專利名稱：短皮帶自動糾偏系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明屬于皮帶傳送裝卸設備，主要用于煤炭等散料的裝卸傳送給料，是有關皮帶糾偏裝置及其糾偏控制方法的發(fā)明創(chuàng)造，具體說是一種短皮帶自動糾偏系統(tǒng)及方法。
背景技術：
在國內煤炭裝卸設備中，給料器系統(tǒng)大多采用兩種形式振動給料和皮帶給料。振動給料器的工藝過程是通過凸輪機構和彈簧減震機構驅動料斗往復運動，實現(xiàn)振動給料。其多為國外成套設備隨機附件，優(yōu)點是硬件成本低、安裝簡單、易維護；缺點是噪音大、能耗較大、機械磨損較大。最致命的缺點是在遇到粉末較細、濕度較大、黏度較高的煤種時，經(jīng)常會出現(xiàn)堵煤的情況，迫使卸車流程中斷，嚴重影響工作效率。
采用皮帶給料則能避免上述情況的發(fā)生。但是，因料斗皮帶行程較短只能采用平皮帶方式，所以經(jīng)常出現(xiàn)皮帶跑偏情況。傳統(tǒng)的平皮帶給料帶速恒定，通過人工調整皮帶改向滾筒處的絲杠，以改變皮帶左右張力達到糾偏效果。但是只要設備運轉，就需要人工監(jiān)護，因工作環(huán)境惡劣，對于工作人員的身心健康及人身安全都有極大的威脅。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種短皮帶自動糾偏系統(tǒng)及方法，糾偏系統(tǒng)結構簡單，運行可靠，使皮帶在運行過程中能自動糾偏，糾偏方法合理，糾偏準確、平穩(wěn)。
本發(fā)明的目的是通過如下技術方案實現(xiàn)的一種短皮帶自動糾偏系統(tǒng)，包括皮帶跑偏檢測機構、自動糾偏機構及計算機控制系統(tǒng)，其特征在于自動糾偏機構為一移動支架桿的兩端通過兩根連桿分別與改向滾筒軸兩端鉸接，形成平行的四連桿機構，移動支架桿中間穿入一定位的轉軸，有一凸輪驅動電機帶動的凸輪與一推桿一端鉸接，推桿另一端與移動支架桿一端鉸接；皮帶跑偏檢測機構為一與皮帶邊垂直的探測桿前端設置轉輪，另一端鉸接一位移傳感器的檢測桿，有一彈性擺桿的一端與探測桿中部鉸接，使探測桿轉輪彈性頂在皮帶邊上；位移傳感器及凸輪驅動電機均通過信號線與計算機控制系統(tǒng)連接。
所述的位移傳感器安裝在一固定板上面，位移傳感器的轉軸穿過固定板伸到下面，轉軸下端與檢測桿連接；在固定板上還垂直穿入一擺桿轉軸，露在固定板上的擺桿轉軸套有扭簧，扭簧一端與擺桿轉軸上端連接，扭簧另一端與固定板連接，在固定板下面的擺桿轉軸與擺桿垂直連接，使擺桿與位移傳感器探測桿平行。
所述的皮帶跑偏檢測機構為兩套，其探測桿前端的轉輪圓周面中間為內凹面，兩探測桿轉輪分別頂在靠近改向滾筒和驅動滾筒處的皮帶邊上。
所述的凸輪驅動電機通過擺線針輪行星減速機驅動凸輪。
一種短皮帶自動糾偏方法，包括皮帶跑偏檢測機構、自動糾偏機構及計算機控制系統(tǒng)，其特征在于由皮帶跑偏檢測機構檢測皮帶跑偏量，轉換成電信號發(fā)送到計算機控制系統(tǒng)中，由計算機控制系統(tǒng)向自動糾偏機構發(fā)出信號，根據(jù)檢測到的皮帶偏移方向和偏移量，自動糾偏機構中的凸輪驅動電機正轉或反轉一定角度帶動凸輪推桿機構，由推桿推動改向滾筒左右兩端擺動使得皮帶的左右張緊力發(fā)生變化，皮帶會向張緊一端的反方向偏移，以實現(xiàn)自動糾偏。
在上述短皮帶自動糾偏方法中，為減少凸輪驅動電機的動作頻率，在滿足小于皮帶最大偏移量的前提下，將皮帶向一個方向的偏移量分成N段。據(jù)此凸輪驅動電機的動作過程也分成N級來調整，每次的調整量隨著皮帶偏移量的增加而增加，其中，N大于等于2，總的調整時間要小于等于凸輪機構旋轉90度時間。
