CN103016622A - 卸扣组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种卸扣组件，其包括具有两个从桥部延伸的卸扣臂的卸扣本体，该桥部固定到两个卸扣臂上并将二者互相连接。在安装状态中，卸扣销可被安装到所述卸扣臂并连接两个卸扣臂。至少一个凹槽形成于至少一个所述卸扣臂上和/或所述卸扣销上；应变传感元件被收纳在所述凹槽中，并且被固定地连接至所述凹槽的底或壁以便检测施加到卸扣组件的卸扣载荷。凹槽是部分地穿入卸扣臂或部分地穿入卸扣销的孔，并且，应变传感元件是被连接至该孔的壁或底上的应变计。类似的方法可以用于形成的贯通孔且应变传感元件包括支撑应变检测器的金属板，其中金属板具有适应所述贯通孔形状的周边，并且金属板焊接到所述孔的壁以便闭合所述孔。

Description

卸扣组件

技术领域

本发明涉及卸扣（shackle）组件。

背景技术

卸扣组件是用于在不同的载荷施加中连接链条或线的元件。通常，卸扣组件或卸扣具有一组卸扣臂，它们通过桥部在一端彼此连接以便获得大致为U形的卸扣本体；在与该桥部相对的端部，所述卸扣臂是开口的。这卸扣本体可用卸扣销闭合，所述卸扣销通常被放置在卸扣臂中的开口中。其中一个开口以及所述卸扣销的一端可设置有螺纹，以便在卸扣销被旋入所述卸扣本体的时候，将卸扣销保持在适当的位置。

卸扣用于对绳索、链条等施加大的载荷或拉力的情况下。出于安全的缘故，为所述卸扣组件提供载荷测量功能以监控所施加的载荷并且在施加于所述卸扣组件的力超过所设置的安全值的最大载荷时停止加载/牵引是有很大好处的。

已知的一种卸扣组件(现有的产品)在加载时弯曲变形最大的地方设置有应变仪，其被粘贴至所述卸扣本体上。施加到所述卸扣组件的载荷可以由应应变仪信号得出。在实践中，所述应变仪被施加到所述卸扣本体的外表面。设置塑料罩以保护应变仪免受外界环境和振动的影响。

发明人已经发现，采用标准部件，对施加于卸扣组件的力的测量精度比所预计的低。另外，已知的卸扣组件存在应变仪容易损坏的问题，需要更换卸扣组件。

发明内容

以如上所述的方式使用标准的卸扣组件，发现需要对每一个具有应变仪的卸扣组件进行特殊的校准。在正常使用卸扣期间可能发生的物理部件的小的定位误差，对相对于所施加载荷的应变仪的响应曲线有相当大的影响。此外，标准的卸扣通常是锻造产品，在所述锻造产品中尺寸不是很精确，这也降低了测量所施加的载荷时的精度。

已发现：已有的卸扣组件将应变仪设置在上述位置处的这种布置会受到载荷施加方向的影响，因为，倾斜的拉力方向可能导致所述卸扣本体上的所述应变仪的安装位置处变形增加/减少。

已发现：尺寸精度对于所述载荷传感元件对施加到卸扣上的载荷的响应曲线有很大的影响；例如，当进行锻造或模锻制造过程的时候。

鉴于上述，提供了一种载荷测量卸扣组件，其有利地改进所测量的载荷的精度，并且，在操作中是坚固的。

在一个实施例中，所述卸扣组件包括卸扣本体、卸扣销和至少一个凹槽；所述卸扣本体具有从桥部延伸的两个卸扣臂，所述桥部被固定到所述两个臂上并将所述两个臂彼此连接；在安装状态中，所述卸扣销插入到所述卸扣臂并连接所述两个卸扣臂；所述至少一个凹槽形成于至少一个所述卸扣臂上和/或所述卸扣销上，在所述凹槽中，收纳应变传感元件，并且，所述应变传感元件固定地连接至所述凹槽的底或壁，以便用来检测施加到所述卸扣组件的卸扣载荷。

在所述凹槽中容纳并固定所述应变传感元件。这提供了许多优点。例如，可安全地保护所述应变传感元件免受外界环境和损坏的影响。另外，通过不仅控制在所述卸扣臂和/或所述卸扣销上的所述凹槽的位置，而且控制在所述凹槽内的所述应变传感元件的位置，提高了测量精度。

