УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ИЛИ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ГРУЗОЗАХВАТНОГО ОРГАНА ГРУЗОПОДЪЕМНОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в приборах безопасности грузоподъемных машин.
Известно устройство для определения линейных перемещений секций телескопической стрелы крана, содержащее датчик длины стрелы, чувствительный элемент которого выполнен в виде безупорного потенциометра, и преобразователь возвратно-поступательного движения секций стрелы во вращательное движение чувствительного элемента (см. Кран автомобильный КС-3574. Техническое описание и инструкция по эксплуатации КС-3574.00.000 ТО. АО "Автокран", 1994, с.67-69). Недостатками данного устройства является ограниченный диапазон измеряемых линейных перемещений, ограниченный ресурс работы, необходимость перенастройки при колебаниях температуры и большие трудозатраты при техническом обслуживании.
Известно также устройство для определения угловых перемещений стрелы крана, содержащее датчик угла наклона стрелы, кронштейн для крепления датчика на поворотной раме крана и кинематическую передачу, связывающую выходной вал датчика с корневой секцией стрелы. Датчик угла наклона стрелы включает в себя корпус с фланцем, установленный в корпусе на подшипниках выходной вал, соосный оси вращения стрелы, и расположенный в корпусе чувствительный элемент, выполненный в виде потенциометра, вал которого связан с выходным валом датчика, который в свою очередь связан с помощью поводка с корневой секцией стрелы (см. Кран автомобильный КС-3574. Техническое описание и инструкция по эксплуатации КС-3574.00.000 ТО. АО "Автокран", 1994, с.67-68). Недостатками данного устройства являются ограниченный диапазон
измеряемых угловых перемещений, сложность конструкции, ограниченный ресурс, необходимость перенастройки при колебаниях температуры.
Наиболее близким к заявленной полезной модели по совокупности существенных признаков является устройство для определения линейных или угловых перемещений грузозахватного органа грузоподъемной машины, содержащее преобразователь угла поворота вала привода перемещения грузозахватного органа в электрический информационный сигнал, имеющий корпус, жестко закрепленный на корпусе привода, и установленный в корпусе преобразователя чувствительный элемент в виде потенциометра. Вал потенциометра через редуктор связан с выходным валом преобразователя, который в свою очередь кинематически связан с валом привода перемещения грузозахватного органа. Кинематическая передача включает в себя вилку, закрепленную на выходном валу преобразователя, и контактирующий с вилкой поводок, закрепленный на валу привода (см. Ограничитель нагрузки башенного крана ОНК-160Б. Руководство по эксплуатации ЛГФИ.408844.025-ОЗРЭ. ОАО "Арзамасский приборостроительный завод", 2004, с.25-26, 31-36, опубликованное в Интернете на сайте ООО HПП "ЭГО": www.nppego.com). Недостатком данного устройства является его сложность из-за наличия в преобразователе безлюфтового редуктора и большие осевые габариты, определяемые, в основном, габаритами преобразователя, что затрудняет установку и регулировку устройства на грузоподъемной машине при расположении рядом с преобразователем какого-либо другого оборудования и увеличивает трудоемкость монтажа, а на некоторых ранее выпущенных грузоподъемных машинах постановка такого устройства привела бы к усложнению кинематической связи преобразователя с валом привода перемещения грузозахватного органа и уменьшению точности измерений.
Задачей настоящей полезной модели является разработка устройства для определения перемещений элементов оборудования грузоподъемных машин, простого по конструкции и имеющего меньшие осевые габариты.
Для достижения поставленной задачи в устройстве для определения линейных или угловых перемещений грузозахватного органа грузоподъемной
машины, содержащем преобразователь угла поворота вала привода перемещения грузозахватного органа в электрический информационный сигнал, имеющий корпус, жестко закрепленный на корпусе привода, и установленный в корпусе преобразователя чувствительный элемент, согласно полезной модели, указанный преобразователь выполнен в виде магнитного углового энкодера на основе эффекта Холла, включающего чувствительный элемент в виде интегральной микросхемы-преобразователя, и закрепленный на торце вала с зазором относительно микросхемы-преобразователя постоянный магнит, линии магнитной индукции которого параллельны плоскости микросхемы-преобразователя.
