CN105863234B - 基于螺杆传动的导架爬升式升降工作平台及其组合工作平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于螺杆传动的导架爬升式升降工作平台及其组合工作平台，现有爬升式升降工作平台存在爬升装置的防坠器在高空解除非常困难等缺陷，本发明的驱动装置包括液压油箱、电动液压泵、手动液压泵、液压马达、液压制动器等，电动液压泵、手动液压泵择一的输送给液压马达液压油以令液压马达驱动螺杆转动，液压制动器装配在液压马达的输出端与螺杆之间的适当部位并受控于液压泵输出的液压油，当液压泵输出的液压油的压力大于液压制动器的设定压力时液压制动器解除制动，当液压泵输出的液压油的压力小于液压制动器的设定压力时液压制动器实施制动。液压系统还设置了比例调速元件，可以采用电子控制进行精确调速，当多导架组合时，可以实现完全同步升降。

Description

基于螺杆传动的导架爬升式升降工作平台及其组合工作平台

技术领域

本发明属于建筑施工用升降工作平台，具体涉及一种基于螺杆传动的导架爬升式升降工作平台及其组合工作平台。

背景技术

市场上现有产品的爬升装置基本上是由带有制动器的专用电机驱动齿轮与安装在导架上的齿条啮合，由电机的正反转实现升降动作。其存在的主要问题在于：

1.升降传动的齿条为垂直安装，齿轮的转矩承担了全部载荷，而支持齿轮维持可控的状态（即转动或停留），主要依靠电机后端的制动器，一旦制动器失效，就只能依靠防坠器制动，否则将会发生高空坠落的风险。然而防坠器一旦起作用，在高空解除非常困难。

2.电机的功率受到结构的限制，增加提升能力的技术方法是在单个电机功率不足的情况下，增加电机的数量，但由于增加的电机与第一个电机的转速不能自动同步，因此理论上负载不能平均分配，导致载荷不均匀，对于受力较大电机的寿命和可靠性相当不利。

3.应急升降比较困难，当电机或动力出现故障时，应急下降时需要将电机上的制动器间隙性松开，强制打开防坠器，然后一点一点拨动电机旋转，才有可能将升降工作平台下降到地面，应急处理的次生危险随时可能发生；而依靠原有的爬升装置要实现小幅上升，在结构和传动方式上很难实现。

4.鉴于目前市场上的导架爬升工作平台基本上采用电机-齿轮-齿条方式，如果工作面特别大，最有可能的是采用双导架结构，即两个导架同时提升一个工作平台进行升降，如上第2点所述，当今的电机制造技术要使两台电机转速完全相等还不太容易实现，因此需要在工作平台的连接结构上作柔性处理，以确保两个导架爬升装置在升降过程中出现不同步时不发生工作平台折弯的危险。然而采取此等措施，其一，效果是有限的，其二，需要频繁地进行人工调整，其三，如果爬升装置多于两个，人工调整将是十分困难的。

由于上述原因，对于迫切需要用一种新的技术来解决上述问题，以确保爬升式升降工作平台使用安全可靠、应急处理安全方便、通过多导架组合大幅度扩大工作面以及为大型水坝等工程建设和维护等提供大吨位和大升降高度的重大技术装备。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有导架爬升式升降工作平台存在的缺陷，提供一种基于螺杆传动的导架爬升式升降工作平台及其组合工作平台。

