專利名稱：傾斜提升單元和傾斜提升機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種如權利要求1前序部分所述的傾斜提升單元。這 種類型的傾斜提升單元能夠沿一具有可變傾角的導向裝置移動，并是 設計來輸送載荷的。所述載荷可以是一行走不便并坐在位于傾斜提升 單元上的椅子上或者坐在位于傾斜提升單元平臺上輪椅中的人。這種 類型的傾斜提升單元通常用于樓梯，因此也被稱為樓梯提升機。
背景技術：
EP-A1-1.125.882公開了一種具有支架的傾斜提升單元，該支架是 設計來由導軌支撐并沿導軌移動的。 一椅子可旋轉地連接至支架。該 椅子由控制單元保持在相對于垂直位置豎直的位置上，所述控制單元 未具體描述。所述支架包括兩個齒輪機構，所述齒輪機構具有電機以使傾斜提 升單元向前移動。齒輪機構以球窩接頭的方式連接至支架。每個齒輪 機構具有一與導軌齒條嚙合的齒輪。控制單元驅動一致動電機，該致動電機可通過齒輪使椅子相對于 支架旋轉。上面所描述的樓梯提升機被申請人在市場上銷售并且包括一電子 控制單元，來自于安裝在椅子上的傾斜度傳感器的信號被提供至該電 子控制單元。這種已知的傾斜提升單元的缺點在于采用傾斜度傳感器的控制設 備相對較慢，從而導致傾斜提升單元的速度受到限制。發明內容本發明的目的在于提供一種傾斜提升單元，所述傾斜提升單元至 少部分消除了上述缺點，或者說本發明的目的在于無論如何提供了一 種替代物。本發明通過如權利要求1所述的傾斜提升單元實現上述目的。 設計了一種傾斜提升單元，用于沿具有可變傾角的導向裝置輸送 載荷。該傾斜提升單元包括一輸送單元，該輸送單元設計來由導向裝 置支撐并沿導向裝置移動。該傾斜提升單元還包括一載荷托架，例如 一可旋轉地連接至輸送單元的椅子或輪椅平臺。該傾斜提升單元還包 括用于相對于輸送單元旋轉載荷托架的旋轉裝置，和用于以載荷托架 相對于垂直位置占據一期望定向的方式驅動旋轉裝置的控制單元。輸 送單元包括一輸送框架和至少兩個齒輪機構。每個齒輪機構可旋轉地 連接至輸送框架，且每個齒輪機構包括至少一個齒輪。所述齒輪用于 與導向裝置的齒條嚙合。所述傾斜提升單元還包括用于檢測齒輪旋轉 差異的檢測裝置。控制單元是設計來基于檢測裝置的觀測值驅動旋轉 裝置的。在向上彎曲處，導向裝置沿其下側(即沿外部彎曲)的長度比其 上側的長度長。在向下彎曲處則相反。已知的傾斜提升機中，齒條沿 導向裝置的下側延伸，但在本發明的范圍內齒條也可沿上側延伸。從 在下側具有齒條的導向裝置開始，當經過向上彎曲處時兩個齒輪機構 的齒輪之間的距離將增大。反之，對于向下彎曲處的情況則相應距離 減小。這一距離上的改變轉變為齒輪轉數的暫時差異。通過檢測這種 差異，可以分別檢測提升裝置何時進入或離開彎曲處。基于這種檢測， 控制單元使得旋轉裝置沿相反方向旋轉載荷托架。通過這種方式，本 發明提供了一種當載荷托架傾斜度改變時能立即反應的傾斜提升單 元，并因此使得更加快速的控制設備和提升機的更高速度成為可能。本發明還涉及一種包括一傾斜提升單元和一導向裝置的傾斜提升機。優選的實施方式在從屬權利要求中限定。特別地，傾斜提升機的導向裝置是一包括齒條的導軌。這一齒條 確保了軌道和齒輪間的可靠連接。更特別地，從垂直截面看去，齒條大致延伸到導軌的中心軸線的 垂直下方或垂直上方。由于齒條的這種定向，使得相對簡單的控制單 元成為可能。從而齒條成為導軌向上或向下曲線的直接量度。
基于附圖的描述，本發明將得到更具體的解釋，其中圖1示出了根據本發明的樓梯提升機；圖2示出了用于圖1所示的樓梯提升機的導軌；圖3示出了圖1的樓梯提升機的局部剖視后視圖；圖4示出了圖1的樓梯提升機的齒輪機構的細節。圖5示出了圖4的齒輪機構的立體后視圖。圖6示出了根據本發明的樓梯提升機的控制圖。
