CN103225323A - 提升绳索引导装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及提升绳索引导装置，具体地提供了一种绳索引导装置，其包括臂、绳索接触元件以及弹簧阻尼器。该绳索引导装置可枢转地联接到采掘电铲的吊杆。臂、弹簧阻尼器以及绳索接触元件的组合保持了绳索中的标称张力，从而降低了绳索上磨损和疲劳的可能。

Description

提升绳索引导装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年1月31日提交的美国临时申请No.61/593,120的优先权，该申请通过引用以其整体合并于此。
技术领域
本发明涉及采掘电铲领域。具体地，本发明涉及一种用于铲斗提升绳索的引导机构。
背景技术
传统的电动绳索采掘电铲包括吊杆、一端与吊杆联接而另一端与铲斗连接的柄部。铲斗由提升绳索支撑，这些提升绳索穿过被联接到吊杆的端部的滑轮。这些提升绳索固定到绞盘上，该绞盘用于放出和卷起绳索。在挖掘周期期间，铲斗通过卷起和放出提升绳索而升高和降低。
随着铲斗被提升通过材料堆，绳索中的张力增加。通常很难直接测量绳索中的张力值，使得操作者难以知晓绳索是否松弛或者受力。当提升绳索松弛的时候，这些绳索振荡并且相对于绳索引导构件和吊杆磨损，从而降低了这些绳索的使用寿命。
发明内容
在一个实施方式中，本发明提供了一种用于采掘电铲的绳索引导装置，该采掘电铲包括吊杆和绳索，该吊杆包括第一端部和第二端部，该绳索在该吊杆的第一端部和第二端部之间穿过。该绳索引导装置包括可枢转地连接到该吊杆的臂。该绳索引导装置还包括联接到该臂的第一绳索接触元件以及联接到该臂的第二绳索接触元件，该第一绳索接触元件接合该绳索的第一部分，该第二绳索接触元件接合该绳索的第二部分并且与第一绳索接触元件间隔开一段距离。该绳索引导装置还包括联接在该吊杆和该臂之间的弹簧阻尼器，该弹簧阻尼器将该臂偏压成绕着该第一端部在第一方向上旋转，该弹簧阻尼器产生偏压力，该偏压力使得第一绳索接触元件与第二绳索接触元件保持与该绳索的有效接合。
在另一实施方式中，本发明提供一种用于采掘电铲的绳索引导装置，该采掘电铲包括吊杆和绳索，该吊杆包括第一端部和第二端部，该绳索穿在该吊杆的第一端部和第二端部之间。该绳索引导装置包括可枢转地联接到该吊杆的臂。该绳索引导装置还包括联接到该臂的绳索接触元件，以及联接在吊杆与臂之间的弹簧阻尼器。该弹簧阻尼器在第一方向上偏压该臂，以维持绳索接触元件与绳索之间的有效接合。
通过考虑详细的描述和所附的附图，本发明的其它方面将变得明显。
附图说明
图1是采掘电铲的侧视图。
图2是根据本发明的一个实施方式的绳索引导装置的侧视图，其中提升绳索处于松弛状态。
图3是图2的绳索引导装置的侧视图，其中提升绳索处于拉紧状态。
图4是根据本发明的另一实施方式的绳索引导装置的侧视图，其中提升绳索处于松弛状态。
图5是根据另一实施方式的绳索引导装置的侧视图，其中提升绳索处于松弛状态。
图6是根据另一实施方式的绳索引导装置的侧视图，其中提升绳索处于拉紧状态。
图7是根据另一实施方式的采掘电铲的示意图，其中提升绳索处于拉紧状态。
图8是图7的采掘电铲的示意图，其中提升绳索处于松弛状态。
在详细说明本发明的任何实施方式之前，应理解的是，不应将本发明在其应用方面限于下面说明书中所阐述的或者下面附图中所图示的结构的细节和组件的布置。本发明可以是其它实施方式，并且能够以各种方式实践或实施。并且，应理解的是，在此使用的措辞和术语是为了描述的目的而并不应视为限制。
具体实施方式
