CN107217882A - 一种单电机导轮换向驱动两层停车设备的机构及控制 - Google Patents

Abstract

适合家庭或指定用户使用的独立两层停车设备，其中的非对称双立柱型式具有倾覆力矩小的独特优势，但传统形式的载车板升降驱动机构难以适应这种新颖结构的停车设备的实际需求。为使得载车板能够同步升降，通常采取双电机变频驱动，增加旋转编码器检测和单片机开环控制同步的方式来实现，或者采用液压双油缸加上机械强制同步的方式，而这些方式均存在结构和控制相对复杂的缺点。本发明采用单电机驱动，利用若干组导轮换向，以简单的设置使得双立柱结构的两层停车设备获得钢丝绳曳引同步升降，其关键点在于曳引绳轮和换向导轮实际上都是安装在载车板之上，与载车板随动，具有结构简单、控制简单、刚性好、稳定性好、造价低等优点，值得推广使用。

Description

一种单电机导轮换向驱动两层停车设备的机构及控制

技术领域

本发明涉及停车设备领域，具体涉及一种采用单电机驱动，利用设置在载车板之上的若干个导轮换向，使得双立柱结构的两层停车设备的载车板在两根立柱的内部区域获得钢丝绳曳引同步升降的相关机构及其控制方法。

背景技术

随着我国家用汽车的普及，能够节省停车用地的停车设备已普遍使用，其中就包括单独一个停车位安装的两层停车设备。非对称双立柱型式的两层停车设备具有倾覆力矩小的独特优势，但传统形式的载车板升降驱动机构难以适应这种新颖结构停车设备的实际需求。为使得载车板能够同步升降，通常采取双电机变频驱动，增加旋转编码器检测和单片机开环控制的方式来实现，或者采用液压双油缸加上机械强制同步的方式。这些方式均存在结构和控制相对复杂的缺点。本发明采用单电机驱动，利用设置在载车板之上的若干个导轮换向，以简单的设置使得双立柱结构的两层停车设备的载车板在两根立柱的内部区域获得钢丝绳曳引同步升降，具有结构简单、控制简单、刚性好、稳定性好、造价低等优点，值得推广使用。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术中存在的不足，提供一种采用单电机驱动，利用设置在载车板之上的若干个导轮换向，使得双立柱结构的两层停车设备的载车板在两根立柱的内部区域获得钢丝绳曳引同步升降的相关机构及其控制方法。

为实现上述目的，一种单电机导轮换向驱动两层停车设备的机构及控制的技术方案，其特征在于：所述两层停车设备是指在单独一个停车位上安装，停车层数为两层，其中地面层直接停放车辆，第二层通过载车板停放车辆的停车设备。

所述停车设备的机构由非对称设置的两根立柱、一件载车板、一套驱动装置组成。

所述两根立柱为钢结构柱状件，垂直紧固安装在停车位的纵向左侧和右侧地面，分别为左侧立柱和右侧立柱，为非对称设置；立柱的横截面为一侧设置有槽形缺口的空心矩形，其中，有槽形缺口的一侧正对载车板，该槽形缺口用于容纳载车板支承块；或者，横截面为槽形，其中，有槽形缺口的一侧正对载车板，该槽形缺口用于容纳载车板的支承块；两根立柱的其中一根的顶部位置安装有电机减速单元，另一根的顶部位置设置有钢丝绳固定装置。

所述载车板为若干横梁和若干纵梁组成的钢结构矩形框架，上层平面为钢板，用于承载车辆；载车板设置在停车位的内部位置，位于两根立柱之间，在与立柱的对应位置设置有支承块；其中，对应左侧立柱为左侧支承块，左侧支承块的一端与载车板的左侧紧固连结，另一端从左侧立柱的槽形缺口伸入至立柱的内部区域；对应右侧立柱为右侧支承块，右侧支承块的一端与载车板的右侧紧固连结，另一端从右侧立柱的槽形缺口伸入至立柱的内部区域。

