一种组合驱动的家用平台电梯的制作方法

本实用新型涉及一种家用平台电梯，尤其涉及一种基于螺杆螺母多种组合驱动和控制运行的家用平台电梯，属于机电应用技术领域。

背景技术：

随着城市化建设的推进，人们生活水平和建筑技术上的不断提高，各种高度的建筑层出不穷地出现在了人们的周围。有高耸入云的摩天大楼，有占地面广的各种商业、交通枢纽的大楼，有不同层数、层高区分的住宅、办公楼宇等，无论在外观上还是内部装饰上，为人们带来了社会发展欣欣向荣的生活感受。在众多的房屋建筑中，别墅、敬老院乃至地铁、医院等特殊通道中，为了解决老年人或腿脚提前失灵人士上下楼不便的问题，常常需要用到相对小型的家用电梯。

目前家用电梯主要以曳引驱动，液压驱动及螺杆螺母驱动等几种形式。其中占据市场主导的是曳引驱动电梯，而曳引电梯一般需要对重块来平衡轿厢重量，井道内需要额外布置轿厢导轨，对重导轨和对重铁，使得轿厢利用率较低。

从电梯运行状态来看，部分曳引驱动电梯配置了电控应急救援，其工作原理是在安全回路没有破坏，利用同一套驱动系统（变频器或电机）低速度运行，以类似于电梯检修模式运行。也有部分曳引驱动电梯由于结构原理无法设置备用驱动主机，仅通过手动盘车驱动轿厢到达合适位置。

从家用平台电梯角度来看，目前电梯出现系统故障失灵后，通常情况下需要等待维保单位的专业技术人员赶赴现场救援、维修。由于家用（特别是安保性更高的别墅），往往无法保证维保救援迅速到位，对于被困于电梯中的老弱幼小病人，造成了生理上和心理上较为严重的安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的旨在提出一种组合驱动的家用平台电梯，解决家用电梯发生系统故障时无法使用户快速脱困的问题。

本实用新型实现上述目的的技术解决方案是，一种组合驱动的家用平台电梯，其特征在于包括：

一对导轨，沿电梯宽度向分布并固定于坑底中保持竖直；

一根螺杆，穿接并轴向定位于吊梁板中，所述吊梁板跨接固定于一对导轨的顶端；

主驱动单元，于主驱动框架内集成装接有主驱动电机、主驱动螺母和失电制动器，所述主驱动螺母套接于螺杆上螺纹啮合并传动连至主驱动电机的输出轴，所述失电制动器套接于螺杆上并受控对主驱动螺母进行制动，且主驱动框架通过两侧一体装接的一组以上滑块卡接于导轨上间隙滑动；

辅驱动单元，具有装接于吊梁板上的蜗轮蜗杆减速机，所述螺杆的顶端与蜗轮相接，且螺杆与减速机失电状态下自锁的蜗轮保持同步、径向止转，并受得电状态的减速机驱动与蜗轮跟转；

以及轿厢平台，装接固定于主驱动框架底部且乘客站立区域呈水平设置。

上述组合驱动的家用平台电梯，进一步地，所述螺杆的底端相对坑底悬空设置，且螺杆与相接的主驱动框架和轿厢平台自适应铅锤。

上述组合驱动的家用平台电梯，进一步地，所述螺杆的主体设为间距与主驱动螺母相匹配的螺纹段，且螺杆临近顶端的上段为阶梯状变径的光轴段；吊梁板内装接有第一轴承和联轴器，所述光轴段穿接于第一轴承中轴向定位，且与蜗轮对接于联轴器中径向同步随动。

上述组合驱动的家用平台电梯，进一步地，所述主驱动框架内通过u型加强支架悬接设有制动底板和主驱动底板，其中主驱动螺母装接于主驱动底板上，并通过传动皮带与主驱动电机传动相连，主驱动螺母受控转动并连同整个主驱动框架沿螺杆竖直向位移、定位；所述失电制动器定位装接于制动底板上并面向主驱动螺母释放、施加径向制动力。

