專利名稱：一種升降機械限載限速松繩保護器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于纜索牽引物體升降機械的限載、限速以及松繩保護的裝置，屬于傳感器技術應用領域和升降機、起重機、電梯等機械安全保護技術領域。
背景技術：
現(xiàn)有的實用升降機超載保護裝置，多采用彈簧測力裝置，將負載轉換成位移量，再觸發(fā)控制電路(如專利01822744.9、03226342.2、03216596.X等所述)。由于材料特性以及位移開關機械部分易磨損等原因，實際應用中往往導致測量精度低于國家標準要求或靈敏度差等問題。

發(fā)明內容
針對使用纜索牽引物體升降的機械，除了易出現(xiàn)超載、超速帶來的安全問題，還存在停層后由于纜索過度松繩產(chǎn)生纏繞而產(chǎn)生的安全隱患，這方面的安全保護要求迫切，而其作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境條件復雜(或電磁干擾，或信號易被屏蔽，或灰塵大，或腐蝕性強，或溫度變化大，或現(xiàn)場工作電壓變化大，或諸多因素兼而有之)，并且要求安裝調試簡便、經(jīng)濟實用的現(xiàn)實。本實用新型提供一種用于纜索牽引物體升降機械的限載、限速以及松繩保護的裝置，裝置可以在滿足現(xiàn)場條件和使用要求的前提下，簡單地實現(xiàn)升降機械對負載變化的實時動作。
本實用新型所采用的技術方案是通過包括附

圖1所示的彈性體3(集安裝螺栓、螺孔、可耐受復雜環(huán)境條件的安裝電阻型應變片腔體于一體)、彈性體腔體蓋板12、信號線纜固定夾9、固定夾止動件10、滑輪支架8、滑輪7、滑輪軸5、滑輪軸止動件6、緊固螺栓4以及供安裝選用的附件(螺帽1，帶螺母的吊環(huán)11，帶螺母的連接調整桿2)的機械組合和附圖2所示的由多組電阻型應變片組成的惠斯登全橋電路13、電位差放大電路16、電壓比較電路17、直流穩(wěn)壓電路14、直流穩(wěn)流電路15、開關電路18以及電信號傳輸纜線組合連接的電路構成的機電裝置(以下簡稱裝置)，將升降機纜索承受的負載或承受的拉力實時轉換為對應的具有電位差別的電信號，再將此信號放大后輸入電壓比較器與已設定的電壓(此電壓值可事先人為的調整設定或標定)進行比較，比較后提供導致開關電路工作或不工作的高電平或低電平電信號，據(jù)此開關電路自動根據(jù)升降機載荷情況進行相應的開關動作。
在此方案中，彈性體用于安裝電阻型應變片的腔體(如附圖3中由件3、9、10、12裝配后圍成的腔體)一般是圓筒型，也可以是柜型，電阻型應變片安裝區(qū)域為彈性體上螺栓部分在安裝面(附圖3的A面)上的投影區(qū)(圖3中虛線所圍的B區(qū))之外；滑輪支架(附圖1中的件8)與彈性體(附圖1中的件3)的連接(應當保證彈性體受負載引起彈性形變時，應力分布基本均勻)，除了本案實施例中用螺栓直接連接外，可以多種形式；滑輪(圖1中的件7)通過滑輪軸(圖1中的件5)與滑輪支架相連接，滑輪軸可以是螺栓或T型柱銷，以螺帽或銷止動，防止滑輪軸的軸向竄動；信號線纜固定夾及固定夾止動件(圖3中的9和10)部件不僅起線纜固定作用，同時與彈性體腔體蓋板一起，使彈性體腔體處于全密封狀態(tài)，保證了裝置的環(huán)境耐受性。這樣的機械組合保證了裝置不僅有效地將升降機纜索承受的負載或承受的拉力實時轉換為對應的彈性體彈性應變量，并且為電阻型應變片的安裝提供了一個具有很高環(huán)境耐受性的腔體，同時為裝置的使用安裝提供了方便。
