一种直流提升吊篮的制作方法

本实用新型涉及一种直流提升吊篮，属于机械和电能领域。

背景技术：

高处作业吊篮是指悬挂机构架设于建筑物或构筑物上，提升机驱动悬吊平台通过钢丝绳沿建筑物立面上下运行的一种非常设悬挂设备，这种设备帮助作业人员进行高空作业或载物。目前常用的高空作业吊篮的机构和原理有多种，按照驱动力分为人力式、气动式、电动式；按照提升机类型分为：卷扬式、爬升式。

无论何种方式类型的高空作业吊篮，它们的电机驱动都会采用常规的380V交流动力电源，这种380V的电源在使用中暴露出很多不足之处。例如：电源电缆比较长，悬挂在吊篮上部，吊篮在运动时拖动电缆会造成电缆的损伤，需要电缆太长悬在空中，由于电缆自身的重量造成对电缆的拉拽，会伤害电缆，这两种对电缆的损伤轻则造成吊篮不能正常工作，重则漏电造成人员的伤害；由于使用的是380V电源，这个电压远远高于人体的安全电压，可能会产生对操作者的伤害，特别是在潮湿环境下这种危险会更大，另外在特定的工作环境下，例如锅炉内部等，行业内的安全规定，这种采用380V的电源的设备是严禁使用的；这种采用380V电源的吊篮会受现场电源影响，现场电源不是很方便时吊篮将无法工作；在吊篮上有专门承载电源电缆的箱子，不仅占用了吊篮上有限的空间，而且也增加了吊篮本身的自重。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种直流提升吊篮，其中，所所述直流提升吊篮包括：吊篮、工作钢丝绳、直流提升机、电源系统和电控系统；

所述直流提升机包括电机、联轴器、电磁刹车、限速器、蜗轮蜗杆传动副、齿轮传动副、钢丝绳绳轮；

所述吊篮包括栏体、左端部吊架、右端部吊架、底板和护栏；所述栏体、所述左端部吊架、所述右端部吊架、所述底板和所述护栏相互固定连接；

所述电源系统包括可充电电池组、充电器和控制保护电路；

所述电控系统包括主控电路板、直流电机驱动器、控制显示子系统、电源监控子系统、传感器和报警子系统；

所述主控电路板分别与所述直流电机驱动器、所述控制显示子系统、所述电源监控子系统、所述传感器以及所述报警子系统相连接；所述电源监控子系统与所述电源系统相连接；所述传感器设置在所述直流提升吊篮的相应位置；所述直流电机驱动器连接所述电机，所述主控电路板控制所述直流电机驱动器，所述直流电机驱动器控制所述电机；

所述工作钢丝绳一端固定于钢丝绳的吊点上，所述工作钢丝绳的另一端通过所述钢丝绳绳轮分别与所述左端部吊架和所述右端部吊架相连接；

所述电源系统为所述直流提升吊篮供电；

所述电机和电磁刹车通过联轴器连接，所述电磁刹车与所述限速器为同轴，并与所述蜗轮蜗杆传动副通过所述限速器相连接，所述齿轮传动副包括大齿轮和小齿轮，所述蜗轮蜗杆传动副通过蜗轮与所述齿轮传动副的所述小齿轮相连接，其中所述大齿轮与所述绳轮同轴连接，所述钢丝绳绳轮上缠绕有所述工作钢丝绳。

从动力传动方向看，当电源系统接通时，所述直流提升机的所述电机通过电机轴将动力依次通过联轴器、电磁刹车、限速器、蜗轮蜗杆传动副、齿轮传动副传送给钢丝绳绳轮，所述钢丝绳绳轮依靠摩擦力带动绳轮上的钢丝绳进行运动，从而拉动吊篮。

限速器是必要的装置，当电机轴的转速高的时候，这个装置由于离心力的作用向外运动，和一个固定的内腔发生摩擦，转速越快，离心力越大，摩擦越大，这样就限制了电机轴的转速的进一步上升，称为限速器。