所述驱动装置包括一套电机减速单元、一个钢丝绳卷筒、一个左侧曳引绳轮、一个右侧曳引绳轮、若干个换向导轮、若干根钢丝绳，还包括左侧导向单元和右侧导向单元；所述电机减速单元紧固安装在其中一根立柱的顶部位置，其输出轴上紧固安装有钢丝绳卷筒，电机减速单元转动使得钢丝绳卷筒转动；所述左侧曳引绳轮通过轴和轴承座固定安装在载车板的左侧支承块的上方，右侧曳引绳轮通过轴和轴承座固定安装在载车板的右侧支承块的上方，左侧曳引绳轮以及右侧曳引绳轮的转动轴线与载车板承载车辆的平面平行；钢丝绳卷筒的钢丝绳工作区域的位置与设置在该侧的曳引绳轮外缘的钢索槽的位置相对应，另一侧的曳引绳轮外缘的钢索槽的位置与该侧立柱顶部位置设置的钢丝绳固定装置的位置相对应；所述若干个换向导轮的作用是把钢丝绳从其中一侧的曳引绳轮引导至另一侧的曳引绳轮，换向导轮通过轴和轴承座固定安装在载车板之上，转动轴线与载车板承载车辆的平面垂直，至少设置两个，其中第一个设置在载车板左侧靠近端部的位置，为左侧换向导轮；第二个设置在载车板右侧靠近端部的位置且与左侧换向导轮的设置位置相对应，为右侧换向导轮；所述钢丝绳至少设置两根，钢丝绳的一端紧固安装在钢丝绳卷筒工作区域的表面位置，另一端往下绕经与钢丝绳卷筒同侧的曳引绳轮的底部，然后伸向与钢丝绳卷筒同侧的换向导轮并绕经该换向导轮；之后，钢丝绳伸向非钢丝绳卷筒一侧的换向导轮并绕经该换向导轮，到达该侧的曳引绳轮底部位置并绕经该曳引绳轮的底部，然后往上，最后紧固设置在该侧立柱的顶部位置；所述左侧导向单元和右侧导向单元分别紧固安装在左侧支承块和右侧支承块之上，分别设置在左侧立柱和右侧立柱的内部区域，左侧导向单元和右侧导向单元的外侧安装有与立柱内表面滑动接触的若干个滚轮装置或者滑块装置，用于平衡载车板的纵向倾覆力矩及横向倾覆力矩。

以上所述停车设备的机构的控制通过一套控制装置及其控制方法实现：

所述控制装置包括一个人机界面单元、至少一个上升到位检测单元、在每一根钢丝绳固定安装在立柱顶部位置的端部安装的一个拉力传感器、一个强电单元以及一个控制单元；所述人机界面单元用于接受用户的指令输入，为按键操作盒或者触摸屏操作盒，设置有“上升”、“下降”、“暂停”、“继续”按键以及“急停”按键；所述上升到位检测单元为摇臂开关或者接近开关或者压迫开关，设置在任一根立柱的其中一个侧面之上，当载车板上升至指定高度时触发动作；所述强电单元的作用是根据控制单元发出的 “正转”、“反转”或者“停止”信号使得电机减速单元的电机实现正向转动、反向转动或者停止转动；所述控制单元为以单片机为主控芯片的电子控制装置，或者直接采用工控机；控制单元分别与人机界面单元、上升到位检测单元以及拉力传感器的信号输出端实现信号连接，与强电单元的控制信号输入端实现信号连接；控制单元内部预先设定有最大总荷载、最大偏载、单根钢丝绳最大荷载的具体数值，在载车板上升或者下降过程中，控制单元定时接收、处理所有拉力传感器的荷载数据，当所有拉力传感器的荷载之和大于最大总荷载，或者任意两个拉力传感器之间的荷载之差大于最大偏载，或者任意一个拉力传感器的荷载大于单根钢丝绳最大荷载，即输出信号使得强电单元驱动电机减速单元的电机停止转动从而使得载车板停止运行，并作出故障报警提示。

