CN116573561A - 一种双摩擦卷筒尾部拉力的控制装置及控制方法 - Google Patents

一种双摩擦卷筒尾部拉力的控制装置及控制方法 Download PDF

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吴晓
安维胜
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Abstract

本发明公开一种双摩擦卷筒尾部拉力的控制装置及控制方法，包括基座，基座上方设有储绳线盘，储绳线盘轴向水平设置，轴向一侧与基座转动连接，另一侧连接驱动机构，定义储绳线盘顺时针转动方向为出线方向；基座下方设有向下延伸的竖杆，竖杆上滑动连接有动滑轮，竖杆上设有拉线位移传感器，基座下方远离储绳线盘出线侧设有多个转向定滑轮，定滑轮高于动滑轮，储绳线盘上的钢绞线经出线侧拉出，依次绕动滑轮、定滑轮出线，与双摩擦卷筒出线设备连接。本发明可以控制储绳线盘的出绳和双摩擦卷筒的出绳速度保持同步，同时可以控制两者之间的钢绞线张力恒定，解决钢绞线收放时双摩擦卷筒绕绳不紧甚至鼓包的问题，保证钢绞线收放过程中的稳定性。

Description

一种双摩擦卷筒尾部拉力的控制装置及控制方法
技术领域
本发明涉及光伏组件安装设备技术领域，具体涉及一种双摩擦卷筒尾部拉力的控制装置及控制方法。
背景技术
在光伏组件架线和光伏组件同步安装施工过程中，传统采用人工架线、人工铺设光伏组件的方式，这种施工方法难以实现光伏组件的精确安装位置，并且人工在相当高度的平台上作业有一定的安全风险，沉重的光伏组件搬运过程中也会加大工人的劳动负担。通过自动方式在架线的同时安装组件成为发展趋势。
中国发明专利申请CN114290349A(申请公布日：2022-04-08)公开一种光伏组件智能安装系统，在大跨度区域的两侧光伏面板安装区分别设置放线侧设备、收线侧设备，放线侧设备连接钢绞线，收线侧设备连接钢丝绳，钢绞线与钢丝绳通过钢绞线连接装置连接，通过放线侧设备的钢绞线收放系统、收线侧设备的钢丝绳收放系统、线缆连接装置协同作业，牵引安装钢绞线运动，在牵引过程中光伏面板安装装置同步完成光伏组件安装；通过上述系统可以实现高效、安全、准确地进行水上光伏组件的安装。钢绞线/钢丝绳收放系统保证收线/放线稳定的关键点在于设置双摩擦卷筒，双摩擦卷筒是通过安装钢绞线在卷筒槽内缠绕多圈后所形成的摩擦力来提供光伏组件安装前钢绞线需要的预应力，通过控制两侧设备双摩擦卷筒的同步转动来实现钢绞线的连续式前进。但在自动安装过程中，需要保证钢绞线储绳卷筒出绳和双摩擦卷筒出绳的同步以及两者之间的张力恒定，才能使双摩擦卷筒进绳处保持恒张力，避免放绳过程中出现双摩擦卷筒绕绳不紧甚至鼓包的问题，造成放绳速度和位置的不可控。因此，为保证钢绞线出线的稳定性，有必要设计一种对双摩擦卷筒尾部拉力进行控制的装置和方法。
发明内容
为解决上述现有技术中的不足，本发明提供一种双摩擦卷筒尾部拉力的控制装置及控制方法，保证储绳线盘的出绳和双摩擦卷筒的出绳同步以及两者之间钢绞线的张力恒定。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案是：
一种双摩擦卷筒尾部拉力的控制装置，包括基座，所述基座上方设有储绳线盘，储绳线盘轴向水平设置，轴向一侧与基座转动连接，另一侧连接驱动机构，定义储绳线盘顺时针转动方向为出线方向；基座下方设有向下延伸的竖杆，竖杆上滑动连接有动滑轮，所述竖杆上设有拉线位移传感器，拉线位移传感器用于检测动滑轮的位置，基座下方远离储绳线盘出线侧设有多个转向定滑轮，定滑轮的位置高于动滑轮，储绳线盘上的钢绞线经出线侧拉出，依次绕动滑轮、定滑轮出线，与双摩擦卷筒出线设备连接。