本实用新型所要解决的技术问题是使用可充电电池组作为电源代替现场380V电源，是一种更为方便、安全的高空作业吊篮。

本实用新型提供一种直流提升吊篮，其中，所述可充电电池组为可充电锂电池组。

本实用新型提供一种直流提升吊篮，其中，所述钢丝绳绳轮上设有钢丝绳压紧装置。

本实用新型提供一种直流提升吊篮，其中，所述电机为直流无刷伺服电机。

所述吊篮优选包括：开拆分的栏体、可拆分的底板、两侧端部吊架、护栏。

本实用新型提供一种直流提升吊篮，其中，所述直流提升机还设有过载保护装置。

本实用新型提供一种直流提升吊篮，其中，所述电磁刹车具有手动释放装置。

本实用新型提供一种直流提升吊篮，其中，所述护栏上设置上限位传感器，并由所述电控系统控制。所述上限位传感器与所述电控系统相连接。

本实用新型提供一种直流提升吊篮，其中，所述吊篮还设有安全锁和安全钢丝绳，所述安全钢丝绳一端固定于钢丝绳吊点处，另一端通过安全锁与所述吊篮相连接。

本实用新型提供一种直流提升吊篮，其中，所示直流提升机数量为2个或2个以上。

本实用新型提供一种直流提升吊篮，其中，所述蜗轮蜗杆传动副和齿轮传动副的减速比为102：1。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

1、这种采用可反复充电的电池作为电源的高空作业吊篮，省去了采用传统交流电源的电缆，没有了由于吊篮上下运动造成的电缆磨损，由于没有电源电缆也减轻了吊篮的自重，留出更多的的空间方便操作人员活动；

2、这种采用可反复充电的电池组作为电源的高空作业吊篮，采用低压电池(36VDC)供电，相比交流380VAC的电源，更加安全可靠，符合国家有关安全用电标准和行业内部的安全用电规定；

3、这种采用可反复充电的电池组作为电源的高空作业吊篮，使用可充电的电池组作用动力和控制电源，方便携带，使用场合广泛，绿色环保无污染；

4、这种采用可反复充电的电池作组为电源的高空作业吊篮，采用多项安全保护设计，例如：安全锁、电机过流保护、超载保护、上限位保护、运动逻辑互锁等；使整个吊篮更加安全可靠；

上述所有设备零件均为本领域人员已知可获得的零件。

这种设备主要应用在：火电厂锅炉检修、风电场分级塔筒及叶片维护检修、水电大坝检修、建筑外墙粉刷装饰等领域。

附图说明：

图1：直流提升吊篮结构图；

图2：直流提升机结构图；

图3：电池组结构示意图；

图4：安全锁工作原理图；

图5：超载保护装置工作原理图；

图6：电磁刹车工作原理图。

附图标记：

1—上限位 2—安全锁 3—左端部吊架 4—直流提升机 5—电控系统 6—护栏7—工作钢丝绳8—安全钢丝绳 9—右端部吊架 10—底板 11—钢丝绳吊点 12—电源系统 13—连接电缆

21—直流无刷电机 22—电机输出轴 23—联轴器 24—电磁刹车固定摩擦盘 25—小齿轮 27—蜗轮 28—蜗杆 29—压紧装置 210—钢丝绳绳轮 211—大齿轮 212—限速器离心块 213—限速器摩擦腔 214—电磁刹车动子刹车片

100—电磁刹车固定摩擦盘 102—动子中心轮 103—安装螺钉 104—调整片105—紧定螺钉 106—刹车体 107—刹车手拨杆头 108—刹车手拨杆 109—刹车手拨杆架110—回转轴