在上述短皮帶自動糾偏方法中，皮帶在一側跑偏時，經(jīng)過每一級預設的正向調整值，程序控制凸輪驅動電機正轉；當皮帶因此向回偏又經(jīng)過該點時，并不馬上使凸輪驅動電機反轉，而是繼續(xù)讓皮帶向回偏一段時間，再讓凸輪驅動電機反轉，即在該級另設反向調整值。類似于施密特觸發(fā)器，可以獲得較高噪聲容限。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點和積極效果1、本發(fā)明的技術方案解決了傳統(tǒng)皮帶給料人工調整繁瑣的問題，使工作人員脫離了惡劣的工作環(huán)境。本發(fā)明是將皮帶跑偏檢測機構檢測皮帶跑偏狀態(tài)發(fā)送到計算機控制系統(tǒng)中，由計算機控制系統(tǒng)發(fā)出信號控制凸輪驅動電機轉動一定角度，驅動凸輪及推桿通過四連桿機構推動改向滾筒左右兩端擺動，使得皮帶的左右張緊力發(fā)生變化，皮帶會向張緊一端的反方向偏移，以實現(xiàn)自動糾偏。采用本發(fā)明的糾偏方法合理可行，使皮帶在運行過程中能自動糾偏，且糾偏準確、平穩(wěn)，提高了裝卸的工作效率。
2、本發(fā)明的皮帶自動糾偏系統(tǒng)結構簡單，運行穩(wěn)定、可靠，加工制作和使用都很方便，便于對現(xiàn)有的皮帶傳送機構進行改造，易于推廣應用。


圖1為本發(fā)明短皮帶自動糾偏系統(tǒng)的結構圖；圖2為本發(fā)明的糾偏程序流程框圖。
具體實施例方式
參見圖1，是本發(fā)明一種短皮帶自動糾偏系統(tǒng)的實施例，包括皮帶10、驅動滾筒1、改向滾筒11、皮帶跑偏檢測機構、自動糾偏機構及計算機控制系統(tǒng)。
自動糾偏機構為一移動支架桿13的兩端通過兩根連桿12分別與改向滾筒11軸兩端鉸接，形成平行的四連桿機構，移動支架桿13中間穿入一定位的轉軸18，移動支架桿13可繞轉軸18轉動，轉軸18安裝在固定座17上。有一固定在固定座17上的凸輪驅動電機16通過高減速比的擺線針輪行星減速機帶動的凸輪15轉動，有一推桿14一端與凸輪15大半徑處鉸接，另一端與移動支架桿13一端鉸接。
皮帶跑偏檢測機構為一與皮帶10邊垂直的探測桿3前端設置轉輪2，有一位移傳感器7安裝在一固定板6上面，位移傳感器7的轉軸穿過固定板6伸到下面，轉軸下端與檢測桿5一端連接，檢測桿5另一端與探測桿3后端鉸接。在固定板6上還垂直穿入一擺桿轉軸8，露在固定板6上的擺桿轉軸8套有扭簧9，扭簧9一端與擺桿轉軸8上端連接，扭簧9另一端與固定板6連接。在固定板6下面的擺桿轉軸8與一擺桿4一端垂直連接，擺桿4的另一端與探測桿3的中部鉸接，且擺桿4與位移傳感器7的檢測桿5平行。上述皮帶跑偏檢測機構共兩套，結構相同，其探測桿3前端的轉輪2圓周面中間為內凹面，兩套皮帶跑偏檢測機構的轉輪2依靠扭簧9的彈性分別頂在靠近改向滾筒11和驅動滾筒1處的皮帶10邊上，使皮帶10邊嵌入轉輪2圓周內凹面中。位移傳感器7及凸輪驅動電機16均通過信號線與計算機控制系統(tǒng)連接，計算機控制系統(tǒng)可采用PLC可編程控制器。
自動糾偏的原理自動糾偏的實現(xiàn)是在皮帶的改向滾筒處增加皮帶自動糾偏機構。該機構由適應頻繁啟動的電機驅動，經(jīng)過擺線針輪行星減速機帶動凸輪推桿機構，推桿又通過四連桿機構帶動改向滾筒左右兩端擺動，使得皮帶的左右張緊力發(fā)生變化。皮帶會向張緊一端的反方向偏移，從而達到糾偏的效果。
