一种高精度闸门开度限位装置论文和设计-王美英

全文摘要

本发明公开了一种高精度闸门开度限位装置，包括有壳体，设置于壳体内的输入轴、绝对值编码器、主动齿轮、被动齿轮、传动丝杠、滑杆导轨、滑块和限位开关；输入轴的外端与卷扬启闭机的动力输出轴固定连接，输入轴的内端上连接有绝对值编码器；输入轴上固定套装有主动齿轮，传动丝杠上固定套装有被动齿轮，主动齿轮和被动齿轮两者相互啮合，滑杆导轨上套装有滑块，滑块与传动丝杠上的丝杠滑块固定连接，壳体内且位于滑杆导轨的侧部固定设置有与滑块配套接触的限位开关，即滑块分别与限位开关上下重叠时，滑块压住限位开关的压柄。本发明采用齿轮传动的结构实现水平滑动限位，避免了原有凸轮结构松动造成测量不准的问题。

主设计要求

1.一种高精度闸门开度限位装置，其特征在于：包括有壳体，设置于壳体内的输入轴、绝对值编码器、主动齿轮、被动齿轮、传动丝杠、滑杆导轨、滑块和限位开关；所述的输入轴的外端伸出到壳体外且与卷扬启闭机的动力输出轴固定连接，所述的输入轴的内端与壳体内的绝对值编码器连接；所述的滑杆导轨、传动丝杠和输入轴三者上下平行设置，所述的输入轴上固定套装有主动齿轮，所述的传动丝杠上固定套装有被动齿轮，所述的主动齿轮和被动齿轮两者相互啮合，所述的滑杆导轨上套装有滑块，所述的滑块与传动丝杠上的丝杠滑块固定连接，所述的壳体内且位于滑杆导轨的侧部固定设置有与滑块配套接触的上限位开关和下限位开关，即滑块滑动至与上限位开关或下限位开关上下重叠时，滑块压住上限位开关或下限位开关的压柄，上限位开关或下限位开关的压柄压住对应的常闭触点。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种高精度闸门开度限位装置，其特征在于：所述的壳体内且位于输入轴的上方固定设置有安装支架，所述的安装支架包括有固定连接于壳体内壁上的连接板、连接于连接板下部的支撑座和连接于连接板上部的长方体框架，所述的支撑座的底部固定于壳体底板的上端面上；所述的滑杆导轨和传动丝杠均位于长方体框架内且上下平行设置，所述的滑杆导轨的两端与长方体框架固定连接，所述的传动丝杠的两端部通过轴承架设于长方体框架上即轴承的外圈与长方体框架固定连接、轴承的内圈与传动丝杠固定连接，所述的传动丝杠的外端部伸出到长方体框架外且与被动齿轮固定连接，位于长方体框架内的传动丝杠上连接有丝杠滑块，所述的丝杠滑块的顶端与套装于滑杆导轨上的滑块固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种高精度闸门开度限位装置，其特征在于：所述的上限位开关为两个，所述的下限位开关为两个，且两个上限位开关和两个上限位开关均固定于长方体框架上，两个上限位开关分别设置于滑杆导轨的两侧且沿滑杆导轨的中轴线对称，当滑块滑动至与两个上限位开关上下重叠时，滑块的两端部分别压住两个上限位开关的压柄，两个上限位开关的压柄分别压住对应的常闭触点，两个下限位开关分别设置于滑杆导轨的两侧且沿滑杆导轨的中轴线对称，当滑块滑动至与两个下限位开关上下重叠时，滑块的两端部分别压住两个上限位开关的压柄，两个下限位开关的压柄分别压住对应的常闭触点。

4.根据权利要求3所述的一种高精度闸门开度限位装置，其特征在于：所述的长方体框架上且位于滑杆导轨的两侧均固定设置有限位开关水平导杆，所述的限位开关水平导杆均平行于滑杆导轨，位于滑杆导轨同侧的上限位开关和下限位开关套装于同侧的限位开关水平导杆上，位于滑杆导轨同侧的上限位开关和下限位开关沿对应的限位开关水平导杆滑动定位后通过螺栓固定连接于长方体框架上，两个上限位开关和两个下限位开关的定位位置保证两个上限位开关沿滑杆导轨的中轴线对称、两个下限位开关沿滑杆导轨的中轴线对称。

