专利名称：塔式起重机多电动机变频调速起升机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种建筑机械，具体涉及一种塔式起重机多电动机变频调速起升机构。
背景技术：
塔式起重机是建筑施工场地常见的大型建筑物料垂直运送机械。随着我国建筑业的不断发展、建筑施工机械化水平的不断提高，对建筑用塔式起重机的制造和技术水平的要求也就越来越高。我国塔式起重机与国外同行相比，起步较晚，各方面都还存在明显的差距，特别是在各个传动机构上，差距更大。作为一种大型结构件式的塔式起重机，各个传动机构所采用的方式，控制系统的技术水平，用户的可操作性和可维护性基本上就体现了整个塔式起重机的技术水平和档次。而在这几个机构中，最为重要的也是最具有技术代表性的是起升机构。它控制功率最大，调速的范围最宽，出故障后的维修难度也最大。而且该机构机械和电气的调速冲击对整个结构件使用寿命也有较大的影响。
国内业内各生产商在该机构上也下了较大力气来改进性能，较以前也有了较大的进步，从整体来看，全部采用的是单电动机传动方案，大多采用绕线电阻调速和多极电动机调速方案，然而要想达到较宽的调速范围，只有设计制造大功率宽调速范围的特种电动机，如采用特种多极绕线电机，或制作大极差的多速电机，这样一来，不但大大增加控制回路和电动机的制造成本，降低了电动机的运行可靠性。而且普遍采用一套控制系统、一台电动机的单传动起升机构，一旦某一环节出现故障，整台塔机非停下检修不可，如果是电动机损坏，要在100米以上的高空更换一台起升电动机的确是一件让用户和生产厂家头痛的事。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是解决现有塔式起重机采用单电动机传动起升机构设计制造难度大、成本高、一旦出现故障必须停机检修、维修成本和难度大、维修时间长、停工停产损失严重的问题，而提供一种既使某台电机或某部分控制系统出现故障仍不影响塔机正常工作、减轻维修压力、避免停工损失、降低起升机构成本的塔式起重机多电动机变频调速起升机构。
本实用新型采用的技术方案是这种塔式起重机多电动机变频调速起升机构由两台或两台以上电动机作为动力源，电动机为鼠笼式电动机，每台电动机都由一个变频调速控制器连接控制，各电动机以硬轴连接的方式并联驱动减速机的输入级齿轮。
上述技术方案中，所述的两台或两台以上电动机为相同型号和相同功率的鼠笼式电动机，减速机输入级得到的速度与各电动机转速相同，转矩为各电动机输出转矩之和。
上述技术方案中，所述的电动机之间，硬轴连接是指电动机之间同轴连接或通过传动机构联系起来，共同带动一台生产机械或工作机构。
上述多电动机转子输出轴齿轮的相互啮合可以安装在一个中间装置内，也可以安装在减速机内。
上述多电动机尾部没有安装制动器时，则电动机的转子输出轴上还应安装制动器装置。
本实用新型主要解决了以下两个方面的问题一、基本避免了起升机构出故障，塔机必须停机检修的问题。通过我们的广泛调查，塔式起升机构主要的故障环节是控制回路和电动机，而且这两个环节只要一出故障，塔机整机就得停机维修，特别是电动机出问题，其维修时间长，且维修成本较高，往往会造成工地停工，这对于用户造成的损失也是巨大的。而本实用新型所提出的这种多传动机构既使有一台电动机或某部分控制系统出现故障，由于塔机大部分时间没有满载运行，所以只要对塔机降低容量使用的话，并不影响塔机的正常工作，这也就减轻了塔机的维修压力。
二、降低起升机构的整机成本。随着塔机不断发展，中、大型塔式起重机在整个塔机总量中的比例越来越多，而且单电动机起升机构的成本在整机中所占的比例也就越来越大，其原因主要是要求该机构具备有大功率和大的调速范围的特性所致，因为要满足这个要求，不论对电动机或者是对控制系统的制造和设计难度都会有一个较大的上升，相应的制造成本就会有一个大幅的增加。而本实用新型多电机起升机构中，每个电动机功率是原来的1/n，单个控制系统功率也变成原来的1/n，我们作过核算，实际上n个1/n功率的传动系统比单电机起升机构成本要低。
