智能、感应型施工升降机转让专利
申请号 : CN201310275565.6
文献号 : CN103350939B
文献日 : 2015-05-27
发明人 : 陈健 , 陶国安 , 施晓笛
申请人 : 南通东之杰电气有限公司
摘要 :
本发明公开了一种智能、感应型施工升降机，进料门框与出料门框大小、规格相同，进料门框与出料门框上设有相同的螺栓连接孔，通过螺栓连接孔及连接螺栓与施工升降机笼箱本体连接；笼箱门关闭安全开关装置包括装于笼箱内上部的开关体，开关体上装控制开关工作状态的开关臂，在笼箱门内面设置斜坡突起；传动机构采用插入式与吊笼顶部横梁连接；控制系统采用智能变频系统。本发明结构合理，进、出料门做成前后可互换的通用进、出料门框；升降机笼箱门未关好时，在安全行程范围内系统断电，能立刻做出反应，保证升降机内人员和货物在高空安全性。插入式传动机构使施工升降机拆装的方便快捷，减少振动，提高升降机运行时的平稳性和安全性。
权利要求 :
1.一种智能、感应型施工升降机，包括传动系统、控制系统、笼箱进、出料门、笼箱门关闭安全开关装置，其特征是：进料门框与出料门框大小、规格相同，进料门框与出料门框上设有相同的螺栓连接孔，通过螺栓连接孔及连接螺栓与施工升降机笼箱本体连接；笼箱门关闭安全开关装置包括装于笼箱内上部的开关体，开关体上装控制开关工作状态的开关臂，在笼箱门内面设置斜坡突起，笼箱门关闭时斜坡突起与开关臂接触，开关处于通电状态，笼箱门未关闭时斜坡突起位于开关臂上方，开关处于断电状态；传动机构采用插入式与吊笼顶部横梁连接，包括固装传动机构的耳板、施工升降机吊笼的顶部横梁，固装传动机构的耳板插装在施工升降机吊笼的顶部横梁的槽中，并通过螺栓与施工升降机吊笼顶部横梁固连；控制系统采用智能变频系统，其工作过程是：由命令源发送命令至命令队列堆栈，可接受多个命令，按命令时间顺序排队等待；执行第一个命令：判断当前位置，目标位置从而选择动作方向；判断当前重量，从而选择允许运行速度；检查运行保障系统门、窗、防坠是否具备可运行充分必要条件；
检查命令列队是否有过程命令如有允许同时执行；发送控制信号到执行机构与制动机构；实时检查外围保障状态、运行状态、传动机构运行状态并把系统当前状态反馈给命令源；控制系统运用矢量变频恒转速控制；变频调速器在软件上设有5000次/秒的测控输出功能，始终保持电机的输出高效率运行，限制负载变化时的冲击电流；通过变频自身的V/F功能减小电流：在保证电机输出力矩的情况下，可自动调节V/F曲线降低输入电流；变频自带软启动限制电流；控制系统采用电流矢量控制变频器，包括整流、逆变以及控制CPU，根据等效面积法给电机输入等幅不等宽的电压脉冲，通过CPU控制IGBT的开关次数改变电机输入电压的频率，n＝60f/p*s其中p为磁极对数，f为频率，n为转速，s转差率。
2.根据权利要求1所述的智能、感应型施工升降机，其特征是：控制系统实时监测传动机构的反馈，当监测到电流较大时，这时预存的变频器的智能算法会介入处理，使系统处于最佳工作状态；制动单元放大了制动管电流、制动电阻功率，使设备下降时一般工作在
80％的设计值，在电网电压偏高10％时工作在90％设计值。
3.根据权利要求1或2所述的智能、感应型施工升降机，其特征是：采用平层控制系统，每个楼层对应不同的编码脉冲数，在运行时平层计算单元通过目标楼层脉冲与现脉冲量的对比，选择运行方向与运行距离实现平层功能。
说明书 :
智能、感应型施工升降机
技术领域
[0001] 本发明涉及一种施工升降机。
背景技术
[0002] 升降机作为一般高层建筑输送人员及散碎材料的垂直运输设备已被广泛应用，我国生产的品种有几十种，90%以上是1～2吨级的，但其存在的问题与塔机基本相同。最主要的原因有以下几种：
[0003] 1）传动机构
[0004] 传统施工升降机的传动机构一般效率在60%左右，因为传统施工升降机为单一公频启动，选用效率较高传动机构与机械冲击和舒适度是相互矛盾的（简单的讲传统施工升降机选择传动机构效率越高启动、停车制动冲击力越大）2）控制系统
