CN114655866A - 一种大行程重载同步提升装置 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种大行程同步提升装置，根据实际提升工况采用两台或多台同步提升机构分别负责一处挂点的提升，可满足大体积、重载、大行程的提升工况。同步提升机构采用伺服电机作为动力源，经减速器减速增扭之后驱动卷扬筒实现对钢丝绳的缠绕实现大行程提升。为了确保卷扬筒能够均匀缠绕钢丝绳，在同步提升机构上引入了齿轮传动副、丝杠传动副和导轨滑块机构，卷扬筒的转动经齿轮副传递给丝杠螺母，丝杠螺母一边转动一边带动同步提升机构沿丝杠轴向移动。在定滑轮的配合下，钢丝绳沿着卷扬筒进行均匀地螺旋缠绕，加之伺服电机对卷扬筒转速的精确控制可实现对提升速度的控制，进而实现多台同步提升机构的同步提升。

Description

一种大行程重载同步提升装置
技术领域
本发明涉及同步提升装置领域，尤其适用于大行程重载同步提升装置领域。
背景技术
同步提升装置在工程、设备安装、冶金、矿山、建筑、化工、水电、农业、军事及交通运输等行业被广泛应用。同步提升是提升装置中的一种特殊用途，目前对于同步精度要求不是很高的场合通常采用传统的机械同步、液压或机械加液压的方式来实现。然而，对于大行程的提升工况，卷扬机的卷扬特性相比于机械同步、液压或机械加液压的方式占用空间更小、结构更加简单、紧凑。为了实现卷扬筒转动速度可控，采用伺服电机驱动卷扬筒的形式。对于重载的提升需求可合理多个卷扬系统同步来满足。然而如何实现卷扬筒均匀紧密地缠绕钢丝绳是关键。普通卷扬机卷扬筒在缠绕钢丝绳时，没有对被缠绕时的钢丝绳在卷扬筒轴向上给予控制，这会带来两方面的问题：一方面是钢丝绳缠绕状态未知，很难做到螺旋式均匀紧密缠绕，同步状态难以估计；另一方面是一将被缠绕的钢丝绳与已被缠绕的钢丝绳之间存在挤压、摩擦作用，最终导致钢丝绳损坏断裂，特别是在重载情况下钢丝绳的使用寿命非常有限。因此，本专利在解决卷扬筒均匀紧密缠绕钢丝绳问题的基础上提出了一种基于卷扬特性的大行程重载同步提升装置。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种大行程重载同步提升装置，该装置主要由多台同步提升机构组合实现大负载提升，同时控制同步提升机构的伺服电机转速一致即可实现同步提升。多台同步提升机构的使用可满足大体积、多挂点、重载的提升需求，且挂点可不在同一高度仍可实现同步提升。同步提升机构由伺服电机、减速器和卷扬筒组成，伺服电机可实现对卷扬筒转速的精确控制，减速器的使用可大大提高提升机构的载重。为了实现卷扬筒能够均匀紧密螺旋缠绕钢丝绳，在同步提升机构中引入了齿轮传动、丝杠传动和导轨滑台，卷扬筒通过齿轮传动将其转动传递给丝杠螺母，随着丝杠螺母的转动卷扬机会在导轨上滑动以达到钢丝绳在卷扬筒上的均匀螺旋缠绕，进而确保了提升速度的可控以及多台同步提升机构之间的同步提升。
为实现上述目的，本发明为一种大行程同步提升装置，包括：一种大行程重载同步提升装置，其特征在于包括安装平台、支撑柱、垂直导轨、吊耳、提升爪、定滑轮安装底板、定滑轮、定滑轮安装座、钢丝绳、伺服电机、限位挡块、水平导轨、限位传感器、同步提升机构安装底座、水平滑块、同步提升机构安装底板、齿轮一轴向固定螺母、丝杠螺母轴、丝杠、丝杆固定座、齿轮一、齿轮二、齿轮二轴向固定螺母、卷扬筒、提升机构支撑安装座、减速箱、轴承端盖、轴承、丝杠螺母固定座、垂直滑块和提升梁。其中，支撑柱、垂直导轨、垂直滑块和提升梁组成垂直方向的滑动副；定滑轮安装底板、定滑轮、定滑轮安装座、钢丝绳、伺服电机、限位挡块、水平导轨、限位传感器、同步提升机构安装底座、水平滑块、同步提升机构安装底板、齿轮一轴向固定螺母、丝杠螺母轴、丝杠、丝杆固定座、齿轮一、齿轮二、齿轮二轴向固定螺母、卷扬筒、提升机构支撑安装座、减速箱、轴承端盖、轴承和丝杠螺母固定座组成同步提升机构。两台(多台)同步提升机构分别提升两侧的提升梁，为被提升物提供两处(多处)挂点，以实现大体积、重载、大行程、多挂点的同步提升需求。
