CN109204419B - 具有补偿功能的电动爬楼车 - Google Patents

Abstract

一种具有补偿功能的电动爬楼车，其包括由电机驱动的前转轴（1），前转轴的两端活动连接有星形的前轮架（6），前轮架辐条的顶部安装有一体形成的行星齿轮（5）和前车轮（7），行星齿轮通过介轮与太阳齿轮（9）啮合，太阳齿轮与转轴固定连接；在前轮架的内侧固定连接有主动链轮（10），主动链轮与转轴之间设有电磁离合器，后转轴上的后轮架（15）与前轮架同步转动，电磁离合器受控于一控制器，电磁离合器受控于一控制器，控制器包括单片机、检测后转轴转动角度的转角传感器、判别楼梯尺寸的行程开关，单片机根据转角信号和行程开关信号，控制电磁离合器的闭合或分离，使轮架滚动或平移，实现对楼梯的自动补偿，使用方便，不易磨损楼梯。

Description

具有补偿功能的电动爬楼车

技术领域

本发明涉及一种爬楼装置，用来将货物运上楼。

背景技术

电动爬楼车的结构一般包括转轴，转轴由电机驱动，在转轴的顶端安装轮架，轮架有多个辐条组成，其形状为星形，转轴转动时轮架在楼梯上翻滚，实现爬楼的动作。楼梯的尺寸有一定的范围，例如对某一楼梯而言，其尺寸在范围的下限，轮架每次转动规定的角度，相邻的辐条能搁置在相邻的台阶平面上，但对另一楼梯而言，其尺寸在范围的上限，如台阶的深度尺寸为300mm（比下限大40mm）轮架转动多次规定的角度后，相邻的辐条极有可能搁置在同一台阶的平面上，轮架再次转动会受到台阶竖直面的阻挡，不能完成爬楼动作；为解决该问题，在使用前需要根据楼梯的具体尺寸来调节辐条的长度，这给使用带来不便。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种具有补偿功能的电动爬楼车，该爬楼车能自动适应各种尺寸的楼梯，不需要对轮架的辐条进行调节，方便使用。

本发明的技术方案是，具有补偿功能的电动爬楼车，其包括底盘21，底盘的前部活动连接有前转轴1，前转轴由电机驱动，前转轴的两端活动连接有星形的前轮架6，前轮架由三根辐条组成，各辐条的顶部安装有行星齿轮5和前车轮7，行星齿轮与前车轮固定连接，行星齿轮的直径小于前车轮的直径，前车轮的直径小于台阶的高度，各辐条的中部安装有介轮8，前轮架的中心部位设有太阳齿轮9，行星齿轮通过介轮与太阳齿轮啮合，行星齿轮、介轮以及太阳齿轮位于前轮架的外侧，太阳齿轮与转轴固定连接；其特征是，在前轮架的内侧固定连接有主动链轮10，主动链轮与转轴之间设有电磁离合器，电磁离合器的主动端3与转轴固定连接，电磁离合器的从动端6与主动链轮固定连接，在底盘的后部活动连接有后转轴19，后转轴的两端固定连接有后轮架15，后轮架的结构与前轮架相同，后轮架的外侧固定安装有从动链轮14，主动链轮通过链条12与从动链轮连接，主动链轮与从动链轮的直径相等，后轮架上各辐条的顶部安装有后车轮16，当前轮架每转动120度，前车轮在台阶平面上的移动距离约为台阶深度（楼梯设计规范的下限值）的2/5；

在底盘的侧边安装有行程开关13，行程开关的压杆与台阶接触时触点动作；

电磁离合器受控于一控制器，控制器包括单片机、检测后转轴转动角度的转角传感器、行程开关，转角传感器的转角信号接单片机的一输入端，行程开关的动作信号接单片机的另一输入端，当转角信号与设定值相等时单片机根据行程开关的动作信号输出一控制信号，使电磁离合器分离或闭合。

本发明爬楼过程是，电磁离合器处于闭合状态时，前轮架和太阳齿轮随转轴转动，行星齿轮带动车轮向前滚动，前轮架的运动轨迹为滚动与移动的合成，当楼梯的尺寸与轮架相适应时，转轴每转动规定的角度，相邻的前车轮会搁置在相邻的台阶上，随着转轴每次转动，前车轮会上一台阶，后轮架运动与前轮架同步。

当楼梯的尺寸与轮架不适应时（台阶的高度或/和深度偏大），转轴每转动规定的角度时，前车轮在台阶上的每次落点会逐步向台阶边缘移动，多次后移的积累会使相邻的前车轮的落点在同一台阶上，轮架的转动受阻。

