一种轻量化单链条同步升降装置的制作方法

本发明属于升降驱动和传动设备，应用于立体车库和立体仓库行业，具体为一种轻量化单链条同步升降装置。

背景技术：

1、在现代城市建设与交通规划中，停车设施的高效性和空间利用率至关重要，载车板提升技术作为立体车库的核心，常见的有钢丝绳提升和链条提升等两种方式，这两种提升方式，现有技术各有优缺点：

2、传统钢丝绳提升方式最突出的优点是钢丝绳价格便宜，运行噪声低，但需要配套带有左右两个大卷筒的同步提升大轴，重量较重、成本较高，导致该传统钢丝绳提升方式总体造价很高，而且卷筒体型庞大，占用设备空间也很大。

3、传统链条提升方式，一般采用电机驱动并传动同步提升大轴，大轴两端带有主动链轮，两侧的纵梁上，安装有牵引链条与主动链轮啮合，牵引链条一端连接两根提升链条，其中一根提升链条绕经载车板前吊点上方的转向链轮后向下连接前吊点；另外一根提升链条依次绕经循环链轮和后吊点上方的转向链轮后向下连接后吊点、并且该提升链条中段某点与牵引链条另一端直接相连，通过这样的设计，牵引链条处于主动链轮下方段处于张紧状态而避免运行时向下塌落。该传统链条提升方式，同步提升大轴两端连接的主动链轮体积小占用设备空间小，但提升链条价格昂贵，运行噪音大，润滑油容易蹭赃司机衣物，并且左右共两套牵引链条及同步提升大轴的造价也很高。

4、两种传统提升方式造价成本高昂是共同特点，如何降低提升方式的成本，成为人们共同研究的课题，并且不断涌现出多种解决方案，比如：发明人早期提出过“一种用于停车设备的绳链组合式升降机构”(专利申请号201520070771.8)技术方案，将两根提升钢丝绳固定连接在牵引链条的一端实现同步提升并节省成本，其他还有很多类似的技术方案采用相同的方案实现同步提升并节省成本，比如“一种二层升降横移车库链条钢绳组合结构”(专利申请号202020310973.6)。但发明人采用产品验证该技术方案时，却发现，中段某点直接与牵引链条直接相连的那根提升钢丝绳在升降过程中，因内部捻制应力释放(如弯曲应力、扭转应力)和外部载荷冲击，会产生自转扭矩，此扭矩通过钢丝绳与链条链轴的刚性连接，直接传导至链条，导致牵引链条被迫扭转。产品试验已经证明：牵引链条的扭转会改变链节与链轮的啮合角度，导致局部应力集中、磨损加剧，甚至跳齿或断裂，并且固定在牵引链条上的开关挡块因为扭转导致不能触碰到行程开关的滚轮，导致安全保护失效。

5、由此可见，人们一直在不断探索如何组合利用钢丝绳提升和循环链条驱动各自的优点，以图降低成本，但都未能能解决技术方案存在的安全问题，都未能实现这些技术方案的产业化应用！

6、如何在现有技术方案的基础上，解决牵引链条扭转的安全隐患，并进一步降低提升装置的成本，成为人们研究的重要课题。

技术实现思路

1、本发明为解决上述现有存在的不足和缺陷，发明人进行技术改进，提出了一种轻量化单链条同步升降装置。

2、首先，通过一根牵引链条固定连接四根钢丝绳一端，四根钢丝绳经过滑轮组的转向、另外一端分别连接载物板的四个吊点；仅需要电机驱动链轮带动牵引链条往复运动，四根钢丝绳就能跟着牵引链条一起同步带着载物板实现升降并始终保持水平，实现四个吊点同步上升或者同步下降，将发明人原专利技术方案中的一根牵引链条同步带动两根提升钢丝绳实现单侧吊点的同步升降，变成了一根牵引链条可同步带动四根提升钢丝绳实现两侧全部吊点的同步升降，这样省去了复杂的大轴同步传动机构和一套牵引链条，可较大幅度进一步降低成本；