具體實施方式
一傾斜提升機，在這里指一樓梯提升機，在圖1中總體性地以附 圖標記1表示。樓梯提升機1包括一根據本發明的樓梯提升單元2和 一以導軌3為形式的導向裝置，所述導向裝置僅部分示出。在這里導 軌3例如沿一樓梯延伸并可具有各種傾角。樓梯提升單元2包括一負載單元或椅子4以及一輸送單元5，該輸 送單元也可被稱為支架或電機單元。支架5可移動地連接至導軌3且 能夠沿導軌移動(如下面附圖所示)。椅子4包括一安裝有折疊扶手7的靠背6。椅子4還包括一座位8， 一椅子平板9在所述座位的下方向下延伸。在椅子平板9的底部有一 折疊擱腳板10。椅子4還包括一安全帶11和位于一個扶手上的控制元 件12。圖2示出了導軌3的一部分的細節。導軌3包括一管子21、 一齒 條22、 一支撐帶23和附著點24，這里管子21為圓柱形管子。附著點 24用來連接至支撐體25 (圖3)，支撐體隨后連接至一固定物體，例 如樓梯的臺階。支架5包括一外殼28和一框架29。在圖3中，外殼28被部分切 除以顯示出支架5的內部。在圖3中部分示出的可旋轉連接30將椅子平板9連接至支架5， 進而將椅子4連接至支架5。支架5上具有以致動電機31為形式的旋 轉裝置，這里所述致動電機31為電致動電機。致動電機31連接至椅 子4，這里的連接方式使得致動電機31可以被驅動，從而相對于支架5旋轉椅子4。支架5還包括兩個用于致動電機31和支架5的驅動器36 (圖4) 的電池35，驅動器36將在下面描述。支架5還具有控制單元37，這 里所述控制單元37為一電子控制單元。控制單元37電連接至致動電 機31、支架5的驅動36、電池35和下面將要描述的傳感器。支架5包括兩個齒輪機構41，其在圖4和圖5中詳細示出。每個 齒輪機構41被連接至框架29以形成球窩接頭且每個齒輪機構至少部 分為球形。每個球形齒輪機構41具有一通道42，當安裝支架5后導軌3通過 該通道延伸。支撐輪43圍繞通道42布置，其中支撐輪42在安裝狀態 下擠靠導軌3的管子21。從而導軌3可支撐支架5。在這里所描述的實施例中，齒輪機構41包括金屬主體45，該金屬 主體45的外表面的至少部分為凸起44。該凸起部分44以類似于球窩 接頭的方式容納于支架5的框架29中，如圖3所示。從而，齒輪機構 41能夠繞它們假想的中心(未用附圖標記表示)旋轉。齒輪機構41 可根據導向裝置3的進程彼此獨立地占據一個位置。主體45也容納驅動器36，該驅動器36包括一齒輪49、傳動裝置 (圖中不可見)和一電機51。齒輪49與導軌3的齒條22嚙合。齒輪 49在電機51的驅動下沿齒條22移動，從而使支架5沿導軌3向上和 向下移動，并進而使整個樓梯提升機1沿導軌3向上和向下移動。連接至控制單元37的傳感器包括用于檢測齒輪旋轉差異的檢測裝 置，這里所述檢測裝置在形式上是兩個旋轉脈沖發生器或編碼器55以 及傾斜度計(未示出)，所述傾斜度計也被稱為傾斜或水平傳感器。 該傾斜度計設置在椅子4上。每個旋轉脈沖發生器55被連接至各齒輪機構41的齒輪49以使其 可被驅動。旋轉脈沖發生器55發出電脈沖，該電脈沖是對齒輪49的 旋轉的量度。這種脈沖發生器的優點在于在很多情況下其中一個已用 于驅動各個支架電機。因而采用這種脈沖發生器是一種有利的解決方 案。齒輪機構41的假想中心沒有設置在齒條22上。因而，由于在導 軌3內的向上彎曲，齒輪機構41相對于彼此的旋轉轉變為齒輪49之間的更大的距離。由于前部齒輪機構41的齒輪49在此暫時進行比后 部齒輪機構41更大數量的旋轉，距離上的相應增加可被編碼器55檢 測。因此，導向裝置3尤其是齒條22的傾斜度的改變立即被控制單元 37獲知，而無需將該信息預先存儲在一存儲器中。通過利用足夠精確的旋轉脈沖發生器，不僅能獲知支架5進入向 上的彎曲還是進入向下的彎曲，還有可能推導出各自的彎曲半徑，從 而使得致動電機31的速度可被相應地調整。