一種停車設備的雙電機驅動裝置及控制方法

一種停車設備的雙電機驅動裝置及控制方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種停車設備的雙電機驅動裝置及控制方法，其技術方案的要點是針對現有兩層停車設備采用單臺電機帶動鏈條或者鋼絲繩循環曳引的安全缺陷以及針對采用單臺電機驅動兩套螺桿螺帽機構的安裝尺寸受限的不足。其中，驅動裝置為采用參數相同的兩套電機和減速箱組成兩套動力驅動機構分別驅動兩套螺桿和螺帽單元，兩個螺帽座通過鋼絲繩曳引或者通過螺桿牽引、分別對載車板兩側實施曳引或者牽引升降驅動。該驅動裝置的控制方法是采用兩個參數相同的變頻器和配套措施實現對兩臺三相異步電機的速度同步控制，有多個方案供選擇。以上裝置及控制方法達到載車板平衡同步升降以及全程自鎖防墜落的效果。
【專利說明】
一種停車設備的雙電機驅動裝置及控制方法
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及機械式停車設備技術領域，更具體地說，涉及中間兩根立柱夾持上層臺板垂直升降的兩層停車設備的上層臺板垂直升降驅動裝置及控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著汽車保有量的增加，停車場地不足的問題日趨明顯，機械式停車設備已得到廣泛應用，其中兩層停車設備的市場占有率較大。兩層停車設備中，有采用中間兩根立柱(包括對稱布局和非對稱布局)夾持上層臺板垂直升降的形式，現有設備的結構是采用單臺電機帶動鏈條或者鋼絲繩循環曳引方式，該方式使得載車板兩側的曳引支承驅動機構存在結構差異(一側為直接驅動、另一側為經過多級機械動力傳動的間接驅動)，存在載車板驅動不平衡，且任一側鏈條或鋼絲繩斷裂即產生傾覆的缺陷。最近，有提出采用單臺電機驅動雙螺桿同步升降的技術方案，該方案采用機械傳動強制同步方式保證了載車板的平衡驅動，也避免了現有設備存在的安全隱患；但在實際應用時，由于安裝尺寸受限原因，該方案的電機和減速箱位置難以合理設置，不利于推廣應用。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的在于克服現有技術中的缺點與不足，提供一種停車設備的雙電機驅動裝置及控制方法。其中，雙電機驅動裝置為采用由參數相同的兩套電機和減速箱組成的兩套動力驅動機構分別驅動兩套螺桿和螺帽單元，通過鋼絲繩曳引連結或者通過螺桿牽引連結螺帽座和載車板，使得兩個螺帽座分別對載車板兩側實施曳引升降驅動或者牽引升降驅動;該裝置的控制方法是采用參數相同的兩個變頻器和配套措施實現對兩臺三相異步電機的速度同步控制。以上裝置及控制方法達到載車板平衡同步升降以及全程自鎖防墜落的效果。
[0004]為了達到上述目的，本實用新型通過下述技術方案予以實現:一種停車設備的雙電機驅動裝置，其特征在于:所述停車設備是指中間兩根立柱夾持上層臺板垂直升降的兩層停車設備;所述電機為變頻驅動的三相異步電機;所述雙電機驅動是指由參數相同的兩套電機和減速箱組成兩個動力驅動機構，分別驅動兩套螺桿和螺帽單元，具體安裝形式采用以下兩種方式的其中一種;方式之一是指:所述電機和減速箱固定安裝在立柱的上方位置，螺桿垂直設置在立柱內部空腔位置，減速箱輸出端驅動螺桿旋轉;螺帽安裝在螺帽座之上，螺帽座能夠在立柱內部空腔作上升或下降、但不能轉動；電機正向或反向轉動、驅動螺桿正向或者反向轉動，使得螺帽帶動螺帽座上升或下降;載車板位于螺帽座的下方，兩側對應立柱位置設置有凸入立柱空腔的結構件，螺帽座與載車板凸入立柱空腔的結構件之間由至少一根鋼絲繩或者至少一根螺桿連結，螺帽座上升，通過鋼絲繩曳引載車板上升或者通過螺桿牽引載車板上升;螺帽座下降，載車板在重力的作用下隨之下