專利名稱：用于具有提升鋼繩的起重器械上的、自供電力的使吊物旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個能使吊物旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置，它是自供電力，適用于具有提升鋼繩的起重器械，例如塔式起重機(jī)，移動式吊車、橋式起重機(jī)，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(zhuǎn)角旋轉(zhuǎn)。
大家知道一種類似的裝置，它采用了安裝在具有多個繩股的多個滑輪上的轉(zhuǎn)環(huán)，也就是推力球軸承上的能旋轉(zhuǎn)的具有鉤柱的吊鉤。
最通用的實施方式是在現(xiàn)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(jìn)行轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)動。盡管采用了一些保護(hù)裝置和預(yù)先采取安全措施，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(jìn)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(zhuǎn)的，而且是從置于提升器械的操作崗位上遙控。對于具有水平吊臂的塔式起重機(jī)，它有組成滑輪組的移動小車和提升鋼絲繩，而且有用于帶動吊鉤旋轉(zhuǎn)的遙控的裝有減速電機(jī)的滑輪外殼，用于驅(qū)動吊鉤旋轉(zhuǎn)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(jù)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(jī)械強(qiáng)度，另一個是當(dāng)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(qū)動吊鉤旋轉(zhuǎn)的電動機(jī)供電，并用無線電裝置進(jìn)行遙控。
為了最終能使上述電池不必由充電，人們一直設(shè)想驅(qū)動吊鉤旋轉(zhuǎn)的機(jī)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(jī)電裝置可以自動產(chǎn)生、存儲、補(bǔ)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(jī)械傳動裝置，以及裝有儲罐的液壓回路，該儲罐可向帶動吊物旋轉(zhuǎn)的液壓馬達(dá)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于裝卸很重負(fù)載的提升器械上，例如用于裝卸集裝箱的港口起重機(jī)上。這種裝置還存在一些如下所示的缺點——由于液壓儲罐容積有限，該裝置的持續(xù)運行時間受到限制。
——考慮到其機(jī)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(hù)提升機(jī)的使用壽命。
——另外，還需要使用不同的能源，即用于遙控信號接受器所需的電能。
本發(fā)明可以克服上述缺點，即在采用鋼繩的提升器上安裝能使吊物旋轉(zhuǎn)的機(jī)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(qū)動吊物轉(zhuǎn)動的機(jī)電裝置和接受遙控信號的裝置的需要，上述提出的裝置對于重量有限的物體具有較長的持續(xù)運轉(zhuǎn)能力。
為此，本發(fā)明的裝置包括由幾個繩股和構(gòu)成滑輪組的多個滑輪，以及至少一個相應(yīng)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(zhuǎn)的鉤柱以及其吊鉤或其它用于裝卸的吊具，一個用于驅(qū)動鉤柱圍繞上述垂直軸轉(zhuǎn)動的機(jī)電裝置、一個旋轉(zhuǎn)式發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)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(fā)電機(jī)發(fā)出的電能的存儲裝置，該儲能裝置向驅(qū)動鉤柱轉(zhuǎn)動的機(jī)電裝置提供電力，該滑輪殼體還包括用于接受遙控信號的輔助裝置以及用于控制發(fā)電機(jī)和控制向機(jī)電裝置供電的輔助裝置，這種裝置的主要特征是，用于向帶動鉤柱旋轉(zhuǎn)的機(jī)電裝置供電的發(fā)電機(jī)是一個電流發(fā)電機(jī)，其轉(zhuǎn)子是被滑輪外殼內(nèi)的一個或多個滑輪所帶動而作機(jī)械轉(zhuǎn)動的，而且其能量存儲裝置是電能儲存器，而且用于帶動鉤柱旋轉(zhuǎn)的機(jī)電裝置是電力驅(qū)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(fā)電機(jī)和控制向機(jī)電裝置供電的裝置提供電力。
根據(jù)本發(fā)明可以實施完全由電力驅(qū)動的而且自供電力的能驅(qū)動吊物旋轉(zhuǎn)的機(jī)電裝置。
雖然，本發(fā)明的裝置基本上可以向驅(qū)動鉤柱旋轉(zhuǎn)的機(jī)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采用連接到滑輪外殼上的供電電纜。
