专利名称：倾斜提升单元和倾斜提升机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的倾斜提升单元。这 种类型的倾斜提升单元能够沿一具有可变倾角的导向装置移动，并是 设计来输送载荷的。所述载荷可以是一行走不便并坐在位于倾斜提升 单元上的椅子上或者坐在位于倾斜提升单元平台上轮椅中的人。这种 类型的倾斜提升单元通常用于楼梯，因此也被称为楼梯提升机。
背景技术：
EP-A1-1.125.882公开了一种具有支架的倾斜提升单元，该支架是 设计来由导轨支撑并沿导轨移动的。 一椅子可旋转地连接至支架。该 椅子由控制单元保持在相对于垂直位置竖直的位置上，所述控制单元 未具体描述。所述支架包括两个齿轮机构，所述齿轮机构具有电机以使倾斜提 升单元向前移动。齿轮机构以球窝接头的方式连接至支架。每个齿轮 机构具有一与导轨齿条啮合的齿轮。控制单元驱动一致动电机，该致动电机可通过齿轮使椅子相对于 支架旋转。上面所描述的楼梯提升机被申请人在市场上销售并且包括一电子 控制单元，来自于安装在椅子上的倾斜度传感器的信号被提供至该电 子控制单元。这种已知的倾斜提升单元的缺点在于采用倾斜度传感器的控制设 备相对较慢，从而导致倾斜提升单元的速度受到限制。发明内容本发明的目的在于提供一种倾斜提升单元，所述倾斜提升单元至 少部分消除了上述缺点，或者说本发明的目的在于无论如何提供了一 种替代物。本发明通过如权利要求1所述的倾斜提升单元实现上述目的。 设计了一种倾斜提升单元，用于沿具有可变倾角的导向装置输送 载荷。该倾斜提升单元包括一输送单元，该输送单元设计来由导向装 置支撑并沿导向装置移动。该倾斜提升单元还包括一载荷托架，例如 一可旋转地连接至输送单元的椅子或轮椅平台。该倾斜提升单元还包 括用于相对于输送单元旋转载荷托架的旋转装置，和用于以载荷托架 相对于垂直位置占据一期望定向的方式驱动旋转装置的控制单元。输 送单元包括一输送框架和至少两个齿轮机构。每个齿轮机构可旋转地 连接至输送框架，且每个齿轮机构包括至少一个齿轮。所述齿轮用于 与导向装置的齿条啮合。所述倾斜提升单元还包括用于检测齿轮旋转 差异的检测装置。控制单元是设计来基于检测装置的观测值驱动旋转 装置的。在向上弯曲处，导向装置沿其下侧(即沿外部弯曲)的长度比其 上侧的长度长。在向下弯曲处则相反。已知的倾斜提升机中，齿条沿 导向装置的下侧延伸，但在本发明的范围内齿条也可沿上侧延伸。从 在下侧具有齿条的导向装置开始，当经过向上弯曲处时两个齿轮机构 的齿轮之间的距离将增大。反之，对于向下弯曲处的情况则相应距离 减小。这一距离上的改变转变为齿轮转数的暂时差异。通过检测这种 差异，可以分别检测提升装置何时进入或离开弯曲处。基于这种检测， 控制单元使得旋转装置沿相反方向旋转载荷托架。通过这种方式，本 发明提供了一种当载荷托架倾斜度改变时能立即反应的倾斜提升单 元，并因此使得更加快速的控制设备和提升机的更高速度成为可能。本发明还涉及一种包括一倾斜提升单元和一导向装置的倾斜提升机。优选的实施方式在从属权利要求中限定。特别地，倾斜提升机的导向装置是一包括齿条的导轨。这一齿条 确保了轨道和齿轮间的可靠连接。更特别地，从垂直截面看去，齿条大致延伸到导轨的中心轴线的 垂直下方或垂直上方。由于齿条的这种定向，使得相对简单的控制单 元成为可能。从而齿条成为导轨向上或向下曲线的直接量度。
基于附图的描述，本发明将得到更具体的解释，其中图1示出了根据本发明的楼梯提升机；图2示出了用于图1所示的楼梯提升机的导轨；图3示出了图1的楼梯提升机的局部剖视后视图；图4示出了图1的楼梯提升机的齿轮机构的细节。图5示出了图4的齿轮机构的立体后视图。图6示出了根据本发明的楼梯提升机的控制图。
具体实施方式
