一种单绳轮便携式升降机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种单绳轮便携式升降机，S卩，采用单绳轮可以沿绳上升下降的设备，具体的是涉及绳一端挂在高处一固定吊点，绳缠绕绳轮上约一圈，绳的另一端悬垂于地面，缠绕在升降机的绳轮上的绳通过该设备上的绳轮组件锁紧，绳轮在电机等作用下转动，绳和绳轮之间无滑动，这样设备及悬于该设备下的重物或人就可以顺着绳上升或下降，主要应用于电力、石油、化工、消防、野外救援等领域。
【背景技术】
[0002]利用绳进行上升下降的提升机可以在高空作业时帮助人员自由上升或下降，也可以利用该设备运送重物上升或下降，以及人员携带工具仪器上升或下降。目前常用的绳提升机的结构和原理有多种，但在其应用过程中都暴露出或多或少的不足之处，如:多绳轮设计，结构复杂，重量重，不易于携带，多绳轮易发生绳相互缠绕，故障率高;动力采用市电或一般动力电源，在野外或市电不方便的场合不能使用;操作时方向和速度控制分开，这样操作不方便;不具有一些关键的保护功能，缺少过载、有障碍提醒等功能；不具备下降充电功能，不仅浪费能源还损伤电机驱动器;不具有一些提醒功能，如剩余电量、运动里程数、机器状态等;续航能力低，充一次电运行距离短。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种用于单绳轮单绳轮便携式升降机，包括绳轮、绳、U型环、分绳器、压紧装置、保护钢带、机箱、墙板;所述墙板设在机箱的外壳上，机箱内设有减速器、刹车、电机、传感器、编码器、供电系统、控电系统;机箱外的绳轮与机箱内的减速器、刹车、电机为轴向传动连接;其特征在于:所述绳轮为固定在墙板上的单绳轮;该绳轮为分体结构，由上下锥面相对的两个锥体装配而成，中间设有可调节垫片，所述两个锥体的锥面上均分布有棱条，上锥面和下锥面的棱条相对且交错排列;所述绳轮的上方，在机壳的墙板上固定插接有一 U型环;在墙板上，位于U型环的下方，设有分绳器、绳轮压紧装置和保护钢带;所述绳的一端连接于一固定点，该绳缠绕于所述绳轮上，经过保护钢带和压紧装置压紧后，通过分绳器，穿过U型环，另一端悬垂于空中。
[0004]所述绳轮是通过绳轮端面沿圆周分布的3-8条螺栓将两部分固定并同时与所述机箱内的减速机的传动轴相连接。
[0005]本实用新型提供了一种独特的绳轮，该绳轮的特点是结构简单、和绳的摩擦力大、绳不易脱出、对绳损伤小等。
[0006]上述单绳轮便携式升降机的所述墙板上部设定超声波传感装置;墙板下部设有负载装置和拉力传感器。
[0007]上述单绳轮便携式升降机的棱条为等腰梯形，棱条之间有凹槽，棱边有弧度，相对于60-150mm的绳轮外径，棱条高度为绳轮外径与棱条高度之比约为60-150: 2-5 0随着绳轮尺寸变化，棱条高度可在该比例范围下做以相应变动。
[0008]本实用新型的绳轮设计为双圆锥体中间加垫装配结构，每个锥面上设有等腰梯形棱条，棱条之间有凹槽，上下锥体锥面上棱条在装配时保证交错排列，两个椎体通过圆周分布的3-8条螺栓将两部分固定并同时与所述机箱内的减速机的传动轴相连接。以保证传递足够的力矩。两椎体装配后锥面之间的夹角为10°-35°，优选20°-28°。上述的绳轮是分体结构，由上下锥体，中间垫片以及连接螺栓组成，通过改变垫片厚度来适应粗细不同的绳，绳直径范围是9-13mm，这种设计使绳轮结构紧凑、强度高；上下两个锥体锥面相对装配，上锥体锥面上的棱条对下锥体面锥面上的无棱条处(凹槽)，上锥体锥面上的无棱条处(凹槽)对下锥体面锥面上的棱条，这样的情况下，绳在绳轮锥面之间处于波浪扭曲状态，摩擦系数加大，在同样压力的情况下，摩擦力增加，又不损伤绳。这种结构很好得利用了绳柔性特点和绳轮刚性特点，经过反复实验测试，棱条高度在之间，效果最好，既不损伤绳，摩擦力最大。用直径I Imm绳至少能够拉动250kg的负载。
