一种带有实时监控功能的绳传动安全结构的制作方法

本实用新型涉及一种具有实时监控功能的绳传动机构。

背景技术：

绳传动是靠紧绕在槽轮上的绳索与槽轮间的摩擦力来传递动力和运动的一种机械传动方式，其优点是能传递长距离的平行轴或任意位置轴之间的旋转运动和直线运动，传动零件结构简单、加工方便，传动平稳，无噪音、无振动和冲击，因此具有广泛的应用领域。在实际应用中，应用于绳传动的传动绳索应用最多的是钢丝绳，一般只使用一根钢丝绳来传动动力。但是，由于钢丝绳断裂导致的传动系统失控，进一步引发设备故障的情况非常多。传动的防范手段主要靠事前预防，例如不断提高传动绳索质量、定期检查、定期更换绳索等。但设备发生故障后，一般还需要人员发现并报修，对此类设备的售后服务成本增加了用户等待成本，降低了用户的使用体验水平。

技术实现要素：

本实用新型的目的是：提供一种能够在故障发生时进行监控和信息反馈的绳传动机构。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供了一种带有实时监控功能的绳传动安全结构，包括传动绳索，传动绳索的一端与载荷相连接，传动绳索的另一端绕经滑轮总成后与驱动机构相连，滑轮总成包括绕有传动绳的滑轮，由传动绳带动滑轮转动，其特征在于，所述滑轮总还包括与滑轮同步转动的反馈机构及传感机构，传感机构感应转动中的反馈机构以给出反映滑轮转速的信号。

优选地，所述传动绳索带动所述载荷沿轨道移动，在轨道上设有用于分段式制动所述载荷的分段式制动机构。

优选地，所述分段式制动机构包括设于所述轨道上的多个状态可在锁止状态及解锁状态间切换的锁定点；锁定点处于解锁状态时，所述载荷可沿所述轨道自由通过锁定点，锁定点处于锁止状态时，所述载荷在锁定点处被锁定；通过状态变化的锁止点将所述轨道限定的所述载荷的运动轨迹划分段，其中，相邻两个状态变化的锁止点为一段轨迹段，所述载荷沿各轨迹段分段移动。

优选地，每个所述锁定点包括一个自动复位锁定总成，所述分段式制动机构包括锁止驱动总成，由锁止驱动总成带动自动复位锁定总成的状态在所述锁止状态与所述解锁状态之间切换；自动复位锁定总成处于所述解锁状态时，所述载荷可沿所述轨道自由通过自动复位锁定总成，自动复位锁定总成处于所述锁止状态时，所述载荷在自动复位锁定总成处被锁定。

优选地，所述自动复位锁定总成包括由所述锁止驱动总成驱动且状态在所述锁止状态与所述解锁状态之间切换的遮挡机构、状态与遮挡机构的状态同步变化的旋转制动机构、自复位机构及基座；基座上设有用于限定所述旋转制动机构运动范围的转动空间；处于所述解锁状态的遮挡机构让基座的转动空间露于外，使处于所述解锁状态的旋转制动机构可在转动空间内自由转动，所述载荷可自由通过旋转制动机构，旋转制动机构转动时，使自复位机构产生让旋转制动机构回复原位的回复力；处于所述锁止状态的遮挡机构遮蔽基座的转动空间，将旋转制动机构锁死，使旋转制动机构处于所述锁止状态，由旋转制动机构将所述载荷锁定。

优选地，所述传动绳索包括至少一根主动力绳索及至少一根备用绳索。

优选地，所述驱动机构连接有驱动模块，驱动模块与通信模块一相连；所述传感机构连接有信号采集模块、信号处理模块及计算模块，信号处理模块及计算模块与通信模块二相连。

本实用新型提供了一种带有实时监控功能的绳传动结构，结构简单合理、信息反馈速度快、用户等待成本低，产品使用体验好，克服了现有绳传动信息反馈方法的不足。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的立体图；

图2为本实用新型第一实施例的主转向滑轮总成正视图；

图3为本实用新型第一实施例的主转向滑轮总成立体图；

图4为本实用新型第一实施例的细节示意图；

图5为本实用新型第二实施例的立体图；

图6为本实用新型第二实施例的细节示意图；

图7为本实用新型第二实施例的主转向滑轮总成立体图；

图8为本实用新型第二实施例的主转向滑轮总成剖面图；

图9为本实用新型第一实施例的监测绳传动结构运动状态的判断处理流程。

具体实施方式

为使本实用新型更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实施例中，将上下方向定义为高度方向、左右方向定义为长度方向、前后方向定义为宽度方向。

