用於具有提升鋼繩的起重器械上的、自供電力的使吊物旋轉的驅動裝置的製作方法

2023-12-07 19:56:46

專利名稱：用於具有提升鋼繩的起重器械上的、自供電力的使吊物旋轉的驅動裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一個能使吊物旋轉的驅動裝置，它是自供電力，適用於具有提升鋼繩的起重器械，例如塔式起重機，移動式吊車、橋式起重機，龍門吊車等等。這種裝置能使提升器械上正在裝運的吊物作轉角旋轉。
大家知道一種類似的裝置，它採用了安裝在具有多個繩股的多個滑輪上的轉環，也就是推力球軸承上的能旋轉的具有鉤柱的吊鉤。
最通用的實施方式是在現場用手工辦法將空載或裝載的吊鉤，在吊起或放下吊物的過程中進行轉角轉動。儘管採用了一些保護裝置和預先採取安全措施，然而這種操作方式總是給操作者帶來人身安全的威脅，因為人的手要接觸移動中的物件，或者操作者本身總要靠近正進行裝卸的吊物。
在一些已實施的方法中(看法國專利FR1229282)吊鉤或吊具是通過電力裝置帶動旋轉的，而且是從置於提升器械的操作崗位上遙控。對於具有水平吊臂的塔式起重機，它有組成滑輪組的移動小車和提升鋼絲繩，而且有用於帶動吊鉤旋轉的遙控的裝有減速電機的滑輪外殼，用於驅動吊鉤旋轉的供電的和遙控的電纜都穿過安裝在移動小車上的一個繞線器，依據吊臂上小車的位置和吊鉤高度，該電纜在繞線器的滾筒上繞卷和退卷。在這一實施方法中存在兩個難題，一個是上述的供電的和遙控的電纜必須具有足夠的機械強度，另一個是當提升鋼繩卷繞時必須防止供電的和遙控的電纜被剪切和受損壞。
德國公開專利DE3234395指出上述涉及供電的和遙控的電纜問題已得到解決，即可用安裝在滑輪外殼上的電池向驅動吊鉤旋轉的電動機供電，並用無線電裝置進行遙控。
為了最終能使上述電池不必由充電，人們一直設想驅動吊鉤旋轉的機電裝置能利用自己的功能來自供電力。即在裝卸過程中，尤其是在吊起和下放的運行過程中，利用在裝置上的一個滑輪中相對移動著的提升鋼絲繩的運行，使該機電裝置可以自動產生、存儲、補償和更新所需的電力。荷蘭專利申請NL7614360也建議過至少由一個液壓泵帶動的滑輪的機械傳動裝置，以及裝有儲罐的液壓迴路，該儲罐可向帶動吊物旋轉的液壓馬達提供液壓。然而，用液壓實施的上述方法是太昂貴了，而且實際上它也只適用於裝卸很重負載的提升器械上，例如用於裝卸貨櫃的港口起重機上。這種裝置還存在一些如下所示的缺點——由於液壓儲罐容積有限，該裝置的持續運行時間受到限制。
——考慮到其機械和液壓裝置，使整個裝置過去龐大，這樣，勢必要減小吊物的重量以保護提升機的使用壽命。
——另外，還需要使用不同的能源，即用於遙控信號接受器所需的電能。
本發明可以克服上述缺點，即在採用鋼繩的提升器上安裝能使吊物旋轉的機電裝置，該裝置能自供電力，也就是說，所提供的電力能同時確保驅動吊物轉動的機電裝置和接受遙控信號的裝置的需要，上述提出的裝置對於重量有限的物體具有較長的持續運轉能力。
