一种智能化升降机及其操控方法与流程

本发明涉及升降机，具体涉及一种智能化升降机及其操控方法。

背景技术：

1、升降机一般是将高空物体放置于低处或将低处物体升起至高处，这两者之间都是需要升降机进行竖直运作，而且还需要克服货物的自身重力，重物的自身重力可能存在或大或小的差异，这就会对升降机产生不同的驱动，可能也会影响到升降机的正常使用和使用寿命等。在日常的生活和生产中，经常会发现升降机运行一会就出现停滞的现象，或者出现升降绳索的混乱缠绕等，使得下方的货物进行不同程度的晃动和移动，有时会出现货物在高空中进行大幅度摆动，这种现象主要是因为绳索出现松弛，对货物没有起到足够的拉拽力，这种松弛现象是一种很危险的隐患，极大的影响到下方工作人员的安全等；还有就是会出现绳索将物体拉至高点时，总会碰伤机器设备，影响机器的正常使用等；还有升降机在运行时，启停定位不准，运行情况不明显等，造成升降机的过渡使用和资源的浪费等；还有当需要对升降机进行紧急停车时，升降机会给有效载荷带来强烈的残余振动，就会出现惯性的运行和不同程度的摆动，这都是会影响到升降机的使用效果和使用寿命等。

2、因此，针对以上问题，现有的升降机有待进一步改善。

技术实现思路

1、本发明选取升降机的结构设计与电路的硬件和软件的结合，实现启停精准定位、往返精准定位、避免货物冲顶破坏升降设备、阻止绳索缠绕和物体晃动等，可以有效地实现安全升降，保证下方工作人员的安全工作，也实现可加减匀速行进，保证升降物体的顺利和顺滑，延长升降机的使用寿命等，还有可以实现抗摆动的效果等。

2、一种智能化升降机，所述智能化升降机包括：驱动电机、机架、保护开关、控制电路板、冲顶保护盘、悬挂件、绳索、绕绳辊、保护笼、码盘组件、松弛检测组件、行程开关组件和出线组件，所述驱动电机安装在所述机架上，且所述驱动电机的驱动端上安装有所述绕绳辊，所述绕绳辊的转动端转动安装在所述机架上，所述绕绳辊上安装有所述行程开关组件和绳索，所述绳索的一端连接在所述绕绳辊上，所述绳索的另一端穿过所述冲顶保护盘并与所述悬挂件连接，所述保护开关安装在所述机架上且与所述冲顶保护盘相对应，在所述绕绳辊之外且在所述机架上安装有所述保护笼，所述绕绳辊的转动端上还安装有所述码盘组件，所述保护笼上安装有所述松弛检测组件，所述出线组件安装在所述机架上且位于所述绳索的出线处，所述控制电路板安装在所述机架上，所述控制电路板分别电连接所述驱动电机、保护开关、松弛检测组件和行程开关组件，所述控制电路板用于操控所述驱动电机、保护开关、松弛检测组件和行程开关组件的工作。

3、其中，所述驱动电机的驱动端在所述控制电路板的控制下，带动所述绕绳辊旋转，进而带动所述绕线辊上的行程开关移动和绳索的收放以及码盘的转动。

4、其中，所述绳索在收紧时，会带动冲顶保护盘的移动至保护开关上，进行及时冲顶保护；在所述绳索释放时，绳索偶尔会遇到松弛状态，对于松弛的绳索会触碰到保护笼上，进而将触碰信号传送给松弛检测组件上，对此时的松弛现象进行调整。

5、进一步地，所述驱动电机包括刹车器、步进电机和行程减速机，所述刹车器安装在所述步进电机的刹车端，所述步进电机的驱动端安装有所述行程减速机，且所述步进电机的驱动端还安装有所述绕绳辊。

6、进一步地，所述保护开关至少设有3个，且所述保护开关等间距分布在机架上。

7、进一步地，所述控制电路板包括mcu电路、通信电路、电源电路、接口电路、检测电路、按键电路和电机电路，所述电源电路的电源输出端分别连接所述mcu电路、通信电路、接口电路、检测电路、按键电路和电机电路的电源输入端，所述电机电路的电机控制端连接所述mcu电路的电机控制端，所述通信电路的通信端连接所述mcu电路的通信端，所述接口电路的接口端连接所述mcu电路的接口端，所述检测电路的检测端连接所述mcu电路的检测端，所述按键电路的按键端连接所述mcu电路的按键端。

8、进一步地，所述检测电路包括行程检测电路、绳索检测电路、码盘检测电路和电流检测电路，所述行程检测电路、绳索检测电路、码盘检测电路和电流检测电路的电源输入端分别连接所述电源电路的电源输出端，所述行程检测电路的行程检测端连接所述mcu电路的行程检测端，所述码盘检测的感应检测端连接所述mcu电路的感应检测端，所述绳索检测电路的松弛检测端连接所述mcu电路的松弛检测端，所述电流检测电路的电流检测端连接所述mcu电路的电流检测端。