所述停车设备的机构的正常运行控制是：当载车板位于地面层静置，用户按“上升”键，控制单元即输出信号使得强电单元驱动电机减速单元的电机作正向转动，然后带动钢丝绳卷筒转动，使得钢丝绳卷筒往上收紧钢丝绳，钢丝绳通过对安装在载车板之上的若干组换向导轮最终对左侧曳引绳轮和右侧曳引绳轮实施兜底往上曳引，使得载车板在钢丝绳的上升曳引力的作用之下、在左侧导向单元和右侧导向单元的辅助定位之下沿左侧立柱和右侧立柱往上运行，其上升速度是钢丝绳卷筒绕卷钢丝绳的线速度的一半；当载车板往上运行至指定高度，触发上升到位检测单元动作，控制单元即输出信号使得强电单元驱动电机减速单元的电机停止转动，从而使得载车板停止上升。

当载车板位于非地面位置静置，用户按“下降”键，控制单元即输出信号使得强电单元驱动电机减速单元的电机作反向转动，然后带动钢丝绳卷筒转动，使得钢丝绳卷筒往下放送钢丝绳，钢丝绳通过对安装在载车板之上的若干组换向导轮最终对左侧曳引绳轮和右侧曳引绳轮实施兜底往下放送，使得载车板在重力的作用之下、在左侧导向单元和右侧导向单元的辅助定位之下沿左侧立柱和右侧立柱往下运行，其下降速度是钢丝绳卷筒放送钢丝绳的线速度的一半，此时，钢丝绳仍然承受载车板的重力荷载；当载车板往下运行至接触地面，作用在钢丝绳的荷载消失，拉力传感器的荷载为零，触发控制单元输出信号使得强电单元驱动电机减速单元的电机停止转动，从而使得载车板停止下降。

人机界面单元的“暂停”按键和“继续”按键配合使用；当载车板处于上升运行状态或者下降运行状态时，按“暂停”键将触发控制单元输出信号使得强电单元驱动电机减速单元的电机停止转动；之后，按“继续”键将触发控制单元输出信号使得强电单元驱动电机减速单元的电机按之前的转动方向恢复正常转动；人机界面单元的“急停”按键为带自锁功能的按键，当载车板处于上升运行状态或者下降运行状态时，按下“急停”键将触发控制单元输出信号使得强电单元驱动电机减速单元的电机停止转动，且“急停”按键即处于自锁状态；除非对“急停”按键进行解锁操作，否则，按下“急停”键之后的人机界面单元的任何按键操作均视为无效操作，不能起到任何作用。

与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：采用单电机驱动，利用设置在载车板之上的若干组导轮换向，以简单的设置使得双立柱结构的两层停车设备获得钢丝绳曳引同步升降，具有结构简单、控制简单、刚性好、稳定性好、造价低等优点，值得推广使用。

附图说明

图1是本发明一种单电机导轮换向驱动两层停车设备的机构其中的钢丝绳绕行原理图。图中，1 钢丝绳卷筒；2钢丝绳；3-1左侧曳引绳轮；4-1左侧换向导轮；3-2右侧曳引绳轮；4-2右侧换向导轮。

图2是本发明一种单电机导轮换向驱动两层停车设备的机构的电子控制装置主程序流程简图。

图3是配套图2所述主程序流程简图的判断是否超载的子程序流程简图。

图4是配套图2所述主程序流程简图的急停按键中断处理程序流程简图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

如图1所示，本发明一种单电机导轮换向驱动两层停车设备的机构其中的钢丝绳运行原理图。为简化起见，实际运行所需的多根钢丝绳在图中只显示为一根；设备的立柱、载车板等结构部件也没有显示。图中可见，钢丝绳卷筒1设置在停车位左侧的左侧立柱顶部位置（驱动钢丝绳卷筒1转动的电机减速单元在图中没有显示）；左侧曳引绳轮3-1和右侧曳引绳轮3-2分别通过轴和轴承座紧固安装在载车板的左侧支承块和右侧支承块之上，其旋转轴线与载车板承载车辆的平面平行；左侧换向导轮4-1和右侧换向导轮4-2分别通过轴和轴承座紧固安装在载车板前方区域的左侧位置和右侧位置之上，其旋转轴线与载车板承载车辆的平面垂直；钢丝绳2的一端紧固设置在钢丝绳卷筒1的工作区域表面之上，另一端往下，绕经左侧曳引绳轮3-1的底部，然后往前方绕经左侧换向导轮4-1，然后往右，再绕经右侧换向导轮4-2，然后往后方绕经右侧曳引绳轮3-2的底部，然后往上，最终固定连结在右侧立柱的顶部位置。