5.根据权利要求1所述的一种高精度闸门开度限位装置，其特征在于：所述的壳体是由安装支座和罩壳连接而成，所述的安装支座固定于卷扬启闭机上，安装支座是由底板和前侧板组成，前侧板的底端固定连接于底板上，所述的底板固定于卷扬启闭机上，所述的罩壳是由后侧板、左侧板、右侧板和顶板组成，所述的后侧板与安装支座的前侧板竖直平行相对，所述的左侧板、右侧板连接于前侧板和后侧板之间且相互平行相对，所述的后侧板、左侧板、右侧板的顶端均连接于顶板上，所述的安装支座和罩壳连接时，所述的顶板支撑于前侧板的顶端且与前侧板通过螺栓固定连接，所述的后侧板、左侧板、右侧板的底端均位于底板的外围且与底板通过螺栓固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种高精度闸门开度限位装置，其特征在于：所述的上限位开关和下限位开关均选用型号为Z-15GW22-B的压柄型微动开关。

设计说明书

技术领域

本发明涉及闸门自动化控制领域，具体是一种高精度闸门开度限位装置。

背景技术

闸门是一种关闭和开放泄(放)水通道的控制设施，是泵站及水闸的重要组成部分，可用以拦截水流，控制水位、调节流量、排放泥沙和飘浮物等。闸门根据驱动结构的类型又分为液压启闭机闸门、卷扬启闭机闸门等。其中，卷扬启闭机闸门是利用卷筒缠绕钢丝绳带动滑轮起升以实现启闭闸门的目的，为了实时掌握闸门的具体提升位置，同时避免闸门向上提升过程中发生闸门开度超过设定最大值或下落闸门时发生钢丝绳松脱现象，需要在卷扬式启闭机上设置开度仪和高度限制器，现有的开度仪是采用绝对值编码器实时采集卷扬机的转动圈数，从而分析确认闸门的开度，现有的高度限制器是采用凸轮式结构(见图1)，高度限制器的传动轴01与卷扬启闭机的动力输出轴通过齿轮啮合，传动轴带动其上的凸轮02转动，当凸轮02与侧部的限位开关03接触时，即关闭闸门动力电源，避免闸门过度打开或过度关闭，造成安全事故。这种高度限制器传动轴01上的凸轮02是采用顶端的螺母04进行锁紧，使其与传动轴01同步转动，但是在使用过程中，螺母会发生松动现象，造成凸轮02的初始位置发生变化从而影响测量的准确度，闸门无法实现准确限位。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高精度闸门开度限位装置，采用齿轮传动的结构实现水平滑动限位，避免了原有凸轮结构松动造成测量不准的问题。

本发明的技术方案为：

一种高精度闸门开度限位装置，包括有壳体，设置于壳体内的输入轴、绝对值编码器、主动齿轮、被动齿轮、传动丝杠、滑杆导轨、滑块和限位开关；所述的输入轴的外端伸出到壳体外且与卷扬启闭机的动力输出轴固定连接，所述的输入轴的内端与壳体内的绝对值编码器连接；所述的滑杆导轨、传动丝杠和输入轴三者上下平行设置，所述的输入轴上固定套装有主动齿轮，所述的传动丝杠上固定套装有被动齿轮，所述的主动齿轮和被动齿轮两者相互啮合，所述的滑杆导轨上套装有滑块，所述的滑块与传动丝杠上的丝杠滑块固定连接，所述的壳体内且位于滑杆导轨的侧部固定设置有与滑块配套接触的上限位开关和下限位开关，即滑块滑动至与上限位开关或下限位开关上下重叠时，滑块压住上限位开关或下限位开关的压柄，上限位开关或下限位开关的压柄压住对应的常闭触点。

所述的壳体内且位于输入轴的上方固定设置有安装支架，所述的安装支架包括有固定连接于壳体内壁上的连接板、连接于连接板下部的支撑座和连接于连接板上部的长方体框架，所述的支撑座的底部固定于壳体底板的上端面上；所述的滑杆导轨和传动丝杠均位于长方体框架内且上下平行设置，所述的滑杆导轨的两端与长方体框架固定连接，所述的传动丝杠的两端部通过轴承架设于长方体框架上即轴承的外圈与长方体框架固定连接、轴承的内圈与传动丝杠固定连接，所述的传动丝杠的外端部伸出到长方体框架外且与被动齿轮固定连接，位于长方体框架内的传动丝杠上连接有丝杠滑块，所述的丝杠滑块的顶端与套装于滑杆导轨上的滑块固定连接。

