CN102229405B - 用于龙门起重机的自动取电机构和自动取电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过插头框与插座框准确自动连接并可靠固定的用于龙门起重机的自动取电机构和自动取电方法。该用于龙门起重机的自动取电机构，包括接驳机构，接驳机构通过能分离的偶合机构连接有插头框，插头框配合有插座框，插头框与插座框之间能通过锁紧机构固定。本发明实现电缆卷盘供电龙门起重机在转换场地时电源插座的自动插拔，提高了转场效率，消除了现有技术中插拔电源插座时的安全隐患，具有操控简单，安全、方便快捷的优点，并能大大提高龙门吊的机动性，从而在完成相同作业量的前提下，可减少龙门吊投用的数量。

Description

用于龙门起重机的自动取电机构和自动取电方法

技术领域

本发明涉及电缆卷盘供电龙门起重机，具体地说是用于龙门起重机的自动取电机构和自动取电方法。

背景技术

随着油价高涨及环保要求的提升，集装箱龙门起重机动力由燃油改为电力已经成为一种趋势。电力驱动龙门吊技术中一个重要的环节就是如何将市电取到需要长距离移动的RTG上。

目前常见的一种手段是在龙门吊上安装电缆卷盘及电缆，堆场中间还需要动力箱及电缆卷筒或活动接头。龙门吊上的动力电缆的一端与堆场中间的动力箱相连，并通过电缆卷筒或活动接头固定在地面。从而实现将动力箱里的市电取到龙门吊上。龙门吊行走时，电缆卷盘在通过力矩电机或变频电机以与龙门吊大车相匹配的速度收放电缆，将电缆铺放在龙门吊跑道或轨道边的地面上。

受电缆卷盘尺寸的限制，卷盘上的动力电缆长度有限，这使得龙门吊活动范围往往局限在正负200米左右的距离内。这使龙门吊的机动性大大降低。从而使龙门吊使用率受到限制。

为提高龙门吊的机动性，最传统的方式是通过人工作业方式，将动力电缆的一端从动力箱拆除，再将电缆卷筒或活动接头与地面固定螺栓拆掉后，将拆下的电缆端及其固定件安放在龙门吊上，用柴油发电或电池作动力，将龙门吊开至指定位置后，将电缆卷筒或活动接头与地面固定好，再将电缆的一端与新位置的动力箱相连。从而完成龙门吊场地的转换。这种人工作业方式费时费力，效率低下，且下雨天插拔插头或在动力箱内拆电缆，有触电危险，安全性低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，而提供一种通过插头框与插座框准确自动连接并可靠固定的用于龙门起重机的自动取电机构和自动取电方法，从而实现电缆卷盘供电龙门起重机在转换场地时电源插头的自动插拔，提高了转场效率，消除了现有技术中插拔电源插头时的安全隐患。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：用于龙门起重机的自动取电机构，包括接驳机构，接驳机构通过能分离的偶合机构连接有插头框，插头框配合有插座框，插头框与插座框之间能通过锁紧机构固定。

插头框包括插头框架、用于连接接驳机构的偶合组件、固定在插头框架内的取电电极以及与取电电极相连接的动力电缆。

插座框包括插座框架、固定在插座框架上的供电电极，与供电电极相连接的电缆和市电电源。

上述的锁紧机构安装在插头框或插座框上。

作为上述技术方案的进一步改进，锁紧机构可以是被动式的，包括摇臂，摇臂的中部与转轴相连接，摇臂的一端与接驳机构的偶合组件相配合，另一端与带弹簧的锁紧销活动连接，插座框设置有与锁紧销相配合的锁紧孔。

作为上述技术方案的进一步改进，锁紧机构还可以是主动式的，包括锁紧驱动元件和动作执行元件，锁紧驱动元件为为弹性件或液压缸、气压缸、电动推杆、电液推杆或丝杆，执行元件为销、快速夹紧器、快速接头、压块。

用于龙门起重机的自动取电机构的自动取电方法，包括插接步骤和拔取步骤；插接步骤包括：

1)龙门起重机的接驳机构通过偶合机构连接插头框；

2)龙门起重机上的接驳机构及插头框靠近插座框，定位后接驳机构伸出，将插头框插入插座框，插头框与插座框相配合，插头框上的取电电极与插座框上供电电极相配合并电连接，锁紧机构动作将插头框与插座框固定；