补偿原理是，转轴每转动120度后，如行程开关与台阶无接触（表示台阶的高度或/和深度偏大），控制器则令电磁离合器分离，这时前车轮转动而前轮架不转动，前轮架只有前移运动，对落点进行补偿；当行程开关与台阶接触时补偿完毕，控制器令电磁离合器闭合，前车轮与前轮架都转动，继续爬楼的动作。

当下楼时，转轴反转，转轴每转动120度后，如行程开关与台阶有接触，控制器则令电磁离合器分离，前轮架只有后移（沿下楼方向）运动，对落点进行补偿；当行程开关与台阶无接触时补偿完毕，控制器令电磁离合器闭合，前车轮与前轮架都转动，继续下楼的动作。

本发明的特点是，能自动补偿车轮落点，可适应各种楼梯，无需调节辐条的长度，使用方便；后轮架运动与前轮架同步，在上下楼时底盘倾斜角度无变化，底盘无颠簸；前车轮和后车轮的落点都在台阶平面部位，对台阶为滚动摩擦，台阶不易受损。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的A-A向展开视图。

图3为控制器的原理方框图。

附图标志分别表示：1-前转轴、2-轴套、3-电磁离合器的主动端、4-电磁离合器的从动端、5-行星齿轮、6-前轮架、7-前车轮、8-介轮、9-太阳齿轮、10-主动链轮、11-底盘的侧边条、12-链条、13-行程开关、14-从动链轮、15-后轮架、16-后车轮、17-转角传感器、18-感应盘、19-后转轴、21-底盘、22-车厢、23-楼梯。

具体实施方式

现结合附图说明本发明的具体实施方式。

具有补偿功能的电动爬楼车，其包括底盘21，底盘的前部通过轴套2与前转轴1连接，前转轴由电机20驱动，电机安装在底盘上，前转轴的两端活动连接有星形的前轮架6，前轮架由3根辐条组成，各辐条的顶部安装有行星齿轮5和前车轮7，行星齿轮与前车轮固定连接，行星齿轮的直径小于前车轮的直径，前车轮的直径小于台阶23的高度，各辐条的中部安装有介轮8，前轮架的中心部位设有太阳齿轮9，行星齿轮通过介轮与太阳齿轮啮合，行星齿轮、介轮以及太阳齿轮位于前轮架的外侧，太阳齿轮与转轴固定连接；在前轮架的内侧固定连接有主动链轮10，主动链轮与转轴之间设有电磁离合器，电磁离合器的主动端3与转轴固定连接，电磁离合器的从动端4与主动链轮固定连接。

在底盘的后部活动连接有后转轴19，后转轴的两端固定连接有后轮架15，后轮架的结构与前轮架相同，后轮架的外侧侧固定安装有从动链轮14，主动链轮通过链条12与从动链轮连接，主动链轮与从动链轮的齿数相等，后轮架上各辐条的顶部活动安装有后车轮16。

在底盘的上方安装有载物的车厢22。

电磁离合器得电时电磁离合器的主动端与从动端闭合，太阳齿轮和前轮架随转轴一起转动，电磁离合器失电时电磁离合器的主动端与从动端分离，仅太阳齿轮随转轴转动；前轮架与后轮架同步转动。

底盘的侧边条11靠后部位安装有行程开关13，上楼时，转轴正转且相邻的后车轮刚搁置在相邻的台阶时（即后轮架转动角度达120度时），行程开关的压杆上的滚轮与台阶之间沿水平方向有20毫米至30毫米间隙；下楼时，转轴反转且相邻的后车轮刚搁置在相邻的台阶时，行程开关的压杆上的滚轮与台阶接触；行程开关的顶杆端的转轮与台阶接触时，行程开关的常开触点闭合。

电磁离合器受控于一控制器，控制器包括单片机、检测前转轴或后转轴转动角度的转角传感器17、行程开关，转角传感器安装在底盘上，转角传感器为霍尔型或光电型，与霍尔型配套的感应盘18，其边缘部位均布有磁钢，与光电型配套的感应盘18，其边缘部位均布有豁口；感应盘安装在前转轴或后转轴上；前转轴或后转轴转动一周，转角传感器输出若干个脉冲信号。

转角传感器输出的脉冲信号接单片机的一输入端，行程开关的常开触点的动作信号接单片机的另一输入端，单片机的输出端通过电子开关与电磁离合器连接；电磁离合器的引线装置为导电环、电刷结构。

单片机中设有爬楼控制程序和下楼控制程序，上楼控制程序的运行步骤是：

A、令电磁离合器闭合；

B、对脉冲信号（脉冲信号的个数与转轴的转角相对应）进行计数，当脉冲数与设定值（设定值与前轮架每次转动的规定角度相对应）相等时，如行程开关的常开触点未闭合，则令电磁离合器分离；如行程开关的常开触点闭合，则对脉冲信号重新计数，转A步骤。

