一种多点柔性驱动式开合屋盖及其控制方法与流程

1.本发明涉及钢结构建筑技术领域，更具体涉及一种多点柔性驱动式开合屋盖及其控制方法。


背景技术：

2.随着我国综合国力的增强和体育事业的发展，国内大型开合式体育场馆不断涌现。由于卷扬机驱动方式具有牵引力大，结构变形适应性强的优点，因此目前大型空间移动开合屋盖的驱动方式主要以卷扬机牵引为主。但是卷扬机牵引具有单向性，无法实现地震状态下可靠的锁定，而且造价高，施工复杂。而轮齿啮合驱动方式的单点驱动力小，无法满足大型开合屋盖需求，若采用多点刚性啮合驱动方式，由于结构的变形将对各驱动啮合点产生非常大的内应力。此外在屋盖空间开合过程中，各驱动点的荷载分布不均匀，仅通过单一的位移同步性控制方式，无法实现各驱动点荷载的自动分配，容易导致运行过程中局部点位荷载超限，局部点位驱动力过小。因此在每套驱动系统设计时需要按照单点最大荷载设计并留有较大的安全余量，导致整个开合屋盖的驱动系统冗余非常大，成本也会大大提高。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本发明提供了一种多点柔性驱动式开合屋盖及其控制方法，克服单点/多点刚性啮合驱动系统的弊端，提高运行过程中的荷载均布性，降低驱动系统制造成本，保证屋盖可靠运行。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种多点柔性驱动式开合屋盖，包括固定屋盖和活动屋盖，所述固定屋盖上设置有与所述活动屋盖配合的轨道系统，所述轨道系统上设置有销齿条系统，所述活动屋盖由两片可相对移动的半片屋盖组成，所述半片屋盖由多套与所述销齿条系统配合的台车系统支撑，每两套台车系统之间均设置有一套柔性驱动系统，所述半片屋盖全开侧端部的台车系统设置有编码器检测装置。
5.进一步，所述柔性驱动系统包括设置于轨道上方的柔性驱动小车，所述柔性驱动小车通过连杆装置和所述台车系统连接。
6.进一步，所述柔性驱动小车包括与所述轨道系统配合带导向反钩功能的小车系统，所述小车系统设置有驱动电机，所述驱动电机连接有输出轴，所述输出轴连接有与所述销齿条啮合的销齿轮，所述小车系统设置有与所述连杆装置连接的碟簧装置，所述碟簧装置设置有预紧力。
7.进一步，所述编码器检测装置包括与所述台车系统连接的安装支架，所述安装支架内安装有转轴，所述转轴连接有与所述销齿条系统配合的从动销齿轮，所述转轴的一端连接有编码器。
8.进一步，所述转轴和所述编码器之间通过联轴器连接，所述从动销齿轮与所述转轴通过键连接。
9.安装支架固定于台车架端部，从动销齿轮与转轴通过键连接，转轴尾部通过联轴器与编码器连接，从动销齿轮与固定屋盖上的销齿条系统啮合转动，实现半片屋盖位置的实时检测。
10.上述开合屋盖的控制方法：当屋盖开合运动时，控制系统以一侧编码器数据为基准，与另一侧编码器数值进行比对，根据偏差结果对另一侧所有驱动电机进行统一转速控制，通过pid及变频方式进行单侧驱动系统同时增速或者同时减速控制，同时进行各驱动电机的实时扭矩检测，当其超过设定值时，控制系统可独立进行该驱动电机的转速微调，如荷载大的驱动点速度降低，将荷载转移至同侧其余驱动系统，实现荷载的主动分配。
11.综上所述，本发明通过多点柔性驱动系统配合位移、转矩双重控制方法能够实现大型空间移动式开合屋盖的开合，不仅可有效消除单点轮齿啮合驱动式驱动力不足的弊端，以及多点刚性啮合驱动式结构内应力大，驱动荷载不均匀的问题，还可以降低驱动系统成本，提高屋盖运行过程的可靠性。本发明实用性和安全性好，驱动方式简单可靠，结构形式简单，成本低，适用范围广，具有一定的推广价值。