实施例一

如图1所示，本实例施公开的一种绳传动机械结构包括框架1、主转向滑轮总成2、副转向滑轮总成3、绳索4、分段式制动机构5、绳索驱动电机总成6、载荷7和制动机构驱动电机8。

框架1顶部设置绳索驱动电机总成6，绳索4一端连接驱动电机总成6，另一端通过主转向滑轮总成2和副转向滑轮总成3的转向后连接到载荷7上。当需要拉起载荷时，驱动电机总成6拉动绳索4，绳索4拉动载荷7向上运动。当需要放下载荷7时，驱动电机总成6反向运动释放绳索4，载荷7受重力作用拉动绳索4下降，因此该传动结构合理。框架1两边设置分段式制动机构5，分段式制动机构5末端设制动机构驱动电机8，其中载荷7两端在分段式制动机构5所限制的运动区域内运动。

结合图2及图3，主转向滑轮总成2包括滑轮架2-1，滑轮架2-1两边对称设置有带薄圆齿片的滑轮2-2，两个带薄圆齿片的滑轮2-2由滑轮轴2-3固定在滑轮架2-1上，滑轮架2-1两边再分别设置传感器2-4。绳索4经过其对应的滑轮2-2实现转向时带动滑轮2-2转动，该滑轮2-2对应的传感器2-4产生电信号，通过解析该电信号即可计算滑轮2-2转动速度并进一步计算绳索4收放的理论速度v1，将驱动电机总成6运转的速度换算为绳索4收放的计算速度v2，两个速度相互对比后可快速判断传动结构是否正常工作，若有故障则可确定故障范围。因此可实现传动速度的实时监控，并在传动结构发生故障时快速判断故障范围。

结合图4，绳索4分为左边绳索4-1和右边绳索4-2，分别设置主传动绳索4-1-1、4-1-3、4-2-1、4-2-3和备份绳索4-1-2、4-1-4、4-2-2、4-2-4。若四根绳索任意断裂一根或左右两边各任意断裂一根，传动系统仍能正常运转，相比只使用一根绳索的传动情况提高了安全性。另一方面，系统自动上报维修需求，售后维修人员可根据实际情况合理安排维修时间上门维修设备，因此用户的使用体验将得到提升，由于设备故障造成的损失得到较大程度控制，由于售后人员有充足的时间合并同一个区域内的上门维修需求，因此可降低企业的售后服务成本。

分段式制动机构5设置两根限位轨道5-1限制载荷7的运动区域。限位轨道5-1分为若干段，每一段都设置槽口5-2，在限位轨道5-1一侧的槽口5-2中部设置载荷制动片5-3，载荷制动片5-3能以槽口中部的中心为原点转动。载荷制动片5-3一端由复位弹簧5-4固定在复位柱5-5上，因此载荷制动片5-3在无限制时可以让载荷7自由通过，即载荷7自由通过时推动载荷制动片5-3绕槽口5-2的中心转动，载荷制动片5-3同时拉动复位弹簧5-4。载荷7通过后，复位弹簧5-4拉动载荷制动片5-3恢复原状态。在限位轨道5-1与载荷7接触面的对面设置旋转挡片5-6和制动基座5-7。载荷制动片5-3在制动基座5-7限制的空间内旋转，当旋转挡片5-6挡住载荷制动片5-3的运动路径时，载荷制动片5-3被锁死，载荷7不再能通过限位轨道5-1限制的运动区域，由此实现了载荷7的制动效果。而旋转挡片5-6由旋转轴5-8带动，旋转轴5-8的末端与制动机构驱动电机8连接，最终，控制制动机构驱动电机8的开启关闭即可控制分段式制动机构5的开关，进而控制载荷7的运动。

旋转挡片5-6平时处于锁定状态，即挡住载荷制动片5-3的运动路径，当载荷7需要正常通过时，制动机构驱动电机8驱动旋转轴5-8转动，进一步带动旋转挡片5-6转动，解除对载荷制动片5-3的锁定，载荷7推动载荷制动片5-3绕槽口5-2的中部中心点转动，载荷制动片5-3同时拉动复位弹簧5-4，载荷7通过后，复位弹簧5-4拉动载荷制动片5-3恢复原状态，制动机构驱动电机8再次驱动旋转轴5-8并进一步带动旋转挡片5-6转动，恢复对载荷制动片5-3的锁定，至此完成一次通行循环。当绳索4同时全部断裂时，载荷7在重力作用下必然不受控的以接近自由落体的速度下坠，在载荷制动片5-3解锁前运动到制动区域并最终被拦截。载荷7的运动路径分为若干段，传动结构正常运行时载荷7正常通过，传动结构故障时特别是当绳索4主用备用绳索同时断裂时，载荷7会被拦截在最近的一个制动点，其垂直下落的距离以分段式制动机构5每一段的长度为限，以此最大程度的减小了载荷7下坠过程中对结构的冲击以及载荷7内部的破坏。

