CN111943070A - 一种具有悬浮控制结构的智能电动葫芦 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有悬浮控制结构的智能电动葫芦，包括悬浮手柄组件、吊钩组件、电动葫芦本体、称重传感器、两个压力传感器、控制板、弹性片拉条和弹性片，电动葫芦本体包括驱动单元、链条、起重链轮，悬浮手柄组件包括悬浮手柄、浮动握柄，浮动握柄可滑动安装在悬浮手柄下端，称重传感器、浮动握柄和吊钩组件之间用连接件相连，弹性片拉条固定在浮动握柄内部，弹性片位于两个压力传感器之间且弹性片与弹性片拉条相连，控制板上设有主控单元、悬浮控制电路和传感器处理电路，主控单元通过悬浮控制电路控制驱动单元的工作状态。本发明具有可自动切换电动葫芦的操作方式，工作平稳，控制方便等优点。

Description

一种具有悬浮控制结构的智能电动葫芦

【技术领域】

本发明属于电动葫芦的技术领域，尤其涉及一种具有悬浮控制结构的智能电动葫芦。

【背景技术】

电动葫芦是一种特种起重设备，主要由电动机、传动机构、链条和链轮等组成，通常安装于天车、龙门吊之上，电动葫芦具有体积小，自重轻，操作简单，使用方便等特点，因而，电动葫芦常用于工矿企业、仓储码头等场所。在使用电动葫芦时，通过电机驱动链轮转动，控制卷绕在链轮凹槽上的链条收放来实现提升或释放链条所吊挂的物体。

现有的电动葫芦一般是采用独立的控制手柄通过按压按钮实现链条的升降控制较为不便，电动葫芦的操作方式较为单一。还有的具有悬浮功能的电动葫芦则存在操作方式切换不便，工作平稳性较差等问题。

【发明内容】

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种具有悬浮控制结构的智能电动葫芦，能够自动切换电动葫芦的操作方式，工作平稳，控制方便。

为实现上述目的，本发明提出了一种具有悬浮控制结构的智能电动葫芦，包括悬浮手柄组件、吊钩组件、电动葫芦本体、称重传感器、两个上下相离设置的压力传感器、控制板、弹性片拉条和弹性片，所述悬浮手柄组件下端与吊钩组件相连，所述电动葫芦本体包括壳体、驱动单元、链条、与驱动单元相连的起重链轮，链条一端与起重链轮相连后穿过壳体与悬浮手柄组件相连，所述悬浮手柄组件包括悬浮手柄、浮动握柄，浮动握柄可滑动安装在悬浮手柄下端，所述悬浮手柄上安装有带按键的按键板和显示屏，所述称重传感器的下端、浮动握柄和吊钩组件之间用连接件相连，称重传感器的上端固定在悬浮手柄内部，所述弹性片拉条固定在浮动握柄内部，所述弹性片位于两个压力传感器之间且弹性片与弹性片拉条相连，所述压力传感器、控制板、弹性片拉条和弹性片均安装在悬浮手柄内部，所述控制板分别与称重传感器、压力传感器、驱动单元、按键和显示屏电性连接，控制板上设有主控单元、与主控单元相连的悬浮控制电路和传感器处理电路，传感器处理电路与称重传感器相连，所述主控单元可根据按键板上的按键按压情况、称重传感器和压力传感器的数值变化情况通过悬浮控制电路控制驱动单元的工作状态。

作为优选，所述驱动单元包括伺服电机，主控单元为STM32主控芯片，所述控制板为STM32控制板，控制板上设有称重传感器接口、显示屏接口、按键板接口、压力传感器接口和外部伺服接口，方便接线，运行速度快，使得电动葫芦的升降控制较为平稳，主控芯片的性能高、成本低、功耗低。

作为优选，所述控制板上还设有急停开关接口和急停保护电路，所述急停保护电路与主控单元、驱动单元电性连接，所述悬浮手柄侧面安装有急停开关，急停开关与急停开关接口电性相连，设置急停开关提高电动葫芦使用安全性。

作为优选，所述连接件包括下钩架、下连接螺杆，所述下钩架下端内壁设有吊钩组件限位安装槽和下连接螺杆限位安装槽，所述吊钩组件上端配合安装在吊钩组件限位安装槽内，所述下连接螺杆的上端和称重传感器相连，下连接螺杆的下端穿过浮动握柄后用连接套配合安装在下连接螺杆限位安装槽内，使得称重传感器、浮动握柄和吊钩组件之间连接牢固，浮动握柄可沿下连接螺杆上下滑动。

