CN115490174A - 一种可作为电动葫芦使用的多功能电动绞盘 - Google Patents

一种可作为电动葫芦使用的多功能电动绞盘 Download PDF

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Abstract

本发明创造公开了一种可作为电动葫芦使用的多功能电动绞盘，包括机架、绞盘绳筒、永磁无刷电机、一级减速装置、二级差速传动装置、离合装置、钢丝绳、吊钩组件，当作为电动绞盘使用时，机架上对应固定绞盘固定板，绞盘固定板上固定有导绳器，从绞盘绳筒上引出的钢丝绳穿过导绳器与吊钩组件连接；当作为电动葫芦使用时，机架上固定有挂钩组件，绞盘绳筒上固定有葫芦绳筒套，从葫芦绳筒套上引出的钢丝绳与吊钩组件连接，电动葫芦引出的钢丝绳方向与电动绞盘引出的钢丝绳方向相反。采用上述结构后，具有结构设计合理、操作灵活轻便、双重刹车制动、使用安全可靠、既可作为电动绞盘使用又可作为电动葫芦使用等优点。

Description

一种可作为电动葫芦使用的多功能电动绞盘
技术领域
本发明创造涉及电动绞盘技术领域，特别涉及一种既可作为电动绞盘使用又可作为电动葫芦使用的多功能电动绞盘。
背景技术
众所周知，电动葫芦是一种用于仓储、码头、运输、家用等吊装的起重设备。电动绞盘是用于车辆、船只、石油、水文、环保、林业、交通、公安、边防及野外运动不可缺少的安全牵引装置，可在雪地、沼泽、沙漠、海滩、泥泞山路等恶劣环境中进行车辆自救，并可进行清障、拖拉物品、安装设施等作业，所以当人们在野外作业或急救时一般都会随车携带电动绞盘。但在野外作业或急救过程中往往需要进行吊装，由于电动绞盘没有较安全的制动装置，如果使用电动绞盘进行吊装，存在着严重的安全隐患；为了解决吊装问题，人们又不得不随车携带电动葫芦，目前还没有电动绞盘与电动葫芦可以相互切换使用的产品。所以，开发一种既可作为电动绞盘使用又可作为电动葫芦使用的多功能电动绞盘是行业急需解决的问题。为此，许多生产厂家和有识之士针对上述问题进行开发和试制，但至今尚未有较为理想的产品面世。
发明内容
为克服现有技术存在的缺陷和不足，本发明创造的目的是提供一种结构设计合理、操作灵活轻便、双重刹车制动、使用安全可靠、既可作为电动绞盘使用又可作为电动葫芦使用的多功能电动绞盘。
本发明创造解决其技术问题所采用的技术方案，它包括由左右端板和连杆固定而成的机架、绞盘绳筒、永磁无刷电机、一级减速装置、二级差速传动装置、离合装置、控制壳体、控制手柄、钢丝绳、吊钩组件，所述的永磁无刷电机通过一级减速装置安装在左端板上，控制壳体安装在左端板上，控制壳体内安装有驱动控制模块，离合装置及二级差速传动装置依次安装在右端板上，永磁无刷电机通过一级减速装置带动二级差速传动装置，二级差速传动装置驱动绞盘绳筒，离合装置控制二级差速传动装置与绞盘绳筒离合，左端板上对应安装有与驱动控制模块配合的上下限位开关组件；当作为电动绞盘使用时，机架上对应固定有可拆卸的绞盘固定板，绞盘固定板上固定有导绳器，钢丝绳卷绕在绞盘绳筒上，从绞盘绳筒上引出的钢丝绳穿过导绳器与可拆卸的吊钩组件连接；当作为电动葫芦使用时，机架上固定有可拆卸的挂钩组件，挂钩组件位于电动绞盘钢丝绳的引出方向，绞盘绳筒上固定有可拆卸的葫芦绳筒套，钢丝绳卷绕在葫芦绳筒套上，从葫芦绳筒套上引出的钢丝绳与可拆卸的吊钩组件连接，电动葫芦引出的钢丝绳方向与电动绞盘引出的钢丝绳方向相反，上下限位开关组件与引出钢丝绳相配合并对应固定有可拆卸的上下限位杆。
