Устройство для определения положения машины, перемещающейся по рельсам
Устройство предназначено для систем управления кранами-штабелерами, мостовыми кранами и т.п. машинами. Оно содержит подпружиненный шток с закрепленным на нем прижимным роликом, установленный на машине с возможностью перемещения перпендикулярно плоскости расположения рельсов, и размещенный на машине потенциометр со скользящим контактом, соединенным со штоком. Отличительной особенностью устройства является то, что оно снабжено направляющей, закрепленной с уклоном относительно плоскости рельсов и контактирующей с роликом. Предложенная конструкция обеспечивает абсолютный отсчет перемещений машины и более точное определение ее положения, чем прототип.
Предлагаемая полезная модель относится к устройствам преобразования информации при автоматизации производства и может быть использована в качестве средства обратной связи в системах управления кранами-штабелерами и им подобными машинами.
В настоящее время устройства, аналогичные предлагаемому, известны. К ним относится, в частности, устройство, описанное в книге «А.А. Смехов. Автоматизированные склады. Изд. 3-е. - М: Машиностроение, 1979». Оно содержит сельсин - датчик, входной валик которого соединен с одним из колес машины. Выходной сигнал сельсина - датчика поступает на сельсин -приемник, ротор которого соединен с показывающим прибором, шкала которого проградуирована в единицах перемещения машины относительно некоторого нуля, и, параллельно прибору, подается в систему управления ее перемещением. Такое устройство обладает простотой, но точность его мала. Причина последнего в том, что сельсины сами по себе устройства недостаточно точные. Кроме того при эксплуатации машины возможно движение машины юзом и боксование колес. Для повышения точности определения положения машины, перемещаемой по рельсам, применяют более совершенные устройства. Таким устройством является, например, описанное в статье «А.В. Щедринов, А.А. Коврыжкин. Система ограничения перекоса мостового крана на основе сравнения абсолютных перемещений опор», опубликованной в журнале «Электротехнические комплексы и системы управления, 2011, 
2, стр.76-80».
Указанное устройство, принятое нами за прототип, содержит подпружиненный шток с закрепленным на нем прижимным роликом, установленный на машине с возможностью перемещения перпендикулярно плоскости расположения рельсов, и размещенный на машине потенциометр со скользящим контактом, соединенным со штоком. В нем имеется также счетчик оборотов ролика и блок коррекции диаметра ролика, связанный с выходом потенциометра (выход потенциометра имеется в виду между одним из проводов питания потенциометра, и скользящим контактом). Выход блока коррекции и выход счетчика соединены со схемой суммирования.
При эксплуатации устройства шток прижимает ролик к одному из колес машины. Счетчик оборотов ролика выдает информацию, характеризующую число оборотов колеса и путь, пройденный колесом. Поскольку ролик имеет диаметр значительно меньший (раза в 5-6), чем диаметр колеса, он вращается намного быстрее колеса и довольно интенсивно изнашивается. Блок коррекции при этом выдает поправку на износ ролика, в схеме суммирования поправка добавляется к показанием счетчика и на выходе указанной схемы получается результат, характеризующий перемещение машины или ее положение относительно некоторого начала отсчета.
Устройство - прототип определяет положение более точно, чем аналог с датчиком-сельсином. Однако «более точно» не означает «достаточно точно». При его работе никак не учитывается и не исключается погрешность, вызванная боксованием колеса или движения машины юзом, а также возможное проскальзывание ролика по колесу.
В связи с этим задачей разработки предлагаемой полезной модели является устранение этих недостатков, а именно, повышение точности определения положения машины путем устранения зависимости работы устройства от боксования колеса машины, движения юзом и проскальзывания ролика.
Технически решение поставленной задачи осуществляется за счет того, что устройство для определения положения машины, перемещающейся по рельсам, содержащее подпружиненный шток с закрепленным на нем прижимным роликом, установленный на машине с возможностью перемещения перпендикулярно плоскости расположения рельсов, и размещенный на машине потенциометр со скользящим контактом, соединенным со штоком, отличается от прототипа тем, что оно снабжено направляющей, закрепленной с уклоном относительно плоскости рельсов и контактирующей с роликом.
Схема предлагаемого устройства показана на фиг.1. Она включает в себя подпружиненный шток 1 с закрепленным на нем прижимным роликом 2, установленный на машине 3 с возможностью перемещения перпендикулярно рельсам 4, и потенциометр 5 со скользящим контактом 6, соединенным со штоком 1 (соединение может быть выполнено напрямую или через механическую передачу). Кроме того, устройство снабжено направляющей 7, закрепленной с уклоном относительно плоскости расположения рельсов 4 и контактирующей с роликом 2 (направляющая закреплена аналогично рельсам и закрепление условно не показано). Уклон направляющей принят 3-5°. Диаметр ролика - 0.3-0.4 диаметра колеса машины.
При перемещении машины 3 по рельсам 4 ролик 2, контактируя с направляющей 7 в точках, соответствующих текущему положению машины, заставляет шток 1 так же занимать определенной положение. Последнее определяет положение скользящего контакта 6 потенциометра 5. Поскольку направляющая 7 закреплена с уклоном, всякому положению машины 3 однозначно соответствует вполне конкретное положение контакта 6. Подавая на потенциометр напряжение питания Uпит (это напряжение между одним из токоподводов к потенциометру и скользящим контактом), по величине Uвых и можно будет определять положение машины.
Если машина будет двигаться юзом (без вращения колес) или произойдет боксование колес (они вращаются, а машина не перемещается), то погрешность Uвых от этого зависеть не будет.Величина Uвых в том и в другом случаях будет характеризовать фактическое положение машины, как и при ее нормальном перемещении по рельсам. Поскольку ролик не контактирует с колесами машины, то и его проскальзывание не будет влиять на точность Uвых. А в связи с тем, что диаметр ролика принят в несколько раз больше, чем в прототипе, то и вращаться он будет значительно медленнее и изнашиваться меньше. Если возникает, все же, необходимость учесть его износ, то установив машину в исходное положение и определив в нем фактическое Uвых (оно должно быть равно нулю), в дальнейшую работу устройства можно ввести поправку.
Таким образом, предложенная полезная модель обладает более высокой точностью, чем прототип, что и составляет технический результат предложения.
Устройство для определения положения машины, перемещающейся по рельсам, содержащее подпружиненный шток с закрепленным на нем прижимным роликом, установленный на машине с возможностью перемещения перпендикулярно плоскости расположения рельсов, и размещенный на машине потенциометр со скользящим контактом, соединенным со штоком, отличающееся тем, что оно снабжено направляющей, закрепленной с уклоном относительно плоскости рельсов и контактирующей с роликом.