作为优选，所述下钩架、悬浮手柄、浮动握柄的壳体均是由第一壳体和第二壳体用螺钉连接而成，所述电动葫芦本体后侧安装有链条盒，所述链条另一端收纳于链条盒内，使得悬浮手柄、浮动握柄可拆卸，方便对其内部零部件进行更换，链条盒的设置方便收纳及提供链条，保证了电动葫芦工作高度。

作为优选，所述弹性片拉条上设有弹性片限位安装槽，所述弹性片一端安装在弹性片限位安装槽上，保证弹性片和弹性片拉条之间的连接稳固性。

作为优选，所述弹性片的上、下表面和压力传感器之间设有硅胶垫，硅胶垫可起到一定的缓冲和保护作用，避免弹性片直接接触压力传感器，防止弹性片工作过程中对压力传感器造成损伤。

作为优选，所述悬浮手柄内部设有若干弹性片挡片，可对弹性片进行一定阻挡作用避免其产生过度的弹性形变。

作为优选，所述弹性片挡片呈L形形状，弹性片挡片的直角朝下且弹性片挡片的直角边下底面抵住弹性片的上表面，可对弹性片有一定的加固作用避免弹性片产生过度的弹性形变，保证弹性片的安装牢固性和工作可靠性。

作为优选，所述按键板上设有上升、下降、确定、返回、去皮、精调档位按键，方便对电动葫芦的功能、参数进行设置，工作模式切换方便。

本发明的有益效果：本发明具有电动葫芦的悬浮与手持操作可自动智能切换，工作平稳，可通过按键、握柄等操作控制方式改变电动葫芦的工作状态，控制方便，使用安全性高，灵活性好，操作简便。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是本发明一种实施例的整体结构示意图；

图2是本发明一种实施例的悬浮手柄组件示意图；

图3是本发明一种实施例的悬浮手柄组件主视图；

图4是本发明一种实施例的图3中A-A面剖视图；

图5是本发明一种实施例的图3中B-B面剖视图；

图6是本发明一种实施例的悬浮手柄组件拆分示意图；

图7是本发明一种实施例的局部连接示意图；

图8是本发明一种实施例的弹性片拉条示意图；

图9是本发明一种实施例的控制板结构示意图；

图10是本发明一种实施例的控制板和驱动单元连接示意图；

图11是本发明一种实施例的主控芯片示意图；

图12是本发明一种实施例的急停保护电路示意图；

图13是本发明一种实施例的悬浮控制电路示意图；

图14是本发明一种实施例的传感器处理电路示意图；

图15是本发明一种实施例的伺服电机抱闸控制电路示意图；

图16是本发明一种实施例的外部伺服接口连接电路图；

图17是本发明一种实施例的压力传感器连接电路图；

图18是本发明一种实施例的工作原理图。

图中：1-悬浮手柄组件、2-控制板、3-称重传感器、4-弹性片拉条、5-弹性片、6-压力传感器、7-电动葫芦本体、8-链条盒、9-驱动单元、10-显示屏、11-急停开关、12-按键板、13-悬浮手柄、14-浮动握柄、15-下钩架、16-吊钩组件、17-连接套、18-螺旋线缆、21-显示屏接口、22-按键板接口、23-急停端子接口、24-称重传感器接口、25-压力传感器接口、26-外部伺服接口、31-上连接螺杆、32-下连接螺杆、41-弹性片限位安装槽、42-固定安装孔、51-硅胶垫、52-弹性片挡片、81-链条。