[0009]为尽量增加绳和绳轮的接触面积、绳轮带动绳稳定的运动、绳不易从绳轮内部脱出、进绳出绳顺畅等目的，该绳轮设计需要其他一些辅助件组成绳轮组件，见图4，绳轮通过轴与电机等驱动设备连接，进绳出绳靠于U型环，U型环固接插入墙板，U型环的左右是增加绳对绳轮的包角，并改变绳的拉力方向，为避免进绳和出绳相互不干扰，在U型环下方装有分绳器，进绳和出绳各走各的通道，相互不干扰;压块A和压块B的作用是保证绳运动时不至于进入绳轮外部其他空间，这样绳和绳轮的摩擦力缺失;绳压紧器的作用是将绳压紧在绳轮上，增加绳对绳轮的包角。这样设计可以使绳在任意长度都可以方便的进入绳轮，具体是:手动移动绳压紧器远离绳轮，将绳打绕后插进U型环，再向外拉动绳后套在绳轮上，从出绳和进绳两端拉紧绳后将绳压紧器移向绳轮方向的位置。
[0010]所述的单绳轮便携式升降机的所述电机上设有解码器、测速传感器、温度传感器，并设有手动开关;所述电机的转速为0-6000r/min，无级调速。
[0011]为了适应不同的负载情况，电机对驱动电流进行检测，并为保证既定的转速而不断调整电流，这样的控制实现了负载闭环控制。电机的转速从0-6000r/min无极可调，电机一段装有编码器，实时测定电机的转速，并通过控制器来调整电机转速，实现在转速方面的闭环控制；
[0012]刹车的作用是防止在电机失去动力、停止等状态下绳轮自由转动重物在重力作用下下坠，升降机及重物失去控制。在拉重物进行上升时在电机即将转动但是扭矩未达到一定程度时，刹车失电，靠弹簧将静盘和动盘压在一起，实现抱闸，当电机扭矩等到一定程度后，刹车得电，电磁力将弹簧进行压缩，松闸，电机开始将动力传递给减速机及绳轮。在停止时，电机速度降到一定程度即将停止时，刹车失电抱闸。这样的控制方式就是电机一旦即将停止刹车失电抱闸。保证负载反驱绳轮转动。
[0013]刹车结构见图5，本实用新型所述的单绳轮便携式升降机，减速器的减速比为30-40:1。电机功率0.8-1.2kw，减速机减速比是30-40: I，绳轮能够提供最大摩擦时有效半径在25-35mm，在这样设计参数的情况下，提升机的最大提升能力不小于250kg。刹车上有一个手动拨杆，在电机无法提供动力时，人工扳动手动拨杆，压缩刹车内部弹簧，刹车内部动片和静片开始分离，摩擦力下降，在负载重力的作用下，重物进行下降，下降速度和拨动手动拨杆的力有关。这样的设计可以防治人和重物由于机器故障或电池没电的情况滞留在空中。
[0014]本实用新型所述的单绳轮便携式升降机中，所述的供电系统为电池;所述的电池采用高性能锂铁电池，电池容量大于16AH，标准电压为37V，标准放电电流为40A，短时最大放电电流为80A，充电电流为8A。电池配有电池控制保护电路，确保电池在放电、充电时安全可靠寿命长，具有放电可靠充电快速等特点；电池控制保护电路和主控系统连接，主控随时监控电池工作状态，确保设备运行可靠。主控系统和电池控制在负载向下运动时，可对电池组进行充电，把重力产生的能量变成电能，不仅增加了电池的续航能量还节省了能源。
