CN101316975B - 驱动控制加速度悬置工作平台升降系统 - Google Patents

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Abstract

驱动控制加速度悬置工作平台升降系统(10)用于以预定加速度提升和降低工作平台(100)。系统(10)包括连接于工作平台(100)且与电动机控制系统(600)电连通的多个升降机(200，300)。电动机控制系统(600)连接于工作平台(100)且与恒定频率输入电源(800)以及升降机电动机(210、310)电连通。当工作平台(100)被升高和降低时，电动机控制系统(600)通过控制升降机电动机(210、310)而控制工作平台的加速度。控制加速度升降系统(10)还包括连接至工作平台(100)的平台控制系统(700)，所述平台控制系统与电动机控制系统(600)以及升降机电动机(210、310)电连通。

Description

驱动控制加速度悬置工作平台升降系统
相关申请交叉参考
本申请要求由George Anasis和Robert E.Eddy于2005年10月28日以及由Jean-Francois De Smedt和Gary Ingram于2005年10月29日向美国专利商标局提交的名称为“Powered ControlledAcceleration Suspension Work Platform Hoist System”并且给定系列号为11/267,629的在先申请的权益。
技术领域
本发明涉及驱动的悬置工作平台升降系统，具体地，涉及一种用于控制悬置工作平台的加速度的系统。
背景技术
悬置式工作平台(通常也被称作进入平台)在本领域中是众所周知的。典型地，这种平台在其每一端处由升降机驱动，所述升降机在每端处的相关吊索上提升和降低所述平台。升降机通常是非常简单的机械，其包括电动机、变速箱、以及夹紧吊索的牵引机构。一般地，电动机为单速电动机，然而也存在双速电动机。传统上，电动机包含全压直接启动器，并且因此当按压按钮时从关闭切换至全速。变速箱降低电动机速度导致平台速度的范围通常为27英尺/分(fpm)至35fpm。因此，工作平台从停滞到27fpm(或更高，本质上瞬间地)的加速是震动且危险的，这不仅是针对占用者而言，而且是对于顶梁或紧固点来说也是这样的。
同样地，传统的系统不提供对工作平台的驱动减速上的控制。当试图将工作平台停止在一个特定的高度时，由于平台以全速接近此高度然后瞬间停止，因此这将尤为困难。在达到期望的高度前，由传统系统提供的这种粗糙的控制水平导致反复的启动、停止、以及倒退、或“摆动”。这种反复启动和停止不仅过早地磨损设备，而且对工作平台的占用者也是危险的。
本技术领域内缺少的是使用者、雇主、或设备制造商可以用以控制工作平台加速的系统。进一步地，期望提供一种根据特定的工作状况可以调节地限制其速度的系统。
发明内容
本发明在其最普通的构造中，通过多种新功能推进了技术发展水平并且以新颖和独创的方式克服了现有装置中的许多缺陷。在其最普遍的意义来说，本发明在若干有效构造的任何构造中克服了现有技术的缺陷和局限。本发明论证了这些功能并且以新颖和独创的方式克服了现有方法中的许多缺陷。
本发明是一种驱动控制加速度悬置工作平台升降系统，该系统用于以预定的加速度提升和降低工作平台。该工作平台在至少两根钢索上被提升和降低。该驱动控制加速悬置工作平台升降系统包括至少两个升降机，被称作左侧升降机和右侧升降机。这些升降机被可解除地连接至工作平台。每个升降机具有与变加速电动机控制系统电连通的电动机。该变加速电动机控制系统被可解除地连接至工作平台，并且与恒定频率输入电源以及升降机电动机电连通。
当工作平台在动力下在绳索上被提升和降低时，变加速电动机控制系统通过控制升降机电动机而控制工作平台的加速度。驱动控制加速度悬置工作平台升降系统还包括可解除地连接至工作平台的平台控制系统，该平台控制系统与变加速电动机控制系统以及升降机电动机电连通。平台控制系统具有用户输入装置，该装置被设计成用于接收提升或降低工作平台的指令。
变加速电动机控制系统不仅在正加速的传统意义上控制工作平台的加速度，而且还控制工作平台的负加速，或减速。这提供了以受控的方式从上方或下方缓慢接近特定高度的能力，因此不会越过或超越此高度。
变加速电动机控制系统控制工作平台的加速度，以使它在不少于预定时间周期内达到最大速度。取决于工作平台的用途，该时间周期最少为1秒，然而更通常为2-5秒，或可更长。在一个实施例中，变加速电动机控制系统通过将恒定频率输入电源转换为变频电源而实现加速度控制。可以通过使用变频驱动器来实现，所述变频驱动器将恒定频率输入电源转换为连接至升降机电动机的变频电源。如本发明的具体实施方式中将进行详细披露的，此系统可包括控制两个电动机的一个变频驱动器、用以独立地控制每个电动机的单独变频驱动器、或者可控制两个电动机的用于每个升降机的变频驱动器。平台控制系统的变型可包括GPS跟踪系统以及远程无线发射器和接收器。在这些变型中，远程无线发射器利用扩频通信向接收器发送指令。此外，远程无线发射器可包括用户输入装置的部分、或全部控制器。如参照以下优选实施例的详细描述以及相应的附图而对于本领域的技术人员来说更容易理解的，各种优选实施例的变型、更改、替换或变更可以单独或彼此结合使用。
附图说明
以下所述不限制本发明的范围，现参照附图：
图1是本发明的悬置工作平台升降系统的不按比例的示意图；
图2是本发明的悬置工作平台升降系统的不按比例的示意图；
图3是本发明的悬置工作平台升降系统的不按比例的示意图；
图4是本发明的悬置工作平台升降系统的不按比例的示意图；
图5是本发明的悬置工作平台升降系统的不按比例的示意图；
图6是本发明的悬置工作平台升降系统的不按比例的示意图；
图7是本发明的悬置工作平台升降系统的不按比例的示意图；
图8是本发明的悬置工作平台升降系统的不按比例的示意图；
图9是本发明的悬置工作平台升降系统的不按比例的示意图；
图10是本发明的升降机的不按比例的左侧视图；
