CN114852902B - 一种缆绳自动张紧装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及牵引绞车领域，具体是一种缆绳自动张紧装置及方法，其包括缸体、安装架和控制系统，缸体的两端开口，缸体的两端分别设置第一端盖和第二端盖，第一端盖上设置电机，电机的输出轴上设置第一丝杠的一端，缸体内分别设置第一滑靴和第二滑靴，第一丝杠的另一端分别穿过第一端盖和第一滑靴并位于缸体内，第一滑靴与第一丝杠螺纹连接，第一滑靴和第二滑靴之间设置弹簧，第二滑靴上设置压力传感器，安装架上设置滑杆的一端，滑杆的另一端穿过第二端盖与第二滑靴连接，安装架上设置张紧轮，控制系统分别与电机和压力传感器连接。本发明可以实现对缆绳进行自动张紧控制，预防了缆绳在收放过程中切绳及打滑、紊乱或跳缆以及缆脱落等状况的发生。
Description
技术领域
本发明涉及牵引绞车领域，具体是一种缆绳自动张紧装置及方法。
背景技术
目前绞车在对海洋装备的布放回收过程中,由于海洋环境多变,牵引绞车受风、浪等外界因素的影响,缆绳经常处于松弛和过于张紧的状态,这种情况会对布放回收过程产生不利影响。尤其在缆绳处于松弛状态时，绞车在排揽的过程中易导致排缆紊乱或跳缆，不仅需要工作人员重新排揽，还影响绞车的正常使用，严重时还可能导致装备的布防回收失败。
发明内容
本发明要解决的技术问题是绞车在排揽的过程中易导致排缆紊乱或跳缆，为了解决该问题，本发明提供一种缆绳自动张紧装置及方法，其能够实现对缆绳张紧的自动控制。
本发明的内容为一种缆绳自动张紧装置，包括缸体、安装架和控制系统，缸体的两端开口，缸体的两端分别设置第一端盖和第二端盖，第一端盖上设置电机，电机的输出轴上设置第一丝杠的一端，缸体内分别设置第一滑靴和第二滑靴，第一丝杠的另一端分别穿过第一端盖和第一滑靴并位于缸体内，第一滑靴与第一丝杠螺纹连接，第一滑靴和第二滑靴之间设置弹簧，第二滑靴上设置压力传感器，安装架上设置滑杆的一端，滑杆的另一端穿过第二端盖与第二滑靴连接，安装架上设置张紧轮，控制系统分别与电机和压力传感器连接。
进一步地，所述的安装架上设置固定架，固定架上设置轮轴，轮轴上安装压绳轮。
进一步地，所述的固定架两侧分别开设滑槽，固定架两侧分别设置第二丝杠，第二丝杠上螺纹连接滑块，滑块配合安装在滑槽内且能沿滑槽滑动，滑块与轮轴连接。
进一步地，所述的第二丝杠上设置驱动装置。
进一步地，所述的驱动装置有相互配合的蜗轮和蜗杆，蜗轮安装在第二丝杠上，蜗杆通过轴承座安装在固定架上，蜗杆上安装固定块。
进一步地，所述的缸体内开设导向槽，第一滑靴和第二滑靴上均安装导向块，导向块配合安装在导向槽内并能够沿导向槽滑动。
进一步地，所述的缸体上设置限位开关安装座，限位开关安装座上设置与导向槽平行的连接槽，连接槽上分别滑动安装第一限位开关和第二限位开关，第一滑靴上设置第一挡片，第二滑靴上设置第二挡片，第一限位开关和第二限位开关分别与第一挡片和第二挡片相配合，控制系统分别与第一限位开关和第二限位开关连接。
进一步地，所述的第二滑靴上设置防撞开关，第一挡片能够与防撞开关相配合，控制系统与防撞开关连接。
一种缆绳自动张紧方法，所述的方法包括以下步骤：
①，将缆绳穿过压绳轮与张紧轮，根据缆绳外径调整压绳轮与张紧轮的间距；
②，设定张紧力，电机通过第一限位开关和第二限位开关机械归零，找到机械原点，通过压力传感器检测当前张紧力，并与设定张紧力进行比较；