附图说明
12.图1为本发明多点柔性驱动式开合屋盖整体结构示意图；图2为本发明中轨道系统、台车系统及柔性驱动系统示意图；图3为本发明中柔性驱动小车示意图；图4为本发明编码器装置示意图；图5为屋盖运行过程控制示意图。
13.标注说明：1、固定屋盖；2、活动屋盖；3、销齿条系统；4、轨道系统；5、柔性驱动系统；5-1、柔性驱动小车；5-2、连杆装置；5-1a、小车系统；5-1b、驱动电机；5-1c、碟簧装置；5-1d、销齿轮；5-1e、输出轴；6、台车系统；7、编码器检测装置；7-1、安装支架；7-2、从动销齿轮；7-3、转轴；7-4、联轴器；7-5、编码器；7-6、键。
具体实施方式
14.参照图1至图5对本发明一种多点柔性驱动式开合屋盖及其控制方法的具体实施方式作进一步的说明。
15.如图1所示，一种多点柔性驱动式开合屋盖，包括固定屋盖1和活动屋盖2，所述固定屋盖1上设置有与所述活动屋盖配合的轨道系统4，所述轨道系统4上设置有销齿条系统3，所述活动屋盖2由两片可相对移动的半片屋盖组成，所述半片屋盖由多套与所述销齿条系统3配合的台车系统6支撑，每两套台车系统6之间均设置有一套柔性驱动系统5，所述半片屋盖全开侧端部的台车系统6设置有编码器检测装置7。
16.如图2所示，所述柔性驱动系统5包括设置于轨道上方的柔性驱动小车5-1、连杆装置5-2，柔性驱动小车5-1通过连杆装置5-2与台车系统6连接，为活动屋盖2运动提供驱动力。
17.如图3所示，所述柔性驱动小车5-1包括提供驱动电机5-1b及输出轴5-1e、带导向反勾功能的小车系统5-1a、销齿轮5-1d、碟簧装置5-1c，所述的驱动电机5-1b通过与输出轴5-1e相连带动安装在输出轴5-1e上的销齿轮5-1d转动，使销齿轮5-1d与销齿条系统3之间
实现啮合传动带动带导向反勾功能的小车系统5-1a向前运行，带导向反勾功能的小车系统5-1a上安装有碟簧装置5-1c与连杆装置5-2相连，所述碟簧设置有预紧力，驱动力通过碟簧传递至连杆装置5-2。
18.如图4所示，所述的编码器检测装置7包括安装支架7-1、从动销齿轮7-2、转轴7-3、联轴器7-4、编码器7-5、键7-6。所述安装支架7-1固定于台车系统6端部，从动销齿轮7-2与转轴7-3通过键7-6连接，转轴7-3尾部通过联轴器7-4与编码器7-5连接，从动销齿轮7-2与固定屋盖1上的销齿条系统3啮合转动，实现半片屋盖位置的实时检测。
19.如图5所示为屋盖运行过程控制示意图，所述的开合运行具体控制流程为：开合屋盖全开或全闭启动，电机变频器0速启动后制动器松闸，屋盖开始运行。当屋盖运行时，控制系统以一侧编码器数据为基准，与另一侧编码器数值进行比对，根据偏差结果对另一侧所有驱动电机进行统一转速控制（当编码器读数大于基准侧且偏差值大于设定值，则通过pid及变频方式进行单侧驱动系统同时减速；当编码器读数小于基准侧且偏差值大于设定值，则通过pid及变频方式进行单侧驱动系统同时增速）。同时进行各驱动电机的实时扭矩检测，当其超过设定值时，控制系统可独立进行该驱动电机的转速微调（如荷载大的驱动点速度降低），将荷载转移至同侧其余驱动系统，实现荷载的主动分配。直至屋盖运行至触碰到行程到位开关，电机变频器关闭并使制动器抱闸，完成屋盖的开启或闭合。
20.以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。