在此方案中，由4片或4片以上的偶數(shù)片電阻型應變片在彈性體腔體中，沿著與安裝面(圖3中的A面)邊界線平行的兩條安裝線成陣列平鋪安裝，連接組成惠斯登全橋(圖2中的13部分)，這樣的安裝可以收取對溫度變化導致的信號誤差進行自動補償?shù)男Ч菟沟侨珮虻墓ぷ麟娏饔芍绷鞣€(wěn)流電路提供；放大電路(圖2中的16部分)由集成的放大器(AD系列儀表放大器)與決定調整放大倍數(shù)的電阻(R8)組成，其工作電壓由穩(wěn)壓電路提供，惠斯登全橋的輸出信號(IN1，IN2)，被區(qū)分高電平和低電平的信號分別按放大器集成塊的要求輸入放大電路，放大電路將IN1和IN2之間的電位差放大(放大倍數(shù)可以根據(jù)需要設定)后，輸出一與升降機纜索承受的負載或承受的拉力實時一一對應的電壓值至比較電路；電壓比較電路(圖2中的17部分)由集成電路電壓比較器(雙電壓比較器LM系列)與可調電位器(R10、R14)組成多組電壓比較單元電路，其數(shù)量對應開關單元電路的數(shù)量，也即需要提供的開關控制的數(shù)量，各比較單元電路的信號電壓輸入端均與電壓放大電路的信號輸出端并接，比較電路的工作電流由穩(wěn)流電路提供，經(jīng)放大電路放大的信號電壓值輸入比較電路后，與事先設定的用于比較的門檻電壓進行比較，門檻電壓值通過可調電位器提供，比較電路中的門檻電壓與來自于放大電路的被放大的信號電位差值構成的數(shù)值邏輯關系，在滿足集成比較電路設定的條件時，能夠輸出滿足開關電路中開關三極管(附圖2中的G1、G2)觸發(fā)導通的高電平信號；開關電路(圖2中的18部分)由開關三極管(G1、G2)與以直流電壓驅動的繼電器(附圖2中的J1、J2)以及開關三極管的嵌位電阻(R11、R15)組成，工作電壓由穩(wěn)壓電路提供，當開關三極管的基極接受到比較電路輸出的觸發(fā)導通信號后，導通開關三極管，從而使繼電器動作，嵌位電阻的作用是消除開關三極管的第三態(tài)(實際應用中，根據(jù)控制的需要，比較電路與開關電路配套后可以復制多組，各組共用同一經(jīng)放大的信號電壓，分別設定門檻電壓，用于控制外部控制電路中的接觸器，實現(xiàn)與負載相關的控制目的。圖2中設置了兩組電壓比較單元電路和開關單元電路)，根據(jù)實際使用的需要，在相應的開關電路中，接入延時繼電器(附圖2中的J3)，構成延時開關電路，用以消除動態(tài)加載及啟動時由于慣性或機械結構彈性造成的沖擊載荷對操作的影響；穩(wěn)壓電路(圖2中的14部分)由交流變壓器、整流橋、集成穩(wěn)壓器(7800系列和7900系列)和濾波電容組成，其能夠保證在交流電源電壓很大區(qū)間(如180V～260V)范圍，均使直流穩(wěn)流電路、電壓放大電路和開關電路有穩(wěn)定的直流工作電壓；直流穩(wěn)流電路(圖2中的15部分)由集成運算器(OP07系列)、功率三極管(G3)、反饋電路及提供基準電壓的電路組成，其工作電壓由直流穩(wěn)壓電路提供，能夠保證電阻應變片組成的惠斯登橋的輸出穩(wěn)定度和比較電路門檻電壓的穩(wěn)定。
本實用新型的有益效果是，可以實時的根據(jù)升降機載荷或纜索受力情況，按照人為的事先設定或標定，自動開關控制升降機械相應的電路，實現(xiàn)限載、限速和松繩報警要求；由于實際考慮了安裝、操作及控制的需要，本裝置可以方便地安裝使用于各種使用纜索牽引物體升降的機械(如電梯、施工升降機、起重機械等)上。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
