一种液压驱动和控制的舞台吊杆系统的制作方法

xiaoxiao2020-9-10  9

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专利名称:一种液压驱动和控制的舞台吊杆系统的制作方法
技术领域
本发明属舞台机械设备技术领域,尤其涉及一种液压驱动和控制的舞台吊 杆系统。
技术背景舞台机械中的吊杆装置是舞台设备中重要的组成部分,布景、灯具等许多 演出用具都必须借助于吊杆来体现其艺术效果,通过吊杆的升降,可以实施舞 台背景的变化,丰富舞台的表现手法,提高艺术感染力。传统的吊杆一般是电 动吊杆,电动吊杆在运行时,由于交流电机运行速度是恒定的,不容易进行调速;在电机启动时,产生冲击电流,使系统负荷增大,容易产生振动损坏机械, 使误差增大,产生定位误差;故需外加变频器;现有的舞台机械吊杆系统采用 的机械传动系统,用变频器来实现交流电动机无级变速来调整吊杆的速度,由 于这种系统中采用变频器,调速范围不够,同时造成了驱动力矩递减,另外还 需设置机械式减速器保持驱动力矩,造成调速不方便、传动系统复杂和定位误 差大,存在易损件,容易振动损坏机械等问题,另外现有吊杆装置的传动系统 都比较复杂。 发明内容本发明的目的在于针对现有技术中的缺陷而提供一种液压驱动和控制的舞 台吊杆系统,其釆用液压系统控制和闭环反馈控制原理对舞台吊杆进行控制, 采用电液伺服阀进行调速,实现了无级调速。从而有效克服了背景技术所述存 在的一系列问题。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是所述的一种液压驱动和控制 的舞台吊杆系统,包括有滑轮系统5、吊杆6和设在天桥3上的驱动机4,本发 明的特点在于在所述的天桥3上设有泵站1和与驱动机4相连接的控制系统 2,驱动机4包括有底座16,底座16上设有液压马达7,传动轴8的一端与液压马达7的动力输出端相连接,滚简9安装在传动轴8上,滚简9上设有位置保持器10;传动轴8的另一端通过带座外球面球轴承33安装在底座16端部的 支架11上,支架11上与滚简9端面对应的位置设有液压制动器12,传动轴8 伸出支架11的端部设有大链轮13,与大链轮13对应设置有小链轮14,小链轮 14与大链轮13通过传动链相连接,小链轮14安装在比例丝杠15的端部,比 例丝杠15设置在底座16上。本发明与背景技术相比,具有的有益的效果是(1) 采用电液伺服闽进行调速,釆用电液伺服阀的优点是,输入信号功率 很小,功率放大因数高;能够对输出流量和压力进行连续双向控制;直线性好、 死区小、灵敏度高、动态响应速度快、控制精度高、体积小、结构紧凑。在很 大程度上消除了或抑制了不利因素的影响,可以获得很高的控制精度。(2) 采用液压马达直接与滚简相连,省去了中间的复杂的传动装置,减掉 了变频器和减速器,使整个系统的传动链更趋于简单,便捷,即采用电力控制 —泵站一液压马达驱动一吊杆。应用8柱塞、6作用液压马达,具有工作平稳, 低速性能好,径向和轴向负载高,输出扭距大,易实现变量变速输出,噪音低, 输出方式多样化等优点。液压系统中釆用双向限速回路,在液压马达的进油路 和排油路上,各自串联一个单向限速阀,保证了马达旋转速度的稳定性。(3) 采用比例丝杠作为上下限位装置及进行计算机定点、定位控制,具有 调试精度高的特点,当吊杆的行程超出范围,开关动作,切断电源,使吊杆停 止运行。(4) 液压制动器采用液压驱动盘式剎车片,弹簧和液压缸联合作用,下降 时起阻尼作用停止时起制动作用。具有制动效能好、热膨胀系数小、易实现间 隙自动调整、结构简单紧凑、相对尺寸小等优点。(5) 其一个泵站可驱动10 20道吊杆,不但大大降低了设备成本,而且使控制更加便捷,更加可靠,还增加了效率。


