斷索保護裝置及具有該保護裝置的起吊設備的製作方法
2023-10-05 13:30:24
專利名稱：斷索保護裝置及具有該保護裝置的起吊設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種保護裝置及具有該保護裝置的起吊設備，具體而言，本發明涉及
在起升機構、變幅機構、牽引式運行機構或者其他類似柔索或者環鏈應用領域中柔索或環 鏈斷裂時起保護作用的裝置。
背景技術：
在目前國內現有的起重設備或電梯升降機設備中，鋼絲繩突然斷裂造成的惡性事 故時有發生，這不僅給企業或者個人造成嚴重的經濟損失，而且會造成嚴重的人員傷亡事 故。目前的保護裝置基本上是基於檢測鋼絲繩使用狀態或者直接採取定期更換鋼絲繩的方 法，這些方法不但具有滯後性且相對安全係數不高，可靠性低，此外定期更換鋼絲繩勢必產 生浪費，使原本可以繼續使用的鋼絲繩不得不提前報廢，不但增加了使用和維護成本，而且 增加了更換鋼絲繩時的操作複雜度。而且，在其他一些已知保護裝置中，在鋼絲繩斷裂發生 時採取其他夾緊機構來夾緊斷裂的主機構鋼絲繩，這就要求夾緊機構相當靈敏，且對於準 確定位鋼絲繩的斷裂位置提出非常苛刻的要求，當鋼絲繩斷裂位置定位不準確或者鋼絲繩 斷裂時夾緊機構來不及動作的話，仍存在發生惡性事故的隱患。
發明內容
為解決現有技術中存在的上述問題並防止惡性事故的發生且提高運營的安全性， 本發明提出了一種斷索保護裝置及具有該保護裝置的起吊設備。 本發明提供了一種斷索保護裝置，用於承載工件的主機構纜索，其中，所述保護裝
置包括拉力傳感器，連接於所述主機構纜索並感測所述主機構纜索的張力；以及保護巻
筒，由轉軸驅動並包括纜索部和第一制動件，所述纜索部上纏繞有保護纜索，所述保護纜索
的端部連接於所述工件；第二制動件，設置在所述第一制動件附近，所述第二制動件響應所
述拉力傳感器的預定感測信號而與所述第一制動件接合，以制動所述保護巻筒。 優選地，所述第一制動件包括棘輪，並且所述第二制動件包括棘爪，所述棘爪響應
所述拉力傳感器的所述預定感測信號而與所述棘輪接合，以制動所述棘輪並從而制動所述
保護巻筒。 優選地，所述保護裝置還包括連接至所述轉軸的制動器，所述制動器響應所述拉
力傳感器的所述預定感測信號而制動所述轉軸，並從而制動所述保護巻筒。 優選地，所述棘爪可樞轉地固定在支撐框架上並且包括可與所述棘輪接合以制動
所述棘輪的第一端部以及遠離所述第一端部且設置有永磁體的第二端部，並且其中，所述
保護裝置還包括第一電磁體，設置在所述第二端部附近且與所述永磁體分開，所述第一電
磁體響應所述拉力傳感器的所述預定感測信號而與所述永磁體吸合，以使所述棘輪樞轉至
使得所述第一端部與所述棘輪接合。 優選地，所述棘爪可樞轉地固定在支撐框架上並且包括可與所述棘輪接合以制動 所述棘輪的第一端部以及遠離所述第一端部且設置有永磁體的第二端部，並且其中，所述
4保護裝置還包括第一電磁體，設置在所述第二端部附近且與所述永磁體吸合，所述第一電 磁體響應所述拉力傳感器的所述預定感測信號而與所述永磁體分開，以使所述棘輪樞轉至 使得所述第一端部與所述棘輪接合的位置；以及復位彈簧，設置在所述棘爪與所述支撐框 架之間，所述復位彈簧可提供復位力以使所述第一端部與所述棘輪接合。其中，第一電磁體 在斷電時釋放永磁體並使所述第一端部與所述棘輪接合在此時接合，這種斷電條件下的操 作更有利於保證系統操作安全。 優選地，所述保護裝置還包括設置在所述第二端部附近的第二電磁體，所述第二 電磁體響應所述拉力傳感器的感測信號而吸合或排斥所述永磁體，以使所述第一端部與所 述棘輪接合。 優選地，所述保護裝置還包括控制器，接收所述拉力傳感器的所述預定感測信號 且同時向所述制動器、所述第一電磁體和所述第二電磁體發出控制信號，以使所述制動器 制動所述轉軸並使所述第一端部與所述棘輪接合。 優選地，所述保護巻筒具有內置的渦巻彈簧，以使所述保護纜索維持恆定的張力。