41—压紧轮 42—飞块 43—锁块

51—触点a 52—触点b 53—压轮 54—连杆 55—弹簧 56—动轮 57—定轮

具体实施方式

下面的实施例仅用于进一步说明本实用新型但不限于本实用新型。凡基于本实用新型上述内容所实现的技术均属于本实用新型范围。

实施例1

本实用新型提供了一种采用可充电电池组供电的高空作业吊篮，见图1-6。

所述吊篮包括栏体、左、右端部吊架3和9、底板10、护栏6、工作钢丝绳7、直流提升机4、电源系统12、电控系统5和连接电缆13；

所述直流提升机4包括直流无刷电机21、联轴器23、电磁刹车、蜗轮27、蜗杆28、小齿轮25和大齿轮211组成的齿轮传动副、钢丝绳绳轮210、超载保护装置；

电磁刹车和蜗轮蜗杆传动副之间还设有限速器，由限速器包括离心块212和限速器摩擦腔213。

电磁刹车包括了主要刹车部件包括电所述电磁刹车包括电磁刹车固定摩擦盘100、电磁刹车动子刹车片214、动子中心轮102、安装螺钉103、调整片104、紧定螺钉105、刹车体106、刹车手拨杆头107、刹车手拨杆108、刹车手拨杆架109和回转轴110。

所述底板10、栏体、左、右端部吊架3和9和护栏6通过固接组成吊篮的基本结构；

所述电源系统包括可充电直流锂电池组、控制保护电路和充电器；

所述电控系统包括主控电路板、直流电机驱动器、控制显示子系统、电源监控子系统、传感器、报警子系统；

所述主控电路板分别与所述直流电机驱动器、所述控制显示子系统、所述电源监控子系统、所述传感器以及所述报警子系统相连接；所述电源监控子系统与所述电源系统相连接；所述传感器设置在所述直流提升吊篮的相应位置；所述报警子系统通过线路与主控线路板相连接；所述直流电机驱动器连接所述电机，所述主控电路板控制所述直流电机驱动器，所述直流电机驱动器控制所述电机21；

所述工作钢丝绳7一端固定于钢丝绳吊点11上，另一端通过钢丝绳绳轮210与所述左端吊架3和右端吊架9相连接；

所述电源系统12、电控系统5和机械系统通过连接电缆13和工作钢丝绳7相互连接；所述机械系统通过所述工作钢丝绳7将吊篮整体上下移动。

从动力传动方向看，当电源系统12接通时，所述直流提升机4的所述直流无刷电机21通过电机输出轴22将动力依次通过联轴23器、电磁刹车、限速器、蜗轮27和蜗杆28传动副、小齿轮25和大齿轮211组成的传动副和钢丝绳绳轮210，所述钢丝绳绳轮210依靠摩擦力带动绳轮上的工作钢丝绳7进行运动，从而拉动吊篮。

钢丝绳绳轮210上设有压紧装置29。

吊篮的端部吊架3和9上设有安全锁2和安全钢丝绳8，还在上限位1设有上限位传感器。

当整个吊篮准备就绪后，电磁刹车抱闸刹车，操作人员按下电控箱操作面板上的上升或下降按钮，电控箱中的直流电机驱动器利用电池组供电驱动直流提升机内部的直流电机准备上下运动，在运动的开始瞬间，电磁刹车松开，吊篮在直流提升机4的拉动下沿着工作钢丝绳7上下运动。直流提升机4安装在吊篮的左右端部吊架3和9两侧，电控系统5及电源系统12悬挂在吊篮中间的护栏6上。在吊篮两端的左右端部吊架3和9各装有一个安全锁2，这个安全锁2可以沿着安全钢丝绳8跟随吊篮上下移动，当发生吊篮下降速度超速时锁紧安全钢丝绳8，起到保护吊篮的作用。