本发明创造的进一步方案，所述的二级差速传动装置包括差速传动箱体、中心轮、行星轮、行星架、外齿圈、动齿圈，外齿圈设置在在差速传动箱体上，行星轮可转动地设置在行星架上，中心轮通过传动轴与一级减速装置输出端对接，行星轮分别与中心轮和外齿圈啮合，动齿圈设置在绳筒转轴上并与行星轮啮合，动齿圈与外齿圈设计成不同齿数的差速配合结构；工作时一级减速装置通过传动轴带动中心轮，中心轮带动行星轮，行星轮绕外齿圈旋转的同时带动动齿圈及绳筒旋转实现差速输出；断电停止工作时，重物通过钢丝绳带动动齿圈，动齿圈带动行星轮旋转，此时由于外齿圈与动齿圈齿数不同，行星轮无法绕外齿圈转动，产生单向互锁实现差速反向机械制动。
本发明创造的进一步方案，所述的离合装置包括离合箱体、离合拉手、离合拉杆、复位弹簧、离合盘，离合盘上设有离合销并可轴向移动地设置在差速传动箱体上，外齿圈上设有若干与离合销配合的离合孔，离合拉杆可轴向移动地设置在离合箱体上，其内侧与离合盘连接，外侧与离合拉手连接，复位弹簧设置在离合箱体与离合盘之间，当拉动离合拉手时，离合拉手克服复位弹簧弹力后通过离合拉杆带动离合盘使离合销与外齿圈的离合孔分离解除差速反向机械制动，外齿圈处于可自由转动状态，此时拉动钢丝绳即可拉动绳筒转动释放出钢丝绳。
本发明创造的进一步方案，所述的离合拉杆上固定有定位销，离合箱体上设有与定位销配合的定位槽，当离合装置离合时转动离合拉手时可使定位销定位在定位槽上。
本发明创造的进一步方案，所述的控制手柄上设有急停开关和启动开关，所述的驱动控制模块由供电模块供电，包括MCU单片机系统、电机驱动模块、大功率驱动MOS模块、电流比较模块，MCU单片机系统与电机驱动模块连接，电机驱动模块与大功率驱动MOS模块连接，大功率驱动MOS模块与永磁无刷电机连接，电流比较模块与大功率驱动MOS模块连接用来检测电流信号和相位信号，电流比较模块又与MCU单片机系统连接，MCU单片机系统与急停开关、启动开关以及上下限位开关组件电连接，MCU单片机系统上还连接有温度模块和通信模块，通信模块上连接有显示屏，显示屏安装在控制手柄或控制壳体上。
采用上述结构后，与现有技术相比有如下优点和效果：一是本发明创造的多功能电动绞盘不仅可以作为电动绞盘使用，而且可以作为电动葫芦使用，通过简单拆装即可实现电动绞盘功能与电动葫芦功能的相互切换，目前国内外还没有先例。二是将永磁无刷电机技术应用到起重设备和电动绞盘领域，目前国内外还是空白，电子换向代替机械换向，具有故障率低、寿命长、空载电流小、效率高、体积小等优点。三是通过差速传动装置实现差速反向机械制动，通过大功率驱动MOS模块输出端两相短接，永磁无刷电机瞬间产生反电动势实现电磁制动，使用时具备机械制动及电磁制动的双重刹车功能，从而保证使用安全可靠。四是永磁无刷电机通过减速装置和差速传动装置实现二级减速，较小的动力就可输出较大的扭矩，大大提高牵引及起重能力。
附图说明
图1为本发明创造用于电动绞盘时的分解结构示意图。
图2为本发明创造用于电动绞盘时的配合结构示意图。
图3为本发明创造用于电动绞盘时的立体结构示意图。
图4为本发明创造用于电动绞盘时的另一方向立体结构示意图。
图5为本发明创造用于电动葫芦时的配合结构示意图。
图6为本发明创造用于电动葫芦时的分解结构示意图。
图7为本发明创造用于电动葫芦时的立体结构示意图。
图8为本发明创造的电路原理控制示意图。
其中1离合拉手，2离合装置，3二级差速传动装置，4右端板，5上限位开关组件，6下限位开关组件，7绞盘绳筒，8左端板，9机架，10一级减速装置，11控制壳体，12永磁无刷电机，13控制手柄，14急停开关，15启动开关，16绞盘固定板，17钢丝绳，18导绳器，19吊钩组件，20离合拉杆，21差速传动箱体，22外齿圈，23动齿圈，24行星轮，25中心轮，26传动轴，27驱动控制模块，28定位销，29离合箱体，30复位弹簧，31离合盘，32行星架，33离合销，34弹性压绳板，35挂钩组件，36葫芦绳筒套，37上限位杆，38下限位杆，39挂钩，40保护钩。