【具体实施方式】

参阅图1至图17，实施例公开了一种具有悬浮控制结构的智能电动葫芦，包括悬浮手柄组件1、吊钩组件16、电动葫芦本体7、称重传感器3、两个上下平行设置的压力传感器6、控制板2、两个左右对称分布的弹性片拉条4和两片弹性片5，悬浮手柄组件1下端与吊钩组件16相连，电动葫芦本体7包括壳体、驱动单元9、与驱动单元9相连的起重链轮，电动葫芦本体7后侧安装有链条盒8，链条盒8内存放有链条81，链条81一端与起重链轮相连后穿过壳体与悬浮手柄组件1相连，悬浮手柄组件1包括悬浮手柄13、浮动握柄14，浮动握柄14可滑动安装在悬浮手柄13下端，悬浮手柄13上安装有带按键的按键板12和显示屏10，称重传感器3的下端、浮动握柄14和吊钩组件16之间用连接件相连，称重传感器3上端通过上连接螺杆31固定在悬浮手柄13内部，弹性片拉条4固定在浮动握柄14内部，弹性片5位于两个压力传感器6之间且弹性片5与弹性片拉条4相连，压力传感器6、控制板2、弹性片拉条4和弹性片5均安装在悬浮手柄13内部，控制板2分别与称重传感器3、压力传感器6、驱动单元9、按键和显示屏10电性连接，控制板2上设有主控单元、与主控单元相连的悬浮控制电路和传感器处理电路，传感器处理电路与称重传感器3相连，主控单元可根据按键板12上的按键按压情况、称重传感器3和压力传感器6的数值变化情况通过悬浮控制电路控制驱动单元9中伺服电机的工作状态进而控制电动葫芦的工作状态；

其中，吊钩组件16包括吊钩和安装在吊钩开口处的保险片，上连接螺杆31上端与上钩架相连，上构架和链条81相连，上钩架下端抵住悬浮手柄13顶端，按键板12与悬浮手柄13正面外壁插接，按键板12和悬浮手柄13正面均设有与显示屏10相适应的显示窗口，显示屏10固定安装在悬浮手柄13正面内壁，控制板2用螺钉固定在悬浮手柄13内部，弹性片5为弹簧片；

悬浮手柄13底部设有供浮动握柄14上下浮动的通道，悬浮手柄13内部设有横隔板，横隔板上设有供弹性片拉条4通行的开口，横隔板和通道之间形成有空腔，两个压力传感器5固定安装在空腔内；

驱动单元9包括伺服电机和伺服放大器，主控单元为STM32主控芯片，STM32主控芯片的型号为STM32F103C6，控制板2为STM32控制板，控制板2上设有称重传感器接口24、显示屏接口21、按键板接口22、压力传感器接口25和外部伺服接口26，称重传感器接口24、显示屏接口21、按键板接口22、压力传感器接口25分别与称重传感器3、显示屏10、按键板12、压力传感器6对应电性连接，外部伺服接口26和伺服电机之间用螺旋线缆18相连，螺旋线缆18穿过悬浮手柄13的上端；

控制板2上还设有急停端子接口23、急停保护电路和报警电路，悬浮手柄13侧面安装有急停开关11，急停开关11与急停端子接口23电性相连，急停保护电路、报警电路均和主控单元电性连接，急停保护电路和驱动单元9电性连接，报警电路包括蜂鸣器。

连接件包括下钩架15、下连接螺杆32，下钩架15下端内壁设有吊钩组件限位安装槽和下连接螺杆限位安装槽，吊钩上端配合安装在吊钩组件限位安装槽内，下连接螺杆32的上端和称重传感器3相连，下连接螺杆32的下端穿过横隔板、浮动握柄14后用连接套17配合安装在下连接螺杆限位安装槽内，位于下钩架15上端和浮动握柄14底端之间的下连接螺杆32外侧区域套设有尼龙衬套18，尼龙衬套18下端抵住连接套17上端，连接套17和下连接螺杆限位安装槽内壁之间设有滚动轴承；

下钩架15、悬浮手柄13、浮动握柄14的壳体均是由第一壳体和第二壳体用螺钉连接而成，电动葫芦本体7后侧安装有链条盒8，链条81另一端收纳于链条盒8内。

弹性片拉条4上设有弹性片限位安装槽41和固定安装孔42，弹性片5一端固定安装在弹性片限位安装槽41上，弹性片拉条4用螺钉固定安装在浮动握柄14内部，螺钉穿过固定安装孔42。

弹性片5的上、下表面和压力传感器6之间设有硅胶垫51。

悬浮手柄13内部用螺钉安装有四叶弹性片挡片52，每片弹性片5对应两叶弹性片挡片52，弹性片挡片52挡片呈L形形状，弹性片挡片52的直角朝下且弹性片挡片52的直角边下底面抵住弹性片2的上表面。