圖1是本實用新型實施例的機械組合結構示意圖。
圖2是本實用新型實施例的電路原理示意圖。
圖3是彈性體各部件裝配示意圖。
圖4是本實用新型實施例的一個安裝示意圖。
圖5是本實用新型實施例的又一個安裝示意圖。
在附圖1中1是附選件緊固螺帽；2是附選件連接固定桿；3是彈性體主體；4是連接彈性體與滑輪支架的螺栓；5是滑輪軸；6是防止滑輪軸徑向竄動的止動件；7是滑輪；8是滑輪支架；9是信號線纜固定夾；10是固定夾止動件；11是附選件吊環(huán)；12是彈性體腔體蓋板。
在圖2中以雙點劃線各區(qū)域分別是；13是安裝于彈性體3腔體內的由多組電阻型應變片連接組成的惠斯登全橋電路；14為直流穩(wěn)壓電源電路；16為電壓放大電路；15為直流穩(wěn)流電路；17為電壓比較電路；(圖中設置出2組單元電路，應用中可根據(jù)需要設置1組至多組)；18為開關電路部分(圖中設置出2組單元電路，應用中可根據(jù)需要設置1組至多組)。
在圖3中，彈性體腔體A面除以虛線圍起的B區(qū)外，為根據(jù)需要設計的電阻型應變片組安裝區(qū)。
圖4中的19為升降機械的承重構件。
圖5中的20為升降機械的架體構件。
具體實施方式
將2或偶數(shù)片電阻型應變片安裝到圖3所示的彈性體的A面(虛線區(qū)域B外)，并連接成惠斯登全橋；惠斯登全橋通過一根有屏蔽層的4芯線纜供電和輸出IN1、IN2直流電信號；4芯線纜通過圖3所示的固定夾(9)和固定夾止動件(10)牢靠的固定，保障一定強度的外力不會導致惠斯登全橋電路受到破壞；4芯線纜另一端分別與圖2所示的放大電路(16)的信號輸入端以及直流穩(wěn)流電路(15)VBR端和零線相連接；蓋上彈性體腔體蓋板；再將完成上述工作的彈性體按照圖1所示，與滑輪支架(8)、滑輪(7)、滑輪軸(5)、滑輪軸止動件(6)、緊固件(4)裝配成為一體的機電裝置(一種力傳感器)；根據(jù)升降機械的結構特點或應用的需要，可以選擇圖1中所示的緊固螺帽(1)或固定連接桿(2)或吊環(huán)(11)，安裝固定到升降機械的承重構件(19)上(如圖4所示)或支撐架體(20)上(如圖5所示)；至此，當受力的纜索將所受的與負載相關的力部分或全部傳遞到上述完成了安裝固定工作的機電裝置上時，即可以實時地得到與負載變化成一一對應關系，且具有很好線性的直流電平信號(為惠斯登全橋倆信號輸出端輸出的具有相應電位差信號)；上述直流電平信號實時輸入圖2所示的放大電路(16)中的電壓放大器(本實施例所用為AD系列放大器)，兩個直流電平信號之間的電位差被放大成為放大電路的輸出信號電平；放大電路輸出的信號電平被輸入多組電壓比較單元電路的信號電壓輸入端(本實施例所用比較器的3腳和5腳)，本實施例選用了兩個LM系列雙電壓比較器集成電路塊(每個集成塊可以搭接成兩組電壓比較單元電路)，搭接成3組電壓比較單元電路(圖2比較電路17只畫出2組)，各組電壓比較單元電路中，可調電位器為比較電路用于與信號輸入端作比較的比較電壓端賦值(本實施例所用比較器的2腳和6腳)，比較電壓與信號電壓之間的數(shù)值關系決定輸出電平的高低，或輸出小于觸發(fā)開關三極管(圖2中18部分的G1、G2)的低電平，或輸出高于觸發(fā)開關三極管的高電平；開關電路(圖2中的18部分，給出了與比較電路對應的兩組開關單元電路)主要由開關三極管(圖2中的G1、G2)、繼電器(J1、J2、J3)、嵌位電阻(R11、R15)搭接而成，繼電器(J1、J2)的工作與不工作二種狀態(tài)，由比較電路中人為設定的比較電壓與輸入比較電路的信號電壓之間的數(shù)值邏輯關系決定，繼電器的第三態(tài)由于嵌位電阻的作用得以消除，開關電路中接入延時繼電器(J3)，用于消除升降機動態(tài)加載及啟動時由于慣性或機械結構彈性造成的沖擊載荷對操作的影響；
