CN104831853A - 一种具有采光屋面的装置及拖动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有采光屋面的装置及拖动控制方法，所述装置包括：采光屋面和支撑所述采光屋面的支撑架，所述采光屋面沿着所述支撑架移动，所述采光屋面上设置有两套驱动装置，每套所述驱动装置包括至少两组滚轮，所述支撑架上设置有与所述滚轮匹配的轨道，每套所述驱动装置的滚轮至少有一组为凹型滚轮，并且每套所述驱动装置的一组滚轮通过传动杆驱动另一组滚轮。本发明通过采用双电机自行走式同步拖动，凹型滚轮及轨道定位滚动及辅助滚轮传动，不仅可以拖动大型尺寸整体采光屋面，还可以对现场安装条件放松苛刻要求。

Description

一种具有采光屋面的装置及拖动控制系统

技术领域

本发明涉及建筑领域，具体地，涉及一种具有采光屋面的装置及拖动控制系统。

背景技术

建筑穹顶用大型采光天窗，又称采光屋面，一般是指尺寸为：长度18米至24米，宽度15米至20米的钢结构采光窗体。

大型采光屋面一般指用于大型商业建筑、公共建筑、及办公场所中高空穹顶用采光顶。在对排烟及通风要求较高的场合，一般必须具备整体开闭功能。针对这样一种大型采光屋面的拖动，要考虑的技术重点有：如何防止打滑、如何保证拖动时采光屋面的运动轨迹不偏移、如何保证整体采光屋面的结构不下沉变形。

现有的一种天窗拖动方法是采用单电机拖动方式，将电机设置为座桩式，并采用电机驱动双传动杆臂带动各自齿轮滚动、通过齿轮齿条啮合，由齿条带动天窗移动。这种拖动方式仅能拖动天窗长不大于8米、宽不大于8米的中小型天窗。同时这种拖动方式对电机及减速机的安装在空间和位置上的有严格要求、对齿轮和齿条的啮合也有严格限制，不仅拖动天窗尺寸不够大，还因为存在两只传动臂、以及齿轮齿条机构，不仅使天窗开启器噪音较大，还影响空间的视觉效果。

发明内容

本发明针对上述情况，提供一种具有采光屋面的装置，通过采用双电机自行走式同步拖动，凹式滚轮及轨道定位滚动及辅助滚轮传动，不仅可以拖动大型尺寸整体采光屋面，还可以对现场安装条件放松苛刻要求。

根据本发明的一个方面，提供一种具有采光屋面的装置，其特征在于，所述装置包括：采光屋面和支撑所述采光屋面的支撑架，所述采光屋面沿着所述支撑架移动，所述采光屋面上设置有两套驱动装置，每套所述驱动装置包括至少两组滚轮，所述支撑架上设置有与所述滚轮匹配的轨道，每套所述驱动装置的滚轮至少有一组为凹型滚轮，并且每套所述驱动装置的一组滚轮通过传动杆驱动另一组滚轮。

其中，所述驱动装置包括驱动单元，所述驱动单元设置在所述驱动装置中的一组滚轮上，并且设置所述驱动单元的滚轮通过传动杆连接到另一组滚轮上并驱动另一组滚轮。

其中，所述驱动单元包括电机和减速器，并且所示电机与所述减速器设置成一体结构的电机减速单元。

其中，所述驱动单元还包括电磁离合器，所述电机减速单元通过传动轴和键联接到所述电磁离合器，所述电磁离合器的另一侧通过轴与所述滚轮联接。

其中，所述驱动装置还包括固定板，所述驱动单元通过所述固定板与所述采光屋面的窗体固定。

其中，所述支撑架还包括多个支撑杆和多个横梁，所述横梁设置在所示支撑架上，并且所述轨道平行地设置在所述横梁上。

其中，所述横梁设置成沿着所述采光屋面移动的方向延伸，并且多个所述横梁平行设置，在每个所述横梁上沿着所述横梁延伸的方向设置有导轨，所述采光屋面的每组滚轮对应所述横梁上的一条导轨，并且所示采光屋面通过所述滚轮沿着所述导轨移动。

其中，所述支撑架包括位于所述装置内的第一支撑架和位于所述装置外部一侧的第二支撑架，所述第一支撑架的导轨与所述第二支撑架的导轨相接，所述采光屋顶通过所述滚轮在所述第一支撑架的导轨和所述第二支撑架的导轨上移动。