所述的上限位开关为两个，所述的下限位开关为两个，且两个上限位开关和两个上限位开关均固定于长方体框架上，两个上限位开关分别设置于滑杆导轨的两侧且沿滑杆导轨的中轴线对称，当滑块滑动至与两个上限位开关上下重叠时，滑块的两端部分别压住两个上限位开关的压柄，两个上限位开关的压柄分别压住对应的常闭触点，两个下限位开关分别设置于滑杆导轨的两侧且沿滑杆导轨的中轴线对称，当滑块滑动至与两个下限位开关上下重叠时，滑块的两端部分别压住两个上限位开关的压柄，两个下限位开关的压柄分别压住对应的常闭触点。

所述的长方体框架上且位于滑杆导轨的两侧均固定设置有限位开关水平导杆，所述的限位开关水平导杆均平行于滑杆导轨，位于滑杆导轨同侧的上限位开关和下限位开关套装于同侧的限位开关水平导杆上，位于滑杆导轨同侧的上限位开关和下限位开关沿对应的限位开关水平导杆滑动定位后通过螺栓固定连接于长方体框架上，两个上限位开关和两个下限位开关的定位位置保证两个上限位开关沿滑杆导轨的中轴线对称、两个下限位开关沿滑杆导轨的中轴线对称。

所述的壳体是由安装支座和罩壳连接而成，所述的安装支座固定于卷扬启闭机上，安装支座是由底板和前侧板组成，前侧板的底端固定连接于底板上，所述的底板固定于卷扬启闭机上，所述的罩壳是由后侧板、左侧板、右侧板和顶板组成，所述的后侧板与安装支座的前侧板竖直平行相对，所述的左侧板、右侧板连接于前侧板和后侧板之间且相互平行相对，所述的后侧板、左侧板、右侧板的顶端均连接于顶板上，所述的安装支座和罩壳连接时，所述的顶板支撑于前侧板的顶端且与前侧板通过螺栓固定连接，所述的后侧板、左侧板、右侧板的底端均位于底板的外围且与底板通过螺栓固定连接。

所述的上限位开关和下限位开关均选用型号为Z-15GW22-B的压柄型微动开关。

本发明的优点：

(1)、本发明设置有绝对值编码器，即将原有开度仪的实时采集设备和高度限制器进行集合，同时实现实时监测开度和开度限位的目的；

(2)、本发明采用齿轮带动丝杠转动，丝杠带动滑块水平移动，实现开度转换，从而实时监测闸门的开度，当滑块到达上限位开关和下限位开关设置的位置时，对应的限位开关被闭合，PLC控制闸门断电实现开度限位的目的，这种结构稳定，不会发生松动问题，使用寿命长、测量精度高；

(3)、本发明上限位开关和下限位开关相对于滑杆导轨的位置可沿限位开关水平导杆进行调节，满足不同限位开度的设定；

(4)、本发明上限位开关和下限位开关均为两个，两个上限位开关分别与PLC、开度仪连接，两个下限位开关分别与PLC、开度仪连接，分别将闸门的最大开度确定信号和最小开度确定信号分别传输给PLC和开度仪，PLC控制闸门断电实现开度限位的目的，开度仪可根据确定信号进行开度校准；

(5)、本发明的壳体由安装支座和罩壳连接而成，安装支座固定于卷扬启闭机上，当壳体内部部件需要进行设定调整时，只需将罩壳从安装底座上取下，即可进行安装调节，装卸结构简单快速。

附图说明

图1是现有的高度限制器的结构示意图。

图2是本发明壳体内部的传动结构示意图。

图3是本发明安装支架的结构示意图。

图4是本发明壳体内部部件的俯视图。

图5是本发明滑块安装于长方体框架上的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

见图2-图5，一种高精度闸门开度限位装置，包括有壳体1，设置于壳体1内的输入轴2、绝对值编码器3、主动齿轮4、被动齿轮5、传动丝杠6、滑杆导轨7、滑块8和限位开关；输入轴2的外端伸出到壳体1外且与卷扬启闭机的动力输出轴固定连接，输入轴2的内端与壳体1内的绝对值编码器3连接；滑杆导轨7、传动丝杠6和输入轴2三者上下平行设置，输入轴2上固定套装有主动齿轮4，传动丝杠6上固定套装有被动齿轮5，主动齿轮4和被动齿轮5两者相互啮合，滑杆导轨7上套装有滑块8，滑块8与传动丝杠6上的丝杠滑块9固定连接；

