CN107720125B - 一种双电机驱动安全型滚筒装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械技术领域，具体涉及一种双电机驱动安全型滚筒装置及其控制方法。其中本发明控制系统包括主动电机、从动电机、启动开关、速度继电器、定时器、报警器。打开启动开关，接通电源，启动开关给出启动信号后，同时启动主动电机及定时器，同时连带主动电机上的速度继电器也随之启动，若主动电机转速达到速度继电器工作转速130r/min，定时器复位，不输出超时信号，即不启动从动电机；若主动电机出现故障，无法达到速度继电器工作转速130r/m时，定时器不复位，在到达设定时限2s后，输出超时信号，启动从动电机。本发明具有准确性高、高度安全性、工作效率高、及时避免回落、占地面积小，经久耐用、适合于重载工况应用。
Description
技术领域
本发明属于机电技术领域，具体涉及一种双电机驱动安全型滚筒装置及其控制方法。
背景技术
目前，滚筒装置是一种非常重要的机械装置，一般采用单个交流异步电机驱动，通常将电机设置在滚筒外的支架上，电机和滚筒之间采用链条传动机构或者多级齿轮减速器进行减速，广泛应用于各种领域，例如：在粮食的输送中，采用输送带进行粮食的输送工具，通过滚筒装置驱动输送带的前行，广泛用于农业机械领域；在港口的码头中，采用滚筒装置作为动力部件的起升装置，通过缠绕在滚筒装置上的钢绳吊运货物；在楼房的电梯中，采用滚筒装置作为笼式电梯的钢绳的缠绕装置。特别是在重载场合，例如在建筑工地，滚筒装置作为卷扬机的主要部件尤为重要。
目前，卷扬机中的滚筒装置主要采用单驱动电机工作，一旦出现驱动电机故障，通常会出现重物回落，造成物品损害，甚至导致人员伤亡；部分卷扬机设置有卡紧装置可以在一定程度上避免重物落地，但是卡紧装置一般在驱动电机停止后才启动，当卡紧时，重物已经回落很多，不能一定保证物品和人员的安全；同时损坏的驱动电机需要维修，不能马上继续工作，导致工作效率下降，浪费时间。
滚筒装置在实际应用中还存在占地面积大的问题，滚筒装置的链条传动机构或者多级齿轮减速器的体积较大而使得滚筒装置的占地面积较大，并且交流异步电机不具有制动功能，滚筒装置需要另外配置制动器，进一步增加了占地面积。因此，研制一种占地面积小、能够确保物品和人员安全、工作效率高，准确性高、及时有效的滚筒装置是非常必要的。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种双电机驱动安全型滚筒装置及其控制方法。本发明双电机驱动安全型滚筒装置及其控制方法具有准确性高、安全、工作效率高、及时避免回落、占地面积小，经久耐用等优点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为。
一种双电机驱动安全型滚筒装置，包括用于支撑滚筒的底座，所述底座由底板和连接于底板左右两侧的立柱构成，所述底座的左侧立柱上固定安装有左挡板，所述底座右侧立柱上固定安装有右挡板，所述滚筒两端的中心轴分别通过轴承安装在所述左挡板和所述右挡板上，所述左挡板和所述右挡板的外侧分别安装摆线针轮减速器Ⅰ和所述摆线针轮减速器Ⅱ，所述摆线针轮减速器Ⅰ和所述摆线针轮减速器Ⅱ的输出轴通过花键与所述滚筒的中心轴连接位于同一直线， 所述摆线针轮减速器Ⅰ和所述摆线针轮减速器Ⅱ的输入轴端分别连接主动电机和从动电机；所述主动电机和所述从动电机均为步进电机。所述主动电机（5-1）通过连轴器（8）连接有速度继电器（7）。