降、始終保持螺帽座曳引載車板或者牽引載車板的狀態;方法之二是指:所述螺桿垂直固定設置在立柱內部空腔位置，不能轉動、不能位移;所述電機和減速箱與螺帽組合成為一個整體機構、減速箱的輸出端驅動螺帽旋轉，該整體機構位于立柱空腔位置的部件稱為螺帽座；電機正向或反向轉動、驅動螺帽正向或反向轉動，帶動螺帽座以及該整體機構作上升或下降;載車板位于螺帽座的下方，兩側對應立柱位置設置有凸入立柱空腔的結構件，螺帽座與載車板凸入立柱空腔的結構件之間由至少一根鋼絲繩或者至少一根螺桿連結，螺帽座上升，通過鋼絲繩曳引載車板上升或者通過螺桿牽引載車板上升;螺帽座下降，載車板在重力的作用下隨之下降、始終保持螺帽座曳引載車板或者牽引載車板的狀態。
[0005]之所以選擇螺帽座與載車板之間由鋼絲繩或者螺桿實行間接連結而不是把螺帽座直接與載車板緊固連結，主要是考慮載車板在實際使用的時候由于車輛駛入/駛出產生的沖擊或者機電裝置運行時產生的位置誤差或者載車板下降至地面之后支承載車板的地面水平度存在誤差，上述情況或會造成載車板一定幅度的縱向或橫向不平衡；因此，螺帽座與載車板之間采用間接連結的方式可以作為緩沖。而且，鋼絲繩連結為優選。
[0006]進一步地，基于上述一種停車設備的雙電機驅動裝置，其控制方法的特征在于:采用兩個參數相同、能夠設置為主、從驅動方式實現速度跟蹤控制的變頻器對兩臺電機分別進行驅動，其控制結果使得兩臺電機的轉動速度相同，載車板兩側的上升或下降速度相同，達到平衡升降。
[0007]目前市場上提供的通用型變頻器設置多數都具備速度跟蹤同步運行模式。本技術方案采用兩個參數相同的變頻器分別驅動兩臺參數相同的電機并實現速度跟蹤同步，是通用型變頻器速度跟蹤同步運行模式的最簡單應用，常用方法有以下兩種:方法之一是通過一個編碼器來實現。具體是設定其中一個變頻器為主變頻器，另一個變頻器為從變頻器;設定主變頻器驅動的電機為主電機，從變頻器驅動的電機為從電機;在主電機同軸安裝編碼器，兩個變頻器設置為編碼器I/O跟蹤同步運行模式，主電機同軸安裝的編碼器的信號輸出接至從變頻器的編碼器信號輸入端，使得反映主電機即時轉速的編碼器輸出作為從電機的速度給定，從變頻器追隨主電機的實際轉速對從電機實施控制。以上所述的編碼器I/O跟蹤同步在某些變頻器設置為脈沖I/O跟蹤同步，其原理和設置方法與編碼器I/O跟蹤同步相類。方法之二是通過模擬量I/O實現跟蹤同步。具體是設定其中一個變頻器為主變頻器，另一個變頻器即為從變頻器;設定主變頻器驅動的電機為主電機，從變頻器驅動的電機為從電機;兩個變頻器設置為模擬量I/O跟蹤同步運行模式，把主變頻器的模擬量輸出接至從變頻器的模擬量輸入端口，主變頻器的變頻曲線驅動主電機、其對應的模擬量輸出作為從變頻器的變頻曲線給定，使得從變頻器追隨主變頻器對從電機實施控制。由于方法二并非以主電機的實際轉速作為基準，為了補償兩臺異步電機可能存在的轉差率誤差，可以通過實測兩臺異步電機的實際轉差率，計算出對應的比例關系，然后通過相應的比例調節模擬電路或數字邏輯電路進行從變頻器驅動的模擬量調整，使得主變頻器輸出的變頻曲線與接至從變頻器的變頻曲線兩者之間考慮了補償系數。
[0008]進一步地，基于上述一種停車設備的雙電機驅動裝置，其控制方法的特征在于:采用兩個參數相同的變頻驅動單元分別驅動兩臺參數相同的電機，變頻驅動單元的變頻曲線為一個單片機分別輸出的兩路PWM信號設定，兩臺電機分別安裝有參數相同的編碼器，兩個編碼器的脈沖輸出信號分別接入單片機的高速計數器端口，由單片機進行實時脈沖數值的比較和PID運算，以其中一路PffM信號參數為基準，動態調整另外一路PWM信號的輸出參數；或者，兩個變頻驅動單元的變頻曲線為一個單片機分別輸出的兩路PWM信號設定，兩個螺帽座分別安裝有參數相同、帶信號輸出的位移檢測裝置，兩個位移檢測裝置的脈沖輸出信號分別接入單片機的高速計數器端口，由單片機進行實時脈沖數值的比較和PID運算，以其中一路PffM信號參數為基準，動態調整另外一路PffM信號的輸出參數。
