一种防静电采样绳电阻自动测量装置

技术领域

本发明属于防静电安全技术领域，特别涉及一种防静电采样绳电阻自动测量装置。

背景技术

液体石油产品在储运过程中产生的静电可使容器中的液面静电电位升高，若在此时进行采样、测温、检水作业，会诱发静电放电现象。防静电采样绳放电速度适宜，能使采样、测温、检水作业中产生的电荷很快泄露和分散，从而有效防止静电在局部蓄积，避免静电事故的发生。

因此，对防静电采样绳的关键参数电阻和长度进行检测，确保其符合国家标准要求，将直接影响到油品作业的安全。现有技术中采样绳测量大都取一段采样绳的固定长度，进行电阻测量，以此来估计整个采样绳的全长电阻。由于生产制造过程中，不同段绳索的直径并不均匀，导致采用局部的电阻值估计全长电阻值的方法容易出现偏差，因此这种测量方法检测效率慢，测量准度相对较差，并且无法直观看到检测结果。

发明内容

为克服现有检测方法的不足，本发明的目的是提供一种操作简便，能够对几十米长度的防静电采样绳电阻进行自动化检测的装置。

本发明采用的技术方案如下：一种防静电采样绳电阻自动测量装置，其特征在于，所述装置包括动力传输机构、支撑立板、滚筒缠绕装置、排线导向装置和测量装置；其中，所述支撑立板内腔设有所述滚筒缠绕装置和所述排线导向装置，所述测量装置分布在所述滚筒缠绕装置和所述排线导向装置上，所述动力传输机构与所述排线导向装置连接。

进一步地，所述动力传输机构包括伺服电机、驱动带轮、滚筒连接带轮和丝杠连接带轮；其中，所述伺服电机的输出轴采用磁力耦合方式和所述驱动带轮连接，所述驱动带轮、所述滚筒连接带轮、所述丝杠连接带轮依次通过皮带连接。

进一步地，所述滚筒缠绕装置包括缠绕中心滚筒和绝缘木板；其中，缠绕中心滚筒径向设置矩形凹槽并插接绝缘木板，所述绝缘木板上设置有螺旋凹槽。

进一步地，所述排线导向装置包括滚珠丝杠和移动支架；其中，所述滚珠丝杆两侧设置在等直径并列导杆的中间，所述移动支架内侧靠近所述缠绕中心滚筒贴合，外侧连接所述导杆，中间连接与所述滚珠丝杠配合的内螺纹孔。

进一步地，所述移动支架上设有多个错位排布的导轮。

进一步地，所述测量装置包括电阻测量端点和高阻测量表头；其中，所述电阻测量端点设置为两个，分别连接缠绕中心滚筒一侧采样绳缠绕起始点处以及移动支架上的任一导轮轴销处；所述高阻测量表头通过缠绕在所述支架立板上的传输导线与接至电阻测量端点连接。

进一步地，所述测量装置还包括旋转连接器，所述旋转连接器连接支撑立板的一侧轴承，用于将固定在缠绕中心滚筒上的电阻测量端点的信号导出至连接在支撑立板的传输导线上。

进一步地，所述支撑立板两侧固定有轴承，缠绕中心滚筒的两端贯穿轴承并延伸到支撑立板的外侧，支撑立板的外侧设置排线导向装置移动区域；支撑立板顶部设置伺服电机放置位，中部设置工控主机放置位，底部挡板设置防护罩连接位。

进一步地，所述装置还包括检测保护装置，所述检测保护装置包括多个行程限位开关和张力传感器；其中，所述多个行程限位开关设置在导杆上，所述张力传感器与任一导轮轴销连接。

进一步地，所述装置还包括辅助装置，所述辅助装置包括辅助电机和收放线盘；其中，所述辅助电机的位置相对伺服电机设置，其位于所述支撑立板的一侧；通过轴承分别连接至所述支撑立板和所述收放线盘，所述收放线盘与所述辅助电机连接。

进一步地，所述高阻测量表头与计算机连接，所述计算机用于处理高阻测量表头测量的电阻检测数据，并通过显示器以长度-电阻显示。

进一步地，所述装置还包括控制系统，所述控制系统与所述动力传输机构连接。

进一步地，所述控制系统用于接收行程限位开关的触发信号，变换伺服电机和辅助电机旋转方向。

本发明设计的一种防静电采样绳电阻自动测量装置，其有益效果如下:

(1)本发明采用张力检测、紧急刹车等相结合的多种保护手段，保证采样绳的强度在安全范围内，防止绳索意外脱离，确保人员和设备安全；

(2)本发明利用滚筒将防静电采样绳间隔缠绕起来，从而有效地避免了绳索之间相互接触造成的测量误差；

(3)本发明的滚筒采用轻量化设计的理念，方便安装拆卸，节约动力，提供缠绕效率；

(4)本发明利用滚珠丝杠在小载荷下连续运动性好，稳定性强的特点，选择旋转-螺母式的安装方式，通过旋转的丝杠驱动移动支架平移，并通过传动系统的配置传动参数，可以实现稳定缠绕的效果；

(5)本发明在导杠两端设置光行程开关作为位置控制元件，提高移动支架水平移动的精度，并进行限位保护；

(6)本发明连接测量设备与计算机，并采用中文液晶显示器显示，因此可以随时将测量数据上传，并在显示器上显示出长度-电阻示意图，直观地显示出单位长度的电阻值及其变化，并且可以和标准值进行对比，直观反映出电阻值是否符合要求。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例中的一种防静电采样绳电阻自动测量装置的示意图；

附图标记：1、伺服电机；2、驱动带轮；3、滚筒连接带轮；4、丝杠连接带轮；5、滚珠丝杆；6、移动支架；7、缠绕中心滚筒；8、电阻测量端点；9、旋转连接器；10、行程限位开关；11、辅助电机；12、收放线盘；13、支撑立板；14、高阻测量表头；15、控制系统。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例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。

本发明提供一种防静电采样绳电阻自动测量装置，所述装置为集机械、自动化控制为一体的机电系统。该自动测量装置整体结构包括动力传输机构、支撑立板13、滚筒缠绕装置、排线导向装置、检测保护装置、测量装置。本发明实施例中，支撑立板13呈U形结构，其内腔上部分别安装有滚筒缠绕装置和排线导向装置。支撑立板13的具体结构还可以设置为能够实现其功能的其他结构，只要本领域技术人员根据实际需要能够完成滚筒缠绕装置和排线导向装置的有效安装固定即可。

滚筒缠绕装置和排线导向装置呈在支撑立板13的内腔中呈平行分布设置，在本发明实施例中，滚筒缠绕装置位于排线导向装置上方，但并不表示其只能以该种方位设置。本领域技术人员可以根据支撑立板13的具体结构设置考虑滚筒缠绕装置、排线导向装置在其内部的设置。例如，支撑立板13呈向下的U形结构设计时，滚筒缠绕装置可以位于排线导向装置下方。滚筒缠绕装置包括缠绕中心滚筒7、绝缘木板，缠绕中心滚筒7的铝合金法兰为主要支撑结构，其径向设置矩形凹槽，插接绝缘木板，通过螺栓强化固定；绝缘木板上设置有螺旋凹槽，形成一种镂空状的滚筒，保证采样绳的间隔排布，使防静电采样绳间隔缠绕，从而有效避免采样绳之间相互接触造成电阻测量误差。

支撑立板13两侧固定有轴承，缠绕中心滚筒7的两端贯穿轴承并延伸到支撑立板13的外侧，支撑立板13的外侧设置排线导向装置移动区域；支撑立板13顶部设置伺服电机1放置位，中部设置工控主机放置位，底部挡板设置防护罩连接位。

排线导向装置包括滚珠丝杆5和移动支架6，滚珠丝杆5两侧设置在等直径并列导杆的中间，避免运动中翻转；两根并列导杆(分为上导杆和下导杆)固定连接在支撑立板13内侧；移动支架6内侧靠近缠绕中心滚筒7贴合，外侧连接导杆，中间连接与滚珠丝杠5配合的内螺纹孔。滚珠丝杆5具备小载荷下连续运动性好，稳定性强的特点，本发明实施例中滚珠丝杆5选择旋转-螺母式的安装方式，通过旋转的滚珠丝杠5驱动移动支架6平移，并通过传动系统的配置传动参数，可以实现稳定缠绕的效果。移动支架6上设置导轮组，本发明实施例中，导轮组可以设置为五个导轮，本领域技术人员可以根据待测定的采样绳长度设计安装导轮的数量。五个导轮错位排布，减少采样绳在空间上的扭转变形。其中，二号导轮轴销左侧连接有张力传感器，张力传感器将采集记录的电信号通过导线传递给设置在支撑立板13中部的工控主机检测处理。张力传感器能够有效控制待检测采样绳的长度，防止采样绳缠绕过度导致断裂，在此过程中，通过实时监测测量点的张力，保证采样绳受力在安全范围内。