进一步的，所述摆线针轮减速器Ⅰ和摆线针轮减速器Ⅱ的减速比相同。
本发明的一种优选方案，所述主动电机和所述从动电机均为伺服电机。
进一步的，所述主动电机和从动电机的输出功率相同。
本发明的另一种优选方案，所述主动电机的输出功率大于从动电机的输出功率。
进一步的，所述左挡板和/或右挡板通过螺栓固定连接到底座的立柱上。
进一步的，所述安装左挡板的立柱和/或安装右挡板的立柱通过螺栓固定连接到底座上。
进一步的，所述安装左挡板的立柱和/或安装右挡板的立柱与底座之间通过焊缝固定连接。
本发明的第三种优选方案，所述中心轴的中心为内花键结构，所述摆线针轮减速器Ⅰ和所述摆线针轮减速器Ⅱ的输出轴为外花键结构，内花键结构和外花键结构形成和插接安装的花键连接。
一种双电机驱动安全型滚筒装置的控制系统，包括主动电机、从动电机、启动开关、速度继电器、定时器，报警器。打开启动开关，接通电源，启动开关给出启动信号后，同时启动主动电机及定时器，同时连带主动电机上的速度继电器也随之启动，若主动电机转速达到速度继电器工作转速130r/min，定时器复位，不输出超时信号，即不启动从动电机；若主动电机出现故障，无法达到速度继电器工作转速130r/m时，定时器不复位，在到达设定时限2s后，输出超时信号，启动从动电机，当完成本次作业后，立刻停机维修至故障排除，方可继续使用。
本发明的有益效果。
（1）本发明双电机驱动安全型滚筒装置采用两个驱动电机，其中一个为主动电机，另一个为从动电机，通过电路控制系统进行控制，当主动电机出现故障，电机转速低于130r/min时，定时器不复位，在到达设定时限2s后，输出超时信号，马上启动从动电机，可以保障重物不会回落，而且能够继续工作，避免了重物回落的危险，避免造成物品损坏和人员伤亡，同时保证了工作顺利进行，安全可靠性高，克服普通卷扬机和天吊一旦单电机损坏出现的回落、误工、物品损坏、人员受伤能问题。
（2）本发明双电机驱动安全型滚筒装置采用速度继电器与计时器配合通过电路控制系统，可以在主动电机出现故障时，无法达到速度继电器工作转速130r/m时，定时器不复位，在到达设定时限2s后，输出超时信号，马上启动从动电机，说明本发明具有准确性、及时性、可以非常精准的快速的保证整体机器的正常运行，并且本发明还可以急停，停止的速度快速准确，克服了一些纯机械结构出现故障时，例如齿轮出现重力咬合，齿轮断齿时，出现重物失控速降造成的意外事故。
（3）本发明双电机驱动安全型滚筒装置特别适合于重载场合和安全要求高的场合，例如建筑工地、电梯等，可以保证货物与人员的安全，并且体积小，移动方便。
（4）本发明双电机驱动安全型滚筒装置采用左挡板和/或右挡板者通过螺栓固定连接到底座的立柱上，可以方便于本发明滚筒的安装和拆卸。
（5）本发明双电机驱动安全型滚筒装置采用的电机为步进电机或者伺服电机，具有停电制动的功能，省去了专门的制动器的配置，具有结构简单的特点，并且转速可达到2000-4000r/min、功率大。
附图说明
图1为本发明双电机驱动安全型滚筒装置的结构示意图的主视图。
图2为本发明双电机驱动安全型滚筒装置的结构示意图的侧视图。
图3为本发明图2的A—A线的局部剖视图。
图4为本发明的电路控制图。
附图中，1为底座、2-1为左挡板、2-2为右挡板、3为滚筒、4-1为摆线针轮减速器Ⅰ、4-2为摆线针轮减速器Ⅱ、5-1为主动电机、5-2为从动电机、6为轴承、7为速度继电器、8为连轴器，图4中所述主动电机为3相电机M1，所述从动电机为3相电机M2。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