为达到上述目的，本发明的基于螺杆传动的导架爬升式升降工作平台，包括：

导架；

沿所述导架升降的工作平台；

螺杆，其轴向定位于所述的工作平台上并可绕其轴线转动，其延伸方向与所述导架的延伸方向一致；

导轮，其沿所述螺杆延伸的方向排列于所述的导架上且对应所述螺杆的导轮位于螺杆的螺旋槽内；

驱动装置，其设于所述的工作平台上驱动所述的螺杆绕螺杆的轴线转动，其特征是：

所述的驱动装置包括液压油箱、电动液压泵、手动液压泵、液压马达、液压制动器，所述的电动液压泵、手动液压泵择一的输送给所述的液压马达液压油以令所述的液压马达驱动所述的螺杆绕螺杆的轴线转动，所述的液压制动器装配在所述液压马达的输出端与所述螺杆之间的适当部位并受控于所述电动液压泵或手动液压泵输出的液压油，当所述电动液压泵或手动液压泵输出的液压油的压力大于所述液压制动器的设定最小开启压力时所述液压制动器解除制动，当所述电动液压泵或手动液压泵输出的液压油的压力小于所述液压制动器的设定最小开启压力时所述液压制动器实施制动。

作为优选技术手段：所述的电动液压泵经一电控三位四通换向阀输送给所述的液压马达液压油，所述电控三位四通换向阀的一位截止、另外二位的流向相反；所述的手动液压泵经一手动三位四通换向阀输送给所述的液压马达液压油，所述手动三位四通换向阀的一位截止、另外二位的流向相反。

作为优选技术手段：所述电控三位四通换向阀、手动三位四通换向阀与所述液压马达之间的液压管路上连接一梭阀，所述梭阀具有两进油口、一出油口，所述梭阀的两进油口经液压管路连接所述电控三位四通换向阀、手动三位四通换向阀位于所述液压马达一侧的油口，所述梭阀的输出口经液压管路连接所述的液压制动器。

作为优选技术手段：一个所述的液压马达、一个所述的液压制动器、一个所述的螺杆组成一个驱动单元，所述的驱动装置包括至少一个所述的驱动单元。

作为优选技术手段：所述的工作平台包括导向在所述导架上的主框架及装配在所述主框架上的载人平台，所述的驱动装置设于所述的主框架上。

作为优选技术手段：所述的电动液压泵由变频电机驱动。

作为优选技术手段：所述电动液压泵的液压管路上设有流量控制阀。

为达到上述目的，本发明的多导架组合爬升式升降工作平台，其特征是：包括电气控制系统及至少两台本发明的爬升式升降工作平台，各台爬升式升降工作平台的工作平台机械连接在一起，各台爬升式升降工作平台的工作平台上设置角度传感器或在各台升降工作平台的螺杆上设置转角传感器，各台爬升式升降工作平台的电动液压泵的液压管路上设有流量控制阀，所述的电气控制系统依据所述角度传感器或转角传感器采集的信号控制所述流量控制阀阀的流量来实现各台升降工作平台的工作平台同步升降。

本发明对于爬升式升降工作平台的安全性提供了充分的保障，这主要在于：

1.采用螺杆传动，导轮与螺杆的配合形式将升降平台的垂直运动转化为斜面上的运动，有效地分解了载荷和工作平台自重的铅垂力。

2.螺杆长度设置可以确保与多个导轮同时啮合，负载有效地分配到多个导轮共同承担。

3.每一组液压马达的输出端与螺杆之间的适当部位装配液压制动器，因此，用于爬升的液压马达及螺杆数量越多，叠加效应使得防坠落安全保护更可靠，这是其他形式的传动装置很难实现的。

4.当液压系统的换向阀处于截止状态时，液压马达压力油的输入与输出被封闭在有限的管路内，具有一定的防止液压马达在重力作用下自动转动的功能。

5.可将本发明的升降工作平台进行组合构成多导架组合爬升式升降工作平台，利用角度传感器或转角传感器采集信号并向自动控制的电气控制系统输入，电气控制系统将按照事先设定的工作平台高度误差或水平度误差的允许值控制相应的液压泵站的变频电机或液压比例阀的开启度，即可多台爬升式升降工作平台同步升降，实现大工作面升降作业。