按键板12上设有上升、下降、确定、返回、去皮、精调档位按键,其中，“RETURN”为返回按键，“ENTER”为确定按键，“PEEL”为去皮按键，“FT”为精调档位按键，“∧”为上升按键，“∨”为下降按键，显示屏10上显示的信息包括运行参数、工作状态、模式信息，精调档位包括三档，三档点动精度控制中最小点动单位0.5mm可实现高精度控制。

压力传感器连接电路中P3为连接位于上方的压力传感器6用的接口，P4为连接位于下方的压力传感器6用的接口。

参阅图18，本申请实施例工作原理：控制板2可结合悬浮手柄13上的称重传感器3、压力传感器6的数值变化情况以及按键板12上的按键按压情况对电动伺服电机进行控制，实现重物的起重与悬浮操作；

其中，称重传感器3对悬挂在吊钩上的重物进行重量检测并将检测数据通过传感器处理电路传输给控制板2上的STM32主控芯片，STM32主控芯片通过读取传感器处理电路上反馈的检测数据获得当前电动葫芦的起重物品重量数据，将该重量数据与压力传感器6上反馈到STM32主控芯片的数据做对比，输出伺服驱动信号经过悬浮控制电路处理后输出伺服控制信号给驱动单元，控制伺服电机的工作状态进而控制电动葫芦的工作状态，急停端子接口23的信号直接控制急停保护电路并对悬浮控制电路的供电进行开关控制，进而实现对电动葫芦的急停保护，伺服电机的工作状态包括电机输出端的正转、反转以及转动速度大小情况，悬浮控制电路的伺服控制信号经伺服放大器后至伺服电机，显示屏上可显示不同的模式设置界面，模式设置界面包括演示模式和操作模式，演示模式界面可设定运行距离参数和间隔时间，以进行往复运动，操作模式界面包括悬浮设置，悬浮设置时可选择悬浮模式是否开启。

工作过程：当需要启动电动葫芦时，将悬浮手柄13上的急停开关11拍下，电动葫芦接通电源，显示屏10上显示“紧急停止”后，扭开急停开关11，电动葫芦发出“咔”一声，伺服电机做好准备工作，当吊钩上无重物时，按下按键板12上的去皮按键，实现吊钩自身重量去皮，启动伺服电机，通过按下按键板12上的上升按键、下降按键或握住浮动握柄14上下移动可控制吊钩的升降运动进而控制电动葫芦吊钩吊起重物，当重物在吊起后无额外操作的情况下，重量传感器3检测重物重量稳定后，蜂鸣器发出“滴”的一声，电动葫芦的伺服电机开启悬浮模式，悬浮模式下操作人员可用手抓住浮动握柄14下压重物或手上拉重物控制伺服电机带动重物运动，浮动握柄14下压重物或手上拉重物过程中，弹性片拉条4可随浮动握柄14同步下降或上升，弹性片拉条4下降或上升会拉动弹性片5同步下降或上升，弹性片5在下降或上升时会对其下、上方的压力传感器6产生压力，压力传感器6检测压力值并可将压力值传输至主控单元，主控单元可根据压力值大小变化控制伺服电机的转动速度变化，压力值的大小与伺服电机工作速度成正比，在悬浮模式下，若操作人员按下按键板上任意按键后退出悬浮模式，重新计算物体重量，按下确定按键，显示屏10上可显示参数设定界面，通过按键按压可修改显示屏上的悬浮作用力、运动速度和超重报警值等参数，当电动葫芦吊起的重物的重量超过设定的超重报警值时，蜂鸣器报警，此时，需要拍下急停开关，伺服电机将抱闸停止工作，减轻起吊重物重量直至重物重量在额定起重重量范围内后，松开急停开关11后伺服电机重新正常工作；

其中，控制板2通过读取按键板12上按键的按压次数情况实现相应的功能设置(如悬浮是否开启)、参数设置(如悬浮作用力、起重速度和超重报警值大小)、模式切换(如演示模式和操作模式)，当压力传感器6检测到有压力时悬浮操作自动转手柄操作，当压力传感器6检测无压力时手柄操作自动转悬浮操作，当重物悬停超过一定时间后，伺服电机机械抱闸使能关闭，演示模式为吊钩上下自动运动；