如图1-2所示，本发明双电机驱动安全型滚筒装置，包括滚筒3和用于支撑滚筒3的底座1，所述底座1由底板和连接于底板左右两侧的立柱构成，所述底座1的左侧立柱上通过螺栓固定安装有左挡板2-1，所述底座1右侧立柱上固定安装有右挡板2-2，所述滚筒3两端的中心轴分别通过轴承6安装在所述左挡板2-1和所述右挡板2-2上。
所述左挡板2-1的外侧通过螺栓固定安装线针轮减速器Ⅰ4-1，所述线针轮减速器Ⅰ4-1的输出轴与所述滚筒3中心轴位于同一直线，所述摆线针轮减速器Ⅰ4-1的输出轴与所述滚筒3的中心轴之间通过花键连接，所述摆线针轮减速器Ⅰ4-1的输入轴端连接主动电机5-1，所述主动电机5-1通过连轴器8连接有速度继电器7。
所述右挡板2-2外侧过螺栓固定安装线针轮减速器Ⅱ4-2，所述线针轮减速器Ⅱ4-2的输出轴与所述滚筒3中心轴位于同一直线，所述摆线针轮减速器Ⅱ4-2的输出轴与所述滚筒3的中心轴之间通过花键连接，所述摆线针轮减速器Ⅱ4-2的输入轴端连接从动电机5-2。
所述摆线针轮减速器Ⅰ4-1和所述摆线针轮减速器Ⅱ4-2的减速比相同；所述主动电机5-1和所述从动电机5-2均为步进电机或者伺服电机。所述主动电机5-1的输出功率大于等于从动电机5-2的输出功率相同。所述摆线针轮减速器Ⅰ4-1和所述摆线针轮减速器Ⅱ4-2的规格相同；所述主动电机5-1和所述从动电机5-2的规格相同。
所述左挡板2-1和/或右挡板2-2通过螺栓固定连接到所述底座1的立柱上。所述安装左挡板2-1的立柱和/或安装右挡板2-2的立柱通过螺栓固定连接到所述底座1上。所述安装左挡板2-1的立柱和/或安装所述右挡板2-2的立柱与所述底座1之间通过焊缝固定连接。
如图3所示：所述滚筒3右端的中心轴与所述右挡板2-2之间通过轴承6连接，该中心轴的中心加工为内花键结构，摆线针轮减速器Ⅱ42的输出轴加工为外花键结构，两者形成和插接安装的花键连接；摆线针轮减速器Ⅱ4-2的输出轴端通过螺栓固定连接到所述右挡板2-2上，所述摆线针轮减速器Ⅱ4-2的输入轴端通过螺栓固定连接有壳体具有法兰盘结构的从动电机5-2。
如图4所示：本发明的电路控制系统包括主动电机、从动电机、启动开关、速度继电器、定时器，报警器。打开启动开关，接通电源，启动开关给出启动信号后，同时启动主动电机及定时器，同时连带主动电机上的速度继电器也随之启动，若主动电机转速达到速度继电器工作转速130r/min，定时器复位，不输出超时信号，即不启动从动电机；若主动电机出现故障，无法达到速度继电器工作转速130r/m时，定时器不复位，在到达设定时限2s后，输出超时信号，启动从动电机，当完成本次作业后，立刻停机维修至故障排除，方可继续使用。
工作过程：
（1）正常工作：
首先，打开启动开关，接通电源，启动开关给出启动信号后，同时启动主动电机及定时器，同时连带主动电机上的速度继电器也随之启动，主动电机的转速可达2000r/min以上。
所述主动电机驱动所述摆线针轮减速器Ⅰ运动，所述摆线针轮减速器Ⅰ和所述摆线针轮减速器Ⅱ减速比相同，同时带动滚筒和从动电机转动。
（2）出现故障工作：
若主动电机转速达到速度继电器工作转速130r/min，定时器复位，不输出超时信号，即不启动从动电机；若主动电机出现故障，无法达到速度继电器工作转速130r/m时，定时器不复位，在到达设定时限2s后，输出超时信号，启动从动电机，从动电机的转速可达2000r/min以上。能够确保系统正常工作，当完成此次工作后，停机维修主动电机以备下次使用。
