萬(wàn)占寧

(甘肅工大舞臺(tái)技術(shù)工程有限公司，甘肅 蘭州 730050)

0 引 言

燈光升降吊機(jī)是舞臺(tái)機(jī)械臺(tái)上設(shè)備中的一種吊掛升降設(shè)備，其廣泛應(yīng)用在劇院、電視臺(tái)演播廳、多功能廳、會(huì)議廳、戶外演繹秀場(chǎng)等，可用于提升燈具或其它演出道具。目前普遍應(yīng)用的燈光升降吊機(jī)是電機(jī)減速機(jī)帶動(dòng)卷筒鋼絲繩提升燈具，配置收線器收放供電電纜，實(shí)際是提升和供電的兩套設(shè)備同步運(yùn)行，這種提升系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率高，成本高，使用多有弊病。設(shè)計(jì)一種新型燈光提升吊機(jī)，去除電纜收線器輔助機(jī)構(gòu)，只使用一套升降機(jī)構(gòu)，使用新型鋼絲繩、電纜復(fù)合繩纜吊掛燈具，進(jìn)一步簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減少運(yùn)行故障，降低成本。

1 傳統(tǒng)燈光提升系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

目前在舞臺(tái)設(shè)備中，有懸掛提升重物需要時(shí)采用卷筒鋼絲繩的提升方式，但被提升物件有供電需要和信號(hào)傳輸需要時(shí)需另外配置電纜附加相應(yīng)的收線機(jī)構(gòu)同步運(yùn)行，特別是舞臺(tái)上運(yùn)用最多的燈光升降機(jī)構(gòu)，不僅需要能吊掛承載燈具重量的鋼絲繩，還需要能給燈具供電的電纜，因鋼絲繩能承載燈具重量但不能供電，電纜能給燈具供電但不能吊掛一定的重量，由此產(chǎn)生使用兩套機(jī)構(gòu)同時(shí)運(yùn)行而組成統(tǒng)一的燈光升降系統(tǒng)，升降時(shí)鋼絲繩隨著卷筒的旋轉(zhuǎn)而纏繞在提升機(jī)構(gòu)卷筒的繩槽內(nèi)，供電電纜則由附加的收線器控制跟隨燈具的來(lái)回升降而收放。

一個(gè)燈具的升降由兩套升降機(jī)構(gòu)升降運(yùn)行導(dǎo)致機(jī)構(gòu)繁雜，設(shè)備運(yùn)行同步性差、可靠性差、成本高。這種結(jié)構(gòu)時(shí)常會(huì)發(fā)生電纜收放不同步而造成電纜拖纜或墜纜故障，而影響燈具不能正常升降，時(shí)而造成燈具供電或信號(hào)中斷現(xiàn)象。傳統(tǒng)燈光升降機(jī)構(gòu)如圖1。

圖1 傳統(tǒng)燈光升降機(jī)構(gòu)

從圖1可以看出，一個(gè)燈具上面同時(shí)連接鋼絲繩和供電線纜，附加物太多太寬影響觀眾視線，另外燈具在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時(shí)所對(duì)應(yīng)的鋼絲繩在卷筒上的接入點(diǎn)在水平方向有位移，從而導(dǎo)致燈具在水平面上的投影點(diǎn)有位置變動(dòng)。燈具行程越大，鋼絲繩和線纜水平位移越大，水平面內(nèi)燈具的位置變動(dòng)也就越大，在實(shí)際使用中燈具提升機(jī)構(gòu)和卷線器是安裝在舞臺(tái)柵頂或廳堂天花板以上空間的，而廳堂天花板往往不許開有過(guò)大下鋼絲繩的孔洞，有時(shí)也會(huì)受到安裝頂部格柵結(jié)構(gòu)件的限制而使鋼絲繩和線纜水平位移不能太大，即使固定鋼絲繩的下繩點(diǎn)也會(huì)使鋼絲繩對(duì)卷筒的入繩角度過(guò)大而發(fā)生鋼絲繩跳槽現(xiàn)象。

