本發明專利技術屬于升降設備技術領域，涉及一種自平衡升降裝置及其控制方法，包括配重塊、負載箱體、和兩者之間的旋轉牽引機構，旋轉牽引機構包括旋轉軸及沿其轉動的牽引機構，牽引機構包括旋轉盤、伸縮裝置及其外側的牽引繩；旋轉盤與旋轉軸固定連接，伸縮裝置圓周向分布在旋轉盤上，牽引繩兩端分別與配重塊和負載箱體連接；伸縮裝置頂端設置卡槽，牽引繩穿過卡槽；旋轉軸與電機或液壓馬達連接，牽引繩與配重塊和負載箱體連接處設有重力傳感器，重力傳感器信號輸出端與控制器連接，控制器即時計算，通過控制伸縮裝置伸出的長度，實現配重塊和負載箱體對旋轉軸力矩的動態平衡，大大減少對電機或液壓馬達的功率需求，降低過載引起重大事故的風險。
A self balancing lifting device and its control method
【技術實現步驟摘要】
一種自平衡升降裝置及其控制方法
本專利技術屬于升降設備
，涉及自平衡升降裝置，具體為一種自平衡升降裝置及其控制方法。
技術介紹
在電梯、貨運升降梯和直線式抽油機等升降裝置中，配重用于平衡負載，進而減少電機或液壓馬達輸出的功率。現有升降裝置的配重力臂、負載力臂和配重重量往往不變，配重所能平衡的負載受限，對電機或液壓馬達的功率需求較高。此外，設備啟動或制動時，配重和負載會發生超重或失重的現象，此時旋轉軸會承受很大的啟動或制動轉矩作用，同時對電機或液壓馬達造成沖擊，使得旋轉軸、電機或液壓馬達扭矩過載，甚至引起嚴重的安全事故。CN105645242A中提供了電梯智能配重塊系統，其在主配重塊之外增加了一套配重塊，通過增加或減少鋼絲繩上加載的配重塊數量來平衡負載重量，但是配重塊重量是固定的，且只能整塊加載卸載，系統的配重精準度、靈活性受限，導致負載與加載配重塊無法實現真正的力矩平衡；另外，該電梯智能配重塊系統需增設一個單獨的配重塊升降通道，占用空間大，因此技術方案實用性、可行性較低。
技術實現思路
針對現有技術的不足，本專利技術提供了一種自平衡升降裝置及其控制方法，配重力臂和負載力臂可變，減少對電機和液壓馬達的功率需求，配重與負載對旋轉軸的力矩始終保持動態平衡，降低了啟動、制動時電機或者液壓馬達的負荷，進而降低了旋轉軸或者電機、液壓馬達扭矩過載造成重大事故的風險；另外，該自平衡升降裝置占用空間小，因此技術方案實用性、可行性高。為了解決上述問題，本專利技術采用了如下技術方案：一種自平衡升降裝置，包括配重塊、負載箱體、和兩者之間的旋轉牽引機構，所述的旋轉牽引機構包括旋轉軸及沿其轉動的牽引機構，關鍵是，所述的牽引機構包括旋轉盤、伸縮裝置及其外側的牽引繩；所述的旋轉盤與旋轉軸固定連接，所述的伸縮裝置圓周向分布在旋轉盤上，所述的牽引繩兩端分別與配重塊和負載箱體連接；所述的伸縮裝置頂端設置卡槽，所述的牽引繩穿過卡槽；所述的旋轉軸與電機或液壓馬達連接，所述的牽引繩與配重塊和負載箱體連接處設有重力傳感器，所述的重力傳感器信號輸出端與控制器連接，所述的控制器控制伸縮裝置的伸縮長度。所述的卡槽為V型槽。所述的伸縮裝置為液壓缸或氣缸。所述的牽引繩為鋼絲繩。所述的配重塊和負載箱體分別設有導向機構。如上所述的一種自平衡升降裝置的控制方法，關鍵點是，所述的控制方法包括如下步驟：步驟A，所述重力傳感器采集配重塊重力G1的數值、負載箱體重力G2的數值，通過伸縮裝置采集水平方向上配重塊作用于旋轉軸上的力臂L1的長度數值，以及負載箱體作用于旋轉軸上的力臂L2的長度數值；步驟B，基于步驟A采集的G1、G2，控制器重設一組滿足力矩平衡關系式G1*L1＝G2*L2的L1、L2，取L1、L2對應伸縮裝置的頂端作為端點，構建經過這兩個端點的平滑曲線；步驟C，通過控制器驅動各個伸縮裝置，使得各個伸縮裝置的頂端位于步驟B中所述的平滑曲線上。