控制系统是施工升降机的关键部分，决定着整机性能的优劣。普通升降机的控制方式都是通过接触器控制来实现，速度单一、启制动冲击大，对结构和机构损坏较严重，电气组件也易损坏，且运行速度比较低，一般为33／min，需驾驶员操控，既影响了施工速度也影响了施工企业的效益。若单纯地提高速度则将造成加速度过大，结构及机构所受冲击过大而加快齿轮齿条及制动盘的磨损，从而降低运行的可靠性。
3）起动与刹车系统
普通升降机的起动都是采取直接起动或星三角降压起动，冲击非常大，对电机和电气组件造成严重的破坏，同时升降机里面的物料容易跌落，特别是有些建筑工地升降机还有乘人现象.存在着极大的安全隐患。普通升降机的的刹车是采用机械抱闸强制制动，升降机突然从高速降为零速的时候，由于惯性的作用，不但对结构和机构造成损坏，而且升降机里面的物料容易跌落，也存在着一定的安全隐患。
4）平层系统
普通升降机减速到平层时无爬行过程，由运行速度直接向零速减速，升降机的选平层是由司机靠目测手动控制实现的，效率低，经常要上、下点动几次才能准确停层。既降低了效率又增大了拖动与控制系统的疲劳度，缩短了寿命，同时也会造成平层不到位里面的物料无法搬运，浪费了时间，影响了工作效率。
控制系统是施工升降机的关键部分，决定着整机性能的优劣。普通升降机的控制方式都是通过接触器控制来实现，速度单一、启制动冲击大，对结构和机构损坏较严重，电气组件也易损坏，且运行速度比较低，一般为33／min，需驾驶员操控，既影响了施工速度也影响了施工企业的效益。若单纯地提高速度则将造成加速度过大，结构及机构所受冲击过大而加快齿轮齿条及制动盘的磨损，从而降低运行的可靠性。
3）起动与刹车系统
普通升降机的起动都是采取直接起动或星三角降压起动，冲击非常大，对电机和电气组件造成严重的破坏，同时升降机里面的物料容易跌落，特别是有些建筑工地升降机还有乘人现象.存在着极大的安全隐患。普通升降机的的刹车是采用机械抱闸强制制动，升降机突然从高速降为零速的时候，由于惯性的作用，不但对结构和机构造成损坏，而且升降机里面的物料容易跌落，也存在着一定的安全隐患。
4）平层系统
普通升降机减速到平层时无爬行过程，由运行速度直接向零速减速，升降机的选平层是由司机靠目测手动控制实现的，效率低，经常要上、下点动几次才能准确停层。既降低了效率又增大了拖动与控制系统的疲劳度，缩短了寿命，同时也会造成平层不到位里面的物料无法搬运，浪费了时间，影响了工作效率。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种结构合理，工作性能好的智能、感应型施工升降机。
[0006] 本发明的技术解决方案是：
[0007] 一种智能、感应型施工升降机，包括传动系统、控制系统、笼箱进、出料门、笼箱门关闭安全开关装置，其特征是：进料门框与出料门框大小、规格相同，进料门框与出料门框上设有相同的螺栓连接孔，通过螺栓连接孔及连接螺栓与施工升降机笼箱本体连接；笼箱门关闭安全开关装置包括装于笼箱内上部的开关体，开关体上装控制开关工作状态的开关臂，在笼箱门内面设置斜坡突起，笼箱门关闭时斜坡突起与开关臂接触，开关处于通电状态，笼箱门未关闭时斜坡突起位于开关臂上方，开关处于断电状态；传动机构采用插入式与吊笼顶部横梁连接，包括固装传动机构的耳板、施工升降机吊笼的顶部横梁，固装传动机构的耳板插装在施工升降机吊笼的顶部横梁的槽中，并通过螺栓与施工升降机吊笼顶部横梁固连；控制系统采用智能变频系统，其工作过程是：由命令源发送命令至命令队列堆栈，可接受多个命令，按命令时间顺序排队等待；执行第一个命令：判断当前位置，目标位置从而选择动作方向；判断当前重量，从而选着允许运行速度；检查运行保障系统门、窗、防坠等是否具备可运行充分必要条件；
[0008] 检查命令列队是否有过程命令如有允许同时执行；发送控制信号到执行机构与制动机构；实时检查外围保障状态、运行状态、传动机构运行状态并把系统当前状态反馈给命令源；控制系统运用矢量变频恒转速控制；变频调速器在软件上设有 5000次/秒的测控输出功能，始终保持电机的输出高效率运行，限制负载变化时的冲击电流；通过变频自身的V/F功能减小电流：在保证电机输出力矩的情况下，可自动调节V/F曲线降低输入电流；变频自带软启动限制电流；控制系统采用电流矢量控制变频器，包括整流、逆变以及控制CPU，根据等效面积法给电机输入等幅不等宽的电压脉冲，通过cpu控制IGBT的开关次数改变电机输入电压的频率，n=60f/p*s 其中p为磁极对数，f为频率，n为转速，s转差率。