优选地，在所述卸扣组件中提供两个凹槽。在这种情况下，在每一个所述卸扣臂中各设一个凹槽；可选地，所述两个凹槽设置在所述卸扣销中。因为两个卸扣臂形状的类似性，所以利用所述应变传感元件的响应的类似性，可获得所测量的结果之和。类似地，当所述卸扣销在两个凹槽中被设有两个应变传感元件的时候，此时容易构造加法电路。此外，在以上所述布置中，也能得到传感器冗余。

优选地，所述凹槽是部分穿入或完全贯穿所述卸扣臂、或部分地穿入或完全贯穿所述卸扣销的孔，并且，所述应变传感元件（例如，应变仪）被连接至所述凹槽的壁或底上。所述孔或凹槽可由钻削或其他切割方法制成，但是它也可以在所述卸扣组件部件的熔模铸造期间制成。

在另一个实施例中，所述应变传感元件是具有应变检测器的金属板，该金属板的周边与孔的内表面相适应。所述金属板可被焊接至孔的内表面或壁上以便闭合所述孔。这种应变传感元件产生准确的数据，并且焊接是可靠的、不复杂且不随时间推移而降解。

优选地，在所述金属板上的所述应变检测器通过溅射而制成，并可以由包括玻璃或塑料的不透水材料所覆盖，以避免受到各种环境因素影响，例如像海水等的腐蚀环境。

为了改进所测量的载荷的精度，所述应变传感元件或所述卸扣组件可包括用于测量环境温度的温度传感装置，所述温度传感装置可以用于补偿与环境温度或内部温度的改变相关联的所测量的所述卸扣载荷。通常地，通过检测布置在惠斯登电桥型电路内的电阻器的电阻值变化而测量应变；并且，如果考虑了温度对所述电阻器的值的影响，即做了温度补偿，那么，所述应变检测电阻器的输出更准确。

可能在凹槽之内提供一个或多个额外的应变传感元件，以在故障时提供冗余。

关于所述卸扣本体的形状，所述凹槽在形状上可以是圆形的，或者，所述凹槽可以是结合了具有狭缝形式的细长延伸的圆孔，所述狭缝延伸至所述卸扣的桥部。关于所述卸扣销，所述凹槽可以被连接到通道，所述通道以例如轴向延伸的孔或内孔的形式沿着所述卸扣销的主轴方向延伸。

有利地，通过加长或缩短所述凹槽的形状，可影响或控制所述卸扣本体的形变特性或刚性。另外，用于所述应变传感元件的配线，可以被放置在延伸至所述桥部的所述狭缝里，并且，使用例如合成橡胶或类似材料的弹性材料被嵌入或固定。这样，可防止所述配线损坏。在所述凹槽形成于所述卸扣销内的情况下，所述通道可能适合用来控制或设定所述卸扣销的形变特性，并且，如果需要可以以妥善保护的方式收纳并保持所述应变传感元件的配线。

优选地，配线在所述应变传感元件和评价单元或者一种用于将由所述应变传感元件产生的较低的信号电平放大或转换成更高的电平的、或将所述应变传感元件的电信号放大或转换成表示出施加到所述卸扣的所述载荷的不同类型的信号的电路之间延伸。

在优选实施例中，所述卸扣臂具有矩形的横截面形状；由于这一简化的几何形体，根据所述应变传感元件所测量的应变而计算载荷值更加不复杂了。所述卸扣销优选地具有圆柱形形状。优选地，当所述应变传感元件位于所述卸扣销的时候，所述卸扣组件设置有用于在闭合卸扣时引导和固定所述卸扣销在限定相对于所述卸扣本体旋转的位置上的装置。这样，可以避免在安置有传感凹槽的区域中无意装载所述卸扣销。可选地，附加的载荷分布元件(基本上为辊子形状)可以在所述卸扣销上滑动，以便在所述卸扣销上分布所述载荷以避免可能产生不希望的载荷情况，例如，载荷未在所述卸扣臂之间居中。