③，控制系统启动电机，使其通过第一丝杠带动第一滑靴做直线运动，并通过弹簧对第二滑靴施加推力，从而使第二滑靴移动，并通过滑杆带动张紧轮移动，直至达到设定的张紧力；
④，在张紧轮移动过程中，若第一限位开关或第二限位开关动作，控制系统关闭电机并报警；当压力传感器检测压力等于设定张紧力时，控制系统关闭电机以使第一滑靴固定。
一种缆绳自动张紧方法，所述的方法包括以下步骤：
①，将缆绳穿过压绳轮与张紧轮，根据缆绳外径调整压绳轮与张紧轮的间距；
②，设定张紧力，电机通过第一限位开关和第二限位开关机械归零，找到机械原点，通过压力传感器检测当前张紧力，并与设定张紧力进行比较；
③，控制系统实时监测压力传感器的压力值，并循环检测压力传感器压力值是否等于设定张紧力，当压力传感器检测到的压力小于设定张紧力，控制系统控制电机正转，带动第一滑靴靠近第二滑靴，使得弹簧对第二滑靴施加推力，从而使第二滑靴带动张紧轮移动，增大张紧力，直至压力传感器检测到的压力等于设定张紧力；当压力传感器检测压力大于设定张紧力，控制系统控制电机反转，带动第一滑靴远离第二滑靴，减小弹簧的压缩量，直至压力传感器检测到的压力等于设定张紧力；
④，在张紧轮移动过程中，若第一限位开关或第二限位开关动作，控制系统关闭电机并报警。
本发明的有益效果是，本发明可以通过压力传感器实时的检测牵引绞车中缆绳的张紧力，并根据张紧力与预设张紧力的差值，通过电机控制张紧轮的移动，实现对缆绳进行自动张紧控制，预防了缆绳在收放过程中切绳及打滑、排揽过程中的排缆紊乱或跳缆以及缆绳从张紧轮脱落等状况的发生。
附图说明
附图1为本发明的剖视图；
附图2为本发明的立体图。
在图中，1、缸体 2、安装架 3、第一端盖 4、第二端盖 5、电机 6、第一丝杠 7、第一滑靴 8、第二滑靴 9、弹簧 10、滑杆 11、张紧轮 12、固定架 13、压绳轮 14、滑槽 15、第二丝杠 16、滑块 17、轮轴 18、蜗轮 19、蜗杆 20、固定块 21、导向槽 22、导向块 23、固定座。
具体实施方式
如附图1和附图2所示，一种缆绳自动张紧装置，包括缸体1、安装架2和控制系统，缸体1的两端开口，缸体1的两端分别设置第一端盖3和第二端盖4，第一端盖3上设置电机5，电机5的输出轴上设置第一丝杠6的一端，缸体1内分别设置第一滑靴7和第二滑靴8，第一丝杠6的另一端分别穿过第一端盖3和第一滑靴7并位于缸体1内，第一滑靴7与第一丝杠6螺纹连接，第一滑靴7和第二滑靴8之间设置弹簧9，第二滑靴8上设置压力传感器，安装架2上设置滑杆10的一端，滑杆10的另一端穿过第二端盖4与第二滑靴8连接，安装架2上设置张紧轮11，控制系统分别与电机5和压力传感器连接。控制系统可以控制电机5正转或反转，以使第一丝杠6驱动第一滑靴7靠近或远离，第一滑靴7移动时，通过弹簧9对第二滑靴8施加力，以带动第二滑靴8移动，从而使第二滑靴8通过滑杆10带动安装架2以及其上的张紧轮11移动。相对于传统的牵引绞车收放过程中，缆绳在牵引绞车中的松紧状态无法掌握，只能人工查看并且在过于松弛或张紧状态下只能人工停车调节的状况，上述结构可以通过压力传感器实时的检测牵引绞车中缆绳的张紧力，并根据张紧力与预设张紧力的差值，通过电机5控制张紧轮11的移动，实现对缆绳进行自动张紧控制，预防了缆绳在收放过程中切绳及打滑、排揽过程中的排缆紊乱或跳缆以及缆绳从张紧轮脱落等状况的发生。弹簧9使得张紧轮11与缆绳之间的张紧力为弹性的，可以缓冲缆绳张紧与松弛的跳变，并减小缆绳张力的变化对电机5的冲击。