3)接驳机构通过偶合机构与插头框分离，然后接驳机构缩回；

拔取步骤包括：

4)在接驳机构连接插头框的同时或者之前，打开插头框与插座框之间的锁紧机构；

5)接驳机构伸出，将插头框从插座框中拔出，接驳机构带着插头框缩回。

龙门起重机通过标识定位或者GPS定位系统或者光电开关或者接近开关或者射频定位系统或者导向板控制接驳机构，实现插头框与插座框的定位。

与现有技术中的手动插拔相比，本发明的用于龙门起重机的自动取电机构和自动取电方法，可以实现电缆卷盘供电式龙门吊的自由插拔取电，具有操控简单，安全、方便快捷的优点，并能大大提高龙门吊的机动性，从而在完成相同作业量的前提下，可减少龙门吊投用的数量。

本发明的用于龙门起重机的自动取电机构和自动取电方法主要解决两项重大技术难题。第一个难题是如何实现接驳机构端部与插座框的中心线准确对齐，本发明实现方法可以为龙门机载着接驳机构通过GPS、射频技术或通过光电开关、接近开关、行程开关等辅助直接实现精确定位；也可用上述方法实现二者的粗略定位后，在接驳机构上加装左右横移模块，通过电动推杆、电液推杆、液压缸、气缸、丝杠等驱动元件，在光电开关、接近开关、行程开关等感应元件的辅助下，驱动横移模块主动实现接驳机构端部偶合机构中心线与插座框中心线精确定位，或在横移模块与接驳机构其他部件间安装弹簧等自动归位元件，与此配合的是在插头框背部及插座框上加装左右方向的导向装置，当接驳机构与插头框通过偶合机构相连接时，接驳端部与导向装置接触产生的横向分力的作用下，横移模块横向移动，使接驳端部与插座框中心自动对齐；当接驳机构带着插头框进入插座框时，插头框与导向装置接触产生的横向分力的作用下，横移模块带着插头框横向移动，实现插座框与插头框中心对齐。

第二个难题是如何实现插头框与插座框的可靠锁紧和脱开。插座框一般都通过地脚螺栓固定在地面，因此只要二者可靠锁紧，龙门起重机大车行走时，动力电缆对插头框的拉拽力就能有效通过插座框传递到地面。锁紧机构动作需与接驳机构偶合动作相关联，在拔取过程中，当接驳机构端部与插头框偶合连接好，一起运动前，锁紧机构自动脱开；在插接过程中，当接驳机构端部托举的插头框在插座框上就位后，锁紧机构自动锁紧。龙门吊正常行走时，动力电缆对卷筒或活动接头有高达6000N的拉力，本发明的插头框和插座框插好后通过锁紧机构可靠锁紧，可保证该拉力可通过插头框上的电缆卷筒或活动接头传递给插头框，进而通过锁紧机构传递给插座框，再通过插座框上的地脚螺栓传递给地面。

附图说明

图1是本发明插头框与插座框的装配结构示意图。

图2是图1的左视图。

图3是本发明插座框的结构示意图。

图4是图3的A-A向剖视图。

图5是插座框架的结构示意图。

图6是本发明插头框架的结构示意图。

图7是图6的主视图。

图8是图7的左视图。

图9是带水平导轨的插座框的结构示意图。

图10是图9的插座框与插头框配装后的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

图1至图10所示为本发明的结构示意图。

其中的附图标记为：插头框1、插头框架11、偶合组件12、取电电极13、倒V形导向槽14、腰鼓轮15、插座框2、插座框架21、供电电极22、水平导轨23、导向板24、靠板25、滑触线喇叭口26、滑触线27、摇臂31、转轴32、定位销33。

实施例1，本实施例的用于龙门起重机的自动取电机构，包括接驳机构，接驳机构通过能分离的偶合机构连接有插头框1，插头框1配合有插座框2，插头框1与插座框2之间能通过锁紧机构固定。

