CN114336423B - 桥架电缆敷设机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种携带式桥架电缆敷设机，采用“直角电机+水平皮带组”的扁平化布置和PLC程序控制，实现在桥架层间内布置、能按照待敷电缆就位点自由定位；通过PLC程序控制，推杆电机能自动将从动皮带与主动皮带顶紧，使夹在两皮带中的待敷电缆，在皮带摩擦力的带动下，朝主动皮带旋转的方向水平移动；当电缆敷设到终点后，推杆电机将推动从动皮带朝离开主动皮带的方向移动，带动拨动杆将搁置在下托轴承上的电缆拨出外面、落入桥架，完成分离。本发明除了体积小、重量轻，可携带、按需布置外，还具有皮带测速、输出端电缆松裕度检测、行程限位、电流信号等检测，通过PLC程序控制，实现敷设机“智能”运行，减少人力投入、提高电缆敷设效益。

Description

桥架电缆敷设机

【技术领域】

本发明涉及桥架电缆敷设机的技术领域，尤其是一种具有携带式、扁平型、智能化特点的桥架电缆敷设机，主要实现桥架内电缆的机械化敷设，代替人力完成电缆的拉设及分离等作业；减少人力投入、提高施工效益。

【背景技术】

在发电厂、核电站及石化等大型工业设备安装中，需通过桥架向就地设备敷设大量电缆，以实现自动化控制。由于电缆敷设既不同于“点对点”的物件位置传送，也不同于简单的直线牵引(需对敷设路径进行排列)；且作业空间有限(桥架层间净高约150mm，如图1)，这些都制约了大型机械化应用的可能。

目前已有的“电缆敷设机”，如公告号CN105226574A，将钢丝绳沿敷设路径布置，通过端部绞盘和尾部基座形成钢丝绳环，启动绞盘使钢丝绳循环移动，从而带动绑扎在钢丝绳上的电缆一起移动；虽然实现电缆机械化牵引，但是它缺点很明显：敷设路径固定不能满足电缆敷设路径多样化(同位置的不同层桥架，其电缆敷设路径也不同)，也不能满足由于电缆排列位置不同，其弯通处长度也不同；在狭小空间内安装钢丝绳及附件费时费力；整条行走的钢丝绳存在安全风险；单点牵引容易损伤电缆内部结构等等，因此至今都没有推广应用。而类似公告号CN202856249U，其敷设机械体积大，只适合电缆沟及顶层桥架上作业，不适合桥架层间作业，且整个电缆牵引过程均需人工配合。

经网上搜索，目前国内外均无成熟的桥架内电缆敷设机械报道，现在桥架内的电缆敷设仍沿袭最原始方法，即通过人工沿敷设路径牵引电缆，再经过中间众多人员的接力敷设，从而完成一根电缆的敷设；整个敷设工程效率低，投入人工大、耗时长。

【发明内容】

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出桥架电缆敷设机，主要实现桥架内电缆的机械化敷设，代替人力完成电缆的拉设及分离等作业；减少人力投入、提高施工效益。本发明中的驱动装置采用扁平化布置，以满足桥架内布置和电缆敷设工艺要求；使用方便(仅需220V电源)，随插随用；通过传感器检测及PLC程序控制，在少量人工参与控制下，能自动完成电缆的拉设、排列定位和电缆就位卸落等工序，使电缆的拉设作业和对上根电缆的绑扎固定作业几乎同时进行；从而减少劳动力投入，提高了施工效益，实现了桥架内电缆机械化敷设的目标，填补了电缆施工领域中无桥架内电缆敷设专用机械的空白。

为实现上述目的，本发明提出了敷设机包括由水平布置的直角电机或步进电机、水平布置的皮带组、纵向布置的用于控制皮带组挤压的推杆电机、PLC控制系统。

作为优选，所述直角电机输出轴或步进电机输出轴垂直向下，且直接连接所述皮带组的主动轮。

作为优选，所述皮带组包括由主动轮、第一从动轮、主动皮带组成的主动皮带组和由第二从动轮、第三从动轮、从动皮带、测速开关组成的从动皮带组，主动皮带与从动皮带水平、平行布置，且主动皮带与从动皮带的底部齐平；所述推杆电机包括左侧推杆电机、右侧推杆电机，所述PLC控制系统通过PLC程序控制左侧推杆电机、右侧推杆电机将从动皮带组与主动皮带组顶紧或离开。

