CN102602859A - 一种绳牵引墙壁提升载运并联机构 - Google Patents

Abstract

一种绳牵引墙壁提升载运并联机构，涉及一种用于建工行业和墙壁维护作业中的载运机构。设有装载吊篮、2组有配重驱动、2组无配重驱动和2个配重块。装载吊篮上设有吊耳。有配重驱动布置在装载吊篮的侧上方，有配重驱动模块包括驱动电机、减速器、摩擦卷筒、定滑轮、支架和钢丝绳等，钢丝绳穿过带有螺旋沟槽的摩擦卷筒和定滑轮，绳头两端分别与吊耳和配重块相连接。无配重驱动模块布置在装载吊篮侧下方，包括驱动电机、减速器、绕线卷筒、定滑轮、支架和钢丝绳等，钢丝绳一端缠绕在带有螺旋沟槽卷筒上，另一端穿过定滑轮与吊耳相连接。另外两组驱动与上述在结构上对应相同。工作空间大、支撑刚度高、工作性能稳定、机构能耗低。

Description

一种绳牵引墙壁提升载运并联机构

技术领域

本发明涉及一种用于建工行业和墙壁维护作业中的载运机构，尤其是涉及一种绳牵引墙壁提升载运并联机构。

背景技术

现有的墙壁载运机构多采用卷扬机，这种提升机械绝大多数只能完成单一的竖直方向上的提升运动，载运空间十分有限。墙壁作业中的提升机构往往在每个作业任务结束后必须重新调整起吊的位置；有些吊篮机构在水平方向上通常没有力的约束，吊篮容易形成钟摆式摇摆，因而通常禁止在较高的风速(5级以上)中作业，这些都给作业效率带来了极大的限制。与上述提升机械相比较，本发明所涉及的绳牵引墙壁提升载运并联机构能够满足载运过程中的超大覆盖范围、高支撑刚度、高稳定性(吊篮无左右摇摆)的作业要求，能够明显提高墙壁作业的载运效率。

中国专利CN1397414公开一种柔索驱动三自由度并联机构。它由三组驱动单元和运动平台组成，其中：每一驱动单元包括机座、与电动机安装在一起的卷筒、立柱等，钢丝绳缠绕卷筒上，然后经下置定滑轮与配重块下部相连，自配重块上部引出，再绕过上置定滑轮连接于运动平台；三组驱动单元引出的钢丝绳均与运动平台相连接，形成三角形。

中国专利CN101372036公开一种新型并联浇注机器人，包括基座、旋转副、转盘、机体和浇包；所述横臂穿入摆动滑块并与摆动滑块滑动配合连接，横臂的一端与浇包连接，其另一端通过缠绕于滑轮组的配重柔索与配重固接；第一卷筒和第二卷筒设置于机体内部，并通过上柔索、下柔索与横臂铰链式连接；机身采用并联运动机构，实现高刚度、重载荷；浇包通过设于横臂内的平行四边形四杆机构与浇包摆动电机相连。可水平方向回转的机身通过转盘和旋转副与电机连接，根据浇铸机的要求采用容积法，保证每次取液的准确性；浇包摆动电机驱动一套平行四边形四杆机构实现浇包角度在-45°～75°范围摆动，实现浇包的精确定位；采用动作程序，具有高效率、高稳定的作业特点。

中国专利CN101850184A公开一种柔索驱动的冗余并联咀嚼机器人，该机器人由机架、电机、减速器、索轮、柔索、人类下颌骨模型和颅骨牙齿模型组成。机架为整个机器人的支撑平台，安装有可移动横梁，电机通过电机座固定在横梁上。电机通过减速器与索轮相连，索轮上缠有柔索，柔索另一端与下颌骨模型相连，驱动下颌骨模型实现三维空间内的咀嚼运动。颅骨牙齿模型通过机架的固定支架固定。

发明内容

本发明的目的在于针对现有在建工行业和墙壁提升载运作业机械中普遍存在的工作范围小、无法进行水平方向的作业和载运吊篮在提升过程中水平方向不够稳定等缺陷，提供一种工作空间大、支撑刚度高、工作性能稳定、机构能耗低的绳牵引墙壁提升载运并联机构。

