CN115653042A - 电动整机拖线装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了电动整机拖线装置及其控制方法，包括Y向轨道、横杆、滚动轮、X向限位开关、X向电机支架、X向电机支架支撑轮、横杆支撑轮以及吊线器、定位发射器、定向接收器以及控制器。本发明通过对拖线装置增加驱动电机并独立控制电缆在平面内的X方向和Y方向运动，主动跟随整机移动，消除和极大的减弱了由整机提供动力拖拽拖线移动，提高拖线电动装载机的拖线装置的响应性及时性，提高了整机的工作灵活性和工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及拖线式整机技术领域，尤其涉及一种用于长时间续航的拖线式供电的一种拖线装置及其控制方法。
背景技术
随着环保的进一步严格要求，大气污染综合治理的力度越来越大，碳排放的控制越来越严，传统采用燃油发动机提供动力的装载机能耗大，热效率低，碳排放高，污染环境。纯电动装载机近年开始推广，目前已在高原、钢厂、港口、铝厂、煤矿等行业使用，总体看工作效率较好。目前有充电式、换电式和拖线式供电方式，但是由于电池价格较高，导致购买新车价格高、使用后期续航低及更换电池的成本高，影响到电动装载机在市场的推广使用。尤其是针对一些需装载机持续长时间工作的工况，电池版电动装载机不能满足这些工况的需求。相比较而言，拖线式电动装载机有着使用成本低和续航时间长的特点，更容易得到推广和客户接受。目前在实际使用中的拖线式电动装载机存在的主要问题是线缆较重，自垂较大且伸缩响应较慢，线扰动大，造成整机工作灵活性差，制约着作业效率。拖线装置跟随整机移动的相应及时性是影响拖线式电动装载机推广应用的敏感因素。
综上可知，有必要对拖线式电动装载机的现有拖线系统的缺陷进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速响应的拖线装置及控制系统，来消除整机在启动加速、移动和减速制动过程中由拖线及附加装置的自身重量和惯性产生的负面负载导致的拖线系统响应慢，造成整机作业灵活性差的缺点。
为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案。
一方面，本发明提供电动整机拖线装置，包括：Y向轨道、横杆7、滚动轮8、X向限位开关18、X向电机支架22、X向电机支架支撑轮24、横杆支撑轮23以及吊线器、定位发射器、定向接收器以及控制器；
横杆7通过滚动轮8与Y向轨道6连接，滚动轮8相对横杆7能够沿着Y向轨道6转动；Y向电机的动力输出轴连接Y向滚动轮8；所述Y向电机14和连接Y向电机14的Y向电机制动器16固定在横杆7；
X向电机支架22通过X向电机支架支撑轮24和横杆支撑轮23与横杆7连接，X向电机支架22相对横杆7能够移动；
所述电机支架22上设置X向电机以及定位发射器；X向电机的动力输出轴通过X向滚动轮与横杆7连接；连接X向电机的X向电机制动器连接在X向电机支架22上；横杆7上设置若干吊线器，吊线器通过滑轮组连接横杆用于吊住电缆；所述X向电机支架22上设置用于连接电缆的部件以便于电缆经过吊线器后能够跟随X向电机支架22移动；
所述拖线装置还包括定位接收器，所述定位接收器设置于整机上；
所述控制器分别与定位发射器和定位接收器通信，控制器连接X向电机、X向电机制动器、Y向电机和Y向电机制动器的控制端，用于根据定位发射器和定位接收器之间的相对距离和方位输出控制信号以驱动X向电机、X向电机制动器、Y向电机和Y向电机制动器。
进一步地，Y向轨道6设置于左右两个立杆上。
进一步地，所述定位接收器设置于支撑杆上，所述支撑杆用于设置整机上，支撑杆用于固定电缆，以使得电缆通过支撑杆后连接整机的电源输入端。
再进一步地，所述电机支架22与支撑杆之间设置安全绳，用于预设定位发射器和定位接收器之间的最大相对距离。
进一步地，所述拖线装置还包括集电器，所述电缆通过支撑杆后经过集电器后连接到整机的电源输入端
进一步地，横杆的两端设置X向限位开关；Y向轨道6的两端设置Y向限位开关；所述控制器还分别连接X向限位开关和Y向限位开关。
进一步地，所述装置还设置与控制器连接的用于采集电机转速信号的X向电机转速传感器和Y向电机转速传感器。
第二方面，本发明提供电动整机拖线装置的控制方法，包括：控制器获取定位发射器和定位接收器之间的相对距离和方位；当相对距离大于预设值，驱动X向电机和Y向电机其中的一个或两个同时转动，通过带动X向电机支架22以高于整机速度一个预设差值的速度同整机同向移动，实现电缆随整机移动。
进一步地，控制方法还包括：当相对距离小于等于预设值，断开X向电机和Y向电机其中的一个或两个的驱动，使X向电机支架22处于惯性运动状态。
进一步地，控制方法还包括：当X向电机和Y向电机其中任意一个断开驱动，控制器确定定位发射器的速度大于整机的移动速度一个预设差值，输出X向电机制动器或Y向电机制动器控制信号，直到定位发射器的速度不大于整机移动速度一个预设差值时，解除制动，使X向电机支架22继续处于惯性运动状态。