优选地，所述卸扣组件包括壳体，所述壳体用于收纳可以设置于所述卸扣本体或在所述卸扣销上的电气连接器和/或评价单元或放大器电路。所述壳体可以设置在桥部上和/或在至少一个所述卸扣臂上，并且，可以与所述卸扣本体为一体化结构。所述壳体可以设置于所述卸扣销的轴向端部上；并且，优选地，所述电气连接器提供用于接触插头装置的轴向或垂直的插座的插头。优选地，与评价单元或放大器电路的电气连接可明确指示通过使用反馈元件来适当安装所述销。所述反馈元件与电气连接器和固定的或紧固的元件结合，以确保适当地安装所述销。在一个这样的布置中，对所述载荷的监控还包括销是否被固定的信息。

优选地，壳体容纳下列中的至少一个：一个或多个评价单元或放大器电路、连接装置、无线传输装置和记录装置；所述一个或多个评价单元或放大器电路用于放大或转换所述应变传感元件信号；所述连接装置用于将所述评价单元或放大器电路连接至外部电缆或显示装置；所述无线传输装置，用于向外部发射器传输应变传感元件信号和/或来自于所述评价装置的信号；所述记录装置用于记录载荷值和/或装载的时间段。所述连接装置可以是优选为防水的电气插头/插座连接的一半，以便连接到电气电缆（例如螺旋电缆）的电气插头/插座连接的相应的另一半。

优选地，所述卸扣本体可以使用不锈钢由熔模铸造工艺制成。不锈钢可以是17-4型号的或其他合适的材料，可能优选地具有h900的硬度或其他合适的硬度。在此熔模铸造方法中，例如通过蜡铸造等形成所述卸扣的一个或多个蜡模。这些蜡模被封装进陶瓷制品和/或沙罩。焙烧所述陶瓷的/沙的材料以形成铸模(在焙烧步骤时所述蜡材料被去除，这样在铸模内的型腔为进入模具的铸钢提供了预期的形状)。在铸造并充分冷却所述钢水后，打开所述铸模取出所述卸扣。可以提供一个或多个回火，打磨等的步骤。熔模铸造是一种非常精确的生产方法，该方法允许可靠地可重复的制造具有复杂形状的金属部件。

附图说明

图1根据本发明的第一实施例描述了卸扣组件的示意立体图；

图2示出了图1的卸扣组件的实施例的剖视图，其中，卸扣销处于安装状态中；

图3示出了在图2的卸扣组件的实施例的平面图；

图4根据本发明的第二实施例描述了卸扣组件的示意立体图；

图5示出了图4的卸扣组件的实施例的剖视图，其中，卸扣销处于安装状态中；以及

图6示出了在图4的卸扣组件的实施例的平面图。

具体实施方式

在图1至图3中示出了卸扣组件的第一实施例，其中在卸扣臂中设置有应变传感元件。根据图1，卸扣本体1包括卸扣臂2和3以及桥部5，所述桥部5以刚性方式与卸扣臂2、3连接。每一个卸扣臂2、3具有形成于其内的凹槽8，在所述凹槽8中形成用于容纳一个或多个应变传感元件(为清楚起见未示出)的空腔，还包括孔13，所述孔13用于收纳卸扣销4。在卸扣臂3中示出了狭缝7，所述狭缝7从凹槽8向卸扣本体1的桥部5方向延伸。在桥部5的中部51，所述桥部5具有缩减的外部直径，以便在将载荷施加于所述卸扣组件的时候引导环、套筒或链节至承载位置。所述桥部也可以被描述为具有由两个截头圆锥在其末端彼此连接而成的线轴形状。这样，在绕桥部形成了周向延伸地槽。需要指出的是这个槽可以是圆润地或平滑地形成。这里，所述承载位置位于所述两个卸扣臂之间的中部，用来在所述卸扣臂2、3上对称地分配载荷。

所述卸扣本体1还支撑在桥部5附近的壳体9，用于电气连接的连接部6从所述壳体9向远离所述壳体9的一侧延伸。所述壳体9具有圆形的形状，以便与在所述臂3的这侧的桥部5的外部形状相匹配。这样，避免了使用时所述壳体9沿所述卸扣的纵向方向上（即承载方向上）从卸扣上延伸。因而，对于在所述卸扣纵向方向上施加的震动，壳体9得到了一定的保护。