3、其次，针对原有专利技术方案中牵引链条容易扭转的缺陷，发明人将牵引链条首尾相连的连接组件与提升钢丝绳在结构上彻底分开，所有提升钢丝绳只管提升重物而不再兼作牵引链条首尾相连的共享段器件，代之以独立的张紧连接组件，该张紧连接组件可以是规格尺寸较小并价格便宜的小号链条，也可以是规格尺寸较小并价格便宜的两根小号钢丝绳。当牵引链条首尾相连采用小号链条时，该小号链条无捻制应力释放问题、自身并不会扭转，因此牵引链条无扭转可能。当牵引链条首尾相连采用两根钢丝绳(也可以是多根钢丝绳，本发明仅以双钢丝绳为例说明)时，采用一根小号钢丝绳一头水平穿过连接块的过孔后折返形成双钢丝绳，该双钢丝绳绕经带有双槽的从动轮后，再绷紧固定连接到牵引链条下段端头链轴两个连接点上，连接点间距约等于从动轮上的槽间距，如此一来，无论单根钢丝绳捻向是左捻结构还是右捻结构，经过穿孔折返后的两根钢丝绳捻向相反，单绳的自转扭矩会通过牵引链条链轴形成力偶平衡，整体扭矩矢量之和接近零，牵引链条不会发生宏观扭转，并且由于从动轮带有双槽，两根钢丝绳在双槽的限位下，靠近从动轮的那一段钢丝绳间距和高度都是固定的，绷紧后施加给牵引链条链轴上两个连接点的拉力趋向于保持链条链轴的水平运行，而不是趋向于链轴在垂直方向旋转，因此，彻底解决了牵引链条扭转的顽疾！

4、本发明结构简单、同步效果好、成本低廉，尤其可以彻底杜绝牵引链条扭转而带来的安全隐患！适用于立体车库、物流仓储等场景。

5、具体的，本发明是这样实现的：一种轻量化单链条同步升降装置，包括横梁、纵梁、可升降的载物板，驱动电机，安装在横梁上，通过传动组件连接并驱动主动链轮转动；主动链轮，安装在靠近驱动电机一侧的纵梁端部，与牵引链条啮合连接，能驱动牵引链条正向移动或反向移动；牵引链条，与主动链轮连接，沿其中一条纵梁的长度方向布置安装，牵引链条上安装有连接块，连接块与四根钢丝绳的一端连接，钢丝绳的另一端则分别吊装连接至载物板的四个吊点；转向轮组，包括若干个转向轮，安装在纵梁和\或横梁上，用于引导钢丝绳的分布位置和作为转向引导，使得钢丝绳延伸至两条纵梁的两端并转向垂下连接至载物板的四个吊点；当驱动电机正转或反转时，能带动四条钢丝绳同步上收或下放，从而使载物板在升降过程中始终保持水平状态；控制主动链轮的旋转行程使得主动链轮始终与牵引链条啮合。

6、进一步的，所述传动组件包括：电机链轮，与驱动电机的输出轴直连；从动链轮，安装在纵梁上，位于电机链轮下方或上方，通过电机链条在电机链轮与从动链轮之间传动连接，从动链轮与主动链轮同轴连接；所述牵引链条的一端连接连接块，张紧连接组件两端分别连接至连接块和牵引链条另一端，牵引链条和张紧连接组件首尾闭环连接，并安装在主动链轮和从动轮之间。

7、进一步的，所述张紧连接组件为尺寸规格小于牵引链条的单根小号链条，小号链条的一端与连接块的一端连接，另一端与牵引链条的另一端连接，所述从动轮为与小号链条适配的从动链轮，作为优选，该小号链条一端或中段可安装张紧器，通过张紧器可收紧小号链条，以控制牵引链条的悬垂挠度在合理范围。

