可变角度倾斜机构的制作方法
【专利摘要】本发明设计了一种可变角度倾斜机构，使轿厢在起、制动时能够倾斜一定角度以抵消作用在乘客身上的水平作用力，从而使得这种新型的、快速高效的斜行电梯可以一般垂直梯一样经济高效的运行，同时又不会对乘客产生任何不舒适的影响。斜行电梯在加速或减速运行时会对乘客产生水平作用力，这种水平作用力使乘客感到不稳定、不舒服和讨厌。附图为倾斜机构结构图。
【专利说明】
可变角度倾斜机构
技术领域
[000?]本发明属于机电一体化领域；
【背景技术】
[0002]机械设计、自动化控制技术等。
【发明内容】
[0003]本发明设计了一种可变角度倾斜机构，使轿厢在起、制动时能够倾斜一定角度以抵消作用在乘客身上的水平作用力，从而使得这种新型的、快速高效的斜行电梯可以一般垂直梯一样经济高效的运行，同时又不会对乘客产生任何不舒适的影响。斜行电梯在加速或减速运行时会对乘客产生水平作用力，这种水平作用力使乘客感到不稳定、不舒服和讨厌。
【附图说明】
[0004]图1为倾斜机构控制原理图。
[0005]图2为行星滚珠丝杠。
[0006]图3为机电作动器。
[0007]图4为可旋转轿厢。
[0008]图5为倾斜机构简图。
[0009]图6为倾斜机构工作示意图。
[0010]图7为倾斜机构结构图。
【具体实施方式】
[0011 ]如果轿厢是自由悬挂在上部铰接机构，加减速力将直接作用在轿厢上，理论上讲不需要任何倾斜机构，轿厢将会自动加速转动Θ角，乘客也不会感到身体受力，但这种方案的问题是不稳定。当拖动系统起动时，乘客不会相对轿厢的中心线均匀分布，也不会稳定地站在轿厢里的某个位置，而是象物理摆一样，有来回摆动的趋势，使乘客感到很不舒服。虽然可通过控制系统或采取自由减振措施改进这些问题，但这总不是一个理想的方案。这需要一个机构装置，使轿厢在任意时刻都能保持在最佳倾斜角度位置，而不受干扰，通过开环或闭环和反馈控制系统使其按预先设计的功能曲线进行工作。
[0012]控制系统:可变角度倾斜机构由安装在轿厢上的加速度传感器测量轿厢的水平加速度信号，经滤波、修正和延时后得到轿厢的倾斜控制信号。为了提高轿厢的乘坐舒适性和可靠性，加速度信号需经低通滤波后才能用于控制倾斜，其控制系统如附图1。
[0013]作动器控制方式的选择控制:可变角度倾斜机构将采用电脑控制、动力辅助的主动倾斜，其作动器可以是气动式、液压式或者机电式的。本发明采用机电式作动器，通过伺服电机的旋转运动带动安装在电机轴上的齿轮转动，通过齿轮减速，传递到滚珠丝杆副的螺母，通过滚珠丝杆的螺母旋转，转化为丝杆的伸缩运动。机电式作动器具有系统体积小、重量轻、控制精度高等优点，并且随着交流变流技术的迅速发展，交流变频传动系统的成熟，无刷交流饲服调速电机、变频控制器均有性能可靠的成品，加上无间隙、大推力、高精度的行星滚柱丝杠的研制成功，使得采用机电作动器形式成为最佳的选择。
[0014]传动丝杠的选择:在机电作动器中，机电作动器使用功率放大器控制的电机来驱动高传动效率的螺杆机构，利用滚珠丝杠将旋转运动转化为直线运动。丝杠与螺母之间为无隙连接，运动精度高，经过正反转后仍能精确定位，传动效率高，它还能承受颠簸和振动，只需要很小的维护，滚珠丝杠在机床直线进给运动中普遍采用。由于滚珠丝杠是滚珠和滚道间的点接触传力，接触应力较大，承载能力相对较小，出现了新型的行星滚柱丝杠。如附图2。