優選地，所述制動器為常閉式的。因而，制動器在斷電時對轉軸進行制動，操作更安全。 優選地，所述保護裝置還包括連接於所述主機構纜索並對所述主機構纜索的磨損 度進行實時檢測的檢測裝置，所述棘爪能夠響應所述檢測裝置的所述預定檢測信號而制動 所述棘輪。 本發明還提供了一種起吊設備，包括主機構纜索，所述主機構纜索在一端連接於
支撐框架並在另一端承載有工件，其中，所述起吊設備還包括如上所述的保護裝置。 優選地，所述起吊設備包括關於所述工件對稱布置的多個所述保護裝置，以使保
護裝置受力更均衡。 根據本發明的斷索保護裝置利用諸如棘輪棘爪的制動件的接合實現機械制動， 並且通過制動器實現電力制動，從而確保鋼絲繩斷裂時的操作安全性。此外，通過第一電 磁體、第二電磁體與永磁體的相互動作以及復位彈簧的設置，確保能夠迅速、安全有效地制 動，從而大大提高起吊設備的可靠性，有效避免了鋼絲繩突然斷裂時惡性事故的發生。而 且，由於避免了定期更換鋼絲繩，因而增加了企業的運營效率且大大節省操作成本。
通過以下結合附圖的詳細描述，本發明的上述和其它方面、特徵和其它優點將得 以更好地理解，附圖中 圖1為根據本發明優選實施例的具有斷索保護裝置的起吊設備的示意圖；
圖2為根據本發明優選實施例的保護裝置的平面示意圖；
圖3為沿圖2中箭頭A方向所看到的平面示意圖；以及
圖4為圖2和圖3所示保護裝置的操作示意框圖。
具體實施例方式
下面結合附圖，進一步詳細說明本發明的具體實施方式
。然而，本發明可以以很多 不同形式實施，不應該被理解為僅限於這裡所呈現的實施例。相反，提供了這些實施例，使
5得本公開全面而完整，並全面地將本發明的範圍傳達給本領域的技術人員。附圖中，相同參 考標號表示相同元件。 下面以起吊設備為例對根據本發明優選實施例的斷索保護裝置進行詳細說明。圖 1為根據本發明優選實施例的具有斷索保護裝置100的起吊設備10的示意圖。如圖1所 示，該起吊設備10包括可釋放或纏繞鋼絲繩18(或其他承受拉力的柔性纜或鏈條，也稱為 主機構纜索)的起升巻筒組12，以承載諸如貨櫃20等的工件。具體地，貨櫃20可如圖 所示懸置於貨櫃吊具22下方，鋼絲繩18通過設置於諸如岸橋16的支撐框架上的滑輪組 而起吊貨櫃吊具22，岸橋16還可沿軌道(未示出)移動以將起升的貨櫃運輸至預定場 所。 在該實施例中，為了避免在鋼絲繩發生斷裂時發生事故並且為了更好地實現集裝 箱20的安全起吊和運輸，在該起吊設備10中還包括有用於在鋼絲繩18斷裂時起保護作用 的斷索保護裝置IOO。該保護裝置100可如圖1所示固定在岸橋16上。並且，在該實施例 中，承載貨櫃20的鋼絲繩18關於貨櫃20對稱布置，且四個保護裝置100也關於集裝 箱20對稱布置，以使保護裝置100受力均衡。 下面結合圖2和圖3對該保護裝置100的結構進行詳細說明。圖2為根據本發明 優選實施例的斷索保護裝置的平面示意圖。圖3為沿圖2中箭頭A方向所看到的平面示意 圖。該保護裝置100包括保護巻筒40，其包括通過轉軸42驅動的纜索部44和棘輪48，該 棘輪48位於纜索部44附近，纜索部44上纏繞的諸如鋼絲繩的保護纜索46在端部處連接 於貨櫃20的貨櫃吊具22上，該保護巻筒40可內置有渦巻彈簧以保持保護纜索46的 張力恆定；拉力傳感器30，連接於鋼絲繩18並感測鋼絲繩18的張力；以及棘爪50，設置於 棘輪48附近並且能夠響應拉力傳感器30的感測信號而制動棘輪48，以通過機械方式可靠 阻止與棘輪48連接的纜索部44釋放保護纜索46並防止貨櫃20掉落。此外，該保護裝 置100還可包括與轉軸42連接的制動器60，該制動器60也可響應拉力傳感器30的感測信 號而制動轉軸42的轉動，從而以電控方式阻止纜索部44釋放保護纜索46，實現更為安全且 有效的二次保護。且優選地，在該實施例中，該制動器60為常閉式的，其在斷電時制動轉軸 42轉動，從而在系統斷電或異常情況下可保護操作安全。 本領域技術人員可以理解，為實現對保護巻筒的制動，也可使用除棘輪與棘爪之 外的其他相配合的制動件，只要能實現上述功能即可。 