9、进一步地，所述电机电路包括电机驱动电路和电机刹车电路，所述电机驱动电路的电动端连接所述mcu电路的电动端，所述电机刹车电路的电刹端连接所述mcu电路的电刹端。

10、进一步地，所述电源电路包括高压电路、中压电路、低压电路、稳压电路、电源ad电路和电源保护电路，所述高压电路的电源输出端分别连接中压电路的电源输入端和电源ad电路的电源输入端，所述中压电路的电源输出端连接所述低压电路的电源输入端，所述低压电路的电源输出端连接所述稳压电路的电源输入端，所述稳压电路的电源输出端连接所述电源保护电路的电源输入端。

11、进一步地，所述接口电路包括电源总线接口电路、电机接口电路和冲顶接口电路，所述电机接口电路的接口端连接所述电机驱动电路的接口端，所述电源总线接口的电源输入端连接所述电源电路的电源输出端，所述冲顶接口电路的电源输入端连接所述电源电路的电源输出端，所述冲顶接口电路的冲顶控制端连接所述mcu电路的冲顶控制端。

12、进一步地，所述绳索选取钢丝绳索或碳纤维绳索或有机纤维绳索。

13、进一步地，所述绕绳辊包括传动轴、承载辊、绳槽和司杆，所述传动轴上安装有所述司杆，所述司杆上设有螺纹，在所述司杆上螺纹连接有所述承载辊，所述传动轴的驱动端安装在所述驱动电机的驱动端，所述司杆的转动端转动安装在所述机架上，所述承载辊上设有若干个所述绳槽。

14、进一步地，所述绕绳辊还包括梯形螺帽，所述梯形螺帽螺纹连接在所述司杆上。

15、进一步地，所述保护笼选取导电轴，所述导电轴安装在所述机架上且电连接在所述松弛检测组件上。

16、进一步地，所述导电轴选取至少2个。

17、进一步地，所述冲顶保护盘选取圆形板或方形板。

18、进一步地，所述悬挂件选取挂孔或挂钩。

19、进一步地，所述码盘组件包括刻度码盘和红外传感器，所述刻度码盘安装在所述绕绳辊的转动端上，所述红外传感器安装在所述机架上，且所述红外传感器用于采集所述刻度码盘上的转动刻度和读取刻度码盘的转动周数等，所述红外传感器的采集端电连接所述控制电路板的采集端。

20、进一步地，所述松弛检测组件包括松弛检测电路板和检测探头，所述检测探头的探头端电连接所述松弛检测电路板的探头端，所述松弛检测电路板的检测端电连接所述控制电路板的检测端，所述检测探头通过无线或有线的方式连接在所述保护笼上，其中无线方式如磁电转换方式，就是说保护笼上的导电轴处设有磁场，检测探头会处于所述磁场之内，在对导电轴处的磁场进行不同程度的变化(如磁场强度变化、磁场方向变化等)，进而会对检测探头进行磁电转换，将电信号进行传输给松弛检测电路板，进而反馈给控制电路板进行控制；其中有线方式如接触导电方式，就是说保护笼上的导电轴接触连接所述检测探头，在导电轴上有微小的电信号变化，检测探头会将变化的电信号传输给松弛检测电路板上，进而反馈给控制电路板进行控制。

21、进一步地，所述行程开关组件包括行程开关和行程支架，所述行程支架一端滑动且转动连接在所述梯形螺帽上，所述机架上与所述行程组件相对应的位置上设有行程槽，所述行程支架另一端滑动连接在所述行程槽上，所述行程开关安装在所述行程槽的两端的机架上，所述行程开关的行程开关端电连接所述控制电路板的行程开关端，所述行程开关用于限位所述行程支架的往复运动。

22、进一步地，所述出线组件包括压线轮、齿轮组件、弹簧和出线支架，所述压线轮安装在所述出线支架上，所述出线支架的一端转动连接在所述机架上，所述出线支架的另一端安装在所述齿轮组件上，所述出线支架的侧面通过所述弹簧连接在所述机架上，所述弹簧用于帮助所述压线轮紧密贴合在所述绕线辊上。

23、进一步地，所述齿轮组件包括主动齿轮、从动齿轮和齿轮杆，所述齿轮杆的两端均设有齿轮，所述主动齿轮套接在所述传动轴上，所述传动轴转动会带动所述主动齿轮的旋转，所述主动齿轮与所述齿轮杆的一端齿轮进行相互咬合转动，所述从动齿轮安装在所述压线轮的转轴上，所述从动齿轮与所述齿轮杆的另一端齿轮进行相互咬合转动，且所述齿轮杆转动安装在所述机架上。

24、进一步地，所述齿轮组件包括主动齿轮、至少两个从动齿轮和齿轮杆，所述齿轮杆的两端均设有齿轮，所述主动齿轮套接在所述传动轴上，所述传动轴转动会带动所述主动齿轮的旋转，所述主动齿轮通过一从动齿轮与所述齿轮杆的一端齿轮进行相互咬合转动，所述另一从动齿轮安装在所述压线轮的转轴上，所述另一从动齿轮与所述齿轮杆的另一端齿轮进行相互咬合转动。

