本发明涉及一种改进的卷扬机，特别是一种具有高速度、高效率、安全可靠的带平层装置的高速卷扬机，适用于楼宇建筑，特别是中、高层楼宇建筑施工。 迄今为止，国内生产用于建筑的各类卷扬机均按国标GB1955-80（现为GB1955-86）生产设计。这些卷扬机速度低，额定钢丝绳牵引速度不超过50M/MIN;没有调速系统，电机起动、制动时对牵引物冲击大;没有楼层选择、楼层显示及自动平层装置，操作及平层只能靠目测，平层误差大，需多次调整才能平准;除个别设计电机采用电阻降压起动外，大部份设计采用直接起动，对电网冲击较大，若用电阻降压起动，则使设备体积增大，能耗亦较高。
国外的卷扬机设计，除牵引速度提高外，其余与国内设计相近。关于卷扬机，国外已有很多专利获得批准。例如世界专利350文档（由1963年至1980年），351文档（由1981年至现在）。美国专利23文档（由1950年至1970年），24文档（由1971年至1981年），25文档（由1982年1月至1987年3月），这些专利介绍的卷扬机仍没有解决高速、高效、自动平层、安全可靠等问题。
本发明的目的是提供一种高速（速度比现有高50%）、高效、带自动平层装置、安全可靠的卷扬机。
本发明的目的是通过以下方式实施的：
本发明由机械传动部分、平层装置、起动器和电气控制台组成本发明的总系统。机械传动部份由起重电机、减速器、卷筒等组成，卷筒通过钢绳与井架吊笼连接，牵引吊笼升降。卷筒通过十字滑块联轴器、减速器、弹性联轴器与起重电机联接，起重电机动力使卷筒卷动，调速器可以调节起重电机的转速，起重电机及调速器受电气控制台操作控制。电气控制台装有主回路、涡流回路，二次控制回路，楼层数字显示电路、讯响、音响、对讲机电路。操作按钮、控制板键、数字显示、状态显示等均安装在电气控制台的面板上，便于操作控制和监视。根据施工要求人工操作控制台上的按钮和扳键，使吊笼上升或下降。平层装置可以实现吊笼的准确可靠平层。该平层装置安装在机械传动机构中，直接从卷筒取出高度的模拟长度，通过链条和蜗轮蜗杆传动，带动小卷筒转动，在小卷筒上开有一螺旋形燕尾槽，槽上装有平层挡板。另一对齿轮带动同步丝杆转动，使装有感应开关的螺母轴向移动，当装在小卷筒上的平层挡板经过并遮挡感应开关时，感应开关输出一脉冲信号给控制台，从而达到断续显示，控制起重电机带动卷筒卷绕钢丝绳长度的功能。通过调节装在小卷筒燕尾槽上的平层挡板的位置，即可模拟控制钢丝绳相应地长度，也就能达到平层高度的准确要求。当同步丝杆上的螺帽移动到螺杆两个相应位置时，使装在螺帽上的两个微动开关分别碰撞小卷筒的两个限位顶块，从而控制钢丝绳的两个极限长度，通过调节限位顶块的不同位置，即可实现两个不同的极限长度控制（高、低限位）。
本发明的优点：第一设有调速系统、电机起动，制动时运行平稳、能在电网电压波动辐度较大的情况下可靠运行并减少对电网冲击。第二增设了平层装置，平层准确、可靠安全，改变了靠人工目测、反复平层，使操作人员劳动强度大大降低，提高了运输效率缩短了建造工期，获得良好的经济效益。第三采用了数字，显示电路，讯响、对讲电路，便于操作，控制和维修。第四不需要在吊笼和井架上安装控制电缆，既安全又节省材料和安装费用。
下面根据附图结合实施例对本发明作详细说明：
图1是本发明的系统总方框图;
图2是本发明的机械传动机构方框图;
图3是本发明的电气控制电路方框图;
图4是本发明的平层装置结构图;
图5是本发明的电气主回路、涡流回路电气原理图;
图6是本发明的二次控制回路电气原理图;
图7是图6中平层装置讯号部分（45）展开的电气原理图;
图8是本发明的数字电路逻辑方框图;
图9是本发明的数字电路原理图;
图10是本发明的运行状态显示电路原理图;
图11是本发明的讯响、音响、对讲电路原理图。
参照图1，本发明总系统由卷扬机机械传动机构（1）、起动器（2）、和电气控制台（3）组成。起动器用频敏变阻器，实现起重电机的无级起动，并获得接近恒力矩的起动特性。