图1为本实用新型结构原理框图图2为本实用新型实施例1结构示图图3为本实用新型实施例2结构示图图4为本实用新型实施例3结构示图附图标注说明
1——电动机2——电动机3——减速机4——钢丝绳卷筒5——控制系统 6——变频调速控制器7—变频调速控制器 8——速度给定单元9——电动机输出轴 10——电动机输出轴齿轮11——支撑轴承12——制动器13——制动器 14——电动机固定螺栓15——减速机输入级齿轮16——电动机输出轴齿轮17——支撑轴承18——中间装置19——连轴节 SW——速度给定电位器20——制动电阻21——PG卡22——光电编码器 K1——正转开关K2——反转开关23——CA1端子具体实施方式
参见图1，本实用新型包括有电动机1、电动机2、减速机3、卷筒4以及控制系统5，其中控制系统5中含有分别控制电动机1和电动机2的变频调速控制器7和变频调速控制器6，并有速度给定单元8。
本实用新型的电动机个数可以是两个也可以是多个。
本实用新型是以如下方式完成对塔式起重机的升降作业的以图1中所示的两台电动机为例，当两个电动机1、2为单速鼠笼式电动机，6、7为两个独立的变频调速控制器，其中电动机1和变频调速控制器7组成的系统采用的控制方式为速度控制，电动机2和变频调速控制器6组成的系统采用的控制方式为力矩控制，且速度控制方式的变频调速控制器7输出一力矩信号作为另一个力矩控制方式的变频调速控制器6的输入，这样，在任何一个速度上两台电动机的输出传矩都是相等的。电动机1和电动机2的转子轴力矩之和传递给减速机3，减速机3的输入级得到的速度与电动机1、2相同；转矩为两个的电动机轴转矩之和。并通过减速机3驱动卷筒4转动，进而通过钢丝绳带动吊钩上下。具体过程如下上升时速度给定单元8给速度控制的变频调速控制器7一个指令V1时，如果电动机1的转子速度＜V1，那么，电动机1就会加速，且相应的电动转矩加大，该转矩信号会传送到另一个转矩控制的变频调速控制器6，这个转矩变频调速控制器6会使电动机2的输出转矩增加，这时，整个起升速度加大。相反，如果速度指令V1＜电动机1的转子速度，速度控制的变频调速控制器7会减少电动机1的输出转矩，以上相似，电动机2会减少输出转矩，即起升机构速度下降，直至为V1。下降时同理。
本实用新型的速度给定单元8由一个电位器SW和两个开关K1、K2构成，电位器SW为速度给定电位器，其中心接头连接至变频调速控制器6的“速度给定”接线端子，速度给定电位器SW的两端分别连接变频调速控制器6的15、17端，两个开关K1、K2也分别连接至变频调速控制器6的1、2、11端和变频调速控制器7的1、2、11端。
本实用新型的变频调速控制器6、7采用已有技术日本安川机电公司出品的型号为VS-616G5变频器，具体的实施例如图2和图3所示，两实施例差别在于采用的减速机形式不同，工作原理完全一样，现以图2作分析本实施例具体含有电动机1和安置在其尾部的制动器13，电动机的输出轴齿轮14；电动机2和安置在其尾部的制动器12，电动机的输出轴齿轮15；外壳上安装有两个电动机1和电动机2的圆柱齿轮减速机3；圆柱齿轮减速机3连接的钢丝绳卷筒4；还有速度给定单元8；变频调速控制器6和变频调速控制器7。对于有的厂商的变频调速控制器，可以不需要图中的“光电编码器”22和“PG卡”21。
在装置上电后，由速度给定单元8通过其中K1和K2送出运转方向信号；通过“速度给定电位器”SW给出速度快慢信号，其中K1同时连接至变频调速控制器6和连接到变频调速控制器7的1号端子，接通表示正转；K2同时连接至变频调速控制器6和连接到变频调速控制器7的2号端子，接通表示反转；“速度给定电位器”的三个头分别接到变频调速控制器6的13、15和17端，调节“速度给定电位器”的动臂位置，就改变了速度指令的大小。市电分别接到变频调速控制器6和变频调速控制器7的R、S、T端。其中市电中的A相还分别接到变频调速控制器6和变频调速控制器7的10号端，变频调速控制器6和变频调速控制器7的9号端子分别接到制动器12和制动器13上，两制动器的另一根线并联接到市电N线上；变频调速控制器6和变频调速控制器7的U、V、W端分别接到电动机2和电动机1的定子绕组；变频调速控制器6的信号输出端21、22号接到变频调速控制器7的信号输入端16和17号上；对于本实施例所采用的VS-616G5型变频调速控制器，为了工作性能更好，还需要如图所示的“光电编码器”22和与之相配的“PG卡”21来连接到变频调速控制器7的CA1端子上，对于有些厂商的变频调速控制器“光电编码器”和与之相配的“PG卡”可以不要。