本发明所取得的有益技术效果：
本发明提供的拖线装置中电缆的移动不来自与整机的牵引力，创造性地根据采集定位发射器和定位接收器之间的相对距离，通过驱动X向和Y向的移动实现了电缆实时跟随整机移动，消除或减弱拖线装置系统对整机的拖拽，提高了拖线式整机作业灵活性和工作效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的拖线装置的结构图；
图2是本发明实施例提供的拖线装置在Y向的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的拖线装置的控制方法流程示意图；
附图标记为：1-电源、2-电缆、3-吊线器、4-集电器、5-立杆、6-Y向轨道、7-横杆、8-Y向滚动轮、9-整机控制器、10- X向电机控制器、11- Y向电机控制器、12-定位发射器、13-定位接收器、14- Y向电机、15- X向电机、16- Y向电机制动器、17-滑轮组、18- X向限位开关、19-安全绳、20-支撑杆、21- Y向限位开关、22- X向电机支架、23-横杆支撑轮、24-X向电机支架支撑轮。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“X向”、“Y向”、“立”、“横”、“竖”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所致的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可是电连接、信号连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：如图1、图2所示，本实施例提供了电动整机拖线装置（整机如电动装载机等），包括：Y向轨道6、横杆7、Y向滚动轮8、X向限位开关18、X向电机支架22、X向电机支架支撑轮24、横杆支撑轮23以及吊线器3、定位发射器12、定向接收器13以及控制器；
横杆7通过Y向滚动轮8与Y向轨道6连接，Y向滚动轮8相对横杆7能够沿着Y向轨道6转动；Y向电机14的动力输出轴连接Y向滚动轮8；Y向电机14和连接Y向电机14的Y向电机制动器16固定在横杆7；
X向电机支架22通过X向电机支架支撑轮24和横杆支撑轮23与横杆7连接，横杆支撑轮23起到了平衡电缆的作用；X向电机支架22相对横杆7能够移动。
X向电机支架22上设置X向电机以及定位发射器12；X向电机的动力输出轴通过X向滚动轮与横杆7连接；连接X向电机15的X向电机制动器（图中未示出）连接在X向电机支架22上；横杆7上设置若干吊线器3，吊线器3通过滑轮组17连接横杆7用于吊住电缆2；所述X向电机支架22上设置用于连接电缆2的部件以便于电缆2经过吊线器3后能够跟随X向电机支架22移动；
所述拖线装置还包括定位接收器13，所述定位接收器13设置于整机上；
所述控制器分别与定位发射器12和定位接收器13通信，控制器连接X向电机15、X向电机制动器、Y向电机14和Y向电机制动器16的控制端，用于根据定位发射器12和定位接收器13之间的相对距离和方位输出控制信号以驱动X向电机15、X向电机制动器、Y向电机14和Y向电机制动器16。具体实施例中，Y向轨道6设置于左右两个立杆5上。
定位接收器13设置于支撑杆20上，支撑杆20用于设置于整机上，支撑杆20用于固定电缆2，以使得电缆2通过支撑杆20后连接整机的电源输入端。
电机支架22与支撑杆20之间设置安全绳，用于预设定位发射器12和定位接收器13之间的最大相对距离。在此最大相对距离范围内，安全绳19拉力处于自由悬垂状态。
在具体实施例中，拖线装置还包括集电器4，所述电缆2通过支撑杆20后经过集电器4后连接到整机的电源输入端。
如图1所示，横杆的两端设置X向限位开关18；Y向轨道6的两端设置Y向限位开关21；控制器还分别连接X向限位开关18和Y向限位开关21。
本实施例中，控制器包括：整机控制器9、X向电机控制器10和Y向电机控制器11。
所述装置还设置与控制器连接的用于采集电机转速信号的X向电机转速传感器和Y向电机转速传感器。
本实施例提供的拖线装置，在应用中，电缆的一端连接电源1，然后经过吊线器3，连接到X向电机支架22上用于连接电缆2的部件，后连接支撑杆上。X向电机支架22可带动电缆沿着横杆7做X向移动，同时横杆7可沿Y向轨道6做Y向移动，不需要整机的牵引力就可以实现电缆2随整机的移动而实现拖线。
可选地，可移动的电缆长度大于Y向轨道6和横杆7总长度之和。
定位发射器和定位接收器为现有技术，不是本发明的发明点，因此不过多介绍。
本领域技术人员能够明确，所述电动整机拖线装置中控制器以及电机等电气元件需要为其提供电力，此为惯用技术手段，因此未做过多介绍。
具体实施例中，电机可以是永磁同步电机，也可以是交流异步电机。