8、进一步的，所述张紧连接组件为小号钢丝绳，因单根钢丝绳在循环往复运动中容易产生扭转，进而带动牵引链条无规律扭转，埋下安全隐患，降低牵引链条和主动链轮地寿命，作为优选，张紧连接组件采用双绳结构，由一根小号钢丝绳在连接块穿孔后折返引出两根水平小号钢丝绳，绕经从动轮后，两根小号钢丝绳水平连接到牵引链条另外一端链轴上。这样，折返后的两根小号钢丝绳呈现出捻向相反的结构，两根钢丝绳各自的自转扭矩会通过牵引链条链轴形成力偶平衡，整体扭矩矢量之和接近零，牵引链条不会发生宏观扭转，并且由于从动轮带有双槽，双钢丝绳在双槽的限位下，靠近从动轮的那一段钢丝绳间距和高度都是固定的，绷紧后施加给牵引链条链轴上两个连接点的拉力趋向于保持链条链轴的水平运行，而不是趋向于链轴在垂直方向旋转，因此，彻底解决了牵引链条扭转的顽疾！作为优选，该小号钢丝绳与牵引链条链轴相连的其中一个连接点可安装张紧器，通过张紧器可收紧该小号钢丝绳，该小号钢丝绳在连接块穿孔处可自由滑移，进而收紧折返后的另外一根钢丝绳，即两根钢丝绳均被收紧，以控制牵引链条的悬垂挠度在合理范围，实现单套张紧器即可张紧两根小号钢丝绳。牵引链条的扭转问题得以彻底解决而使得本装置的安全性和使用寿命大大提高。

9、进一步的，所述连接块上设置有：第一销孔，用于与牵引链条固定连接；钢丝绳穿绳孔，用于穿入四根钢丝绳并形成紧固连接；第二销孔，用于与张紧连接组件的一端固定连接。

10、进一步的，所述四根钢丝绳由两根钢丝绳各自的一端穿绕过所述钢丝绳穿绳孔后，各自钢丝绳的两端头分别均通过转向轮组与载物板的吊点连接，使两根钢丝绳呈对折式穿绕安装在连接块上；且钢丝绳穿绳孔可以是只能穿过一根钢丝绳的多个小孔，也可以是可同时穿过多根钢丝绳的大孔，可让两根钢丝绳呈上下叠放结构穿绕而过。

11、进一步的，所述张紧连接组件并不承受提升重物所施加的拉力，而仅仅承受为保持牵引链条的悬垂挠度在合理范围所需要的拉力，既可选用小号钢丝绳也可选用小号链条、或者选用其他不易被拉伸的柔性绳索类、带状类材料，当选用小号链条时，连接块上的第二销孔通常开在连接块端头靠下位置，当选用小号钢丝绳时，连接块上的第二销孔通常开在钢丝绳穿绳孔的下方，或共用钢丝绳穿绳孔，钢丝绳穿绳孔的大小足以同时穿过两根提升钢丝绳和一根张紧钢丝绳，可让两根提升钢丝绳和一根张紧钢丝绳呈上下叠放结构穿绕而过。

12、进一步的，所述连接块呈板状结构，并设置有若干开孔，分别在两侧通过第一压板和第二压板使用紧固螺栓上紧，以将四根穿入的钢丝绳进行压紧固实；所述连接块和第一压板、第二压板上开有多条对称的凹槽，钢丝绳穿绳孔靠近第一销孔并连通凹槽，提升钢丝绳均被两侧的压板压紧在凹槽内。将两根钢丝绳穿过钢丝绳穿绳孔对折后变成正反两面各有两根提升钢丝绳，该四根提升钢丝绳均被两侧的压板压紧在凹槽内，连接块和压板为四根提升钢丝绳提供足够的摩擦力，四根提升钢丝绳在凹槽内不至于产生滑移，使得钢丝绳对折处不承受拉力，但当压板松动时，在重物施加的拉力作用下，钢丝绳对折段被拉向钢丝绳穿绳孔边并抵死并承受拉力，而设计选型的提升钢丝绳抗拉强度远大于该拉力，该方式将两根钢丝绳变成四根独立的提升钢丝绳使用，但压板松动甚至不起作用时，载物板不会倾覆或坠落，起到了安全保护作用。