接下來，參照圖3來說明該保護裝置100的棘輪48和棘爪50。根據本發明保護裝 置100的棘爪50可樞轉地固定在岸橋16 (或與岸橋16連接的支撐件)上，該棘爪包括用 以與棘輪48的棘齒接合以制動棘輪48的第一端部52以及遠離該第一端部52並設置有永 磁體56的第二端部54。該保護裝置100還可包括第一電磁體80，設置在第二端部54的一 側並且能夠與永磁體56吸合或分離，以使棘輪50繞樞轉點P轉動，從而第一端部52可與 棘輪48接合或脫離。當然，為了確保棘爪50的復位，還可設置復位彈簧70，其可偏壓在棘 爪50與岸橋16(或與岸橋16連接的支撐件)之間。具體地，在該實施例中，該第一電磁體 80設置在第二端部54下側，並且在正常狀態下為通電的且與永磁體56吸合，棘爪50如虛 線所示那樣與棘輪48脫離，保護纜索46可從纜索部44正常釋放，當鋼絲繩18斷裂或拉力 異常時該第一電磁體80響應拉力傳感器30的感測信號而被斷電(或者施加相反極性的電 力)，從而與永磁體56分開，棘爪50可在復位彈簧70的彈性力作用下繞樞轉點P樞轉並使
6第一端部52與棘輪48接合，從而制動棘輪48。如本領域技術人員可以理解的，該第一電磁體80也可諸如設置在第二端部上側並且在正常狀態下為斷電的，且棘爪可由於重力或更優選在復位彈簧70的復位力作用下而如圖所示繞樞轉點P順時針轉動以與棘齒48脫離，其中，在鋼絲繩18異常時該第一電磁體80可響應拉力傳感器30的感測信號而被通電，從而與永磁體56吸合，並使棘爪50繞樞轉點P樞轉且使第一端部52與棘輪48接合，由此實現對棘輪48的制動。但是，第一電磁體80採用如前所述的第一種方式(即斷電時制動的保護方式)能夠在斷電或異常狀態下保護系統工作安全，因而安全性和操作性大大提高。
如圖2所示，為了在鋼絲繩18斷裂或拉力異常時更好更安全地制動棘輪48，該保護裝置100還包括有第二電磁體90，該第二電磁體90可諸如設置在第二端部54的上側且與第一電磁體80相對，在在鋼絲繩18異常時，其能夠響應拉力傳感器30的感測信號而通電與永磁體56吸合，以更好地保持第一端部52與棘輪48接合，從而保證系統操作安全可靠。可替換地，該第二電磁體也可設置在第二端部54的下側並且在鋼絲繩18異常時能夠響應拉力傳感器30的感測信號而通以極性相反的電力而排斥永磁體56，以實現更好地保持第一端部52與棘輪48接合。 在該實施例中，優選地，保護裝置100包括有控制器(未示出)，其接收拉力傳感器30的感測信號且在鋼絲繩18異常時根據感測信號對制動器60、第一電磁體80和第二電磁體90同時發出控制信號，從而使制動器60制動轉軸42的同時棘爪50制動棘輪48，更好地實現從電控角度和機械角度的雙重保護。 下面結合圖2-4對該保護裝置100的操作進行說明。圖4為該保護裝置100的操作示意圖。該保護裝置的操作原理是這樣的，在承載諸如貨櫃等的工件的鋼絲繩終端設置拉力傳感器，正常情況下該拉力傳感器所承受的拉力是在一定的範圍內波動的，但是當其中一個吊點或者一個鋼絲繩繩端突然斷裂時，該處的拉力傳感器受力瞬間減小到安全值以下，這證明其中的一個吊點或者繩端斷裂，此時拉力傳感器返回一個突然減小的拉力信號，該信號經過處理後可諸如經由控制器使保護裝置的制動器以及第一電磁體且更優選還包括第二電磁體同時迅速動作，從而使得棘爪止動住保護巻筒的的棘輪，同時制動器也制動住保護巻筒的轉軸。這樣原本斷裂失去控制的重物就被保護裝置的保護纜索再次拉住，避免了惡性事故的發生。 具體地，如圖4所示，在起吊設備10正常工作時，第一電磁體80通電並與棘爪第二端部54的永磁體56吸合，復位彈簧70受壓，棘爪50處於如圖3所示虛線位置並脫離棘輪48，保護裝置100的保護纜索46隨起吊設備10的鋼絲繩18的升降而升降。