[0015]行星滚柱丝杠采用了齿形啮合的面接触传力，丝杠的承载能力大大加强，而且具有运动精度高，丝杠寿命长的优点。因此，所设计的可变角度倾斜机构机电作动器将使用行星滚珠丝杠。
[0016]机电作动器结构设计，设计方案如附图3。
[0017]伺服电机带着螺母旋转，螺母驱动丝杠，使丝杠直线运动。传动比选为10，由电机所带传动比为5的行星减速齿轮头和传动比为2的一级齿轮传动实现。可旋转轿厢结构设计，设计方案如附图4。
[0018]在起牵引和支撑轿厢作用的底部滑车上固接一个支撑架，轿厢通过铰接机构与支撑架相连，支撑架需要有足够的强度和刚度能够支撑轿厢的重量，同时还要留出一定的空间使得轿厢旋转时不发生干涉。从安全角度考虑，轿厢与铅垂线的倾斜角Θ不能大于8°，SP轿厢以通过铰接机构中心的铅垂线为基准，可旋转角度Θ为-8° <θ<8°。
[0019]可变角度倾斜机构总体设计，可变角度倾斜机构由倾斜执行机构、作动器和控制系统组成。先由控制系统根据斜行电梯加速起动还是减速制动来控制作动器工作，然后由作动器将输入的动力源转换为轿厢倾斜力，输出给倾斜执行机构。倾斜执行机构再使轿厢发生倾斜，最后仍然由控制系统对轿厢倾斜角进行检测，控制作动器的工作。
[0020]如附图5和附图6，当作动器不工作时，AB杆和⑶杆左右对称，轿厢重心位于对称线上。作动器工作时，丝杠伸缩推动倾斜机构运动，从而使轿厢发生倾斜，Θ为轿厢倾斜角度。当作动器向左动作时，AB杆和DC杆顺时针方向转动。如附图6，AB杆垂直方向长度小于CD杆垂直方向长度，于是BC杆向右倾斜，重心P也向右偏移，即轿厢向右倾斜;反之，作动器向右动作时，重心P向左偏移，即轿厢向左倾摆。由于倾斜机构左右对称，所以当作动器正负行程大小相等时，轿厢倾斜角大小相等。其中，V代表机电作动器，P代表轿厢重心。当电机断电作动器无动力输出时，由于倾斜机构左右对称，轿厢在自身重力作用下将自动回正。这有效地避免了在突发事故时轿厢由于不能回正而发生倾覆的危险。
[0021 ]为保证轿厢旋转后倾斜角Θ在-8° -8°范围内变化，且倾斜机构摆杆不会与轿厢滑车发生干涉，选取作动器未工作前倾斜机构设计参数为:
[0022]AB、CD 杆长度11、13为580mm;
[0023]BC杆长度12为11OOmm;
[0024]AD 杆长度 14 为650mm;
[0025]作动器未伸长时的长度为1024mm;
[0026]作动器固定端到通过轿厢中心的铅垂线的距离为640mm;
[0027]摆杆AB、⑶与铅垂线的夹角为23°。
[0028]倾斜机构结构如附图7。
【主权项】
1.可变角度倾斜机构的特点: (1)控制系统:可变角度倾斜机构由安装在轿厢上的加速度传感器测量轿厢的水平加速度信号，经滤波、修正和延时后得到轿厢的倾斜控制信号。为了提高轿厢的乘坐舒适性和可靠性，加速度信号需经低通滤波后才能用于控制倾斜。 (2)作动器控制方式的选择控制:可变角度倾斜机构将采用电脑控制、动力辅助的主动倾斜，其作动器可以是气动式、液压式或者机电式的。本发明采用机电式作动器，通过伺服电机的旋转运动带动安装在电机轴上的齿轮转动，通过齿轮减速，传递到滚珠丝杆副的螺母，通过滚珠丝杆的螺母旋转，转化为丝杆的伸缩运动。