作为优选，靠近所述主动皮带组的敷设机上左右均纵向安装有下托轴承柱，下托轴承柱上放置待敷设电缆；所述从动皮带组上左右两端分别安装有左侧电缆拨动装置和右侧电缆拨动装置，通过所述从动皮带组的移动将待敷设电缆拨出下托轴承柱外、落入桥架内。

作为优选，所述PLC控制系统包括测速开关、PLC控制板及电源装置、限位开关，所述测速开关置设于皮带组的从动皮带组内，所述PLC控制板及电源装置包括具有PLC控制程序的PLC控制板和电源装置；所述测速开关、PLC控制板及电源装置、皮带组的左侧推杆电机与右侧推杆电机组成皮带自动顶紧控制系统，所述测速开关用于对所述皮带组的从动皮带的转速测定，当所述皮带组的从动皮带转速接近所述皮带组的主动皮带转速时，皮带自动顶紧控制系统判断皮带已顶紧至最佳工作状态。

作为优选，所述PLC控制系统还包括电缆松裕度检测装置，电缆松裕度检测装置安装于所述敷设机的输出端，电缆松裕度检测装置用于检测输出端的待敷设电缆是否盘圈突起或绷直的状态，电缆松裕度检测装置能检测待敷设电缆的形状，电缆松裕度检测装置用于对输出端的待敷设电缆的形状、状态检测并将检测信号传送至PLC控制系统，PLC控制系统通过检测信号判断待敷设电缆输出过多或欠输出，从而控制本级敷设机及上下级敷设机的暂停或启动。

作为优选，所述敷设机通过吊轮吊挂在C型吊轨上，C型吊轨通过吊轨快速支架固定在上层桥架或临时支架上。

作为优选，所述PLC控制系统还包括左侧按钮及指示灯、右侧按钮及指示灯，所述左侧按钮及指示灯、右侧按钮及指示灯分别安装于敷设机前侧面上的左侧、右侧，左侧按钮及指示灯、右侧按钮及指示灯与PLC控制板及电源装置电性连接。

作为优选，所述限位开关数量为2，限位开关置设于左侧推杆电机、右侧推杆电机前侧的敷设机上，左侧推杆电机、右侧推杆电机在推出状态下触发限位开关。

作为优选，所述PLC控制系统还包括左侧电缆在位传感器、右侧电缆在位传感器，左侧电缆在位传感器、右侧电缆在位传感器采用特殊线状光电检测开关，左侧电缆在位传感器、右侧电缆在位传感器纵向设置于敷设机上，左侧电缆在位传感器、右侧电缆在位传感器用于检测电缆并将信号发送至PLC控制板及电源装置，特殊线状光电检测开关可以减少因移动/波动而造成的误检，而通过PLC程序设置，将电缆不在位信号延迟触发，延迟期信号重新触发重新计时，作为修正后的电缆在位信号，由此作为敷设机自动控制的依据。

本发明的有益效果：

本发明能在桥架内根据电缆待敷位置自由布置；减少电缆卸落后需人工调整排列长度等弊端；本发明重量轻、携带方便、仅需220V电源无需安装另外辅件等，能随插随用，满足电缆敷设路径多样化及电缆排列要求；采用PLC程序控制，使敷设机具有一定的“智慧大脑”，自行启动及停机，减少了人工干预；另外根据电缆敷设路线的长短，可自由选择单机或联机作业，适应各种长度的电缆敷设。

因此本桥架电缆敷设机的发明，是电缆敷设技术的重大创新，将填补电缆施工领域中无桥架内电缆敷设机械的空白。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是本发明桥架电缆敷设机的桥架内布置左视示意图；