当电机减速单元正向转动，带动钢丝绳卷筒1按图示顺时针转动，使得钢丝绳卷筒1往上收紧钢丝绳2，钢丝绳2通过对安装在载车板之上的左侧换向导轮4-1和右侧换向导轮4-2最终对左侧曳引绳轮3-1和右侧曳引绳轮3-2实施兜底往上曳引，使得载车板在钢丝绳2的上升曳引力的作用之下、在左侧导向单元和右侧导向单元的辅助定位之下沿左侧立柱和右侧立柱往上运行，其上升速度是钢丝绳卷筒1绕卷钢丝绳2的线速度的一半。

当电机减速单元反向转动，带动钢丝绳卷筒1按图示逆时针转动，使得钢丝绳卷筒1往下放送钢丝绳2，钢丝绳2通过对安装在载车板之上的左侧换向导轮4-1和右侧换向导轮4-2最终对左侧曳引绳轮3-1和右侧曳引绳轮3-2实施兜底往下放送，使得载车板在重力的作用之下、在左侧导向单元和右侧导向单元的辅助定位之下沿左侧立柱和右侧立柱往下运行，其下降速度是钢丝绳卷筒1放送钢丝绳2的线速度的一半。

本发明的机构的关键点在于曳引绳轮和换向导轮实际上都是安装在载车板之上，与载车板随动。这种结构不仅在单个车位设置的停车设备上并无先例，在其他类型停车设备上也没有类似结构。

本发明使用的电机减速单元为通用的机械部件，安装在任一立柱（图1所示为安装在左侧立柱）的顶部位置，其动力输出用于驱动钢丝绳卷筒1转动。图1所示的左侧换向导轮4-1和右侧换向导轮4-2设置在载车板的前方区域。实际上，也可以把左侧换向导轮4-1和右侧换向导轮4-2设置在载车板的后方区域，只需把钢丝绳2的绕行方式作出适应性改变，即可达到相同的效果。为了使得载车板获得更佳的平衡效果，甚至可以在载车板的前方区域和后方区域都分别设置左侧换向导轮和右侧换向导轮，在载车板的左侧支承块以及右侧支承块分别设置两个曳引绳轮、合计为四个曳引绳轮；多根钢丝绳其中的一部分钢丝绳自钢丝绳卷筒1往下绕经同侧的其中一个曳引绳轮的底部之后，再绕经载车板前方区域设置的左侧换向导轮和右侧换向导轮，然后绕经另一侧的其中一个曳引绳轮的底部，然后往上紧固连接在该侧立柱的顶部位置；多根钢丝绳的其余钢丝绳自钢丝绳卷筒1往下绕经同侧的另外一个曳引绳轮的底部之后，再绕经载车板后方区域设置的左侧换向导轮和右侧换向导轮，然后绕经另一侧的另外一个曳引绳轮的底部，然后往上紧固连接在该侧立柱的顶部位置。这种做法的好处是使得载车板的钢丝绳曳引位置从两个增加至四个，能够获得更佳的平衡效果。

如图2所示，为本发明一种单电机导轮换向驱动两层停车设备的机构的电子控制装置主程序流程简图。图中已有详尽的文字描述，这里不作重复叙述。

如图3所示，为配套图2所述主程序流程简图的判断是否超载的子程序流程简图。图中已有详尽的文字描述，这里不作重复叙述。

如图4所示，为配套图2所述主程序流程简图的急停按键中断处理程序流程简图。图中已有详尽的文字描述，这里不作重复叙述。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种单电机导轮换向驱动两层停车设备的机构，其特征在于：所述两层停车设备是指在单独一个停车位上安装，停车层数为两层，其中地面层直接停放车辆，第二层通过载车板停放车辆的停车设备；