进一步地，所述驱动机构包括减速器、伺服电机，所述伺服电机与减速器连接，所述减速器输出轴连接拨杆的中部，所述拨杆的两端固定连接储绳线盘。
进一步地，所述动滑轮下方悬吊有配重物。
进一步地，所述基座下方靠储绳线盘出线侧设有导线轮，导线轮的位置高于动滑轮。
进一步地，所述动滑轮轴向一侧设有连接部，所述连接部包括转接板，所述转接板首尾相连形成围合结构，套设在竖杆外周，所述转接板朝向围合内部一侧设有滚柱，所述滚柱与竖杆滚动连接。
进一步地，所述双摩擦卷筒出线设备包括机架，机架上设有双摩擦卷筒和张力测量模块，所述双摩擦卷筒连接有第二驱动机构，所述张力测量模块包括测力轮和拉压力传感器，钢绞线经定滑轮、双摩擦卷筒、测力轮输出。
进一步地，还包括控制系统，所述控制系统电性连接拉线位移传感器、驱动机构、第二驱动机构、张力测量模块。
一种应用上述双摩擦卷筒尾部拉力的控制装置的控制方法，包括以下步骤：
S1、准备工作：在双摩擦卷筒工作前，控制储绳线盘的伺服电机逆时针旋转将动滑轮吊起至初始高度；
S2、系统校准：用控制系统读取动滑轮上方的拉线位移传感器的初始数据，设为零点初始值；
S3、尾部拉力控制：在双摩擦卷筒运行过程中，通过结合双摩擦卷筒和储绳线盘的出线速度值以及拉线位移传感器监测的数值实现尾部拉力的控制。
进一步地，在步骤S3中，具体方法为：控制系统根据当前双摩擦卷筒出绳速度和拉线位移传感器监测数值与零点初始值的差值计算出控制信号，并将信号发送给储绳线盘的伺服电机驱动器，调整储绳线盘的伺服电机的转速，实现拉力控制。
进一步地，在步骤S3之后还包括：
S4、实时监测：在双摩擦卷筒运行过程中，拉线位移传感器实时监测动滑轮位置，并将监测结果反馈给控制系统；控制系统根据实时监测结果和当前储绳线盘的卷绕半径，实时调整控制信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果有：
本发明的双摩擦卷筒尾部拉力的控制装置及控制方法，可以控制储绳线盘的出绳和双摩擦卷筒的出绳速度，使其保持同步，同时可以控制两者之间的钢绞线张力恒定，解决钢绞线收放时双摩擦卷筒绕绳不紧甚至鼓包的问题，保证了钢绞线收放过程中的稳定性。
本发明的双摩擦卷筒尾部拉力的控制装置，通过设置导线轮，使钢绞线出线方向固定，减少了钢绞线在定滑轮上贴合程度不高从而跳槽的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是控制装置的部分立体示意图；
图3是图2中虚线框处的放大示意图。
附图标记：1-伺服电机、2-减速器、3-测力轮、4-拉压力传感器、5-双摩擦卷筒、6-拨杆、7-储绳线盘、8-导线轮、9-定滑轮、10-拉线位移传感器、11-动滑轮，12-滚柱，13-配重物。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