如图1中所示，采掘电铲10包括底座14、吊杆18、柄部22、铲斗26、杓部28以及绳索引导装置30。底座14包括绞盘(例如图7的实施方式中示意性图示的绞盘51)，该绞盘用于卷起和放出提升绳缆或者绳索38。吊杆18包括联接到底座14的第一端部42，与第一端部42相对的第二端部46，以及吊杆滑轮50。该吊杆滑轮50联接到吊杆18的第二端部46，并且引导在该第二端部46上的绳索38。该柄部22包括第一端部54和第二端部56。该柄部22的第一端部54在吊杆18的第一端部42与第二端部46之间的位置处可移动地联接到该吊杆18。柄部22的第二端部56可枢转地联接到铲斗26。穿过该吊杆滑轮50的绳索38联接到铲斗26并且支撑铲斗26。随着绳索38被绞盘卷起，铲斗26被升高；随着绳索38被放出，铲斗26被降低。穿在绞盘和横向滑轮50之间的绳索38限定了行进方向58，并且在该部分中的绳索38穿过绳索引导装置30。
如图2和图3中所示，绳索引导装置30包括臂66、第一绳索接触元件70、第二绳索接触元件74以及弹簧阻尼器82。在所图示的实施方式中，臂66具有由三个构件66a、66b、66c形成的三角形形状，并且包括第一端部86、第二端部90和第三端部94。臂66的第三端部94可枢转地连接到吊杆18。在其它实施方式中，臂66包括更少或更多的构件，例如在一个端部处联接在一起而在相反端部处以固定角度间隔开的两个构件。
在所图示的实施方式中，第一绳索接触元件70和第二绳索接触元件74是滑轮。第一滑轮70在枢转点96处可枢转地连接到臂66的第一端部86，而第二滑轮74在枢转点98处可枢转地连接到第二端部90。第一滑轮70和第二滑轮74(当在枢转点96、98之间所测量时)以距离D1间隔开，使得绳索38在第一滑轮70上方并且在第二滑轮74下方穿过。在所图示的实施方式中，距离D1是大约48英寸的固定距离；然而，在另外的实施方式中，距离可处在大约36英寸与72英寸之间。
在所图示的实施方式中，当从臂66旋转所围绕的在臂构件66b和66c之间的点(即第三端部94)测量时，第一滑轮70偏离第二滑轮74角度106。角度106取决于距离D1，并且大约是40度；然而，在另外的实施方式中，角度可处在大约30度到60度之间。当绳索38被拉紧的时候(图3)，第一滑轮70和第二滑轮74偏移一定水平距离，并非彼此直接成直线。在其它实施方式中，这些绳索接触元件是滚轴、允许绳索运动的其它元件或类似物。
弹簧阻尼器82连接在臂66与吊杆18之间。在所图示的实施方式中，弹簧阻尼器82包括压缩弹簧110和缓冲筒112。压缩弹簧110将臂66偏压成在第一方向114上枢转，在基本上与绳索38的行进方向58垂直的方向上将预载荷施加到绳索38上。缓冲筒112抑制了臂66的运动，以便在绳索张力变化时减弱臂66的响应动作。在其它的实施方式中，使用其它形式的弹簧或弹簧阻尼器，举例来说，例如采用扭转弹簧和旋转阻尼元件的旋转式弹簧阻尼器。
图2和图3图示了在不同绳索张力状况下绳索引导装置30的动作。当绳索38是松弛的时候，如图2中所示，压缩弹簧110偏压臂66并且使得臂66在第一方向114上(如图2所示的逆时针)旋转。臂66的旋转有效地增加了绳索38必须在底座14与吊杆滑轮50之间行进的长度。第一滑轮70和第二滑轮74与绳索38保持强制接合，从而收紧了松弛部分且维持了绳索38中的标称张力。参见图3，随着绳索38变紧，绳索38中的张力增加并且抵御压缩弹簧110的偏压力。臂66逆着弹簧110在第二方向118上(如图3中所示的顺时针)旋转。
图4图示了根据本发明的另一实施方式的绳索引导装置130。在图示的实施方式中，绳索引导装置130的臂构件66a可通过调整机构67调整长度。图示的调整机构67是螺钉元件，但是在另外的实施方式中其它的结构也是可能的，包括使用销，凹口，和/或多个伸缩段。调整机构67允许改变滑轮70、74之间的距离D1，使得绳索38内部的预加载张力可被精确调整。例如，减少臂构件66a的长度在绳索38中产生了更大的预加载张力。可替换地，增加臂构件66a的长度在绳索38中产生了较低的预加载张力。距离D1的精调被用来减少绳索的摆动。