图11是本发明的升降机的不按比例的右侧视图；
图12是本发明的升降机的不按比例的后视图；
图13是本发明的升降机的不按比例的俯视平面图；
图14是本发明的升降机的不按比例的透视装配图；
图15是本发明的升降机的透视图；以及
图16是工作平台的正视图。
具体实施方式
本发明的驱动控制加速度悬置工作平台升降系统10能够实现技术发展水平的显著进步。该装置的优选实施例通过部件的新颖且独创的布置和以唯一且独创的方式形成的方法实现了此进步，并且论证了先前无法达到但是为优选且希望获得的功能。以下结合附图作出的详细描述的目的仅仅在于对本发明的当前优选实施例进行说明，并且其目的并不在于表现本发明可被构造或利用的唯一形式。详细描述结合示例性实施例阐明了本发明的设计、功能、装置、以及实施方法。然而，可以理解，通过不同的实施例可能实现相同或等效的功能和特征，该不同的实施例也包含在本发明的精神和范围内。
本发明是用于以预定加速度提升和降低工作平台100的一种驱动控制加速度悬置工作平台升降系统10。如图16所示，工作平台100在两根绳索(即，左侧绳索400和右侧绳索500)上被提升或降低。另外，工作平台100具有左侧端110和右侧端120。驱动控制加速度悬置工作平台升降系统10包括：左侧升降机200，可解除地连接至工作平台100的左侧端110附近并且与左侧绳索400配合；以及右侧升降机300，可解除地连接至工作平台100的右侧端120附近并且与右侧绳索500配合。现在参照图10-15，左侧升降机200具有左侧电动机210且右侧升降机300具有右侧电动机310，并且两个电动机210、310与变加速电动机控制系统600电连通。虽然图10-15只示出了左侧升降机200及其组件，但由于右侧升降机300与之相同，因此同样的附图也可以用于右侧升降机，仅需用300的系列部件标号替换200的系列部件标号。
现在参照图1，变加速电动机控制系统600被可解除地连接至工作平台100，并且与恒定频率输入电源800和左侧电动机210以及右侧电动机310电连通。当工作平台100在左侧绳索400和右侧绳索500上被提升或降低时，变加速电动机控制系统600通过控制左侧电动机210和右侧电动机310来控制工作平台100的加速度。最后，该驱动控制加速度悬置工作平台升降系统10包括平台控制系统700，该平台控制系统被可解除地连接至工作平台100并且与变加速电动机控制系统600、左侧电动机210、以及右侧电动机(310)电连通，并且该平台控制系统具有用户输入装置710，该装置被设计成用于接收提升或降低工作平台100的指令。
左侧升降机200除具有左侧电动机210外还具有：左侧牵引机构220(优先参见图11-12)，被设计成与左侧绳索400配合；以及左侧变速箱230，用于从左侧电动机210向左侧牵引机构220传送动力。同样地，右侧升降机300具有：右侧牵引机构320，被设计成与右侧绳索300配合；以及右侧变速箱330，用于从右侧电动机310向右侧牵引机构320传送动力。左侧升降机200被可解除地连接至工作平台100的左侧端110附近，且右侧升降机300被可解除地连接至工作平台100的右侧端120附近。如图16所示，工作平台100包括底板140和围栏130。
再次参照图1，变加速电动机控制系统600与恒定频率输入电源800电连通。此电源可为全世界使用的任何传统交流电源，包括(但不局限于)单相交流电源、以及三相交流电源，在110、120、220、240、380、480、575以及600伏特下运行的50hz、60hz以及400hz系统。变加速电动机控制系统600控制左侧电动机210使左侧牵引机构220加速的速度以及控制右侧电动机310使右侧牵引机构320加速的速度，从而当工作平台100在左侧绳索400和右侧绳索500上被提升和降低时控制工作平台100的加速度。
变加速电动机控制系统600不仅在正加速的传统意义上控制工作平台100的加速度，而且还控制工作平台100的负加速，或减速。这种控制不仅消除了单速和双速升降机的框架震动启动和停止特性，而且还提供了以受控方式从上方或下方缓慢接近特定高度的能力，因此不会越过或超越此高度。事实上，在一个实施例中，变加速电动机控制系统600包括具有可调节的接近速度设定值的接近模式，该设定值将工作平台100的速度限制为最大速度的百分之五十或更小的数值。
变加速电动机控制系统600为用户提供了控制工作平台100的加速度以及设定工作平台的特定工作速度的能力。例如，如果工作平台100用于窗户清洗，由于工作平台100是从一层被移动至另一层，则工作平台100每次会前进相对短的距离，典型地为10-12英尺。在这种情况下，当每次前进一层时，不必要使工作平台加速至最大速度。因此，在一个实施例中，变加速电动机控制系统600允许设置可调节的最大工作速度，这是一个安全性的重大改进，因为以受控的工作速度(其为最大速度的一小部分)从一层前进至另一层减小了发生事故的可能性。
当通过相当长的距离时，此系统还允许用户命令变加速电动机控制系统600加速至最大速度。因此，变加速电动机控制系统600控制工作平台100的加速度，以使工作平台100在不少于预定时间周期内达到最大速度，以消除如前所述的与单速和双速升降系统相关的框架震动启动。取决于工作平台100的用途，该时间周期最少为1秒，然而更经常为2-5秒，或更长。例如，当工作平台100运输液体(例如窗户清洗液体或涂料)时，可优选较长的时间周期。
如前所述，如图1所示，变加速电动机控制系统600与恒定频率输入电源800和左侧电动机210以及右侧电动机310电连通。如图2所示，在一个实施例中，变加速电动机控制系统600通过将恒定频率输入电源转换为与电动机210、310电连通的变频电源900来实现加速度控制。在一个具体的实施例中，变加速电动机控制系统600包括变频驱动器610，该驱动器将恒定频率输入电源800转换为与左电动机210和右电动机310连接的变频电源900。