一种双摩擦卷筒尾部拉力的控制装置，如图1-图3所示，包括基座，所述基座上方设有储绳线盘7，储绳线盘7轴向水平设置，轴向一侧与基座转动连接，另一侧连接驱动机构，以图1所示方向为例，定义储绳线盘7顺时针转动为出线；基座下方设有向下延伸的竖杆，竖杆上滑动连接有动滑轮11，所述竖杆上设有拉线位移传感器10，拉线位移传感器10用于检测动滑轮11的位置，基座下方远离储绳线盘7出线侧设有多个转向定滑轮9，定滑轮9的位置高于动滑轮11，用以改变拉线方向。储绳线盘7上的钢绞线经出线侧拉出，依次绕动滑轮11、定滑轮9出线，与出线设备连接；动滑轮11作为保持张力的重物用以保持储绳线盘7和双摩擦卷筒5之间的预张力拉紧。优选的，所述动滑轮11下方悬吊有配重物13，例如砝码，用以调节预张力。所述双摩擦卷筒出线设备包括机架，机架上设有双摩擦卷筒5和张力测量模块，所述双摩擦卷筒5连接有第二驱动机构，所述张力测量模块包括测力轮3和拉压力传感器4，钢绞线经定滑轮9、双摩擦卷筒5、测力轮3输出。进一步地，还包括控制系统，所述控制系统电性连接拉线位移传感器10、驱动机构、第二驱动机构、张力测量模块。
所述驱动机构包括减速器2、伺服电机1，所述伺服电机1与减速器2连接，所述减速器2输出轴连接拨杆6的中部，所述拨杆6的两端固定连接储绳线盘7，伺服电机1带动拨杆6、储绳线盘7转动。
进一步地，所述基座下方靠储绳线盘7出线侧设有导线轮8，导线轮8的位置高于动滑轮11，储绳线盘7上的钢绞线经出线侧拉出，经导线轮8固定出线方向，增加钢绞线与动滑轮11的贴合程度，可以有效防止钢绞线可能出现的跳槽问题。
优选的，所述动滑轮11轴向一侧设有连接部，所述连接部包括转接板，所述转接板首尾相连形成围合结构，套设在竖杆外周，所述转接板朝向围合内部一侧设有滚柱12，所述滚柱12与竖杆滚动连接。滚柱12与竖杆滚动连接，可以降低动滑轮11与竖杆支架的滑动摩擦，减少控制干扰。
本发明还提供一种应用上述双摩擦卷筒尾部拉力的控制装置实现尾部拉力的控制方法，具体步骤包括：
S1、准备工作：在双摩擦卷筒5工作前，控制储绳线盘7的伺服电机1逆时针旋转将动滑轮11吊起至初始高度，以保持储绳线盘7和双摩擦卷筒5之间的钢绞线预张力拉紧。
S2、系统校准：在双摩擦卷筒5开始运行前，进行系统校准。具体步骤为：用控制系统读取动滑轮11上方拉线位移传感器10的初始数据，设为零点初始值，以零点初始值作为控制参考。
S3、尾部拉力控制：在双摩擦卷筒5运行过程中，通过结合双摩擦卷筒5和储绳线盘7的速度值以及拉线位移传感器10监测的数值实现尾部拉力的控制。具体步骤为：控制系统根据当前双摩擦卷筒5出绳速度和拉线位移传感器10监测数值与零点初始值的差值计算出控制信号，并将信号发送给储绳线盘7的伺服电机驱动器，调整储绳线盘7的伺服电机1转速，从而实现拉力控制。
S4、实时监测：在双摩擦卷筒5运行过程中，使用拉线位移传感器10实时监测动滑轮11位置，并将监测结果反馈给控制系统。控制系统根据实时监测结果和当前储绳线盘7的卷绕半径，及时调整控制信号，以保持尾部拉力的稳定性和精度。
具体的，设储绳线盘的最外层为第一层，d是线缆直径，Dmax是线缆最外层直径。
则从外向内的第i层的直径为Di＝Dmax-(2i-1)d；
第i层的卷绕长度为Li＝πnDi＝πn[Dmax-(2i-1)d]；
根据已经放线的长度计算当前层数从而得到当前卷径r。
储绳线盘的放线速度V理想情况下保持双摩擦卷筒速度一致，伺服电机转动角速度w＝V/r，设拉线位移传感器测得动滑轮在放线恒张力初始位置为a，设备运行中拉线位移传感器测得动滑轮的位置为x，当(x-a)>0或<0时，伺服电机减速使张力增大或加速使张力减小，由plc内置pid控制将动滑轮的位置调整到初始位置后，恢复伺服电机转速使其保持与双摩擦卷筒的第二驱动机构相同的线速度。