[0015]本实用新型提供了一种采用单绳轮可以沿绳上升下降的便携式升降机内部设有遥控接收装置，标准配置外部有遥控发射装置，成对匹配，操作人员可以在地面操纵遥控器控制该设备以高低两种速度上下，该遥控装置采用2489GHZ频率，遥控距离大于100m，遥控发射装置防护等级达到IP65，可以在野外恶劣天气情况下使用，同时遥控发射器重量轻、体积小、功耗低，方便携带。
[0016]本实用新型所述的单绳轮便携式升降机，所述的控电系统还包括操作和显示面板。本实用新型提供了一种采用单绳轮可以沿绳上升下降的便携式提升机的操作非常符合人机工程学原理，在操作人员最方便的位置，有操作和显示的面板，如下图6，左侧上面4个LED灯显示剩余电量，中间LCD屏显示该提升机状态及提示信息、报警信息等，下面有三个触摸按键，具有开关机、切换屏幕等功能；用于机器运动操作的操作手柄设计简单实用，见下图7，操作人员右手手握把手，拇指上下拨动手拨开关就可以操作提升机运动，在拇指不加力的情况下手拨开关处于中间位置，这时候电机驱动系统不给电机通电，刹车失电，刹车在内部弹簧作用下处于刹车抱紧状态，电机停止转动，不会因为重物重力作用绳轮转动造成下滑;拇指向上拨动手拨开关，电机驱动系统输出正向电压，刹车得电松开抱闸，电机顺时针转动，绳轮将重物提起，拇指向下拨动手拨开关，电机逆时针转动，绳轮将重物放下;拇指拨动手拨开关上下的力度或者手拨开关上下的角度决定电机转动的速度，这样的设计利用一个手指就可以控制该提升机运动的方向和速度，不需要更多的操作，更符合人体工程学的要求。
[0017]本实用新型提供了一种采用单绳轮可以沿绳上升下降的便携式提升机采用单片机进行控制，实现动力驱动、机器状态监测、人机界面等智能控制，该控制系统如图5所示，主要包括:主板、驱动板、显示按键板、外围传感器等，主板的功能主要是控制电机的运转速度及其方向、接受遥控及按键的操作指令、分析外部传感器的信号等，显示按键板的功能是:将主板分析出及其状态信息进行显示、将操作人员操作按键的信息发送给主板、控制设备电源灯;驱动板的主要功能是根据主板的指令和已经设置好的运行参数给电机进行PWM供电，实现电机扭矩和速度的控制;外部传感器有拉力传感器和超声波传感器，作用是测试机器负载的大小和运行方向上是否有障碍物，保证设备的安全可靠运行。电机上有测速传感器和温度传感器，测速传感器的作用是监测电机的转速并将信息发回主板，主板对速度实现了闭环控制，温度传感器的作用是监测电机的实时温度，并将信息发回主板，主板根据温度决定是否启动半导体制冷，避免电机过热。
[0018]本实用新型提供了一种采用单绳轮可以沿绳上升下降的便携式升降机采取了多项安全防护设计:在该提升机停止运转时，电机驱动器还给电机一定的电流，这个电流产生的力矩来抵消负载重物由于重力产生的力矩，同时刹车失电，在内部弹簧的作用下，动盘和静盘压紧产生做够的摩擦力也来抵制电机由于负载重力产生的转动，这样就具备双重保险，即使一个失效也不至于产生危险；同样，提升机在运动过程中，绳轮和绳的打滑也是非常危险的，在设计上采用三重保险的实现，见附图4，首先是绳轮和U型环就完全可以保证负载能够正常的上下，绳轮和绳不打滑;其次在绳轮左上方有个绳压紧装置，在开始装绳的时候这个绳压紧装置离开绳轮，装好绳后