一倾斜提升机，在这里指一楼梯提升机，在图1中总体性地以附 图标记1表示。楼梯提升机1包括一根据本发明的楼梯提升单元2和 一以导轨3为形式的导向装置，所述导向装置仅部分示出。在这里导 轨3例如沿一楼梯延伸并可具有各种倾角。楼梯提升单元2包括一负载单元或椅子4以及一输送单元5，该输 送单元也可被称为支架或电机单元。支架5可移动地连接至导轨3且 能够沿导轨移动(如下面附图所示)。椅子4包括一安装有折叠扶手7的靠背6。椅子4还包括一座位8， 一椅子平板9在所述座位的下方向下延伸。在椅子平板9的底部有一 折叠搁脚板10。椅子4还包括一安全带11和位于一个扶手上的控制元 件12。图2示出了导轨3的一部分的细节。导轨3包括一管子21、 一齿 条22、 一支撑带23和附着点24，这里管子21为圆柱形管子。附着点 24用来连接至支撑体25 (图3)，支撑体随后连接至一固定物体，例 如楼梯的台阶。支架5包括一外壳28和一框架29。在图3中，外壳28被部分切 除以显示出支架5的内部。在图3中部分示出的可旋转连接30将椅子平板9连接至支架5， 进而将椅子4连接至支架5。支架5上具有以致动电机31为形式的旋 转装置，这里所述致动电机31为电致动电机。致动电机31连接至椅 子4，这里的连接方式使得致动电机31可以被驱动，从而相对于支架5旋转椅子4。支架5还包括两个用于致动电机31和支架5的驱动器36 (图4) 的电池35，驱动器36将在下面描述。支架5还具有控制单元37，这 里所述控制单元37为一电子控制单元。控制单元37电连接至致动电 机31、支架5的驱动36、电池35和下面将要描述的传感器。支架5包括两个齿轮机构41，其在图4和图5中详细示出。每个 齿轮机构41被连接至框架29以形成球窝接头且每个齿轮机构至少部 分为球形。每个球形齿轮机构41具有一通道42，当安装支架5后导轨3通过 该通道延伸。支撑轮43围绕通道42布置，其中支撑轮42在安装状态 下挤靠导轨3的管子21。从而导轨3可支撑支架5。在这里所描述的实施例中，齿轮机构41包括金属主体45，该金属 主体45的外表面的至少部分为凸起44。该凸起部分44以类似于球窝 接头的方式容纳于支架5的框架29中，如图3所示。从而，齿轮机构 41能够绕它们假想的中心(未用附图标记表示)旋转。齿轮机构41 可根据导向装置3的进程彼此独立地占据一个位置。主体45也容纳驱动器36，该驱动器36包括一齿轮49、传动装置 (图中不可见)和一电机51。齿轮49与导轨3的齿条22啮合。齿轮 49在电机51的驱动下沿齿条22移动，从而使支架5沿导轨3向上和 向下移动，并进而使整个楼梯提升机1沿导轨3向上和向下移动。连接至控制单元37的传感器包括用于检测齿轮旋转差异的检测装 置，这里所述检测装置在形式上是两个旋转脉冲发生器或编码器55以 及倾斜度计(未示出)，所述倾斜度计也被称为倾斜或水平传感器。 该倾斜度计设置在椅子4上。每个旋转脉冲发生器55被连接至各齿轮机构41的齿轮49以使其 可被驱动。旋转脉冲发生器55发出电脉冲，该电脉冲是对齿轮49的 旋转的量度。这种脉冲发生器的优点在于在很多情况下其中一个已用 于驱动各个支架电机。因而采用这种脉冲发生器是一种有利的解决方 案。齿轮机构41的假想中心没有设置在齿条22上。因而，由于在导 轨3内的向上弯曲，齿轮机构41相对于彼此的旋转转变为齿轮49之间的更大的距离。由于前部齿轮机构41的齿轮49在此暂时进行比后 部齿轮机构41更大数量的旋转，距离上的相应增加可被编码器55检 测。因此，导向装置3尤其是齿条22的倾斜度的改变立即被控制单元 37获知，而无需将该信息预先存储在一存储器中。通过利用足够精确的旋转脉冲发生器，不仅能获知支架5进入向 上的弯曲还是进入向下的弯曲，还有可能推导出各自的弯曲半径，从 而使得致动电机31的速度可被相应地调整。