所述的一種自平衡升降裝置的控制方法，具體是，建立坐標系，以旋轉軸的圓心為原點O，豎直方向為Y軸，水平方向為X軸，負載箱體側為X軸正方向；當G1＝G2時，由平衡關系式G1*L1＝G2*L2可知L1＝L2，構建的曲線方程為所有伸縮裝置的頂端軌跡為以原點為圓心、L1(或L2)為半徑的圓，所有伸縮裝置的伸出長度相同；當G1＞G2時，由平衡關系式G1*L1＝G2*L2可知L1＜L2，構建的平滑曲線方程如下：a.配重塊側構建的平滑曲線的方程為配重塊側伸縮裝置的頂端軌跡為以原點為圓心、L1為半徑的圓，配重塊側伸縮裝置的伸出長度相同且均為0mm；b.負載箱體側構建的平滑曲線的方程為負載箱體側伸縮裝置的頂端軌跡為以L2為長軸、L1為短軸的橢圓，橢圓上任意一點到原點O的距離為則伸縮裝置的伸出長度為：設伸縮裝置的軸線與X軸的夾角為θ，則伸縮裝置頂端端點的坐標滿足Y＝tanθX(-90°＜θ＜90°)，根據平衡關系可知L2＝L1*G1/G2，則伸縮裝置的伸出長度與其軸線和X軸夾角θ有關的表達式為：當G1＜G2時，由平衡關系式G1*L1＝G2*L2可知L1＞L2，構建的平滑曲線方程如下：a.負載箱體側構建的平滑曲線的方程為負載箱體側伸縮裝置的頂端軌跡為以原點為圓心、L2為半徑的圓，負載箱體側伸縮裝置的伸出長度相同且均為0mm；b.配重塊側構建的平滑曲線的方程為配重塊側伸縮裝置的頂端軌跡為以L1為長軸、L2為短軸的橢圓，橢圓上任意一點到原點O的距離為則伸縮裝置的伸出長度為：設伸縮裝置的軸線與X軸的夾角為θ，則伸縮裝置頂端端點的坐標滿足Y＝tanθX(90°＜θ＜270°)，根據平衡關系可知L1＝L2*G2/G1，則伸縮裝置的伸出長度與其軸線和X軸夾角θ有關的表達式為：所述的力臂L1、L2滿足420mm≤L1≤720mm，420mm≤L2≤720mm。本專利技術的有益效果是：控制器控制每個伸縮裝置的伸出長度，伸縮裝置頂端卡槽形成一個近似平滑曲線的軌跡，牽引繩設置在滑道里，重力傳感器測得牽引繩與負載箱體和配重體連接處的重力，將測到的重力數據發送給控制器，控制器即時計算通過控制伸縮裝置伸出的長度，實現配重塊和負載箱體對旋轉軸力矩的動態平衡，對電機或液壓馬達的功率需求低，可采用規格更小的的電機或液壓馬達驅動設備運轉；還能夠降低啟動、制動時電機或液壓馬達的負荷，進而降低了旋轉軸或者電機、液壓馬達扭矩過載造成重大事故的風險；另外，該自平衡升降裝置占用空間小，實用性、可行性高。附圖說明圖1為本專利技術的結構示意圖；圖2為本專利技術A部分的局部放大圖；圖3為本專利技術卡槽的結構示意圖；圖4為本實施例中G1＝G2時力臂的示意圖；圖5為本實施例中G1＞G2時力臂的示意圖；圖6為本實施例中G1＜G2時力臂的示意圖；附圖中，1、配重塊，2、負載箱體，3、旋轉軸，4、旋轉盤，5、伸縮裝置，6、牽引繩，7、卡槽，8、重力傳感器。具體實施方式本專利技術為一種自平衡升降裝置及其控制方法，包括配重塊1、負載箱體2、和兩者之間的旋轉牽引機構，所述的旋轉牽引機構包括旋轉軸3及沿其轉動的牽引機構，所述的牽引機構包括旋轉盤4、伸縮裝置5及其外側的牽引繩6；所述的旋轉盤4與旋轉軸4固定連接，所述的伸縮裝置5圓周向分布在旋轉盤4上，所述的牽引繩6兩端分別與配重塊1和負載箱體2連接；所述的伸縮裝置頂端設置卡槽7，所述的牽引繩4穿過卡槽7；所述的旋轉軸3與電機或液壓馬達連接，所述的牽引繩6與配重塊1和負載箱體2連接處設有重力傳感器8，所述的重力傳感器