為此，本發明的裝置包括由幾個繩股和構成滑輪組的多個滑輪，以及至少一個相應的提升鋼絲繩所組成的滑輪外殼，一個安裝在滑輪外殼上能圍繞垂直軸旋轉的鉤柱以及其吊鉤或其它用於裝卸的吊具，一個用於驅動鉤柱圍繞上述垂直軸轉動的機電裝置、一個旋轉式發電機，該發電機是被滑輪殼外中的至少一個穿過有提升鋼絲繩的滑輪所帶動，以及發電機發出的電能的存儲裝置，該儲能裝置向驅動鉤柱轉動的機電裝置提供電力，該滑輪殼體還包括用於接受遙控信號的輔助裝置以及用於控制發電機和控制向機電裝置供電的輔助裝置，這種裝置的主要特徵是，用於向帶動鉤柱旋轉的機電裝置供電的發電機是一個電流發電機，其轉子是被滑輪外殼內的一個或多個滑輪所帶動而作機械轉動的，而且其能量存儲裝置是電能儲存器，而且用於帶動鉤柱旋轉的機電裝置是電力驅動裝置，而且上述同一個電能儲存器向接受遙控信號的裝置提供電力，也向控制電流發電機和控制向機電裝置供電的裝置提供電力。
根據本發明可以實施完全由電力驅動的而且自供電力的能驅動吊物旋轉的機電裝置。
雖然，本發明的裝置基本上可以向驅動鉤柱旋轉的機電裝置提供電力，可要注意到，這種裝置也可以提供其它的輔助功能，例如自動抓取重物，尋找重心等。完成上述操作時都不需要採用連接到滑輪外殼上的供電電纜。
根據本發明的其中之一最佳實施例，安裝在滑輪外殼上的電流發電機是一個裝有電橋整流器和調節器等附加裝置的交流發電機，其中的轉子被滑輪外殼內的高速運轉著的滑輪所帶動而轉動，這種交流發電機向作為儲存電能的裝置，即至少一個蓄電池提供電能。當機電裝置運轉時，電馬達得到連續供電，並且藉助於減速器帶動鉤柱轉動，用安裝在滑輪外殼內的輔助電力和電子調節系統控制蓄電池向電馬達的供電。由滑輪外殼內的高速轉動的滑輪帶動的交流發電機的轉子，可以藉助於行星齒輪系的轉速倍增器進行高速轉動。因此，可以以最小的尺寸使交流發電器以更快的速度旋轉，從而達到最佳的發電效果。
根據一個專門的實施方案，得到連續供電的電馬達可以藉助於一個齒輪減速器帶動鉤柱旋轉，上述減速器包括第一級的行星齒輪減速器和第二級的正齒輪減速器。
本發明裝置的一另一個特徵是，裝有相對位置的傳感器，例如絕對值編碼器或放大值編碼器，它們控制相對於滑輪外殼進行轉動的鉤柱的轉角角度。另外，還裝有一個用於控制轉動的鉤柱絕對定位的陀螺測速儀。當使用相對位置的傳感器時，則是由轉動編碼器所組成，這個編碼器被上述減速器中的第二級正齒輪傳動副中與大齒輪嚙合的小齒輪所帶動而轉動，而該大齒輪固定在旋轉的鉤住上。
至於旋轉的鉤住本身，它具有其它的特徵，一方面，它的圓柱體形的上半部分放置在滑輪外殼內的推力球軸承上，而且其上面鑽有一孔穴用於穿過來自集電器的電纜，用於向吊具和/或其它輔助裝置提供來自電能儲存器的電能。另一方面，置於滑輪外殼外的鉤柱下半部用於支承吊具。從蓄電器可以容易地向其他可能存在的電力輔助裝置提供電力。
不管怎樣，可以用本文的附圖以及說明書所涉及的不作為對本發明的限制的實施例更好地闡述本發明的用於具有提升鋼絲繩的起重器械上的、自供電力的、使吊物旋轉的機電裝置，本文


如下圖1，安裝有本發明裝置的具有水平吊臂的塔式起重機；圖2、本發明裝置整體側視圖；圖3、相對於圖2的側視圖，該裝置上部的平面圖；圖4，包括其內部機構的該裝置的簡易圖；圖5，該裝置操作過程示意圖。