实施例2：基于实施例1提供的电动整机拖线装置，本实施例提供了电动整机拖线装置的控制方法，如图3所示，包括：控制器获取定位发射器和定位接收器之间的相对距离和方位；当相对距离大于预设值，驱动X向电机和Y向电机其中的一个或两个同时转动，通过带动X向电机支架22以高于整机速度一个预设差值的速度同整机同向移动，实现电缆随整机移动。
当相对距离小于等于预设值，断开X向电机和Y向电机其中的一个或两个的驱动，使X向电机支架22处于惯性运动状态。
控制方法还包括：当X向电机和Y向电机其中任意一个断开驱动，控制器确定定位发射器12的速度（由于定位发射器12设置于X向电机支架22上，定位发射器12的速度也就是X向电机支架22的速度）大于整机的移动速度一个预设差值，输出X向电机制动器或Y向电机制动器控制信号，直到定位发射器的速度不大于整机移动速度一个预设差值时，解除制动，使X向电机支架22继续处于惯性运动状态。
当拖线装置触发X向或Y向限位开关时，整机控制器断开相应方向上的电机驱动。
本发明通过对拖线装置增加驱动电机并独立控制电缆在平面内的X方向和Y方向运动，主动跟随整机移动，消除和极大的减弱了由整机提供动力拖拽电缆移动，提高拖线电动装载机的拖线装置的响应性及时性，提高了整机的工作灵活性和工作效率。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (10)
1.电动整机拖线装置，其特征在于，包括：Y向轨道、横杆（7）、滚动轮（8）、X向限位开关（18）、X向电机支架（22）、X向电机支架支撑轮（24）、横杆支撑轮（23）以及吊线器、定位发射器、定向接收器以及控制器；
横杆（7）通过滚动轮（8）与Y向轨道（6）连接，滚动轮（8）相对横杆（7）能够沿着Y向轨道（6）转动；Y向电机的动力输出轴连接Y向滚动轮（8）；所述Y向电机（14）和连接Y向电机14的Y向电机制动器（16）固定在横杆（7）上；
X向电机支架（22）通过X向电机支架支撑轮（24）和横杆支撑轮（23）与横杆（7）连接，X向电机支架（22）相对横杆（7）能够移动；
所述电机支架（22）上设置X向电机以及定位发射器；X向电机的动力输出轴通过X向滚动轮与横杆（7）连接；连接X向电机的X向电机制动器连接在X向电机支架（22）上；横杆（7）上设置若干吊线器，吊线器通过滑轮组连接横杆用于吊住电缆；所述X向电机支架（22）上设置用于连接电缆的部件以便于电缆经过吊线器后能够跟随X向电机支架（22）移动；
所述拖线装置还包括定位接收器，所述定位接收器设置于整机上；
所述控制器分别与定位发射器和定位接收器通信，控制器连接X向电机、X向电机制动器、Y向电机和Y向电机制动器的控制端，用于根据定位发射器和定位接收器之间的相对距离和方位输出控制信号以驱动X向电机、X向电机制动器、Y向电机和Y向电机制动器。
2.如权利要求1所述的电动整机拖线装置，其特征在于， Y向轨道（6）设置于左右两个立杆上。
3.如权利要求1所述的电动整机拖线装置，其特征在于，所述定位接收器设置于支撑杆上，所述支撑杆用于设置于整机上，支撑杆用于固定电缆，以使得电缆通过支撑杆后连接整机的电源输入端。
4.如权利要求3所述的电动整机拖线装置，其特征在于，所述电机支架（22）与支撑杆之间设置安全绳，用于预设定位发射器和定位接收器之间的最大相对距离。
5.如权利要求3所述的电动整机拖线装置，其特征在于，所述拖线装置还包括集电器，所述电缆通过支撑杆后经过集电器后连接到整机的电源输入端。
6.如权利要求1所述的电动整机拖线装置，其特征在于，横杆的两端设置X向限位开关；Y向轨道（6）的两端设置Y向限位开关；所述控制器还分别连接X向限位开关和Y向限位开关。
7.如权利要求1所述的电动整机拖线装置，其特征在于，所述装置还设置与控制器连接的用于采集电机转速信号的X向电机转速传感器和Y向电机转速传感器。
8.电动整机拖线装置的控制方法，其特征在于，包括：控制器获取定位发射器和定位接收器之间的相对距离和方位；当相对距离大于预设值，驱动X向电机和Y向电机其中的一个或两个同时转动，通过带动X向电机支架（22）以高于整机速度一个预设差值的速度同整机同向移动，实现电缆随整机移动。
9.如权利要求8所述的电动整机拖线装置的控制方法，其特征在于，控制方法还包括：当相对距离小于等于预设值，断开X向电机和Y向电机其中的一个或两个的驱动，使X向电机支架（22）处于惯性运动状态。
10.如权利要求8所述的电动整机拖线装置的控制方法，其特征在于，控制方法还包括：当X向电机和Y向电机其中任意一个断开驱动，控制器确定定位发射器的速度大于整机的移动速度一个预设差值，输出X向电机制动器或Y向电机制动器控制信号，直到定位发射器的速度不大于整机移动速度一个预设差值时，解除制动，使X向电机支架（22）继续处于惯性运动状态。
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