由于倾斜度传感器相对较慢且检测受致动电机31的影响，与齿轮 旋转差异相关的信号比椅子4上的倾斜度传感器的信号更稳定、更好 且可被更快速地获得。倾斜度传感器主要被作为一种附加的安全措施 并提供关于椅子实际定向的信号，以补偿控制信号中的任何偏差。图6示出了用于根据本发明的倾斜提升单元的控制图100，其可在 例如上面所描述的楼梯提升单元2的控制单元37中实现。在控制图100 中，倾斜提升单元的下列元件被以图表形式说明椅子104、支架105、 椅子电机131、支架电机151和152以及用于支架电机的编码器155 和156。该图表中示出的倾斜提升单元的传感器还包括一用于椅子电机 131的编码器或旋转脉冲发生器160和一倾斜度计或倾斜传感器161。在162中，编码器155和156的信号被互相比较。任何的差异都 被提供给放大器163。放大器163的第二输入由表示支架105的速度的 信号形成，该信号通过微分器164从支架105的编码器信号155推导 出。放大器163提供一表示支架105绕一轴旋转速度的信号Vpc，该轴 大致与支架105的速度的水平部件正交。原则上，该第一信号足以保 持椅子104平直。毕竟，椅子电机131必须以与支架105的旋转速度 成反比的速度旋转。通过一校正因子Kpv，第一信号在164中与第二控制信号相加。该 第二控制信号来自倾斜传感器161并在165中与期望的信号Pc比较。 该期望信号对应于倾斜传感器的一位置，该位置在载荷托架相对于垂 直位置取得期望定向时实现。在164中，产生的误差信号PE通过因子 Kp与上面所提到的编码器155和156的信号相加。产生的信号是对椅 子电机131的期望旋转速度(Vc)的量度。在166中，这一信号与椅子电机131的实际速度VF比较，该实际速度通过微分器167从编码器 160中获得。通过一常规的比例积分微分控制器(PID控制器)168， 生成一用于椅子电机131的控制信号lc。在不背离本发明范围的前提下可以进行各种变换。因而，每个齿 轮机构可具有一驱动电机。然而，仅有其中一个齿轮机构的其中一个 齿轮待驱动也是有可能的。在后一种情形下，第二齿轮机构具有一与 齿条啮合的齿轮，以能够检测该齿轮的旋转。正如描述的那样，脉冲发生器可直接连接至齿轮。然而，脉冲发 生器也可通过齿轮传动装置连接至与齿条啮合的齿轮。因而，脉冲发 生器可位于驱动电机的轴上。选择性的检测装置包括一微分器，该微分器被置于两个齿轮机构 的两个齿轮之间，以使其可被驱动。该微分器可具有一脉冲发生器或 其他传感器。通过所述微分器，该传感器检测出两个齿轮是以相同的 速度移动还是两个齿轮的其中一个齿轮的移动速度比另一个快。这个 信号可被直接提供给控制设备而无需比较两个编码器信号，如参考图6 所描述的那样。可选择地，检测装置和控制单元也可以被设计为机械装置。在这 种情况下，检测装置又包括，例如一微分器。微分器的驱动齿轮直接 通过齿轮传动装置驱动椅子以相对于支架调整椅子。这种情况下，相 关齿轮传动装置被看作是旋转装置，且相关齿轮之间的传动比被看作 是控制单元。根据本发明的倾斜提升单元也可以是运输单元而非楼梯提升机。 因而，根据本发明的倾斜提升单元也可沿一不同的导向装置延伸，如 轨道和齿条的组合，正如通常所说的齿条轨道(rack railway)。还可提供一轮椅平台而非椅子，其中轮椅平台以本发明中描述的 方式被保持于水平位置。载荷托架与支架间的可旋转连接可通过一轴实现，例如一电致动 电机接合至该轴上，如上面所述。可选择地，可旋转连接和旋转装置 可被集成，例如以两个动力缸的形式，如液压缸或气压缸。这两个缸 彼此隔一定距离布置，并且通过第一端部连接至支架并通过第二端部 连接至载荷托架。