8信號輸出端與控制器連接，所述的控制器控制伸縮裝置5的伸縮長度；基于上述結構的自平衡升降裝置的控制方法，包括如下步驟：步驟A，所述重力傳感器8采集配重塊1重力G1的數值、負載箱體2重力G2的數值，通過伸縮裝置5采集水平方向上配重塊1作用于旋轉軸3上的力臂L1的長度數值，以及負載箱體2作用于本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種自平衡升降裝置，包括配重塊(1)、負載箱體(2)、和兩者之間的旋轉牽引機構，所述的旋轉牽引機構包括旋轉軸(3)及沿其轉動的牽引機構，其特征在于，所述的牽引機構包括旋轉盤(4)、伸縮裝置(5)及其外側的牽引繩(6)；所述的旋轉盤(4)與旋轉軸(4)固定連接，所述的伸縮裝置(5)圓周向分布在旋轉盤(4)上，所述的牽引繩(6)兩端分別與配重塊(1)和負載箱體(2)連接；所述的伸縮裝置(5)頂端設置卡槽(7)，所述的牽引繩(4)穿過卡槽(7)；/n所述的旋轉軸(3)與電機或液壓馬達連接，所述的牽引繩(6)與配重塊(1)和負載箱體(2)連接處設有重力傳感器(8)，所述的重力傳感器(8)信號輸出端與控制器連接，所述的控制器控制伸縮裝置(5)的伸縮長度。/n
【技術特征摘要】
1.一種自平衡升降裝置，包括配重塊(1)、負載箱體(2)、和兩者之間的旋轉牽引機構，所述的旋轉牽引機構包括旋轉軸(3)及沿其轉動的牽引機構，其特征在于，所述的牽引機構包括旋轉盤(4)、伸縮裝置(5)及其外側的牽引繩(6)；所述的旋轉盤(4)與旋轉軸(4)固定連接，所述的伸縮裝置(5)圓周向分布在旋轉盤(4)上，所述的牽引繩(6)兩端分別與配重塊(1)和負載箱體(2)連接；所述的伸縮裝置(5)頂端設置卡槽(7)，所述的牽引繩(4)穿過卡槽(7)；
所述的旋轉軸(3)與電機或液壓馬達連接，所述的牽引繩(6)與配重塊(1)和負載箱體(2)連接處設有重力傳感器(8)，所述的重力傳感器(8)信號輸出端與控制器連接，所述的控制器控制伸縮裝置(5)的伸縮長度。
2.根據權利要求1所述的一種自平衡升降裝置，其特征在于：所述的卡槽(7)為V型槽。
3.根據權利要求1所述的一種自平衡升降裝置，其特征在于：所述的伸縮裝置(5)為液壓缸或氣缸。
4.根據權利要求1所述的一種自平衡升降裝置，其特征在于：所述的牽引繩(4)為鋼絲繩。
5.根據權利要求1所述的一種自平衡升降裝置，其特征在于：所述的配重塊(1)和負載箱體(2)分別設有導向機構。
6.如權利要求1所述的一種自平衡升降裝置的控制方法，其特征在于，所述的控制方法包括如下步驟：
步驟A，所述重力傳感器(8)采集配重塊(1)重力G1的數值、負載箱體(2)重力G2的數值，通過伸縮裝置(5)采集水平方向上配重塊(1)作用于旋轉軸(3)上的力臂L1的長度數值，以及負載箱體(2)作用于旋轉軸(3)上的力臂L2的長度數值；
步驟B，基于步驟A采集的G1、G2，控制器重設一組滿足力矩平衡關系式G1*L1＝G2*L2的L1、L2，取L1、L2對應伸縮裝置(5)的頂端作為端點，構建經過這兩個端點的平滑曲線；
步驟C，通過控制器驅動各個伸縮裝置(5)，使得各個伸縮裝置(5)的頂端位于步驟B中所述的平滑曲線上。
7.根據權利要求6所述的一種自平衡升降裝置的控制方法，其特征在于：建立坐標系，以...
【專利技術屬性】
技術研發人員：岳猛超，張萬武，
申請(專利權)人：秦皇島平成科技有限公司，
類型：發明
國別省市：河北;13
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