具体实施方式
图1至图4所示，为本发明创造一种可作为电动葫芦使用的多功能电动绞盘用于电动绞盘时的具体实施方案，它包括由左右端板8、4和连杆固定而成的机架9、绞盘绳筒7、永磁无刷电机12、一级减速装置10、二级差速传动装置3、离合装置2、控制壳体11、控制手柄13、钢丝绳17、吊钩组件19，所述的永磁无刷电机12通过一级减速装置10安装在左端板8上，控制壳体11安装在左端板8上，控制壳体11内安装有驱动控制模块27，离合装置2及二级差速传动装置3依次安装在右端板4上，永磁无刷电机12通过一级减速装置10带动二级差速传动装置3，二级差速传动装置3驱动绞盘绳筒7，离合装置2控制二级差速传动装置3与绞盘绳筒7离合，左端板8上对应安装有与驱动控制模块27配合的上下限位开关组件5、6。
机架9上对应固定有可拆卸的绞盘固定板16，绞盘固定板16上固定有导绳器18，钢丝绳17卷绕在绞盘绳筒7上，从绞盘绳筒7上引出的钢丝绳17穿过导绳器与可拆卸的吊钩组件19连接。为了防止钢丝绳17松散，连杆上设有弹性压绳板34，此时与驱动控制模块27配合的上下限位开关组件5、6不起作用。
图5至图7所示，为本发明创造一种可作为电动葫芦使用的多功能电动绞盘用于电动葫芦时的具体实施方案，在图1至图4所示的电动绞盘上进行拆装，从绞盘绳筒7上拆下钢丝绳17，从机架9上拆下绞盘固定板16和导绳器18。然后在机架9上固定可拆卸的挂钩组件35，挂钩组件35位于电动绞盘钢丝绳的引出方向，挂钩组件35由挂钩39和保护钩40组成，挂钩39和保护钩40对应铰接在连杆上，在绞盘绳筒7上固定可拆卸的葫芦绳筒套36，钢丝绳17卷绕在葫芦绳筒套36上，从葫芦绳筒套36上引出的钢丝绳17与可拆卸的吊钩组件19连接，电动葫芦引出的钢丝绳17方向与电动绞盘引出的钢丝绳方向相反，上下限位开关组件5、6与引出钢丝绳17相配合并对应固定可拆卸的上下限位杆37、38。，作为电动葫芦使用时，离合装置2不工作，离合销33与外齿圈22始终处于结合状态。
所述的一级减速装置10既可以是齿轮减速机构，也可以行星齿轮减速机构，永磁无刷电机12带动一级减速装置10旋转工作。
为了实现二级减速及反向机械制动，所述的二级差速传动装置3包括差速传动箱体21、中心轮25、行星轮24、行星架32、外齿圈22、动齿圈23，外齿圈22设置在在差速传动箱体21上，行星轮24可转动地设置在行星架32上，中心轮25通过传动轴26与一级减速装置10输出端对接，行星轮24分别与中心轮25和外齿圈22啮合，动齿圈23设置在绳筒转轴上并与行星轮24啮合，动齿圈23与外齿圈22设计成不同齿数的差速配合结构；工作时一级减速装置10通过传动轴26带动中心轮25，中心轮25带动行星轮24，行星轮24绕外齿圈22旋转的同时带动动齿圈23及绳筒旋转实现差速输出；断电停止工作时，重物通过钢丝绳17带动动齿圈23，动齿圈23带动行星轮24旋转，此时由于外齿圈22与动齿圈23齿数不同，行星轮24无法绕外齿圈22转动，产生单向互锁实现差速反向机械制动。
离合装置2的离合功能只在电动绞盘快速拉出钢丝绳17时使用，所述的离合装置2包括离合箱体29、离合拉手1、离合拉杆20、复位弹簧30、离合盘31，离合盘31上设有离合销33并可轴向移动地设置在差速传动箱体21上，外齿圈22上设有若干与离合销33配合的离合孔，离合拉杆20可轴向移动地设置在离合箱体29上，其内侧与离合盘31连接，外侧与离合拉手1连接，复位弹簧30设置在离合箱体29与离合盘31之间，当拉动离合拉手1时，离合拉手1克服复位弹簧30弹力后通过离合拉杆20带动离合盘31使离合销33与外齿圈22的离合孔分离解除差速反向机械制动，外齿圈22处于可自由转动状态，此时拉动钢丝绳17即可拉动绳筒转动释放出钢丝绳17。所述的离合拉杆20上固定有定位销28，离合箱体29上设有与定位销28配合的定位槽，当离合装置2离合时转动离合拉手1时可使定位销28定位在定位槽上。