图2示出了图1的卸扣组件的剖视图。相同的附图标记描述相同的元件。除了图1所显示的之外可以看到，在位于每一个所述卸扣臂2、3内的所述凹槽8内，设置有应变传感元件10、11。所述应变传感元件10，11布置在用薄板闭合凹槽的平板形部分上，这样这些凹槽被封闭，并且未形成穿透各卸扣臂2、3的贯通孔。所述平板形部分也可以是用于安装在所述臂内的贯通孔中的所述应变传感元件的一部分。在这种情况下，所述薄板形成有在薄板上通过溅射而制成的感应结构(电阻器的形式)。然后，这样的预制的应变传感元件可被焊接入所述凹槽，其中，周边焊缝(未在图2中示出)永久性地以预定的力/形变传递与卸扣臂的接触，牢固保持各应变传感元件。在所述应变传感元件中，玻璃的或塑料的罩(未示出)保护溅射的电阻器。

附图标记7表示在各卸扣臂中的狭缝。每一个凹槽8连接到各自的狭缝7。所述狭缝连接到通道12，所述通道12为贯穿所述卸扣本体1的桥部5的贯通孔。所述通道12通向壳体9的内部。在壳体9内有放大器电路14，所述放大器电路14仅仅被示意性地表示为电路板，在所述电路板上具有电子部件。将所述单独的应变传感元件10和11连接到所述评价单元14的配线(未示出)被定位于所述狭缝7内，所述狭缝7在卸扣臂2、3的侧面之中形成。卸扣臂2(图2中的左臂)的狭缝7连接到所述通道12。配线(未示出)通过所述通道将应变传感元件11连接到放大器电路14。通过与壳体9的内部相通的狭缝7将传感元件10的配线(未示出)引入壳体9。

放大器电路14电气连接到连接部6，所述连接部6通过合适的连接装置(未示出)允许电气插头连接，以便输出代表所测量的应变或所计算的载荷的信号。连接部6可用于例如放大器电路的电源或放大器电路的校准。

在图2的下端示出了卸扣销4，所述卸扣销4经由在臂中所设的孔13被插入并穿过两个卸扣臂2和3。卸扣销4具有头部41、锁定部43和载荷部42，所述头部41的直径大于所述孔13的直径，所述锁定部43位于卸扣销4的与头部41相对的端部处，所述载荷部42在头部41和锁定部43之间延伸，在所述载荷部42处收纳环、套筒或链节。锁定部43显示为交叉地（与圆柱形销的纵轴相交叉）延伸穿过卸扣销4的贯通孔。可以将开口销或类似的固定元件(未示出)插入所述孔以将卸扣销固定在适当位置。需要指出的是此方案允许使用从另一侧插入的卸扣销。可选地(未示出)，卸扣销的锁定部通常具有螺纹部，所述螺纹部与所述孔13的其中一个螺纹配合以将卸扣螺栓4固定在它的工作位置。此外，可以使用开口销。

最后，图3在平面图中示出了所述卸扣。可以看到壳体9与卸扣组件的中止的桥部5齐平。这不仅改进设计和紧密度。它也避免从卸扣的包线向外的不必要的突起，这样卸扣不会与诸如升降机构相绞。

图4根据本发明的第二实施例描述了卸扣组件的示意立体图。需要指出的是相同的附图标记用于在功能上与参考图1至3的如上所述的对应元件相同的元件。相应地，对这些元件的描述这里采用类似的方式。

图4的卸扣组件包括卸扣本体1，所述卸扣本体1具有两个卸扣臂2和3，所述两个卸扣臂2和3通过桥部5牢固地彼此连接所述两个卸扣臂2和3的一个端部。桥部5具有直径渐缩的部分51，用于将如环、套筒、链节等的载荷施加元件引导至桥部5的中心位置。在与桥部相对的端部处设置有收纳孔13，布置所述孔以便以一种承载方式收纳卸扣销4。所述卸扣臂具有矩形截面，但是这里也可以在该实施例中使用其它任何形状，因为如下文所描述的采用卸扣销内获得信号的方式进行载荷测量。