图2是本发明采用的机械传动机构，其传动形式为：带涡流调速器（11）的起重电机（10）-弹性联轴器（9）-液力推杆制动器（12）-减速器（14）-十字滑块联轴器（13）-卷筒-链条传动器（7）-平层装置（5）。上述器件均装在同一机架上，卷筒上的钢绳直接与井架上的吊笼（8）连接。起重电机、涡流调速器、平层装置及频敏变阻器按图5、图6、图7、图9、图10、图11的电气原理图接线，连到电气控制台。
本发明使用的起重电机带有涡流调速器，结构紧凑，使传动环节简化。弹性联轴器（9）带有制动盘，既是传动件，也是制动件，联轴器采用弹性圈，起减震作用，同时，能调整电机轴与减速器输入轴的不同轴度，使传动平稳。制动器（12）采用液力推杆制动器，使该机在电压较低时也能平稳、可靠地起动和制动。减速器（14）采用二级三轴传动形式，它将电机的输出扭矩通过齿轮传至输出端的十字滑块联轴器（13）。十字滑块联轴器（13）分三节组成，一节与减速器输出轴整体加工而成，另一节直接在卷筒（6）轴套上加工，中间节悬空，起联接和传动作用，三节均作热处理，保证传动可靠。卷筒（6）采用无缝钢管与左右挡板、左右轴套焊接而成，一端与减速器（14）输出轴及十字滑块联轴器（13）连接，另一端支承在轴承座上，能起到自动调整卷筒安装误差的作用，使之转动自如。链条传动中使用的是普通链条。
图3是本发明电气控制的电路总方框图，它包括五大部分：即主回路、涡流回路（15），楼层数字和楼层预选数字显示电路（16），卷扬机运行状态显示电路（19），讯响、音响、对讲机电路（20），二次控制回路（24）。这些控制电路装在电气控制台上，便于操作控制，维护检修。
图4是本发明增设实施的一个平层装置结构图。该装置采用机械模拟型式，直接从卷筒取出高度的模拟长度，本发明可模拟任意楼层的高度。卷筒通过链条与链轮（27）连接，带动蜗杆（28）、齿轮（29）、蜗轮（30）、及带螺旋形燕尾槽的小卷筒（31）转动。同时，通过齿轮（29）带动同步传动螺杆（32）转动，使装有感应开关（33）及两个微动开关（34）的传动螺帽（35）轴向移动，当装在小卷筒上的平层挡板（36）经过并遮挡感应开关（33）时，感应开关（33）输出一脉冲讯号给电气控制台，从而达到断续显示、控制起重电机卷绕钢丝绳长度的功能。通过调节装在小卷筒燕尾槽上平层挡板（36）的位置，即可模拟控制钢丝绳相应的长度，并且当传动螺帽（35）移动到螺杆（32）两个相应位置时，使装在传动螺帽（35）上的两个微动开关（34），分别碰撞小卷筒（31）上的两块高、低限位顶块（37、38），从而控制钢丝绳的两个极限长度，通过调节限位顶块的不同位置，即可实现控制两个不同的（高、低）极限长度，达到高、低安全限位。高限顶块（35）兼作最顶一层的平层挡板之用。低限顶块（36）则不能兼作最底层挡板之用，正常使用时，最底层平层后不应使低限动作，否则应重新调整低限顶块位置，以延长低限开关寿命，使其能起紧急保护作用。上述部件均装在箱体（37）内。
图5是本发明实施例的主回路（40）、涡流回路（41）电气原理图。
卷扬机是利用涡流调速器对电机产生反力矩而实现调速，改变涡流电流的大小，就可以调整电机的速度。实施例由T1单结晶体管和T2晶体三极管组成的振荡回路（42）产生锯齿波脉冲电压，电位器W1、W2调整该电压的相位而改变可控硅的导通角，从而调整由可控硅控制的涡流电流的大小，达到调整电机的速度。
图6是本发明实施例的二次控制回路电气原理图。控制主回路、涡流回路的接触器（Z1、Z2、Z3、Z4），其线图的供电由交流改为直流，维持电压由低压直流供电，省去为交流稳压提供的稳压设备，接触器吸合牢靠、避免触头跳弧、减少干扰、延长接触器使用寿命。二次控制回路按原理图组装在电气控制台。在实施中利用晶体二极管单向导电特性，把交流220V电流经二极管（D17、D18）整流变为约100V的脉动直流。由于维持电压用直流供电，避免了交流电压过零电位时接触器产生振动和噪音。接触器只需AV直流电压便能可靠运行，现用8V直流电压供电，因此，在电源电压下降到20%～40%时也能可靠吸合。二次控制回路由三端集成稳压器（IC3）提供24V直流稳压电缘，由扳键开关（K3、K4）控制并互锁继电器（J1、J2），从而选择“上升”、“下降”运行状态。