所述停车设备的机构由非对称设置的两根立柱、一件载车板、一套驱动装置组成；

所述两根立柱为钢结构柱状件，垂直紧固安装在停车位的纵向左侧和右侧地面，分别为左侧立柱和右侧立柱，为非对称设置；立柱的横截面为一侧设置有槽形缺口的空心矩形，其中，有槽形缺口的一侧正对载车板，该槽形缺口用于容纳载车板支承块；或者，横截面为槽形，其中，有槽形缺口的一侧正对载车板，该槽形缺口用于容纳载车板的支承块；两根立柱的其中一根的顶部位置安装有电机减速单元，另一根的顶部位置设置有钢丝绳固定装置；

所述载车板为若干横梁和若干纵梁组成的钢结构矩形框架，上层平面为钢板，用于承载车辆；载车板设置在停车位的内部位置，位于两根立柱之间，在与立柱的对应位置设置有支承块；其中，对应左侧立柱为左侧支承块，左侧支承块的一端与载车板的左侧紧固连结，另一端从左侧立柱的槽形缺口伸入至立柱的内部区域；对应右侧立柱为右侧支承块，右侧支承块的一端与载车板的右侧紧固连结，另一端从右侧立柱的槽形缺口伸入至立柱的内部区域；

所述驱动装置包括一套电机减速单元、一个钢丝绳卷筒、一个左侧曳引绳轮、一个右侧曳引绳轮、若干个换向导轮、若干根钢丝绳，还包括左侧导向单元和右侧导向单元；所述电机减速单元紧固安装在其中一根立柱的顶部位置，其输出轴上紧固安装有钢丝绳卷筒，电机减速单元转动使得钢丝绳卷筒转动；所述左侧曳引绳轮通过轴和轴承座固定安装在载车板的左侧支承块的上方，右侧曳引绳轮通过轴和轴承座固定安装在载车板的右侧支承块的上方，左侧曳引绳轮以及右侧曳引绳轮的转动轴线与载车板承载车辆的平面平行；钢丝绳卷筒的钢丝绳工作区域的位置与设置在该侧的曳引绳轮外缘的钢索槽的位置相对应，另一侧的曳引绳轮外缘的钢索槽的位置与该侧立柱顶部位置设置的钢丝绳固定装置的位置相对应；所述若干个换向导轮的作用是把钢丝绳从其中一侧的曳引绳轮引导至另一侧的曳引绳轮，换向导轮通过轴和轴承座固定安装在载车板之上，转动轴线与载车板承载车辆的平面垂直，至少设置两个，其中第一个设置在载车板左侧靠近端部的位置，为左侧换向导轮；第二个设置在载车板右侧靠近端部的位置且与左侧换向导轮的设置位置相对应，为右侧换向导轮；所述钢丝绳至少设置两根，钢丝绳的一端紧固安装在钢丝绳卷筒工作区域的表面位置，另一端往下绕经与钢丝绳卷筒同侧的曳引绳轮的底部，然后伸向与钢丝绳卷筒同侧的换向导轮并绕经该换向导轮；之后，钢丝绳伸向非钢丝绳卷筒一侧的换向导轮并绕经该换向导轮，到达该侧的曳引绳轮底部位置并绕经该曳引绳轮的底部，然后往上，最后紧固设置在该侧立柱的顶部位置；所述左侧导向单元和右侧导向单元分别紧固安装在左侧支承块和右侧支承块之上，分别设置在左侧立柱和右侧立柱的内部区域，左侧导向单元和右侧导向单元的外侧安装有与立柱内表面滑动接触的若干个滚轮装置或者滑块装置，用于平衡载车板的纵向倾覆力矩及横向倾覆力矩。