如圖1所示，本發明的裝置以整體形式用符號1表示，它安裝在具有提升鋼絲繩的起重器械上，例如，圖1中所示的具有水平吊臂3的塔式起重機2上，裝置1藉助於提升鋼絲繩4懸掛在吊臂3上，從而在移動小車6和該裝置1之間形成滑輪組5，提升鋼繩4的一端固定在吊臂3的臂端7上，提升鋼繩4的另一端繞卷在置於吊臂3的端尾上的絞盤8的卷繩筒上，在裝置1下面懸掛一個可轉動的吊鉤或可轉動的吊具9，在9上懸掛或固定住欲裝卸的負載10。
參照圖2和圖3，裝置1是具有4個繩索的通用的滑輪外殼11，其中兩個滑輪12、13彼此相對稱地安裝在垂直軸線14兩旁，鉤柱15可以圍繞垂直軸線14作旋轉運動，其下部掛有吊鉤或吊具9，電力驅動裝置16是用來帶動鉤柱圍繞垂直軸線14作旋轉運動，如圖箭頭F所示。
滑輪外殼11上支承滑輪12，13的水平旋轉軸17、18被固定在滑輪外殼11的兩側21，22上，並且鋼板外殼19、20作保護。鋼板外殼19、20的上部分有開口23，24，分別用於讓兩個繩索25，26進出滑輪12，另外的兩個繩索27，28則從另一個滑輪13進出。
圖4所示，機電裝置16包括一個具有永久性磁鐵的直流電動機29，其工作電壓是24伏特，一個只有一個齒輪組的行星輪減速器30，其尺寸大小調節至使該對齒輪具有最小的慣性和一個具有正齒輪組的減速器31，它是用來帶動鉤柱15作旋轉運動。
此外，在滑輪組5中，由於放置於原動繩索28一側的滑動13的轉速比放置在固定繩索25一側的滑輪12的轉速快兩倍，滑輪13的輪轂32楔住在輸入軸33上，該軸連接一個行星齒輪系構成的速度倍增器34和一個具有電橋整流器和調節器的交流發電機35，該發電機向一個或多個蓄電池36送電，這些輔助裝置都安置在滑輪外殼11內。
本發明的裝置還包括無線電遙控收發器37，以及電氣與電子控制體系38。它們都是滑輪外殼11的輔助裝置；一個轉式集電器39用來把電能從裝置1中固定部位轉遞到藉助於電的功能進行轉動的部件9、10、15上；一個相對位置傳感器40，例如絕對值編碼器或放大值編碼器，它是用於控制鉤柱15相對於滑輪外殼11的轉角運動，和一個用於控制旋轉鉤柱15的絕對定位的陀螺測速儀41。
旋轉鉤柱15包括一圓柱體形的上半部42，它安置在滑輪外殼11的內部的推力球軸承43上，柱體內鑽有孔44，用於穿過來自集電器39的電線，以便把電輸給吊具9和其它專門輔助裝置。鉤柱15的下半部45是安置於滑輪外殼11的外部，用於連接吊具9。
相對位置傳感器40，例如編碼器，藉助於小齒輪46而轉動，小齒輪46與屬於用於帶動鉤柱15轉動的第二級正齒輪傳動副31的齒輪47相嚙合，齒輪47固定在鉤柱15的上部42上。
本發明裝置1的操作運行情況可以用圖5表示當起吊起，即當滑輪外殼11上升或下降時，由於行星輪第速度倍增器34的作用，轉速變得更快的滑輪13帶動交流發電機35的轉子轉動，由於與定子的感應作用，使交流發電機產生三相交流電，用二極體的電橋整流器48整流上述感應電流，並用輔助調節器49調節感應電流。使電流維持在24伏特的電壓，然後向一個或多個蓄電池36充電。
交流發電機35的運行保證了向一個或多個蓄電池36充電，這些電能充分滿足各裝置運行所需，而不用外部電源。尤其是，蓄電池36藉助於電氣與電子控制體系38能確保向具有永久性磁鐵的直流電動機29提供電壓為0～24伏的電流，用於帶動負載或不負載狀態下的鉤柱15以及吊具9的轉動。蓄電池36還可以通過集電器39向吊具9或其它的輔助裝置供電。