悬浮模式下以重物重量为基准，根据叠加在重物上的作用力方向和大小控制重物向上或向下的快慢移动，具体控制为：STM32主控芯片读取传感器处理电路反馈的重物重量的信息进行判断，检测当前重量如果大于初始重物重量时，控制悬浮控制线路将持续脉冲和正方向信号送入到伺服放大器中，实现伺服电机正向转动，带动重物向下运动；检测当前重量如果小于原重物重量时，控制悬浮控制线路将持续脉冲和负方向信号送入到伺服放大器中，实现伺服电机反向转动，带动重物向上运动，其中，伺服放大器驱动伺服电机双向运转，重物运动的快慢与作用力大小成正比，此处的作用力等于弹性片5对压力传感器6的压力，若前后检测到的重物前后重量不变，则重物处于悬浮状态，若前后重量改变则说明重物处在运动状态。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有悬浮控制结构的智能电动葫芦，包括悬浮手柄组件、吊钩组件、电动葫芦本体，所述悬浮手柄组件下端与吊钩组件相连，所述电动葫芦本体包括壳体、驱动单元、链条、与驱动单元相连的起重链轮，所述链条一端与起重链轮相连后穿过壳体与悬浮手柄组件相连，其特征在于：还包括称重传感器、两个上下相离设置的压力传感器、控制板、弹性片拉条和弹性片，所述悬浮手柄组件包括悬浮手柄、浮动握柄，浮动握柄可滑动安装在悬浮手柄下端，所述悬浮手柄上安装有带按键的按键板和显示屏，所述称重传感器的下端、浮动握柄和吊钩组件之间用连接件相连，称重传感器的上端固定在悬浮手柄内部，所述弹性片拉条固定在浮动握柄内部，所述弹性片位于两个压力传感器之间且弹性片与弹性片拉条相连，所述压力传感器、控制板、弹性片拉条和弹性片均安装在悬浮手柄内部，所述控制板分别与称重传感器、压力传感器、驱动单元、按键和显示屏电性连接，控制板上设有主控单元、与主控单元相连的悬浮控制电路和传感器处理电路，传感器处理电路与称重传感器相连，所述主控单元可根据按键板上的按键按压情况、称重传感器和压力传感器的数值变化情况通过悬浮控制电路控制驱动单元的工作状态。

2.如权利要求1所述的具有悬浮控制结构的智能电动葫芦，其特征在于：所述驱动单元包括伺服电机，所述主控单元为STM32主控芯片，所述控制板为STM32控制板，控制板上设有称重传感器接口、显示屏接口、按键板接口、压力传感器接口和外部伺服接口。

3.如权利要求2所述的具有悬浮控制结构的智能电动葫芦，其特征在于：所述控制板上还设有急停端子接口和急停保护电路，所述急停保护电路与主控单元、驱动单元电性连接，所述悬浮手柄侧面安装有急停开关，急停开关与急停端子接口电性相连。

4.如权利要求1所述的具有悬浮控制结构的智能电动葫芦，其特征在于：所述连接件包括下钩架、下连接螺杆，所述下钩架下端内壁设有吊钩组件限位安装槽和下连接螺杆限位安装槽，所述吊钩组件上端配合安装在吊钩组件限位安装槽内，所述下连接螺杆的上端和称重传感器相连，下连接螺杆的下端穿过浮动握柄后用连接套配合安装在下连接螺杆限位安装槽内。

5.如权利要求4所述的具有悬浮控制结构的智能电动葫芦，其特征在于：所述下钩架、悬浮手柄、浮动握柄的壳体均是由第一壳体和第二壳体用螺钉连接而成，所述电动葫芦本体后侧安装有链条盒，所述链条另一端收纳于链条盒内。

6.如权利要求1所述的具有悬浮控制结构的智能电动葫芦，其特征在于：所述弹性片拉条上设有弹性片限位安装槽，所述弹性片一端安装在弹性片限位安装槽上。

7.如权利要求1所述的具有悬浮控制结构的智能电动葫芦，其特征在于：所述弹性片的上、下表面和压力传感器之间设有硅胶垫。

8.如权利要求1所述的具有悬浮控制结构的智能电动葫芦，其特征在于：所述悬浮手柄内部设有若干弹性片挡片。

9.如权利要求8所述的具有悬浮控制结构的智能电动葫芦，其特征在于：所述弹性片挡片呈L形形状，弹性片挡片的直角朝下且弹性片挡片的直角边下底面抵住弹性片的上表面。

10.如权利要求1所述的具有悬浮控制结构的智能电动葫芦，其特征在于：所述按键板上设有上升、下降、确定、返回、去皮、精调档位按键。

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