两个动力油缸以相反方向移动这一事实使得载荷托架相对于支架旋转运动。通过上述控制设备，倾斜传感器提供额外的精确性和/或安全性。 原则上，根据本发明的控制也可不借助倾斜传感器而执行。以这种方式，本发明提供了一种具有检测装置的倾斜提升单元， 该检测装置用于检测与齿条啮合的齿轮的旋转中的差异。这就产生了 可用于调整载荷托架的信号。其优势在于，控制设备对轨道内弯曲的 反应比(仅)使用一个倾斜度传感器的情况更快。在该情况下，由于 向上和向下弯曲能够通过检测装置直接读出，不必存储关于导轨的数 据。由于所需的大部分硬件在现有的楼梯提升机中已经存在，因而这 也是一种经济的解决方案。
权利要求
1、一种倾斜提升单元(2)，用于沿具有可变倾角的导向装置(3)输送载荷，包括一输送单元(5)，该输送单元设计来由导向装置(3)支撑并沿导向装置(3)移动，一载荷托架(4)，例如椅子或轮椅平台，该载荷托架可旋转地连接至输送单元(5)，旋转装置(31)，该旋转装置用于相对于输送单元(5)旋转载荷托架(4)，以及一控制单元(37)，该控制单元以载荷托架(4)相对于垂直位置占据一期望定向的方式驱动旋转装置(31)，其中输送单元(5)包括一输送框架(29)和至少两个齿轮机构(41)，其中每个齿轮机构(41)可旋转地连接至输送框架(29)并且每个齿轮机构包括至少一个齿轮(49)，所述齿轮用于与导向装置(3)的齿条(22)啮合，其特征在于用于检测齿轮(49)旋转差异的检测装置(55)，其中控制单元(37)是设计来基于检测装置(55)的观测值驱动旋转装置(31)的。
2、 如权利要求1所述的倾斜提升单元(2)，其中检测装置(55) 包括电子检测装置。
3、 如权利要求2所述的倾斜提升单元(2)，其中所述电子检测 装置包括至少一个旋转脉冲发生器(55)。
4、 如权利要求3所述的倾斜提升单元(2)，其中所述至少两个 齿轮机构(41)的每个齿轮(49)可旋转地连接至一分离的旋转脉冲 发生器(55)。
5、 如前述权利要求中任一项所述的倾斜提升单元(2)，其中控制单元(37)是电子控制单元。
6、 如前述权利要求中任一项所述的倾斜提升单元(2)，还包括 用于检测载荷托架(4)相对于垂直位置的角度的倾斜度计(161)， 其中控制单元(37)是设计来部分地基于倾斜度计(161)的观测值驱 动旋转装置(31)的。
7、 一种倾斜提升机(1),包括如前述权利要求中任一项所述的 倾斜提升单元(2)和一导向装置(3)。
8、 如权利要求7所述的倾斜提升机(1)，其中导向装置(3)是 一导轨(3)且包括一齿条(22)。
9、 如权利要求8所述的倾斜提升机(1)，其中从垂直截面看去， 齿条(22)大致延伸到导轨(3)的中心轴线的垂直下方或垂直上方。
全文摘要
沿具有可变倾角的导向装置(3)输送载荷的倾斜提升单元(2)。倾斜提升单元(2)包括由导向装置(3)支撑并沿导向装置(3)移动的输送单元(5)。倾斜提升单元(2)包括可旋转连接至输送单元(5)的载荷托架(4)。倾斜提升单元(2)包括旋转装置(31)和以载荷托架(4)相对垂直位置占据期望定向的方式驱动旋转装置(31)的控制单元(37)。输送单元(5)包括输送框架(29)和二齿轮机构(41)。齿轮机构(41)可旋转连接至输送框架(29)且包括齿轮(49)。齿轮(49)与导向装置的齿条(22)啮合。倾斜提升单元(2)还包括检测齿轮(49)旋转差异的检测装置(55)。控制单元(37)基于检测装置(55)的观测值驱动旋转装置(31)。
文档编号B66B9/08GK101268007SQ200680033350
公开日2008年9月17日 申请日期2006年10月5日 优先权日2005年10月6日
发明者D·弗罗伊金德维日 申请人:自由提升有限公司