为了适应大体积、重载、大行程、多挂点的同步提升使用场合，采用两台(多台)同步提升机构组合作为提升动力源，通过控制每台同步提升机构的伺服电机转速一致即可实现同步提升。两台(多台)同步提升机构分别通过提升梁机构提升一处挂点，且各挂点可不在同一水平高度以满足不同形状物体的提升。为保证多台同步提升机构提升速度一致，采用伺服电机驱动卷扬筒以实现对卷扬筒转速的闭环控制，另外相互组合实现同步提升的同步提升机构卷扬筒缠绕半径和减速箱均相同。
每个挂点处的提升梁均具有两对垂直滑动副作为支撑，为了防止提升梁在偏载情况下出现上下滑动卡滞的情况，在提升梁两端均垂直安装了三个滑块与导轨配合，保证了提升梁上下运行的顺畅，增强了导轨滑块的导向性，提高了提升梁抗偏载能力。
为了实现卷扬筒表面钢丝绳的均匀紧密螺旋缠绕，在同步提升机构中引入了齿轮传动副、丝杠传动副和导轨滑块机构。齿轮副中的齿轮二与卷扬筒通过键连接实现同步转动；齿轮一通过键连接方式与丝杠螺母轴同步转动，而丝杠螺母轴通过丝杠螺母固定座、轴承和轴承端盖的作用与同步提升机构安装底座、同步提升机构实现轴向同进退。伺服电机经减速箱减速增扭后驱动卷扬筒转动，齿轮二作为主动轮带动齿轮一转动，丝杠螺母轴随齿轮一转动，在固定丝杠的作用下丝杠螺母带动同步提升机构安装底座和同步提升机构沿导轨滑动。设计合适的齿轮副传动比和丝杠导程可实现卷扬筒转动一周，同步提升机构滑动距离恰为钢丝绳的直径，此时便可实现钢丝绳均匀紧密螺旋缠绕在卷扬筒表面。限位挡块和限位传感器的使用从机械和电气两方面保证了同步提升机构在所允许的行程范围内滑动。
基于两台(或多台)同步提升机构组合而成的提升机构，为大行程、大体积、重载场合的同步提升提供了一种新方式，相对于采用机械和液压的方式更加简单、经济。
优选地，根据不同物体形状特点、挂点数目等情况可灵活组合多台同步提升机构实现同步提升；
优选地，垂直导轨滑块采用重型导轨滑块；
优选地，提升梁两侧至少采用三个滑块与导轨组成滑动副，以增强提升梁上下滑动的顺畅及抗偏载能力；
优选地，安装时应保证钢丝绳贴合在定滑轮的槽内，钢丝绳不应偏离定滑轮槽内；
优选地，卷扬机安装座底座上采用的导轨滑块应选用重型导轨滑块；
优选地，齿轮副传动比、丝杠导程的设计应满足卷扬筒转动一周卷扬机移动的距离恰好为钢丝绳的直径；
优选地，使用伺服电机加减速器的方式为卷扬筒提供动力，可提高提升机构的载重；
本发明为大行程重载同步提升装置，根据卷扬筒加钢丝绳可实现大行程提升且结构紧凑、简单的特性，采用伺服电机加减速器驱动卷扬筒以实现对卷扬筒转速的闭环控制。引入齿轮传动副、丝杠传动副和导轨滑块的设计使得卷扬筒能够均匀紧密地缠绕钢丝绳，实现了提升速度的准确控制。针对实际提升工况，组合使用同步提升机构即可实现大行程重载同步提升的需求。
附图说明
下面结合附图对本发明进行说明。其中：
图1是根据本发明一个实施方式的大行程重载同步提升装置的总体布局图；
图2是根据本发明一个实施方式的同步提升机构的布局图。
图3是根据本发明一个实施方式的同步提升机构的原理图；
图4是根据本发明一个实施方式的丝杠传动副的连接示意图；
图5是根据本发明一个实施方式的垂直滑动副结构示意图；
具体实施方式
下文将结合附图详细说明本发明的具体实施方式。应当理解，下面说明的实施方式仅仅是示例性的，而非限制性。
如图1所示，大行程重载同步提升装置包括：安装平台1、支撑柱2、垂直导轨3、吊耳4、提升爪5、定滑轮安装底板6、定滑轮7、定滑轮安装座8、钢丝绳9、伺服电机10、限位挡块11、水平导轨12、限位传感器13、同步提升机构安装底座14、水平滑块15、同步提升机构安装底板16、齿轮一轴向固定螺母17、丝杠螺母轴18、丝杠19、丝杆固定座20、齿轮一21、齿轮二22、齿轮二轴向固定螺母23、卷扬筒24、提升机构支撑安装座25、减速箱26、轴承端盖27、轴承28、丝杠螺母固定座29、垂直滑块30和提升梁31。
如图1所示，针对大行程、大体积、重载的同步提升需求，采用了两台 (或多台)同步提升机构分别提升挂点处的提升梁28。同步提升机构安装在安装平台1上，安装平台1由四根支撑柱2提供支撑及固定。提升梁31两端均安装有垂直滑块30，与支撑柱2上的垂直导轨3组成滑动副，为提升梁31 的上下运动提供导向作用。定滑轮7改变了钢丝绳9的方向，将卷扬筒的转动转化为钢丝绳9的垂直提升运动。