所述的安装架2上设置固定架12，固定架12上设置轮轴17，轮轴17上安装压绳轮13。压绳轮13能够起到将张紧轮11上的缆绳限制在张紧轮11和压绳轮13之间，避免缆绳脱离张紧轮11。
所述的固定架12两侧分别开设滑槽14，固定架12两侧分别设置第二丝杠15，第二丝杠15上螺纹连接滑块16，滑块16配合安装在滑槽14内且能沿滑槽14滑动，滑块16与轮轴17连接。这种结构能够通过第二丝杠15驱动滑块16移动，从而通过轮轴17带动压绳轮13靠近或远离张紧轮11，以便于根据缆绳直径调整张紧轮11与压绳轮13的间距。
所述的第二丝杠15上设置驱动装置。驱动装置能够便于驱动第二丝杠15转动。
所述的驱动装置可以有多种结构，优选的有相互配合的蜗轮18和蜗杆19，蜗轮18安装在第二丝杠15上，蜗杆19通过轴承座安装在固定架12上，蜗杆19上安装固定块20。这种结构可以通过控制固定块20转动，以带动第二丝杠15转动，这种结构还通过蜗轮和蜗杆具有自锁功能，保证压绳轮与张紧轮之间的轴距在调整好后，不受外力改变；固定块20可以为螺母，以便于通过扳手控制固定块20转动。所述的驱动装置还可以为电机。
所述的缸体1内开设导向槽21，第一滑靴7和第二滑靴8上均安装导向块22，导向块22配合安装在导向槽21内并能够沿导向槽21滑动。这种结构能够通过导向槽21和导向块22起到对第一滑靴7和第二滑靴8的限位和导向作用，避免两者产生歪斜。
所述的缸体1上设置限位开关安装座，限位开关安装座上设置与导向槽21平行的连接槽，连接槽上分别滑动安装第一限位开关和第二限位开关，第一滑靴7上设置第一挡片，第二滑靴8上设置第二挡片，第一限位开关和第二限位开关分别与第一挡片和第二挡片相配合，控制系统分别与第一限位开关和第二限位开关连接。这种结构能够对第二滑靴8起到限位保护作用。
所述的第二滑靴8上设置防撞开关，第一挡片能够与防撞开关相配合，控制系统与防撞开关连接。当第二滑靴8与第一滑靴7靠近到一定距离时，第一滑靴7上的第一挡片能够触发防撞开关，控制系统可根据情况进行报警和相应的处理程序。这种结构对第一滑靴7和第二滑靴8能够起到限位保护作用，避免两者产生相互碰撞，使整套装置运行时更安全可靠。
所述的第一端盖3与电机5之间设置固定座23，电机5的输出轴与第一丝杠6之间设置联轴器，联轴器安装在固定座23内。
一种缆绳自动张紧方法，所述的方法包括以下步骤：
①，将缆绳穿过压绳轮13与张紧轮11，根据缆绳外径调整压绳轮13与张紧轮11的间距；
②，设定张紧力，电机5通过第一限位开关和第二限位开关机械归零，找到机械原点，通过压力传感器检测当前张紧力，并与设定张紧力进行比较；
③，控制系统启动电机5，使其通过第一丝杠6带动第一滑靴7做直线运动，并通过弹簧9对第二滑靴8施加推力，从而使第二滑靴8移动，并通过滑杆10带动张紧轮11移动，直至达到设定的张紧力；
④，在张紧轮11移动过程中，若第一限位开关或第二限位开关动作，控制系统关闭电机5并报警；当压力传感器检测压力等于设定张紧力时，控制系统关闭电机5以使第一滑靴7固定；
⑤，当压力传感器检测到的压力值等于设定张紧力时，收放缆速度差保持不变，当压力传感器检测到的压力值小于设定张紧力时，增大收放缆速度差，当压力传感器检测值压力大于设定张紧力时，减小收放缆速度差。
上述方法为静态控制模式，即将张紧力控制为与预设张紧力的值相同后，所有零部件不做主动动作，张紧力的大小由弹簧9进行调节。
一种缆绳自动张紧方法，所述的方法包括以下步骤：