當起吊設備10的鋼絲繩18突然斷裂時，由於鋼絲繩18的拉力突然減小，拉力傳感器30將產生作為斷繩信號的一個電壓信號；該電壓信號可經變頻器或者PLC處理後通過控制器向制動器60、第一電磁體80和第二電磁體90發出控制信號；第一電磁體80斷電且磁力消失並釋放永磁體56(該第一電磁體80也可被施加以極性相反的電力而排斥永磁體)，在復位彈簧70的彈性力作用下，棘爪50繞樞轉點P轉動至圖3實線位置所示位置，從而第一端部52與棘輪48接合併阻止了棘輪48以及轉軸42的轉動，與此同時，制動器60也受控制而對轉軸進行制動，通過電控方式阻止轉軸轉動；為了提高操作可靠性和安全性，此時第二電磁體90亦被通電，當復位彈簧70將棘爪50拉到一定位置後，該第二電磁體90通過吸力與永磁體56牢固吸合，從而可以防止由于振動等外界因素而造成棘爪50鬆動或者脫離棘輪48。由此，
7可靠地保證了保護纜索46不被從纜索部44釋放出來，因而通過保護纜索46可牢固地承載 住貨櫃20，防止貨櫃20掉落。當更換完鋼絲繩並對整個起吊設備10復位時，可手動復 位棘爪50至虛線所示初始位置，起吊設備10繼續正常工作。 如本領域技術人員可以理解的，為了確保整個設備的正常操作，在保護裝置100 中，制動器60優選為常閉式的，因而在斷電或系統異常情況下也同樣能夠起到制動作用並 保證操作安全性，且有利地，如上所述，在設備正常工作狀態下，第一電磁體80通電且與永 磁體50吸合，而在鋼絲繩斷裂或者在斷電或系統異常情況下，該第一電磁體80被斷電以與 永磁體50分開並實現對棘輪48的制動。 優選地，在該保護裝置100中還可增設對鋼絲繩18磨損程度進行實時檢測的檢測
裝置(未示出)，以在檢測裝置的檢測數據發生突變時向控制器提供控制信號，以使制動器
60、第一電磁體80和第二電磁體90動作並由此制動轉軸和棘輪的轉動。 根據本發明的保護裝置利用棘輪棘爪的接合實現機械制動，並且通過制動器實現
電力制動，從而確保鋼絲繩斷裂時的操作安全性。此外，通過第一電磁體、第二電磁體與永
磁體的相互動作以及復位彈簧的設置，確保能夠迅速、安全有效地制動，從而大大提高起吊
設備的可靠性，有效避免了鋼絲繩突然斷裂時惡性事故的發生。而且，由於避免了定期更換
鋼絲繩，因而增加了企業的運營效率且大大節省操作成本。這樣的保護裝置不但可以用在
諸如起吊設備的起升機構中，而且也可以用在變幅機構、牽引式運行機構或者其他類似柔
索或者環鏈的應用場合。 雖然已經結合目前被認為是實用示例性實施例對本發明進行了描述，然而，本領 域的技術人員可以理解，本發明不限於所公開的示例性實施例。凡在本發明的精神和原則 之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
一種斷索保護裝置(100)，用於承載工件(20)的主機構纜索(18)，其特徵在於，所述保護裝置(100)包括拉力傳感器(30)，連接於所述主機構纜索(18)並感測所述主機構纜索(18)的張力；以及保護捲筒(40)，由轉軸(42)驅動並包括纜索部(44)和第一制動件，所述纜索部上纏繞有保護纜索(46)，所述保護纜索(46)的端部連接於所述工件(20)；第二制動件，設置在所述第一制動件附近，所述第二制動件響應所述拉力傳感器(30)的預定感測信號而與所述第一制動件接合，以制動所述保護捲筒(40)。
2. 根據權利要求l所述的保護裝置(IOO)，其特徵在於，所述第一制動件包括棘輪 (48)，並且所述第二制動件包括棘爪(50)，所述棘爪(50)響應所述拉力傳感器(30)的所述 預定感測信號而與所述棘輪(48)接合，以制動所述棘輪並從而制動所述保護巻筒(40)。
3. 根據權利要求1或2所述的保護裝置(100)，其特徵在於，所述保護裝置(100)還包 括連接至所述轉軸(42)的制動器(60)，所述制動器(60)響應所述拉力傳感器(30)的所述 預定感測信號而制動所述轉軸(42)，並從而制動所述保護巻筒(40)。