13、进一步的，所述两根提升钢丝绳穿过钢丝绳穿绳孔时的对折段留有一定的冗余长度作为压板松紧观察绳使用，当压板稍微松动时，该冗余钢丝绳段的一部分被拉入凹槽内，检修人员观察到这一位移发生时，即可立即维护检修。

14、进一步的，所述张紧钢丝绳一头穿过第二销孔(或共享的钢丝绳穿绳孔)后折返成两根张紧钢丝绳，连接块和第一压板、第二压板将两根张紧钢丝绳限位在对应的凹槽内，凹槽直径既可以大于张紧钢丝绳的直径也可以小于张紧钢丝绳的直径，当凹槽直径较大时，张紧钢丝绳能在凹槽内自由滑移，只要其中一根张紧钢丝绳一端安装有张紧器即可张紧两根张紧钢丝绳，当凹槽直径较小时，也只要其中一根张紧钢丝绳一端安装张紧器，先张紧两根张紧钢丝绳然后再上紧螺栓将第一压板和第二压板紧固，使得两根张紧钢丝绳不再滑动。

15、进一步的，所述转向轮组包括六个转向轮，其中两个转向轮为横向转向轮，布置在远离驱动电机的横梁和两根纵梁的交叉处，用于将牵引链条连接的其中两根提升钢丝绳进行二次90°水平转向而引导至另一根纵梁上；每根纵梁上均布置有二个竖向转向轮，该四个竖向转向轮分布位置对应于载物板的四个吊点的正上方，各用于引导一根提升钢丝绳垂线方向转向后连接至载物板对应的吊点。

16、进一步的，六个转向轮包括：第一转向轮，安装在与牵引链条同一侧的纵梁上远离驱动电机的一端，具有两条绳槽，其中一根提升钢丝绳转向后与下方的载物板吊点连接，另一根转向后接入第二转向轮；第二转向轮，安装在牵引链条同一侧的纵梁上靠近驱动电机的一端，经第一转向轮转向后引来的那根提升钢丝绳绕过第二转向轮转向后与下方的载物板吊点连接；第三转向轮，安装在与牵引链条同一侧的纵梁上远离驱动电机的一端与横梁的交叉位置，具有两条绳槽，横向转动将两根提升钢丝绳水平转向90°后沿横梁延伸至第四转向轮；第四转向轮，安装在另外一根纵梁与上述横梁的交叉位置，具有两条绳槽，横向转动将两根提升钢丝绳转向90°沿另外一根纵梁延伸至第五转向轮和第六转向轮；第五转向轮，安装在另一侧的纵梁上靠近第四转向轮的一端，其中位于第三转向轮和第四转向轮中位置较低绳槽中的那根提升钢丝绳绕过第五转向轮转向后与下方的载物板吊点连接，其中位于第三转向轮和第四转向轮中位置较高绳槽中的那根提升钢丝绳延伸至第六转向轮；第六转向轮，安装在另一侧的纵梁上远离第四转向轮的一端，从第四转向轮引来的那根提升钢丝绳绕过第六转向轮转向后与下方的载物板吊点连接。

17、进一步的，所述转向轮组包括七个转向轮，其中两个转向轮为横向转向轮，布置在安装驱动电机的横梁和两根纵梁的交叉处，用于将牵引链条连接的其中两根提升钢丝绳进行二次90°水平转向而引导至另一根纵梁上；每根纵梁上均布置有二个竖向转向轮，该四个竖向转向轮分布位置对应于载物板的四个吊点的正上方，各用于引导一根提升钢丝绳垂线方向转向后连接至载物板对应的吊点；牵引链条同一侧的纵梁上远离驱动电机的一端还安装有一个竖向转向轮，用于引导牵引链条上固定连接的其中两根提升钢丝绳转向360°后折返引至上述两根横向转向轮，再引至另外一根纵梁上的二个竖向转向轮。