卸扣销4是载荷测量销，具有凹槽8，所述凹槽8用于在其中收纳应变传感元件(未示出)。在卸扣销4的头部41处设置有壳体9，在壳体9中容纳有放大器电路(未示出)。壳体9具有突起91，所述突起91从壳体9沿着与卸扣销4的延伸方向相对应的方向延伸。换句话说，所述突起91和卸扣销4从壳体9平行于它们相对彼此偏置的纵向轴延伸。在所述突起91之间限定一个间隔，其中，当卸扣销4位于它的锁定位置，在所述臂3位于所述突起91之间的这个部分，所述间隔的宽度稍微大于卸扣臂3的宽度。通过所述突起91和卸扣臂3之间的配合，避免了卸扣销4围绕它的纵向轴的旋转。

图4进一步示出了螺母44，当螺母44固定到孔13内以闭合所述卸扣的时候，适合于旋拧到卸扣销4上。在卸扣销4的锁定部端部形成适当的螺纹部(见图5)。以与第一实施例的卸扣销类似的方式设置锁定部43，例如，可穿入开口销(未示出)将卸扣销4固定到卸扣本体1。

附图标记70表示载荷分布元件，载荷分布元件基本上具有辊子或线轴的形状，载荷分布元件在其中心具有孔，卸扣销4穿过所述孔。在卸扣销4的圆周周围，形成有凸缘(环形的突起)48；在使用时所述载荷分布元件70倚靠在所述凸缘48上。所述凸缘和载荷分布元件70合作以便在卸扣销4部分上施加载荷，该卸扣销内具有凹槽8。因此，不论与卸扣一起使用的载荷施加元件(环、套筒、链节、绳索等)是何类型和尺寸，都能完成卸扣销的限定的装载。因此，获得了可重现的载荷测量。此外，通过设置在单独的凸缘48之间的轴向距离，可以控制弯曲性能进而控制卸扣销的响应。

图5示出了图4的卸扣在组装状态中的剖视图。附图标记12表示轴向穿入卸扣销4的通道，该通道既对所述凹槽8开放也对壳体9的内部开放。当卸扣销4在凹槽8内设应变传感元件(未示出)的时候，应变传感元件的配线穿过所述通道12，以将所述传感元件连接至布置在壳体9内的放大器电路(未示出)。在这种连接中，需要指出的是，如第一实施例所述，在所述凹槽8中布置所述应变传感元件的详细信息以及放大器电路的布置和操作所述放大器电路的详细信息，在此也适用。对上述说明的这一部分经变通后比照适用。

图5进一步指示电气连接部6，在电气连接部6处，经由例如插头连接器的电气连接，连接到在壳体9中的放大器电路。电气连接以及所述放大器电路与外部设备的配合，与关于第一实施例描述的相同。如图5所示，其中一个突起91位于卸扣臂3后面，而同时另一个突起91位于卸扣臂3前面(参见图6)。这样，限制了壳体9相对于卸扣本体1的旋转，以便保护连接至连接部6的电气连接。

图6示出了在组装的卸扣组件上的平面图。如此图所示，形成壳体9的形状以便接近卸扣本体，并且，所述突起91从所述壳体延伸，以便抓持或啮合其中一个所述卸扣臂。此设计减少卸扣与例如升降机构相绞的危险。

根据上述详细说明，本发明的许多特征和优点是明显的，因而，其附加的权利要求书旨在覆盖落在本发明的实质精神和范围内的本发明的所有这些特征和优点。并且，因为，本技术领域的技术人员将很容易地想到本发明的众多修改和变化，所以，不希望将本发明限制到所示出和所描述的精确的构造和操作，并且，因此可以利用所有的合适的修改和等同替换，其落于本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种卸扣组件，包括卸扣本体、卸扣销和至少一个凹槽；所述卸扣本体具有从桥部延伸的两个卸扣臂，所述桥部被固定到所述两个卸扣臂上并将所述两个卸扣臂彼此连接；在安装状态中，所述卸扣销被安装到所述卸扣臂并连接所述两个卸扣臂；所述凹槽形成于至少一个卸扣臂上和/或所述卸扣销上，应变传感元件被收纳在所述凹槽中，并被固定地连接至所述凹槽的壁，以便用来检测作用到所述卸扣组件的卸扣载荷。