机电式作动器具有系统体积小、重量轻、控制精度高等优点，并且随着交流变流技术的迅速发展，交流变频传动系统的成熟，无刷交流饲服调速电机、变频控制器均有性能可靠的成品，加上无间隙、大推力、高精度的行星滚柱丝杠的研制成功，使得采用机电作动器形式成为最佳的选择。 (3)传动丝杠的选择:在机电作动器中，机电作动器使用功率放大器控制的电机来驱动高传动效率的螺杆机构，利用滚珠丝杠将旋转运动转化为直线运动。丝杠与螺母之间为无隙连接，运动精度高，经过正反转后仍能精确定位，传动效率高，它还能承受颠簸和振动，只需要很小的维护，滚珠丝杠在机床直线进给运动中普遍采用。由于滚珠丝杠是滚珠和滚道间的点接触传力，接触应力较大，承载能力相对较小，出现了新型的行星滚柱丝杠。行星滚柱丝杠采用了齿形啮合的面接触传力，丝杠的承载能力大大加强，而且具有运动精度高，丝杠寿命长的优点。因此，所设计的可变角度倾斜机构机电作动器将使用行星滚珠丝杠。 (4)机电作动器结构设计，伺服电机带着螺母旋转，螺母驱动丝杠，使丝杠直线运动。传动比选为10，由电机所带传动比为5的行星减速齿轮头和传动比为2的一级齿轮传动实现。 (5)可旋转轿厢结构设计，在起牵引和支撑轿厢作用的底部滑车上固接一个支撑架，轿厢通过铰接机构与支撑架相连，支撑架需要有足够的强度和刚度能够支撑轿厢的重量，同时还要留出一定的空间使得轿厢旋转时不发生干涉。从安全角度考虑，轿厢与铅垂线的倾斜角Θ不能大于8°，即轿厢以通过铰接机构中心的铅垂线为基准，可旋转角度Θ为-8° <θ<S00 (6)可变角度倾斜机构总体设计，可变角度倾斜机构由倾斜执行机构、作动器和控制系统组成。先由控制系统根据斜行电梯加速起动还是减速制动来控制作动器工作，然后由作动器将输入的动力源转换为轿厢倾斜力，输出给倾斜执行机构。倾斜执行机构再使轿厢发生倾斜，最后仍然由控制系统对轿厢倾斜角进行检测，控制作动器的工作。当作动器不工作时，AB杆和CD杆左右对称，轿厢重心位于对称线上。作动器工作时，丝杠伸缩推动倾斜机构运动，从而使轿厢发生倾斜，Θ为轿厢倾斜角度。当作动器向左动作时，AB杆和DC杆顺时针方向转动。如附图6，AB杆垂直方向长度小于⑶杆垂直方向长度，于是BC杆向右倾斜，重心P也向右偏移，即轿厢向右倾斜;反之，作动器向右动作时，重心P向左偏移，即轿厢向左倾摆。由于倾斜机构左右对称，所以当作动器正负行程大小相等时，轿厢倾斜角大小相等。其中，V代表机电作动器，P代表轿厢重心。当电机断电作动器无动力输出时，由于倾斜机构左右对称，轿厢在自身重力作用下将自动回正。这有效地避免了在突发事故时轿厢由于不能回正而发生倾覆的危险。 (7)作动器未工作前倾斜机构设计参数: AB、CD杆长度11、13为580mm;BC杆长度12为1100mm;AD杆长度14为650mm;作动器未伸长时的长度为1024mm;作动器固定端到通过轿厢中心的铅垂线的距离为640mm;摆杆AB、⑶与铅垂线的夹角为23°。
【文档编号】B66B11/02GK106006319SQ201610612912
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月29日
【发明人】梅神峰, 孙安顺, 唐文兴
【申请人】上海汉神机电股份有限公司