推桿的位移與凸輪旋轉角度θ關系如下如圖1中所示的凸輪狀態(tài)的旋轉角度θ為90度，此時，改向滾筒與驅動滾筒相互平行，當圖1狀態(tài)的凸輪逆時針轉動90度，凸輪旋轉角度θ為0度，推桿移動使改向滾筒軸線逆時針轉動到最大角度；當圖1狀態(tài)的凸輪順時針轉動90度，凸輪旋轉角度θ為180度，推桿移動使改向滾筒軸線順時針轉動到最大角度。
糾偏速度的快慢受兩個因素影響。一是皮帶轉速；二是凸輪推桿的位移量，即皮帶的張緊力。而實際工作中，我們最關心的是皮帶是否偏出滾筒造成泄露或者皮帶撕裂等故障。所以只根據(jù)皮帶偏移量的大小，確定自動糾偏機構的動作。
自動糾偏的過程類似于汽車方向盤的控制。假設一輛在兩車道公路上行駛的汽車，始終想保持在分界線上。如果某種原因，使得汽車朝一個方向偏移那么我們需要反向調整方向盤使其有向回的趨勢。當汽車會回到分界線時，我們需要將方向盤打回到正常位置，反之亦然。
在某種外力的作用下皮帶會向一個方向偏移。當超過設定的范圍時，自動糾偏機構動作使皮帶有向回的趨勢。當回到設定的范圍以內時，將自動糾偏機構返回到原位置。當皮帶向另一方向偏移時，自動糾偏機構執(zhí)行同樣的動作，只是方向相反。最終使皮帶達到一種動態(tài)的平衡。
自動糾偏的方法自動糾偏的動作是靠凸輪驅動電機完成的。因為擺線針輪行星減速機的減速比是固定的，所以凸輪驅動電機的通電時間就對應著凸輪推桿的位移量，凸輪驅動電機的旋轉方向對應著推桿前進還是后退。
根據(jù)短行程皮帶在改向滾筒偏移和驅動滾筒處偏移的隨動性，將改向滾筒處的皮帶偏移量作為凸輪驅動電機動作的調整依據(jù)。為減少凸輪驅動電機的動作頻率，在滿足小于皮帶最大偏移量的前提下，將皮帶向一個方向的偏移量分成N段。據(jù)此凸輪驅動電機的動作過程也分成N級來調整。每次的調整量隨著皮帶偏移量的增加而增加。總的調整時間要小于等于凸輪機構旋轉90度時間。
當凸輪驅動電機正向動作到一定程度時，皮帶將會有向回偏移的趨勢。當皮帶回到設定范圍以內時，將凸輪驅動電機反向調整。這里為保證自動糾偏機構不在正向調整值處振蕩，在每一級的調整過程中分別設正向調整值和反向調整值。反向調整值處的皮帶偏移量小于正向調整值處的皮帶偏移量。
調整的原則是當皮帶回到中心線左右一定范圍后，自動糾偏機構的凸輪旋轉角度應該在90度處。即改向滾筒軸線與驅動滾筒的軸線平行。為此正向調整的時間應與反向調整的時間相同，即正向調整的次數(shù)應與反向調整的次數(shù)相同。但在實際工作中，受現(xiàn)場工況的限制，比如說皮帶的粘接質量包括皮帶本身的質量邊角處的磨損，皮帶負載的沖擊等等都有可能造成皮帶跑偏檢測的跳變，進而導致自動糾偏機構的誤動作。破壞正向、反向調整時間上的平衡，引起糾偏機構凸輪旋轉位置的累積誤差。當該誤差超過一定程度時，自動糾偏機構無法將皮帶調整回原位置，以至出現(xiàn)偏移超量(超出滾筒邊緣引起故障停機)。為解決該問題，在控制軟件上，引入軟RS觸發(fā)器使每一級正向反向調整的次數(shù)嚴格相等。即正向調整值和反向調整值互為置位與復位的觸發(fā)條件。在每一級正向調整值處，如果想讓凸輪驅動電機動作，必須有該級反向調整值的標志位存在。并且在調整完后，將該級的反向調整值清除。同理，在每一級反向調整值處，如果想讓凸輪驅動電機動作，必須有該級正向調整值的標志位存在。并且在調整完后，將該級的正向調整值清除。