2 新型燈光提升系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)要求

引用技術(shù)文件《卷盤式輕載吊桿驅(qū)動(dòng)機(jī)》[2]和《新型鋼絲繩、電纜、光纜復(fù)合繩纜》[3]的特殊結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化升降提升機(jī)構(gòu)，將卷筒提升機(jī)構(gòu)改用卷盤式提升機(jī)構(gòu)；去除收放電纜的卷線器，采用既能提升燈具又能給燈具供電的新型鋼絲繩電纜復(fù)合繩纜，配置卷盤中心滑環(huán)，下繩點(diǎn)配置固繩機(jī)構(gòu)防止升降時(shí)燈具水平移位。

2.2 卷盤式輕載吊桿驅(qū)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的可引用性分析

卷盤式輕載吊桿驅(qū)動(dòng)機(jī)的輸出軸上安裝可供單根鋼絲繩纏繞的夾板槽式卷盤，卷盤夾板槽的寬度可限制僅供單根鋼絲繩在卷盤夾槽內(nèi)徑向逐層纏繞而不夾層，不夾繩，鋼絲繩頭在卷盤中心孔處引出并在夾板外側(cè)面上固定。一個(gè)卷盤對(duì)應(yīng)電動(dòng)吊桿一個(gè)吊點(diǎn)的提升需要，可根據(jù)吊點(diǎn)的數(shù)量需要配置卷盤的數(shù)量。加裝吊桿行程控制機(jī)構(gòu)。按舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備吊桿驅(qū)動(dòng)機(jī)的載重量和提升速度要求配用相應(yīng)功率的制動(dòng)電機(jī)和減速機(jī)[1]。卷盤式輕載吊桿驅(qū)動(dòng)機(jī)如圖2。

圖2 卷盤式輕載吊桿驅(qū)動(dòng)機(jī)

卷盤局部結(jié)構(gòu)如圖3。本吊桿驅(qū)動(dòng)機(jī)顯著特點(diǎn)是不受鋼絲繩入繩角度的限制和安裝空間的限制，容易安裝。新型燈光提升吊機(jī)可采用它的卷盤式纏繞結(jié)構(gòu)。

2.3 新型鋼絲繩、電纜、光纜復(fù)合繩纜結(jié)構(gòu)的可引用分析

新型鋼絲繩、電纜、光纜復(fù)合繩纜是在同一復(fù)合繩纜外皮內(nèi)設(shè)置鋼絲繩，電纜或光纜，鋼絲繩、電纜或光纜之間被填充物固定且相互絕緣，內(nèi)置填充物、電纜、光纜、繩纜外皮都是柔軟的具有一定彎曲度的柔性絕緣材料。

它的顯著特點(diǎn)是鋼絲繩、電纜或光纜被復(fù)合在同一纜繩中，在有提升、供電或信號(hào)采集傳輸需要的設(shè)備中只需要配置一套提升機(jī)構(gòu)即可，這樣整齊簡(jiǎn)單而不分散，成本低，設(shè)備運(yùn)行同步性強(qiáng)、可靠性高，新型鋼絲繩、電纜、光纜復(fù)合繩纜結(jié)構(gòu)如圖4。

圖3 卷盤結(jié)構(gòu) 圖4 新型鋼絲繩、電纜、 光纜復(fù)合繩纜結(jié)構(gòu)

新型燈光提升吊機(jī)可采用它的復(fù)合繩纜結(jié)構(gòu)，將提升和供電的鋼絲繩和電纜合二為一使用，可以很大程度的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。

2.4 設(shè)計(jì)結(jié)果

在分析和綜合應(yīng)用卷盤式輕載吊桿驅(qū)動(dòng)機(jī)和新型鋼絲繩、電纜、光纜復(fù)合繩纜的特殊結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，按燈光提升需要設(shè)計(jì)出一種新型卷盤式燈光升降吊機(jī)，可作為專用燈具的提升設(shè)備使用，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖5。

圖5 新型卷盤式燈光提升吊機(jī)

新型卷盤式燈光提升吊機(jī)采用了夾板槽式卷盤作為旋轉(zhuǎn)纏繞升降結(jié)構(gòu)，采用了兼起吊燈具和供電功能為一體的鋼絲繩、電纜復(fù)合繩纜，棄用卷筒纏繞升降和使用卷線器收放電纜的繁雜結(jié)構(gòu)。