用無線電方式，在操作人員所持的固定式無線電收發兩用機50和裝在滑輪外殼上的收發兩用機37之間，向裝置1傳遞控制信號。
依據操作人員的指令和編碼程序，以及依據來自各種不同傳感器的信息，例如，吊物的重量C，高度H以及提升機構的吊臂3的轉角位置P等，在51處理控制信號，它們都是精確確定吊物10的轉動和轉角定位的重要參數。
安裝在滑輪外殼上的無線電收發兩用器37同樣可以收到傳感器40發出的信號，該傳感器40能顯示出旋轉鉤住15相對於滑輪外殼11的定位信號，收發兩用器37也可收到陀螺測速儀41的信號，該陀螺測速儀可以以最後記錄的方式顯示出旋轉鉤柱15相對於傳感器40的定位。
在電氣與電子控制系統38中放大上述的控制信號以便依據轉動時所需的速度及轉矩向電動機29提供各種不同的電壓及電流強度。
上述能使吊物轉動的驅動裝置是自供電的，提升鋼繩4和裝置1的相對運動可藉助於交流發電機35產生電能，並存儲於蓄電池36中，後者可向旋轉鉤柱15的驅動裝置16供電。人們知道在正常使用提升機構時，上述的提升運動可使裝置1生產和更新電能。由此，人們注意到，不僅滑輪外殼11的上升或下降運動，而且小車6沿著水平吊臂3的移動運動也可以用作生產電能。即使移動小車6的移動速度很慢，它可以和由上升、下降運動所形成的提升鋼繩4的運動相一致，帶動交流發電機35以更快的速度轉動。
當然，上述的唯一涉及自供電的、可使吊物轉動的驅動裝置的實施方案並不造成對本發明的限制，相反，本發明還包括了與本發明原則相同的其實實施方案，它們沒有超越本發明的範圍。
——用其它的發電機，如直流發電機代替交流發電機35；——用其它發電機的儲能裝置或元件代替蓄電池36；——改進一些創造性特徵，例如把相對位置傳感器40放置於帶動鉤柱15轉動的傳動齒輪，或者滑輪13所帶動的交流發電機35的起動裝置；——改進本發明的裝置，使其具有各種不同的繩索和滑輪的滑輪外殼。
——把本發明的裝置安裝在不是塔式起重機的其它具有提升鋼繩的起重器械上。
權利要求
1.用於具有鋼繩的起重(提升)機構上的、自供電的、能帶動吊物轉動的驅動裝置，該裝置包括一個具有多個繩索(25、26、27、28)和多個滑輪(12、13)的滑輪外殼(11)，至少有一個提升鋼繩(4)穿過上述滑輪，並組成滑輪組(5)；該裝置還包括一個連接在滑輪外殼(11)上的可圍繞垂直軸(14)轉動的鉤柱(15)，鉤柱下部連接一個用於負載重物(10)的吊鉤或其它吊具(9)；一個用於帶動鉤柱(15)圍繞上述的軸線(14)轉動(圖中F箭頭)的驅動裝置(16)；由滑輪外殼(11)中的滑輪(13)所驅動的轉式發電機(35)，其中提升鋼繩(4)穿過滑輪(13)；還包括一些用於儲存來自發電機(35)的電能存儲裝置(36)，用於向帶動鉤柱(15)轉動的驅動裝置(16)提供所需的電能，上述的滑輪外殼(11)還包括一些用於接收控制信號以及用於控制發電機(35)和控制向驅動裝置(16)供電的輔助裝置(37、38)，其特徵是，用於向帶動鉤柱轉動的驅動裝置(16)供電的能源發生器是發電機(35)，其轉子是被滑輪外殼(11)的滑輪(13)帶動而作機械轉動；另外，上述的能量存儲裝置是電能儲存裝置(36)；上述用於帶動鉤柱(15)轉動的驅動裝置是一個電機驅動裝置(16)；上述相同的電能儲存裝置(36)也確保向用於接收控制信號和控制發電機(35)以及控制向電機驅動裝置(16)供電的輔助裝置(37、38)供電。