本发明设有装载吊篮、2组有配重驱动装置、2组无配重驱动装置和2个配重块；所述装载吊篮设有4个吊耳，所述2组有配重驱动装置设在装载吊篮的两侧上方，2组有配重驱动装置设有上置驱动电机、上置减速器、摩擦卷筒、上置定滑轮、上置支架和上置钢丝绳；所述上置定滑轮通过上置支架固结在墙壁上；所述上置钢丝绳的一端与固定在装载吊篮上的吊耳相连，上置钢丝绳的另一端通过上置定滑轮、摩擦卷筒与配重块相连；所述2组无配重驱动装置设在装载吊篮的两侧下方，所述2组无配重驱动装置设有下置驱动电机、下置减速器、绕线卷筒、下置定滑轮、下置支架和下置钢丝绳；所述下置定滑轮通过下置支架固结在墙壁上，所述下置钢丝绳的一端与固定在装载吊篮上的吊耳相连，所述下置钢丝绳的另一端通过下置定滑轮绕在绕线卷筒上。

所述2组有配重驱动装置和2组无配重驱动装置可呈四边形布置，与装载吊篮在与墙壁平行的同一竖直平面内。

所述4个吊耳可分别布置在装载吊篮篮框4个短边的中点上。

所述2个上置支架和2个下置支架布置在与装载吊篮在与墙壁平行的同一竖直平面内，并呈四边形，其位置由墙壁形状确定。

所述2条上置钢丝绳和2条下置钢丝绳的长度可由2个上置支架和2个下置支架的布置位置确定。

所述上置驱动电机和下置驱动电机可采用伺服电机或步进电机。

所述2个配重块的重量可由装载吊篮的重量、上置支架和下置支架的具体布置确定，使配重块的重量与额定载重范围内上置钢丝绳的平均拉力相等。

所述摩擦卷筒的摩擦系数由上置钢丝绳的拉力和配重块的重量确定。

所述摩擦卷筒和绕线卷筒可设有螺旋沟槽等钢丝绳导向装置。

所述上置减速器和下置减速器的减速比由摩擦卷筒和绕线卷筒的直径、以及上置驱动电机和下置驱动电机的转速确定。

本发明由4组呈四边形布置的驱动装置和装载吊篮组成，两组有配重驱动装置布置在装载吊篮两侧上方，两组无配重驱动装置布置在装载吊篮两侧下方。有配重驱动装置包括驱动电机、减速器、摩擦卷筒、定滑轮、支架和钢丝绳等，钢丝绳穿过带有螺旋沟槽的摩擦卷筒和定滑轮，绳头两端分别与吊耳和配重块相连接。无配重驱动装置布置在装载吊篮两侧下方，包括驱动电机、减速器、绕线卷筒、定滑轮、支架和钢丝绳等，钢丝绳一端缠绕在带有螺旋沟槽卷筒上，另一端穿过定滑轮与吊耳相连接。

与现有的载运机构相比，本发明具有以下突出优点：

1)工作范围大。在本发明实施过程中，只要增加钢丝绳长度和保证并联机构运动学解算控制精度，就可以完成预定范围内任意位置的载运任务。

2)支撑刚度高。由于本发明中绳牵引并联机构采用冗余驱动，它和刚性并联机构支撑一样具有较高的刚度。

3)工作稳定性好。在本发明中，装载吊篮在水平面内的自由度都得到了限制或控制，从根本上避免了吊篮在水平方向的钟摆式摇摆，从而在较大风速下也能保证正常安全地工作。

4)机构能耗低。本发明中通过合理的配重块布置，抵消了部分装载吊篮和承载物的重力，从而有效降低了驱动电机的功率。

5)结构简单，便于制造、装配和维护。每组驱动模块在原理上都相同或相似，节约了设计制造成本。

附图说明

图1为本发明实施例的结构组成示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明实施例设有装载吊篮2、2组有配重驱动装置11、2组无配重驱动装置1和2个配重块3；所述装载吊篮1设有4个吊耳4，所述2组有配重驱动装置11设在装载吊篮2的两侧上方，2组有配重驱动装置11设有上置驱动电机10、上置减速器9、摩擦卷筒6、上置定滑轮7、上置支架8和上置钢丝绳5；所述上置定滑轮7通过上置支架8固结在墙壁上；所述上置钢丝绳5的一端与固定在装载吊篮2上的吊耳4相连，上置钢丝绳5的另一端通过上置定滑轮7、摩擦卷筒6与配重块3相连；所述2组无配重驱动装置1设在装载吊篮2的两侧下方，所述2组无配重驱动装置1设有下置驱动电机12、下置减速器13、绕线卷筒14、下置定滑轮16、下置支架15和下置钢丝绳17；所述下置定滑轮16通过下置支架15固结在墙壁上，所述下置钢丝绳17的一端与固定在装载吊篮2上的吊耳4相连，所述下置钢丝绳17的另一端通过下置定滑轮16绕在绕线卷筒14上。