图2是本发明桥架电缆敷设机的主动皮带组及从动皮带组的组成图；

图3是本发明桥架电缆敷设机的工作顶视示意图；

图4是本发明桥架电缆敷设机的挤压敷设顶视示意图；

图5是本发明桥架电缆敷设机的挤压敷设左视示意图；

图6是本发明桥架电缆敷设机的电缆与敷设机分离左视示意图；

图7是本发明桥架电缆敷设机的电缆正常敷设状态下的电缆松裕度检测装置使用时的结构示意图；

图8是本发明桥架电缆敷设机的电缆突起状态下的电缆松裕度检测装置使用时的结构示意图；

图9是本发明桥架电缆敷设机的电缆绷直状态下的电缆松裕度检测装置使用时的结构示意图。

图中：1-驱动电机、2-减速箱、3-主动轮、4-第一从动轮、5-第二从动轮、6-第三从动轮、7-主动皮带、8-从动皮带、9-测速开关、10-PLC控制板及电源装置、11-左侧推杆电机、12-右侧推杆电机、13-左侧电缆在位传感器、14-右侧电缆在位传感器、15-左侧电缆拨动装置、16-右侧电缆拨动装置、17-待敷设电缆、18-主动皮带组、19-从动皮带组、20-左侧按钮及指示灯、21-右侧按钮及指示灯、22-吊轨快速支架(正面)、23-吊轨快速支架(后面)、24-上层桥架、25-C型吊轨、26-下层桥架、27-下托轴承柱、28-吊轮、29-限位开关、30-电缆松裕度检测装置；

图1中的上下层桥架间净高约为150mm；图3、图4中横向箭头表示皮带转动方向，竖向箭头表示挤压方向；图5中的横向箭头表示挤压方向。

【具体实施方式】

参阅图1至图9，本发明，敷设机包括由水平布置的直角电机或步进电机、水平布置的皮带组、用于控制皮带组挤压的纵向布置的推杆电机、PLC控制系统；所述直角电机输出轴或步进电机输出轴直接连接主动轮3；所述皮带组包括由主动轮3、第一从动轮4、主动皮带7组成的主动皮带组18和由第二从动轮5、第三从动轮6、从动皮带8、测速开关9组成的从动皮带组19，主动皮带7与从动皮带8水平、平行布置，且主动皮带7与从动皮带8的底部齐平；所述推杆电机包括左侧推杆电机11、右侧推杆电机12，通过PLC程序控制左侧推杆电机11、右侧推杆电机12将从动皮带8与主动皮带7顶紧或离开；所述的PLC控制系统包括置设于从动皮带组19内的测速开关9、PLC控制板及电源装置10、限位开关29、松裕度检测装置、按钮或遥控器按钮，所述测速开关9用于对从动皮带8的转速测定。

具体的，靠近所述主动皮带组18的敷设机上左右均纵向安装有下托轴承柱27，下托轴承柱27上放置待敷设电缆17；所述从动皮带组19上左右两端分别安装有左侧电缆拨动装置15和右侧电缆拨动装置16，通过所述从动皮带组19的移动将待敷设电缆17拨出下托轴承柱27外、落入桥架内。

具体的，所述PLC控制系统还包括电缆松裕度检测装置30，电缆松裕度检测装置30安装于所述敷设机的输出端，电缆松裕度检测装置30用于检测输出端的待敷设电缆17是否盘圈突起或绷直的状态，电缆松裕度检测装置30通过对输出端的待敷设电缆17的形状、状态检测并将检测信号传送至PLC控制系统，PLC控制系统通过检测信号判断待敷设电缆17输出过多或欠输出，从而控制本级敷设机及上下级敷设机的暂停或启动。

具体的，所述敷设机通过吊轮28吊挂在C型吊轨25上，C型吊轨25通过吊轨快速支架固定在上层桥架24或临时支架上。

具体的，所述PLC控制系统还包括左侧按钮及指示灯20、右侧按钮及指示灯21，所述左侧按钮及指示灯20、右侧按钮及指示灯21分别安装于敷设机前侧面上的左侧、右侧，左侧按钮及指示灯20、右侧按钮及指示灯21与PLC控制板及电源装置10电性连接。

具体的，所述限位开关29数量为2，分为左右两侧，每组3个开关，从挤压方向看，分别是退到位、待机位和过度挤压保护位，限位开关29置设于左侧推杆电机11、右侧推杆电机12前侧的敷设机上，左侧推杆电机11、右侧推杆电机12推送行程应保持一致。

