專利名稱：用于起重機(jī)的升降機(jī)構(gòu)的具有控制器的驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于起重機(jī)的升降機(jī)構(gòu)的具有控制器的驅(qū)動(dòng)裝置。
EP647586B1公知了使用作為長壽命無磨損驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的異步電動(dòng)機(jī)的起重機(jī)升降機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置。其中異步電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)技術(shù)與一個(gè)滾筒相連接，在其上一個(gè)作為承重件的纜繩可卷繞及退繞。在纜繩的下端設(shè)有一個(gè)負(fù)荷接收件、例如一個(gè)鉤，用于接收負(fù)荷。異步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)缺點(diǎn)是其價(jià)格相對(duì)高，尤其是用在低價(jià)的小型起重機(jī)中時(shí)。
為了控制驅(qū)動(dòng)裝置，將由操作人員借助作為控制單元的開關(guān)和/或按鍵預(yù)給定升降速度及升降方向。對(duì)此，譬如使用由DE4412557A1公知的模擬鍵。它根據(jù)一個(gè)可縱向移動(dòng)的桿的位置給出一個(gè)電壓信號(hào)，后者通過一個(gè)變頻器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)。在此情況下對(duì)于每個(gè)升降方向設(shè)有自己的模擬鍵，每個(gè)模擬鍵還對(duì)異步電動(dòng)機(jī)控制器附加地輸出一個(gè)轉(zhuǎn)向信號(hào)。為了停止升降機(jī)構(gòu)設(shè)有一個(gè)機(jī)械制動(dòng)器。
此外，DE4242671C2提出一種用于起重機(jī)的、具有專設(shè)永久磁鐵激磁的直流電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)裝置及變速器。直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制是通過改變電動(dòng)機(jī)電源直流電壓的電平實(shí)現(xiàn)的，其中電壓極性確定其轉(zhuǎn)向。為了使傳動(dòng)裝置制動(dòng)，提出使用具有較小效率的蝸輪蝸桿傳動(dòng)裝置作為變速器，即直流電動(dòng)機(jī)持續(xù)地以接入的“制動(dòng)”運(yùn)行。
由德國雜志“電能手-德國小手工業(yè)電工廠”(“elektromeister-deutsches elektrohandwerk”)發(fā)表的文章“電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置的制動(dòng)(II)”-第17期/1983，第1121-1124頁-中描述了一種直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法。根據(jù)它，當(dāng)激磁繞組改變極性-并同時(shí)地使直流電動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)電壓源分離及形成其短路-時(shí)，在直流電動(dòng)機(jī)上可保證電動(dòng)機(jī)制動(dòng)。
上述傳動(dòng)裝置、包括所述的控制器在內(nèi)其缺點(diǎn)是由于使用的裝置成本高而昂貴。
本發(fā)明的任務(wù)方案是，提出一種成本合理的小型起重機(jī)升降機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置，其中在關(guān)斷升降運(yùn)動(dòng)部分后不出現(xiàn)滑移，由此，尤其使負(fù)載情況下的緊急關(guān)斷及升降方向快速轉(zhuǎn)換成為可能。
