一種單繩輪便攜式升降機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種單繩輪便攜式升降機，S卩，采用單繩輪可以沿繩上升下降的設備，具體的是涉及繩一端掛在高處一固定吊點，繩纏繞繩輪上約一圈，繩的另一端懸垂于地面，纏繞在升降機的繩輪上的繩通過該設備上的繩輪組件鎖緊，繩輪在電機等作用下轉動，繩和繩輪之間無滑動，這樣設備及懸于該設備下的重物或人就可以順著繩上升或下降，主要應用于電力、石油、化工、消防、野外救援等領域。
【背景技術】
[0002]利用繩進行上升下降的提升機可以在高空作業時幫助人員自由上升或下降，也可以利用該設備運送重物上升或下降，以及人員攜帶工具儀器上升或下降。目前常用的繩提升機的結構和原理有多種，但在其應用過程中都暴露出或多或少的不足之處，如:多繩輪設計，結構復雜，重量重，不易于攜帶，多繩輪易發生繩相互纏繞，故障率高;動力采用市電或一般動力電源，在野外或市電不方便的場合不能使用;操作時方向和速度控制分開，這樣操作不方便;不具有一些關鍵的保護功能，缺少過載、有障礙提醒等功能；不具備下降充電功能，不僅浪費能源還損傷電機驅動器;不具有一些提醒功能，如剩余電量、運動里程數、機器狀態等;續航能力低，充一次電運行距離短。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種用于單繩輪單繩輪便攜式升降機，包括繩輪、繩、U型環、分繩器、壓緊裝置、保護鋼帶、機箱、墻板;所述墻板設在機箱的外殼上，機箱內設有減速器、剎車、電機、傳感器、編碼器、供電系統、控電系統;機箱外的繩輪與機箱內的減速器、剎車、電機為軸向傳動連接;其特征在于:所述繩輪為固定在墻板上的單繩輪;該繩輪為分體結構，由上下錐面相對的兩個錐體裝配而成，中間設有可調節墊片，所述兩個錐體的錐面上均分布有棱條，上錐面和下錐面的棱條相對且交錯排列;所述繩輪的上方，在機殼的墻板上固定插接有一 U型環;在墻板上，位于U型環的下方，設有分繩器、繩輪壓緊裝置和保護鋼帶;所述繩的一端連接于一固定點，該繩纏繞于所述繩輪上，經過保護鋼帶和壓緊裝置壓緊后，通過分繩器，穿過U型環，另一端懸垂于空中。
[0004]所述繩輪是通過繩輪端面沿圓周分布的3-8條螺栓將兩部分固定并同時與所述機箱內的減速機的傳動軸相連接。
[0005]本實用新型提供了一種獨特的繩輪，該繩輪的特點是結構簡單、和繩的摩擦力大、繩不易脫出、對繩損傷小等。
[0006]上述單繩輪便攜式升降機的所述墻板上部設定超聲波傳感裝置;墻板下部設有負載裝置和拉力傳感器。
[0007]上述單繩輪便攜式升降機的棱條為等腰梯形，棱條之間有凹槽，棱邊有弧度，相對于60-150mm的繩輪外徑，棱條高度為繩輪外徑與棱條高度之比約為60-150: 2-5 0隨著繩輪尺寸變化，棱條高度可在該比例范圍下做以相應變動。
[0008]本實用新型的繩輪設計為雙圓錐體中間加墊裝配結構，每個錐面上設有等腰梯形棱條，棱條之間有凹槽，上下錐體錐面上棱條在裝配時保證交錯排列，兩個椎體通過圓周分布的3-8條螺栓將兩部分固定并同時與所述機箱內的減速機的傳動軸相連接。以保證傳遞足夠的力矩。兩椎體裝配后錐面之間的夾角為10°-35°，優選20°-28°。上述的繩輪是分體結構，由上下錐體，中間墊片以及連接螺栓組成，通過改變墊片厚度來適應粗細不同的繩，繩直徑范圍是9-13mm，這種設計使繩輪結構緊湊、強度高；上下兩個錐體錐面相對裝配，上錐體錐面上的棱條對下錐體面錐面上的無棱條處(凹槽)，上錐體錐面上的無棱條處(凹槽)對下錐體面錐面上的棱條，這樣的情況下，繩在繩輪錐面之間處于波浪扭曲狀態，摩擦系數加大，在同樣壓力的情況下，摩擦力增加，又不損傷繩。這種結構很好得利用了繩柔性特點和繩輪剛性特點，經過反復實驗測試，棱條高度在之間，效果最好，既不損傷繩，摩擦力最大。用直徑I Imm繩至少能夠拉動250kg的負載。