由于傾斜度傳感器相對較慢且檢測受致動電機31的影響，與齒輪 旋轉差異相關的信號比椅子4上的傾斜度傳感器的信號更穩定、更好 且可被更快速地獲得。傾斜度傳感器主要被作為一種附加的安全措施 并提供關于椅子實際定向的信號，以補償控制信號中的任何偏差。圖6示出了用于根據本發明的傾斜提升單元的控制圖100，其可在 例如上面所描述的樓梯提升單元2的控制單元37中實現。在控制圖100 中，傾斜提升單元的下列元件被以圖表形式說明椅子104、支架105、 椅子電機131、支架電機151和152以及用于支架電機的編碼器155 和156。該圖表中示出的傾斜提升單元的傳感器還包括一用于椅子電機 131的編碼器或旋轉脈沖發生器160和一傾斜度計或傾斜傳感器161。在162中，編碼器155和156的信號被互相比較。任何的差異都 被提供給放大器163。放大器163的第二輸入由表示支架105的速度的 信號形成，該信號通過微分器164從支架105的編碼器信號155推導 出。放大器163提供一表示支架105繞一軸旋轉速度的信號Vpc，該軸 大致與支架105的速度的水平部件正交。原則上，該第一信號足以保 持椅子104平直。畢竟，椅子電機131必須以與支架105的旋轉速度 成反比的速度旋轉。通過一校正因子Kpv，第一信號在164中與第二控制信號相加。該 第二控制信號來自傾斜傳感器161并在165中與期望的信號Pc比較。 該期望信號對應于傾斜傳感器的一位置，該位置在載荷托架相對于垂 直位置取得期望定向時實現。在164中，產生的誤差信號PE通過因子 Kp與上面所提到的編碼器155和156的信號相加。產生的信號是對椅 子電機131的期望旋轉速度(Vc)的量度。在166中，這一信號與椅子電機131的實際速度VF比較，該實際速度通過微分器167從編碼器 160中獲得。通過一常規的比例積分微分控制器(PID控制器)168， 生成一用于椅子電機131的控制信號lc。在不背離本發明范圍的前提下可以進行各種變換。因而，每個齒 輪機構可具有一驅動電機。然而，僅有其中一個齒輪機構的其中一個 齒輪待驅動也是有可能的。在后一種情形下，第二齒輪機構具有一與 齒條嚙合的齒輪，以能夠檢測該齒輪的旋轉。正如描述的那樣，脈沖發生器可直接連接至齒輪。然而，脈沖發 生器也可通過齒輪傳動裝置連接至與齒條嚙合的齒輪。因而，脈沖發 生器可位于驅動電機的軸上。選擇性的檢測裝置包括一微分器，該微分器被置于兩個齒輪機構 的兩個齒輪之間，以使其可被驅動。該微分器可具有一脈沖發生器或 其他傳感器。通過所述微分器，該傳感器檢測出兩個齒輪是以相同的 速度移動還是兩個齒輪的其中一個齒輪的移動速度比另一個快。這個 信號可被直接提供給控制設備而無需比較兩個編碼器信號，如參考圖6 所描述的那樣。可選擇地，檢測裝置和控制單元也可以被設計為機械裝置。在這 種情況下，檢測裝置又包括，例如一微分器。微分器的驅動齒輪直接 通過齒輪傳動裝置驅動椅子以相對于支架調整椅子。這種情況下，相 關齒輪傳動裝置被看作是旋轉裝置，且相關齒輪之間的傳動比被看作 是控制單元。根據本發明的傾斜提升單元也可以是運輸單元而非樓梯提升機。 因而，根據本發明的傾斜提升單元也可沿一不同的導向裝置延伸，如 軌道和齒條的組合，正如通常所說的齒條軌道(rack railway)。還可提供一輪椅平臺而非椅子，其中輪椅平臺以本發明中描述的 方式被保持于水平位置。載荷托架與支架間的可旋轉連接可通過一軸實現，例如一電致動 電機接合至該軸上，如上面所述。可選擇地，可旋轉連接和旋轉裝置 可被集成，例如以兩個動力缸的形式，如液壓缸或氣壓缸。這兩個缸 彼此隔一定距離布置，并且通過第一端部連接至支架并通過第二端部 連接至載荷托架。