[发明专利]一种异形储缆卷筒缆绳排缆装置及实现方法

权利要求书

1.一种异形储缆卷筒缆绳排缆装置，其特征在于：主要包括储缆卷筒(1)、排缆机构(2)和丝杆(21)，排缆机构(2)安装在丝杆(21)，通过丝杠(21)的旋转驱动排缆机构(22)在丝杠(21)上进行左右移动引导缆绳均匀排列在储缆卷筒(1)上；储缆卷筒(1)上设有卷筒旋转编码器(11)，丝杆(21)上设有丝杠旋转编码器(22)，丝杠(21)两端的各有一个接近开关传感器A(23)和接近开关传感器B(24)，用于防止排缆机构(2)超出允许的排缆区域。

2.根据权利要求1所述的异形储缆卷筒缆绳排缆装置，其特征在于：所述丝杠(21)运动驱动是液压比例阀或变频电机，使丝杠速度进行无极调速。

3.一种异形储缆卷筒缆绳排缆的实现方法，其特征在于：该方法具体包括如下步骤：

A)计算缆径Dlo：

先根据缆绳进行实际排缆，完成若干圈后，计算出缆绳排布后平均单圈的计算缆径Dlo；

B)各层排缆起始/终止位置的确定：

将卷筒每层的可容缆位置的最左侧离零点距离定义排缆的起始点DInit_j，将最右侧离零点距离定义为排缆终止点DEnd_j，DEnd_j小于储缆卷筒的最大宽度W_总，由此对应每层的排缆机构折返位置，其中j代表卷筒容缆的层数，即：j＝1,2...n；在储缆卷筒设计后尺寸固定，DInit_j和DEnd_j在程序初始化中进行预设；

C)储缆卷筒缆绳的入缆实际位置Sta_CLsit的确定：

入缆实际位置Sta_CLsit就是排缆机构跟踪的目标位置，根据储缆卷筒缆绳的入缆实际编码值CL_Act_Bm减去转向时的实际储缆卷筒累计值CL_Sum_Bmj与计算缆径Dlo的乘积，该乘积就是缆绳在本层换向时离换向点的位置距离，再根据缆绳排列方向、本层容缆起始点到零点距离DInit_j以及缆绳各层可容缆的终点位置离零点距离DEnd_j，计算出缆绳的入缆确切位置，即排缆机构跟踪的目标位置；

D)排缆机构的实际位置Sta_PLsit计算：

排缆机构的编码规则为：对准储缆卷筒的可容缆的最左端位置设置为偏移量零点位置，最右端为偏移量最大位置；排缆机构由左向右运动时，编码数增加，由右向左运动时，编码数减少；由此，排缆机构编码器的偏移量除以编码器单圈的编码数PL_Sin_Bm，再乘以螺距Ls就是排缆机构的实际偏零点的位置Sta_PLsit；

E)排缆机构的实际排缆位置与目标位置的差值u_Diff：

依照步骤C)及D)的计算得到：

u_Diff＝Sta_CLsit-Sta_PLsit

根据排缆方向以及u_Diff的正负来判断排缆机构的超前或滞后，为减少排缆机构跟踪时的震荡，跟踪算法使u_Diff的绝对值小于合理范围即可，根据计算出的排缆机构的激励值，使排缆机构的运动速度增加或减少，从而保证排缆机构始终保持在理想的储缆卷筒入缆位置附近；

F)排缆机构的折返运算：

由于储缆卷筒的形状异常，其每层的折返点由DInit_j和DEnd_j预设给出，在设备运行初始化时转化为每层的CL_Init_Bmj，即储缆卷筒的每层排缆的初始位置编码值，和CL_End_Bmj，即储缆卷筒的每层排缆的结束位置编码值，j＝1,2...n；排缆机构的实际排缆过程中，其位置编码PL_Act_Bm与CL_Init_Bmj及CL_End_Bmj进行实时比较，当PL_Act_Bm从左边接近达到一定的编码差值内，各层的CL_Init_Bmj时排缆机构将进行反向排缆，当PL_Act_Bm从右边接近达到一定的编码差值内，各层的CL_End_Bmj时排缆机构将进行反向排缆。

4.根据权利要求3所述的异形储缆卷筒缆绳排缆的实现方法，其特征在于：在步骤E)中，为排缆机构快速达到目标位置的跟踪，跟踪的调节步长应与u_Diff成单调函数关系，u_Diff越大，调节步长越大。

5.根据权利要求3所述的异形储缆卷筒缆绳排缆的实现方法，其特征在于：在步骤E)中，为更高精度的进行跟踪，即u_Diff的值更小，在合理区间内跟踪过程中对u_Diff再进行代数累积，当该累积值超出预设范围后，排缆激励值增加一个较小步长，从而使u_Diff的偏差更小，跟踪精度更高。

6.根据权利要求3所述的异形储缆卷筒缆绳排缆的实现方法，其特征在于：增加排缆机构零点的确认步骤：利用排缆机构两侧保证机械安全的接近开关传感器来进行编码器的清零或置最大编码值，当排缆机构接近到接近开关传感器时，排缆机构强行停止继续外移，同时将排缆机构的编码值置数。