[0009]為盡量增加繩和繩輪的接觸面積、繩輪帶動繩穩定的運動、繩不易從繩輪內部脫出、進繩出繩順暢等目的，該繩輪設計需要其他一些輔助件組成繩輪組件，見圖4，繩輪通過軸與電機等驅動設備連接，進繩出繩靠于U型環，U型環固接插入墻板，U型環的左右是增加繩對繩輪的包角，并改變繩的拉力方向，為避免進繩和出繩相互不干擾，在U型環下方裝有分繩器，進繩和出繩各走各的通道，相互不干擾;壓塊A和壓塊B的作用是保證繩運動時不至于進入繩輪外部其他空間，這樣繩和繩輪的摩擦力缺失;繩壓緊器的作用是將繩壓緊在繩輪上，增加繩對繩輪的包角。這樣設計可以使繩在任意長度都可以方便的進入繩輪，具體是:手動移動繩壓緊器遠離繩輪，將繩打繞后插進U型環，再向外拉動繩后套在繩輪上，從出繩和進繩兩端拉緊繩后將繩壓緊器移向繩輪方向的位置。
[0010]所述的單繩輪便攜式升降機的所述電機上設有解碼器、測速傳感器、溫度傳感器，并設有手動開關;所述電機的轉速為0-6000r/min，無級調速。
[0011]為了適應不同的負載情況，電機對驅動電流進行檢測，并為保證既定的轉速而不斷調整電流，這樣的控制實現了負載閉環控制。電機的轉速從0-6000r/min無極可調，電機一段裝有編碼器，實時測定電機的轉速，并通過控制器來調整電機轉速，實現在轉速方面的閉環控制；
[0012]剎車的作用是防止在電機失去動力、停止等狀態下繩輪自由轉動重物在重力作用下下墜，升降機及重物失去控制。在拉重物進行上升時在電機即將轉動但是扭矩未達到一定程度時，剎車失電，靠彈簧將靜盤和動盤壓在一起，實現抱閘，當電機扭矩等到一定程度后，剎車得電，電磁力將彈簧進行壓縮，松閘，電機開始將動力傳遞給減速機及繩輪。在停止時，電機速度降到一定程度即將停止時，剎車失電抱閘。這樣的控制方式就是電機一旦即將停止剎車失電抱閘。保證負載反驅繩輪轉動。
[0013]剎車結構見圖5，本實用新型所述的單繩輪便攜式升降機，減速器的減速比為30-40:1。電機功率0.8-1.2kw，減速機減速比是30-40: I，繩輪能夠提供最大摩擦時有效半徑在25-35mm，在這樣設計參數的情況下，提升機的最大提升能力不小于250kg。剎車上有一個手動撥桿，在電機無法提供動力時，人工扳動手動撥桿，壓縮剎車內部彈簧，剎車內部動片和靜片開始分離，摩擦力下降，在負載重力的作用下，重物進行下降，下降速度和撥動手動撥桿的力有關。這樣的設計可以防治人和重物由于機器故障或電池沒電的情況滯留在空中。
[0014]本實用新型所述的單繩輪便攜式升降機中，所述的供電系統為電池;所述的電池采用高性能鋰鐵電池，電池容量大于16AH，標準電壓為37V，標準放電電流為40A，短時最大放電電流為80A，充電電流為8A。電池配有電池控制保護電路，確保電池在放電、充電時安全可靠壽命長，具有放電可靠充電快速等特點；電池控制保護電路和主控系統連接，主控隨時監控電池工作狀態，確保設備運行可靠。主控系統和電池控制在負載向下運動時，可對電池組進行充電，把重力產生的能量變成電能，不僅增加了電池的續航能量還節省了能源。
