CN101108710B - 双导轨架升降机及其自动调平控制方法 - Google Patents

Abstract

双导轨架升降机，包括机电连锁方法控制的自动调平装置，该装置包括两个编码器、两个变频器，在变频器内设有编码器接口卡、控制板，两个变频器为主变频器和从变频器，在主变频器类还设有纠偏控制卡；机电连锁自动调平控制方法，该方法包括编码器的输出脉冲输入到编码器接口卡作速度闭环控制，脉冲计数反映左侧机构的位置信息；纠偏控制卡对主变频器和从变频器的速度给定进行计算和控制；当驱动装置升降时，脉冲计数值变化；纠编控制卡以主变频器驱动的驱动装置的位置作为给定，通过PID计算从变频器给定速度的纠正量，与主速度叠加，实现驱动装置位置同步；这种机电连锁方法控制的自动调平装置，不但结构简单，而且调平的精度高、可靠。

Description

双导轨架升降机及其自动调平控制方法

技术领域：

本发明是一种施工升降设备及其自动调平控制方法，特别是涉及一种双导轨架升降机。

技术背景：

随着国民经济的高速发展和进步，如目前城市的车辆数量急速增长，而现有的停车场和空间已远远不能满足城市的停车需要；随着人口的增长，现有的城市土地远不能满足人们的住房需求等。如何解决这些问题，已经是城市建设中的一项难题，而向地下、向高层发展无疑是解决这些问题可行的办法，因此许多大型建筑也应运而生。大型建筑在给人们生产和生活带来极大方便的同时，也给人们带来了一些问题，比如如何使用升降机运输大吨位、大体积的货物，如何提高运输速度，如何将车辆直接运输到地下或高层等等。

现有的单柱升降机，由于运送吨位比较小，一般最大的也只有两吨；如果要做成大吨位的施工升降机，升降机的安全性、稳定性、平衡性很难保证，同时对升降机的结构和质量、升降机控制系统的稳定性要求也高，这相应会大大增加升降机的制造成本，因此单柱施工升降机很难满足运输大吨位、大体积的货物的要求。

针对单柱施工升降机的缺点，本申请人在2003年申请了专利号为03247905.0、名称为一种双导轨施工升降机，这种施工升降机虽然解决了上述单柱施工升降机的缺点，但由于在吊笼两侧的传动系统靠速度跟踪器来保证吊笼在沿导轨运行时自身的平衡性，同步性精度低，很难保证升降机升降时两套传动系统绝对同步，因而吊笼在沿导轨运行时自身的平衡性很难保证，这可能会导致吊笼、导轨架的倾斜甚至倾覆，制约了双导轨升降机的应用。

发明内容：

本发明的第一个目的是提供一种高精度地保证吊笼在沿导轨运行时自身的平衡性的双导轨架升降机。

本发明的第二个目的是提供一种高精度地保证吊笼在沿导轨运行时自身的平衡性的双导轨架升降机的自动调平控制方法。

实现本发明的双导轨架升降机，包括吊笼、双导轨架、双传动机构，导轨架置于吊笼的两侧，传动机构置于吊笼的两侧并与导轨架一一对应，还包括一套利用变频器实现调速控制的机电连锁方法控制的自动调平装置。实现本发明双导轨架升降机，改变了以往升降机采用单导轨架作为运行轨道的方式，该升降机有两套传统系统，两组运行轨道，并且通过设有利用变频器实现调速控制的机电连锁方法控制的自动调平装置，高精度地保证吊笼在沿导轨运行时自身的平衡性。