兩個動力油缸以相反方向移動這一事實使得載荷托架相對于支架旋轉運動。通過上述控制設備，傾斜傳感器提供額外的精確性和/或安全性。 原則上，根據本發明的控制也可不借助傾斜傳感器而執行。以這種方式，本發明提供了一種具有檢測裝置的傾斜提升單元， 該檢測裝置用于檢測與齒條嚙合的齒輪的旋轉中的差異。這就產生了 可用于調整載荷托架的信號。其優勢在于，控制設備對軌道內彎曲的 反應比(僅)使用一個傾斜度傳感器的情況更快。在該情況下，由于 向上和向下彎曲能夠通過檢測裝置直接讀出，不必存儲關于導軌的數 據。由于所需的大部分硬件在現有的樓梯提升機中已經存在，因而這 也是一種經濟的解決方案。
權利要求
1、一種傾斜提升單元(2)，用于沿具有可變傾角的導向裝置(3)輸送載荷，包括一輸送單元(5)，該輸送單元設計來由導向裝置(3)支撐并沿導向裝置(3)移動，一載荷托架(4)，例如椅子或輪椅平臺，該載荷托架可旋轉地連接至輸送單元(5)，旋轉裝置(31)，該旋轉裝置用于相對于輸送單元(5)旋轉載荷托架(4)，以及一控制單元(37)，該控制單元以載荷托架(4)相對于垂直位置占據一期望定向的方式驅動旋轉裝置(31)，其中輸送單元(5)包括一輸送框架(29)和至少兩個齒輪機構(41)，其中每個齒輪機構(41)可旋轉地連接至輸送框架(29)并且每個齒輪機構包括至少一個齒輪(49)，所述齒輪用于與導向裝置(3)的齒條(22)嚙合，其特征在于用于檢測齒輪(49)旋轉差異的檢測裝置(55)，其中控制單元(37)是設計來基于檢測裝置(55)的觀測值驅動旋轉裝置(31)的。
2、 如權利要求1所述的傾斜提升單元(2)，其中檢測裝置(55) 包括電子檢測裝置。
3、 如權利要求2所述的傾斜提升單元(2)，其中所述電子檢測 裝置包括至少一個旋轉脈沖發生器(55)。
4、 如權利要求3所述的傾斜提升單元(2)，其中所述至少兩個 齒輪機構(41)的每個齒輪(49)可旋轉地連接至一分離的旋轉脈沖 發生器(55)。
5、 如前述權利要求中任一項所述的傾斜提升單元(2)，其中控制單元(37)是電子控制單元。
6、 如前述權利要求中任一項所述的傾斜提升單元(2)，還包括 用于檢測載荷托架(4)相對于垂直位置的角度的傾斜度計(161)， 其中控制單元(37)是設計來部分地基于傾斜度計(161)的觀測值驅 動旋轉裝置(31)的。
7、 一種傾斜提升機(1),包括如前述權利要求中任一項所述的 傾斜提升單元(2)和一導向裝置(3)。
8、 如權利要求7所述的傾斜提升機(1)，其中導向裝置(3)是 一導軌(3)且包括一齒條(22)。
9、 如權利要求8所述的傾斜提升機(1)，其中從垂直截面看去， 齒條(22)大致延伸到導軌(3)的中心軸線的垂直下方或垂直上方。
全文摘要
沿具有可變傾角的導向裝置(3)輸送載荷的傾斜提升單元(2)。傾斜提升單元(2)包括由導向裝置(3)支撐并沿導向裝置(3)移動的輸送單元(5)。傾斜提升單元(2)包括可旋轉連接至輸送單元(5)的載荷托架(4)。傾斜提升單元(2)包括旋轉裝置(31)和以載荷托架(4)相對垂直位置占據期望定向的方式驅動旋轉裝置(31)的控制單元(37)。輸送單元(5)包括輸送框架(29)和二齒輪機構(41)。齒輪機構(41)可旋轉連接至輸送框架(29)且包括齒輪(49)。齒輪(49)與導向裝置的齒條(22)嚙合。傾斜提升單元(2)還包括檢測齒輪(49)旋轉差異的檢測裝置(55)。控制單元(37)基于檢測裝置(55)的觀測值驅動旋轉裝置(31)。
文檔編號B66B9/08GK101268007SQ200680033350
公開日2008年9月17日 申請日期2006年10月5日 優先權日2005年10月6日
發明者D·弗羅伊金德維日 申請人:自由提升有限公司