插头框1包括插头框架11、用于连接接驳机构的偶合组件12、固定在插头框架11内的取电电极13以及与取电电极13相连接的动力电缆。

接驳机构包括前后伸缩模块，上下移动模块以及与插头框1相连接的可分离的偶合组件12。前后伸缩模块，上下移动模块可以使接驳机构控制插头框1灵活运动。接驳机构可以是现有技术中的各种机械臂或机械机构，还可以在接驳机构上设置左右横移模块，方便补偿接驳机构中心与插座框中心左右方向的定位偏差。

插座框2包括插座框架21、固定在插座框架21上的供电电极22，与供电电极22相连接的电缆和市电电源。

锁紧机构能使插头框1在插座框2内限制固定。

本实施例的用于龙门起重机的自动取电机构的自动取电方法，包括插接步骤和拔取步骤。本发明的插接步骤包括：

1)龙门起重机的接驳机构通过可分离的偶合机构连接插头框1；

2)龙门起重机上的接驳机构及插头框1靠近插座框2，定位后接驳机构伸出，将插头框1插入插座框2，插头框1与插座框2相配合，插头框1上的取电电极13与插座框2上供电电极22相配合并电连接，锁紧机构动作将插头框1与插座框2固定；

3)接驳机构通过偶合机构与插头框1分离，然后接驳机构缩回；

本发明的拔取步骤包括：

4)在接驳机构连接插头框1的同时或者之前，打开插头框1与插座框2之间的锁紧机构；

5)接驳机构伸出，将插头框1从插座框2中拔出。接驳机构带着插头框1缩回。

实施例2，本实施例在实施例1的基础上作了进一步的改进。

在上述的步骤1中，载有插头框1的龙门起重机用自备电源开至插座框2一侧，通过定位设施实现龙门吊上接驳机构中心线与插座框2中心线的准确对齐后，将接驳机构的连接部件与插头框1上的偶合组件12相连接。在龙门起重机上设有电缆卷盘，在接驳机构与插座框2对齐后，先暂停止，然后电缆卷盘工作，将接驳机构连接的动力电缆放松。

在本实施例中，定位可以借助地面标志线或GPS定位系统或射频定位系统或借助安装在插座框2上的反射板及龙门吊上的光电开光或借助安装在插座框2上限位档块及安装在龙门吊上的行程开光实现接驳机构中心线与插座框2中心线的准确对齐后，定位精度可以毫米级。

在上述的步骤2中，龙门起重机上的接驳机构具有水平伸缩模块和上下移动模块。龙门起重机上的接驳机构及插头框1靠近插座框2，然后龙门起重机通过标识定位或者GPS定位系统或者光电开关或者接近开关或者射频定位系统或者导向槽控制接驳机构，实现插头框1与插座框2的定位。定位后接驳机构的水平伸缩模块工作伸出，插头框1与插座框2对齐后，水平推出动作停止；

接驳机构的上下移动模块控制插头框1向下移动，插头框1上的取电电极13在导向槽的引导下准确与插座框2上供电电极22准确对接贴合。同时通过锁紧机构将插头框1与插座框2锁紧。

在上述的步骤3中，接驳机构的上下移动模块继续向下，接驳机构的连接部件与插头框1偶合组件12彻底脱开。

接驳机构水平伸缩模块工作，使接驳机构缩回；电缆卷盘工作，将动力电缆收紧。

龙门吊起重机可利用从插座框2上的市电电源开始正常工作。工作方式与正常卷盘供电龙门起重机同。

在上述的步骤4中，龙门起重机开至插座框2一侧，接驳机构中心轴线与插座框2中心线对齐后，将接驳机构与插座框2相连接。在接驳机构连接插头框1的同时或者之前，打开插头框1与插座框2之间的锁紧机构。

在接驳机构与插座框2对齐后，先暂停止，然后电缆卷盘工作，将接驳机构连接的动力电缆放松。

在上述的步骤5中接驳机构的上下移动模块工作，将插头框1从插座框2中拔出，然后水平伸缩模块工作，接驳机构带着插头框1缩回。电缆卷盘工作，将动力电缆收紧。龙门吊起重机利用自备的的电源开至新的工作场地。