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种双摩擦卷筒尾部拉力的控制装置，其特征在于：包括基座，所述基座上方设有储绳线盘(7)，储绳线盘(7)轴向水平设置，轴向一侧与基座转动连接，另一侧连接驱动机构，定义储绳线盘(7)顺时针转动方向为出线方向；基座下方设有向下延伸的竖杆，竖杆上滑动连接有动滑轮(11)，所述竖杆上设有拉线位移传感器(10)，拉线位移传感器(10)用于检测动滑轮(11)的位置，基座下方远离储绳线盘(7)出线侧设有多个转向定滑轮(9)，定滑轮(9)的位置高于动滑轮(11)，储绳线盘(7)上的钢绞线经出线侧拉出，依次绕动滑轮(11)、定滑轮(9)出线，与双摩擦卷筒出线设备连接。
2.根据权利要求1所述的双摩擦卷筒尾部拉力的控制装置，其特征在于：所述驱动机构包括减速器(2)、伺服电机(1)，所述伺服电机(1)与减速器(2)连接，所述减速器(2)输出轴连接拨杆(6)的中部，所述拨杆(6)的两端固定连接储绳线盘(7)。
3.根据权利要求1所述的双摩擦卷筒尾部拉力的控制装置，其特征在于：所述动滑轮(11)下方悬吊有配重物(13)。
4.根据权利要求1所述的双摩擦卷筒尾部拉力的控制装置，其特征在于：所述基座下方靠储绳线盘(7)出线侧设有导线轮(8)，导线轮(8)的位置高于动滑轮(11)。
5.根据权利要求1所述的双摩擦卷筒尾部拉力的控制装置，其特征在于：所述动滑轮(11)轴向一侧设有连接部，所述连接部包括转接板，所述转接板首尾相连形成围合结构，套设在竖杆外周，所述转接板朝向围合内部一侧设有滚柱(12)，所述滚柱(12)与竖杆滚动连接。
6.根据权利要求1所述的双摩擦卷筒尾部拉力的控制装置，其特征在于：所述双摩擦卷筒出线设备包括机架，机架上设有双摩擦卷筒(5)和张力测量模块，所述双摩擦卷筒(5)连接有第二驱动机构，所述张力测量模块包括测力轮(3)和拉压力传感器(4)，钢绞线经定滑轮(9)、双摩擦卷筒(5)、测力轮(3)输出。
7.根据权利要求6所述的双摩擦卷筒尾部拉力的控制装置，其特征在于：还包括控制系统，所述控制系统电性连接拉线位移传感器(10)、驱动机构、第二驱动机构、张力测量模块。
8.一种应用权利要求7所述的双摩擦卷筒尾部拉力的控制装置的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、准备工作：在双摩擦卷筒(5)工作前，控制储绳线盘(7)的伺服电机(1)逆时针旋转将动滑轮(11)吊起至初始高度；
S2、系统校准：用控制系统读取动滑轮(11)上方的拉线位移传感器(10)的初始数据，设为零点初始值；
S3、尾部拉力控制：在双摩擦卷筒(5)运行过程中，通过结合双摩擦卷筒(5)和储绳线盘(7)的出线速度值以及拉线位移传感器(10)监测的数值实现尾部拉力的控制。
9.根据权利要求8所述的双摩擦卷筒尾部拉力的控制方法，其特征在于：在步骤S(3)中，具体方法为：控制系统根据当前双摩擦卷筒(5)出绳速度和拉线位移传感器(10)监测数值与零点初始值的差值计算出控制信号，并将信号发送给储绳线盘(7)的伺服电机驱动器，调整储绳线盘(7)的伺服电机(1)的转速，实现拉力控制。
10.根据权利要求9所述的双摩擦卷筒尾部拉力的控制方法，其特征在于：在步骤S3之后还包括：
S4、实时监测：在双摩擦卷筒(5)运行过程中，拉线位移传感器(10)实时监测动滑轮(11)位置，并将监测结果反馈给控制系统；控制系统根据实时监测结果和当前储绳线盘(7)的卷绕半径，实时调整控制信号。
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