闭环控制的双驱动浮筒式水中升降舞台技术领域
本发明涉及一种闭环控制的双驱动浮筒式水中升降舞台。
背景技术
现代表演艺术的快速发展，使水中升降舞台设备的应用越来越普遍。
常规水中升降舞台的提升装置一般采用气缸和液压油缸驱动，也有采用
单向卷扬机驱动；采用液压或者气压驱动的升降舞台，舞台稳定性不高，系
统易出故障不方便维修并且水质易受液压系统污染；采用单向卷扬驱动的升
降舞台下降时高平台自重下降，在水压作用下，下降速度很慢；水中升降舞
台没有采用自动锁紧装置，水中升降舞台的稳定性不好。
发明内容
本发明为了解决上述问题，针对现有技术存在的不足，提供了一种闭环
控制的双驱动浮筒式水中升降舞台。
本发明中的闭环控制的双驱动浮筒式水中升降舞台包括有位于水池内台
面板、与所述台面板固定连接的台面钢结构，固定连接在所述台面钢结构下
方的压载舱，与所述台面钢结构滑动连接的导向装置，所述导向装置安装在
所述台面板外侧水池的内壁上，所述台面钢结构通过钢丝绳滑轮牵引系统与
设在所述水池外的卷扬机驱动系统连接。
所述台面板采用PVC板，表面密布有直径为10mm的通孔。
所述台面钢结构由槽钢、角钢焊接而成，表面经除锈后喷涂船舶油漆。
所述压载舱为浮筒式压载舱，由一系列由压缩空气加压到所需压力的不
锈钢罐组成。
所述导向装置包含垂直导轨和导靴，直线垂直的导轨为一个焊接的不锈
钢组件，由螺栓紧固至与所述水池内壁一体化的支持结构上，导靴为一个带
减少摩擦超高分子量塑料垫的不锈钢板组件，所述导靴在所述垂直导轨中滑
动。
所述钢丝绳滑轮牵引系统包括滑轮和多组钢丝绳，所述滑轮和钢丝绳均
采用不锈钢材料。
所述卷扬机驱动系统采用电机驱动，包含伺服电机、减速机、整合式绝
对值编码器及卷扬机，所述卷扬机包括有支持升降舞台升降所需的带沟槽的
卷筒，所述钢丝绳滑轮牵引系统的钢丝绳缠绕在所述卷筒上。
所述闭环控制的双驱动浮筒式水中升降舞台进一步包括有锁定装置，所
述锁定装置包括有一个安装在水池内壁上的双作用气动缸和一个楔形的凸轮
锁定盘，所述凸轮锁定盘能绕安装在水池内壁的上心轴转动。
所述闭环控制的双驱动浮筒式水中升降舞台进一步包括有缓冲装置和拖
链系统。
本发明中闭环控制的双驱动浮筒式水中升降舞台的提升和下降都靠卷扬
机驱动，自带的浮筒式压载舱能够为升降舞台提供持久的支持浮力，在工作
条件下可以减轻卷扬和钢丝绳系统的受力状态，提升设备寿命。
附图说明
图1是本发明中水中升降舞台的立面图。
图2是本发明中导轨装置的结构示意图。
图3是本发明中钢丝绳的连接布置图。
图4是本发明中卷扬机驱动系统的结构示意图一。
图5是本发明中卷扬机驱动系统的结构示意图二。
图6是本发明中锁紧装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明中的具体实施例作详细说明。
如图1所示，本发明中的闭环控制的双驱动浮筒式水中升降舞台包括有
台面板1、台面钢结构2、压载舱3、拖链系统4、钢丝绳滑轮牵引系统5、
缓冲装置6、导向装置7、锁定装置8、卷扬机驱动系统9。本发明中的水中
升降舞台呈圆形，置于演出场所中间的圆形水池中。
台面板1和台面钢结构2位于水池内，台面板1采用PVC板材制作，置
于水池中间并覆盖水池的表面，在台面板1的表面密布有直径为10mm的通
孔，以便水能快速透过台面板1，减少升降舞台在升降过程中由水造成的阻
力。台面板1上钻有沉头螺栓孔，可以利用螺栓与台面钢结构2固定连接。
台面钢结构2采用槽钢、角钢等型钢焊接而成。表面经除锈后喷涂船舶
油漆。台面钢结构2的上表面钻有螺栓孔用于固定台面板1。
如图2所示，升降舞台的台面钢结构2通过不锈钢螺栓同2个或3个导