本发明工作过程：

本发明桥架电缆敷设机在工作过程中：

【实施例1】

本发明解决其技术问题采用的技术方案(一)是：敷设机采用“直角电机+水平皮带组”的扁平化布置，将皮带组水平置于直角电机下面，由直角电机直接驱动主动皮带组18的主动轮3，在输出拉力不小于400N情况下，将整个装置高度小于150mm；敷设机通过吊轮28吊挂在C型吊轨25上，C型吊轨25通过吊轨快速支架22和23固定在上层桥架24上(如图1所示)，因此敷设机可在垂直桥架轴线方向能水平移动、定位，满足电缆敷设时对不同排列位置的要求。

【实施例2】

上述装置中，“直角电机”由驱动电机1与减速箱2组成，“水平皮带组”由“主动皮带组18”和“从动皮带组19”组成，通过对左、右两侧的左侧推杆电机11、右侧推杆电机12控制，带动从动皮带8向主动皮带7靠拢、挤压，使夹在两条皮带中的待敷设电缆17在皮带摩擦力带动下，朝主动皮带7旋转的方向水平移动，从而进行电缆的拉设作业(如图2、图3、图4所示)。

【实施例3】

上述装置中，“主动皮带组18”由主动轮3、第一从动轮4和主动皮带7等组成；由“直角电机”直接驱动主动轮3，从而带动主动皮带7转动；“从动皮带组19”由第二从动轮5、第三从动轮6和从动皮带8组成；两皮带水平、平行布置，底部齐平；通过这样布置使其整个装置高度最小而传动效率最高、且便于敷设后电缆分离卸落。

【实施例4】

上述装置中，当电缆敷设到终点后，通过对左侧推杆电机11、右侧推杆电机12的控制，推动从动皮带组19向朝离开主动皮带组18的方向移动，带动左侧电缆拨动装置15、右侧电缆拨动装置16一起移动，从而将搁置在下托轴承柱27上的待敷设电缆17，拨出外面、落入下层桥架26内，完成电缆与装置的分离(如图5所示)。

【实施例5】

本发明解决其技术问题采用的技术方案(二)是：由PLC控制板及电源装置10、测速开关9、左侧电缆在位传感器13、右侧电缆在位传感器14、左侧按钮及指示灯20、右侧按钮及指示灯21、限位开关29、电缆松裕度检测装置30等组成PLC控制系统；通过编写专用PLC程序(该程序已申请软件著作权)，使敷设机能根据工况，自动启动、停止及调整，减少人工投入。

【实施例6】

上述装置中，通过对从动皮带8的测速开关9测定，经PLC程序对左侧推杆电机11、右侧推杆电机12的控制，能根据不同直径的待敷设电缆17，自动将从动皮带组19与主动皮带组18顶紧至最佳状态，即从动皮带8的转速接近主动皮带7的转速。

【实施例7】

当敷设机挤压输出的待敷设电缆17未及时引导、盘踞过长时，会造成输出端的待敷设电缆17扭曲、突起，甚至凸离挤压皮带、影响敷设机工作。上述装置中，在输出端设置电缆松裕度检测装置30，当输出端的待敷设电缆17突起变形过大时，说明输出的待敷设电缆17未及时引导输送出去，突起、扭曲的电缆会触发松裕度检测装置30的突起行程动作，敷设机的驱动电机1暂停输出，同时输出信号提供给下级敷设机需暂停输出；当输出端突起的待敷设电缆17被牵引、理直后，电缆松裕度检测装置30的突起行程复原，敷设机的驱动电机1恢复输出；当输出端的电缆被绷直后，电缆松裕度检测装置30的绷直行程动作，此时如敷设机处于暂停状态，则进入工作状态(如图7、图8、图9所示)。

【实施例8】

为实现敷设机“智能”运行，必须确认电缆在位信息。由于皮带挤压输送的电缆具有移动性和波动性，容易造成普通光电检测开关漏检及误检。上述装置中，左侧电缆在位传感器13、右侧电缆在位传感器14采用特殊线状光电检测开关，并通过PLC程序设置，延迟“电缆不在位信号”触发，其延迟期信号重新触发重新计时，修正了在位信号由于电缆波动引起的漏检及误检。