參見圖2，每一級自動糾偏的具體步驟如下皮帶跑偏檢測機構以輪詢周期的方式將改向滾筒處的皮帶跑偏量轉換成電信號發(fā)送到計算機控制系統(tǒng)中，(1)皮帶偏移量超過前一級正向調整值，到達該級的反向調整值時，在計算機寄存器中設置反向調整標志位。(2)計算機控制系統(tǒng)判斷正向調整值標志位是否存。(3)如果正向調整值標志位不存在，則不做任何動作，等待皮帶繼續(xù)偏移。(4)如果正向調整值標志位存在，計算機控制系統(tǒng)發(fā)出指令，凸輪驅動電機反轉n秒。(5)反向調整后，計算機控制系統(tǒng)清除計算機寄存器中該級的正向調整值標志位。(6)當計算機控制系統(tǒng)判斷出皮帶偏移量到達該級的正向調整值時，在計算機寄存器中設置正向調整標志位。(7)計算機控制系統(tǒng)判斷反向調整值標志位是否存在。(8)如果反向調整值標志位不存在，并且皮帶偏移量未超過允許范圍，則不做任何動作，等待皮帶繼續(xù)偏移。(9)如果反向調整值標志位存在，計算機控制系統(tǒng)發(fā)出指令，凸輪驅動電機正轉n秒。(10)正向調整后，計算機控制系統(tǒng)清除該級的反向調整值標志位。(11)皮帶如果在正向調整的作用下開始返回，并到達該級的反向調整值，計算機控制系統(tǒng)發(fā)出指令，凸輪驅動電機反轉n秒。(12)反向調整后，計算機控制系統(tǒng)清除計算機寄存器該級的正向調整值標志位。(13)皮帶如果在正向調整的作用下沒有返回，并且皮帶偏移量未超過允許范圍，進入下一級調整程序。
當然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不限于上述舉例，本技術領域的普通技術人員，在本發(fā)明的實質范圍內，作出的變化、改型、添加或替換，都應屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種短皮帶自動糾偏系統(tǒng)，包括皮帶跑偏檢測機構、自動糾偏機構及計算機控制系統(tǒng)，其特征在于自動糾偏機構為一移動支架桿的兩端通過兩根連桿分別與改向滾筒軸兩端鉸接，形成平行的四連桿機構，移動支架桿中間穿入一定位的轉軸，有一凸輪驅動電機帶動的凸輪與一推桿一端鉸接，推桿另一端與移動支架桿一端鉸接；皮帶跑偏檢測機構為一與皮帶邊垂直的探測桿前端設置轉輪，另一端鉸接一位移傳感器的檢測桿，有一彈性擺桿的一端與探測桿中部鉸接，使探測桿轉輪彈性頂在皮帶邊上；位移傳感器及凸輪驅動電機均通過信號線與計算機控制系統(tǒng)連接。
2.按照權利要求1所述的短皮帶自動糾偏系統(tǒng)，其特在于所述的位移傳感器安裝在一固定板上面，位移傳感器的轉軸穿過固定板伸到下面，轉軸下端與檢測桿連接；在固定板上還垂直穿入一擺桿轉軸，露在固定板上的擺桿轉軸套有扭簧，扭簧一端與擺桿轉軸上端連接，扭簧另一端與固定板連接，在固定板下面的擺桿轉軸與擺桿垂直連接，使擺桿與位移傳感器探測桿平行。
3.按照權利要求1或2所述的短皮帶自動糾偏系統(tǒng)，其特征在于所述的皮帶跑偏檢測機構為兩套，其探測桿前端的轉輪圓周面中間為內凹面，兩探測桿轉輪分別頂在靠近改向滾筒和驅動滾筒處的皮帶邊上。
4.按照權利要求1或2所述的短皮帶自動糾偏系統(tǒng)，其特征在于所述的凸輪驅動電機通過擺線針輪行星減速機驅動凸輪。
5.一種短皮帶自動糾偏方法，包括皮帶跑偏檢測機構、自動糾偏機構及計算機控制系統(tǒng)，其特征在于由皮帶跑偏檢測機構檢測皮帶跑偏量，轉換成電信號發(fā)送到計算機控制系統(tǒng)中，由計算機控制系統(tǒng)向自動糾偏機構發(fā)出信號，根據(jù)檢測到的皮帶偏移方向和偏移量，自動糾偏機構中的凸輪驅動電機正轉或反轉一定角度帶動凸輪推桿機構，由推桿推動改向滾筒左右兩端擺動使得皮帶的左右張緊力發(fā)生變化，皮帶會向張緊一端的反方向偏移，以實現(xiàn)自動糾偏。