18、进一步的，七个转向轮包括：第一转向轮，安装在与牵引链条同一侧的纵梁上远离驱动电机的一端，具有两条绳槽，其中一根提升钢丝绳转向后与下方的载物板吊点连接，另一根转向后接入第二转向轮；第二转向轮，安装在牵引链条同一侧的纵梁上靠近驱动电机的一端，经第一转向轮转向后引来的那根提升钢丝绳绕过第二转向轮转向后与下方的载物板吊点连接；第三转向轮，安装在与牵引链条同一侧的纵梁与安装有驱动电机的横梁的交叉位置，具有两条绳槽，横向转动将两根提升钢丝绳水平转向90°后沿横梁延伸至第四转向轮；第四转向轮，安装在另外一根纵梁与安装有驱动电机的横梁的交叉位置，具有两条绳槽，横向转动将两根提升钢丝绳转向90°沿另外一根纵梁延伸至第五转向轮和第六转向轮；第五转向轮，安装在另一侧的纵梁上远离第四转向轮的一端，其中位于第三转向轮和第四转向轮中位置较高绳槽中的那根提升钢丝绳绕过第五转向轮转向后与下方的载物板吊点连接，其中位于第三转向轮和第四转向轮中位置较第绳槽中的那根提升钢丝绳延伸至第六转向轮；第六转向轮，安装在另一侧的纵梁上靠近第四转向轮的一端，从第四转向轮引来的那根提升钢丝绳绕过第六转向轮转向后与下方的载物板吊点连接。

19、进一步的，所述横梁和纵梁组成的提升框架的下方，既可以安装多根立柱而成为具有固定升降功能的设备，也可以安装多套水平行走轮，成为既有水平横移又具有垂直升降功能的设备、或者成为既有水平纵移又具有垂直升降功能的设备。当本轻量化单链条同步升降装置用于机械式停车设备行业时，所述载物板为载车板，在所述提升框架四个角位置下方安装四根立柱，可成为简易升降类机械式停车设备；在所述简易升降类机械式停车设备的基础上，其地面层增加安装横移载车板后，即可成为升降横移类机械式停车设备；当提升框架四个角位置安装带有驱动的水平移动轮时，本装置可变成升降横移类机械式停车设备中位于中间层的即可升降升降又可横移的载车板装置，组合成多层升降横移类机械式停车设备。

20、本发明的工作原理：驱动电机安装在横梁上，电机启动后，其输出轴驱动直连的电机链轮转动，电机链轮啮合带动电机链条传动从动链轮转动，传动链轮转动带动同轴连接的主动链轮转动，主动链轮啮合传动牵引链条作正向或反向移动。牵引链条沿纵梁长度方向布置，其一端连接连接块，另一端与张紧连接组件相连，形成闭环结构，使得牵引链条能在主动链轮和从动轮之间循环运动，连接块固定连接四根提升钢丝绳的一端。当牵引链条移动时，会带动连接块运动，进而同步带动四根提升钢丝绳运动。各提升钢丝绳通过转向轮组转向后分别连接至载物板的四个吊点，转向轮组包括若干个转向轮，安装在纵梁和/或横梁上。其中两个横向转向轮布置在一根横梁和两根纵梁的两个交叉处，用于将连接至牵引链条的其中两根钢丝绳进行二次90°水平转向，引导至另一根纵梁上，每根纵梁上布置有二个竖向转向轮共四个竖向转向轮分布在载物板四个吊点的正上方，各用于引导一根钢丝绳在垂线方向转向后连接至载物板对应的吊点。通过转向轮组的引导，使得钢丝绳能够按照特定的路径分布和转向，而该四根提升钢丝绳的一端都被固定在牵引链条连接的同一个连接块上，各提升钢丝绳运行的速度和距离保持完全一直，即可保证四个吊点的升降速度和行程完全同步，保证了载物板在升降过程中始终保持水平。当驱动电机正转时，带动主动链轮正转，牵引链条带动钢丝绳同步收绳，载物板上升；驱动电机反转时，主动链轮反转，牵引链条带动钢丝绳同步放绳，载物板下降。通过控制主动链轮的旋转行程，使得主动链轮始终与牵引链条啮合以保证安全，确保传动的稳定性和可靠性，从而实现载物板的平稳升降。