根據(jù)本發(fā)明的其中之一最佳實施例，安裝在滑輪外殼上的電流發(fā)電機(jī)是一個裝有電橋整流器和調(diào)節(jié)器等附加裝置的交流發(fā)電機(jī)，其中的轉(zhuǎn)子被滑輪外殼內(nèi)的高速運轉(zhuǎn)著的滑輪所帶動而轉(zhuǎn)動，這種交流發(fā)電機(jī)向作為儲存電能的裝置，即至少一個蓄電池提供電能。當(dāng)機(jī)電裝置運轉(zhuǎn)時，電馬達(dá)得到連續(xù)供電，并且借助于減速器帶動鉤柱轉(zhuǎn)動，用安裝在滑輪外殼內(nèi)的輔助電力和電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制蓄電池向電馬達(dá)的供電。由滑輪外殼內(nèi)的高速轉(zhuǎn)動的滑輪帶動的交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，可以借助于行星齒輪系的轉(zhuǎn)速倍增器進(jìn)行高速轉(zhuǎn)動。因此，可以以最小的尺寸使交流發(fā)電器以更快的速度旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到最佳的發(fā)電效果。
根據(jù)一個專門的實施方案，得到連續(xù)供電的電馬達(dá)可以借助于一個齒輪減速器帶動鉤柱旋轉(zhuǎn)，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(fā)明裝置的一另一個特征是，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，它們控制相對于滑輪外殼進(jìn)行轉(zhuǎn)動的鉤柱的轉(zhuǎn)角角度。另外，還裝有一個用于控制轉(zhuǎn)動的鉤柱絕對定位的陀螺測速儀。當(dāng)使用相對位置的傳感器時，則是由轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動，而該大齒輪固定在旋轉(zhuǎn)的鉤住上。
至于旋轉(zhuǎn)的鉤住本身，它具有其它的特征，一方面，它的圓柱體形的上半部分放置在滑輪外殼內(nèi)的推力球軸承上，而且其上面鉆有一孔穴用于穿過來自集電器的電纜，用于向吊具和/或其它輔助裝置提供來自電能儲存器的電能。另一方面，置于滑輪外殼外的鉤柱下半部用于支承吊具。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(fā)明的限制的實施例更好地闡述本發(fā)明的用于具有提升鋼絲繩的起重器械上的、自供電力的、使吊物旋轉(zhuǎn)的機(jī)電裝置，本文


如下圖1，安裝有本發(fā)明裝置的具有水平吊臂的塔式起重機(jī)；圖2、本發(fā)明裝置整體側(cè)視圖；圖3、相對于圖2的側(cè)視圖，該裝置上部的平面圖；圖4，包括其內(nèi)部機(jī)構(gòu)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(fā)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(jī)2上，裝置1借助于提升鋼絲繩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的另一端繞卷在置于吊臂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(zhuǎn)動的吊鉤或可轉(zhuǎn)動的吊具9，在9上懸掛或固定住欲裝卸的負(fù)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(zhuǎn)運動，其下部掛有吊鉤或吊具9，電力驅(qū)動裝置16是用來帶動鉤柱圍繞垂直軸線14作旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸17、18被固定在滑輪外殼11的兩側(cè)21，22上，并且鋼板外殼19、20作保護(hù)。鋼板外殼19、20的上部分有開口23，24，分別用于讓兩個繩索25，26進(jìn)出滑輪12，另外的兩個繩索27，28則從另一個滑輪13進(jìn)出。
圖4所示，機(jī)電裝置16包括一個具有永久性磁鐵的直流電動機(jī)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(diào)節(jié)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(zhuǎn)運動。
此外，在滑輪組5中，由于放置于原動繩索28一側(cè)的滑動13的轉(zhuǎn)速比放置在固定繩索25一側(cè)的滑輪12的轉(zhuǎn)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(gòu)成的速度倍增器34和一個具有電橋整流器和調(diào)節(jié)器的交流發(fā)電機(jī)35，該發(fā)電機(jī)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(nèi)。
本發(fā)明的裝置還包括無線電遙控收發(fā)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(zhuǎn)式集電器39用來把電能從裝置1中固定部位轉(zhuǎn)遞到借助于電的功能進(jìn)行轉(zhuǎn)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，它是用于控制鉤柱15相對于滑輪外殼11的轉(zhuǎn)角運動，和一個用于控制旋轉(zhuǎn)鉤柱15的絕對定位的陀螺測速儀41。