图1为本发明的总装图;图2为图1中驱动机4的结构示意图;图3为图1中液压制动器12的结构示意图;图4为图1中比例丝杠15的结构示意图; 图5为图1中控制系统的方框图; 图6为图5中液压控制回路原理图; 图7为图5中的电气控制原理图。附图中1.泵站,2.控制系统,3.天桥,4.驱动机,5.滑轮系统,6.吊 杆,7.液压马达,8.传动轴,9.滚简,10.位置保持器,11.支架,12.液压 制动器,13.大链轮,14.小链轮,15.比例丝杠,16.底座,17.铁盘,18.滚 简右端盖,19.摩擦环,20.导柱,21.液压缸,22.尾盖,23.轴,24.弹簧, 25.过滤器,26.液压泵,27.溢流阀,28.冷却器,29.压力表,30.蓄能器, 31.电液伺服阔,32.单向限速阀,33.带座外球面球轴承,34. 二位二通电磁 阀,35.高压减压阀,36.阻尼回路减压阀,37.单向阀,38. 二位四通电磁阀, 39.油箱,40.行程开关1ST, 41.丝杠,42.螺母,43.行程开关2ST。
具体实施方式
如图1、 2、 3、 4所示,所述的一种液压驱动和控制的舞台吊杆系统,包括 有滑轮系统5、吊杆6和设在天桥3上的驱动机4,本发明的特征在于在所述 的天桥3上设有泵站1和与驱动机4相连接的控制系统2,驱动机4包括有底 座16,底座16上设有液压马达7,传动轴8的一端与液压马达7的动力输出端 相连接,滚筒9安装在传动轴8上,滚简9上设有位置保持器10;传动轴8的 另 一端通过带座外球面球轴承33安装在底座16端部的支架11上,支架11上 与滚简9端面对应的位置设有液压制动器12,传动轴8伸出支架11的端部设 有大链轮13,与大链轮13对应设置有小链轮14,小链轮14与大链轮13通过 传动链相连接,小链轮14安装在比例丝杠15的端部,比例丝杠15设置在底座 16上。所述的液压制动器12的铁盘17通过液压缸21与尾盖22对应设置,液压 缸21的缸体安装在尾盖22上,液压缸21的柱塞外端与铁盘17相连,尾盖22 上与铁盘17对应设有弹簧24,尾盖22上还与设在滚简右端盖18上的摩擦环 19对应设有导柱20,滚简右端盖18安装在轴23上。制动时,向液压缸21右腔提供设定的压力的液压油,与弹簧24 —起推动铁盘17使其压紧摩擦环19,提供制动力矩使滚简9停止,从而使吊杆6停止;需吊杆6下降时,压力油提 供给液压马达7,使其以一定的速度反向旋转,向液压缸21左腔提供设定的压 力的液压油,拉动铁盘17克服部分弹簧24压力使其与摩擦环19之间压力减小, 起阻尼作用。所述的比例丝杠15包括丝杠41和螺母42,比例丝杠15上还设有行程开 关1ST40和行程开关2ST43,比例丝杠15的外端部设有小链轮14。上下限位 装置采用比例丝杠15的方式,当吊杆6的行程超出范围,开关动作,切断电源, 使吊杆6停止运行。在传动过程中,液压马达7通过传动轴8直接带动滚简9 转动,使钢丝绳缠绕带动吊杆6上下运动。同时运动通过大链轮13传递给小链 轮14,使比例丝杠15转动,带动螺母在左右行程开关40和43之间运动,控 制吊杆6的行程。如图5所示,所述的控制系统2包括有工控机52,工控机52分别与触摸 屏51连接和小型可编程控制器53相连,小型可编程控制器53与液压定位元件 55相连,液压定位元件55与驱动元件57相连,驱动元件56连接液压泵26, 液压泵26分别连接液压马达7和液压缸21,液压马达7通过机械传动57驱动 滚简9,液压缸21通过制动器12实现对滚简9的制动,滚简9通过滑轮系统5 与吊杆6相连,滚简9上设有位置反馈装置54,位置反馈装置54与液压定位 元件55相连。如图6所示,所述的控制系统2的液压控制回路包括油箱39,液压泵26 通过过滤器25与油箱39相连,液压泵26的输出油路分别与溢流阀27、压力 表29、蓄能器30、三位四通电液伺服阀31、第一两位两通电磁阀34—1和第 二两位两通电磁阀34—2相连,溢流阀27通过冷却器28与油箱39相连,三 位四通电液伺服阀31通过第一单向限速阀32—1和第二单向限速阀32—2与 液压马达7相连,三位四通电液伺服阀31通过冷却器28与油箱39相连,第一 两位两通电磁阀34—1和第二两位两通电磁阀34—2的出油口相连通,第一两 