向装置7的垂直导轨70连接，直线垂直的导轨70为一个焊接的不锈钢组件，
由螺栓紧固至与水池内壁一体化的支持结构上，即垂直导轨70安装在升降舞
台外侧的水池内壁的预埋件上。导向装置7还包括有嵌在垂直导轨70上的多
个导靴71，导靴71为一个带减少摩擦超高分子量(UHMW)塑料垫的不锈钢
板组件，导靴71可沿垂直导轨70作上下滑动，但能限制升降舞台的台面钢
结构2在水平方向的运动。
如图1所示，在升降舞台台面钢结构2的底部布置多个浮筒式压载舱3，
该压载舱3由一系列由压缩空气加压到所需压力的不锈钢罐组成。通过不锈
钢螺栓与升降舞台台面钢结构2连接，压载舱3内含压缩空气，利用压载舱
3提供的浮力可以支持升降舞台和压载舱3本身以及所有附属装置的自重，
除此以外还可以支持一定大小的设计活动载荷(如表演人员的重量等)，压载
舱3须在活动载荷之外提供一定数量的额外浮力，确保升降舞台总是呈浮起
状态。
如图3所示，钢丝绳滑轮牵引系统5中有3组钢丝绳50，均采用不锈钢
材料。钢丝绳50的一端与台面钢结构2连接，另一端通过安装在水池侧壁上
沿的滑轮51转向，与水池外面的钢丝绳卷扬机驱动系统9连接。
如图4和图5所示，钢丝绳卷扬机驱动系统9包括有一台钢丝绳卷扬机
和驱动卷扬机的驱动系统，钢丝绳卷扬机驱动系统9安装在升降舞台水池的
外面。驱动系统由伺服电机91、减速机92、减速机支座93和与卷扬机连接
的轴95、梅花联轴器96以及连接键组成。卷扬机包括有卷筒10、盘式制动
器14，钢丝绳滑轮牵引系统5中的钢丝绳缠绕在卷筒10上，当电机91运转
时，带动卷筒10转动，从而带动与卷筒10缠绕的钢丝绳50移动，最终使水
中的升降舞台上升或下降。升降舞台的运行速度由安装在伺服电机1尾部的
整合式绝对值编码器检测，并由载荷传感器16、行程开关17进行控制，同
时钢丝绳卷扬机驱动系统9还安装有乱绳检测装置19、压辊组件18、底座
20，确保钢丝绳卷扬机驱动系统9的运行和便于安装。
如图6所示，本发明中的升降舞台还设置有3个锁紧装置8，以便将舞
台锁定在表演位置，锁紧装置8包括有一个安装在水池内壁上的双作用气动
缸80和一个楔形的凸轮锁定盘81，凸轮锁定盘81可以绕安装在水池内壁的
上心轴82转动。锁紧装置8通过双作用气动缸80推动楔形的凸轮锁定盘81
绕心轴82转动，当气动缸80缩回时锁定，气动缸伸出时解锁，实现升降舞
台与水池内壁结构的锁定和解锁。
在水池内底部进一步安装有缓冲装置6，防止舞台下降时与底部发生碰
撞，同时在压载舱3下方安装有拖链系统4，用于调整浮力。
另，当升降舞台呈方形时可以钢丝绳可以采用2组或4组，同时导向装
置7和锁紧装置也采用2组或4组。
综上所述，当卷扬机启动时，可以通过钢丝绳51将水中的升降舞台拉至
水池底部，当卷扬机反向运动时，升降舞台可以上升运动回到上部锁紧位置。
由于升降舞台为一个借助于内含压缩空气的多个浮筒式压载舱支持的正浮力
平台，压载舱3提供的浮力可以支持升降舞台和压载舱3以及所有附属装置
的自重，除此以外还可以支持一定大小的设计活动载荷(如表演人员的重量
等)，压载舱3须在活动载荷之外提供一定数量的额外浮力，确保升降舞台总
是浮起，并且升降舞台的压载舱浮筒可以给升降舞台提供一个向上的提升浮
力。
本发明升降舞台采用卷杨机驱动系统，可以提升升降舞台的运行速度，
采用气动自动锁紧装置8，可以稳定升降舞台并方便升降舞台的维修，采用
浮筒式压载舱，可以为水中升降舞台提供持久的浮力提升，大大减小钢丝绳
的拉力和卷扬机构的受力状态，可以有效提升卷扬机和钢丝绳滑轮系统的寿
命。
以上所述仅为本发明较佳的实施方式，并非用来限定本发明的实施范围，
但凡在本发明的保护范围内所做的等效变化及修饰，皆应认为在本发明的保
护范围内。