設升降機的電機控制電路中裝有三個交流接觸器作各控制電路的開關，分別是用作控制負載升降電路的JK1、控制負載快速升降電路的JK2和控制負載止動后松繩報警器的JK3，JK1和JK2 2個開關在接觸器線包不接通電源時處于常閉狀態(tài)，JK1斷開電路的條件是升降機載荷大于m1，JK2斷開電路的條件是升降機載荷大于m2，JK3在接觸器線包不接通電源時處于常開狀態(tài)，接通電路的條件是載荷小于m3；對應m1、m2、m3(m1＞m2＞m3)，本實用新型放大電路輸出電壓值(VF)分別為VF1、VF2、VF3，VF與m成正比例線性關系(即VF1＞VF2＞VF3)，由三組電壓比較單元電路(UB1、UB2、UB3)事先通過標定或現(xiàn)場調試，分別設定三個門檻電壓(VM)值VM1、VM2、VM3，有(VF1-VM1)＝G1、(VF2-VM2)＝G2和(VF3-VM3)＝G3；電壓比較單元電路UBi輸出可以觸發(fā)對應開關單元電路工作的高電平的邏輯關系式為(VFi-VMi)≥Gi；根據(jù)上述條件，將JK1和JK2所屬的接觸器線包供電回路，分別接入兩組本實用新型開關電路UK1和UK2(UK1和UK2與圖2中含有通電延時繼電器J3、J2開關電路相同，并分別與UB1和UB2連接)的常開觸點—即延時繼電器的常開觸點，當升降機載荷m＜m2＜m1時，VF＜VF2＜VF1，有(VF-VM1)＜G1和(VF-VM2)＜G2，UK1、UK2兩組開關電路均因沒有高電平觸發(fā)信號，而不工作，JK1和JK2所屬的接觸器線包供電回路保持斷路狀態(tài)；當m2≤m＜m1時，VF2≤VF＜VF1，有(VF-VM2)≥G2、(VF-VM1)＜G1，因此UK2受觸發(fā)持續(xù)工作，導致JK2所屬的接觸器線包供電回路接通工作，JK2從常閉狀態(tài)轉為常開，升降機在載荷m1＞m≥m2時，實現(xiàn)限速要求；而JK1所屬的接觸器線包供電回路仍保持斷路狀態(tài)。
當m≥m1＞m2時，VF≥VF1＞VF2，有(VF-VM1)≥G1、(VF-VM2)＞G2，因此，UK1和UK2均受觸發(fā)而持續(xù)工作，導致JK1和JK2所屬的接觸器線包供電回路分別接通，JK1和JK2均從常閉狀態(tài)轉為常開，升降機在m≥m1＞m2時，停止運行，實現(xiàn)限載、限速要求。
當升降機由于慣性或動態(tài)裝載引起的沖擊載荷Δm，可能發(fā)生(m+Δm)≥m1＞m＞m2，或m1＞(m+Δm)≥m2＞m的情況，由于UK1和UK2有延時動作功能，而避免沖擊載荷對升降機正常操作的影響。
同理，將JK3所屬的接觸器線包供電回路，接入開關電路UK3(UK3與圖2中J1、G1、R15搭接成的電路相同，并與比較電路UB3連接組合)常閉觸點；當載荷m≥m3時，VF≥VF3，有(VF-VM3)≥G3，因此UK3工作，繼電器J1常閉觸點之外常開，JK3所屬的接觸器線包供電回路斷開，松繩報警器不工作；當m＜m3時，VF＜VF3，有(VF-VM3)＜G3，因此UK3工作，JK3所屬的接觸器線包供電回路恢復通路，松繩報警器工作。