作为改进，机电连锁方法控制的自动调平装置包括安装在左侧传动机构的主电机轴一端、反映左侧传动机构脉冲计数的位置信息的第一编码器和安装在右侧传动机构的从电机轴一端、反映右侧传动机构脉冲计数的位置信息的第二编码器，左侧的主变频器和右侧的从变频器；在主变频器内设有第一编码器接口卡、纠编控制卡、第一控制板，纠编控制卡内驻留同步纠偏软件，对两侧变频器的速度给定进行计算和控制；在从变频器内设有第二编码器接口卡、第二控制板；第一编码器与第一编码器接口卡连接，第一编码器接口卡与第一控制板连接，第一控制板与纠编控制卡连接；第二编码器与第二编码器接口卡连接，第二编码器接口卡与第二控制板连接，第二控制板与纠编控制卡连接；主变频器的输出线与主电机连接，从变频器的输出线与从电机连接。机电连锁自动调平控制方法，该方法包括第一编码器的输出脉冲输入到主变频器的第一编码器接口卡作速度闭环控制，同时脉冲计数反映左侧机构的位置信息；第二编码器的输出脉冲输入到从变频器的第二编码器接口卡作速度闭环控制，同时脉冲计数反映右侧机构的位置信息；纠偏控制卡对主变频器和从变频器的速度给定进行计算和控制；在提升初始位置作零位校正，主变频器和从变频器的速度给定相同；当驱动装置升降时，脉冲计数值变化，代表实际位置的变化，两侧计数的差值反映实际位置的偏差；纠编控制卡以主变频器驱动的驱动装置的位置作为给定，通过PID计算从变频器给定速度的纠正量，与主速度叠加，最终实现从变频器驱动的驱动装置的位置与主变频器驱动的驱动装置位置同步。这种机电连锁方法控制的自动调平装置，不但结构简单，而且调平的精度高、可靠。

作为改进，还包括包含有启/停指令、主速度信息和手动控制信号的可编程控制器，在主变频器内设有第一I/O接口板，在从变频器内设有第二I/O接口板，第一I/O接口板、第二I/O接口板与可编程控制器连接，从而不需通过可编程控制器控制，使结构简单，节约成本。

作为改进，还包括可编程控制器，在主变频器内设有第一I/O接口板，在从变频器内设有第二I/O接口板，第一I/O接口板、第二I/O接口板与可编程控制器连接。

作为改进，吊笼为分体式结构，包括上盖、上盖连接架、下底、下底连接架、两侧的侧围栏、两侧的吊笼立柱、前门、后门；下底连接架通过螺栓机构固定在两侧的吊笼立柱上，下底通过螺栓结构固定在下底连接架上；上盖连接架通过螺栓机构固定在两侧的吊笼立柱上，上盖通过螺栓结构固定在上盖连接架上，两侧的侧围栏、前门和后门分别安装在上盖和下底上。吊笼采用分体式结构，便于在电梯梯井内部安装和拆卸，便于运输。

作为改进，吊笼的传动系统采用四驱动马达组合方式，即每套传动系统包括四个电机、四个减速机；并联后的四个主电机与第一编码器连接，并联后的四个从电机与第二编码器连接；在每组导轨架上都安装有一套天轮对重系统。吊笼的传动系统采用四驱动马达组合方式，升降机运行时两套传动系统的八个电机同时作用，带动升降机上下运行；另由于升降机的自重和载重过大，在每组导轨架上都安装有一套天轮对重系统，用于平衡吊笼自重，使升降机能够在较大载重时以较高速度运行。

作为上述方案的共同改进，还包括机械自动调平装置，机械自动调平装置包括安装在双传动机构的两套驱动装置之间的平衡杠杆，在平衡杠杆的中间位置设有随两套驱动装置的相对位置左右偏移的平衡块，支撑平衡杠杆的限位机构；平衡杠杆可摆动地支撑在限位机构的支撑支点上，限位机构枢接在限位机构的安装板上；在限位机构的枢接轴的左侧设有第一触点信号开关，在限位机构的枢接轴的右侧设有第二触点信号开关，第一触点信号开关通过第一逻辑控制器与主变频器连接，第二触点信号开关通过第二逻辑控制器与从变频器连接。机械自动调平方法包括当位置发生一定程度的倾斜时，平衡块偏向一侧，使该侧的限位开关动作，提供的触点信号通过逻辑控制器，结合升降方向信号，发出逻辑指令，使得一侧的变频器加速，从而纠正偏移；机械自动调平方法和机电连锁自动调平控制方法相互独立。机械自动调平调平装置的调平方法的缺点是精度不高，但是当万一当出现故障时，可以投入机械纠偏机构进行控制，以免影响施工梯的正常运行。