高、低限位通过信号线从平层装置输入信号控制继电器（J3、J4），起限位保护作用。减速按钮（AN5）控制继电器（J5）动作，当控制台作全自动使用时，减速按钮（AN5）作点动使用，从而修正吊笼平层后与楼层的高、低误差（但必须在预选楼层数为“○”时才可点动，否则，按动该按钮不起作用）。卷扬机起动后，通过延时继电器（J7）延时吸合短接接触器（Z4）、短接起动器，使卷扬机全速运行。当短接接触器（Z4）吸合后，Z4辅助触点使继电器（J6）动作，切断接触器（Z4）的起动电压，改由直流供电。卷扬机运行时，平层装置在吊笼经过楼层时输出计数信号，通过继电器（J8）使数字电路（图9）进行楼层计数。在正、反转接触器（Z3、Z4）吸合后，正、反转接触器辅助触点使继电器（J9）动作，数字电路进行修正计数。当预选数字与所选择上升、下降状态一致时（上升时预置数大于楼层数，下降时预置数小于楼层数，且预置数不为“○”），控制数字电路（附图9）的继电器（J17）吸合，同时，继电器（J11）也吸合，继电器（J10）断电，J10触点断开正、反转接触器起动支路（43），接通点动支路（44），这时，正、反转接触器可作点动动作。在卷扬机运行中，当预置数字与楼层数字相差“1”时，控制数字电路的继电器（J18）吸合（图9），使继电器（J12）断电，这时，若平层装置有减速信号输出，继电器（J14）便动作，使继电器（J13）吸合并自锁。J13吸合后，切断接触器（Z4）线圈电压，加入涡流电流，卷扬机减速。在吊笼到达所需楼层时，平层装置输出平层信号，通过继电器（J8）使继电器J11动作，吸合J10，切断正、反转接触器（Z2、Z3）电缘，吊笼自动平层。继电器（J15）为全自动和半自动切换用。当数字电路出现故障而不能立即修复时，把转换开关（K7）扳到“B”，J15吸合，使J11和J12不受数字电路控制，在卷扬机运行时，只要按动减速按钮（AN5）便可减速。当有平层信号输入控制台时，吊笼也能自动平层，避免了因数字电路出故障而影响现场正常施工。
图7是图6中平层装置讯号部分（45）展开的电气原理图。该部分的感应开关由三个光电耦合感应器（T6、T7、T8）和整形电路组成，通过切换电路、根据上升、和下降不同状态自动切换和关闭感应器的门电路，使每层根据挡板位置，输出计数信号，同时，在需要到达的楼层时提前一定距离输出减速信号，红、绿色发光二极管（XD1、XD2）指示感应器的工作状态，红色发光二极管（XD1）灭时表示有减速信号输出，绿色发光二极管（XD2）灭时表示有计数和平层信号输出。
图8是本发明实施例的数字电路逻辑方框图，图9是其实施例的电气原理图。当感应开关（T6、T7、T8）将计数信号送入二次回路，通过继电器（J16），（图9）使计数电路进行计数，通过数码管（XD5、XD6、XD7、XD8）直接显示出楼层数字和预置数字。当扳键开关（K3、K4）选择“上升”或“下降”时，数字电路自动进行加、减法运算切换，鉴别器由集成块组成（IC20、IC24）把预置的数字与所选择的“上升”、“下降”状态自动鉴别（选择“上升”时，预置数大于楼层数，“下降”时预置数小于楼层数）;若状态一致时鉴别电路输出讯号，卷扬机才能起动运行。卷扬机运行后，该电路自动修正计数，并关闭预置数门电路，故卷扬机运行时预置数不起作用。当楼层数和预置数相差“1”时该电路自动输出信号，若该信号与平层装置输出的减速信号一致时，卷扬机减速运行，卷扬机停机后，预置数自动清零。预置数字采用按钮（AN9～AN18）置数，根据需要可预置99层以内的任意数字，若需要增加预置数大于99层时，线路可以扩展。