[0009] 控制系统实时监测传动机构的反馈，当监测到电流较大时，这时预存的变频器的智能算法会介入处理，使系统处于最佳工作状态；制动单元放大了制动管电流、制动电阻功率，使设备下降时一般工作在80%的设计值，在电网电压偏高10%时工作在90%设计值。
[0010] 采用平层控制系统，每个楼层对应不同的编码脉冲数，在运行时平层计算单元通过目标楼层脉冲与现脉冲量的对比，选择运行方向与运行距离实现平层功能。
[0011] 本发明结构合理，进、出料门做成前后可互换的通用进、出料门框，当遇到特殊的工地和场合，松开进出门连接孔螺栓，前后置换，安装之后即可投入施工运行。升降机笼箱门未关好时，在安全行程范围内系统断电，能立刻做出反应，保证升降机内人员和货物在高空安全性。插入式传动机构使施工升降机拆装的方便快捷，减少振动，提高升降机运行时的平稳性和安全性。
[0012] 本发明升降机智能控制系统：
[0013] 特点：1、无需人员驾驶，可自动呼叫，与客梯一样便捷高效；
[0014] 2、自动检测载货重量实现多速度运行，在货仓检测为空时可运行高速；
[0015] 3、启动电流小可比传统启动降低90%（传动升降机启动电流为额定电流的5-7倍，本系统启动电流在额定电流范围内）减小了对电网的冲击。
[0016] 4、零转速可输出电机150%额定扭矩，在此基础实现零转速制动减小了对机械结构的冲击。
[0017] 本发明施工升降机采用高效率传动机构(效率可达90%以上)与智能变频器控制系统相结合，智能控制系统应用优良的无速度传感矢量（无PG矢量）控制策略使其具有较快的动态响应，先进的电流限制技术和硬件优化设计，能保证在负载频繁波动的情况下，变频器不跳闸。并具有以下特点：•可靠性 完善的可靠性设计方案：所有元器件全部采用工业或军工等级；专业化的制作平台，从而保证整机的可靠性。
•软启动 相比工频起动方式，采用变频器控制可以减小机械部分震动和构假的冲击，为用户节省了维护的费用，运行稳定。
•高启动转矩 采用高性能失量控制模式，低频段提供稳定高输出转矩。
•安全性 具有零伺服功能，使电动机在零速时，能全力矩输出，即使制动器松动或失灵时，也不会出现重物下滑，确保系统安全可靠。采用先进的现代交流变频调速技术，使升降机实现平稳操作，提高运行效率，改善超负荷作业，消除起制动冲击，减少电气维护，降低电能消耗，提高功率因子等均可取得良好实效。同时还具有过电流、过电压、欠电压和输入缺相保护，以及变频器超温、超载、超速、制动单元过热、I/O故障保护、电动机故障保护等，变频调速方法具有如下显著特点：无极调速技术有效的解决了机构的传动冲击，延长了齿轮、滚轮、轴承、齿条的使用寿命。由于变频系统具有限流的功能，降低了电机启动时对电网的冲击电流，缓解了用电设备间的相互影响，电缆载流能力大大提高。供电电缆不必加大，与常速升降机相比，反而可以减小。既节约了成本，又为收放电缆创造了方便。变频调速系统具有完善的安全保护功能。如欠压、过压、过转矩、过电流保护等，使整个电控系统的可靠性、安全性得到保证。由于系统为零速制动，制动器无相对转动摩擦，所以使用寿命理论上为无穷大，实际上至少延长十几倍。性能优越的选平层控制系统。传统升降机的选平层是由司机靠目测手动控制实现的，效率低，经常要上、下点动几次才能准确停层。既降低了效率又增大了拖动与控制系统的疲劳度，缩短了寿命。而采用变频选平层使整个系统实现了简单化，彻底代替了故障率高的继电器系统。
•软启动 相比工频起动方式，采用变频器控制可以减小机械部分震动和构假的冲击，为用户节省了维护的费用，运行稳定。
•高启动转矩 采用高性能失量控制模式，低频段提供稳定高输出转矩。
