旋转编码器是如何监测打桩机自由落体位置的？

旋转编码器是如何监测打桩机自由落体位置的？

特殊地下结构中的重型机器需要精确可靠的部件来可靠地执行各种功能。对于打桩机而言，绝对式旋转编码器只是安全解决方案的一部分。它们安装在三个绞车上，以检测连接到它们的各种部件的位置。

专门的土木工程公司确保足球场、公路桥、购物中心或风力涡轮机等重型建筑的地基承载能力。因此，该公司生产自己的打桩机，用于生产地基桩。建筑物上的荷载通过基础桩转移到更深的层。我们有自己的机械生产设施，这样我们就可以开发、设计、组装、调试，然后使用适合我们的设备。尤其是对于打桩机来说，内部生产是最好的选择：直到20世纪60年代，打桩机仍然可以在比利时购买。之后，德国公司开始生产自己的机器，如切桩机，并在2000年开始生产Atlas机器。

打桩锤和桩基

打桩机的使用如图1所示：


图1：通过堆叠工艺制作基础桩。

打桩机顶部安装了四台绞车，包括三台用于位置监测的编码器。在前面的区域是所谓的水龙头，它是一个带有钢桩打入器或打入管的框架，其顶部和底部是敞开的。混凝土和碎石塞被填充到打桩管（1）中，桩锤是一个巨大的钢块，它以最小的冲击力压缩塞（2）。打桩锤是一种自由落体系统。当塞子在冲击力的作用下牢固地楔入管道时，下降高度增加，打桩管被送到支撑建筑基础的最终深度。然后使用桩锤压缩塞子（3）。这就形成了所谓的桩基，它的作用就像一个木楔。桩基形成后，安装钢筋笼，并将塑性混凝土（4）填充成直的基础桩。混凝土硬化并覆盖桩头（5）后，基础桩即可承受荷载。

监控四台绞车

在打桩过程中，这四台绞车有不同的任务：一台绞车用于拉动驱动管，第二台绞车用于驱动桩锤，第三台绞车固定有用于填充混凝土和砾石的铲斗，最后还有一台辅助绞车用于提升钢笼。四台绞车中的三台由旋转编码器监控，以便实时了解打桩管、辅助起重机和电铲的位置。辅助绳索是一种安全结构，可确保在吊钩拉过滚筒之前，导桩器关闭。这意味着编码器有一个末端位置点，并且绞盘不得旋转超过该点。管道绞车是设备中最敏感的区域；尽管打桩管受到的冲击力非常大，但仍有必要密切关注其位置。

旋转编码器集成到自动控制器中，该控制器连续查询位置以控制绳索的引导。

带安全等级的旋转编码器

对我们来说，最重要的是位置检测的准确性和作为旋转编码器安全功能的冗余度。作为一个多圈编码器，它可以绝对值编码器的分辨率多达4096圈的绞车。此外，我们将传输比与之积分，以便我们可以接收大量信号，从而可以连续检测位置。由于单个部件故障对这些重型设备的应用造成严重后果，PLd编码器的安全功能至关重要。它由两个独立的传感器电路组成，实现完全冗余，以确保安全运行。此外，它是一个绝对数字编码器，即使在停电的情况下也可以准确检测其位置，而不需要基准操作。在这种情况下，通过CANopen安全接口集成到控制器中。绝对式编码器的应用程序同样重要。最后，在压实桩基时，一个240吨的桩锤被拉到了管道上，而一个6.5吨的桩槌掉进了管道中。这就是整台机器坠毁的地方！编码器必须能够承受这种负载。旋转编码器的磁性测量原理也有助于实现这一点，它非常适合在恶劣环境中使用。



图2 a）和b）：作为一种具有冗余位置检测的绝对数字编码器，为苛刻的测量任务而开发的，尤其是在移动机器中。

用于贫瘠土壤和重载的基桩

如果土壤质量差，建筑物特别重，则有必要压实地基桩。我们的桩基系统的优点是它是一个完全挤压的桩基系统，所以我们不必挖掘任何土壤和处理任何事情。在压实桩基的帮助下，我们可以处理任何地面。如果不能将其打得很深，我们可以简单地将桩基压缩得更大一点，使建筑具有必要的稳定性。

如果是风力涡轮机，则另一个参数有效：风力涡轮机的高度。为了牢固地锚定在地面上，需要一个倾斜的桩，也可以用打桩机将其打入地面，再加上自由落体的重量。24-36根桩锚定在周围地面上；两个桩向外倾斜，一个桩向内倾斜。桩交替布置，因为它们必须承受取决于风向的张力和压力。

打桩机在起作用：一个巨大的自由落体打桩锤进入打桩管，将混凝土和砾石压实成稳定的地基。旋转编码器主要监测绞车的位置。

移动机器模块化系统

编码器在应用安全性、准确性和稳健性方面满足了我的期望。WV58MR是PURE.MOBILE传感器模块组件的一部分，该组件专为移动机械和商用车的高要求而开发。此徽标中的所有传感器都具有以下特性：

可以提供性能级别为d（PLd）的单通道或安全版本

防护等级高达IP6K9K

•扩展温度范围：-40至+85°C（可选：+105°C）

极高的抗冲击和振动性能

可扩展和可配置的功能，如倾斜、DIP开关、带选项卡的数字I/O

只要这不影响编码器的稳健性，这些特性对于我们未来在土木工程中的特殊应用也是不可或缺的。因此，传感器专家通过他们的测量解决方案为移动设备找到了合适的答案。


图4：导桩器可以灵活使用，并使用专用运输车辆运输到相应的施工现场。

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