如图8所示为本发明创造的电路原理控制示意图，所述的控制手柄13上设有急停开关14和启动开关15，所述的驱动控制模块27由供电模块供电，供电模块为外接电源，包括MCU单片机系统、电机驱动模块、大功率驱动MOS模块、电流比较模块，MCU单片机系统与电机驱动模块连接，电机驱动模块与大功率驱动MOS模块连接，大功率驱动MOS模块与永磁无刷电机12连接，电流比较模块与大功率驱动MOS模块连接用来检测电流信号和相位信号，电流比较模块又与MCU单片机系统连接，MCU单片机系统与急停开关14、启动开关15以及上下限位开关组件5、6电连接，MCU单片机系统上还连接有温度模块和通信模块，通信模块上连接有显示屏，显示屏安装在控制手柄13或控制壳体11上。
本发明创造作为电动绞盘或电动葫芦使用的工作原理如下：按下启动开关15，当MCU单片机系统接收到启动开关15的启动信号时，MCU单片机系统通过电机驱动模块向大功率驱动MOS模块输出电机控制信号，大功率驱动MOS模块接收电机控制信号后输出大功率工作电流驱动永磁无刷电机12工作，永磁无刷电机12通过一级减速装置10、传动轴26驱动二级差速传动装置3的中心轮25旋转，中心轮25带动行星轮24及行星架32绕外齿圈22旋转，行星轮24旋转的同时又带动动齿圈23以及与动齿圈23连接的绳筒旋转，从而实现电动绞盘的牵引或电动葫芦吊重工作。
当MCU单片机系统接收到启动开关15的停止信号，或者接收到急停开关14信号、上下限位开关组件5、6信号时，MCU单片机系统通过电机驱动模块控制大功率驱动MOS模块输出端两相短接，永磁无刷电机12瞬间产生反电动势实现电磁制动，电磁制动与二级差速传动装置3的差速反向机械制动共同作用实现双重刹车制动功能。
在永磁无刷电机12旋转工作过程中，MCU单片机系统根据电流比较模块检测的相位信号控制永磁无刷电机12无感换向，从而实现永磁无刷电机12无感换向功能，可直接应用于12V60A大电流永磁无刷电机的电动绞盘或电动葫芦上。
在永磁无刷电机12旋转工作过程中，为了实现过流保护功能，所述的MCU单片机系统根据电流信号大小判断永磁无刷电机12是否过流，当超过电流设定值时，MCU单片机系统通过电机驱动模块控制大功率驱动MOS模块降低输出电流，或者根据预设时间控制大功率驱动MOS模块停止工作实现过流保护。
在永磁无刷电机12旋转工作过程中，为了实现过载保护功能，所述的MCU单片机系统根据电流信号大小换算成重量信号，当超过重量设定值时，MCU单片机系统通过电机驱动模块控制大功率驱动MOS模块停止工作实现过载保护。
在永磁无刷电机12旋转工作过程中，为了实现过温保护功能，所述的驱动控制模块还包括与MCU单片机系统连接的温度模块，温度模块检测到的工作温度超过MCU单片机系统的设定值时，MCU单片机系统通过电机驱动模块控制大功率驱动MOS模块停止工作实现电机过热保护。
在永磁无刷电机12旋转工作过程中，显示屏显示通信模块接收到的工作电压、工作电流、温度、重量以及启动开关15、急停开关14、上下限位开关组件5、6的工作状态。
以上所述，只是本发明创造的具体实施例，并非对本发明创造作出任何形式上的限制，在不脱离本发明创造的技术方案基础上，所作出的简单修改、等同变化或修饰，均落入本发明创造的保护范围。

Claims (3)