本发明的施工升降机具有额定承载量更高、运输体积更大、运行速度更快、平衡性好、可靠、结构简单的优点。

附图说明：

图1是本发明实施例1的结构示意图。

图2是本发明实施例1吊笼的主体结构分解示意图。

图3是本发明实施例1自动调平装置的同步原理示意图。

图4是本发明实施例1机械自动调平装置的结构示意图。

图5是本发明实施例2吊笼的主体结构分解示意图。

具体实施方式

如图1所示，双导轨架施工升降机包括吊笼1、导轨架2、导轨架10、双传动机构、两个大对重3、滑轮4、滑轮11、连接索5、连接索12、自动调平装置。导轨架2、导轨架10置于吊笼1的两侧，传动机构置于吊笼1两侧的导轨架2上并与吊笼1相连。吊笼1左侧的传动机构包括电机6、电机7、电机8、电机9和四台减速机(未示出)，吊笼1右侧的传动机构包括电机13、电机14、电机15、电机16和四台减速机(未示出)。大对重3设于导轨架2的外侧，滑轮4设于导轨架2的最上方，在滑轮4上设有一条连接索5，连接索5一端与大对重3相连，连接索5的另一端与吊笼1相连。大对重3(未示出)设于导轨架10的外侧，滑轮11设于导轨架10的最上方，在滑轮11上设有一条连接索12，连接索12一端与大对重3相连，连接12索的另一端与吊笼1相连。

如图2所示，吊笼为分体式结构，包括上盖17、18、19、20，上盖连接架21，下底22、23、24、25，下底连接架26，左侧侧围栏27、28，左侧中间围栏29，左侧的吊笼立柱51，右侧侧围栏52、53，右侧中间围栏54，右侧的吊笼立柱55，前门56，后门57；下底连接架26通过螺栓机构固定在吊笼立柱51和吊笼立柱55上，下底22、23、24、25通过螺栓结构固定在下底连接架26上；上盖连接架21通过螺栓机构固定在两侧的吊笼立柱51和吊笼立柱55上，上盖17、18、19、20通过螺栓结构固定在上盖连接架21上，左侧侧围栏27、28和左侧中间围栏29安装在上盖17和下底22上，前门56和后门57分别安装在上盖17、18、19、20和下底22、23、24、25上。右侧侧围栏52、53和右侧中间围栏54安装在上盖20和下底25上。

如图3所示，自动调平装置包括一套利用变频器实现调速控制的机电连锁方法控制的自动调平装置。安装在左侧的电机6、7、8、9为主电机，安装在右侧的电机13、14、15、16为从电机。机电连锁方法控制的自动调平装置包括安装在左侧传动机构的主电机轴一端、反映左侧传动机构脉冲计数的位置信息的第一编码器30和安装在右侧传动机构的从电机轴一端、反映右侧传动机构脉冲计数的位置信息第二编码器31，左侧的主变频器32和右侧的从变频器33。主电机6、7、8、9并联后于第一编码器30连接，从电机13、14、15、16并联后于第二编码器31连接。

在主变频器32内设有第一编码器接口卡34、纠编控制卡35、第一控制板36，纠编控制卡35内驻留同步纠偏软件，对两侧变频器的速度给定进行计算和控制；在从变频器33内设有第二编码器接口卡37、第二控制板38；第一编码器30与第一编码器接口卡34连接，第一编码器接口卡34与第一控制板36连接，第一控制板36与纠编控制卡35连接；第二编码器31与第二编码器接口卡37连接，第二编码器接口卡37与第二控制板38连接，第二控制板38与纠编控制卡35通过CanOpen总线39进行通讯，通讯速率为1Mb/s，纠偏控制卡35连同主变频器32作为主站，从变频器33作为从站；主变频器32的输出线与并联的主电机6、7、8、9连接，从变频器33的输出线与并联的从电机13、14、15、16连接。