其中，所述固定板包括上板、下板以及位于所述上板和下板之间的弹簧减震单元，所述上板与所述采光屋面的窗体固定，所述下板与所述驱动单元固定，所述弹簧减震单元包括设置至少一个弹簧。

根据本发明的另一个方面，提供一种拖动控制系统，用于控制上述装置的采光屋面的移动，其特征在于，所述系统包括：控制单元、开关单元、电磁离合器电源、变频器以及外部开关；

其中，所述控制单元为可编程逻辑控制器PLC，用于控制所述开关单元、电磁离合器电源、变频器以及外部开关；

所述开关单元包括分别与所述控制单元的输入端口的对应端子连接的采光屋面底部行程开关、采光屋面顶部行程开关、手动驱动控制开关、急停控制开关、消防/远程联动控制开关，采光屋面底部行程开关与采光屋面顶部行程开关用于控制所述采光屋面的移动，所述手动驱动控制开关用于手动地控制所述采光屋面的移动；所述急停控制开关用于在紧急状态下控制所述采光屋面的移动，所述消防/远程联动控制开关用于控制在特定状态下远程控制所述采光屋面的移动；

所述电磁离合器电源与所述控制单元的输出驱动连接，用于控制所述采光屋面的驱动单元的电磁离合器；

所述变频器由所述控制单元驱动，并将输出电源线连接到所述驱动单元的电机；

所述外部开关与所述电磁离合器电源连接，用于控制所述电磁离合器电源。

本发明的具有采光屋面的装置及拖动控制系统，通过将采光屋面采用双电机自行走式同步拖动，并辅助以凹式滚轮及轨道定位滚动及辅助滚轮传动，不仅可以拖动大型尺寸整体采光屋面，还可以对现场安装条件放松苛刻要求。由于取消了齿轮齿条传动，因此运行噪声极低；同时天窗结构美观，实用性和推广应用的普适性更好。另外，本申请的采光屋面不仅可以用于平面式的整体采光屋面，也可以用于具有一定倾斜角度的整体采光屋面。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1示出了本发明的倾斜式采光屋面的结构示意图。

图2示出了本发明的凹形滚轮的安装结构示意图。

图3示出了本发明的采光屋面的俯视图。

图4为驱动单元的一个实施例的结构示意图。

图5示出了本发明的控制装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。

图1示出了本发明的倾斜式采光屋面的结构示意图。

参照图1，本发明的具有采光屋面的装置，包括：采光屋面10和支撑该采光屋面10的支撑架20。

如图1所示，采光屋面10可以设置成倾斜式的，如可以设置成在宽度方向的倾斜角不大于10度，另外采光屋面20也可以水平设置。

采光屋面10上设置有两套驱动装置110，每套驱动装置110都包括至少两组滚轮111，支撑架20上设置有与所述滚轮匹配的轨道，如图1所示实施例中每套驱动装置包括三组滚轮，另外，滚轮的数量可以根据采光屋面的面积具体设置，在此不做具体限定。

支撑架包括支撑杆210、位于支撑杆220上部的横梁220和导轨，在本实施例中，可以将横梁220设置成沿着采光屋面移动的方向延伸，并且多个横梁220平行设置，在每个横梁220上沿着所述横梁延伸的方向设置有导轨，所述采光屋面的每组滚轮111对应所述横梁上的一条导轨，并且采光屋面10通过所述滚轮111沿着所述导轨移动，基于上述每条导轨对应于一根横梁220的结构，横梁与导轨可以制成一体结构。

在另外的实施例中，横梁也可以设置成任意的结构，如可以设置沿宽度方向延伸，也可以设置成网状结构，并在横梁上沿着采光屋顶移动的方向设置轨道即可，因此，横梁的具体结构在此不做限定，只要具有支撑作用并能够固定导轨的结构均在本申请的范围之内。

此外，本实施例中的支撑架包括位于装置中用于支撑采光屋面的第一支撑架和位于装置外的一侧用于在采光屋面移出装置顶部时支撑该采光屋面的第二支撑架，第二支撑架也具有与第一支撑架相同的结构，并且第一支撑架与第二支撑架上的导轨相接，采光屋面通过在第一支撑架的导轨和第二支撑架的导轨上移动实现装置屋顶的开闭。