实施例3，本实施例对实施1或实施2作了进一步的改进。

在本实施例中，鉴于龙门吊惯性大，停止时无论靠GPS、射频定位系统还是借助标志线、行程开关光电开关，接驳机构一步到位达到锁紧机构要求的毫米级精确定位比较困难，尤其是轮胎式龙门起重机更是如此，因此作了进一步优化。

本实施例先借助地面标志线或GPS定位系统或射频定位系统或借助安装在插座框2上的反射板及龙门吊上的光电开光或借助安装在插座框2上限位档块及安装在龙门吊上的行程开光实现分米级的初步定位。在初步定位后，再通过设置导向机构，使其对准连接。

在本实施例中，接驳机构通过挂钩与插头框1的偶合组件12相连接。插头框1的偶合组件12上具有与挂钩相配合的倒V形导向槽14。

然后在接驳机构上设有在一定程度上可自由左右移动的左右横移模块及其驱动元件以及精确定位用的感应元气件如光电开关、接近开关、行程开关等。在精确定位用的感应元气件帮助下，由驱动元件驱动横移模块左右移动，使接驳机构端部挂钩的中心线与接插头框1对齐。也可以在接驳机构上加装左右横移模块及归位弹性件如弹簧，借助插座框2上的倒V形导向槽14，实现插入时挂在接驳机构端部插头框1左右横向移动并且移动至与插座框2对齐。

在插座框2上，同样设置导向机构。本实施例中的倒向机构可以是位于插座框2两侧的导向板24，导向板24的上端设有喇叭形的开口，插头框1从喇叭形的开口进入沿着导向板24对准插座框2，使插头框1插入插座框2，插头框1与插座框2相配合，插头框1上的取电电极13与插座框2上供电电极22相配合并电连接，锁紧机构动作将插头框1与插座框2固定。

实施例4，本实施例是在实施例3的基础上，作了进一步改进。将插座框2上导向板24的喇叭形的开口设置在插座框2的正面前部，插头框1从正面插入喇叭形的开口，然后在导向板24的导向作用下对准插座框2。该实施例相对于实施例3，可以进一步的降低插座框2的设计高度，从而便于制造、装配和安装。

实施例5，本实施例在实施例3或实施例4的基础上作了进一改进。在本实施例中，省去了插头框1上的导向机构，在先借助地面标志线或GPS定位系统或射频定位系统或借助安装在插座框2上的反射板及龙门吊上的光电开光或借助安装在插座框2上限位档块及安装在龙门吊上的行程开光进行分米级的初步定位后，再通过接驳机构上设置的左右横移模块，在驱动元件和感应元件的配合下实现精确定位。具体实现方法是：在接驳机构上设有在一定程度上可自由左右移动的左右横移模块及其驱动元件以及精确定位用的感应元气件如光电开关、接近开关、行程开关等。在精确定位用的感应元气件帮助下，由驱动元件驱动横移模块左右移动，使接驳机构端部挂钩的中心线与接插头框1对齐。

在本实施例中，同样可以省去插座框2上的导向机构。在插头框1和插座框2之间通过设置光电开关、接近开关或行程开关，实现插头框1与插座框2之间的对准。

实施例6，本实施例是在上述实施例1至实施例5任一实施例的基础上对锁紧机构进行了进一步的改进。

在本实施例中，锁紧机构包括摇臂31，摇臂31的中部与转轴32相连接，摇臂31的一端与接驳机构的偶合组件12相配合，另一端与带弹簧的锁紧销33活动连接，插座框2设置有与锁紧销33相配合的锁紧孔。接驳机构的上下移动模块在上下工作时，接驳机构端部的连接部件如挂钩与插头框1的偶合组件12配合，挂钩在与偶合组件12偶合挂钩的同时压靠摇臂31的上端。使摇臂31在挂钩驱动力的作用下，绕转轴32转动，将摇臂31下方的定位销33从插座框2上的定位孔内拔除。挂钩在与偶合组件12分离的同时，摇臂31弹簧的作用下，绕转轴32转动，将摇臂31下方的定位销33插入到插座框2上的定位孔内。