第二控制板38与纠编控制还包括可编程控制器40，在主变频器32内设有第一I/O接口板41，在从变频器33内设有第二I/O接口板42，第一I/O接口板41、第二I/O接口板42与可编程控制器40连接。

机电连锁自动调平控制方法，该方法包括第一编码器30的输出脉冲输入到主变频器32的第一编码器接口卡34作速度闭环控制，同时脉冲计数反映左侧机构的位置信息；第二编码器31的输出脉冲输入到从变频器33的第二编码器接口卡37作速度闭环控制，同时脉冲计数反映右侧机构的位置信息；纠偏控制卡对主变频器32和从变频器33的速度给定进行计算和控制；在提升初始位置作零位校正，主变频器32和从变频器33的速度给定相同；当驱动装置升降时，脉冲计数值变化，代表实际位置的变化，两侧计数的差值反映实际位置的偏差；纠编控制卡35以主变频器32驱动的驱动装置的位置作为给定，通过PID计算从变频器33给定速度的纠正量，

与主速度叠加，最终实现从变频器33驱动的驱动装置的位置与主变频器32驱动的驱动装置位置同步。这种机电连锁方法控制的自动调平装置，不但结构简单，而且调平的精度高、可靠。

调平装置还包括机械自动调平装置，机械自动调平装置包括安装在两套驱动装置之间的平衡杠杆43，在平衡杠杆43的中间位置设有随两套驱动装置的相对位置左右偏移的平衡块44，支撑平衡杠杆43的限位机构45；平衡杠杆43可摆动地支撑在限位机构45的支撑支点46上，限位机构45枢接在限位机构45的安装板47上；在限位机构45的枢接轴的左侧设有第一触点信号开关48，在限位机构45的枢接轴的右侧设有第二触点信号开关49，第一触点信号开关48与主变频器32连接，第二触点信号开关49与从变频器33连接。

机械自动调平方法包括当位置发生一定程度的倾斜时，平衡块44偏向一侧，使该侧的限位开关动作，提供的触点信号通过变频器内的逻辑控制器，结合升降方向信号，发出逻辑指令，使得该侧的变频器加速，从而纠正偏移；机械自动调平控制和机电连锁自动调平控制相互独立。

Claims (6)

1.双导轨架升降机，包括吊笼、双导轨架、双传动机构，导轨架置于吊笼的两侧，传动机构置于吊笼的两侧并与导轨架一一对应，其特征是还包括一套利用变频器实现调速控制的机电连锁方法控制的自动调平装置；机电连锁方法控制的自动调平装置包括安装在左侧传动机构的主电机轴一端、反映左侧传动机构脉冲计数的位置信息的第一编码器和安装在右侧传动机构的从电机轴一端、反映右侧传动机构脉冲计数的位置信息的第二编码器，左侧的主变频器和右侧的从变频器；在主变频器内设有第一编码器接口卡、纠编控制卡、第一控制板，纠编控制卡内驻留同步纠偏软件，对两侧变频器的速度给定进行计算和控制；在从变频器内设有第二编码器接口卡、第二控制板；第一编码器与第一编码器接口卡连接，第一编码器接口卡与第一控制板连接，第一控制板与纠编控制卡连接；第二编码器与第二编码器接口卡连接，第二编码器接口卡与第二控制板连接，第二控制板与纠编控制卡连接；主变频器的输出线与主电机连接，从变频器的输出线与从电机连接；