2.根据权利要求1所述一种单电机导轮换向驱动两层停车设备的机构，其特征在于：所述机构的控制通过一套控制装置及其控制方法实现：

所述控制装置包括一个人机界面单元、至少一个上升到位检测单元、在每一根钢丝绳固定安装在立柱顶部位置的端部安装的一个拉力传感器、一个强电单元以及一个控制单元；所述人机界面单元用于接受用户的指令输入，为按键操作盒或者触摸屏操作盒，设置有“上升”、“下降”、“暂停”、“继续”按键以及“急停”按键；所述上升到位检测单元为摇臂开关或者接近开关或者压迫开关，设置在任一根立柱的其中一个侧面之上，当载车板上升至指定高度时触发动作；所述强电单元的作用是根据控制单元发出的 “正转”、“反转”或者“停止”信号使得电机减速单元的电机实现正向转动、反向转动或者停止转动；所述控制单元为以单片机为主控芯片的电子控制装置，或者直接采用工控机；控制单元分别与人机界面单元、上升到位检测单元以及拉力传感器的信号输出端实现信号连接，与强电单元的控制信号输入端实现信号连接；控制单元内部预先设定有最大总荷载、最大偏载、单根钢丝绳最大荷载的具体数值，在载车板上升或者下降过程中，控制单元定时接收、处理所有拉力传感器的荷载数据，当所有拉力传感器的荷载之和大于最大总荷载，或者任意两个拉力传感器之间的荷载之差大于最大偏载，或者任意一个拉力传感器的荷载大于单根钢丝绳最大荷载，即输出信号使得强电单元驱动电机减速单元的电机停止转动从而使得载车板停止运行，并作出故障报警提示；

所述停车设备的机构的正常运行控制是：当载车板位于地面层静置，用户按“上升”键，控制单元即输出信号使得强电单元驱动电机减速单元的电机作正向转动，然后带动钢丝绳卷筒转动，使得钢丝绳卷筒往上收紧钢丝绳，钢丝绳通过对安装在载车板之上的若干组换向导轮最终对左侧曳引绳轮和右侧曳引绳轮实施兜底往上曳引，使得载车板在钢丝绳的上升曳引力的作用之下、在左侧导向单元和右侧导向单元的辅助定位之下沿左侧立柱和右侧立柱往上运行，其上升速度是钢丝绳卷筒绕卷钢丝绳的线速度的一半；当载车板往上运行至指定高度，触发上升到位检测单元动作，控制单元即输出信号使得强电单元驱动电机减速单元的电机停止转动，从而使得载车板停止上升；

当载车板位于非地面位置静置，用户按“下降”键，控制单元即输出信号使得强电单元驱动电机减速单元的电机作反向转动，然后带动钢丝绳卷筒转动，使得钢丝绳卷筒往下放送钢丝绳，钢丝绳通过对安装在载车板之上的若干组换向导轮最终对左侧曳引绳轮和右侧曳引绳轮实施兜底往下放送，使得载车板在重力的作用之下、在左侧导向单元和右侧导向单元的辅助定位之下沿左侧立柱和右侧立柱往下运行，其下降速度是钢丝绳卷筒放送钢丝绳的线速度的一半，此时，钢丝绳仍然承受载车板的重力荷载；当载车板往下运行至接触地面，作用在钢丝绳的荷载消失，拉力传感器的荷载为零，触发控制单元输出信号使得强电单元驱动电机减速单元的电机停止转动，从而使得载车板停止下降；

人机界面单元的“暂停”按键和“继续”按键配合使用；当载车板处于上升运行状态或者下降运行状态时，按“暂停”键将触发控制单元输出信号使得强电单元驱动电机减速单元的电机停止转动；之后，按“继续”键将触发控制单元输出信号使得强电单元驱动电机减速单元的电机按之前的转动方向恢复正常转动；人机界面单元的“急停”按键为带自锁功能的按键，当载车板处于上升运行状态或者下降运行状态时，按下“急停”键将触发控制单元输出信号使得强电单元驱动电机减速单元的电机停止转动，且“急停”按键即处于自锁状态；除非对“急停”按键进行解锁操作，否则，按下“急停”键之后的人机界面单元的任何按键操作均视为无效操作，不能起到任何作用。