1.一种可作为电动葫芦使用的多功能电动绞盘，包括由左右端板(8、4)和连杆固定而成的机架(9)、绞盘绳筒(7)、永磁无刷电机(12)、一级减速装置(10)、二级差速传动装置(3)、离合装置(2)、控制壳体(11)、控制手柄(13)、钢丝绳(17)、吊钩组件(19)，其特征是：所述的永磁无刷电机(12)通过一级减速装置(10)安装在左端板(8)上，控制壳体(11)安装在左端板(8)上，控制壳体(11)内安装有驱动控制模块(27)，离合装置(2)及二级差速传动装置(3)依次安装在右端板(4)上，永磁无刷电机(12)通过一级减速装置(10)带动二级差速传动装置(3)，二级差速传动装置(3)驱动绞盘绳筒(7)，离合装置(2)控制二级差速传动装置(3)与绞盘绳筒(7)离合，左端板(8)上对应安装有与驱动控制模块(27)配合的上下限位开关组件(5、6)；
当作为电动绞盘使用时，机架(9)上对应固定有可拆卸的绞盘固定板(16)，绞盘固定板(16)上固定有导绳器(18)，钢丝绳(17)卷绕在绞盘绳筒(7)上，从绞盘绳筒(7)上引出的钢丝绳(17)穿过导绳器与吊钩组件(19)连接，连杆上设有弹性压绳板(34)；
当作为电动葫芦使用时，机架(9)上固定有可拆卸的挂钩组件(35)，挂钩组件(35)位于电动绞盘钢丝绳的引出方向，绞盘绳筒(7)上固定有可拆卸的葫芦绳筒套(36)，钢丝绳(17)卷绕在葫芦绳筒套(36)上，从葫芦绳筒套(36)上引出的钢丝绳(17)与吊钩组件(19)连接，电动葫芦引出的钢丝绳(17)方向与电动绞盘引出的钢丝绳方向相反，上下限位开关组件(5、6)与引出钢丝绳(17)相配合并对应固定有可拆卸的上下限位杆(37、38)。
2.根据权利要求1所述的可作为电动葫芦使用的多功能电动绞盘，其特征是：所述的离合装置(2)包括离合箱体(29)、离合拉手(1)、离合拉杆(20)、复位弹簧(30)、离合盘(31)，离合盘(31)上设有离合销(33)并可轴向移动地设置在差速传动箱体(21)上，二级差速传动装置(3)的外齿圈(22)上设有若干与离合销(33)配合的离合孔，离合拉杆(20)可轴向移动地设置在离合箱体(29)上，其内侧与离合盘(31)连接，外侧与离合拉手(1)连接，复位弹簧(30)设置在离合箱体(29)与离合盘(31)之间，当拉动离合拉手(1)时，离合拉手(1)克服复位弹簧(30)弹力后通过离合拉杆(20)带动离合盘(31)使离合销(33)与外齿圈(22)的离合孔分离解除差速反向机械制动，外齿圈(22)处于可自由转动状态，此时拉动钢丝绳(17)即可拉动绳筒转动释放出钢丝绳(17)；所述的离合拉杆(20)上固定有定位销(28)，离合箱体(29)上设有与定位销(28)配合的定位槽，当离合装置(2)离合时转动离合拉手(1)时可使定位销(28)定位在定位槽上。
3.根据权利要求1至2所述的可作为电动葫芦使用的多功能电动绞盘，其特征是：所述的控制手柄(13)上设有急停开关(14)和启动开关(15)，所述的驱动控制模块(27)由供电模块供电，包括MCU单片机系统、电机驱动模块、大功率驱动MOS模块、电流比较模块，MCU单片机系统与电机驱动模块连接，电机驱动模块与大功率驱动MOS模块连接，大功率驱动MOS模块与永磁无刷电机(12)连接，电流比较模块与大功率驱动MOS模块连接用来检测电流信号和相位信号，电流比较模块又与MCU单片机系统连接，MCU单片机系统与急停开关(14)、启动开关(15)以及上下限位开关组件(5、6)电连接，MCU单片机系统上还连接有温度模块和通信模块，通信模块上连接有显示屏，显示屏安装在控制手柄(13)或控制壳体(11)上。
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