所述动力传输机构包括伺服电机1、驱动带轮2、滚筒连接带轮3以及丝杠连接带轮4，伺服电机1的输出轴采用无接触的磁力耦合的方式和驱动带轮2连接，伺服电机1和驱动带轮2的这种连接方式能够保证伺服电机1失速的时候，及时切断伺服电机1传动连接，从而保护整体装置的安全。驱动带轮2、滚筒连接带轮3、丝杠连接带轮4依次通过皮带连接，滚筒连接带轮3、丝杠连接带轮4均位于支撑立板内侧，滚筒连接带轮3设置在支撑立板13一侧的固定轴承上，丝杠连接带轮4设置在排线导向装置上。伺服电机1启动后，带动带动驱动带轮2旋转，通过皮带带动滚筒带轮3和丝杠带轮4旋转，使得滚筒7和滚珠丝杠5以不同倍速的角速度旋转，进而驱动移动支架6按着滚筒7旋转的配合速度沿轴向水平移动，达到将采样绳缠绕在预期螺旋凹槽的效果。

检测保护装置的作用有限位保护、张力检测保护和失速保护，其中限位保护通过行程限位开关10实现，本发明实施例中行程限位开关10分为两组，数量为五个，设置在下导杆的两侧，下导杆左侧起始设置三个，右侧末端设置两个。行程限位开关10在导杆上的分布位置以及具体数量根据实际待测量的采样绳长度设定。张力检测保护通过张力传感器实现，张力传感器能够有效防止滚筒7因突然失力失控释放采样绳；失速保护通过及时切断伺服电机1的传动连接实现。

测量装置包括电阻测量端点8、高阻测量表头14以及旋转连接器9，本发明实施例中，电阻测量端点8设置两个，分别为第一电阻测量端点和第二电阻测量端点，第一测量端点位于缠绕中心滚筒7一侧采样绳缠绕起始点处，第二电阻测量端点位于移动支架6上的二号导轮轴销处。高阻测量表头14通过缠绕在支架立板13上的传输导线连接第一电阻测量端点和第二电阻测量端点，从而获得分布在缠绕中心滚筒7上的第一高阻测量端点和分布在移动支架6上的第二高阻测量端点的电阻检测数据，并将电阻检测数据传入计算机中处理，并通过显示器以长度-电阻显示。通过将本发明的高阻测量表头14与计算机连接，并采用中文液晶显示器显示，可以随时将测量数据上传，并在显示器上显示出长度-电阻示意图，直观地显示出单位长度的电阻值及其变化，并且可以和标准值进行对比，直观反映出电阻值是否符合要求。旋转连接器9连接支撑立板13的一侧轴承，将固定在缠绕中心滚筒7上的第一电阻测量端点的信号导出至连接在支撑立板13的传输导线上。移动支架6上的导轮可自行旋转，在弹簧压槽的作用下压在绝缘木板上的螺旋凹槽中，保持随缠绕中心滚筒7旋转的导线和固定在支撑立板13上的导线连接。

本发明设计的防静电采样绳电阻自动测量装置，还包括控制系统15和其他辅助装置，其他辅助装置包括辅助电机11、收放线盘12，辅助电机11的位置相对伺服电机1设置，其位于支撑立板13的另一侧，通过轴承分别连接至支撑立板13和收放线盘12，收放线盘12位于辅助电机11下方。控制系统15与动力传输机构的一侧连接。当移动支架6在轴向水平移动中触发行程限位开关10后，反馈至控制系统15，使得伺服电机1和辅助电机11变换旋转方向，收放线盘12和滚筒7反向转动，进而完成移动支架6方向的转换，进行第二次反向测量并确保测量采样绳收回收放线盘12中。

本发明设计的防静电采样绳电阻自动测量装置工作原理如下：启动伺服电机1，伺服电机1带动驱动带轮2旋转，将动力传递至滚筒连接带轮3和丝杠连接带轮4上，通过滚珠丝杆5的旋转驱动移动支架6轴向平移，同时滚筒7与之配合转动，使得采样绳缠绕到预设的螺旋凹槽内，并通过测量端点8连接到高阻测量表头14，并将数据传递到显示器中，在显示器以长度-电阻图像显示出来。

需要说明的是，在本发明实施例中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“正”、“反”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。并且，术语“第一”、“第二”等不是用来表示顺序关系，仅仅是用于区分不同的实体或操作。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。