实施例7，本实施例是在上述实施例1至实施例5任一实施例的基础上对锁紧机构进行了进一步的改进。

本实施例中，锁紧机构包括锁紧驱动元件和动作执行元件，锁紧驱动元件为为弹性件或液压缸、气压缸、电动推杆、电液推杆或丝杆，执行元件为销、快速夹紧器、快速接头、压块。锁紧机构可以安装在插头框1或插座框2上。例如锁紧机构安装在插头框1上，则由锁紧驱动元件驱动执行元件与插座框2锁紧固定；锁紧机构也可以安装在插座框2上，则由锁紧驱动元件驱动执行元件与插头框1锁紧固定。

实施例8，本实施例是在实施例7的基础对锁紧机构进行了进一步的改进。

本实施例中，锁紧机构的锁紧脱开由龙门吊上PLC发出指令来控制。具体而言在插插头框1时，插头框1与插座框2配合好后，接驳机构上下移动模块移到最低部，在接驳与插头框1分离前，PLC发出锁紧指令，锁紧机构的锁紧驱动元件动作，将插头框1与插座框2锁紧。在拔插头框1时，前后伸缩模块伸出时或伸到位，上下移动模块上升前，PLC发出脱开指令，锁紧机构驱动执行元件动作，将插头与插座框2打开锁。

实施例9，本实施例在实施1至实施例8的基础上作了进一步的改进。

本实例与上述实施例相区别的是，本实施例的插座框2设有水平的水平导轨23，水平导轨23设有靠板25，接驳机构连接插头框1后，先将插头框1依靠到靠板25上，再下落到水平导轨23上，然后插头框1沿水平导轨23水平移动，插入插座框2内。

用于龙门起重机的自动取电机构，包括接驳机构，其特征是：接驳机构通过能分离的偶合机构连接有插头框1，插头框1配合有插座框2，插头框1与插座框2之间能通过锁紧机构固定。

本实施例的锁紧机构包括安装在插头框1上的脱挂钩感应接近开关，带四连杆机构的快速压紧器28，本实施例中快速压紧器28的驱动元件为电动推杆安装在插座框2上的左右档块。

本实施例的接驳机构设有前后伸缩模块，上下移动模块、左右横移模块、挂钩。

插头框1包括插头框架11、腰鼓轮15、带取电电极13的取电集电器、动力电缆、连接电缆的活动接头、偶合组件12、倒V形导向槽14、万向球、侧导向轮、锁紧机构和定位销33。

插座框2包括插座框架21、靠板25、水平导轨23、水平导轨23的端部档板、滑触线喇叭口26、滑触线27、承压板、压紧块左右限位挡块、市电电缆。

本实施例的用于龙门起重机的自动取电机构的自动取电方法，包括插接步骤和拔取步骤。插接步骤包括：

1)龙门起重机的接驳机构通过偶合机构连接插头框1；

2)龙门起重机上的接驳机构的水平伸缩模块工作，将插头框1向插座框2的水平导轨23推出，直到碰触靠板25，上下移动模块下移，使插头框1的腰鼓轮15落到插座框2的水平导轨23上；

3)插头框1上的腰鼓轮15进入水平导轨23后，接驳机构的上下移动模块停止动作，龙门吊大车带着插头框1向滑触线喇叭口26一侧移动，插头框1上集电器的取电电极13在滑触线喇叭口26的引导下顺利滑入滑触线27中，当插头框1插入插座框2到位后，大车停；

4)此时龙门吊停止产生的左右晃动，造成其与插头框1间相对位移由接驳机构端部左右横移模块吸收；

5)接驳机构上下移动模块继续下移，接近开关感测到接驳机构的挂钩于插头框1背部的倒V形导向槽14分离后，通过电器连锁，使电动推杆推出，推动快速压紧器28向上压靠在插座框2上左右限位用档块间的承力板上。这样插头框1被牢牢固定在插座框2上；

6)接驳机构的上下移动模块继续向下，接驳机构端部挂钩与插头框1上的V型导向板24彻底脱开,接驳机构水平伸缩模块工作，使接驳机构缩回；电缆卷盘工作，将动力电缆收紧；