上述组合驱动的家用平台电梯，更进一步地，所述主驱动螺母与主驱动底板之间设有由外圈、内圈、球珠组成的调心推力球轴承，其中主驱动底板与外圈一体相接，主驱动螺母与内圈一体相接，且外圈通过与内圈之间所夹设的球珠在空间球面内滑动。

上述组合驱动的家用平台电梯，更进一步地，所述失电制动器基于制动底板装接设有制动本体和内接的电磁线圈、弹簧、带摩擦片的制动盘，所述制动盘的内环面设为内花键，且制动盘通过与内花键相配接的外花键套管、十字滑块和主驱动螺母传动相接并同步转动，电磁线圈得电状态下克服弹簧力，制动盘浮空于制动底板并与主驱动螺母自由跟转；电磁线圈失电状态下弹簧张紧，制动盘与制动底板接触摩擦止动。

上述组合驱动的家用平台电梯，再进一步地，所述十字滑块与外花键套管的连接处留有能径向位移、补偿轴向倾斜的空隙。

上述组合驱动的家用平台电梯，更进一步地，所述主驱动底板设有与传动皮带匹配靠接的一套以上张紧轮组件，且张紧轮组件中张紧轴与张紧外轮之间设有调心球轴承。

上述组合驱动的家用平台电梯，进一步地，主驱动单元中所述主驱动螺母底侧设有一个安全螺母，所述安全螺母旋接于螺杆上并与主驱动螺母之间相隔设有零荷载间隙，且安全螺母与主驱动螺母键接一体转动。

上述组合驱动的家用平台电梯，进一步地，所述导轨水平向的截面形状为平底部和阔头部的一体弯折成型状，所述滑块环抱状套接于阔头部之上且滑块与阔头部的接触面或接触切面相对平底部所在面的夹角介于45°~70°。

应用本实用新型的家用平台电梯设计，具备突出的实质性特点和显著的进步性：该电梯利用辅驱动单元控制螺杆在不同驱动方式下切换止动和转动，保障了主驱动故障后轿厢平台能被辅助驱动至合适位置使乘客脱困；同时通过引入螺杆铅锤、导轨工作面锐角化倾斜和调心推力球轴承优化了轿厢平台竖直移动的平衡性，降低了电梯运行所产生的噪音。

附图说明

图1是本实用新型家用平台电梯核心构件的正向立体结构示意图。

图2是本实用新型家用平台电梯核心构件的背向立体结构示意图。

图3是本实用新型家用平台电梯中吊梁板处的轴剖结构示意图。

图4是本实用新型家用平台电梯中主驱动单元内构件的轴剖结构示意图。

图5是图1中a部分的特写结构示意图。

图6是图1中b部分的轴剖结构示意图。

具体实施方式

以下便结合实施例附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详述，以使本实用新型技术方案更易于理解、掌握，从而对本实用新型的保护范围做出更为清晰的界定。

本实用新型设计者针对现有家用电梯，尤其是独户别墅使用的家用平台电梯在发生故障后应急使用方面的诸多不足，仰赖于长期的生产经验，对传统电梯结构进行多方面改良，创新提出了一种组合驱动的家用平台电梯，能够普及性用于别墅建设及家庭装修应用领域，一方面提供了家庭住户上下楼层低噪、平稳的驾乘体感，另一方面使得电梯在常规供能失电或主驱动系统故障停机时，得以通过较小功率的备用电源将电梯平缓地送达下一楼层，从而避免用户受困于轿厢之中，方便用户快速脱困自救。