在本实施例中，每套驱动装置110中包括的滚轮中至少有一组为凹型滚轮112，本实施例中将驱动装置中靠近采光屋面10边缘的一组滚轮设置为凹型滚轮112，如图2所示，凹型滚轮112对应的导轨设置成凸型导轨230，凹型滚轮112的凹型开口内侧大于凸型导轨230的凸出部分的宽度尺寸，并且当凹型滚轮112骑在凸型导轨230上时，凹型滚轮112的内侧与凸型导轨230的突出部分的侧边之间的相对距离不大于1公分。这只凹型滚轮与凸型导轨的配合，可以很好的控制和约束采光屋面在双驱动装置的拖动移动过程中不至于产生运动轨迹偏差。

本实施中的其他组滚轮可以设置为凹形滚轮，也可以设置为平面滚轮，在本申请中不做具体限制。

上述结构中，驱动装置还包括驱动单元120，如图3所示，驱动单元8设置在驱动装置中的一组滚轮上，在本实施例中，将凹形滚轮112之外的其他组滚轮设置为平面滚轮113，可以简化采光屋面的结构，便于安装和拆卸，也不影响采光屋面沿着导轨移动。

另外，为保证电机拖动力矩的有效传动和防止采光屋面运动时的打滑，在安装驱动单元120的滚轮和与安装驱动单元120的滚轮相对应的相邻滚轮组中的滚轮之间设置有传动杆130，并且在该传动杆上设置有活接131，,这样的设计可以保证驱动采光屋面的拖动力传导均匀，吸收采光屋面微量结构变形、并对解决打滑有帮助。

本实施例的驱动单元120包括电机和减速器，并且电机与减速器设置成一体结构的电机减速单元，并且电机减速单元通过传动轴和键连接到电磁离合器，电磁离合器的另一侧通过轴与滚轮联接。

另外，驱动单元120还包括固定板，该固定板设置在安装改驱动单元8的滚轮的上方，并且电机减速单元通过固定板与采光屋面的窗体固定。

图4为驱动单元的一个实施例的结构示意图。

如图4所示，在驱动单元120与滚轮的装配中，电机121与减速器122为一体装置，并通过传动轴和键与电磁离合器123相接，而电磁离合器123的另一侧通过轴与滚轮的轮体128联接。在轮体128的上表面，安装有一块固定板124。该固定板124大小与轮体128的上表面一样，并沿着轮体128的中轴线为界，两侧上下对应开有数量各不少于6个的孔125。将螺栓126分别从轮体128向上穿过弹簧127及对应固定板124的各个孔，最后用螺帽固定。而固定板124与对应的采光屋面的窗体140焊接固定牢固。这样的设计是保证轮体128与支撑架的导轨129有紧密接触，一方面提高轮体128与支撑架的导轨129的接触面，有助于抑制打滑；另一方面也将支撑架的绕度变形考虑进去了。如此设置，更加保证了整体采光屋面在支撑架上做自适应行走。

上述实施例中，固定板124设置成在上板和下板之间设置有弹簧127的结构，可以通过调节固定板的厚度来实现将驱动单元牢固地固定在窗体上。

另外，本发明的电机减速单元采用一体式三相异步电动机斜齿轮减速机，并为法兰安装方式。减速比和功率视具体采光屋面的自重、拖动力和运行速度及电机扭矩以及安装联接方式有关。这样选取斜齿减速机的好处，可以配合电磁离合器完成采光屋面无源下滑时的减速缓冲控制目的。

通过上述实施例可知，本发明的具有采光屋面的装置通过将采光屋面采用双电机自行走式同步拖动，并辅助以凹式滚轮及轨道定位滚动及辅助滚轮传动，不仅可以拖动大型尺寸整体采光屋面，还可以对现场安装条件放松苛刻要求。由于取消了齿轮齿条传动，因此运行噪声极低；同时天窗结构美观，实用性和推广应用的普适性更好。另外，本申请的采光屋面不仅可以用于平面式的整体采光屋面，也可以用于具有一定倾斜角度的整体采光屋面。

在本发明的另一个实施例中，提供一种拖动控制系统，用于控制上述装置的采光屋面的移动，该系统包括：控制单元、开关单元、电磁离合器电源、变频器以及外部开关；

其中，如图5所示，控制单元12为可编程逻辑控制器PLC，用于控制开关单元、电磁离合器电源、变频器以及外部开关；

开关单元包括分别与控制单元12的输入端口的对应端子连接的采光屋面底部行程开关16、采光屋面顶部行程开关17、手动驱动控制开关18、急停控制开关19、消防/远程联动控制开关20，其中，采光屋面底部行程开关16与采光屋面顶部行程开关17用于控制采光屋面的移动，手动驱动控制开关18用于手动地控制所述采光屋面的移动；急停控制开关19用于在紧急状态下控制所述采光屋面的移动，消防/远程联动控制开关20用于控制在特定状态下远程控制所述采光屋面的移动；