可反复充电的电池组作为电源的高空作业吊篮采用高性能锂铁电池组为整个系统供电，是实现吊篮上下的动力源，电池组优选由240节电池组成，10串24并，电池容量大于48AH，标准电压为37V，标准放电电流为160A，短时最大放电电流为260A，充电电流为8A。如图3所示，电池组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；电池组控制保护电路和主控电路板连接，主控电路板随时监控电池组工作状态，确保电池组充放电工作可靠。主控电路板和直流电机驱动器控制在吊篮向下运动时，对电池组进行充电，把负载的重力势能变成电能以化学能的方式存贮在电池内部，不仅增加了电池的续航能量还节省了能源，在负载800KG(包括吊篮自重和吊篮上面的载荷)时，该电池组充满电后，可连续运行700米以上。

电磁刹车

电磁刹车的作用是防治在电机失去动力、停止等状态下，吊篮在负载重力的作用下拉动工作钢丝绳7绳轮转动从而使整个吊篮下坠，提升机及重物失去控制，这种情况是非常危险的。在吊篮上升过程中，直流电机即将转动但是扭矩未达到一定程度时，电磁刹车没有电，靠电磁刹车内部的弹簧将动子刹车片214和固定摩擦盘100压在一起，实现抱闸，当直流电机扭矩等到一定程度后，电磁刹车得电，电磁力将弹簧进行压缩，动子刹车片214和固定摩擦盘100松开，实现松闸，电机开始将动力传递给涡轮蜗杆传动副及绳轮上，钢丝绳绳轮210及压紧装置29压紧工作钢丝绳7，摩擦力将工作钢丝绳7拉下，吊篮开始上升。在停止的时候，电机21速度降到一定程度即将停止时，电磁刹车失电抱闸。这样的控制方式就是电机一旦即将停止时电磁刹车失电抱闸，保证负载不反驱绳轮转动，造成整个吊篮下坠。

电磁刹车优选能够提供的额定扭矩是23Nm，电机的额定功率为1.15kw，额定扭矩7Nm的刹车，蜗轮蜗杆减速及齿轮减速机的减速比优选是102：1，钢丝绳绳轮能够提供最大摩擦时有效半径优选在107mm。电磁刹车上有一个手拨杆108，在电机无法提供动力时(电池没电或吊篮故障时)，人工扳动手拨杆108，压缩电磁刹车内部弹簧，电磁刹车内部动子刹车片和固定摩擦盘开始分离，摩擦力下降，在负载重力的作用下，吊篮进行下降，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。另外在电磁刹车和涡轮蜗杆传动副之间装有限速器，在手动下降时，当速度大于设定值时，限速块上的离心块的离心力使离心块212向外移动与摩擦腔213接触产生摩擦力，阻止下降速度进一步提高，这个摩擦力与下降速度的平衡从而达到下降速度在设定的速度以内，进一步保证吊篮和人员的安全。

直流提升机4的工作钢丝绳7的进绳处设置超载传感器，所述传感器通过线路与电控系统5相连接。

超载传感器安装在直流提升机内部，优选在钢丝绳进绳处，如图5所示，当提升机负载变大时，钢丝绳上拉力加大，钢丝绳的张力大于弹簧55的弹力，动轮56、连杆54、压轮53一起向左运动，当运动到一定程度时，压轮将触点b52压到触点a51，两触点闭合，实现超载检测，适当调整触点a51和触点b52的距离就可以调整超载的设定值。这种超载检测能实时检测负载的大小，当负载大于设定值后，触点闭合，电控系统得知超载后，禁止直流钢丝绳提升机上升。从而保证了过度的载荷造成设备的损坏或人员的坠落，起到安全防护功能。

直流提升机4的直流电机为伺服电机，电控系统5不断监视和调整直流电机速度，在电控系统中还可以检测电机温度、吊篮负载、上限位1等，实现安全运行。

提升机电机属于永磁直流无刷伺服电机，低速大扭矩，优选在1100rpm以下，恒扭矩输出，在1100rpm以上，恒功率输出，这个电机带有同轴编码器，可以实时检测电机的速度；该电机有温度传感器，可以实时检测到电机温度变化。同轴编码器和温度传感器可与电控系统通过电缆相连接，在电控系统的显示面板上显示。