变频驱动器610的实施例可以包括单一的变频驱动器610，用于控制左侧电动机210和右侧电动机310两者。例如，如图4所示，可以包括单一左侧变频驱动器620，以将恒定频率输入电源800转换为与左侧电动机210和右侧电动机310电连通的左侧变频电源910，以使左侧电动机210和右侧电动机310由左侧变频电源910一致地供电。可替代地，如图3所示，变加速电动机控制系统600可包括右侧变频驱动器630，该驱动器将恒定频率输入电源800转换为与左侧电动机210和右侧电动机310电连通的右侧变频电源920，以使左侧电动机210和右侧电动机310由右侧变频电源一致地供电。典型地，单一的变频驱动器610，无论它是左侧变频驱动器620或是右侧变频驱动器630，均与变加速电动机控制系统600的其余部分一起被安装在左侧升降机200或右侧升降机300的主体内。因此，连接至恒定频率输入电源800的导线将连接升降机200、300中的一个并且驱动特定的变频驱动器610、620，变频驱动器随后使变频电源910、920向电动机210、310两者供电，一个变频驱动器具有仅将变频驱动器610、620连接至升降机200、300内的电动机210、310的导线，而另一个变频驱动器具有穿过工作平台100以连接并驱动另一个升降机200、300的导线。
如图5和图6所示，在变频驱动器610的替换实施例中，左侧电动机210和右侧电动机310均与其各自的变频驱动器(即，左侧变频驱动器620和右侧变频驱动器630)相关联。变频驱动器620、630可能被容纳在中央(如图5所示)，或定位于单独的升降机200、300之处或之内(如图6所示)。在一个实施例中，每个变频驱动器620、630仅驱动相关联的电动机210、310，如图5和图6所示。在图7-9中所示的替换实施例中，左侧变频驱动器620和右侧可变驱动器630均被设置为驱动电动机210、310两者并且从不仅仅驱动单个电动机，从而引进了可现场配置的备用输出电源的性能。首先参照图6中的实施例，其中，左侧变频驱动器620仅驱动左侧电动机210且右侧变频驱动器630仅驱动右侧电动机310，尽管每个驱动器620、630很可能被容纳在相关联的升降机200、300内，但两驱动器620、630仍是变加速电动机控制系统600的一部分，并因此具有在前所述的全部控制优势，且每个驱动器620、630可以由共同的控制信号一致地控制。
现在，再次参照图7-9中的实施例，其中每个驱动器620、630被设置为驱动电动机210、310两者，此实施例与前述图2中的实施例相似，在图2实施例中，单个变频驱动器610控制电动机210、310两者，但是本实施例引进了前者不具备的备用性能。在此实施例中，恒定频率输入电源800与左侧变频驱动器620电连通，从而产生左侧变频电源910，并且与右侧变频驱动器630电连通，从而产生右侧变频电源920。左侧变频电源910与左侧电动机210以及右侧输出电源接线端240电连通。同样地，右侧变频电源920与右侧电动机310以及左侧输出电源接线端340电连通。
此外，如图7示意性所示，在此实施例中，左侧电动机210也与左侧辅助输入电源接线端245电连通，并且右侧电动机310也与右侧辅助输入电源接线端345电连通。因此，在图8的构造中，变加速电动机控制系统600利用左侧变频驱动器620控制左侧及右侧电动机210、310两者，因此要求右侧输出电源接线端240通过辅助导线950与右侧辅助输入电源接线端345电连通。在图9的替换构造中，变加速电动机控制系统600利用右侧变频驱动器630控制左侧及右侧电动机210、310两者，因此要求左侧输出电源接线端340通过辅助导线950与左侧辅助输入电源接线端245电连通。辅助导线950可为一套可拆式导线或者所述导线可永久性连接至工作平台100。这些实施例为升降系统10提供了可现场配置的备用输出电源，当左侧变频驱动器620或右侧变频驱动器630中的任一个失效时，该备用输出电源能够控制工作平台100的加速度。
以上实施例的另一个变型包括交流发电机，该交流发电机确保每次工作平台100启动时，相对的变频驱动器620、630为电动机210、310两者提供变频电源。可替代地，交流发电机可以基于驱动器620、630的运行时间量来循环使用变频驱动器620、630。这些实施例确保了变频驱动器620、630上的基本同等程度的耗损。更进一步地，系统10可包括自动转换特性，使得如果一个变频驱动器620、630失效则另一个变频驱动器620、630将自动地接替。作为一个附加的安全措施，变频驱动器610、620、630可包括支路开关，该开关允许将恒定频率输入电源直接提供给左侧电动机210和右侧电动机310，从而允许变频驱动器610、620、630用作全压直接电动机启动器。
本发明也可以包括用于升降机部件的外壳，从而提高操作安全性、设备寿命、耐用性、以及整体坚固性。例如，在一个实施例中，参见图15，左侧电动机210、左侧牵引机构220、以及左侧变速箱230(参见图14)全部被包围在左侧壳体250内，该壳体被连接至左侧底盘260。同样地，右侧电动机310、右侧牵引机构320、以及右侧变速箱330可全部被包围在右侧壳体350内，该壳体被连接至右侧底盘360。进一步地，现在参照图14，左侧底盘260可以包括左侧手柄262以及至少一个旋转安装的左侧辊264，该左侧辊被构造成当左侧手柄262起作用时，使得左侧升降机200围绕左侧辊264枢转，因此通过滚动可容易地输送左侧升降机200。同样地，右侧底盘360可以包括右侧手柄362以及至少一个旋转安装的右侧辊364，该左侧辊被构造成当右侧手柄362起作用时，使得右侧升降机300围绕右侧辊364枢转，因此通过滚动可容易地输送右侧升降机300。进一步地，通常希望具有非常紧凑的升降机200、300以使它们可以适于穿过有限的空间内的狭小开口来执行工作。此情况之一为在工业锅炉内部执行工作时，其中进出口直径一般为十八英寸。因此，在一个实施例中，如图14-15所示的，左侧升降机200、左侧壳体250、以及左侧底盘260被构造成可以穿过直径为十八英寸的开口，并且右侧升降机300、右侧壳体350、以及右侧底盘360被构造成可以穿过直径为十八英寸的开口。