图5图示了根据本发明的另一实施方式的绳索引导装置230。在所图示的实施方式中，臂构件66a包括减震器68。减震器68使得滑轮70、74之间的长度D1在存在能量振动的情况下改变。减震器68吸收了由绳索中的张力所导致的振动能量，并且减少了绳索的振荡。
图6图示了根据本发明的另一实施方式的绳索引导装置330，其包括一个滑轮。滑轮70的旋转增加了绞盘与吊杆滑轮50之间的行进长度，收紧了提升绳索38中的松弛部分，从而减少了绳索38中的振荡。臂构件66c比图2-3的两个滑轮结构中所图示的臂构件66c要长。利用较长的臂构件66c，单个滑轮构造收起了绳索38中与两个滑轮构造一样多的松弛部分。
图7是采掘电铲的另一实施方式110的示意图，该采掘电铲包括具有单个滑轮70的绳索引导装置430。绳索引导装置430大约位于绞盘51与吊杆滑轮50之间半程的位置。图1-6中所图示的绳索引导装置30、130、230和330同样大约位于绞盘与吊杆滑轮50之间半程的位置，但是对于绳索引导装置30、130、230、330、430来说，其它位置也是可能的。图7进一步图示了稳定臂111。稳定臂111是沿着吊杆18布置的刚性结构，并且防止臂构件66c旋转超过预定角度。
在另外的实施方式中，绳索引导装置30可与例如美国专利7,024,806中所述类型的飞轮[CU1]绳索引导装置组合使用。
通过提供滑轮70、74与绳索38的强制接合，绳索引导装置减少了绳索38中的松弛部分，这继而减少了绳索38上的振荡和磨损，提高了绳索38及相关组件的整体寿命。此外，绳索引导装置提供了用于确定绳索张力的机构。
绳索引导装置被模制为质量-弹簧-阻尼系统，在所述质量-弹簧-阻尼系统中绳索张力提供了输入力。例如，如图2-7中所图示的，传感器124位于臂66附近。传感器124检测臂66或者臂构件66c相对于吊杆18的旋转角度122。传感器124与(图2-7中示意性图示的)控制器126通讯。传感器124将信号发送给控制器126。通过利用传感器124测量旋转角度122，使控制器126能够计算臂66或臂构件66c的角速度和角加速度。应用振动力学原理，这些值可用来计算作用在臂66或臂构件66c上的力，这继而提供了绳索38中的张力。在一些实施方式中，绳索引导装置30的除了相对于吊杆18的旋转角度122之外的其它特征可用来确定绳索张力。基于所计算的绳索张力，控制器126确定由操作者经由绞盘51可施加到绳索38的有效驱动速度和扭矩。例如，如果控制器126确定了绳索张力处于预定水平之下(即绳索是松弛的)，则控制器126减小可由操作者施加给绳索的有效速度和扭矩。在一些实施方式中，施加到绳索的有效驱动速度和扭矩可减少差不多90％，从而当绳索是松弛的时候，操作者只能将高达10％的总驱动速度和扭矩施加给绳索。有效驱动速度和扭矩的其它值也是可能的。
这种类型的控制有助于抑制吊杆18上的高冲击负载。例如，参照图7和8，如果绳索38是松弛的(图8)，而不是拉紧的(图7)，则吊杆18将趋于枢转并且放倒。如果操作者在绳索38是松弛的时候要将完全的速度和扭矩经由绞盘51施加到绳索38，这将给予动态冲击负载(即绳索和吊杆18的″猛然″作用)，这将潜在地损坏整个采掘电铲10的一个或更多个组件。将绳索引导装置与传感器124和控制器126合并，有助于减少这种潜在问题。
因此，除了其它之外，本发明提供了一种用于采掘电铲的绳索引导装置。尽管已经参照特定的优选实施方式详细描述了本发明，但是在如所描述的本发明的一个或更多个独立方面的范围和精神内存在变型和改型。

Claims (20)