[0015]本實用新型提供了一種采用單繩輪可以沿繩上升下降的便攜式升降機內部設有遙控接收裝置，標準配置外部有遙控發射裝置，成對匹配，操作人員可以在地面操縱遙控器控制該設備以高低兩種速度上下，該遙控裝置采用2489GHZ頻率，遙控距離大于100m，遙控發射裝置防護等級達到IP65，可以在野外惡劣天氣情況下使用，同時遙控發射器重量輕、體積小、功耗低，方便攜帶。
[0016]本實用新型所述的單繩輪便攜式升降機，所述的控電系統還包括操作和顯示面板。本實用新型提供了一種采用單繩輪可以沿繩上升下降的便攜式提升機的操作非常符合人機工程學原理，在操作人員最方便的位置，有操作和顯示的面板，如下圖6，左側上面4個LED燈顯示剩余電量，中間LCD屏顯示該提升機狀態及提示信息、報警信息等，下面有三個觸摸按鍵，具有開關機、切換屏幕等功能；用于機器運動操作的操作手柄設計簡單實用，見下圖7，操作人員右手手握把手，拇指上下撥動手撥開關就可以操作提升機運動，在拇指不加力的情況下手撥開關處于中間位置，這時候電機驅動系統不給電機通電，剎車失電，剎車在內部彈簧作用下處于剎車抱緊狀態，電機停止轉動，不會因為重物重力作用繩輪轉動造成下滑;拇指向上撥動手撥開關，電機驅動系統輸出正向電壓，剎車得電松開抱閘，電機順時針轉動，繩輪將重物提起，拇指向下撥動手撥開關，電機逆時針轉動，繩輪將重物放下;拇指撥動手撥開關上下的力度或者手撥開關上下的角度決定電機轉動的速度，這樣的設計利用一個手指就可以控制該提升機運動的方向和速度，不需要更多的操作，更符合人體工程學的要求。
[0017]本實用新型提供了一種采用單繩輪可以沿繩上升下降的便攜式提升機采用單片機進行控制，實現動力驅動、機器狀態監測、人機界面等智能控制，該控制系統如圖5所示，主要包括:主板、驅動板、顯示按鍵板、外圍傳感器等，主板的功能主要是控制電機的運轉速度及其方向、接受遙控及按鍵的操作指令、分析外部傳感器的信號等，顯示按鍵板的功能是:將主板分析出及其狀態信息進行顯示、將操作人員操作按鍵的信息發送給主板、控制設備電源燈;驅動板的主要功能是根據主板的指令和已經設置好的運行參數給電機進行PWM供電，實現電機扭矩和速度的控制;外部傳感器有拉力傳感器和超聲波傳感器，作用是測試機器負載的大小和運行方向上是否有障礙物，保證設備的安全可靠運行。電機上有測速傳感器和溫度傳感器，測速傳感器的作用是監測電機的轉速并將信息發回主板，主板對速度實現了閉環控制，溫度傳感器的作用是監測電機的實時溫度，并將信息發回主板，主板根據溫度決定是否啟動半導體制冷，避免電機過熱。
[0018]本實用新型提供了一種采用單繩輪可以沿繩上升下降的便攜式升降機采取了多項安全防護設計:在該提升機停止運轉時，電機驅動器還給電機一定的電流，這個電流產生的力矩來抵消負載重物由于重力產生的力矩，同時剎車失電，在內部彈簧的作用下，動盤和靜盤壓緊產生做夠的摩擦力也來抵制電機由于負載重力產生的轉動，這樣就具備雙重保險，即使一個失效也不至于產生危險；同樣，提升機在運動過程中，繩輪和繩的打滑也是非常危險的，在設計上采用三重保險的實現，見附圖4，首先是繩輪和U型環就完全可以保證負載能夠正常的上下，繩輪和繩不打滑;其次在繩輪左上方有個繩壓緊裝置，在開始裝繩的時候這個繩壓緊裝置離開繩輪，裝好繩后