如前所述，变加速电动机控制系统600被可解除地连接至移动工作平台100。在包括变频驱动器610、620、630以及升降机壳体250、350的这些实施例中，变频驱动器610、620、630通常被安装在一个或多个升降机壳体250、350内。事实上，在优选实施例中，左侧升降机200具有容纳在左侧升降机壳体250内的其自己的左侧变频驱动器620，并且同样地右侧升降机300具有容纳在右侧升降机壳体350内的其自己的右侧变频驱动器630。在此实施例中，如图15所示，理想地是把右侧电源接线端240作为位于左侧升降机200之上的右侧防风雨导线连接器242；并且把左侧电源接线端340作为位于右侧升降机300之上的左侧防风雨导线连接器342。该防风雨导线连接器242、342和电源接线端240、340可能为任意数目的凸形或凹形的工业插头以及插座，它们与导线配合，所述导线被制成为用以将电源的电力负荷分配至任一电动机210、310。
在另一个实施例中，变加速电动机控制系统600监控恒定频率输入电源，并且当恒定频率输入电源的电压从预定电压变化至超过该预定电压的至少正或负百分之十时，该系统中断与左侧电动机210和右侧电动机310的电连通。进一步地，该变加速电动机控制系统600可以包括报告装置以便于告知操作者显示系统600被停止的原因。该变加速电动机系统600也可监测左侧牵引机构220以及右侧牵引机构320上的载荷，并且在以下情况下中断与左侧电动机210和右侧电动机310的电连通，所述情况为如果：(a)左侧牵引机构220失去左侧钢索400上的牵引或右侧牵引机构320失去右侧钢索500上的牵引；(b)工作平台100上的载荷超过预定值；或(c)工作平台100上的载荷低于预定值。
平台控制系统700和用户输入装置710所具有的功能可不只是接收提升或降低工作平台100的指令。一般工业上提及的平台控制系统700被称为中央控制箱，该控制箱具有多个按钮和开关或用户输入装置710，以用于控制悬置工作平台升降系统10。在大多数应用中，平台控制系统700包括悬架式操纵台，以使操作者无需位于用户输入装置710处即可控制工作平台100的移动。换言之，该用户输入装置710可为设置于固定的中央控制箱上的至少一个控制开关、按钮或触发器，或者是设置于可移动悬架式操纵台上的那些相同装置中的全部或部分。通常地，用户输入装置710将包括上/下启动开关、升降机选择开关(左侧、右侧、两侧)，以及急停按钮。本发明的不同实施例可以要求添加与变加速电动机控制系统600相关联的输入装置。这些添加的输入装置可以包括：(a)渐近模式启动/禁止；(b)可调节的接近速度设定值；(c)工作模式启动/禁止；(d)可调节的接近速度设定值；(e)可调节的加速阶段设定值；以及(f)升降机主/从属选择器，用以确定哪个升降机产生控制动力或控制信号以及哪个升降机仅仅接收动力或控制信号并且相应地作出响应。平台控制系统700和/或用户输入装置710可以包括LCD屏幕，用以观察诊断信息和设定值。进一步地，该液晶显示屏幕可以是触摸屏幕输入系统。
更进一步地，平台控制系统700可包括诊断系统750(如图1所示)，该诊断系统允许使用者对系统10进行具体测试并让使用者注意到某些状况，并且该诊断系统自动地执行预定测试组。该诊断系统750允许使用者启动系统测试或检验，包括测试面板光线完整性以及输入电压的电平。进一步地，该诊断系统750可能进行自动的系统测试，包括：(a)超高最高限度检测；(b)在多达4个轴中的倾斜度感应；(c)超低限度检测；(d)载荷过轻检测；(e)超载检测；(f)下降保护互锁完整性，或者Sky Lock互锁完整性；(g)电动机温度；(h)制动电压电平；(i)钢索卡住感测；(j)绳索-卷绕机完整性；(k)主电压相位损失完整性；(l)绳索末端感测完整性；(m)数字速度读出；(n)数字错误显示；(o)绳索直径感测完整性；和/或(p)平台高度保护装置完整性。换言之，诊断系统750可以进行自动检测以确保每个安全性零件都是可操作的并且适当地发挥作用。可以将诊断系统750自动检测编程为在每次操作升降机时进行，或者基于替换时间表进行自动检测。诊断系统750可以包括任意数量的视觉指示器752(见图14)，以便在特殊状况时给予使用者警告。例如，以上列出的每种自动测试均可具有唯一的视觉指示器752，以便告知使用者该测试是成功或是失败。视觉指示器752可以是发光二极管，或LED。
本平台控制系统700的另一个优势是其包括印刷电路板(PCB)，因此提供了先前升降系统中不具备的功能性和灵活性。通过简单地将多个任选零件插入PCB上的适当端口中，该PCB促进了多个任选零件的容易结合，从而允许了前所未有的模块化程度。控制系统软件包括即插即用型零件，所述零件可以自动识别插入PCB中的新元件。PCB的基板是一种绝缘且非柔性的材料。在电路板表面上可见的细金属线是铜箔的一部分，该铜箔最初覆盖整个电路板。在制造过程中铜箔被部分地蚀刻掉，剩余的铜形成细金属线网。这些金属线被称为导线分布图，并且在安装于PCB上的元件之间提供电连接。为了将模块化元件固定至PCB上，通常将模块化元件上的引线焊接至导线分布图，或利用插座将其安装至电路板上。该插座被焊接至电路板，从而元件可以被插入和拔出插座而不用焊接。在一个实施例中，该插座为ZIF(零插入力)插座，因此使得元件很容易地插入适当位置中或可移出。插座侧部上的杆件用于在元件被插入后固定该元件。如果待包含的任选零件需要它自己的PCB，则可以利用边缘连接器将其连接至主PCB。该边缘连接器由沿PCB一侧设置的外露的微小铜焊盘组成。这些铜焊盘实际上是PCB导线分布图的一部分。一个PCB上的边缘连接器被插入到另一个PCB上相匹配的连接器(通常称作插槽)中。在本段中叙述的模块化元件可包括GPS跟踪装置720以及无线电接收器740(仅试举几例)。