[0009]以上做法為單片機對所控制的兩臺電機實現閉環控制，其控制結果使得兩臺電機的轉動速度相同或者兩個螺帽座的位移速度相同，使得載車板兩側的上升或下降速度相同，達到平衡升降。
[0010]目前工業控制用單片機同時具備多路PWM信號輸出控制、多路高速計數器信號接入以及高速運算的功能，完全滿足上述閉環控制的需求。由于停車設備載車板的水平狀態要求不高，上述方案的一種簡單處理方法是不作PID運算和實時動態調整控制，只設定一個脈沖數值差額的允許范圍，實時脈沖數值比較得出誤差數據暫時保存，當累積到差額超限時進行一次性調整補償。
[0011]進一步地，基于上述一種停車設備的雙電機驅動裝置，其控制方法的特征在于:采用兩個參數相同的變頻器分別驅動兩臺參數相同的電機;兩臺電機在使用之前須以同一個變頻曲線為基準、分別由變頻器驅動、進行實際轉差率檢測，以其中一個變頻器驅動的那一臺電機的實測轉差率作為基準轉差率，該電機為基準電機，該變頻器為基準變頻器，在基準變頻器設定的變頻曲線為基準變頻曲線;然后，以另一個變頻器驅動的另一臺電機的實測轉差率與基準轉差率的比值作為比例調節系數，據此調整另一個變頻器的變頻曲線;在實際運行過程中，兩個變頻器同步運行，但其中的基準變頻器受基準變頻曲線控制，另一個變頻器受比例調節之后的變頻曲線控制。
[0012]以上做法為根據兩臺電機不同的實際轉差率分別設置不同的變頻曲線進行控制，其控制結果使得兩臺電機的轉動速度相同，載車板兩側的上升或下降速度相同，達到平衡升降。
[0013]進一步地，基于上述一種停車設備的雙電機驅動裝置，其控制方法的特征在于:采用兩個參數相同的變頻器分別驅動兩臺參數相同的電機;兩臺電機在使用之前須在標準頻率驅動之下進行轉差率實際檢測，以其中一臺電機的實測轉差率作為基準轉差率，該電機為基準電機，為該電機設定的變頻曲線為基準變頻曲線，該基準變頻曲線指定由單片機的其中一路PffM信號輸出驅動基準電機;然后，以相同的標準頻率驅動另一臺電機的實測轉差率與基準轉差率的比值作為比例調節系數，據此調整該電機的變頻曲線，該變頻曲線指定由單片機的另一路PWM信號輸出驅動另一臺電機;在實際運行過程中，兩路PWM信號同步運行，但其中的基準電機受基準變頻曲線控制，另一臺電機受比例調節之后的變頻曲線控制。
[0014]以上做法同樣屬于根據兩臺電機不同的實際轉差率分別設置不同的變頻曲線進行控制，其控制結果使得兩臺電機的轉動速度相同，載車板兩側的上升或下降速度相同，達到平衡升降。
[0015]進一步地，基于上述一種停車設備的雙電機驅動裝置，其控制方法的特征在于:當載車板靜態時出現兩側不平衡、即處于非水平狀態，即通過調整其中一側載車板的曳引鋼絲繩的長度或者調整其中一側載車板的牽引螺桿的長度進行調整。
[0016]進一步地，基于上述一種停車設備的雙電機驅動裝置，其控制方法的特征在于:當載車板靜態時出現兩側不平衡、即處于非水平狀態，則通過實際測量得出水平差異數值，并轉換成消除該水平差異所需的電機運行驅動變頻曲線，進行專門的調整水平狀態的臨時運行;或者，直接通過手動操作電機運行進行調整。
[0017]進一步地，基于上述一種停車設備的雙電機驅動裝置，其控制方法的特征在于:增加對射光電裝置防止兩個螺帽座之間出現不平衡超限，具體做法是:在兩個螺帽座的對應位置安裝對射光電檢測裝置，兩個螺帽座處于相對水平狀態時，對射檢測裝置的信號接收端能夠正常檢測到信號發出端發出的信號；當兩個螺帽座的水平誤差超限，對射檢測裝置的信號接收端不能檢測到信號發出端發出的信號，則對射檢測裝置立即發出故障信號，觸發停車設備停止運行或者禁止停車設備運行，直到兩個螺帽座之間出現的不平衡超限故障得到排除、對射檢測裝置的信號接收端能夠正常檢測到信號發出端發出的信號。