附图说明

图1为本发明基于螺杆传动的导架爬升式升降工作平台的一个立面示意图；

图2为图1中的驱动装置驱动螺杆与导架上的导轮啮合的放大图；

图3为本发明导架标准节的示意图；

图4为本发明由主框架装配在框架上的载人平台构成工作平台的示意图；

图5为本发明液压控制系统的示意图；

图中标号说明：

01-导架：11-标准节；

02-工作平台：21-主框架，22-载人平台；

03-螺杆；

04-导轮；

05-驱动装置：51-液压油箱，52-电动液压泵，53-手动液压泵，54-液压马达，55-液压制动器，56-电控三位四通换向阀，57-手动三位四通换向阀，58-梭阀，59-变频电机。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明做进一步说明。

如图1、图2所示，本发明的基于螺杆传动的导架爬升式升降工作平台，包括：

导架01，其由图3所述的标准节11组装而延伸；

沿导架01升降的工作平台02；

螺杆03，其轴向定位于工作平台上并可绕其轴线转动，其延伸方向与导架的延伸方向一致；因此，螺杆可以通过轴承装配在工作平台上实现其在工作平台上绕其自身轴线转动；

导轮04，其沿螺杆延伸的方向排列于导架01上且对应螺杆的导轮位于螺杆的螺旋槽内；

驱动装置05，其设于工作平台上用于驱动螺杆绕螺杆的轴线转动，该驱动装置包括液压油箱51、电动液压泵52、手动液压泵53、液压马达54、液压制动器55，电动液压泵52、手动液压泵53择一的（即电动液压泵或手动液压泵）输送给液压马达54液压油以令液压马达驱动螺杆绕螺杆的轴线转动，液压制动器55装配在液压马达54的输出端与螺杆03之间的适当部位并受控于电动液压泵52或手动液压泵53输出的液压油，当电动液压泵52或手动液压泵53输出的液压油的压力大于液压制动器的设定最小开启压力时液压制动器解除制动，当电动液压泵52或手动液压泵53输出的液压油的压力小于液压制动器的设定最小开启压力时液压制动器实施制动。电动液压泵52或手动液压泵53输出的液压油的压力因受液压系统中液压元件的个影响，因此在液压系统中不同的部位液压油的压力可能存在不同，故无论液压制动器具体受控于液压系统中任一部位的液压油，仅当该部位液压油的压力能够实现液压制动器的制动与解除制动即可。换言之，液压制动器可受控于液压系统中任一部位的液压油。

由于电动液压泵52、手动液压泵53择一的输送给液压马达54液压油，正常使用时由电动液压泵为液压马达提供液压油，当电源断开或电动液压泵发生故障需要应急升降时，通过人工操作手动液压泵，实现微动上升或避险下降。

具体的，如图5所示，为了实现电动液压泵、手动液压泵择一的输送给液压马达液压油，电动液压泵52经一电控三位四通换向阀56输送给液压马达54液压油，电控三位四通换向阀56的一位截止、另外二位的流向相反，该电控三位四通换向阀56的中位截止、左位与右位的流向相反；手动液压泵53经一手动三位四通换向阀57输送给液压马达54液压油，手动三位四通换向阀57的一位截止、另外二位的流向相反，该手动三位四通换向阀的中位截止、左位与右位的流向相反，具体实施时，手动液压泵53与手动三位四通换向阀57可以为组合件。

依据上述电控三位四通换向阀、手动三位四通换向阀，将手动三位四通换向阀57切换至中位，手动液压泵53的输出被截止，此时依靠电控将电控三位四通换向阀56切换至左位或右位，通过启动电动液压泵52即可通过液压马达54驱动螺杆03正转或反转，带着工作平台升高或降低，液压系统工作于电动模式，不受手动液压泵53、手动三位四通换向阀57干涉。

将电控三位四通换向阀56切换至中位，电动液压泵52的液压输出被截止，此时可将手动三位四通换向阀57切换至左位或右位，通过手动操作手动液压泵53即可通过液压马达54驱动螺杆03正转或反转，带着工作平台升高或降低，液压系统工作于手动模式，不受电动液压泵52、电控三位四通换向阀56干涉。