21、另一方面，本发明采用了单根钢丝绳对折形成双绳结构，通过连接块的穿绳孔折返后，两根钢丝绳的捻向必然相反(左捻与右捻互逆)。当钢丝绳受拉产生自转扭矩时，两根绳的扭矩方向相反、大小相等，通过牵引链条链轴形成力偶平衡，整体扭矩矢量和趋近于零，从根源上消除了链条扭转的驱动力。从动轮的双槽结构对两根钢丝绳实施空间限位，确保靠近从动轮处的钢丝绳间距和高度严格固定。这种几何约束使两根钢丝绳对牵引链条链轴的拉力始终保持水平对称，避免了因拉力方向偏差导致的链轴垂直旋转趋势。钢丝绳与牵引链条的连接点位于主动链轮下方同一水平高度，且通过双槽从动轮的导向作用，使两根钢丝绳在绷紧状态下对链轴施加的拉力矢量始终处于同一水平面。这种对称加载方式进一步抑制了链轴的扭转力矩，确保其沿水平方向稳定运行。通过"扭矩抵消+空间约束+对称加载"三重机制，实现了牵引链条扭转现象的彻底消除，即使单根钢丝绳局部出现扭转，整体系统仍能保持扭矩平衡，显著提升了设备运行的稳定性和可靠性。

22、本发明的有益技术效果：

23、1、造价低廉：四根提升钢丝绳采用价格低廉的钢丝绳代替了四根价格昂贵的提升链条，并且省去了同步传动大轴和另外一套牵引链条的成本，使得本发明装置造价成本大幅度降低。

24、2、牵引链条抗扭设计使得原有类似技术变得实际可用：原有类似的、包含发明人曾经申请的专利方案，都采用了提升钢丝绳代替提升链条以降低成本，但都存在牵引链条扭转导致安全风险巨大而不能真正产业化应用的问题，本发明巧妙地将张紧连接组件选用小号链条或小号双钢丝绳结构，彻底杜绝了牵引钢丝绳扭转的出现。

25、3、结构简单紧凑：仅通过一根牵引链条固定四根钢丝绳，控制主动链轮的正反转即可啮合传动牵引链条往复运动，进而拖动载物板升降并始终保持水平，省去了传统结构中复杂的同步传动大轴机构或占用较大空间的卷筒、还省去了传统结构中另外一侧纵梁上的牵引链条组件，结构相对简单。

26、4、提升钢丝绳固定方法具有安全冗余：四根钢丝绳实质上是由两根钢丝绳构成的，两根钢丝绳穿绕钢丝绳穿绳孔折返后被连接块和两块压板压紧固定，压紧产生足够的摩擦力使得钢丝绳在承重运行状态下不产生滑移，即可当成四根独立的提升钢丝绳使用，而当压板发生松动时，在重物拉力作用下，钢丝绳对折段会被拉向钢丝绳穿绳孔边并抵死承受拉力，提升钢丝绳的强度足以承受短时间的剪切力和拉力而不至于破断，更由于各提升钢丝绳承受的重力基本相等，此时提升钢丝绳在钢丝绳穿绳孔处也不会发生较大滑移，因此，四根提升钢丝绳所连接的载物板仍然可以升降并保持水平，不会发生倾覆和坠落，相比传统的钢丝绳固定方式，可靠性和安全性更高。

27、5、应用场景广泛：本装置的提升框架(横梁和纵梁)下方既可以安装多根立柱成为具有固定升降功能的设备，也可以安装多套水平行走轮，成为既有水平横移或纵移又具有垂直升降功能的设备，可应用于多种类型的机械式停车设备，如简易升降类、升降横移类机械式停车设备等，具有广泛的应用前景。