图10是本发明实施例的显示器电路，该电路采用CMOS数字集成电路组合，驱动分别由XD9～XD59发光二极管组成的图形，按不同状态闪动，直观指示出吊笼运行状态。在电气控制台上看到一边绿色长方图形作电源指示（XD27～XD46），表示主令接触器（Z1）已吸合，在长方图形中间一横红色表示控制台作半自动使用（XD47～XD49），不亮时作全自动使用。另一边绿色箭头指示向上（XD21～XD26）或向下（XD15～XD20）且中间一段（XD9～XD14）不闪动时，表示卷扬机处于停止状态（平层），此时，若按动起动按钮（AN2）便可按箭头方向起动电机，使吊笼上升或下降运行，卷扬机运行或减速时，箭头中间一段按运转方向快、慢速闪动。当箭头中间一段一齐闪动时，表示扳键开关选择了“上升”或“下降”状态，但与预置的数字不一致或预置数字为“○”，这时卷扬机不能运行，但按动“减速”按钮（AN5），卷扬机可作点动运转。当扳键开关（K3、K4）在零位时，箭头无显示，此时卷扬机不能运转。当显示红色“上”（XD55～XD54）或“下”（XD50～XD54）字时，表示吊笼已到了上、下极限位置，卷扬机不能再按“上”或“下”方向运转，只能向“上”或“下”的反方向运转。
图11是本发明实施例的讯响、音响，对讲机电路原理图。该电路由晶体管组成的振荡电路（59）产生低频振荡信号，通过继电器（J8）控制，把振荡信号送入对讲机电路放大。通过讯响声，可了解到感应开关（T6、T7、T8）工作和损坏情况。每当吊笼经过一层时，讯响电路发出响声，同时也计一次数，当感应开关损坏时（一般不能使继电器（J8）吸合或长期吸合），这时，讯响电路发出长响声或不发出声音。音响电路是由音响集成电路（IC39）输出乐曲信号，由继电器（J3、J4）提供音响片电源，当高、低限位动作时，J3、J4断电，J3、J4触点接通音响片电源，音响信号送入对讲电路放大，当高、低限位动作后，音响片连奏两遍乐曲便自动停止工作，音响片作为限位报警使用。由集成电路（IC38）组成的BTL有线对讲机，对讲清晰，送话、受话距离远，用普通的塑料软线作信号传输线，通话距离可达200米以上，且噪声大。对讲机采用独立电源供电，故不受其它电源所影响。对讲机通过设置在楼层的喇 （兼话筒）（Y1）由传输线把信号送入电路，经隔离变压送入集成电路（IC38）放大，由电位器（W3）控制音量，放大后的信号直接输出到切换电路，利用装在电气控制台上喇叭（Y2）作受话和送话两用。
下面根据图（5）、图（6）、图（10）介绍本发明实施例的操作运行过程：
1、接通电源：合上空气开关（K1）→打开电源锁（K2）→按起动按钮（AN1）→交流220V电源经二极管（D17）单向半波整流使Z1吸合→Z1-1吸合→变压器（B2）工作
2、上升：当预选楼层数（假设为“5”）大于卷扬机所牵引的吊笼所处的楼层数（现假设为“1”）时，且吊笼未到极限高度（高限）时，J11吸合→J10释放→J10-2吸合。把扳键开关K3置于“上升”位置→J1吸合→J1-1吸合→
J1-3吸合，使Z2处于准备状态，按起动按钮（AN2）→
→J13-2释放）→J9吸合→J9-2释放→T3导通→J7延时吸合→Z4吸合→频敏变阻器（RO）短接→完成起动。
以后平层装置中的感应开关（T6、T7、T8）每经过相应楼层高度的每一片挡板遮挡，就送出一个脉冲CP，经T4放大后，使J8吸合一次，而送到IC14进行计数，经IC13及IC16译码→XD5、XD6显示。
修正计数过程：J1-1吸合→通过IC15反相→置IC21、IC25于减法运算状态，并经J9-3送出一个脉冲CP至IC21，使IC21的实际数字比预置数字小“1”（本例为“4”）。
3、制动：当IC14、IC17的数字与IC21、IC25的数字经IC20、IC24比较，如相同时，J18吸合→J12释放→J13吸→J13-1吸→投入涡流WZ→电机DO减速。当平层装置再送来一个脉冲CP时，J8吸合→J16放→J10-2放→Z2放→制动完成。
4、下降：操作方式与上升相仿，控制原理也基本相同。操作时把扳键开关K4置“下降”位置→J2吸合→J2-2吸合，IC14、IC17置减法状态，IC21、IC25置加法状态，使IC21，IC25的实际数字比预置数大“1”。减速时，因J1-2接电位器W1，故WZ的控制电流较大，使WZ的制动力矩（反力矩）较大。
5、停机：需要在上升或下降时停机可按手停止按钮AN4。操作完成撤出运行可按总停按钮AN3。