位两通电磁阀34_1通过高压减压阀35和第一单向阀37—1分别与第一两位 四通电磁阀38—1、第二两位四通电磁阀38—2和第三两位四通电磁阀38_2相连,第一两位两通电磁阀34—1通过阻尼回路减压阀36和第二单向阀37—2 分别与第一两位四通电磁阀38_1、第二两位四通电磁阀38—2和第三两位四 通电磁阀38—2相连,第一两位四通电磁阀38—1、第二两位四通电磁阀38— 2和第三两位四通电磁阀38—2分别与第一液压缸21 — 1、第二液压缸21—2 和第三液压缸21—3相连,第一二位四通电磁阀38—1、第二两位四通电磁阀 38—2和第三两位四通电磁阀38—2通过冷却器28与油箱39相连,高压减压 阀35和阻尼回路减压阀36通过冷却器28与油箱39相连。如图7所示,所述的控制系统2的电气控制包括电机(泵)启动按钮SB1 、 电机(泵)停止按钮SB2、吊杆上升按钮SB3、吊杆下降按钮SB4和手动制动 按钮S已5。当吊杆6需上升时,电液伺服阀31的1YA得电,泵26经过滤器26从油 箱39吸入压力油经电液伺服阀31左腔提供给液压马达7,使其以一定的速度 旋转(旋转速度由电液伺服阀31和单向限速阀32控制),同时第一两位两通电 磁阀34-1的3YA和二位四通电磁阀38的5YA、 6YA、 7YA得电,第二两位两 通电磁阀34-2的4YA失电,向液压制动器12的液压缸21左腔提供减压阀35 设定的压力的液压油,拉动铁盘17克服弹簧24压力使其与摩擦环19脱离,液 压马达7带动滚简9旋转,通过钢丝绳和滑轮组5使吊杆6以一定速度上升, 上升到最高点,触发行程开关1ST,电液伺服阀31的1YA和2YA失电使其工 作在中位,马达7停止转动,第一两位两通电磁阀34-1的3YA得电,第二两位 两通电磁阀34-2的4YA和两位四通电磁阀38的5丫A、 6YA、 7丫A失电,向液 压缸21右腔提供减压阀35设定的压力的液压油,与弹簧24—起推动铁盘17 使其压紧摩擦环19,提供制动力矩使滚简9停止,从而使吊杆6停止;需吊杆 6下降时,电液伺服阀31的2YA得电,泵26经过滤器26从油箱40吸入压力 油经电液伺服阀31右腔提供给液压马达7,使其以一定的速度反向旋转,同时 第二两位两通电磁阀34-2的4YA和二位四通电磁阀38的5YA、 6YA、 7YA得 电,第一两位两通电磁阀34-1的3YA失电,向液压缸21左腔提供减压阀36 设定的压力的液压油,拉动铁盘17克服部分弹簧24压力使其与摩擦环19之间 压力减小,起阻尼作用,滾简9旋转,通过钢丝绳和滑轮组5使吊杆6以一定8速度缓慢下降,下降到最低点,触发行程开关2ST,制动回路工作使吊杆6停 止,动作过程与上升时相同。蓄能器30起保持回路内压力的作用。回油时液压 油经冷却器28冷却后流回油箱39。
权利要求
1、一种液压驱动和控制的舞台吊杆系统,包括有滑轮系统(5)、吊杆(6)和设在天桥(3)上的驱动机(4),本发明的特征在于在所述的天桥(3)上设有泵站(1)和与驱动机(4)相连接的控制系统(2),驱动机(4)包括有底座(16),底座(16)上设有液压马达(7),传动轴(8)的一端与液压马达(7)的动力输出端相连接,滚筒(9)安装在传动轴(8)上,滚筒(9)上设有位置保持器(10);传动轴(8)的另一端通过带座外球面球轴承(33)安装在底座(16)端部的支架(11)上,支架(11)上与滚筒(9)端面对应的位置设有液压制动器(12),传动轴(8)伸出支架(11)的端部设有大链轮(13),与大链轮(13)对应设置有小链轮(14),小链轮(14)与大链轮(13)通过传动链相连接,小链轮(14)安装在比例丝杠(15)的端部,比例丝杠(15)设置在底座(16)上。
2、 根据权利要求1所述的一种液压驱动和控制的舞台吊杆系统,其特征在于 所述的液压制动器(12)的铁盘(17)通过液压缸(21)与尾盖(22)对应设 置,液压缸(21)的缸体安装在尾盖(22)上,液压缸(21)的柱塞外端与铁 盘(17)相连,尾盖(22)上与铁盘(17)对应设有弹簧(24),尾盖(22) 上还与设在滚简右端盖(18)上的摩擦环(19)对应设有导柱(20),滚简右端 盖(18)安装在轴(23)上。