电磁离合器电源14与控制单元12的输出驱动连接，用于控制采光屋面的驱动单元的电磁离合器；变频器13由控制单元12驱动，并将输出电源线连接到驱动单元的电机；外部开关15与电磁离合器电源14连接，用于控制电磁离合器电源14，使得电磁离合器在脱离控制单元12后，还能动作。

在本实施例中，两套驱动装置的驱动单元并联地连接到变频器的输出电源线。

另外，控制单元还连接到外接编程器或外接上位机通讯器22，同时，控制单元上还具有动作指示灯21。在控制单元，即PLC12编制的程序控制下，整体采光屋面会执行相应的下滑打开及上滑关闭的动作。

在另一个实施例中，为进一步防止采光屋面在关闭运动时打滑的出现以及降低运动噪声，本申请中涉及到的滚轮的外层材料采用尼龙热塑包裹成型。

通过上述拖动控制系统，可以快速准确地对采光屋面的双电机同步拖动，并且对在采光屋面的拖动过程中的应急等做了考虑，提高了拖动控制的准确性，降低了故障的发生。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种具有采光屋面的装置，其特征在于，所述装置包括：采光屋面和支撑所述采光屋面的支撑架，所述采光屋面沿着所述支撑架移动，所述采光屋面上设置有两套驱动装置，每套所述驱动装置包括至少两组滚轮，所述支撑架上设置有与所述滚轮匹配的轨道，每套所述驱动装置的滚轮至少有一组为凹型滚轮，并且每套所述驱动装置的一组滚轮通过传动杆驱动另一组滚轮。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动装置包括驱动单元，所述驱动单元设置在所述驱动装置中的一组滚轮上，并且设置所述驱动单元的滚轮通过传动杆连接到另一组滚轮并驱动另一组滚轮。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述驱动单元包括电机和减速器，并且所示电机与所述减速器设置成一体结构的电机减速单元。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述驱动单元还包括电磁离合器，所述电机减速单元通过传动轴和键连接到所述电磁离合器，所述电磁离合器的另一侧通过轴与所述滚轮联接。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动装置还包括固定板，所述驱动单元通过所述固定板与所述采光屋面的窗体固定。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述支撑架还包括多个支撑杆和多个横梁，所述横梁设置在所示支撑架上，并且所述轨道平行地设置在所述横梁上。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述横梁设置成沿着所述采光屋面移动的方向延伸，并且多个所述横梁平行设置，在每个所述横梁上沿着所述横梁延伸的方向设置有导轨，所述采光屋面的每组滚轮对应所述横梁上的一条导轨，并且所示采光屋面通过所述滚轮沿着所述导轨移动。

8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述支撑架包括位于所述装置内的第一支撑架和位于所述装置外部一侧的第二支撑架，所述第一支撑架的导轨与所述第二支撑架的导轨相接，所述采光屋顶通过所述滚轮在所述第一支撑架的导轨和所述第二支撑架的导轨上移动。

9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述固定板包括上板、下板以及位于所述上板和下板之间的弹簧减震单元，所述上板与所述采光屋面的窗体固定，所述下板与所述驱动单元固定，所述弹簧减震单元包括设置至少一个弹簧。

10.一种拖动控制系统，用于控制所述权利要求1-8任一项所述的装置的采光屋面的移动，其特征在于，所述系统包括：控制单元、开关单元、电磁离合器电源、变频器以及外部开关；

其中，所述控制单元为可编程逻辑控制器PLC，用于控制所述开关单元、电磁离合器电源、变频器以及外部开关；

所述开关单元包括分别与所述控制单元的输入端口的对应端子连接的采光屋面底部行程开关、采光屋面顶部行程开关、手动驱动控制开关、急停控制开关、消防/远程联动控制开关，采光屋面底部行程开关与采光屋面顶部行程开关用于控制所述采光屋面的移动，所述手动驱动控制开关用于手动地控制所述采光屋面的移动；所述急停控制开关用于在紧急状态下控制所述采光屋面的移动，所述消防/远程联动控制开关用于控制在特定状态下远程控制所述采光屋面的移动；

所述电磁离合器电源与所述控制单元的输出驱动连接，用于控制所述采光屋面的驱动单元的电磁离合器；

所述变频器由所述控制单元驱动，并将输出电源线连接到所述驱动单元的电机；

所述外部开关与所述电磁离合器电源连接，用于控制所述电磁离合器电源。