【实施例9】

由于左侧推杆电机11、右侧推杆电机12转速不可能完全一样，哪怕有细微转速差异，如果采用同时启停控制，经多次运行累积后的差异，会使两端行程不一致，导致两皮带组不平衡挤压，造成装置卡涩。上述装置中，对左侧推杆电机11、右侧推杆电机12分开控制，即同时启动，但停止条件得满足各自行程要求后，各自停止，即每次运行都修正了速度差异。

【实施例10】

上述装置中，通过PLC程序设定，敷设机能根据工况，自动启动敷设程序或启动敷设终止程序或提示故障报警(如敷设终止时电缆未能完全分离、驱动电机1堵转、推杆电机顶紧过度、推杆电机单机不平行运行时间过长等)。

【实施例11】

多个敷设机依次串联，所述PLC控制系统还包括水平倾向及晃动检测开关，与上级敷设机组成协调控制：当本级敷设机暂停输出时，而上级敷设机启动敷设时，两台敷设机之间的待敷电缆会绷直，并拉动或晃动本级敷设机倾斜至一定角度，使水平倾向及晃动检测开关动作，经PLC程序控制，如本级敷设机处于暂停状态的，则恢复进入工作状态。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.桥架电缆敷设机，其特征在于：敷设机包括由水平布置的直角电机或步进电机、水平布置的皮带组、纵向布置的用于控制皮带组挤压的推杆电机、PLC控制系统；

所述直角电机输出轴或步进电机输出轴垂直向下，且直接连接所述皮带组的主动轮(3)；所述皮带组包括由主动轮(3)、第一从动轮(4)、主动皮带(7)组成的主动皮带组(18)和由第二从动轮(5)、第三从动轮(6)、从动皮带(8)、测速开关(9)组成的从动皮带组(19)，主动皮带(7)与从动皮带(8)水平、平行布置，且主动皮带(7)与从动皮带(8)的底部齐平；所述推杆电机包括左侧推杆电机(11)、右侧推杆电机(12)，所述PLC控制系统通过PLC程序控制左侧推杆电机(11)、右侧推杆电机(12)将从动皮带组(19)与主动皮带组(18)顶紧或离开；靠近所述主动皮带组(18)的敷设机上左右均纵向安装有下托轴承柱(27)，下托轴承柱(27)上放置待敷设电缆(17)；所述从动皮带组(19)上左右两端分别安装有左侧电缆拨动装置(15)和右侧电缆拨动装置(16)，通过所述从动皮带组(19)的移动将待敷设电缆(17)拨出下托轴承柱(27)外、落入桥架内；所述PLC控制系统包括测速开关(9)、PLC控制板及电源装置(10)、限位开关(29)，所述测速开关(9)置设于皮带组的从动皮带组(19)内，所述PLC控制板及电源装置(10)包括具有PLC控制程序的PLC控制板和电源装置；所述测速开关(9)、PLC控制板及电源装置(10)、皮带组的左侧推杆电机(11)与右侧推杆电机(12)组成皮带自动顶紧控制系统，所述测速开关(9)用于对所述皮带组的从动皮带(8)的转速测定，当所述皮带组的从动皮带(8)转速接近所述皮带组的主动皮带(7)转速时，皮带自动顶紧控制系统判断皮带已顶紧；所述PLC控制系统还包括电缆松裕度检测装置(30)，电缆松裕度检测装置(30)安装于所述敷设机的输出端，电缆松裕度检测装置(30)用于对输出端的待敷设电缆(17)的形状、状态检测并将检测信号传送至PLC控制系统，PLC控制系统通过检测信号判断待敷设电缆(17)输出过多或欠输出；所述敷设机通过吊轮(28)吊挂在C型吊轨(25)上，C型吊轨(25)通过吊轨快速支架固定在上层桥架(24)上；所述PLC控制系统还包括左侧按钮及指示灯(20)、右侧按钮及指示灯(21)，所述左侧按钮及指示灯(20)、右侧按钮及指示灯(21)分别安装于敷设机前侧面上的左侧、右侧，左侧按钮及指示灯(20)、右侧按钮及指示灯(21)与PLC控制板及电源装置(10)电性连接；所述限位开关(29)数量为2，限位开关(29)置设于左侧推杆电机(11)、右侧推杆电机(12)前侧的敷设机上，左侧推杆电机(11)、右侧推杆电机(12)在推出状态下触发限位开关(29)。