7)龙门吊起重机可利用从插座框2上的市电电源开始正常工作；

插头框1的过程正好与上述过程相反，拔取步骤包括：

8)龙门起重机开至插座框2一侧，借助地面标志线，使接驳机构中心轴线与插座框2上的插头框1中心线大致对齐；

9)龙门起重机大车停；缆卷盘工作，将动力电缆放松；

10)龙门起重机上的接驳机构的水平伸缩模块工作，接驳机构端部挂钩伸至插头框1背部，万向球与插头框1背部板贴合，接驳机构水平推出动作停止；

11)接驳机构的上下移动模块向上工作，接驳机构端部的挂钩与插头框1背部的V型导向板24相连接，接近开关感测到接驳机构的挂钩后，通过电器连锁，使电动推杆缩回，推动快速压紧器28向下使压紧器压块与承力板分离，上下移动模块停止上移，龙门吊带着插头框1向插座框2反射板方向移动，当光电开关检测到反射板后大车停，接驳机构上的上下移动模块继续上移，接驳机构端部挂钩带着小车与轨道脱离后并上升至顶部，此时插头框1与插座框2彻底分离；

12)接驳机构的上下移动模块停止工作，接驳机构水平伸缩模块工作，使接驳机构带着插头框1缩回；电缆卷盘工作，将动力电缆收紧。

随后，龙门吊起重机可以利用自备的的电源开至新的工作场地。工作方式与正常卷盘供电龙门起重机相同。

本发明的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。

Claims (6)

1.用于龙门起重机的自动取电机构，包括接驳机构，其特征是：所述的接驳机构通过能分离的偶合机构连接有插头框(1)，所述的插头框(1)配合有插座框(2)，所述的插头框(1)与插座框(2)之间能通过锁紧机构固定；所述的锁紧机构包括摇臂(31)，摇臂(31)的中部与转轴(32)相连接，摇臂(31)的一端与接驳机构的偶合组件(12)相配合，另一端与带弹簧的锁紧销(33)活动连接，所述的插座框(2)设置有与锁紧销(33)相配合的锁紧孔。

2.根据权利要求1所述的用于龙门起重机的自动取电机构，其特征是：所述的插头框(1)包括插头框架(11)、用于连接接驳机构的偶合组件(12)、固定在插头框架(11)内的取电电极(13)以及与取电电极(13)相连接的动力电缆。

3.根据权利要求2所述的用于龙门起重机的自动取电机构，其特征是：所述的插座框(2)包括插座框架(21)、固定在插座框架(21)上的供电电极(22)，与供电电极(22)相连接的电缆和市电电源。

4.根据权利要求1所述的用于龙门起重机的自动取电机构，其特征是：所述的锁紧机构安装在插头框(1)或插座框(2)上，所述的锁紧机构包括锁紧驱动元件和动作执行元件，所述的锁紧驱动元件为弹性件或液压缸、气压缸、电动推杆、电液推杆或丝杆，所述的执行元件为销、快速夹紧器、快速接头、压块。

5.如权利要求4所述的用于龙门起重机的自动取电机构的自动取电方法，其特征是：包括插接步骤和拔取步骤；所述的插接步骤包括：

1)龙门起重机的接驳机构通过偶合机构连接插头框(1)；

2)龙门起重机上的接驳机构及插头框(1)靠近插座框(2)，定位后接驳机构伸出，将插头框(1)插入插座框(2)，插头框(1)与插座框(2)相配合，插头框(1)上的取电电极(13)与插座框(2)上供电电极(22)相配合并电连接，锁紧机构动作将插头框(1)与插座框(2)固定；

3)接驳机构通过偶合机构与插头框(1)分离，然后接驳机构缩回；

所述的拔取步骤包括：

4)在接驳机构连接插头框(1)的同时或者之前，打开插头框(1)与插座框(2)之间的锁紧机构；

5)接驳机构伸出，将插头框(1)从插座框(2)中拔出，接驳机构带着插头框(1)缩回。

6.根据权利要求5所述的用于龙门起重机的自动取电机构的自动取电方法，其特征是：所述的龙门起重机通过标识定位或者GPS定位系统或者光电开关或者接近开关或者射频定位系统或者导向板(24)控制接驳机构，实现插头框(1)与插座框(2)的定位。

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