同时将电控三位四通换向阀56、手动三位四通换向阀57切换至中位，液压马达压力油的输入与输出被封闭在有限的管路内，具有一定的防止液压马达在重力作用下自动转动的功能。

参见图5，电控三位四通换向阀56、手动三位四通换向阀57与液压马达54之间的液压管路上连接一梭阀58，梭阀具有两进油口、一出油口，梭阀58的两进油口经液压管路连接电控三位四通换向阀56、手动三位四通换向阀57位于液压马达一侧的油口，梭阀58的输出口经液压管路连接液压制动器55。据此，液压制动器在无压力油时自动处于制动状态，只有在压力油达到规定值后才能打开，无论电动还是手动模式，均可利用泵站产生的压力油在打开液压制动器的同时供给液压马达，从而瞬间平稳地实现升降启动与停止以及可靠停留在规定位置的工作状态。

参见图2、图5，一个液压马达54、一个液压制动器55、一个螺杆03组成一个驱动单元，驱动装置(05)包括两个这样的驱动单元，具体实施时，还可以具有三个以上这样的驱动单元。当采用两个或两个以上驱动单元时，利用液压系统内部压力相等的原理自动将负载进行均匀分配。利用叠加效应使得防坠落安全保护更可靠，这是其他形式的传动装置很难实现的。

参见图4，为了便于扩大作业人员的活动范围，工作平台02包括导向（如通过导向轮）在导架上的主框架21及装配在主框架上的载人平台22，驱动装置设于主框架上。具体的，载人平台可以通过挂钩与主框架装配，载人平台之间也可以通过挂钩与主框架装配。

为了实现升降调速，电动液压泵52由变频电机59驱动，或者，电动液压泵52的液压管路上设有流量控制阀。前者通过电气控制系统进行变频操作或者按照规定的自动控制程序实现，从而实现升降工作平台在不同的工作状态、不同的启动和停止阶段有不同的速度，当现场无市电供应时，可以用蓄电池供电，由直流电机驱动，或者由内燃机直接驱动液压泵；后者通过设定的自动控制程序自动执行，满足平稳的施工工艺匀速升降要求或变速升降要求，这对于如墙面涂装机器人等十分重要。

鉴于上述基于螺杆传动的导架爬升式升降工作平台，当设计提升载荷加大时，在机械结构上可以改变螺距的参数，使螺杆上的齿形截面加大、导轮的直径加大从而使导轮轴直径加大以满足强度要求；在液压驱动上，可以增加螺杆、液压制动器、液压马达组合装置的数量。由于多个马达的油路是通过并联连接的，因此利用液压系统自动将压力油按照负载分配到液压执行器的特性，使所有并联的液压马达的作用力相等，实现多个驱动装置的驱动完全同步。

需要无限扩大工作面时，将与工作面大小相适应数量的基于螺杆传动的导架爬升式升降工作平台进行组合构成多导架组合爬升式升降工作平台：

包括电气控制系统及至少两台本发明的爬升式升降工作平台，各台爬升式升降工作平台的工作平台机械连接在一起，各台爬升式升降工作平台的工作平台上设置角度传感器或在各台升降工作平台的螺杆上设置转角传感器，各台爬升式升降工作平台的电动液压泵的液压管路上设有流量控制阀，所述的电气控制系统依据所述角度传感器或转角传感器采集的信号控制所述流量控制阀阀的流量来实现各台升降工作平台的工作平台同步升降。

该多导架组合爬升式升降工作平台，电气控制系统将按照事先设定的工作平台高度误差或水平度误差的允许值控制相应的液压泵站的变频电机或液压比例阀的开启度，即可实现多台升降工作平台同步升降，实现大工作面升降作业。这对于大型建筑施工尤为重要，完全可以替代落后的脚手架施工方式及采用安装要求很高的建筑爬架的复杂的施工方式。