1.一种用于采掘电铲的绳索引导装置，所述采掘电铲包括吊杆和绳索，所述吊杆包括第一端部和第二端部，所述绳索通过所述吊杆的第一端部与第二端部之间，所述绳索引导装置包括：
臂，所述臂可枢转地联接到所述吊杆；
第一绳索接触元件，所述第一绳索接触元件联接到所述臂，所述第一绳索接触元件接合所述绳索的第一部分；
第二绳索接触元件，所述第二绳索接触元件联接到所述臂，所述第二绳索接触元件接合所述绳索的第二部分，所述第二绳索接触元件与所述第一绳索接触元件间隔开一段距离；
弹簧阻尼器，所述弹簧阻尼器联接在所述吊杆与所述臂之间，所述弹簧阻尼器偏压所述臂以在第一方向上旋转，其中所述弹簧阻尼器产生偏压力，所述偏压力使得所述第一绳索接触元件与所述第二绳索接触元件保持与所述绳索有效接合。
2.根据权利要求1所述的绳索引导装置，其中，当朝着所述吊杆的第二端部拉紧所述绳索时，所述臂被构造成在与所述第一方向相反的第二方向上移动。
3.根据权利要求1所述的绳索引导装置，其中，所述臂具有三角形形状。
4.根据权利要求1所述的绳索引导装置，其中，所述绳索被构造成在所述第一绳索接触元件上方并且在所述第二绳索接触元件下方延伸。
5.根据权利要求1所述的绳索引导装置，其中，所述第一绳索接触元件包括第一滑轮。
6.根据权利要求1所述的绳索引导装置，其中，所述弹簧阻尼器包括压缩弹簧。
7.根据权利要求1所述的绳索引导装置，所述绳索引导装置还包括靠近所述臂定位的传感器以及与所述传感器通信的控制器，所述传感器被构造成检测所述臂相对于所述吊杆的旋转角度并且将关于所述旋转角度的信息传送给所述控制器，所述控制器被构造成基于所述旋转角度计算所述绳索中的张力并且控制到所述绳索的可用的驱动速度和扭矩的量。
8.根据权利要求1所述的绳索引导装置，其中，所述第一绳索接触元件与第二绳索接触元件两者都可枢转地联接到所述臂。
9.根据权利要求1所述的绳索引导装置，其中，所述臂包括第一端部、第二端部和第三端部，所述第一绳索接触元件联接到所述第一端部，且所述第二绳索接触元件联接到所述第二端部。
10.根据权利要求9所述的绳索引导装置，其中，所述第三端部可枢转地联接到所述吊杆。
11.根据权利要求1所述绳索引导装置，其中，所述弹簧阻尼器偏压所述臂以在所述第一方向上枢转，从而将预载荷在基本上与所述绳索的行进方向垂直的方向上施加到所述绳索上。
12.根据权利要求1所述的绳索引导装置，其中，所述距离是固定距离。
13.根据权利要求1所述的绳索引导装置，其中，所述臂包括用于调整所述距离的调整机构。
14.根据权利要求1所述的绳索引导装置，其中，所述臂包括被构造成调整所述距离的减震器。
15.一种用于采掘电铲的绳索引导装置，所述采掘电铲包括吊杆和绳索，所述吊杆包括第一端部和第二端部，所述绳索通过所述吊杆的第一端部与第二端部之间，所述绳索引导装置包括：
臂，所述臂可枢转地联接到所述吊杆；
绳索接触元件，所述绳索接触元件联接到所述臂；
弹簧阻尼器，所述弹簧阻尼器联接在所述吊杆与所述臂之间，所述弹簧阻尼器在第一方向上偏压所述臂，以保持所述绳索接触元件与所述绳索之间的有效接合。
16.根据权利要求15所述的绳索引导装置，其中，当朝着所述吊杆的第二端部拉紧所述绳索时，所述臂被构造成在与所述第一方向相反的第二方向上移动。
17.根据权利要求15所述的绳索引导装置，其中，所述绳索接触元件包括滑轮。
18.根据权利要求15所述的绳索引导装置，其中，所述弹簧阻尼器包括压缩弹簧。
19.根据权利要求15所述的绳索引导装置，所述绳索引导装置还包括靠近所述臂定位的传感器，所述传感器被构造成检测所述臂相对于所述吊杆的旋转角度。
20.根据权利要求15所述的绳索引导装置，其中，所述绳索接触元件可枢转地联接到所述臂。
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