CN110488878A - 一种电气管道升降装置 - Google Patents
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Abstract
一种电气管道升降装置，包括升降柱，在所述升降柱内安装有丝杆和导向杆，在所述丝杆上安装有旋转筒，旋转筒内设置有多个支撑块，所述支撑块沿丝杆上螺纹的旋转方向分布在旋转筒内壁，在旋转筒的一端连接有导向套筒，导向套筒滑动设置在导向杆上；导向杆或导向套筒上装有磁铁；所述磁铁线圈与导向杆偏心量控制电路相连接；偏心量控制电路含有位移检测电路，与位移检测电路相连的控制器将该位移信号转换为控制信号，经功率放大器放大后驱动磁铁，实现导向杆在导向套筒中的自动对中。本发明有益效果是：结构简单，导向精度高，降低了振动和噪音，减小导向杆和导向套筒的磨损，减少了维修费用。
Description
技术领域
本发明涉及一种电气管道升降装置，尤其涉及一种通过磁悬浮实现导向杆在导向套筒中定心的电气管道升降装置。
背景技术
现有的的电气管道升降装置导向杆与导向套筒之间的摩擦副为直接接触式，导向套筒与导向杆之间的存在间隙，运动过程中，导向套筒与导向杆易于发生偏心，导向精度较低，振动和噪音较大。
发明内容
本发明主要是解决电气管道升降装置中，导向套筒与导向杆易于发生偏心，导向精度较低，振动和噪音较大的不足，从而开发一种导向杆在导向套筒中自动对中的电气管道升降装置。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：电气管道升降装置，包括升降柱，在所述升降柱内安装有丝杆和导向杆，所述丝杆的上端部连接有驱动机构，在升降柱上开有矩形孔，在所述丝杆上安装有旋转筒，旋转筒内设置有多个支撑块，所述支撑块沿丝杆上螺纹的旋转方向分布在旋转筒内壁，在支撑块底部开有凹槽，凹槽内转动设置有滚轮，滚轮与螺纹啮合，在旋转筒的一端连接有导向套筒，导向套筒滑动设置在导向杆上，旋转筒的另一端还连接有夹头且夹头穿过矩形孔，在导向
套筒远离旋转筒的一侧内壁上设有方形盲孔，方形盲孔内安装有滑轮，滑轮通过减震结构与方形盲孔连接；所述减震结构包括滑轮支架，滑轮支架内安装有套管，套管的一端固定在方形盲孔内，且套管通过弹簧与滑轮支架连接；所述驱动机构包括驱动电机，驱动电机的输出端上安装有小伞齿轮，在所述丝杆的顶部安装有大伞齿轮，大伞齿轮与小伞齿轮配合；
导向杆或导向套筒上装有若干磁铁；所述磁铁线圈与导向杆偏心量控制电路相连接；偏心量控制电路含有位移检测电路，与位移检测电路相连的控制器将该位移信号转换为控制信号，经功率放大器放大后驱动磁铁，对导向杆位移进行控制。
采用上述方案，通过磁悬浮实现导向杆在导向套筒中自动定心，结构简单，导向精度高，降低了振动和噪音，减小导向杆和导向套筒的磨损，减少了维修费用。
作为优选，位移检测电路包括若干个布置在导向杆上或导向套筒上的传感器，传感器输出的位移信号经位移转换电路变换后输入到控制器，由控制器转换成控制信号，经功率放大器放大后驱动磁铁，对导向杆位移进行控制。本方案中采用传感器检测导向杆相对于导向套筒的位移，实现导向杆在导向套筒中自动定心。
作为优选，位移检测电路采用脉宽调制信号作为测试信号，测试信号中载有位移信息，经变换后输入到控制器，控制器将该位移信号转换为控制信号，经功率放大器放大后驱动磁铁，对导向杆位移进行控制。本方案中，不采用传感器，采用脉宽调制信号作为测试信号，从测试信号中提取位移信息，实现导向杆在导向套筒中自动定心。
作为优选，位移检测电路由带通电路、一级放大电路、差动检测电路、解调电路、低通滤波电路依次组成，位移检测电路采用高频小信号作为测试信号。本方案中，不采用传感器，采用高频小信号作为测试信号，从测试信号中提取位移信息，实现导向杆在导向套筒中自动定心。
作为优选，磁铁在导向杆或导向套筒上对称布置。导向杆与导向套筒之间的径向作用力自动平衡，实现导向杆在导向套筒中自动定心。
作为优选，导向套筒上安装有支架，所述磁铁安装在支架上。通过支架对磁路进行优化。
作为优选，所述磁铁为电磁铁，所述电磁铁装在导向杆上，在导向套筒上与电磁铁对应的位置上装有永磁铁。所述的永磁铁为条形。条形永磁铁的方向与导向杆相对于导向套筒的运动方向一致。通过改变电磁铁的磁通量改变磁力，实现导向杆在导向套筒中自动定心；导向套筒上不便于安装电磁铁时，将电磁铁装在导向杆上，在导向套筒上与电磁铁对应的位置上装有永磁铁，实现导向杆在导向套筒中自动定心。