其解決在于，該電動(dòng)機(jī)是具有至少一個(gè)定子繞組及一個(gè)轉(zhuǎn)子繞組的通用電動(dòng)機(jī)，這些繞組串聯(lián)地連接到一個(gè)交流電壓源上；對(duì)每個(gè)預(yù)定的升降速度指定交流電壓源的一個(gè)輸出交流電壓值；為了改變升降方向及制停起重機(jī)，轉(zhuǎn)子繞組的兩個(gè)端子可在串聯(lián)電路內(nèi)交換；及為了制動(dòng)，串聯(lián)連接的繞組還可與交流電壓源分離并接著在兩個(gè)轉(zhuǎn)子繞組端子交換后被短路。一個(gè)由交流電壓驅(qū)動(dòng)的通用電動(dòng)機(jī)通過用于升降機(jī)構(gòu)的這種電子制動(dòng)電路可以在小起重機(jī)上實(shí)現(xiàn)成本非常合理的技術(shù)解決方案，其中，無需昂貴的制動(dòng)裝置可在任何時(shí)間點(diǎn)上使升降運(yùn)動(dòng)快速中止，尤其是可實(shí)現(xiàn)在負(fù)荷情況下的故障關(guān)斷以及升降方向的快速轉(zhuǎn)換。在制動(dòng)時(shí)，通用電動(dòng)機(jī)的所有動(dòng)能通過定子繞組及轉(zhuǎn)子繞組的磁場(chǎng)間的相互作用直接轉(zhuǎn)換為短路電流，并由此轉(zhuǎn)換成熱能。這里利用了這樣的事實(shí)，即當(dāng)交流電壓源關(guān)斷后，在繞組中儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能還短時(shí)間地存在。由于在起重機(jī)中總是存在的轉(zhuǎn)動(dòng)比(Uebersetzung)，即使在吊有額定負(fù)荷時(shí)通用電動(dòng)機(jī)也能立即地被制動(dòng)。
為了確定地關(guān)斷通用電動(dòng)機(jī)，各繞組可通過一個(gè)電阻短路。成本特別合適還在于，通用電動(dòng)機(jī)的交流電壓源具有一個(gè)相位角器(Phasenanschnitt-Steuerung)，它可由能簡單控制的觸發(fā)三極管(Triacs)構(gòu)成。
當(dāng)至少設(shè)有一個(gè)開關(guān)繼電器(Schaltrelais)，用于使通用電動(dòng)機(jī)與電源分離、使轉(zhuǎn)子繞組的端子交換及使繞組短路時(shí)，其電路技術(shù)的實(shí)施可相對(duì)簡單。合乎要求的是，該開關(guān)繼電器由單個(gè)開關(guān)操作。開關(guān)繼電器的斷電或吸合將以所需的時(shí)間順序使得通用電動(dòng)機(jī)制動(dòng)所需的開關(guān)閉合或打開。在此情況下能可靠地開關(guān)大電流。為了簡化制動(dòng)電路，該開關(guān)繼電器可相繼地操作斷開交流電源用的斷路開關(guān)，轉(zhuǎn)換升降方向用的轉(zhuǎn)換開關(guān)及短路繞組用的短路開關(guān)。
為了實(shí)現(xiàn)當(dāng)交流電壓源故障時(shí)的故障關(guān)斷，提出該開關(guān)繼電器由交流電壓源啟動(dòng)。如果交流電壓源失電，開關(guān)繼電器斷開及各開關(guān)以上述順序動(dòng)作以使通用電動(dòng)機(jī)緊急制動(dòng)，由此使負(fù)荷不會(huì)失去支承。
在附圖中表示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例并在下面詳細(xì)地描述。其附圖為

圖1用于作為一個(gè)起重機(jī)升降機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的通用電動(dòng)機(jī)的控制電路；及圖2圖1所示的升降機(jī)的總驅(qū)動(dòng)電路。
圖1表示一個(gè)通用電動(dòng)機(jī)的控制電路，該電動(dòng)機(jī)作為未示出的起重機(jī)升降機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，該起重機(jī)通常具有一個(gè)滾筒，在其上一個(gè)與負(fù)荷接收件相連接的承重件可被卷繞及退繞。
使用一個(gè)交流供電的通用電動(dòng)機(jī)1作為滾筒的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。
該通用電動(dòng)機(jī)1與交流電壓源2相連接，它具有一個(gè)轉(zhuǎn)子繞組3a，該轉(zhuǎn)子繞組被設(shè)置在一個(gè)未示出的、可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承的轉(zhuǎn)子軸上。該轉(zhuǎn)子繞組3a的兩側(cè)設(shè)有兩個(gè)彼此并列地設(shè)置的定子繞組3b及3c。所有三個(gè)繞組3a，3b，3c串聯(lián)地連接。借助一個(gè)具有四個(gè)單開關(guān)4a-4d的轉(zhuǎn)換開關(guān)4轉(zhuǎn)子繞組3a的兩個(gè)端子5a，5b可在串聯(lián)電路中交替地交換。