Выполнение преобразователя угла поворота вала привода перемещения грузозахватного органа в электрический информационный сигнал в виде магнитного углового энкодера на основе эффекта Холла упрощает конструкцию устройства за счет исключения сложного безлюфтового редуктора и кинематической связи между валом преобразователя и валом привода перемещения грузозахватного органа, и уменьшает тем самым габариты устройства и упрощает его монтаж, как на новых грузоподъемных машинах, так и на машинах, находящихся в эксплуатации. Кроме того, наличие в устройстве магнитного энкодера повышает надежность устройства и точность измерений, так как магнитные угловые энкодеры, использующие бесконтактную технологию на основе эффекта Холла, позволяют определять с высоким угловым разрешением абсолютное положение вала привода перемещения грузозахватного органа. При этом магнитные энкодеры обеспечивают свободные от помех выходные сигналы, устойчивы к внешним воздействиям и могут работать в достаточно широком диапазоне температур, что вполне удовлетворяет требованиям, предъявляемым к измерительным устройствам, используемым на грузоподъемных машинах.
Достигаемый технический результат выражается в упрощении конструкции устройства и снижении трудоемкости его монтажа на грузоподъемной машине.
Полезная модель поясняется рисунком применительно к использованию ее для определения линейного перемещения грузозахватного органа башенного крана.
На валу 1 закреплен барабан грузовой лебедки (на чертеже не показан), вращающийся на подшипниках 2, установленных в корпусе 3 грузовой лебедки. На торце вала 1 закреплена с помощью резьбовых крепежных элементов 4 стопорная шайба 5, предотвращающая линейное перемещение вала относительно корпуса грузовой лебедки, на торце которого установлена крышка 6, защищающая подшипниковый узел от загрязнений.
Устройство для определения линейного перемещения грузозахватного органа башенного крана содержит преобразователь 7 угла поворота вала 1 в электрический информационный сигнал, выполненный в виде магнитного углового энкодера, принцип действия которого основан на эффекте Холла, включающего размещенный в корпусе 8 преобразователя чувствительный элемент в виде интегральной микросхемы-преобразователя 9, и закрепленный на торце вала 1 с зазором относительно микросхемы-преобразователя постоянный магнит 10, линии магнитной индукции которого параллельны плоскости микросхемы-преобразователя. Магнит имеет цилиндрическую или иную форму и диаметральную намагниченность.
Корпус 8 преобразователя 7 выполнен с фланцем 11 для крепления корпуса на крышке 6 грузовой лебедки. В полости корпуса 8 размещена печатная плата 12, на которой смонтирована микросхема-преобразователь 9, а на поверхности корпуса закреплен электроразъем 13 для соединения устройства с регистрирующей аппаратурой. Полость корпуса 8 герметизирована крышкой 14 из немагнитного материала.
Для монтажа предлагаемого устройства на кране в крышке 6 грузовой лебедки выполняются: осевое отверстие 15 и резьбовые отверстия под винты 16 крепления фланца 11 на крышке 6, а в стопорной шайбе 5 - резьбовое отверстие под хвостовик 17 цилиндрического элемента 18, на торце которого крепится с помощью клея постоянный магнит 10.
Для создания преобразователя угла поворота вала привода перемещения грузозахватного органа в электрический информационный сигнал может быть использована микросхема-преобразователь АМ256/АМ512В фирмы "TLC d.o.o" (Словения) или аналогичные микросхемы-преобразователи других производителей, например, MLX 90316 компании Melexis.
В качестве регистрирующей аппаратуры может быть использован прибор "Ограничитель нагрузки башенного крана ОНК-160Б", выпускаемый Арзамасским электромеханическим заводом.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Микросхема-преобразователь 9 считывает угловое положение постоянного магнита 10. Матрица работающих на эффекте Холла сенсоров регистрирует распределение потока магнитного поля на поверхности полупроводникового кристалла. Преобразователи Холла находятся на окружности, центр которой совпадает с центром микросхемы-преобразователя, преобразующей распределение магнитного поля в электрическое напряжение. Уровень напряжения промежуточного выходного сигнала меняется по закону синуса и косинуса в зависимости от углового положения магнита. Быстродействующий интерполятор преобразует этот сигнал в код, несущий информацию об абсолютном угловом положении. Дальнейшее преобразование базового сигнала позволяет получать выходные сигналы различного формата. Сигналы с выхода микросхемы-преобразователя поступают на регистрирующую аппаратуру - прибор ОНК-160Б, включающий цифровой вычислитель, в котором производится перерасчет угла поворота барабана грузовой лебедки в линейное перемещение грузозахватного органа, численное значение которого отображается на дисплее прибора как значение высоты подъема грузозахватного органа.
При использовании полезной модели для определения углового перемещения грузозахватного органа корпус преобразователя крепится на крышке привода поворота. Устройство по данному примеру исполнения полезной модели работает аналогично описанному выше.
Предлагаемое устройство может быть изготовлено промышленным способом с использованием современных электронных компонентов и технологий.