作为优选，所述导向杆上有轴向通孔，电磁铁的导线从通孔中通过。避免导线从导向杆外部引出时导线与导向套筒碰撞，延长导线的使用寿命。
作为优选，所述磁铁为电磁铁，所述电磁铁装在导向套筒上，在导向杆上与电磁铁对应的位置上装有永磁铁。所述的永磁铁为条形。条形永磁铁的方向与导向杆相对于导向套筒的运动方向一致。通过改变电磁铁的磁通量改变磁力，实现导向杆在导向套筒中自动定心；导向杆上不便于安装电磁铁时，将电磁铁装在导向套筒上，在导向杆上与电磁铁对应的位置上装有永磁铁，实现导向杆在导向套筒中自动定心。
因此，本发明有益效果是：通过导向杆偏心量控制电路对导向杆位移进行控制，实现导向杆在导向套筒中的自动对中，其结构简单，导向精度高，降低了振动和噪音，减小导向杆和导向套筒的磨损，减少了维修费用。
附图说明
附图1是本发明的一种结构示意图；
附图2是图1的剖面图；
附图3是实施例一的导向杆位移自检测原理图；
附图4是实施例二的导向杆位移自检测原理图；
附图5是实施例三的导向杆位移自检测原理图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：
如图1、图2所示，导向套筒2内装有导向杆5。导向套筒2内安装有支架6，本实施例采用上下两层，支架6上装有电磁铁7。图2所示电磁铁为U形。因为线圈的电感是导向杆位移的函数，故其两端的电压也为导向杆位移的函数。
如图3所示，该电路由带通电路1a、一级放大电路2a、差动检测电路3a、解调电路4a、低通滤波电路5a组成。在磁铁线圈的线性功放的输入端，注入一高频信号作为导向杆位置的测试信号，其两端的电压除了作用在电阻上的直流分量外，还有在电感上高频信号的交流分量。带通电路1a用来提取含有导向杆位移的中心频率ω0成分，滤除直流电压和2ω0以上的交流电压。一般检测的结果信号较微弱，通常需要经过一级放大电路2a放大后，上下两路信号再通过差动相减电路3a相减得到含有中心频率ω0的正弦信号，由解调电路4a整流后转换为脉动的直流电压，再通过低通滤波电路5a滤去交流信号，即可获得与导向杆偏心量成比例的直流电压。含有导向杆位移的直流信号，经由控制器6a和功率放大器8a-1对导向杆位移进行闭环控制，本实施例的控制器采用PID控制器。
本实施例中，不采用传感器，采用高频小信号作为测试信号，从测试信号中提取位移信息，实现导向杆在导向套筒中自动定心。
实施例2：
图4是导向杆偏心量自检测系统原理图。该电路由偏置电路、检测电路、和控制电路三部分组成。
脉宽调制信号(PWM)发生装置9a产生的信号输入到偏置电路10a中，在电磁铁中产生偏置磁场。由于电磁铁电感系数是导向杆位移的函数，因此从控制电磁铁上提取PWM的载波电压(或电流)成分中包含有导向杆位移信息。由于控制电流在控制电压(电流)中除偏置线圈互感过来的PWM的载波成分外，还有控制电流在控制电磁铁线圈上产生的电压(包括自感电压)。因此，控制电磁铁线圈上输出的电压必须经过检测系统的谐振电路11a提取具有位移信息的PWM载波信号。将提取的信号经过全波整流电路12a整流后，由低通滤波电路5a-2变为含有导向杆位移信息的低频信号。再通过控制器转换为控制信号，经功率放大器8a-2放大后驱动控制电磁铁，对导向杆位置进行闭环控制。本实施例的控制器6a-2采用PID控制器。
本实施例中，不采用传感器，采用脉宽调制信号作为测试信号，从测试信号中提取位移信息，实现导向杆在导向套筒中自动定心。
实施例3：
在本实施例中，导向套筒上装有传感器，采用传感器检测导向杆相对于导向套筒的位移，实现导向杆在导向套筒中自动定心。
图5是导向杆偏心量自检测系统原理图。该电路由传感器14a、控制器6a-3、功率放大器一8a-3及功率放大器二8a-4、位移转换电路13a组成。
当导向杆偏心时，传感器14a检测到位移信号经位移转换电路13a转换后，经控制器6a-3和功率放大器8a-3变换为控制电流，调节电磁铁的电磁力，使导向套筒与导向杆自动对中。