6.按照權利要求5所述的短皮帶自動糾偏方法，其特征在于在滿足小于皮帶最大偏移量的前提下，將皮帶向一個方向的偏移量分成N段；據(jù)此凸輪驅動電機的動作過程也分成N級來調整，每次的調整量隨著皮帶偏移量的增加而增加，N大于等于2，總的調整時間要小于等于凸輪機構旋轉90度時間。
7.按照權利要求5或6所述的短皮帶自動糾偏方法，其特征在于在短皮帶自動糾偏方法中，皮帶在一側跑偏時，經(jīng)過每一級預設的正向調整值，控制凸輪驅動電機正轉；當皮帶因此向回偏又經(jīng)過該點時，并不馬上使凸輪驅動電機反轉，而是繼續(xù)讓皮帶向回偏一段時間，再讓凸輪驅動電機反轉，即在該級另設反向調整值。
8.按照權利要求5所述的短皮帶自動糾偏方法，其特征在于每一級自動糾偏的具體步驟如下皮帶跑偏檢測機構以輪詢周期的方式將改向滾筒處的皮帶跑偏量轉換成電信號發(fā)送到計算機控制系統(tǒng)中，(1)皮帶偏移量超過前一級正向調整值，到達該級的反向調整值時，在計算機寄存器中設置反向調整標志位；(2)計算機控制系統(tǒng)判斷正向調整值標志位是否存；(3)如果正向調整值標志位不存在，則不做任何動作，等待皮帶繼續(xù)偏移；(4)如果正向調整值標志位存在，計算機控制系統(tǒng)發(fā)出指令，凸輪驅動電機反轉n秒；(5)反向調整后，計算機控制系統(tǒng)清除計算機寄存器中該級的正向調整值標志位；(6)當計算機控制系統(tǒng)判斷出皮帶偏移量到達該級的正向調整值時，在計算機寄存器中設置正向調整標志位；(7)計算機控制系統(tǒng)判斷反向調整值標志位是否存在；(8)如果反向調整值標志位不存在，并且皮帶偏移量未超過允許范圍，則不做任何動作，等待皮帶繼續(xù)偏移；(9)如果反向調整值標志位存在，計算機控制系統(tǒng)發(fā)出指令，凸輪驅動電機正轉n秒；(10)正向調整后，計算機控制系統(tǒng)清除該級的反向調整值標志位；(11)皮帶如果在正向調整的作用下開始返回，并到達該級的反向調整值，計算機控制系統(tǒng)發(fā)出指令，凸輪驅動電機反轉n秒；(12)反向調整后，計算機控制系統(tǒng)清除計算機寄存器該級的正向調整值標志位；(13)皮帶如果在正向調整的作用下沒有返回，并且皮帶偏移量未超過允許范圍，進入下一級調整程序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種短皮帶自動糾偏系統(tǒng)，其特點是自動糾偏機構為一移動支架桿的兩端通過兩連桿與改向滾筒軸兩端鉸接成四連桿機構，移動支架桿可繞一轉軸轉動，有一電機帶動的凸輪與一推桿一端鉸接，推桿另一端與移動支架桿一端鉸接；皮帶跑偏檢測機構為一探測桿前端設置的轉輪彈性頂在皮帶邊上，探測桿另一端鉸接一位移傳感器的檢測桿。自動糾偏方法是將檢測的皮帶跑偏信號發(fā)送到計算機控制系統(tǒng)中，由其發(fā)出信號使電機帶動凸輪轉動一定角度，通過四連桿機構推動改向滾筒左右兩端擺動，使得皮帶的左右兩邊張緊力發(fā)生變化，皮帶會向張緊一端的反方向偏移，以實現(xiàn)自動糾偏。糾偏系統(tǒng)結構簡單、運行可靠，糾偏方法合理、糾偏準確、平穩(wěn)。
文檔編號B65G15/64GK1597469SQ200410035828
公開日2005年3月23日 申請日期2004年9月24日 優(yōu)先權日2004年9月24日
發(fā)明者張濤, 王梟, 黎瑞昌, 周忠海, 蔣慧略, 孟慶明, 牟華 申請人:山東省科學院海洋儀器儀表研究所