2.根據權利要求1所述的能帶動吊物轉動的驅動裝置，其特徵是，安裝在滑輪外殼(11)內的發電機是裝有電橋整流器(48)和調節器(49)的交流發電機(35)，其轉子被滑輪外殼(11)中轉速很快的滑輪(13)所帶動而旋轉，該交流發電機(35)向至少一個用於儲存電能的蓄電池(36)輸電。
3.根據權利要求2所述的能帶動吊物轉動的驅動裝置，其特徵是該驅動裝置(16)包括一個直流電動機(29)，藉助於減速器(30、31)可用來帶動鉤柱(15)轉動，用安裝在滑輪外殼(11)中的電氣和電子調節系統(38)控制蓄電池(36)向電動機(29)的供電。
4.根據權利要求2或3所述的能帶動吊物轉動的驅動裝置，其特徵是藉助於速度倍增器(34)，最好是行星輪系型的速度倍增器，確保滑輪外殼(11)中的轉速極快滑輪(13)帶動交流發電機(35)的轉子運轉。
5.根據權利要求3所述的能帶動吊物轉動的驅動裝置，其特徵是直流電機(29)可藉助於齒輪減速器帶動鉤柱(15)轉動，該減速器包括第一級行星輪系減速器(30)和第二級正齒輪傳動副減速器(31)。
6.根據權利要求至5中任一權利要求所述的能帶動吊物轉動的驅動裝置，其特徵是該裝置包括一個相對位置傳感器(40)，例如，絕對值編碼器或放大值編碼器，它用於控制旋轉鉤柱(15)相對滑輪外殼(11)的轉角定位，還包括一個控制旋轉鉤柱(15)的絕對定位的陀螺測速儀(41)。
7.根據權利要求5、6之一所述的能帶動吊物轉動的驅動裝置，其特徵是該相對位置傳感器是轉式編碼器(40)，它是被與減速器中的第二級正齒輪傳動副(31)的齒輪(47)相嚙合的小齒輪(46)所帶動而旋轉的，該減速器用來驅動鉤柱(15)，而該齒輪(47)固定在旋轉的鉤柱(15)上。
8.根據權利要求1至7中任一條所術賓能帶動吊物轉動的驅動裝置，其特徵是，旋轉鉤柱(15)包括安裝在滑輪外殼(11)內的推力球軸承(43)上的圓柱形的上半部分，圓柱體內鑽有一個也(44)，孔內穿過來自集電器(39)的電線，用於把存儲的電能輸給吊具(9)和/或其它的輔助裝置；還包括置於滑輪外殼(11)外部的鉤柱的下部分(45)，用於連接吊具(9)。
全文摘要
本裝置包括由幾個繩索(25、26、27、28)和形成滑輪組的多個滑輪(12、13)以及其相應的提升鋼繩(4)所組成的多個滑輪外殼(11)，能圍繞垂直軸(14)旋轉的鉤柱(15)及其吊鉤(9)，以及用來帶動鉤柱(15)轉動的電機驅動裝置(16)。其中，繞有鋼繩的滑輪組中的滑輪(13)用來帶動一個發電機(35)，所發出的電力儲存在蓄電池(36)中，後者能向電機驅動裝置(16)提供所需的電力。
文檔編號B66C13/14GK1049319SQ9010696
公開日1991年2月20日 申請日期1990年7月18日 優先權日1989年7月18日
發明者克勞德·德索克斯 申請人:寶丹公司