其中，壳体1内且位于输入轴2的上方固定设置有安装支架，安装支架包括有固定连接于壳体1内壁上的连接板10、连接于连接板10下部的支撑座11和连接于连接板10上部的长方体框架12，支撑座11的底部固定于壳体1底板的上端面上；滑杆导轨7和传动丝杠6均位于长方体框架12内且上下平行设置，滑杆导轨7的两端与长方体框架12固定连接，传动丝杠6的两端部通过轴承架设于长方体框架12上即轴承的外圈与长方体框架12固定连接、轴承的内圈与传动丝杠6固定连接，传动丝杠6的外端部伸出到长方体框架12外且与被动齿轮5固定连接，位于长方体框架12内的传动丝杠6上连接有丝杠滑块9，丝杠滑块9的顶端与套装于滑杆导轨7上的滑块8固定连接；

壳体1内且位于滑杆导轨7的侧部固定设置有与滑块8配套接触的两个上限位开关13和两个下限位开关14，且两个上限位开关13和两个上限位开关14均固定于长方体框架12上，两个上限位开关13分别设置于滑杆导轨7的两侧且沿滑杆导轨7的中轴线对称，当滑块8滑动至与两个上限位开关13上下重叠时，滑块8的两端部分别压住两个上限位开关13的压柄，两个上限位开关13的压柄分别压住对应的常闭触点，两个下限位开关14分别设置于滑杆导轨7的两侧且沿滑杆导轨7的中轴线对称，当滑块8滑动至与两个下限位开关14上下重叠时，滑块8的两端部分别压住两个上限位开关14的压柄，两个下限位开关14的压柄分别压住对应的常闭触点。

其中，见图5，长方体框架12上且位于滑杆导轨7的两侧均固定设置有限位开关水平导杆15，限位开关水平导杆15均平行于滑杆导轨7，位于滑杆导轨7同侧的上限位开关13和下限位开关14套装于同侧的限位开关水平导杆15上，位于滑杆导轨7同侧的上限位开关13和下限位开关14沿对应的限位开关水平导杆15滑动定位后通过螺栓16固定连接于长方体框架12上，两个上限位开关13和两个下限位开关14的定位位置保证两个上限位开关13沿滑杆导轨7的中轴线对称、两个下限位开关14沿滑杆导轨7的中轴线对称。

其中，两个上限位开关13和两个下限位开关14均选用欧姆龙的压柄型微动开关，型号为Z-15GW22-B，工作电流15AAC，工作电压：250V。

见图2，壳体1是由安装支座和罩壳连接而成，安装支座固定于卷扬启闭机上，安装支座是由底板101和前侧板102组成，前侧板102的底端固定连接于底板101上，底板101固定于卷扬启闭机上，罩壳是由后侧板103、左侧板、右侧板和顶板104组成，后侧板103与安装支座的前侧板102竖直平行相对，左侧板、右侧板连接于前侧板102和后侧板103之间且相互平行相对，后侧板103、左侧板、右侧板的顶端均连接于顶板104上，安装支座和罩壳连接时，顶板104支撑于前侧板102的顶端且与前侧板102通过螺栓固定连接，后侧板103、左侧板、右侧板的底端均位于底板101的外围且与底板101通过螺栓固定连接。

本发明的工作原理：

见图2和图4，卷扬启闭机控制闸门打开时，带动输入轴2正向转动，输入轴2带动绝对值编码器3和主动齿轮4转动，绝对值编码器3采集实时开度量，主动齿轮4带动与其啮合的被动齿轮5转动，被动齿轮5带动传动丝杠6转动，传动丝杠6上的丝杠滑块9进行水平移动，移动的同时带动与其固定连接的滑块8沿着滑杆导轨7移动，当滑块8移动至上限位开关13的上方，且压住上限位开关13的压柄时，从而将上限位开关13的常闭触点闭合，上限位开关13将最大开度确定信号发送给PLC和开度仪，即闸门打开至最大开度位，PLC控制闸门断电停止闸门打开；同理，卷扬启闭机控制闸门关闭时，带动输入轴2反向转动，绝对值编码器3采集实时开度量，主动齿轮4依次通过被动齿轮5、传动丝杠6和丝杠滑块9带动滑块8沿滑杆导轨7移动，当滑块8移动至下限位开关14的上方，且压住下限位开关14的压柄时，从而将下限位开关14的常闭触点闭合，下限位开关14将最小开度确定信号发送给PLC和开度仪，即闸门关闭至最小开度位，PLC控制闸门断电停止闸门关闭。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

设计图

一种高精度闸门开度限位装置论文和设计

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