第二控制板与纠编控制卡通过CanOpen总线进行通讯，通讯速率为1Mb/s，纠偏控制卡连同主变频器作为主站，从变频器作为从站；

还包括包含有启/停指令、主速度信息和手动控制信号的可编程控制器，在主变频器内设有第一I/O接口板，在从变频器内设有第二I/O接口板，第一I/O接口板、第二I/O接口板与可编程控制器连接；

吊笼为分体式结构，包括上盖、上盖连接架、下底、下底连接架、两侧的侧围栏、两侧的吊笼立柱、前门、后门；下底连接架通过螺栓机构固定在两侧的吊笼立柱上，下底通过螺栓结构固定在下底连接架上；上盖连接架通过螺栓机构固定在两侧的吊笼立柱上，上盖通过螺栓结构固定在上盖连接架上，两侧的侧围栏、前门和后门分别安装在上盖和下底上。

2.如权利要求1所述的双导轨架升降机，其特征是吊笼的传动系统采用四驱动马达组合方式，即每套传动系统包括四个电机、四个减速机；并联后的四个主电机与第一编码器连接，并联后的四个从电机与第二编码器连接；在每组导轨架上都安装有一套天轮对重系统。

3.如权利要求1或2所述的双导轨架升降机，其特征是还包括机械自动调平装置，机械自动调平装置包括安装在双传动机构的两套驱动装置之间的平衡杠杆，在平衡杠杆的中间位置设有随两套驱动装置的相对位置左右偏移的平衡块，支撑平衡杠杆的限位机构；平衡杠杆可摆动地支撑在限位机构的支撑支点上，限位机构枢接在限位机构的安装板上；在限位机构的枢接轴的左侧设有第一触点信号开关，在限位机构的枢接轴的右侧设有第二触点信号开关，第一触点信号开关与主变频器连接，第二触点信号开关与从变频器连接。

4.一种如权利要求1所述的双导轨架升降机的自动调平控制方法，其特征是包括机电连锁自动调平控制方法，该方法包括第一编码器的输出脉冲输入到主变频器的第一编码器接口卡作速度闭环控制，同时脉冲计数反映左侧机构的位置信息；第二编码器的输出脉冲输入到从变频器的第二编码器接口卡作速度闭环控制，同时脉冲计数反映右侧机构的位置信息；纠偏控制卡对主变频器和从变频器的速度给定进行计算和控制；在提升初始位置作零位校正，主变频器和从变频器的速度给定相同；当驱动装置升降时，脉冲计数值变化，代表实际位置的变化，两侧计数的差值反映实际位置的偏差；纠编控制卡以主变频器驱动的驱动装置的位置作为给定，通过PID计算从变频器给定速度的纠正量，与主速度叠加，最终实现从变频器驱动的驱动装置的位置与主变频器驱动的驱动装置位置同步。

5.一种如权利要求4所述的双导轨架升降机的自动调平控制方法，主从变频器之间通过CanOpen总线进行通讯，通讯速率为1Mb/s，纠偏控制卡连同主变频器作为主站，从变频器作为从站。

6.一种如权利要求4或5所述的双导轨架升降机的自动调平控制方法，还包括机械自动调平方法；机械自动调平装置包括安装在双传动机构的主电机和从电机之间的平衡杠杆，在平衡杠杆的中间位置设有随两套驱动装置的相对位置左右偏移的平衡块，支撑平衡杠杆的限位机构；平衡杠杆可摆动地支撑在限位机构的支撑支点上，限位机构枢接在限位机构的安装板上；在限位机构的枢接轴的两侧分别设有第一触点信号开关、第二触点信号开关，第一触点信号开关通过第一逻辑控制器与主变频器连接，第二触点信号开关通过第二逻辑控制器与从变频器连接；机械自动调平方法包括当位置发生一定程度的倾斜时，平衡块偏向一侧，使该侧的限位开关动作，提供的触点信号通过逻辑控制器，结合升降方向信号，发出逻辑指令，使得一侧的变频器加速，从而纠正偏移；机械自动调平。

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