首先结合图1、图2、图3和图4所示从本实用新型优选实施的结构概述来看，该家用平台电梯的结构组成包括：一对导轨1，沿电梯宽度向分布并固定于坑底中保持竖直，作为起导向和电梯平衡作用的主要受力结构件，该导轨为深埋浇注式固定于坑底，且随高度向分布连接固定于坑壁，保持竖直向的线性和刚度。一根螺杆2，穿接并轴向定位于吊梁板12中，该吊梁板12跨接固定于一对导轨1的顶端，与导轨1围构成电梯最大范围的框架结构，并作为辅驱动的安装载体。主驱动单元3，于主驱动框架31内集成装接有主驱动电机32、主驱动螺母33和失电制动器34，其中主驱动螺母33套接于螺杆2上螺纹啮合并传动连至主驱动电机32的输出轴，而失电制动器34也套接于螺杆2上并受控对主驱动螺母33进行制动，且主驱动框架31通过两侧一体装接的一组以上滑块9卡接于导轨1上间隙滑动；具体的细节结构及传动过程后文详述。基于螺杆的本实用新型创新特点，该辅驱动单元4具有装接于吊梁板12上的蜗轮蜗杆减速机41，螺杆2的顶端与蜗轮蜗杆减速机41的蜗轮相接，且螺杆与减速机失电状态下自锁的蜗轮保持同步、径向止转，即在主驱动单元驱动电梯升降作业过程中，螺杆保持止转状态；而在电梯主驱动升降故障时，该螺杆则受得电状态的减速机驱动与蜗轮跟转。最后轿厢平台5，装接固定于主驱动框架31底部且乘客站立区域呈水平设置。该乘客站立区域需要具备较高的承重能力，而由于该轿厢结构的简化，其与主驱动框架的连接成型位置仅为单边，因此需要强化连接结构。可选的解决方案包括在乘客站立区域底部增设三角支撑架，或者在连接处表面增设强化坡面51。该强化坡面的底部宽度约占乘客站立区域深度向长度的0.05倍，由于人体站立时足底接触面积小于本体投影面积，因此该强化坡面51不会对用户驾乘产生不良感受。

上述该概括的电梯结构方案可以直观理解具备主、次明显相区分的驱动过程。从能源供给角度来看，主驱动依赖于接入主驱动电机的接线电源（220v市电），而辅驱动则由低输出功率的备用电源驱动减速机运行。两者利用现有成熟的控制电路相接为整体。当主驱动供能及运行正常时，辅驱动回路被断开或挂起；而当系统处理主驱动供能断开或运行故障时，则自动切换至辅驱动供能并以特定方式运行电梯。

主驱动运行模式下，辅驱动单元受控失电，则蜗轮处于自锁状态并保持相接的螺杆也保持止转状态。主驱动电机受控输出动能并传动至主驱动螺母，同时失电制动器受控释放径向制动力，由此根据电梯在各层运行过程中加速、恒速、减速的驱动状态曲线所预定义的控制程序，该主驱动电机的输出功率随电梯运行高度自动调整变化，并传动主驱动螺母沿螺杆旋转而上下位移，从而使得相关联的主驱动框架内的装接构件和轿厢平台一并位移升降或定位。另一方面从常规主驱动系统故障或突发失电状况，此时失电制动器施加对主驱动螺母的径向制动力，则主驱动螺母被径向止转；同样地，与主驱动螺母相关联的传动皮带、主驱动电机输出轴等均保持相对静止。而此刻，由于轿厢平台及其中乘客的重力势能，辅驱动单元中的蜗轮蜗杆减速机只需较小功率的备用电源驱动，即可传动使得蜗轮解除自锁状态，并以一定减速比带动螺杆转动，从而实现将轿厢平台缓缓放下至下一楼层定点定位。通常情况下，家用平台电梯的电梯门为小功率电控启闭（备用电源可满足功率输出）、手动启闭或双模式兼容，且不属于本实用新型创新所关注的技术点。因此在辅驱动单元实现轿厢平台的安全定位后，电梯门的启闭不作为本实用新型用户脱困的考虑要点，本实用新型具备解决前述技术问题的实用性。

关于蜗轮蜗杆减速机中蜗杆的自锁说明，在一定的减速比（大于50:1）基础上，由蜗杆驱动蜗轮的扭矩较小，因此较小的动力输出驱动蜗杆转动，即可轻易实现蜗轮低速转动；而反之蜗轮需要极大的动力方可联动蜗杆，故而失电状态下蜗杆无直接动力源，而蜗轮受本体自重等因素与蜗杆啮合后即保持静止状态，可抵抗较大强度的径向扭力。