旋轉(zhuǎn)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(nèi)部的推力球軸承43上，柱體內(nèi)鉆有孔44，用于穿過來自集電器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是安置于滑輪外殼11的外部，用于連接吊具9。
相對位置傳感器40，例如編碼器，借助于小齒輪46而轉(zhuǎn)動，小齒輪46與屬于用于帶動鉤柱15轉(zhuǎn)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(fā)明裝置1的操作運行情況可以用圖5表示當(dāng)起吊起，即當(dāng)滑輪外殼11上升或下降時，由于行星輪第速度倍增器34的作用，轉(zhuǎn)速變得更快的滑輪13帶動交流發(fā)電機(jī)35的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，由于與定子的感應(yīng)作用，使交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生三相交流電，用二極管的電橋整流器48整流上述感應(yīng)電流，并用輔助調(diào)節(jié)器49調(diào)節(jié)感應(yīng)電流。使電流維持在24伏特的電壓，然后向一個或多個蓄電池36充電。
交流發(fā)電機(jī)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借助于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(jī)29提供電壓為0～24伏的電流，用于帶動負(fù)載或不負(fù)載狀態(tài)下的鉤柱15以及吊具9的轉(zhuǎn)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(fā)兩用機(jī)50和裝在滑輪外殼上的收發(fā)兩用機(jī)37之間，向裝置1傳遞控制信號。
依據(jù)操作人員的指令和編碼程序，以及依據(jù)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(jī)構(gòu)的吊臂3的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動和轉(zhuǎn)角定位的重要參數(shù)。
安裝在滑輪外殼上的無線電收發(fā)兩用器37同樣可以收到傳感器40發(fā)出的信號，該傳感器40能顯示出旋轉(zhuǎn)鉤住15相對于滑輪外殼11的定位信號，收發(fā)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后記錄的方式顯示出旋轉(zhuǎn)鉤柱15相對于傳感器40的定位。
在電氣與電子控制系統(tǒng)38中放大上述的控制信號以便依據(jù)轉(zhuǎn)動時所需的速度及轉(zhuǎn)矩向電動機(jī)29提供各種不同的電壓及電流強(qiáng)度。
上述能使吊物轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置是自供電的，提升鋼繩4和裝置1的相對運動可借助于交流發(fā)電機(jī)35產(chǎn)生電能，并存儲于蓄電池36中，后者可向旋轉(zhuǎn)鉤柱15的驅(qū)動裝置16供電。人們知道在正常使用提升機(jī)構(gòu)時，上述的提升運動可使裝置1生產(chǎn)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(chǎn)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(fā)電機(jī)35以更快的速度轉(zhuǎn)動。
當(dāng)然，上述的唯一涉及自供電的、可使吊物轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置的實施方案并不造成對本發(fā)明的限制，相反，本發(fā)明還包括了與本發(fā)明原則相同的其實實施方案，它們沒有超越本發(fā)明的范圍。
——用其它的發(fā)電機(jī)，如直流發(fā)電機(jī)代替交流發(fā)電機(jī)35；——用其它發(fā)電機(jī)的儲能裝置或元件代替蓄電池36；——改進(jìn)一些創(chuàng)造性特征，例如把相對位置傳感器40放置于帶動鉤柱15轉(zhuǎn)動的傳動齒輪，或者滑輪13所帶動的交流發(fā)電機(jī)35的起動裝置；——改進(jìn)本發(fā)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(fā)明的裝置安裝在不是塔式起重機(jī)的其它具有提升鋼繩的起重器械上。
權(quán)利要求
1.用于具有鋼繩的起重(提升)機(jī)構(gòu)上的、自供電的、能帶動吊物轉(zhuǎn)動的驅(qū)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，并組成滑輪組(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(zhuǎn)動的鉤柱(15)，鉤柱下部連接一個用于負(fù)載重物(10)的吊鉤或其它吊具(9)；一個用于帶動鉤柱(15)圍繞上述的軸線(14)轉(zhuǎn)動(圖中F箭頭)的驅(qū)動裝置(16)；由滑輪外殼(11)中的滑輪(13)所驅(qū)動的轉(zhuǎn)式發(fā)電機(jī)(35)，其中提升鋼繩(4)穿過滑輪(13)；還包括一些用于儲存來自發(fā)電機(jī)(35)的電能存儲裝置(36)，用于向帶動鉤柱(15)轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置(16)提供