行预警，减少了人工定期维护和检修次数。

Description

移载机设备的故障自诊断装置
技术领域
本发明合计自动化装备技术领域，尤其是一种移载机的故障诊断装置。
背景技术
在汽车生产制造过程中，生产线中的设备发生故障就可能会造成整个生产线的停止运行，这样对汽车生产制造厂商造成的损失是相当巨大的，故保障汽车生产线中关键设备的连续运行具有重大的现实意义。移载机作为一种自动化移载设备，主要用于汽车总装线中线体间物料的移载，从而实现了不同线体间物料的交换。而移载机作为汽车总装线中的关键设备，其发生故障就会造成整个汽车总装线的停止运行，故对移载机设备设计故障自诊断装置也就具有非常现实的意义。传统的移载机设备并没有对其关键部件安装相应传感器进行实时自动检测，也就无法提前对移载机的故障进行预警，完全需要人工进行定期的维护和检修。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种移载机设备的故障自诊断装置，能够对齿轮箱磨损和伸缩叉末端下沉进行监测诊断，从而在移载机相应故障发生前进行预警，减少了人工定期维护和检修次数。本发明采用的技术方案是：
一种移载机设备的故障自诊断装置，包括：控制器、变频器、绝对式编码器、后限位开关、前限位开关、位移传感器；
所述后限位开关和前限位开关分别安装在移载机支撑底座上输送轨的后端和前端；
所述绝对式编码器安装在移载机的齿轮箱的主齿轮轴上；
所述位移传感器安装在移载机的伸缩叉伸出极限时末端的正下方；
所述控制器电连接绝对式编码器、后限位开关、前限位开关和位移传感器；控制器通过变频器连接移载机的驱动电机。
进一步地，后限位开关、前限位开关均采用接近开关，接近开关的数字信号通过数字量输入扩展模块输入至控制器。
进一步地，位移传感器通过模拟量输入扩展模块连接至控制器。
进一步地，绝对式编码器通过Profibus接口连接控制器。
进一步地，控制器采用PLC。
本发明的优点在于
1）对移载机故障诊断和监测实现了自动化，减少了人工定期检修，节约人力。
2）对移载机引起故障的部件数据实时监测，可提前预警。
附图说明
图1为本发明的机械结构组成示意图。
图2为本发明的电原理图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本实施例的一种移载机设备，包括支撑底座1，支撑底座1上设有左右两根输送轨，左右输送轨上分别设有左伸缩叉4和右伸缩叉7；在支撑底座1左右输送轨下分别设有左齿轮箱2和右齿轮箱10，驱动电机3（采用减速电机）驱动左齿轮箱2中的主齿轮，从而带动左齿轮箱2中的传动齿轮，通过齿轮齿条传动方式实现左伸缩叉4的伸缩，右伸缩叉7与左伸缩叉4的情况类似，只是其动力是左齿轮箱2的主齿轮轴通过万向联轴器12传递到右齿轮箱10的，这样也保证了左右伸缩叉的同步伸缩。
本发明基于已有的移载机设备进行改造，使得其具备故障自诊断功能，包括：PLC、变频器、绝对式编码器9、后限位开关11、前限位开关8、左位移传感器5和右位移传感器6；PLC电连接绝对式编码器9、后限位开关11、前限位开关8和左、右位移传感器；PLC通过变频器连接移载机的驱动电机3。
在移载机支撑底座1上的右输送轨（也可以在左输送轨）的后端和前端分别设置后限位开关11和前限位开关8；后限位开关11、前限位开关8均采用接近开关；
故障自诊断装置机械部分，包括伸缩叉末端下沉位移检测部分和齿轮箱磨损检测部分。对于末端下沉位移检测部分，左位移传感器5和右位移传感器6分别安装在固定在地面的安装板上，安装板的位置为左伸缩叉4和右伸缩叉7伸出极限时末端的正下方。
对于齿轮箱磨损检测部分，在右齿轮箱10的主齿轮轴上钻直径为6mm的孔，将绝对式编码器9通过过盈配合与主齿轮轴连接，从而检测右齿轮箱主齿轮轴的绝对角度。
参见图2，图2为本发明控制原理框图。控制器PLC电连接绝对式编码器9、后限位开关11、前限位开关8和左、右位移传感器；PLC通过变频器连接移载机的驱动电机3。
控制器选用西门子的s7-300系列的319-3PN/DP型PLC，选用西门子数字量输入扩展模块SM321扩展数字输入口来检测接近开关的信号，选用西门子SM-331模拟量输入扩展模块扩展模拟输入口，驱动电机的变频器选用西门子的SINAMICS G120型号的变频器。PLC通过Profibus接口将控制信号传递到变频器，从而控制驱动电机3运转，而变频器同样需要通过Profibus接口将采集到的电机数据传递到PLC。接近开关的数字信号连接到西门子数字量输入扩展模块SM321，从而由主控制器的PLC采集。检测伸缩叉末端下沉的位移传感器选用IFM公司的IM5141电感式位移传感器，其通信接口为4-20ma的模拟量，从而需要连接到PLC的SM-331模拟量输入扩展模块。检测齿轮箱磨损的绝对式旋转编码器选用IFM公司的多圈式绝对值编码器RM3001，该编码器分辨率为25位，通信接口是Profibus接口，PLC从而可以通过自带的Profibus接口读取该编码器的数据。
本发明的故障诊断原理是：
1）机械部分；
对于全新完好的移载机，当伸缩叉缩回至触发后限位开关11时，通过绝对式编码器9输出一个右齿轮箱主齿轮轴的绝对角度，当移载机使用较长时间，齿轮箱有磨损时，绝对式编码器9输出的值与移载机完好时输出的值有差异，根据此差异的大小可监测齿轮箱的磨损。
对于全新完好的移载机，当伸缩叉完全伸出触发前限位开关8时，通过左位移传感器5和右位移传感器6可分别测量到左、右伸缩叉末端距左位移传感器5和右位移传感器6的间距值；而当移载机使用较长时间后，伸缩叉伸出极限时末端可能会较全新状态时有下沉，测得的伸缩叉末端距位移传感器的间距值变化就可以监测伸缩叉末端的下沉。
2）电气部分；
变频器通过Profibus接口将采集到的电机数据传递到PLC，从而PLC可实时监测驱动电机3的工作电压，电流等数据，发现异常时可及时判断出电机故障。