Claims (8)

1.基于螺杆传动的导架爬升式升降工作平台，包括：

导架(01)；

沿所述导架升降的工作平台(02)；

螺杆(03)，其轴向定位于所述的工作平台上并可绕其轴线转动，其延伸方向与所述导架的延伸方向一致；

导轮(04)，其沿所述螺杆(03)延伸的方向排列于所述的导架上且对应所述螺杆的导轮位于螺杆的螺旋槽内；

驱动装置(05)，其设于所述的工作平台上驱动所述的螺杆(03)绕螺杆的轴线转动，其特征是：

所述的驱动装置(05)包括液压油箱(51)、电动液压泵(52)、手动液压泵(53)、液压马达(54)、液压制动器(55)，所述的电动液压泵(52)、手动液压泵(53)择一的输送给所述的液压马达(54)液压油以令所述的液压马达(54)驱动所述的螺杆(03)绕螺杆的轴线转动，所述的液压制动器(55)装配在所述液压马达(54)的输出端与所述螺杆(03)之间并受控于所述电动液压泵(52)或手动液压泵(53)输出的液压油，当所述电动液压泵(52)或手动液压泵(53)输出的液压油的压力大于所述液压制动器的设定最小开启压力时所述液压制动器解除制动，当所述电动液压泵(52)或手动液压泵(53)输出的液压油的压力小于所述液压制动器的设定最小开启压力时所述液压制动器实施制动。

2.根据权利要求1所述的基于螺杆传动的导架爬升式升降工作平台，其特征是：所述的电动液压泵(52)经一电控三位四通换向阀(56)输送给所述的液压马达液压油，所述电控三位四通换向阀(56)的一位截止、另外二位的流向相反；所述的手动液压泵(53)经一手动三位四通换向阀(57)输送给所述的液压马达液压油，所述手动三位四通换向阀(57)的一位截止、另外二位的流向相反。

3.根据权利要求2所述的基于螺杆传动的导架爬升式升降工作平台，其特征是：所述电控三位四通换向阀(56)、手动三位四通换向阀(57)与所述液压马达(54)之间的液压管路上连接一梭阀(58)，所述梭阀(58)具有两进油口、一出油口，所述梭阀(58)的两进油口经液压管路连接所述电控三位四通换向阀(56)、手动三位四通换向阀(57)位于所述液压马达一侧的油口，所述梭阀(58)的输出口经液压管路连接所述的液压制动器(55)。

4.根据权利要求1所述的基于螺杆传动的导架爬升式升降工作平台，其特征是：一个所述的液压马达(54)、一个所述的液压制动器（55）、一个所述的螺杆(03)组成一个驱动单元，所述的驱动装置(05)包括至少一个所述的驱动单元。

5.根据权利要求1所述的基于螺杆传动的导架爬升式升降工作平台，其特征是：所述的工作平台(02)包括导向在所述导架(01)上的主框架(21)及装配在所述主框架上的载人平台(22)，所述的驱动装置(05)设于所述的主框架(21)上。

6.根据权利要求1所述的基于螺杆传动的导架爬升式升降工作平台，其特征是：所述的电动液压泵由变频电机(59)驱动。

7.根据权利要求1所述的基于螺杆传动的导架爬升式升降工作平台，其特征是：所述电动液压泵的液压管路上设有流量控制阀。

8.组合工作平台，其特征是：包括电气控制系统及至少两台权利要求1-5中任一项所述的爬升式升降工作平台，各台爬升式升降工作平台的工作平台机械连接在一起，各台爬升式升降工作平台的工作平台上设置角度传感器或在各台升降工作平台的螺杆上设置转角传感器，各台爬升式升降工作平台的电动液压泵的液压管路上设有流量控制阀，所述的电气控制系统依据所述角度传感器或转角传感器采集的信号控制所述流量控制阀阀的流量来实现各台升降工作平台的工作平台同步升降。