平台控制系统700可进一步包括GPS跟踪装置720，在图1中示意性示出。GPS跟踪装置720允许悬置工作平台控制系统10的所有者对其位置进行实时跟踪。GPS跟踪装置720可能是由电池供电的12或更多信道的GPS系统，该系统基于每天10次的报告能够运作120天，其由6节AA碱性电池或6-40VDC进行供电。GPS跟踪装置720具有内部天线和存储器以便当蜂窝服务(cellularservice)较差或没有蜂窝服务时记录传输。GPS跟踪系统720可为运动启动的。GPS跟踪系统720可以是UTrak有限公司制造的Miniature Covert GPS跟踪系统项目#：SVGPS 100、RigTracker跟踪系统、或是Laipac科技有限公司制造的跟踪系统(仅试举几例)。
进一步地，仍参照图1，平台控制系统700可以包括远程无线发射器730和接收器740，其中远程无线发射器730利用扩频通信向接收器740发送指令。远程无线发射器730可以包括文中所述的用户输入装置710的全部、或部分控制器。扩频通信可以采用数字跳频或模拟连续频率变化，一般在900MHz至2.4GHz载波频率上。此外，远程无线发射器730能够在至少一千英尺(并且可达三千英尺)的范围内向接收器740发送指令。与传统的无线信号相比，扩频通信不易受干扰、拦截、非法利用以及电子欺骗的影响。由于涉及在远距离位置处控制悬置工作平台100的安全性考虑，因此这点非常重要。扩频通信系统在电磁辐射频谱的较大范围内改变所发射信号的频率，通常被称作似噪声信号。根据特定而复杂的数学函数完成频率变化，该函数通常被称作扩频码、伪随机码、或伪噪声码。发射频率在每秒内突然地进行多次改变。扩频信号发射远远低于窄频带发射器的谱能密度(瓦/赫兹)。
此处论述的变频驱动器610、620、630控制左侧电动机210和右侧电动机310的速度、转矩、方向、以及功率。变频驱动器610、620、630可以是电压源变换器(VSI)类型的或电流源变换器(CSI)类型的。变频驱动器610、620、630可以结合硅可控整流器(SCR)技术、绝缘栅双极晶体管(IGBT)或脉宽调制(PWM)技术。变频驱动器610、620、630提供了软启动功能，从而减少了与全压电动机启动相关的电应力和线电压下降。
变频驱动器610、620、630当前额定应为4kHz或8kHz载波频率。随着载荷的增加，变频驱动器610、620、630可自动地减小载波频率。变频驱动器610、620、630可以结合手动停止/启动、速度控制、本地/远程状态指示、手动或自动速度控制选择以及运行/微动选择。此外，变频驱动器610、620、630可以包括指挥中心，以用作配置控制参数的工具，这些参数诸如：最小速度、最大速度、加速和减速时间、伏特/赫兹比率、转矩提升、滑动补偿、超频极限以及电流极限。变频驱动器610、620、630可以包括安装在箱体门上的LED显示器，该显示器以数字显示出频率输出、电压输出、电流输出、电动机RPM、输入功率(千瓦)、经过时间、时间标记故障指示和/或直流母线电压(伏特)。变频驱动器610、620、630包括多个可编程的预置速度，这将依据用户的接点闭合迫使变频驱动器610、620、630达到预置速度。进一步地，变频驱动器610、620、630可以包括隔离的电追踪能力，使其能够追踪0-20mA、4-20mA或0-4、0-8、0-10伏特的直流(接地或未接地)速度信号。此外，变频驱动器610、620、630可以提供隔离的0-10V或4-20mA的输出信号作为计算机控制反馈信号，该信号可选择为速度或电流。变频驱动器610、620、630可具有以下防护特性：输出相位间短路状况、任何操作状况下的所有接地故障、高输入线电压、低输入线电压、和/或输入或输出相位的损失。变频驱动器610、620、630应当提供0.1与999.9秒之间的可变的加速及减速周期。在0℃至40℃的环境温度下，变频驱动器610、620、630能够连续运行。
此处论述的牵引机构220、320被设计为用于夹紧相应的绳索400、500，并且其可为实体滑轮型，此类滑轮是本领域内所熟知的，且可以通过乔治亚州斯通山的Sky Climber有限公司现购。进一步地，变速箱230、330为行星齿轮以及涡轮传动系统，其被设计成用于将电动机210、310的转速降低至可用速度。本领域内技术人员将能够理解，变速箱230、310中也可包括其他齿轮系统。此外，在此论述的电源接线端240、245、340、345实际上可以采取有助于建立终端与导线之间电连通的任何类型的。虽然此公开中提及了两个升降机(即，左侧升降机200和右侧升降机300)，然而本领域内的技术人员将能够理解，本发明的悬置工作平台升降系统10中可以包括单一升降机或多于两个升降机。同样地，尽管当前描述主要集中于每个升降机200、300使用一根绳索(400、500)，然而本领域内技术人员将能够理解本发明同样覆盖了每个升降机需要采用多根绳索的应用。
每个壳体250、350可以包括用于容纳控制器和电子元件的单独隔间。一般地，系统10中所用的电子元件必须保持在给定环境温度范围内，因此通常将所有此类元件容纳于温度可控的环境内。使用本领域内技术人员所熟知的许多传统温度保持方法均可保持电子元件隔间的温度。可替代地，可以将这些隔间涂覆改变的碳分子基涂层，该涂层用于使隔间保持在预定温度下并且减少辐射。
对于本领域内的技术人员而言，在此公开的优选实施例的各种变化、更改以及变换是显而易见的，并且它们均被期望并考虑落在本发明的精神和范围内。例如，尽管对具体的实施例进行了详细描述，然而本领域内的技术人员将可以理解前述实施例以及变换可以被改进为包含各种类型的替代或附加或替换材料、各个组件的相对布置、以及尺寸构造。因此，虽然在此仅对本发明的少数变化进行说明，应该理解，实际上这些附加的更改和变化以及它们的等同物也落在下述权利要求所限定的本发明的精神和范围内。以下权利要求中相应的结构、材料、作用、以及所有方法或步骤加上功能组件的等同物旨在包含与特别要求保护的其他要求保护组件组合地执行功能的任何结构、材料或作用。
工业实用性
驱动控制加速度悬置工作平台升降系统解决了长期以来对以预定加速度提升和降低工作平台的迫切需求。驱动控制加速度悬置工作平台升降系统具有实用性，除其他用途外，还应用于墙体建筑中、清洗窗户、或其他许多需要提升和降低工作平台的任务中。本发明公开了至少两个升降机。升降机被可解除地连接至工作平台。每个升降机具有与变加速电动机控制系统电连通的电动机。变加速电动机控制系统与恒定频率输入电源以及升降机电动机电连通。