①，将缆绳穿过压绳轮13与张紧轮11，根据缆绳外径调整压绳轮13与张紧轮11的间距；
②，设定张紧力，电机5通过第一限位开关和第二限位开关机械归零，找到机械原点，通过压力传感器检测当前张紧力，并与设定张紧力进行比较；
③，控制系统实时监测压力传感器的压力值，并循环检测压力传感器压力值是否等于设定张紧力，当压力传感器检测到的压力小于设定张紧力，控制系统控制电机5正转，带动第一滑靴7靠近第二滑靴8，使得弹簧9对第二滑靴8施加推力，从而使第二滑靴8带动张紧轮11移动，增大张紧力，直至压力传感器检测到的压力等于设定张紧力；当压力传感器检测压力大于设定张紧力，控制系统控制电机5反转，带动第一滑靴7远离第二滑靴8，减小弹簧9的压缩量，直至压力传感器检测到的压力等于设定张紧力；
④，在张紧轮11移动过程中，若第一限位开关或第二限位开关动作，控制系统关闭电机5并报警。
上述方法为动态控制模式，即通过压力传感器检测到的实时的压力值，控制电机5的输出功率，以实时保持张紧力与预设张紧力一致。
本发明的有益效果在于，相对于传统的牵引绞车收放过程中，缆绳在牵引绞车中的松紧状态无法掌握，只能人工查看并且在过于松弛或张紧状态下只能人工停车调节的状况，本发明可以进行实时的检测牵引绞车中缆绳的张紧力，并对缆绳进行自动张紧控制，预防了缆绳在收放过程中切绳及打滑、排揽过程中的排缆紊乱或跳缆以及缆绳从张紧轮脱落等状况的发生。同时，本发明可以与收放缆控制系统配合，达到恒张力控制。具体本发明可以解决以下问题：
(1)解决布放回收过程中缆绳的自动张紧与控制，本发明的张紧装置采用电机驱动，并设置压力传感器，可通过控制电机驱动张紧轮自动达到设定张紧力；
(2)解决布放回收过程中缆绳的张紧力实时检测与控制，本发明的张紧装置设置压力传感器，可通过压力传感器实时检测张紧力，并通过控制电机来控制张紧轮自动达到设定张紧力；
(3)通过配合收放缆控制系统，能够实现缆绳的恒张力控制，将本发明的压力传感器检测数据或电机的位移数据传入收放缆控制系统，作为恒张力的参考值，控制收、放缆的速度差，从而实现收放缆的恒张力控制；
(4)解决收放缆过程中由于缆绳的跳动导致缆绳从张紧轮脱落的问题，本发明配置压绳装置，可以有效防止由于缆绳的跳动导致缆绳从张紧轮脱落。
Claims (10)
1.一种缆绳自动张紧装置，其特征在于：包括缸体(1)、安装架(2)和控制系统，缸体(1)的两端开口，缸体(1)的两端分别设置第一端盖(3)和第二端盖(4)，第一端盖(3)上设置电机(5)，电机(5)的输出轴上设置第一丝杠(6)的一端，缸体(1)内分别设置第一滑靴(7)和第二滑靴(8)，第一丝杠(6)的另一端分别穿过第一端盖(3)和第一滑靴(7)并位于缸体(1)内，第一滑靴(7)与第一丝杠(6)螺纹连接，第一滑靴(7)和第二滑靴(8)之间设置弹簧(9)，第二滑靴(8)上设置压力传感器，安装架(2)上设置滑杆(10)的一端，滑杆(10)的另一端穿过第二端盖(4)与第二滑靴(8)连接，安装架(2)上设置张紧轮(11)，控制系统分别与电机(5)和压力传感器连接。
2.如权利要求1所述的一种缆绳自动张紧装置，其特征在于：所述的安装架(2)上设置固定架(12)，固定架(12)上设置轮轴(17)，轮轴(17)上安装压绳轮(13)。
3.如权利要求2所述的一种缆绳自动张紧装置，其特征在于：所述的固定架(12)两侧分别开设滑槽(14)，固定架(12)两侧分别设置第二丝杠(15)，第二丝杠(15)上螺纹连接滑块(16)，滑块(16)配合安装在滑槽(14)内且能沿滑槽(14)滑动，滑块(16)与轮轴(17)连接。