所需的電能，上述的滑輪外殼(11)還包括一些用于接收控制信號以及用于控制發(fā)電機(jī)(35)和控制向驅(qū)動裝置(16)供電的輔助裝置(37、38)，其特征是，用于向帶動鉤柱轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置(16)供電的能源發(fā)生器是發(fā)電機(jī)(35)，其轉(zhuǎn)子是被滑輪外殼(11)的滑輪(13)帶動而作機(jī)械轉(zhuǎn)動；另外，上述的能量存儲裝置是電能儲存裝置(36)；上述用于帶動鉤柱(15)轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置是一個電機(jī)驅(qū)動裝置(16)；上述相同的電能儲存裝置(36)也確保向用于接收控制信號和控制發(fā)電機(jī)(35)以及控制向電機(jī)驅(qū)動裝置(16)供電的輔助裝置(37、38)供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能帶動吊物轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置，其特征是，安裝在滑輪外殼(11)內(nèi)的發(fā)電機(jī)是裝有電橋整流器(48)和調(diào)節(jié)器(49)的交流發(fā)電機(jī)(35)，其轉(zhuǎn)子被滑輪外殼(11)中轉(zhuǎn)速很快的滑輪(13)所帶動而旋轉(zhuǎn)，該交流發(fā)電機(jī)(35)向至少一個用于儲存電能的蓄電池(36)輸電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的能帶動吊物轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置，其特征是該驅(qū)動裝置(16)包括一個直流電動機(jī)(29)，借助于減速器(30、31)可用來帶動鉤柱(15)轉(zhuǎn)動，用安裝在滑輪外殼(11)中的電氣和電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)(38)控制蓄電池(36)向電動機(jī)(29)的供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的能帶動吊物轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置，其特征是借助于速度倍增器(34)，最好是行星輪系型的速度倍增器，確?；喭鈿?11)中的轉(zhuǎn)速極快滑輪(13)帶動交流發(fā)電機(jī)(35)的轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的能帶動吊物轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置，其特征是直流電機(jī)(29)可借助于齒輪減速器帶動鉤柱(15)轉(zhuǎn)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(jù)權(quán)利要求至5中任一權(quán)利要求所述的能帶動吊物轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置，其特征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，它用于控制旋轉(zhuǎn)鉤柱(15)相對滑輪外殼(11)的轉(zhuǎn)角定位，還包括一個控制旋轉(zhuǎn)鉤柱(15)的絕對定位的陀螺測速儀(41)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5、6之一所述的能帶動吊物轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置，其特征是該相對位置傳感器是轉(zhuǎn)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(zhuǎn)的，該減速器用來驅(qū)動鉤柱(15)，而該齒輪(47)固定在旋轉(zhuǎn)的鉤柱(15)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一條所術(shù)賓能帶動吊物轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置，其特征是，旋轉(zhuǎn)鉤柱(15)包括安裝在滑輪外殼(11)內(nèi)的推力球軸承(43)上的圓柱形的上半部分，圓柱體內(nèi)鉆有一個也(44)，孔內(nèi)穿過來自集電器(39)的電線，用于把存儲的電能輸給吊具(9)和/或其它的輔助裝置；還包括置于滑輪外殼(11)外部的鉤柱的下部分(45)，用于連接吊具(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(yīng)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(zhuǎn)的鉤柱(15)及其吊鉤(9)，以及用來帶動鉤柱(15)轉(zhuǎn)動的電機(jī)驅(qū)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(fā)電機(jī)(35)，所發(fā)出的電力儲存在蓄電池(36)中，后者能向電機(jī)驅(qū)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(yōu)先權(quán)日1989年7月18日
發(fā)明者克勞德·德索克斯 申請人:寶丹公司