Claims (27)

1.一种驱动控制加速度悬置工作平台升降系统(10)，所述系统用于以预定的加速度在左侧绳索(400)和右侧绳索(500)上提升和降低工作平台(100)，所述工作平台具有左侧端(110)和右侧端(120)，所述系统包括：
左侧升降机(200)，所述左侧升降机具有：左侧电动机(210)；左侧牵引机构(220)，被设计成与左侧绳索(400)配合；以及左侧变速箱(230)，用于从左侧电动机(210)向左侧牵引机构(220)传送动力，其中，所述左侧升降机(200)被可解除地连接至所述工作平台(100)的左侧端(110)附近；
右侧升降机(300)，所述右侧升降机具有：右侧电动机(310)；右侧牵引机构(320)，被设计成与右侧绳索(500)配合；以及右侧变速箱(330)，用于从右侧电动机(310)向右侧牵引机构(320)传送动力，其中，所述右侧升降机(300)被可解除地连接至所述工作平台(100)的右侧端(120)附近；
变加速电动机控制系统(600)，所述变加速电动机控制系统可解除地连接至工作平台(100)并且与恒定频率输入电源和左侧电动机(210)以及右侧电动机(310)电连通，其中，所述变加速电动机控制系统(600)控制所述左侧电动机(210)使所述左侧牵引机构(220)加速的速度并且控制所述右侧电动机(310)使所述右侧牵引机构(320)加速的速度，从而当所述工作平台(100)在左侧绳索(400)和右侧绳索(500)上被提升和降低时控制所述工作平台(100)的加速度；以及
平台控制系统(700)，所述平台控制系统可解除地连接至所述工作平台(100)并且与所述变加速电动机控制系统(600)、所述左侧电动机(210)、以及所述右侧电动机(310)电连通，所述平台控制系统具有用户输入装置(710)，所述用户输入装置被设计成用于接收提升或降低所述工作平台(100)的指令。
2.根据权利要求1所述的驱动控制加速度悬置工作平台升降系统(10)，其中，所述变加速电动机控制系统(600)将所述恒定频率输入电源转换为与所述左侧电动机(210)以及所述右侧电动机(310)连接的变频电源。
3.根据权利要求2所述的驱动控制加速度悬置工作平台升降系统(10)，其中，所述变加速电动机控制系统(600)包括变频驱动器(610)，所述变频驱动器将所述恒定频率输入电源转换为与所述左侧电动机(210)和所述右侧电动机(310)连接的变频电源。
4.根据权利要求2所述的驱动控制加速度悬置工作平台升降系统(10)，其中，所述变加速电动机控制系统(600)包括左侧变频驱动器(620)，所述左侧变频驱动器将所述恒定频率输入电源转换为与所述左侧电动机(210)以及所述右侧电动机(310)电连通的左侧变频电源，以使所述左侧电动机(210)和所述右侧电动机(310)由所述左侧变频电源一致地供电。
5.根据权利要求2所述的驱动控制加速度悬置工作平台升降系统(10)，其中，所述变加速电动机控制系统(600)包括右侧变频驱动器(630)，所述右侧变频驱动器将所述恒定频率输入电源转换为与所述左侧电动机(210)以及所述右侧电动机(310)电连通的右侧变频电源，以使所述左侧电动机(210)和所述右侧电动机(310)由所述右侧变频电源一致地供电。
6.根据权利要求2所述的驱动控制加速度悬置工作平台升降系统(10)，其中，所述变加速电动机控制系统(600)包括：左侧变频驱动器(620)，所述左侧变频驱动器将所述恒定频率输入电源转换为与所述左侧电动机(210)电连通的左侧变频电源；以及右侧变频驱动器(630)，所述右侧变频驱动器将所述恒定频率输入电源转换为与所述右侧电动机(310)电连通的右侧变频电源。
7.根据权利要求6所述的驱动控制加速度悬置工作平台升降系统(10)，其中，所述左侧变频电源还与右侧电源接线端(240)电连通，并且所述左侧变频驱动器(620)的尺寸设计成如果所述右侧电源接线端(240)处于与所述右侧电动机(310)电连通，则所述左侧变频电源能够向所述左侧电动机(210)和所述右侧电动机(310)两者供电；并且，所述右侧变频电源还与左侧电源接线端(340)电连通，并且所述右侧变频驱动器(630)的尺寸设计成如果所述左侧电源接线端(340)处于与所述左侧电动机(210)电连通时，则所述右侧变频电源能够向所述右侧电动机(310)和所述左侧电动机(210)两者供电，从而为所述升降系统(10)提供可现场配置的备用输出电源，当所述工作平台(100)在所述左侧绳索(400)和所述右侧绳索(500)上被提升或降低时，一旦所述左侧变频驱动器(620)或所述右侧变频驱动器(630)中任一个失效，所述备用输出电源能够控制所述工作平台(100)的加速度。
8.根据权利要求7所述的驱动控制加速度悬置工作平台升降系统(10)，其中，所述左侧变频驱动器(620)和所述右侧变频驱动器(630)包括支路开关，以使所述恒定频率输入电源可直接提供给所述左侧电动机(210)和所述右侧电动机(310)。
9.根据权利要求2所述的驱动控制加速度悬置工作平台升降系统(10)，其中，所述变加速电动机控制系统(600)监控所述恒定频率输入电源，并且当所述恒定频率输入电源的电压从预定电压的变化超过所述预定电压的至少正、负百分之十时，所述变加速电动机控制系统中断与所述左侧电动机(210)及所述右侧电动机(310)的电连通。
10.根据权利要求2所述的驱动控制加速度悬置工作平台升降系统(10)，其中，所述变加速电动机控制系统(600)监控所述左侧牵引机构(220)以及所述右侧牵引机构(320)上的载荷，并且如果所述左侧牵引机构(220)失去左侧绳索(400)上的牵引或所述右侧牵引机构(320)失去右侧钢索(500)上的牵引，则所述变加速电动机控制系统中断与所述左侧电动机(210)及所述右侧电动机(310)的电连通。