4.如权利要求3所述的一种缆绳自动张紧装置，其特征在于：所述的第二丝杠(15)上设置驱动装置。
5.如权利要求4所述的一种缆绳自动张紧装置，其特征在于：所述的驱动装置有相互配合的蜗轮(18)和蜗杆(19)，蜗轮(18)安装在第二丝杠(15)上，蜗杆(19)通过轴承座安装在固定架(12)上，蜗杆(19)上安装固定块(20)。
6.如权利要求1所述的一种缆绳自动张紧装置，其特征在于：所述的缸体(1)内开设导向槽(21)，第一滑靴(7)和第二滑靴(8)上均安装导向块(22)，导向块(22)配合安装在导向槽(21)内并能够沿导向槽(21)滑动。
7.如权利要求6所述的一种缆绳自动张紧装置，其特征在于：所述的缸体(1)上设置限位开关安装座，限位开关安装座上设置与导向槽(21)平行的连接槽，连接槽上分别滑动安装第一限位开关和第二限位开关，第一滑靴(7)上设置第一挡片，第二滑靴(8)上设置第二挡片，第一限位开关和第二限位开关分别与第一挡片和第二挡片相配合，控制系统分别与第一限位开关和第二限位开关连接。
8.如权利要求7所述的一种缆绳自动张紧装置，其特征在于：所述的第二滑靴(8)上设置防撞开关，第一挡片能够与防撞开关相配合，控制系统与防撞开关连接。
9.一种缆绳自动张紧方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：
①，将缆绳穿过压绳轮(13)与张紧轮(11)，根据缆绳外径调整压绳轮(13)与张紧轮(11)的间距；
②，设定张紧力，电机(5)通过第一限位开关和第二限位开关机械归零，找到机械原点，通过压力传感器检测当前张紧力，并与设定张紧力进行比较；
③，控制系统启动电机(5)，使其通过第一丝杠(6)带动第一滑靴(7)做直线运动，并通过弹簧(9)对第二滑靴(8)施加推力，从而使第二滑靴(8)移动，并通过滑杆(10)带动张紧轮(11)移动，直至达到设定的张紧力；
④，在张紧轮(11)移动过程中，若第一限位开关或第二限位开关动作，控制系统关闭电机(5)并报警；当压力传感器检测压力等于设定张紧力时，控制系统关闭电机(5)以使第一滑靴(7)固定。
10.一种缆绳自动张紧方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：
①，将缆绳穿过压绳轮(13)与张紧轮(11)，根据缆绳外径调整压绳轮(13)与张紧轮(11)的间距；
②，设定张紧力，电机(5)通过第一限位开关和第二限位开关机械归零，找到机械原点，通过压力传感器检测当前张紧力，并与设定张紧力进行比较；
③，控制系统实时监测压力传感器的压力值，并循环检测压力传感器压力值是否等于设定张紧力，当压力传感器检测到的压力小于设定张紧力，控制系统控制电机(5)正转，带动第一滑靴(7)靠近第二滑靴(8)，使得弹簧(9)对第二滑靴(8)施加推力，从而使第二滑靴(8)带动张紧轮(11)移动，增大张紧力，直至压力传感器检测到的压力等于设定张紧力；当压力传感器检测压力大于设定张紧力，控制系统控制电机(5)反转，带动第一滑靴(7)远离第二滑靴(8)，减小弹簧(9)的压缩量，直至压力传感器检测到的压力等于设定张紧力；
④，在张紧轮(11)移动过程中，若第一限位开关或第二限位开关动作，控制系统关闭电机(5)并报警。
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