4. 根據權利要求2所述的保護裝置(IOO)，其特徵在於，所述棘爪(50)可樞轉地固 定在支撐框架(16)上並且包括可與所述棘輪(48)接合以制動所述棘輪(48)的第一端部 (52)以及遠離所述第一端部(52)且設置有永磁體(56)的第二端部(54)，並且其中，所述 保護裝置(100)還包括第一電磁體(80)，設置在所述第二端部(54)附近且與所述永磁體(56)分開，所述第一 電磁體(80)響應所述拉力傳感器(30)的所述預定感測信號而與所述永磁體(56)吸合，以 使所述棘輪樞轉至使得所述第一端部(52)與所述棘輪(48)接合。
5. 根據權利要求2所述的保護裝置(IOO)，其特徵在於，所述棘爪(50)可樞轉地固 定在支撐框架(16)上並且包括可與所述棘輪(48)接合以制動所述棘輪(48)的第一端部 (52)以及遠離所述第一端部(52)且設置有永磁體(56)的第二端部(54)，並且其中，所述 保護裝置(100)還包括第一電磁體(80)，設置在所述第二端部(54)附近且與所述永磁體(56)吸合，所述第一 電磁體響應所述拉力傳感器(30)的所述預定感測信號而與所述永磁體(56)分開，以使所 述棘輪樞轉至使得所述第一端部(52)與所述棘輪(48)接合的位置；以及復位彈簧(70)，設置在所述棘爪(50)與所述支撐框架(16)之間，所述復位彈簧可提供 復位力以使所述第一端部(52)與所述棘輪(48)接合。
6. 根據權利要求5所述的保護裝置(IOO)，其特徵在於，所述保護裝置還包括設置在所 述第二端部(54)附近的第二電磁體(90)，所述第二電磁體(90)響應所述拉力傳感器(30) 的感測信號而吸合或排斥所述永磁體(56)，以使所述第一端部(52)與所述棘輪(48)接合。
7. 根據權利要求6所述的保護裝置(IOO)，其特徵在於，所述保護裝置(100)還包括 控制器，接收所述拉力傳感器(30)的所述預定感測信號且同時向所述制動器(60)、所述第一電磁體(80)和所述第二電磁體(90)發出控制信號，以使所述制動器(60)制動所述 轉軸(42)並使所述第一端部(52)與所述棘輪接合(48)。
8. 根據權利要求1所述的保護裝置(IOO)，其特徵在於，所述保護巻筒(40)具有內置 的渦巻彈簧，以使所述保護纜索(46)維持恆定的張力。
9. 根據權利要求3所述的保護裝置(100)，其特徵在於，所述制動器(60)為常閉式的。
10. 根據權利要求1所述的保護裝置(100)，其特徵在於，所述保護裝置(100)還包括 連接於所述主機構纜索(18)並對所述主機構纜索(18)的磨損度進行實時檢測的檢測裝 置，所述棘爪(50)能夠響應所述檢測裝置的所述預定檢測信號而制動所述棘輪(48)。
11. 一種起吊設備(IO)，包括主機構纜索(18)，所述主機構纜索(18)在一端連接於支 撐框架(16)並在另一端承載有工件(20)，其特徵在於，所述起吊設備(10)還包括根據權利 要求1-10中任意一項所述的保護裝置(100)。
12. 根據權利要求ll所述的起吊設備(IO)，其特徵在於，所述起吊設備包括關於所述 工件(20)對稱布置的多個所述保護裝置(100)。
全文摘要
本發明提供了一種斷索保護裝置(100)以及具有該保護裝置的起吊設備(10)，該斷索保護裝置(100)用於承載工件(20)的主機構纜索(18)，其中，該保護裝置(100)包括拉力傳感器(30)，連接於主機構纜索(18)並感測主機構纜索(18)的張力；以及保護捲筒(40)，由轉軸(42)驅動並包括纜索部(44)和第一制動件，纜索部上纏繞有保護纜索(46)，保護纜索(46)的端部連接於工件(20)；第二制動件，設置在第一制動件附近，第二制動件響應拉力傳感器(30)的預定感測信號而與第一制動件接合，以制動保護捲筒(40)。通過該保護裝置，能夠確保主機構纜索斷裂時的操作安全性，大大提高起吊設備的可靠性並有效避免惡性事故的發生。
文檔編號B66D1/54GK101734568SQ20091026033
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月16日 優先權日2009年12月16日
發明者呂國振, 郝偉 申請人:三一集團有限公司