新型卷盤式燈光提升吊機(jī)的卷盤中心安裝有供電滑環(huán)，在卷盤邊緣下繩點(diǎn)安裝防止燈具偏移的固繩輪，保證在全行程內(nèi)燈具升降時(shí)所對(duì)應(yīng)的水平投影位置不變動(dòng)。

這里對(duì)復(fù)合繩纜的截面和內(nèi)置鋼絲繩、線纜的排布做了調(diào)整，如圖6所示復(fù)合繩纜的截面由圓形變成扁平形狀，起吊燈具的鋼絲繩作為兩根對(duì)稱布置在兩側(cè)，中間布置供電線纜，目的是讓扁平的繩纜起吊燈具時(shí)受力均勻。扁平繩纜包有柔軟的耐磨損可彎曲纏繞的絕緣外皮，內(nèi)部填充絕緣柔性材料固化鋼絲繩和供電線纜空間位置，防止篡位。截面改變?yōu)楸馄叫螤?，減少了繩纜纏繞時(shí)占用卷盤徑向尺寸，相同的行程卷盤直徑可以做的更小，且有利于擴(kuò)展大行程使用。由于所提升的是單個(gè)燈具，重量較輕，但也要按照舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備相關(guān)安全系數(shù)[5]要求選取鋼絲繩直徑大小，相關(guān)有絕緣要求的材料也要達(dá)到一定的絕緣等級(jí)[4-5]，保證使用安全。

夾板槽式卷盤詳細(xì)機(jī)構(gòu)見圖7，夾板槽式卷盤作為旋轉(zhuǎn)纏繞升降結(jié)構(gòu)，合理設(shè)計(jì)夾槽寬度和與扁平線纜間隙，保證升降時(shí)扁平線纜能逐層纏繞通暢，不夾層不卡槽。

圖6 復(fù)合繩纜圖7 夾板槽式卷盤

新型卷盤式燈光升降吊機(jī)明顯的特點(diǎn)是省去了傳統(tǒng)燈光提升系統(tǒng)中的收線器，結(jié)構(gòu)進(jìn)一步得到了精簡(jiǎn)，不受卷筒鋼絲繩入繩角度的限制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故障少，使用穩(wěn)定可靠。

3 新型卷盤式燈光升降吊機(jī)應(yīng)用

新型卷盤式燈光升降吊機(jī)可廣泛應(yīng)用在劇院、電視臺(tái)演播廳、多功能廳、會(huì)議廳、戶外演繹秀場(chǎng)等，可用于提升燈具外也可提升其它演出道具。除可應(yīng)用在表演場(chǎng)所外，也可應(yīng)用在有特殊照明需要的場(chǎng)所；

其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單占用空間高度小，重量輕，卷盤式提升不受繩纜入繩角度限制，尤其是多功能廳、會(huì)議廳等天花夾層高度低安裝空間有限的時(shí)能得到廣泛的應(yīng)用。

新型卷盤式燈光升降吊機(jī)可作為單個(gè)燈具的提升機(jī)構(gòu)使用，卷盤提升機(jī)構(gòu)直接安裝在減速機(jī)輸出軸上，單點(diǎn)式使用時(shí)如圖5，其多個(gè)提升機(jī)構(gòu)可組合成一定數(shù)量的燈具群組編程控制使用，可應(yīng)用在大型燈光表演秀場(chǎng)所。組合使用時(shí)也可在減速機(jī)輸出軸上加配多個(gè)夾板槽式卷盤，或傳動(dòng)軸連接多點(diǎn)組合安裝使用如圖8，組成燈光矩陣。

圖8 組合安裝

4 結(jié) 語(yǔ)

新型卷盤式燈光升降吊機(jī)已經(jīng)在多項(xiàng)舞臺(tái)設(shè)備工程和燈光表演秀項(xiàng)目設(shè)備中得到應(yīng)用，其使用結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

其引用結(jié)構(gòu)《卷盤式輕載吊桿驅(qū)動(dòng)機(jī)》已在2012年9月申請(qǐng)了國(guó)家專利，專利號(hào)：2012 2047 71391；其引用結(jié)構(gòu)《新型鋼絲繩、電纜、光纜復(fù)合繩纜》已在2012年9月申請(qǐng)了國(guó)家專利，專利號(hào)：2012 2045 05764。