[0018]進一步地，基于上述一種停車設備的雙電機驅動裝置，其控制方法的特征在于:所述單片機改為PLC裝置或者單板機。
[0019]與現有技術相比，本實用新型具有如下優點與有益效果:螺桿和螺帽機構的自鎖功能，使得載車板始終處于防墜落狀態；當每一側載車板的曳引鋼絲繩多于一根，且在設計時已經確保一根鋼絲繩斷裂、其他鋼絲繩完全可以安全曳引載車板，則增加設置鋼絲繩斷裂檢測裝置，即可避免因鋼絲繩突然斷裂而造成的安全事故。對于載車板同步升降的控制方法，可以根據不同的成本和精度要求采取不同的技術方案。本實用新型的推廣使用，將產生較好的社會效益和經濟效益。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型一種停車設備的雙電機驅動裝置及控制方法其中一個實施例的示意圖。圖中，I單片機;2-1第一路PffM信號;2-2第二路PffM信號;3_1—號變頻器;3_2二號變頻器;4-1 一號變頻電源;4-2 二號變頻電源;5-1—號編碼器信號；5-2 二號編碼器信號;6-1一號蝸桿蝸輪減速箱;6-2 二號蝸桿蝸輪減速箱;7-1 —號電機;7-2 二號電機;8-1 —號編碼器;8-2二號編碼器;9-1 一號螺桿;9-2二號螺桿；10-1 —號螺帽座；10_2二號螺帽座；I 1-1a一號曳引鋼絲繩之一；Il-1b—號曳引鋼絲繩之二； ll-2a二號曳引鋼絲繩之一；ll-2b二號曳引鋼絲繩之二；12載車板。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的描述。
[0022]圖1所示，為本實用新型一種停車設備的雙電機驅動裝置及控制方法其中一個實施例的示意圖。
[0023]其中，圖1的下方虛線框為該實施例的裝置示意圖。圖中可見，位于左側的一號電機7-1固定安裝在左側立柱的上方位置，一號電機7-1驅動一號蝸桿蝸輪減速箱6-1，電機輸出軸緊固連結減速箱的蝸桿，減速箱蝸輪緊固連結一號螺桿9-1; 一號螺帽座10-1設置在一號螺桿9-1之上、不能旋轉，只能上升或下降；一號螺帽座10-1的下方為載車板12，兩者之間由兩根鋼絲繩(分別為一號曳引鋼絲繩之一 Il-1a和一號曳引鋼絲繩之二 Il-1b)曳引；與一號電機7-1的輸出軸同軸安裝有一號編碼器8-1; —號電機7-1的輸出軸旋轉，驅動一號蝸桿蝸輪減速箱6-1、使得一號螺桿9-1旋轉，從而使得一號螺帽座10-1作上升或下降，并通過兩根曳引鋼絲繩使得載車板12的左側與一號螺帽座10-1同步作上升或下降；同時，一號電機7-1的輸出軸旋轉帶動一號編碼器8-1的轉盤旋轉，一號編碼器8-1對外輸出一號編碼器信號5-1。類似地，位于右側的二號電機7-2固定安裝在右側立柱的上方位置，二號電機7-2驅動二號蝸桿蝸輪減速箱6-2，電機輸出軸緊固連結減速箱的蝸桿，減速箱蝸輪緊固連結二號螺桿9-2; 二號螺帽座10-2設置在二號螺桿9-2之上、不能旋轉，只能上升或下降；二號螺帽座10-2的下方為載車板12，兩者之間由兩根鋼絲繩(分別為二號曳引鋼絲繩之一 ll-2a和二號曳引鋼絲繩之二I l_2b)曳引；與二號電機7-2的輸出軸同軸安裝有二號編碼器8-2; 二號電機7-2的輸出軸旋轉，驅動二號蝸桿蝸輪減速箱6-2、使得二號螺桿9-2旋轉，從而使得二號螺帽座10-2作上升或下降，并通過兩根曳引鋼絲繩使得載車板12的右側與二號螺帽座10-2同步作上升或下降；同時，二號電機7-2的輸出軸旋轉帶動二號編碼器8-2的轉盤旋轉，二號編碼器8-2對外輸出二號編碼器信號5-2。