工作过程如下
正转时，K1或K2接通时，变频调速控制器6将根据“速度给定电位器”的动臂位置计算出送给电动机2的电压的频率与幅值，并根据K1或K2接通情况确定U、V、W端上电压的相序然后送出该电压到电动机2，同时接通9、10号端，此时制动器12将得电而打开，与此同时，变频调速控制器6还将计算出一内部信号送到21和22端，连接到该端的变频调速控制器7输入端16和17将得到一控制指令，变频调速控制器7将根据指令值和K1或K2的开关状态送出相应的电压到U、V、W端上，并接通自身的9、10号端，打开制动器13并驱动电动机1跟随电动机2运转。
在电动机1接线时要求与电动机2的运转方向相反，当变频调速控制器6和变频调速控制器7收到速度给定单元8的正转指令(K1闭合)时，如果电动机2作逆时针方向旋转，电动机1将作顺时针方向转动。通过圆柱齿轮减速机3中的电动机1输出轴齿轮10和电动机2输出轴齿轮16啮合，把速度和转矩传递到减速机输入级齿轮15上，通过圆柱齿轮减速机3的作用，以低速和大扭矩的形式拖动钢丝绳卷筒4运转，从而经钢丝绳带动吊钩上下运动。其方向受速度给定单元8中开关K1和K2控制；其速度大小受速度给定单元8中“速度给定电位器”SW控制。
“光电编码器”22和“PG卡”21是本实施例所选的变频调速控制器7用于更精确计算用的，有些厂商的变频调速控制器可以不需要。
一旦有任何一台电动机或变频调速控制器出故障，完全可以甩开该电动机或变频调速控制器，并把制动器回路并联，同时把速度给定单元8接到需要运行的变频调速控制器上，此时，起升机构可以照样运行，差别在于起升重量下降，由于大部分时间，塔式起重机并没有工作在满载状态，所以，对塔机的正常使用基本无影响，这就避免了维修非停机的问题。
参见图4的本实用新型实施例3，本实施例重点在介绍多电动机1、2的转子输出轴齿轮10、16相互啮合，这种相互啮合是在一个中间装置18内完成的，齿轮10、16相互啮合后通过连轴节21及连轴与减速机3的输入级齿轮15连接固定，从而刚性连接传递减速机输入级齿轮15，实现多电动机并联作为起升机构的动力源。本实施例的电动机1、2分别由变频调速控制器6、7及速度给定单元8的连接控制，并且电动机为鼠笼式电动机变频调速控制器6、7为已有技术，与前述相同。
根据定义，本实用新型所述的多电动机的“硬轴连接即刚性联系，如两台电动机的硬轴连接是指两台电动机同轴连接或通过传动机构联系起来，两者共同带动一台生产机械或工作机构。”
权利要求1.一种塔式起重机多电动机变频调速起升机构，其特征在于由两台或两台以上电动机作为动力源，电动机为鼠笼式电动机，每台电动机都由一个变频调速控制器连接控制，各电动机以硬轴连接的方式并联地驱动减速机的输入级齿轮。
2.根据权利要求1所述的塔式起重机多电动机变频调速起升机构，其特征在于两台或两台以上电动机为相同型号和相同功率的鼠笼式电动机。
3.根据权利要求1所述的塔式起重机多电动机变频调速起升机构，其特征在于多电动机转子输出轴齿轮的相互啮合可以安装在一个中间装置内，也可以安装在减速机内。
专利摘要一种塔式起重机多电动机变频调速起升机构，由多台鼠笼式电动机作为动力源，每台电动机由一个变频调速控制器来连接控制，各电动机以硬轴连接的方式并联驱动减速机的输入级齿轮。本实用新型构思新颖，设计合理，电机及控制器故障无需停机，不影响生产，避免经济损失，而且起升机构降低了成本，提高了整机技术性能。
文档编号B66C13/22GK2582269SQ0227753
公开日2003年10月22日 申请日期2002年10月28日 优先权日2002年10月28日
发明者倪建军 申请人:倪建军