从更进一步细化特征来看，首先上述螺杆2作为本实用新型家用平台电梯区别于传统此类电梯的一大主要部件。其结构上的技术特征大致包括两方面：一者该螺杆2的底端相对坑底悬空设置，即螺杆底部并非刚性装接，在螺杆顶部轴向定位和不考虑框架与两侧导轨滑接的装接条件下具有微幅的柔性摆动空间，同时螺杆与相接的主驱动框架和轿厢平台自适应铅锤，具有复位保持轿厢平台乘客站立区域平衡的势能。再者该螺杆2的主体设为间距与主驱动螺母33相匹配的螺纹段21（图示省略画法，实为除上段外的整段螺纹），且螺杆2临近顶端的上段为阶梯状变径的光轴段22，吊梁板12内装接有第一轴承42和联轴套管43，光轴段22穿接于第一轴承中轴向定位，且与蜗轮对接于联轴套管中径向同步随动。基于上述结构设计，螺杆能够分别与主驱动单元和辅驱动单元功能结合为螺母螺杆驱动，满足电梯实现在正常供能和失电、故障情况下的行动可控性。关于螺杆2的补充说明，上述螺纹段21的齿距根据不同客户对电梯运行速度的要求具有较宽的可选范围，而本申请家用平台电梯致力于电梯运行的稳定性，采用相对密集的螺纹齿距。而上述阶梯状变径的光轴段指的是该段整体外表为光滑圆柱面且沿长度向分布有不同外径的阶梯状跳变段，以满足与第一轴承装接实现轴向定位和通过联轴器与蜗杆相配合。

其次，在明确上述辅驱动单元结构组成和功能实现的前提下，本实用新型对传统电梯驱动部件的结构进行了改良，进一步优化了主驱动单元各方面的结构组成和传动控制，具体如下。

该主驱动框架31内通过u型加强支架311悬接设有制动底板36和主驱动底板35，分别作为对应部件的倒置式装接载体。其中主驱动螺母33装接于主驱动底板35上，并通过传动皮带37与主驱动电机32传动相连，主驱动螺母33受控转动并连同整个主驱动框架31沿螺杆2竖直向位移、定位。为避免因乘客站立位置不居中造成的轿厢平台局部偏倚而使得主驱动螺母与螺杆的啮合发生径向失衡，进而造成电梯运行噪音，本实用新型对主驱动单元的一方面优化在于改善主驱动螺母的平衡性，与轿厢平台肉眼不可见的歪斜相分离。具体实现方式如图4所示：在主驱动螺母33与主驱动底板35之间接设有由外圈、内圈、球珠组成的调心推力球轴承6，其中主驱动底板35与外圈61一体相接，主驱动螺母33与内圈62一体相接，且外圈61通过与内圈62之间分布所设的若干个球珠63在球面内滑动。图示细节中，上述外圈为轴向中空设置，以便于螺杆自由穿接其中，而外圈的内面则呈现为单一球面的部分截取；上述每个球珠与外圈内面相接触的外轮廓线也与球面相重合，且辅以表面高光滑度和润滑硅油得以显著降低滑动摩擦、滚动摩擦的阻力，使得主驱动螺母与其外的主驱动单元各部件在侧向倾斜外力上自适应分离，即使主驱动框架和轿厢平台整体发生轻微的歪斜，也能保持主驱动螺母与螺杆始终共轴，优化电梯的驾乘和运载体验。

上述实现制动的具体细化结构包括；该失电制动器34基于制动底板36装接设有制动本体和内接的电磁线圈342、弹簧343、带摩擦片的制动盘341，制动盘的内环面设为内花键，且制动盘341通过与内花键相配接的外花键套管71、十字滑块72和驱动螺母33传动相接并同步转动。参考图示，该制动盘341为空心的套管与盘面一体成型的结构件，而套管内壁设有内花键，盘面的底面一体成型有高阻的摩擦面（可参考车辆刹车制动盘）。该电磁线圈342和弹簧343分别内嵌定位于制动本体之中，电磁线圈外接线路且为唯一电控部分，用于得电情况下产生强磁场、在失电情况下磁场自动消散；而弹簧顶端定位挂接、底端与制动盘的盘面相接，组装完成状态下弹簧具有将制动盘向远离制动本体的顶推张力。该外花键套管71也为中空的套管，其结构特征主要包括以下两部分：一方面上部外壁设有外花键，可以穿接于制动盘中并与所设内花键分别配合；另一方面下部与十字滑块的顶部凸肋相接配合。该十字滑块72同理于上述外花键套管，作为承上启下的传动部件与外花键套管和驱动螺母分别相接。在电梯整体装配完成后该失电制动器整体套接于螺杆，电磁线圈得电状态下克服弹簧力，吸引制动盘浮空于制动底板并与驱动螺母自由跟转；电磁线圈失电状态下弹簧张紧，制动盘与制动底板接触摩擦止动。实际应用情况下，该制动盘受电磁线圈和弹簧的牵引作用仅具有视觉可辨下0.5mm以内的位移幅度，但所实现的制动效果满足理想可期。