11.根据权利要求7所述的驱动控制加速度悬置工作平台升降系统(10)，其中，所述左侧变频驱动器(620)位于所述左侧升降机(200)内部并且所述右侧电源接线端(240)为置于所述左侧升降机(200)上的右侧防风雨导线连接器(242)；并且，所述右侧变频驱动器(630)位于所述右侧升降机(300)内部并且所述左侧电源接线端(340)为置于所述右侧升降机(300)上的左侧防风雨导线连接器(342)。
12.根据权利要求2所述的驱动控制加速度悬置工作平台升降系统(10)，其中，所述变加速电动机控制系统(600)控制所述工作平台(100)的加速度，以使所述工作平台(100)在不少于1秒达到最大速度。
13.根据权利要求2所述的驱动控制加速度悬置工作平台升降系统(10)，其中，所述变加速电动机控制系统(600)控制所述工作平台(100)的加速度，以使所述工作平台(100)在不少于2秒达到最大速度。
14.根据权利要求2所述的驱动控制加速度悬置工作平台升降系统(10)，其中，所述变加速电动机控制系统(600)控制所述工作平台(100)的加速度，以使所述工作平台(100)在不少于5秒达到最大速度。
15.根据权利要求2所述的驱动控制加速度悬置工作平台升降系统(10)，其中，所述变加速电动机控制系统(600)包括具有可调节的接近速度设定值的渐近模式，所述设定值将所述工作平台(100)的速度限制为最大速度的百分之五十或更小的数值。
16.根据权利要求1所述的驱动控制加速度悬置工作平台升降系统(10)，其中，所述平台控制系统(700)进一步包括诊断系统(750)，在允许所述左侧升降机(200)和所述右侧升降机(300)移动所述工作平台(100)之前，所述诊断系统进行预定数量的测试。
17.根据权利要求16所述的驱动控制加速度悬置工作平台升降系统(10)，其中，所述预定数量的测试包括：验证所述左侧电动机(210)的温度和所述右侧电动机(310)的温度在容许的范围内，以及验证绳索末端感应系统的正常运行。
18.根据权利要求16所述的驱动控制加速度悬置工作平台升降系统(10)，其中，所述诊断系统(750)进一步包括至少一个视觉指示器(752)，用于当任一测试失败时给予使用者警告。
19.根据权利要求1所述的驱动控制加速度悬置工作平台升降系统(10)，其中，所述平台控制系统(700)进一步包括至少一个模块化印刷电路板，所述印刷电路板具有至少一个未使用的插座，所述插座被设计成用于协作地且可解除地接收模块化可选装置，所述模块化可选装置包括由GPS跟踪装置(720)和无线接收器(740)构成的组中的一个或多个。
20.根据权利要求2所述的驱动控制加速度悬置工作平台升降系统(10)，其中，所述平台控制系统(700)进一步包括GPS跟踪装置(720)。
21.根据权利要求2所述的驱动控制加速度悬置工作平台升降系统(10)，其中，所述平台控制系统(700)进一步包括远程无线发射器(730)和接收器(740)，其中，所述远程无线发射器(730)利用扩频通信向所述接收器(740)发送指令。
22.根据权利要求21所述的驱动控制加速度悬置工作平台升降系统(10)，其中，所述扩频通信采用数字跳频。
23.根据权利要求21所述的驱动控制加速度悬置工作平台升降系统(10)，其中，所述扩频通信采用模拟连续变频。
24.根据权利要求21所述的驱动控制加速度悬置工作平台升降系统(10)，其中，所述远程无线发射器(730)在至少一千英尺的范围内向所述接收器(740)发送指令。
25.根据权利要求1所述的驱动控制加速的悬置工作平台升降系统(10)，其中，所述左侧电动机(210)、所述左侧牵引机构(220)、以及所述左侧变速箱(230)全部被包围在左侧壳体(250)内，所述左侧壳体被连接至左侧底盘(260)，所述左侧底盘具有左侧手柄(262)以及至少一个旋转安装的左侧辊(264)，所述左侧辊被构造成当所述左侧手柄(262)起作用时使得所述左侧升降机(200)围绕所述左侧辊(264)枢转，从而可通过滚动顺利地输送所述左侧升降机(200)；并且所述右侧电动机(310)、所述右侧牵引机构(320)、以及所述右侧变速箱(330)全部被包围在右侧壳体(350)内，该右侧壳体被连接至右侧底盘(360)，该右侧底盘具有右侧手柄(362)以及至少一个旋转安装的右侧辊(364)，所述右侧辊被构造成当所述右侧手柄(362)起作用时使得所述右侧升降机(300)围绕所述右侧辊(364)枢转，从而通过滚动顺利地输送所述右侧升降机(300)，其中，所述左侧升降机(200)、左侧壳体(250)以及左侧底盘(260)被构造成穿过十八英寸直径的开口，并且所述右侧升降机(300)、右侧壳体(350)以及右侧底盘(360)被构造成穿过十八英寸直径的开口。
26.一种驱动控制加速度悬置工作平台升降系统(10)，所述系统用于以预定的加速度在左侧绳索(400)和右侧绳索(500)上提升和降低工作平台(100)，所述工作平台具有左侧端(110)和右侧端(120)，所述系统包括：
左侧升降机(200)，具有：左侧电动机(210)；左侧牵引机构(220)，被设计成与所述左侧绳索(400)配合；以及左侧变速箱(230)，用于从所述左侧电动机(210)向所述左侧牵引机构(220)传送动力，其中，所述左侧升降机(200)被可解除地连接至所述工作平台(100)的所述左侧端(110)附近；
右侧升降机(300)，具有：右侧电动机(310)；右侧牵引机构(320)，被设计成与所述右侧绳索(500)配合；以及右侧变速箱(330)，用于从所述右侧电动机(310)向所述右侧牵引机构(320)传送动力，其中，所述右侧升降机(300)被可解除地连接至所述工作平台(100)的所述右侧端(120)附近；