上述实施例中如果采用同时采用永磁铁和电磁铁，电磁铁的铁心可以采用E型铁心。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.电气管道升降装置，包括升降柱，在所述升降柱内安装有丝杆和导向杆，所述丝杆的上端部连接有驱动机构，在升降柱上开有矩形孔，在所述丝杆上安装有旋转筒，旋转筒内设置有多个支撑块，所述支撑块沿丝杆上螺纹的旋转方向分布在旋转筒内壁，在支撑块底部开有凹槽，凹槽内转动设置有滚轮，滚轮与螺纹啮合，在旋转筒的一端连接有导向套筒，导向套筒滑动设置在导向杆上，旋转筒的另一端还连接有夹头且夹头穿过矩形孔，在导向套筒远离旋转筒的一侧内壁上设有方形盲孔，方形盲孔内安装有滑轮，滑轮通过减震结构与方形盲孔连接；所述减震结构包括滑轮支架，滑轮支架内安装有套管，套管的一端固定在方形盲孔内，且套管通过弹簧与滑轮支架连接；所述驱动机构包括驱动电机，驱动电机的输出端上安装有小伞齿轮，在所述丝杆的顶部安装有大伞齿轮，大伞齿轮与小伞齿轮配合；
导向杆或导向套筒上装有若干磁铁；所述磁铁线圈与导向杆偏心量控制电路相连接；偏心量控制电路含有位移检测电路，与位移检测电路相连的控制器将该位移信号转换为控制信号，经功率放大器放大后驱动磁铁，对导向杆位移进行控制。
2.根据权利要求1所述的电气管道升降装置，其特征在于：位移检测电路包括若干个布置在导向杆上或导向套筒上的传感器，传感器输出的位移信号经位移转换电路变换后输入到控制器，由控制器转换成控制信号，经功率放大器放大后驱动磁铁，对导向杆位移进行控制。
3.根据权利要求1所述的电气管道升降装置，其特征在于：位移检测电路采用脉宽调制信号作为测试信号，测试信号中载有位移信息，经变换后输入到控制器，控制器将该位移信号转换为控制信号，经功率放大器放大后驱动磁铁，对导向杆位移进行控制。
4.根据权利要求1所述的电气管道升降装置，其特征在于：位移检测电路由带通电路、一级放大电路、差动检测电路、解调电路、低通滤波电路依次组成，位移检测电路采用高频小信号作为测试信号。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的电气管道升降装置，其特征在于：磁铁在导向杆或导向套筒上对称布置。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的电气管道升降装置，其特征在于：导向套筒上安装有支架，所述磁铁安装在支架上。
7.据权利要求1或2或3或4所述的电气管道升降装置，其特征在于：所述磁铁为电磁铁，所述电磁铁装在导向杆上，在导向套筒上与电磁铁对应的位置上装有永磁铁。
8.据权利要求7所述的电气管道升降装置，其特征在于：所述导向杆上有轴向通孔，电磁铁的导线从通孔中通过。
9.据权利要求1或2或3或4所述的电气管道升降装置，其特征在于：所述磁铁为电磁铁，所述电磁铁装在导向套筒上，在导向杆上与电磁铁对应的位置上装有永磁铁。
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Cited By (1)
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| CN111648016A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-09-11 | 武汉纺织大学 | 一种混合式磁悬浮织针驱动装置及其控制方法 |
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2018
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Cited By (2)
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| CN111648016A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-09-11 | 武汉纺织大学 | 一种混合式磁悬浮织针驱动装置及其控制方法 |
| CN111648016B (zh) * | 2020-04-30 | 2021-08-24 | 武汉纺织大学 | 一种混合式磁悬浮织针驱动装置及其控制方法 |
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