借助一個(gè)制動(dòng)開關(guān)6可使該通用電動(dòng)機(jī)1與交流電壓源2分離。
圖1中還示出一個(gè)處于吸合狀態(tài)的開關(guān)繼電器7，通過它可使轉(zhuǎn)換開關(guān)4的四個(gè)單開關(guān)4a-4b交替地開關(guān)。開關(guān)繼電器7附帶地使一個(gè)短路開關(guān)8轉(zhuǎn)換，后者在開關(guān)繼電器7吸合-如圖1所示-時(shí)，是斷開的。在圖1中所示的所有開關(guān)4，8由開關(guān)繼電器7幾乎同時(shí)地進(jìn)行開或關(guān)，即轉(zhuǎn)換到另一開關(guān)狀態(tài)。但是也可以，開關(guān)4，8的轉(zhuǎn)換以預(yù)定時(shí)間順序進(jìn)行。
當(dāng)該通用電動(dòng)機(jī)應(yīng)停止時(shí)，打開制動(dòng)開關(guān)6，由此使開關(guān)繼電器斷電。
轉(zhuǎn)換開關(guān)4幾乎同時(shí)地或稍有延時(shí)地被開關(guān)繼電器7操作，這引起轉(zhuǎn)子繞組3a的端子在串聯(lián)連接的繞組3a，3b，3c中轉(zhuǎn)換連接。開關(guān)繼電器7的斷電在轉(zhuǎn)換開關(guān)4操作后又引起開關(guān)8的閉合，這使得三個(gè)相串聯(lián)的繞組短路。
單開關(guān)4a-4b的轉(zhuǎn)換及隨后短路開關(guān)8的閉合將引起在兩個(gè)定子繞組3b，3c及轉(zhuǎn)子繞組3a中還存有的磁場(chǎng)相互作用，以致在短路回路內(nèi)感應(yīng)出大的短路電流并由此使所有的磁場(chǎng)能量轉(zhuǎn)換成熱量。該感應(yīng)的短路電流阻礙了轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)，即，用大的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子制動(dòng)。這就使短時(shí)還存在的繞組3的磁場(chǎng)用來產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。如所證實(shí)的，該制動(dòng)轉(zhuǎn)矩足夠大，以使該通用電動(dòng)機(jī)1在開關(guān)6接通后立即地停止。
圖2表示圖1所示的升降機(jī)的總驅(qū)動(dòng)電路。在此情況下，通用電動(dòng)機(jī)1與由可控觸發(fā)三極管構(gòu)成的相位角控制器10相連接，后者本身連接于220V交流電網(wǎng)及其輸出交流電壓連接到通用電動(dòng)機(jī)1的串聯(lián)連接的繞組3a，3b，3c上。相位角控制器10具有一個(gè)控制輸入端，在其上可接入一個(gè)控制電壓，該電壓值確定了輸出交流電壓的頻率。該輸出交流電壓的頻率又在通用電動(dòng)機(jī)1上確定了其轉(zhuǎn)速。
控制電壓借助一個(gè)控制單元11構(gòu)成，該控制單元例如可作為電阻電位器構(gòu)成。
也可用縱向移動(dòng)桿鍵作為控制單元11，在操作時(shí)它輸出控制電壓，該電壓值與桿的各移動(dòng)位置有關(guān)。特別有利的是，使用兩個(gè)縱向移動(dòng)桿鍵12，13，如圖2所示，一個(gè)桿鍵12用于提升，及一個(gè)桿鍵13用于下降，其中總是兩個(gè)桿鍵12，13中的僅一個(gè)被操作。當(dāng)操作人員未操作時(shí)這兩個(gè)桿鍵12，13總是處于其靜止位置。
當(dāng)操作時(shí)，相應(yīng)的桿鍵12或13在其行程中首先閉合制動(dòng)開關(guān)6，以使開關(guān)繼電器7吸合。接著，由桿鍵12或13操作一個(gè)轉(zhuǎn)向開關(guān)12a或13a，后者使轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換到一個(gè)位置，該位置相應(yīng)于預(yù)定轉(zhuǎn)向。最后，通用電動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)速被桿鍵12或13提高到所需值上。
當(dāng)桿鍵12或13操作移動(dòng)、例如借助復(fù)位彈簧力回到其靜止位置時(shí)，制動(dòng)開關(guān)6又被打開，由此使開關(guān)繼電器7斷電，這樣就使通用電動(dòng)機(jī)1以上述方式被制動(dòng)。