2.如权利要求1所述的卸扣组件，其中，所述凹槽是部分地穿入所述卸扣臂或部分地穿入所述卸扣销的孔，并且，其中，所述应变传感元件是被连接至所述孔的壁或底上的应变仪。

3.如权利要求1所述的卸扣组件，其中，所述凹槽是贯穿所述卸扣臂或贯穿所述卸扣销的孔，其中，所述应变传感元件包括支撑应变检测器的金属板，所述金属板具有适应所述孔的形状的周边，并且所述金属板被焊接到所述孔的壁以便闭合所述孔。

4.如权利要求3所述的卸扣组件，其中，在所述金属板上的所述应变检测器通过溅射而制成。

5.如权利要求1所述的卸扣组件，其中，所述应变传感元件或所述卸扣组件设置有温度传感装置，所述温度传感装置用于补偿环境温度对所测量的卸扣载荷的影响。

6.如权利要求1所述的卸扣组件，其中，所述凹槽是具有狭缝形式延伸的圆形的凹槽或长形的凹槽，所述狭缝延伸到所述卸扣的所述桥部。

7.如权利要求1所述的卸扣组件，其中，所述桥部或所述卸扣销被通道穿透，所述通道通向至少一个所述凹槽和/或至少一个狭缝。

8.如权利要求6或7所述的卸扣组件，其中，所述狭缝和/或所述通道适合用来收纳电气配线，所述电气配线在所述应变传感元件和放大器电路之间延伸，所述放大器电路用于根据所述应变传感元件的电信号而生成指示作用于所述卸扣的载荷的测量值。

9.如权利要求1所述的卸扣组件，其中，所述卸扣臂具有实质为矩形的横截面形状。

10.如权利要求8所述的卸扣组件，其中，在所述卸扣本体或所述卸扣销上设置有用于收纳电气连接器和/或所述放大器电路的壳体，其中，所述壳体设置有旋转限制装置，通过与所述桥部和/或至少一个所述卸扣臂的配合，所述旋转限制装置限制所述壳体相对于所述桥部和/或至少一个所述卸扣臂的旋转。

11.如权利要求10所述的卸扣组件，其中，所述壳体与所述卸扣本体为一体化结构。

12.如权利要求1所述的卸扣组件，其中，至少所述卸扣本体在熔模铸造工艺中制成。

13.如权利要求12所述的卸扣组件，其中，所述卸扣组件由铸造不锈钢制成，所述铸造不锈钢包括17-4型号的不锈钢或其他具有h900硬度的合适材料。

14.如权利要求10所述的卸扣组件，其中，所述壳体容纳放大器电路、连接装置、无线传输装置和记录装置中的至少一个；其中，所述放大器电路用于放大或转换应变传感元件信号，所述连接装置用于将所述放大器电路连接到外部电缆或设备，所述无线传输装置用于向外部发射器传输应变传感元件信号和/或来自所述放大器电路的信号，所述记录装置用于记录载荷值和/或承载的时间段。

15.如权利要求10或14所述的卸扣组件，其中，所述连接装置为防水的电气插头/插座连接的一半，以便连接到弹性电缆的电气插头/插座连接的相应的另一半。

16.如权利要求10、14或15所述的卸扣组件，其中，所述壳体设置在所述卸扣销上，并且所述壳体包括朝向卸扣臂延伸的至少两个突起，并且在所述突起之间收纳所述卸扣臂，以便在安装所述卸扣销的时候限制所述壳体和所述卸扣销相对于所述卸扣臂的旋转。

17.如权利要求1所述的卸扣组件，其中，所述卸扣销承载载荷分布元件，所述载荷分布元件的形状为具有中心孔且在中央部分圆周直径缩减的线轴。

18.如权利要求1或17所述的卸扣组件，其中，所述卸扣销具有至少两个凸缘，所述凹槽形成在所述至少两个凸缘之间，所述凸缘适合用来与所述载荷分布元件的中心孔的壁配合。

19.如权利要求1所述的卸扣组件，其中，每一个卸扣臂设置有至少一个所述应变传感元件；或者，在每一个卸扣臂中，所述卸扣销设置有布置在不同凹槽的至少两个所述应变传感元件。

20.如权利要求19所述的卸扣组件，其中，评价单元适合计算载荷值，通过比较和/或平均来自应变仪的指示载荷的信号补偿所述卸扣组件的倾斜承载。

Images