至此，本實用新型已合理的實現(xiàn)了升降機械根據(jù)載荷情況，進行限載、限速和松繩提示的要求。
權利要求1.一種升降機械限載限速松繩保護器，是機械部分和電路部分組合，其特征是機械部分為彈性體(3)、腔體蓋板(12)、信號線纜固定夾(9)、固定夾定位螺栓(10)、滑輪支架(8)、滑輪(7)、滑輪軸(5)、滑輪軸定位螺帽(6)、彈性體與滑輪支架連接螺栓(4)、安裝緊固附件(1)、安裝緊固附件(2)、安裝緊固附件(11)的機械組合(其中腔體蓋板(12)與彈性體(3)共同構成一封閉腔體，信號線纜固定夾(9)套在信號線纜上放入彈性體(3)的穿線螺孔內，并以同樣套在信號線纜上的固定夾定位螺栓(10)頂緊，滑輪支架(8)與彈性體(3)通過均布的連接螺栓(4))連接為一體，滑輪(7)通過滑輪軸(5)滑輪軸定位螺帽(6)固定安裝于滑輪支架(8)上，安裝緊固附件(1)、安裝緊固附件(2)、安裝緊固附件(11)可視安裝需要任選一適用者將彈性體(3)安裝于其它物體上)；電路部分為由多組電阻型應變片連接成的惠斯登全橋(13)、電壓信號放大電路(16)、電壓比較電路(17)、開關電路(18)、直流穩(wěn)壓電路(14)、直流穩(wěn)流電路電路(15)連接組合而成；電路部分的惠斯登全橋(13)安裝在機械部分的彈性體(3)的腔體內，通過信號線纜與其他電路相接。
2.根據(jù)權利要求1所述的升降機械限載限速松繩保護器，其特征是安裝多組電阻型應變片組成的惠斯登全橋的彈性體腔體為由彈性體(3)、腔體蓋板(12)或滑輪支架(8)、信號線纜固定夾(9)、固定夾定位螺栓(10)圍成一封閉圓筒型和柜型空間。
3.根據(jù)權利要求1所述的升降機械限載限速松繩保護器，其特征是組成電路的多組電阻型應變片組成的惠斯登全橋和電壓比較電路的工作電流由以運算放大器集成電路塊、功率三極管為主要元件連接組合成的直流穩(wěn)流電路提供。
4.根據(jù)權利要求1所述的升降機械限載限速松繩保護器，其特征是組成電路的電壓信號放大電路由AD系列的儀表放大器集成電路塊和電阻組成。
5.根據(jù)權利要求1所述的升降機械限載限速松繩保護器，其特征是組成電路的電壓比較電路由多個電壓比較器和多個可調電位器組成，信號輸入端與電壓信號放大電路輸出端并接。
6.根據(jù)權利要求1所述的升降機械限載限速松繩保護器，其特征是組成電路的直流穩(wěn)壓電路由變壓器、整流橋、7800系列和7900系列集成穩(wěn)壓塊以及電容組成。
7.根據(jù)權利要求1所述的升降機械限載限速松繩保護器，其特征是組成電路的開關電路由三極管、直流驅動繼電器、延時繼電器和電阻組成，直流驅動繼電器工作電路上電位通過嵌位電阻連接三極管基極，三極管基極連接電壓比較器的輸出端，通過三極管的導通與否成為直流驅動繼電器的開關，通過直流驅動繼電器的工作狀態(tài)構成延時繼電器的開關。
專利摘要一種升降機械限載限速松繩保護器，由包括有很高環(huán)境適應性的力傳感器、滑輪、滑輪支架和方便安裝固定的部件機械組合和載荷信號處理電路通過信號線纜連接構成。裝置在滿足升降機械作業(yè)現(xiàn)場條件和使用要求的前提下，能夠方便地設定載荷限制、快速電路的載荷控制以及松繩報警電路的自動開關。簡單地實現(xiàn)了升降機械對應負載變化的多個實時自動開關動作。
文檔編號B66B5/04GK2823214SQ20052000838
公開日2006年10月4日 申請日期2005年3月20日 優(yōu)先權日2005年3月20日
發(fā)明者胡祥勤 申請人:胡祥勤, 何亞平