•安全性 具有零伺服功能，使电动机在零速时，能全力矩输出，即使制动器松动或失灵时，也不会出现重物下滑，确保系统安全可靠。采用先进的现代交流变频调速技术，使升降机实现平稳操作，提高运行效率，改善超负荷作业，消除起制动冲击，减少电气维护，降低电能消耗，提高功率因子等均可取得良好实效。同时还具有过电流、过电压、欠电压和输入缺相保护，以及变频器超温、超载、超速、制动单元过热、I/O故障保护、电动机故障保护等，变频调速方法具有如下显著特点：无极调速技术有效的解决了机构的传动冲击，延长了齿轮、滚轮、轴承、齿条的使用寿命。由于变频系统具有限流的功能，降低了电机启动时对电网的冲击电流，缓解了用电设备间的相互影响，电缆载流能力大大提高。供电电缆不必加大，与常速升降机相比，反而可以减小。既节约了成本，又为收放电缆创造了方便。变频调速系统具有完善的安全保护功能。如欠压、过压、过转矩、过电流保护等，使整个电控系统的可靠性、安全性得到保证。由于系统为零速制动，制动器无相对转动摩擦，所以使用寿命理论上为无穷大，实际上至少延长十几倍。性能优越的选平层控制系统。传统升降机的选平层是由司机靠目测手动控制实现的，效率低，经常要上、下点动几次才能准确停层。既降低了效率又增大了拖动与控制系统的疲劳度，缩短了寿命。而采用变频选平层使整个系统实现了简单化，彻底代替了故障率高的继电器系统。
附图说明
[0018] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0019] 图1是笼箱进、出料门结构示意图。
[0020] 图2是笼箱门关闭安全开关装置结构示意图。
[0021] 图3是传动机构采用插入式的结构示意图。
[0022] 图4是变频系统工作原理框图。
[0023] 图5是变频器控制磁通量算法示意图。
[0024] 图6是电流矢量控制变频器结构示意图。
[0025] 图7是平层控制系统工作原理图。
具体实施方式
[0026] 一种智能、感应型施工升降机，包括传动系统、控制系统、笼箱进、出料门、笼箱门关闭安全开关装置，进料门框与出料门框1大小、规格相同，进料门框与出料门框上设有相同的螺栓连接孔2，通过螺栓连接孔及连接螺栓与施工升降机笼箱本体连接；笼箱门关闭安全开关装置包括装于笼箱内上部的开关体3，开关体上装控制开关工作状态的开关臂4，在笼箱门内面设置斜坡突起5，笼箱门关闭时斜坡突起与开关臂接触，开关处于通电状态，笼箱门未关闭时斜坡突起位于开关臂上方，开关处于断电状态；传动机构采用插入式与吊笼顶部横梁连接，包括固装传动机构的耳板6、施工升降机吊笼的顶部横梁7，固装传动机构的耳板插装在施工升降机吊笼的顶部横梁的槽中，并通过螺栓与施工升降机吊笼顶部横梁固连；控制系统采用智能变频系统，其工作过程是：由命令源发送命令至命令队列堆栈，可接受多个命令，按命令时间顺序排队等待；执行第一个命令：判断当前位置，目标位置从而选择动作方向；判断当前重量，从而选着允许运行速度；检查运行保障系统门、窗、防坠等是否具备可运行充分必要条件；
[0027] 检查命令列队是否有过程命令如有允许同时执行；发送控制信号到执行机构与制动机构；实时检查外围保障状态、运行状态、传动机构运行状态并把系统当前状态反馈给命令源；控制系统运用矢量变频恒转速控制；变频调速器在软件上设有 5000次/秒的测控输出功能，始终保持电机的输出高效率运行，限制负载变化时的冲击电流；通过变频自身的V/F功能减小电流：在保证电机输出力矩的情况下，可自动调节V/F曲线降低输入电流；变频自带软启动限制电流；控制系统采用电流矢量控制变频器，包括整流、逆变以及控制CPU，根据等效面积法给电机输入等幅不等宽的电压脉冲，通过cpu控制IGBT的开关次数改变电机输入电压的频率，n=60f/p*s 其中p为磁极对数，f为频率，n为转速，s转差率。
[0028] 控制系统实时监测传动机构的反馈，当监测到电流较大时，这时预存的变频器的智能算法会介入处理，使系统处于最佳工作状态；制动单元放大了制动管电流、制动电阻功率，使设备下降时一般工作在80%的设计值，在电网电压偏高10%时工作在90%设计值。
[0029] 采用平层控制系统，每个楼层对应不同的编码脉冲数，在运行时平层计算单元通过目标楼层脉冲与现脉冲量的对比，选择运行方向与运行距离实现平层功能。