如图2所示，伺服电机10、卷扬筒24、减速箱26和提升机构支撑安装座25通过同步提升机构安装底座14固定在了水平滑块15之上，其共同与水平导轨12组成滑动副。为了控制伺服电机10、卷扬筒24、减速箱26和提升机构支撑安装座25在导轨12上在一定范围内滑动而不至于脱落导轨，在导轨两端装有机械限位挡块11以及电气限位传感器13。
如图3所示，卷扬筒24外伸轴上安装有齿轮二22，齿轮二22的轴向定位由卷扬筒24外伸轴轴肩和齿轮二轴向固定螺母23提供，卷扬筒24在缠绕钢丝绳9过程中通过键连接带动齿轮二22与其同步转动，进而带动齿轮一21 转动。如图4所示，齿轮一21轴向定位由齿轮一轴向固定螺母17和丝杠螺母轴18的轴肩提供。通过键连接齿轮一21带动丝杠螺母轴18转动，在丝杠固定座20的作用下丝杠19为固定状态，因此丝杠螺母轴18转动的同时会沿着丝杠19的轴向移动。而丝杠螺母轴18在轴承28和轴承端盖27的作用下与丝杠螺母固定座29在丝杠19的轴向上保持同进退。丝杠螺母固定座29与卷扬机安装底座14通过螺栓固定连接，从而实现卷扬筒24转动情况下卷同步提升机构会沿着水平导轨12移动。当齿轮传动副减速比、丝杠传动副的导程特定设计，满足卷扬筒转动一周同步提升机构滑动距离等于钢丝绳9的直径时，即可实现钢丝绳9在卷扬筒上均匀紧密螺旋缠绕。
如图5所示，在提升梁31两端均安装三个垂直滑块30，以增强提升梁垂直移动的导向，提高提升梁垂直移动的抗偏载能力。
基于该公开，在图示和说明特征的配置和操作序列中的许多变形例对于本领域技术人员而言是明显的。因而，应当领略的是，在不偏离权利要求主题的精神和范畴的情况下，可以对本专利做出各种改变。

Claims (1)

1.一种大行程重载同步提升装置，其特征在于包括安装平台(1)、支撑柱(2)、垂直导轨(3)、吊耳(4)、提升爪(5)、定滑轮安装底板(6)、定滑轮(7)、定滑轮安装座(8)、钢丝绳(9)、伺服电机(10)、限位挡块(11)、水平导轨(12)、限位传感器(13)、同步提升机构安装底座(14)、水平滑块(15)、同步提升机构安装底板(16)、齿轮一轴向固定螺母(17)、丝杠螺母轴(18)、丝杠(19)、丝杆固定座(20)、齿轮一(21)、齿轮二(22)、齿轮二轴向固定螺母(23)、卷扬筒(24)、提升机构支撑安装座(25)、减速箱(26)、轴承端盖(27)、轴承(28)、丝杠螺母固定座(29)、垂直滑块(30)和提升梁(31)；
伺服电机(10)，减速箱(26)、卷扬筒(24)和钢丝绳(9)作为提升的执行机构，通过伺服电机(10)带动减速箱(26)和卷扬筒(24)旋转，使得钢丝绳(9)围绕卷扬筒(24)旋转，通过定滑轮(7)、钢丝绳(9)和吊耳(4)将卷扬筒的转动转化为提升梁(31)的垂直运动，通过对多台伺服电机(10)转速的精确控制可实现大行程同步提升；齿轮二(22)与卷扬筒(9)同步转动带动齿轮一(21)转动，齿轮一(21)通过键传动与丝杠螺母轴(18)保持同步转动，丝杠(19)带动伺服电机(10)，减速箱(26)和卷扬筒(24)实现平移，齿轮一(21)和齿轮二(22)的减速比与丝杠(19)导程相匹配使得伺服电机(10)旋转一周，丝杠(19)的平移距离正好为钢丝绳(9)的直径，这样既可以保持钢丝绳(9)紧密排列缠绕在卷扬筒(24)上，同时通过控制多台伺服电机(10)的转速相同，实现钢丝绳(9)直线行程相同，进而增强同步性；
提升梁(31)两端均安装三个垂直滑块(30)，与支撑柱(2)上安装的垂直导轨(3)形成滑动副，提供了提升梁(31)垂直运动的导向，保证了提升梁(31)上下运动的顺畅，增强了提升梁(31)抗偏载能力；通过控制单台伺服电机(10)可使得提升梁(31)提升位置，从而可适用不同载荷的挂点，挂载完成之后控制多台伺服电机(10)转速相同进而实现大行程同步重载提升。
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