3、 根据权利要求1所述的一种液压驱动和控制的舞台吊杆系统,其特征在于 所述的比例丝杠(15)包括丝杠(41)和螺母(42),比例丝杠(15)上还设 有行程开关1ST (40)和行程开关2ST (43),比例丝杠(15)的外端部设有 小链轮(14)。
4、 根据权利要求1所述的一种液压驱动和控制的舞台吊杆系统,其特征在于 所述的控制系统(2)包括有工控机(52),工控机(52)分别与触摸屏(51) 连接和小型可编程控制器(53)相连,小型可编程控制器(53)与液压定位元 件(55)相连,液压定位元件(55)与驱动元件(57)相连,驱动元件(56) 连接液压泵(26),液压泵(26)分别连接液压马达(7)和液压缸(21 ),液压马达(7)通过机械传动(57)驱动滚简(9),液压缸(21)通过制动器(12) 实现对滚简(9)的制动,滚简(9)通过滑轮系统(5)与吊杆(6)相连,滚 简(9)上设有位置反馈装置(54),位置反馈装置(54)与液压定位元件(55) 相连。
5、根据权利要求4所述的一种液压驱动和控制的舞台吊杆系统,其特征在于 所述的控制系统(2)的液压控制回路包括油箱(39),液压泵(26)通过过滤 器(25)与油箱(39)相连,液压泵(26)的输出油路分别与溢流阀(27)、 压力表(29)、蓄能器(30)、三位四通电液伺服阀(31)、第一两位两通电磁阀 (34—1 )和第二两位两通电磁阀(34—2)相连,溢流阀(27)通过冷却器(28) 与油箱(39)相连,三位四通电液伺服阀(31)通过第一单向限速阀(32—1) 和第二单向限速阀(32—2)与液压马达(7)相连,三位四通电液伺服阀(31 ) 通过冷却器(28)与油箱(39)相连,第一两位两通电磁阀(34—1 )和第二两 位两通电磁阀(34—2)的出油口相连通,第一两位两通电磁阀(34_1)通过 高压减压阀(35)和第一单向阀(37—1 )分别与第一两位四通电磁阀(38—1 )、 第二两位四通电磁阀(38—2)和第三两位四通电磁阀(38—2)相连,第一两 位两通电磁阀(34_1)通过阻尼回路减压阀(36)和第二单向阖(37—2)分 别与第一两位四通电磁阀(38—1)、第二两位四通电磁阀(38—2)和第三两位 四通电磁阀(38—2)相连,第一两位四通电磁阀(38—1)、第二两位四通电磁 闽(38—2)和第三两位四通电磁阀(38—2)分别与第一液压缸(21 — 1)、第 二液压缸(21—2)和第三液压缸(21—3)相连,第一两位四通电磁阀(38— 1)、第二两位四通电磁阀(38—2)和第三两位四通电磁阀(38—2)通过冷却 器(28)与油箱(39)相连,高压减压阀(35)和阻尼回路减压阀(36)通过 冷却器(28)与油箱(39)相连。
全文摘要
一种液压驱动和控制的舞台吊杆系统,包括有滑轮系统(5)、吊杆(6)和设在天桥(3)上的驱动机(4),其特点在于天桥(3)上设有泵站(1)和与驱动机(4)相连接的控制系统(2),驱动机(4)包括有底座(16),底座(16)上设有液压马达(7),传动轴(8)的一端与液压马达(7)的动力输出端相连接,滚筒(9)安装在传动轴(8)上,滚筒(9)上设有位置保持器(10);传动轴(8)的另一端通过带座外球面球轴承(33)安装在底座(16)端部的支架(11)上,支架(11)上与滚筒(9)端面对应的位置设有液压制动器(12),比例丝杠(15)设置在底座(16)上。其控制便捷、可靠,效率高。
文档编号B66D3/00GK101254889SQ20071030654
公开日2008年9月3日 申请日期2007年12月27日 优先权日2007年12月27日
发明者井明波, 瑾 张, 帆 王, 祝振敏, 胡赤兵, 金 褚, 邬再新, 高文元 申请人:兰州理工大学

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