[0024]從以上敘述可知，關鍵冋題在于米取何種控制方法使得一號電機7_1和二號電機7-2的旋轉同步。
[0025]圖1的上方虛線框為對應下方虛線框所示裝置的控制方法示意圖。圖中可見，單片機I的脈沖計數器輸入端口分別接收來自一號編碼器8-1的一號編碼器信號5-1和二號編碼器8-2的二號編碼器信號5-2;單片機I的13??信號輸出端口分別向一號變頻器3-1和二號變頻器3-2輸出第一路PWM信號2-1和第二路PWM信號2-2;—號變頻器3-1和二號變頻器3-2分別向一號電機7-1和二號電機7-2輸出一號變頻電源4-1和二號變頻電源4-2。
[0026]假定一號電機7-1為基準電機，則單片機I輸出的第一路PWM信號2-1為基準信號，第二路PWM信號2-2的初始值可以是與第一路PffM信號2-1相同，或者是按一號電機7-1和二號電機7-2的實測轉差率進行初步調整、與第一路PWM信號2-1存在預設比例差異的信號。當單片機I同時向一號變頻器3-1和二號變頻器3-2輸出第一路PWM信號2-1和第二路PWM信號2-2，使得一號變頻器3-1和二號變頻器3-2分別向一號電機7-1和二號電機7-2輸出一號變頻電源4-1和二號變頻電源4-2，一號電機7-1和二號電機7-2分別旋轉，使得一號編碼器8-1和二號編碼器8-2分別同步旋轉，一號編碼器8-1對外輸出的一號編碼器信號5-1和二號編碼器8-2對外輸出的二號編碼器信號5-2分別被單片機I的脈沖計數器輸入端口接收，單片機I據此進行實時脈沖數值比較和PID運算，其輸出的第一路PffM信號2-1按照原設定的基準參數繼續輸出，第二路PWM信號2-2則按動態調整后的參數輸出。上述閉環控制動作持續進行，直至停止運行的指令出現。
[0027]上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種停車設備的雙電機驅動裝置，其特征在于:所述停車設備是指中間兩根立柱夾持上層臺板垂直升降的兩層停車設備;所述電機為變頻驅動的三相異步電機;所述雙電機驅動是指由參數相同的兩套電機和減速箱組成兩個動力驅動機構，分別驅動兩套螺桿和螺帽單元，具體安裝形式采用以下兩種方式的其中一種;方式之一是指:所述電機和減速箱固定安裝在立柱的上方位置，螺桿垂直設置在立柱內部空腔位置，減速箱輸出端驅動螺桿旋轉;螺帽安裝在螺帽座之上，螺帽座能夠在立柱內部空腔作上升或下降、但不能轉動；電機正向或反向轉動、驅動螺桿正向或者反向轉動，使得螺帽帶動螺帽座上升或下降;載車板位于螺帽座的下方，兩側對應立柱位置設置有凸入立柱空腔的結構件，螺帽座與載車板凸入立柱空腔的結構件之間由至少一根鋼絲繩或者至少一根螺桿連結，螺帽座上升，通過鋼絲繩曳引載車板上升或者通過螺桿牽引載車板上升;螺帽座下降，載車板在重力的作用下隨之下降、始終保持螺帽座曳引載車板或者牽引載車板的狀態;方法之二是指:所述螺桿垂直固定設置在立柱內部空腔位置，不能轉動、不能位移;所述電機和減速箱與螺帽組合成為一個整體機構、減速箱的輸出端驅動螺帽旋轉，該整體機構位于立柱空腔位置的部件稱為螺帽座；電機正向或反向轉動、驅動螺帽正向或反向轉動，帶動螺帽座以及該整體機構作上升或下降;載車板位于螺帽座的下方，兩側對應立柱位置設置有凸入立柱空腔的結構件，螺帽座與載車板凸入立柱空腔的結構件之間由至少一根鋼絲繩或者至少一根螺桿連結，螺帽座上升，通過鋼絲繩曳引載車板上升或者通過螺桿牽引載車板上升;螺帽座下降，載車板在重力的作用下隨之下降、始終保持螺帽座曳引載車板或者牽引載車板的狀態。
【文檔編號】H02K7/06GK205453391SQ201620208709
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月18日
【發明人】梁崇彥
【申請人】梁崇彥