所述2组有配重驱动装置11和2组无配重驱动装置1可呈四边形布置，与装载吊篮2在与墙壁平行的同一竖直平面内。

所述4个吊耳4可分别布置在装载吊篮2篮框4个短边的中点上。

所述2个上置支架8和2个下置支架15布置在与装载吊篮2在与墙壁平行的同一竖直平面内，并呈四边形，其位置由墙壁形状确定。

所述2条上置钢丝绳5和2条下置钢丝绳17的长度可由2个上置支架8和2个下置支架15的布置位置确定。

所述上置驱动电机10和下置驱动电机12可采用伺服电机或步进电机。

所述2个配重块3的重量可由装载吊篮2的重量、上置支架8和下置支架15的具体布置确定，使配重块3的重量与额定载重范围内上置钢丝绳5的平均拉力相等。

所述摩擦卷筒6的摩擦系数由上置钢丝绳5的拉力和配重块3的重量确定。

所述摩擦卷筒6和绕线卷筒14可设有螺旋沟槽等钢丝绳导向装置。

所述上置减速器9和下置减速器13的减速比由摩擦卷筒6和绕线卷筒14的直径、以及上置驱动电机10和下置驱动电机12的转速确定。

本发明的工作原理是：在有配重驱动装置11中，上置驱动电机10通过上置减速器9将扭转力矩传递给摩擦卷筒6，摩擦卷筒6利用摩擦力带动缠绕在摩擦卷筒上的上置钢丝绳5运动，上置钢丝绳5通过上置定滑轮7的导向将位移传递给吊篮上边框上的吊耳4，从摩擦卷筒6抽出的钢丝绳端部系有配重块3，通过调整配重块3的重量抵消部分上置钢丝绳5的拉力；在无配重驱动装置1中，下置驱动电机12通过下置减速器13将扭转力矩传递给带有螺旋沟槽的绕线卷筒14，绕线卷筒14通过正反向的旋转运动收放下置钢丝绳17，下置钢丝绳17通过下置定滑轮16的导向将位移传递给吊篮下边框上的吊耳4。通过并联机构运动学解算控制上述两种、4组驱动装置的协调配合运动，收放钢丝，使装载吊篮2能够在与墙壁平行的竖直平面内做2个自由度的位移运动，并使装载吊篮2处于水平姿态。

Claims (6)

1.一种绳牵引墙壁提升载运并联机构，其特征在于设有装载吊篮、2组有配重驱动装置、2组无配重驱动装置和2个配重块；所述装载吊篮设有4个吊耳，所述2组有配重驱动装置设在装载吊篮的两侧上方，2组有配重驱动装置设有上置驱动电机、上置减速器、摩擦卷筒、上置定滑轮、上置支架和上置钢丝绳；所述上置定滑轮通过上置支架固结在墙壁上；所述上置钢丝绳的一端与固定在装载吊篮上的吊耳相连，上置钢丝绳的另一端通过上置定滑轮、摩擦卷筒与配重块相连；所述2组无配重驱动装置设在装载吊篮的两侧下方，所述2组无配重驱动装置设有下置驱动电机、下置减速器、绕线卷筒、下置定滑轮、下置支架和下置钢丝绳；所述下置定滑轮通过下置支架固结在墙壁上，所述下置钢丝绳的一端与固定在装载吊篮上的吊耳相连，所述下置钢丝绳的另一端通过下置定滑轮绕在绕线卷筒上。

2.如权利要求1所述的一种绳牵引墙壁提升载运并联机构，其特征在于所述2组有配重驱动装置和2组无配重驱动装置呈四边形布置，与装载吊篮在与墙壁平行的同一竖直平面内。

3.如权利要求1所述的一种绳牵引墙壁提升载运并联机构，其特征在于所述4个吊耳分别布置在装载吊篮篮框4个短边的中点上。

4.如权利要求1所述的一种绳牵引墙壁提升载运并联机构，其特征在于所述2个上置支架和2个下置支架布置在与装载吊篮在与墙壁平行的同一竖直平面内，并呈四边形。

5.如权利要求1所述的一种绳牵引墙壁提升载运并联机构，其特征在于所述上置驱动电机和下置驱动电机采用伺服电机或步进电机。

6.如权利要求1所述的一种绳牵引墙壁提升载运并联机构，其特征在于所述摩擦卷筒和绕线卷筒设有螺旋沟槽钢丝绳导向装置。

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