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    2021 OEM
    傳感器

    用于特殊地下工程打樁機的SIKO安全旋轉編碼器:自由落體位置監測

      2021年07月22日  

      特殊地下工程中的重型機械需要精確和可靠的部件,以便能夠以工藝安全的方式執行各項功能。對于Stump Franki特殊地下工程有限公司的打樁機來說,傳感器和定位系統制造商SIKO GmbH的絕對旋轉編碼器WV58MR正是安全方案的一部分。它們安裝在三臺絞車上,以檢測固定其上的各元件位置。特殊地下工程公司 Stump Franki 為足球場、高速公路橋、購物中心或風力渦輪機等重型建筑確保地基承載力。為此,其制造自己的打樁機,用于生產基樁。建筑的載荷通過基樁轉移到更深層?!拔覀冇凶约旱臋C械制造部門,以便能夠開發、設計、組裝、調試適合我們的設備,然后也能自己使用”,Stump-Franki 公司機械制造主管 Stefan Hemmerle解釋說。尤其是打樁機,自行制造是最佳選擇:直到 20 世紀 60 年代,打樁機仍然可以在比利時購買。隨后,德國 Franki 公司開始生產自己的機器,如 Franki 打樁機,并從 2000 年開始生產 Atlas 設備?!皩ξ覀儊碚f,按照我們的想法制造這些機器是一個明顯的競爭優勢,這樣我們也能用我們自己的工藝為我們的客戶帶來好處”,Stefan Hemmerle 說道。

      打樁錘及 Franki 樁基

      打樁機的使用如圖 1 所示:

    圖 1:通過打樁過程生產 Franki 基樁。

      Franki 打樁機頂部安裝了四臺絞車——包括三個用于位置監控的 SIKO 旋轉編碼器。在前區是所謂的龍頭,這是一個上面安裝有鋼制打樁管或推進管的架子,其頂部和底部是開放的?;炷梁退槭瞥傻娜颖惶钊氪驑豆?(1),打樁錘——這是一個巨大的鋼塊——用極小的沖擊壓實塞子 (2)。打樁錘是一個自由落體系統。當塞子被沖擊力牢牢楔入管道時,下降高度會增加,并將打樁管送至可承重建筑地基的最終深度。然后用打樁錘夯實塞子 (3)。這就形成了所謂的 Franki 樁基,它的作用就像一個木楔。樁基形成后,安裝鋼筋籠,再填塑料混凝土 (4),從而形成直貫的基樁。在混凝土硬化和樁頭封頂 (5) 后,基樁就可以承重了。

      監控四臺絞車

      在打樁過程中,這四臺絞車有不同的任務:一臺絞車用于拉動推進管,第二臺用于驅動打樁錘,第三臺上固定著用于填充混凝土和碎石的吊桶,最后還有一臺輔助絞車,用于提升鋼筋籠。四臺絞車中的三臺分別由一個SIKO 旋轉編碼器監控,從而可以隨時了解打樁管、輔助吊車和吊桶的位置。輔助繩索是一個安全技術構造,以確保打樁機在吊鉤拉過滑輪之前是關閉的。也就是說,該旋轉編碼器有一個最終位置點,絞車不得旋轉超越這個點。拉管絞車是設備中最敏感的區域;盡管對打樁管的沖擊力非常猛烈,仍須隨時了解其位置。

      旋轉編碼器集成在一個自動控制系統中,該系統持續查詢位置,從而控制繩索的制導。

    圖 2 a) 和 b):作為具有冗余位置檢測的絕對數值編碼器,WV58MR 是為挑戰性測量任務而開發的,尤其是在移動機器中。

      安全性能等級為 PLd 的旋轉編碼器

      “對我們來說,最重要的是位置檢測的精度和作為旋轉編碼器安全功能的冗余度”,Stefan Hemmerle 說道?!白鳛橐粋€多轉編碼器,它最多可以絕對檢測到絞車的 4,096 圈;此外,我們還將傳動比與之整合,這樣我們就可以得到大量的信號,讓我們能夠持續檢測位置?!庇捎趥€別部件的故障會對這種重型設備的應用產生嚴重后果,因此安全等級為 PLd 的旋轉編碼器安全功能至關重要。它由兩個獨立的傳感器電路構成,做到完全冗余,從而確保安全操作。此外,它是一個絕對數值編碼器,即使在斷電狀態下也能準確檢測其位置,無需基準化運行。在這種情況下,通過 CANopen 安全接口與控制系統進行整合?!皩ξ覀兊膽脕碚f,同樣重要的是絕對的堅固性。最后在夯實樁基時,一方面管道上拉著 240 噸,同時 6.5 噸重的打樁錘落入管道。這時,整臺機器都彈跳起來!旋轉編碼器必須能夠承受這種負荷——也確實做到了?!毙D編碼器的磁性測量原理也有助于做到這一點,其極為適合在惡劣環境中使用。

      用于貧瘠土壤和重型負荷的基樁

      當土壤質量差和建筑物格外沉重時,夯實基樁是必要的?!拔覀?Franki 基樁系統的優勢在于,它是一個全位移基樁系統。因此,我們不會挖掘出土壤,也不必處理任何東西”,Stefan Hemmerle 解釋說?!敖柚粚嵉臉痘?,我們可以應對任何地面。如果無法打得特別深,我們可以簡單地把樁基夯得大一點,再壓實一點,從而賦予建筑物所需的穩定性?!?/P>

      如果是風力渦輪機,那么另一個參數開始生效:風輪的高度。為了安全地錨定在地面上,此時需要傾斜的樁,也可以用 Franki 打樁機結合自由落體重量將其打入地面。24 至 36 根樁錨定在四周地面上;兩根樁傾斜度向外,一根樁向內傾斜。樁以這樣的方式交替排列,因為,根據風向,它們必須既能承受拉力也能承受壓力。

    圖 3:使用中的 Franki 打樁機:重量巨大的自由落體打樁錘進入推進管,

    將混凝土和碎石壓實為穩固的基樁 基腳。SIKO 旋轉編碼器 WV58MR 主要監測絞車的位置。

      用于移動機器的模塊化系統SIKO 旋轉編碼器滿足了 Stump-Franki 對其應用安全性、精確性和堅固性的期望。WV58MR 是SIKO“PURE.MOBILE 傳感器模塊組件”的一部分,該系統專為移動機器和商業車輛的高要求而開發。本標識的所有傳感器都具備以下特點:

      ? 可提供單通道或安全版本,性能等級達到 d (PLd)

      ? 防護等級高達 IP6K9K

      ? 擴展溫度范圍:-40 至 +85 °C(可選:+105 °C)

      ? 極高的抗撞擊和振動性能

      ? 可擴展和可配置的功能,如傾斜、DIP 開關、憑借 PURE.MOBILE 選項卡實現的數字 I/O

    圖 4:打樁機可以靈活使用,用專門運輸車運到相應的施工現場。

      “只要不影響旋轉編碼器的堅固性就行!”,Stefan Hemmerle 這樣呼吁商業伙伴 SIKO,“在將來,這些特性也將是我們特殊地下工程應用所不可或缺的?!苯璐?,SIKO 傳感器專家通過其測量解決方案為移動機器找到了合適的答案。

      圖 5:Stefan Hemmerle,Stump-Franki Spezialtiefbau GmbH 機械制造主管;

    標簽:SIKO  我要反饋
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