变加速电动机控制系统(600)，所述变加速电动机控制系统可解除地连接至所述工作平台(100)并且与恒定频率输入电源和所述左侧电动机(210)及所述右侧电动机(310)电连通，其中，所述变加速电动机控制系统(600)包括变频驱动器(610)，所述变频驱动器用于将所述恒定频率输入电源转换为连接至所述左侧电动机(210)和所述右侧电动机(310)的变频电源，并且所述变加速电动机控制系统控制所述左侧电动机(210)使所述左侧牵引机构(220)加速的速度以及控制所述右侧电动机(310)使所述右侧牵引机构(320)加速的速度，从而当所述工作平台(100)在所述左侧绳索(400)和所述右侧绳索(500)上被提升和降低时控制所述工作平台(100)的加速度，其中，所述变加速电动机控制系统(600)控制所述工作平台(100)的加速度以使所述工作平台(100)在不少于1秒达到最大速度，并且所述变加速电动机控制系统(600)包括具有可调节的接近速度设定值的渐近模式，该设定值将所述工作平台(100)的速度限制为最大速度的百分之五十或更小的数值；以及
平台控制系统(700)，所述平台控制系统可解除地连接至所述工作平台(100)并且与所述变加速电动机控制系统(600)、所述左侧电动机(210)、以及所述右侧电动机(310)电连通，所述平台控制系统具有用户输入装置(710)，该用户输入装置被设计成用于接收提升或降低所述工作平台(100)的指令。
27.一种驱动控制加速度悬置工作平台升降系统(10)，所述系统用于以预定的加速度在左侧绳索(400)和右侧绳索(500)上提升和降低工作平台(100)，所述工作平台具有左侧端(110)和右侧端(120)，所述系统包括：
左侧升降机(200)，具有：左侧电动机(210)；左侧牵引机构(220)，被设计成与所述左侧绳索(400)配合；以及左侧变速箱(230)，用于从所述左侧电动机(210)向所述左侧牵引机构(220)传送动力，其中，所述左侧升降机(200)被可解除地连接至所述工作平台(100)的所述左侧端(110)附近，其中，所述左侧电动机(210)、所述左侧牵引机构(220)、以及所述左侧变速箱(230)全部被包围在左侧壳体(250)内，所述左侧壳体被连接至左侧底盘(260)，所述左侧底盘具有左侧手柄(262)以及至少一个旋转安装的左侧辊(264)，所述左侧辊被构造成当所述左侧手柄(262)起作用时使得所述左侧升降机(200)围绕所述左侧辊(264)枢转，从而通过滚动顺利地输送所述左侧升降机(200)，并且所述左侧升降机(200)、左侧壳体(250)以及左侧底盘(260)被构造成穿过十八英寸直径的开口；
右侧升降机(300)，具有：右侧电动机(310)；右侧牵引机构(320)，被设计成与所述右侧绳索(500)配合；以及右侧变速箱(330)，用于从所述右侧电动机(310)向所述右侧牵引机构(320)传送动力，其中，所述右侧升降机(300)被可解除地连接至所述工作平台(100)的所述右侧端(120)附近，其中，所述右侧电动机(310)、所述右侧牵引机构(320)、以及所述右侧变速箱(330)全部被包围在右侧壳体(350)内，所述右侧壳体被连接至右侧底盘(360)，该右侧底盘具有右侧手柄(362)以及至少一个旋转安装的右侧辊(364)，所述右侧辊被构造成当所述右侧手柄(362)起作用时使得所述右侧升降机(300)围绕所述右侧辊(364)枢转，从而通过滚动顺利地输送所述右侧升降机(300)，并且所述右侧升降机(300)、右侧壳体(350)以及右侧底盘(360)被构造成穿过十八英寸直径的开口；
变加速电动机控制系统(600)，所述变加速电动机控制系统可解除地连接至所述工作平台(100)并且与恒定频率输入电源和所述左侧电动机(210)以及所述右侧电动机(310)电连通，其中，所述变加速电动机控制系统(600)包括：左侧变频驱动器(620)，所述左侧变频驱动器将所述恒定频率输入电源转换为与所述左侧电动机(210)电连通的左侧变频电源；以及右侧变频驱动器(630)，所述右侧变频驱动器将所述恒定频率输入电源转换为与所述右侧电动机(310)电连通的右侧变频电源，并且所述变加速电动机控制系统控制所述左侧电动机(210)使所述左侧牵引机构(220)加速的速度以及控制所述右侧电动机(310)使所述右侧牵引机构(320)加速的速度，从而当所述工作平台(100)在所述左侧绳索(400)和所述右侧绳索(500)上被提升和降低时控制所述工作平台(100)的加速度，其中，所述变加速电动机控制系统(600)控制所述工作平台(100)的加速度以使所述工作平台(100)在不少于5秒达到最大速度，并且所述变加速电动机控制系统(600)包括具有可调节的接近速度设定值的渐近模式，所述设定值将所述工作平台(100)的速度限制为最大速度的百分之五十或更小的数值，另外其中，所述左侧变频电源还与右侧电源接线端(240)电连通，且所述左侧变频驱动器(620)的尺寸设计成如果所述右侧电源接线端(240)处于与所述右侧电动机(310)电连通，则所述左侧变频电源能够为所述左侧电动机(210)和所述右侧电动机(310)两者供电；并且所述右侧变频电源还与左侧电源接线端(340)电连通，且所述右侧变频驱动器(630)的尺寸设计成如果所述左侧电源接线端(340)处于与所述左侧电动机(210)电连通，则所述右侧变频电源能够为所述左侧电动机(210)和所述右侧电动机(310)两者供电，从而为所述升降系统(10)提供一个可现场配置的备用输出电源，当所述工作平台(100)在所述左侧绳索(400)和所述右侧绳索(500)上被提升或降低时，一旦所述左侧变频驱动器(620)或所述右侧变频驱动器(630)中任一个发生失效，该备用输出电源能够控制所述工作平台(100)的加速度；以及
平台控制系统(700)，可解除地连接至所述工作平台(100)并且与所述变加速电动机控制系统(600)、所述左侧电动机(210)、所述右侧电动机(310)电连通，所述平台控制系统具有：用户输入装置(710)，该用户输入装置被设计成用于接收提升或降低所述工作平台(100)的指令；GPS跟踪装置(720)；以及远程无线发射器(730)和接收器(740)，其中，所述远程无线发射器(730)利用数字跳频扩频通信向所述接收器(740)发送指令。
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