当然，电梯平台在实用中常会发生荷载偏向而使得平台底板发生水平倾斜，为保持驱动螺母与螺杆能保持良好的相接配合状态，上述十字滑块72与外花键套管71的连接处还留有能径向位移、补偿轴向倾斜的空隙m，消除通过失电制动器向驱动螺母传递偏轴外力的几率。

其中主驱动底板35底部还设有与传动皮带37匹配靠接的一套以上张紧轮组件8。而且为了避免张紧轮本身发生轴向偏斜对传动皮带及其传动对象的驱动偏差，如图6所示，该张紧轮组件8中张紧轴81与张紧外轮82之间设有调心球轴承83。当轿厢平台发生轻微歪斜时带动主驱动电机输出轴和传动皮带同时歪斜，籍由该调心球轴承保障张紧外轮轴向上始终与螺杆、主驱动螺母的轴向平行，从而调整传动皮带面向主驱动螺母的传动性能。

考虑到主驱动电机相对螺杆单向偏置，且采用传统的传动皮带实现传动需要保持一定的张紧强度易导致轴向平行被破坏。针对性改良来看，在主驱动底板底侧相对螺杆对称设置四组张紧轮组件，并在远离主驱动电机的一侧设置编码器，传动皮带绕接于编码器的带轮并靠接于主驱动螺母的对称两侧，由此实现动力传输的同时保障主驱动螺母相对螺杆的同轴性。

此外，该主驱动单元3中主驱动螺母33底侧还设有一个安全螺母38，该安全螺母38旋接于螺杆2上并与主驱动螺母33之间相隔2mm~4mm的零荷载间隙n，且安全螺母38通过螺钉穿接键槽381并固定于主驱动螺母3实现键接一体转动。该安全螺母常规运行时仅跟转于主驱动螺母且与整个主驱动框架、轿厢平台及其荷载均分离，即本身荷载小到可忽略不计，旨在响应电梯长时间使用后螺杆和主驱动螺母之螺纹磨损程度超出预期，在弥补螺纹磨损的同时提示维保人员换新作业。

如图5所示，本实用新型家用平台电梯提升性能的另一方面优化设计，其中导轨1水平向的截面形状为平底部和阔头部的一体弯折成型状，而滑块9则环抱状套接于阔头部之上且滑块与阔头部的接触面z或接触切面相对平底部所在面y的夹角α介于45°~70°。图示实施例中该阔头部为等腰梯形，近平底部处开口较小、远平底部处的底边较大，而滑块呈c字形包覆于该阔头部上，并以阔头部的腰为接触面z（也可以称之为导向作业面）。该导向作业面倾斜设计下电梯轿厢平台在上下移动过程中能有效克服因荷载变化而产生的前、后向偏斜势能，同时具备朝向两导轨之间的向心分力，使得轿厢在井道内趋向于居中，从而进一步保持轿厢的直立稳定性。而合理的倾角范围取值，旨在避免因向心分力过大而造成电梯运行的阻力及能耗增大。

综上关于本实用新型家用平台电梯方案介绍及实施例详述可见，本方案具备突出的实质性特点和显著的进步性：该电梯利用辅驱动单元控制螺杆在不同驱动方式下切换止动和转动，保障了主驱动故障后轿厢平台能被辅助驱动至合适位置使乘客脱困；同时通过引入螺杆铅锤、导轨工作面锐角化倾斜和调心推力球轴承优化了轿厢平台竖直移动的平衡性，降低了电梯运行所产生的噪音，提升了用户的驾乘体感。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其它实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型所要求保护的范围之内。