下楼控制程序的运行步骤是：

C、令电磁离合器闭合；

D、对脉冲信号进行计数，当脉冲数与设定值相等时，如行程开关的常开触点闭合，则令电磁离合器分离；如行程开关的常开触点打开，则对脉冲信号重新计数，转C步骤。

上楼控制程序和下楼控制程序可手动转换，电机的正反转可手动转换，上楼时电机正转，下楼时电机反转，电机为低速电机。

控制器的补偿原理是：

前轮架或后轮架每转动规定的角度（规定的角度为 120度）后，如行程开关与台阶无接触（表示台阶的高度或/和深度偏大），控制器则令电磁离合器分离，这时前车轮转动而前轮架不转动，前轮架只有前移运动，对落点进行补偿；当行程开关与台阶有接触时补偿完毕，控制器令电磁离合器闭合，前车轮与前轮架都转动，继续爬楼的动作。

当下楼时，转轴反转，转轴每转动规定的角度后，如行程开关与台阶有接触，控制器则令电磁离合器分离，前轮架只有后移运动，对落点进行补偿；当行程开关与台阶无接触时补偿完毕，控制器令电磁离合器闭合，前车轮与前轮架都转动，继续下楼的动作。

通过选择前车轮的直径、行星齿轮与太阳齿轮的齿数比以及辐条的长度，可使前轮架或后轮架每转动到120度时，前车轮在台阶平面上的移动距离约为台阶深度（楼梯设计规范的下限值）的2/5，这样当轮架不转动仅前车轮转动时，前车轮在台阶平面上有足够的移动余量，移动余量约30毫米左右，在该移动余量范围内，对各种楼梯23（指符合设计规范的住宅楼梯和公共场所楼梯）都能进行补偿。

在平地运动时，将离合器分离即可。

Claims (2)

1.一种具有补偿功能的电动爬楼车，其包括底盘（21），在底盘的上方安装有载物的车厢（22），底盘的前部活动连接有前转轴（1），前转轴由电机驱动，前转轴的两端活动连接有星形的前轮架（6），前轮架由三根辐条组成，各辐条的顶部安装有行星齿轮（5）和前车轮（7），行星齿轮与前车轮固定连接，行星齿轮的直径小于前车轮的直径，前车轮的直径小于台阶的高度，各辐条的中部安装有介轮（8），前轮架的中心部位设有太阳齿轮（9），行星齿轮通过介轮与太阳齿轮啮合，行星齿轮、介轮以及太阳齿轮位于前轮架的外侧，太阳齿轮与转轴固定连接；其特征是，在前轮架的内侧固定连接有主动链轮（10），主动链轮与转轴之间设有电磁离合器，电磁离合器的主动端（3）与转轴固定连接，电磁离合器的从动端（4）与主动链轮固定连接，在底盘的后部活动连接有后转轴（19），后转轴的两端固定连接有后轮架（15），后轮架的结构与前轮架相同，后轮架的外侧固定安装有从动链轮（14），主动链轮通过链条（12）与从动链轮连接，主动链轮与从动链轮的齿数相等，后轮架上各辐条的顶部活动安装有后车轮（16），当前轮架每转动120度，前车轮在台阶平面上的移动距离为台阶深度的2/5；

在底盘的侧边安装有行程开关（13），当转轴正转且相邻的后车轮刚搁置在相邻的台阶时，行程开关的压杆上的滚轮与台阶之间沿水平方向有20毫米至30毫米间隙；当转轴反转且相邻的后车轮刚搁置在相邻的台阶时，行程开关的压杆上的滚轮与台阶接触；

电磁离合器受控于一控制器，控制器包括单片机、检测后转轴转动角度的转角传感器、行程开关，转角传感器的转角信号接单片机的一输入端，行程开关的动作信号接单片机的另一输入端，当转角信号与设定值相等时单片机根据行程开关的动作信号输出一控制信号，使电磁离合器分离或闭合。

2.根据权利要求1所述的具有补偿功能的电动爬楼车，其特征是，单片机中设有上楼控制程序和下楼控制程序，上楼控制程序的运行步骤是：

A、令电磁离合器闭合；

B、对脉冲信号进行计数，当脉冲数与设定值相等时，如行程开关的常开触点未闭合，则令电磁离合器分离；如行程开关的常开触点闭合，则对脉冲信号重新计数，转A步骤；

下楼控制程序的运行步骤是：

C、令电磁离合器闭合；

D、对脉冲信号进行计数，当脉冲数与设定值相等时，如行程开关的常开触点闭合，则令电磁离合器分离；如行程开关的常开触点打开，则对脉冲信号重新计数，转C步骤。