驱动电机总成6和制动机构驱动电机8连接有通讯模块和电机控制模块等，主转向滑轮总成2连接有传感器信号处理模块和通讯模块，实现部件间通信、传感器反馈及电机控制功能。

本实用新型通过设置一种带有实时监控功能的绳传动安全结构实现了绳传动结构的运动信息实时反馈的主动安全功能和绳索断裂后载荷下滑过程中的分段制动的被动安全功能，具体是框架1顶部设置一个驱动电机总成6，电机带动绳索4，绳索4通过主转向滑轮总成2、副转向滑轮总成3的两次转向后，拉动载荷7上下移动。进一步的，主转向滑轮总成2中设置传感器2-4感应滑轮2-2转动，因此可通过传感器2-4反馈的信号计算滑轮2-2点转动速度并进一步计算绳索4收放的理论速度v1，将驱动电机总成6运转的速度换算为绳索4收放的计算速度v2，两个速度相互对比后可快速判断传动结构是否正常工作，若有故障则可确定故障范围。本发明设置了主传动绳索和备份绳索，当任意断裂一根绳索或两边各断裂一根绳索时，其对应的绳索4理论速度v1将为0，则一方面系统仍然可以继续正常运转，同时，系统自动上报维修需求，售后维修人员可根据实际情况合理安排维修时间上门维修设备，因此用户的使用体验将得到提升，由于设备故障造成的损失得到较大程度控制，由于售后人员有充足的时间合并同一个区域内的上门维修需求，因此可降低企业的售后服务成本。另一方面，若主传动绳索和备份绳索同时断裂，则载荷7在重力作用下下滑，其实际下滑速度必定大于正常设定下滑速度，即分段式制动机构5中，旋转挡片5-6尚未打开时载荷7已触碰到载荷制动片5-3，因此载荷7最大的不受控下滑距离以分段式制动机构5的分段距离为限，能有效减小载荷7从较高位置自由落体下滑所带来的损伤。

基于上述机构的用于监测绳传动结构运动状态的判断处理流程包括以下步骤：

s1)启动驱动电机总成6；

s2)计算驱动电机总成6处绳索的平均收放速度v2，继续步骤s3)。

s3)绳索4带动主转向滑轮总成2处滑轮转动，计算各个滑轮转动单位时间内各绳索传动的平均收放线速度v1-i-j，其中i＝1、2，j＝1、2、3、4，并进行如下判断：

t1)v2＝v1-i-j：设备正常，转步骤s5)；

t2)v1-i-j＝0：绳索4-i-j断裂，进一步判断如下：

m1)累计断裂1根绳索：设备继续工作,转步骤s4)至s5)；

m2)累计断裂2根及以上绳索：断裂绳索是否是同一侧的两根绳索，若否设备继续工作并转步骤s4)至s5)；若是设备紧急停机并报警、通知售后马上上门维修。

t3)v2<v1-i-j：绳索4-i-j在该时间段内收放异常，在绳索驱动电机总成6处需排查咬绳等故障；转步骤s4)至s5)；

t4)v2>v1-i-j：主转向滑轮总成2处滑轮有停转现象，排查主转向滑轮总成2处绳索与滑轮接触点摩擦力不够或滑轮内的轴承有损坏等故障；转步骤s4)至s5)

s4)将相应数据及分析结果反馈到系统反馈界面，售后人员准备零备件并安排上门维护时间；跳转步骤s5)。

s5)判断设备是否工作完毕，若是则停机，若否则重复步骤s2)至s4)。

实施例二

参见图5和图6，本实施例与实施例一不同之处在于：载荷7的拉动点降低为左右各1个，因此设置分段式制动机构5的限位轨道5-1为两根,载荷制动片5-3、复位弹簧5-4、复位柱5-5设置在限位轨道5-1其中一根上，旋转挡片5-6、制动基座5-7、旋转轴5-8设置在限位轨道5-1的另一根上；各部件相互配合关系依旧不变。

参见图7和图8，主转向滑轮总成2，其不同于实施例一之处在于：滑轮2-2为带永磁铁的滑轮，传感器2-4为霍尔传感器，滑轮2-2转动时永磁铁形成的磁场强度产生变化，因此霍尔传感器2-4产生信号进一步可计算出滑轮2-2的旋转速度。