所述吊篮优选2个直流提升机。

速度同步跟随控制，吊篮左右各安装一个直流提升机分别运行，在上下运行过程中，需要保证吊篮左右高度相对一致，不能完全达到水平也要保证不水平度不超过8度，由于两个提升机不能完全一致运行，这样就需要在控制中进行同步跟随控制，这种控制就是以一台提升机为主，这个主提升机以设定速度进行上下运动，另一台提升机为副提升机，根据主提升机速度在时间的积分(距离)为跟随目标，不断调整转速，当副提升机端行走距离低于主提升机端的距离时，提高副提升机的速度以保持吊篮左右行走距离一致，同理，当副提升机端行走距离高于主提升机端的距离时，降低副提升机的速度以保持吊篮左右行走距离一致，这样就在整个上升下降过程中保持吊篮相对水平，这种控制方法是交流提升机作为提升动力难以比拟的。

如图1所示。端部吊架3和9和底板10、栏体6通过固定连接(优选螺栓连接)成一个整体，两个直流提升机通过螺栓固定在左、右两侧端部吊架上，两个安全锁2也安装在两侧端部吊架3和9上，电控系统5和电源系统12通过挂钩挂在栏体6中间位置，电控系统5、电源系统12和直流提升机通过电缆进行连接。两个直流提升机使用两根工作钢丝绳7，两个安全锁2使用两根安全钢丝绳8，相应的钢丝绳与提升机或安全锁2相匹配。

如图2所示，电机驱动器控制直流无刷伺服电机进行运转，电机输出轴22将动力通过联轴器23转到电磁刹车上，电磁刹车得电电磁铁吸合，电机输出轴22直接和电磁刹车动子刹车片214连接，电磁刹车动子刹车片214将动力传输上涡轮蜗杆传动副输入轴，经过减速后，在经过齿轮传动副减速后动力传到钢丝绳绳轮210上，驱动绳轮进行转动，绳轮外端绳槽与压紧装置29夹紧钢丝绳，通过摩擦力牵引钢丝运动，由于钢丝绳静止悬挂，直流提升机就带动高空作业吊篮沿着钢丝绳进行上下运动。

本实用新型涉及的这种采用可重复充电的电池作为动力的吊篮装有两个限位开关传感器，分别装在吊篮的两侧，当吊篮向上运行两个限位开关传感器任一触碰到上方障碍物或者工作钢丝绳限位盘时，限位传感器触发一个信号通过直流提升机给主控电路板，主控电路板控制直流提升机只能下降不能上升。这种设计可以有效的避免了吊篮向上运行中的冲顶。

如图4所示，安全锁设计：在吊篮采用四根钢丝绳，其中两根是工作钢丝绳7，安装在吊篮上的两个直流提升机拉动这两个工作钢丝绳7带动吊篮整体进行上下运动，另两个是安全钢丝绳8，穿过安装在吊篮两侧的安全锁2，安全锁2也叫离心安全锁，具有绳速检测和离心触发机构，当吊篮的下降速度超过一定数值，飞块42产生的离心力克服弹簧的约束力向外甩到一定程度时，触动等待中的执行元件，压紧轮41通过弹簧作用把钢丝绳压到飞块42，保持飞快42和钢丝绳的接触，当飞块42在钢丝绳的作用下转速上升到一定程度后，飞块42在离心力作用下带动锁绳机构上的锁块43闭合锁死钢丝绳，带动锁绳机构动作，将锁块锁紧在安全钢丝绳上。

所述电控系统具体包括主控电路板、电机驱动器、各种继电器接触器、操作和显示系统、报警子系统、相关电路组成；电控系统包括电控箱。控其电缆的各个系统的运作，指示和报警。