再接著操作另一桿鍵13或12，又使制動(dòng)開關(guān)6閉合及隨即使通用電動(dòng)機(jī)1在相反的轉(zhuǎn)向上運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.用于起重機(jī)、尤其小型起重機(jī)的升降機(jī)構(gòu)的具有控制器的驅(qū)動(dòng)裝置，該起重機(jī)具有一個(gè)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的滾筒，在其上一個(gè)與負(fù)荷接收件相連接的承重件可被卷繞及退繞，其中升降速度及升降方向可各由操作人員借助控制單元預(yù)給定，其特征在于該電動(dòng)機(jī)是具有至少一個(gè)定子繞組(3b，3c)及一個(gè)轉(zhuǎn)子繞組(3a)的通用電動(dòng)機(jī)(1)，這些繞組串聯(lián)地連接到一個(gè)交流電壓源(2)上；對(duì)每個(gè)預(yù)定的升降速度指定交流電壓源(2)的一個(gè)輸出交流電壓值；轉(zhuǎn)子繞組(3a)的兩個(gè)端子(5a，5b)可在串聯(lián)電路內(nèi)交換；及串聯(lián)連接的繞組(3)還可與交流電壓源(2)分離并接著在兩個(gè)轉(zhuǎn)子繞組端子(5a，5b)交換后被短路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于繞組(3)可通過一個(gè)電阻短路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于交流電壓源(2)具有一個(gè)相位角控制器(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于相位角控制器(10)由觸發(fā)三極管構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中一項(xiàng)的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于至少設(shè)有一個(gè)開關(guān)繼電器(7)，用于使通用電動(dòng)機(jī)(1)與電源(2)分離、使轉(zhuǎn)子繞組(3a)的端子(5a，5b)交換及使繞組(3)短路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于開關(guān)繼電器(7)由一個(gè)制動(dòng)開關(guān)(6)操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于開關(guān)繼電器(7)由交流電源(2)啟動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中一項(xiàng)的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于單個(gè)開關(guān)繼電器(7)可相繼地操作斷開交流電源(2)用的斷路開關(guān)(制動(dòng)開關(guān)6)，短路繞組(3)用的短路開關(guān)(8)及交換轉(zhuǎn)子繞組(3a)的端子(5a，5b)用的轉(zhuǎn)換開關(guān)(4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于起重機(jī)、尤其小型起重機(jī)的升降機(jī)構(gòu)的具有控制器的驅(qū)動(dòng)裝置,該起重機(jī)具有一個(gè)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的滾筒,在其上一個(gè)與負(fù)荷接收件相連接的承重件可被卷繞及退繞,其中升降速度及升降方向可各由操作人員借助控制單元預(yù)給定。該電動(dòng)機(jī)是通用電動(dòng)機(jī);對(duì)每個(gè)預(yù)定的升降速度指定通用電動(dòng)機(jī)交流電壓源的一個(gè)輸出交流電壓值;轉(zhuǎn)子繞組的兩個(gè)端子可在串聯(lián)電路內(nèi)交換;及串聯(lián)連接的繞組還可與交流電源分離并接著在兩個(gè)轉(zhuǎn)子繞組端子交換后被短路。
文檔編號(hào)B66D1/28GK1266015SQ0010382
公開日2000年9月13日 申請(qǐng)日期2000年3月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月5日
發(fā)明者朱利亞諾·頗西卡, 彼得(斯)·斯德哈爾 申請(qǐng)人:曼內(nèi)斯曼股份公司