Claims (4)

1.一种移载机设备的故障自诊断装置，其特征在于，包括：控制器、变频器、绝对式编码器(9)、后限位开关(11)、前限位开关(8)、位移传感器；
所述后限位开关(11)和前限位开关(8)分别安装在移载机支撑底座(1)上输送轨的后端和前端；
所述绝对式编码器(9)安装在移载机的齿轮箱的主齿轮轴上；
所述位移传感器安装在移载机的伸缩叉伸出极限时末端的正下方；
所述控制器电连接绝对式编码器(9)、后限位开关(11)、前限位开关(8)和位移传感器；控制器通过变频器连接移载机的驱动电机(3)；
当伸缩叉缩回至触发后限位开关(11)时，通过绝对式编码器(9)输出一个齿轮箱主齿轮轴的绝对角度；
当伸缩叉完全伸出触发前限位开关(8)时，通过左位移传感器(5)和右位移传感器(6)分别测量到左、右伸缩叉末端距左位移传感器(5)和右位移传感器(6)的间距值；
后限位开关(11)、前限位开关(8)均采用接近开关，接近开关的数字信号通过数字量输入扩展模块输入至控制器。
2.如权利要求1所述的移载机设备的故障自诊断装置，其特征在于：
位移传感器通过模拟量输入扩展模块连接至控制器。
3.如权利要求1所述的移载机设备的故障自诊断装置，其特征在于：
绝对式编码器(9)通过Profibus接口连接控制器。
4.如权利要求1所述的移载机设备的故障自诊断装置，其特征在于：
控制器采用PLC。
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