主控电路板：

主控电路板负责整个吊篮系统的逻辑整合、故障分析、速度设定等，是控制系统的核心部件，采用单片机编程控制。逻辑控制是根据吊篮的实际工作状态来调整运行：当吊篮出现上限位报警和超载报警时，吊篮只能下降不能上升；当检测到绳末端时，相应的提升机只能上升不能下降；当出现驱动器报警时，吊篮不能上下运行，除非人为解除故障后进行驱动器复位。其他逻辑互锁包括：上下运行互锁、左右提升机运行方向互锁等。

电控系统中的主控电路板和直流电机驱动器控制在吊篮向下运动时，对电池组进行充电，把负载的重力势能变成电能以化学能的方式存贮在电池内部，不仅增加了电池的续航能量还节省了能源，在负载800KG(包括吊篮自重和吊篮上面的载荷)时，该电池组充满电后，可连续运行700米以上。

电机驱动器和直流无刷电机：

主控电路控制两个电机驱动器，电机驱动器驱动提升机上直流无刷电机运转，为了适应吊篮上的不同的负载情况，电机驱动器对驱动电流进行检测，负载增加电流增加，否则减小电流，这样的控制实现了负载闭环控制。电机一端装有编码器，驱动器通过电机的编码器信号实时测定电机的转速，驱动器调整电机的驱动电流频率，从而达到调整电机转速，实现在转速方面的闭环控制，电机的转速从0-1500r/min可以无极可调，这种电机的控制可以调整加速时间和减速时间，使吊篮运行比交流电机驱动更加平稳可靠。在电机定子上装有温度传感器，驱动器接受这个温度传感器的信号，实时检测电机定子上温度的高低，当温度超过设定温度时，驱动器降低电机的转速来减小电机定子上的电流，来减小电机定子上的温升，防止由于电机温度过高而损坏电机。

所述电控系统中还设有直流空气开关；

在电控系统的电控箱内部有直流空气开关，负责连接电池组和电控系统，空气开关具有限流保护的功能，当电控箱内部或电机等用电器出现短路的时候，切断电路，以保护电池组和用电器，这个功能和电池组内部的输出限流保护构成防止电路短路的双重保护。这个空气开关需要人工手动合闭。

操作显示面板

操作和显示面板在电控箱箱门上，上面有报警显示灯、操作开关按钮和电池电量LED显示。操作显示面板和电控箱内部主控电路板等进行信号交互。包括了报警指示灯，运动操作按钮，电源开关按钮，速度选择，照明灯等开关。

急停开关

急停开关设计：在电控箱上操作面板上装有急停开关，当吊篮工作出现异常时，操作人员按下急停开关，急停开关切断设备电源，电磁刹车没电自动刹车，这样吊篮就立即停止不会造成坠落的危险。

电磁刹车和电机驱动、急停开关的双连锁：当电机停止时、驱动器故障、急停开关按下时、电池没电等情况时，电磁刹车没电立即刹车。

电流保护：驱动直流提升机的电流存在多重电流过流保护措施，首先是驱动器中的电流保护，一定的负载需要电机一定的扭矩，在其他条件不变的情况下，一定的电流产生一定的扭矩，为保护电机的正常工作以及温升过快，需要对电流进行限制，当实际电机的驱动电流超过驱动器设定电流时，驱动器报警并不允许电机电流进一步上升；其次是电池组内部电路的对电池组输出电流的控制，电机需要的电流大，电池组就需要输出大的电流，当电机过流或者外部电路发生短路现象时，电池组检测到大的电流会自动切断电池组电流的输出，从而保护电控系统，出现这个现象不能自动恢复，必须采用充电器进行激活；第三是空气开关的电流保护，当空气开关通过的电流较大时，空气开关自动跳闸，切断电路，从而保护电机或者其他地方的短路。这三重电流保护防止电机过流或者其他短路现象的发生。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制，应当指出的是，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改造，这些都属于本实用新型的保护范围，因此，本实用新型专利的保护范围以所附权利要求为准。