25、进一步地，一种智能化升降机的操控方法，所述操控方法如下：

26、步骤1：搭建控制电路板

27、选取单层pcb板作为控制电路的载体电路板，并选取控制电路上的对应的电子元器件进行组装焊接在pcb板上，实现电源的有效输入、电路的有效控制和电源的有效输出等，并与对应的驱动电机、保护开关、松弛检测组件和行程开关组件进行有效的电连接；

28、步骤2：软件程序编入

29、选取步骤1的控制电路板，对其进行软件程序的编入进控制电路中，选取c语言进行编写程序输入，完成软件程序与硬件控制电路的有效结合，实现电机的自动启停、自动运行、正反转切换、码盘检测、行程检测、松弛检测和冲顶控制。

30、步骤3：升降机搭建

31、选取驱动电机、机架、保护开关、控制电路板、冲顶保护盘、悬挂件、绳索、绕绳辊、保护笼、码盘组件、松弛检测组件、行程开关组件和出线组件，所述驱动电机安装在所述机架上，且所述驱动电机的驱动端上安装有所述绕绳辊，所述绕绳辊的转动端转动安装在所述机架上，所述绕绳辊上安装有所述行程开关组件和绳索，所述绳索的一端连接在所述绕绳辊上，所述绳索的另一端穿过所述冲顶保护盘并与所述悬挂件连接，所述保护开关安装在所述机架上且与所述冲顶保护盘相对应，在所述绕绳辊之外且在所述机架上安装有所述保护笼，所述绕绳辊的转动端上还安装有所述码盘组件，所述保护笼上安装有所述松弛检测组件，所述出线组件安装在所述机架上且位于所述绳索的出线处，所述控制电路板安装在所述机架上，完成组装连接成升降机后，接通电源进行升降机的工作运行调试；

32、步骤4：升降机的启停、正反转运行和加减匀速运行的调试

33、选取步骤3的升降机，接通电源后，外部电源会将电能传输给控制电路上，通过驱动电机的启停按键进行驱动电机的启停运行，待运行起的驱动电机会带动绕绳辊和出线组件进行运行至正反转的相互交换，同时也对驱动电机进行加速、匀速和减速运行；

34、步骤5：码盘检测

35、选取步骤4的升降机，对其进行码盘检测，码盘组件上的红外传感器进行采集刻度码盘上的刻度，进行后台统计刻度码盘转过转数，并与对应的电机驱动转速进行比对和调试一致；

36、步骤6：松弛检测

37、选取步骤5的升降电机进行松弛检测，绳索选取钢丝绳，保护笼上设有导电轴，松弛检测组件上具有带有触头的松弛检测电路板，当钢丝绳出现松弛状态，会触碰保护笼上的导电轴，进而有电信号传输给松弛检测电路板上，实现松弛状态的检测；

38、步骤7：冲顶检测

39、选取步骤6的升降机进行冲顶检测，悬挂件上挂有重物，驱动电机带动绕绳辊旋转，进而带动绳索进行上升运作，至冲顶保护盘触碰保护开关时，驱动电机停止运作；

40、步骤8：整机运行

41、选取测试良好的升降机进行市场应用。

42、进一步地，在步骤4中，还进行升降机的绳索摆动检测，调试出符合摆动标准的速度运行等。

43、有益效果

44、本发明选取升降机的结构设计与电路的硬件和软件的结合，实现启停精准定位、往返精准定位、避免货物冲顶破坏升降设备、阻止绳索缠绕和物体晃动等，可以有效地实现安全升降，保证下方工作人员的安全工作，也实现可加减匀速行进，保证升降物体的顺利和顺滑，延长升降机的使用寿命等，还有可以实现抗摆动的效果等。还有采用齿轮之间的差异化咬合，可以实现绳索的拉紧等；采用对应的检测电路和装置，可以实现精确地自动化设计和运行；采用mcu控制和电机刹车、电机驱动的配合，可以有效地实现升降机的平稳升降等。

45、附图说明

46、图1为本发明一种智能化升降机的示意图。

47、图2为本发明一种智能化升降机的侧面示意图。

48、图3为本发明一种智能化升降机的另一面示意图。

49、图4为本发明一种智能化升降机的内部示意图。

50、图5为本发明一种智能化升降机的内部放大示意图。

51、图6为本发明一种智能化升降机的电路系统示意图。

52、图7为本发明一种智能化升降机的电路一的示意图。

53、图8为本发明一种智能化升降机的电路二的示意图。

54、图9为本发明一种智能化升降机的光电开关的示意图。

55、图10为本发明一种智能化升降机的光电开关接口的示意图。

56、图11为本发明一种智能化升降机的刹车速度与摆动角度的关系图。