所述从动电机驱动摆线针轮减速器Ⅱ运动，所述摆线针轮减速器Ⅱ和所述摆线针轮减速器Ⅰ减速比相同，同时带动滚筒和主动电机转动。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种双电机驱动安全型滚筒装置，其特征在于：包括用于支撑滚筒（3）的底座（1），所述底座（1）由底板和连接于底板左右两侧的立柱构成，所述底座（1）的左侧立柱上固定安装有左挡板（2-1），所述底座（1）右侧立柱上固定安装有右挡板（2-2），所述滚筒（3）两端的中心轴分别通过轴承（6）安装在所述左挡板（2-1）和所述右挡板（2-2）上，所述左挡板（2-1）和所述右挡板（2-2）的外侧分别安装摆线针轮减速器Ⅰ（4-1）和摆线针轮减速器Ⅱ（4-2），所述摆线针轮减速器Ⅰ（4-1）和所述摆线针轮减速器Ⅱ（4-2）的输出轴通过花键与所述滚筒（3）的中心轴连接位于同一直线， 所述摆线针轮减速器Ⅰ（4-1）和所述摆线针轮减速器Ⅱ（4-2）的输入轴端分别连接主动电机（5-1）和从动电机（5-2）；所述主动电机（5-1）和所述从动电机（5-2）均为步进电机，所述主动电机（5-1）通过连轴器（8）连接有速度继电器（7）；
一种双电机驱动安全型滚筒装置的控制系统，包括主动电机、从动电机、启动开关、速度继电器、定时器，报警器，打开启动开关，接通电源，启动开关给出启动信号后，同时启动主动电机及定时器，同时连带主动电机上的速度继电器也随之启动，若主动电机转速达到速度继电器工作转速130r/min，定时器复位，不输出超时信号，即不启动从动电机；若主动电机出现故障，无法达到速度继电器工作转速130r/m时，定时器不复位，在到达设定时限2s后，输出超时信号，启动从动电机，当完成本次作业后，立刻停机维修至故障排除，方可继续使用。
2.根据权利要求1所述的双电机驱动安全型滚筒装置，其特征在于：所述摆线针轮减速器Ⅰ（4-1）和摆线针轮减速器Ⅱ（4-2）的减速比相同。
3.根据权利要求1所述的双电机驱动安全型滚筒装置，其特征在于：所述主动电机（5-1）和所述从动电机（5-2）均为伺服电机。
4.根据权利要求1所述的双电机驱动安全型滚筒装置，其特征在于：所述主动电机（5-1）和从动电机（5-2）的输出功率相同。
5.根据权利要求1所述的双电机驱动安全型滚筒装置，其特征在于：所述主动电机（5-1）的输出功率大于从动电机（5-2）的输出功率。
6.根据权利要求1所述的双电机驱动安全型滚筒装置，其特征在于：所述左挡板（2-1）和/或右挡板（2-2）通过螺栓固定连接到底座（1）的立柱上。
7.根据权利要求1所述的双电机驱动安全型滚筒装置，其特征在于：所述安装左挡板（2-1）的立柱和/或安装右挡板（2-2）的立柱通过螺栓固定连接到底座（1）上。
8.根据权利要求1所述的双电机驱动安全型滚筒装置，其特征在于：所述安装左挡板（2-1）的立柱和/或安装右挡板（2-2）的立柱与底座（1）之间通过焊缝固定连接。
9.根据权利要求1所述的双电机驱动安全型滚筒装置，其特征在于：所述中心轴的中心为内花键结构，所述摆线针轮减速器Ⅰ（4-1）和所述摆线针轮减速器Ⅱ（4-2）的输出轴为外花键结构，内花键结构和外花键结构形成和插接安装的花键连接。
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