CN103253592B - 能自动抓取和释放货物的机械吊具 - Google Patents

Abstract

一种能自动抓取和释放货物的机械吊具，包括水平导轨，水平导轨两端设置有活动小车，活动小车底部设置有抓取货物的抱臂，活动小车顶部设置有铰支座。水平导轨上方设置有配重盘，配重盘上面设置有吊环，配重盘下面两侧设置有吊耳，吊耳和其对应一侧的铰支座分别与连杆的两端铰接。水平导轨和配重盘之间还设置有限位装置，限位装置主要由转动杆、套在转动杆上的齿形套、嵌置在转动杆上的楔形块、中间壳体、布置在中间壳体内的弧形块、以及复位弹簧等部件组成。其不需要人工和外部动力装置，仅依靠自身重力控制限位装置的自锁和解锁，即可实现自动抓取和释放货物，特别适用于操作人员无法到达的高温、高湿、辐射等恶劣环境，以及吊运空间狭小的场所。

Description

能自动抓取和释放货物的机械吊具

技术领域

本发明涉及货物吊运装置，具体地指一种能自动抓取和释放货物的机械吊具。

背景技术

在许多实际工程中，货物吊运需要采用吊具牢靠地抓取货物和释放货物。传统的吊具大多通过人工辅助完成这两个动作，其劳动强度大、工作效率低、安全隐患多，已成为吊装作业的短板，严重时会影响整个工程的进程。为了解决上述问题，本领域技术人员设计了各种形式的外部动力装置，比如气动缸、液压缸、电机、丝杆、电磁铁等，通过与吊具配套使用来取代人工完成这两个动作。这些外部动力装置虽然有效克服了传统吊具的缺陷，但也存在装配结构复杂、对工作环境要求高、对操作空间要求大、维护维修周期短的不足，导致其使用寿命变短，吊装作业成本增大。特别是在高温、高湿、辐射等恶劣环境和/或吊运空间狭小的场合，上述缺陷或不足表现得更为明显。如何寻找一种成本低、效率高、适用范围广的货物吊具，一直是本领域技术人员努力奋斗的目标。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种结构简单可靠、操作方便快捷、维护成本低廉、可适应各种环境、且使用寿命长的能自动抓取和释放货物的机械吊具。

为实现上述目的，本发明所设计能自动抓取和释放货物的机械吊具，包括水平导轨，所述水平导轨两端设置有与其移动配合的活动小车，所述活动小车底部设置有用于抓取货物的抱臂，所述活动小车顶部设置有铰支座。

所述水平导轨上方设置有与其平行布置的配重盘，所述配重盘上面设置有与起吊装置相配合的吊环，所述配重盘下面两侧设置有吊耳，所述吊耳和其对应一侧的铰支座分别与连杆的两端铰接相连。

所述水平导轨和配重盘之间设置有限位装置，所述限位装置包括顶部安装板、中间壳体和底部基座，所述顶部安装板固定在配重盘上，所述中间壳体内壁上沿周向均布有弧形块，所述弧形块底部设置有楔形槽，所述中间壳体与底部基座连为一体，所述底部基座固定在水平导轨上。

所述限位装置还包括设置在中间壳体内腔中的转动杆，所述转动杆的上端穿过顶部安装板并通过螺栓组件与挡板固定连接，所述挡板在顶部安装板随配重盘吊起时与其联动，所述转动杆的下端与底部基座之间设置有复位弹簧。

所述转动杆的杆身上段套装有与其随动配合的齿形套，所述齿形套的外壁上沿周向均布有导向块，所述导向块嵌置在相邻弧形块所形成的轴向间隙中并与其滑动配合；所述齿形套的底部设置有齿形槽，所述齿形槽在齿形套滑动伸出弧形块下端时与楔形槽形成斜面过渡配合结构。

所述转动杆的杆身下段圆台上沿周向均布有与弧形块数量对应的楔形块，所述楔形块在复位弹簧的推力作用下具有两种配合结构：一种是卡接在对应弧形块底部的楔形槽中，从而使限位装置处于自锁状态；另一种是滑入到相邻弧形块所形成的轴向间隙中，从而使限位装置处于解锁状态。

进一步地，所述限位装置的两侧设置有导向装置，所述导向装置由安装在配重盘和水平导轨之间滑动配合的导向杆和导向套构成。这样，可以使限位装置受力均衡，避免限位装置产生机械故障，确保配重盘、连杆、活动小车和水平导轨之间的运动关系稳定可靠。

再进一步地，所述齿形套的底部齿形槽斜面角度等于或大于弧形块的底部楔形槽斜面角度，最好都等于45°。这样，在齿形套滑动伸出弧形块下端时，齿形槽与楔形槽形成平滑的斜面过渡配合结构，楔形块可以在复位弹簧的作用下顺利地沿该斜面滑动，从而驱动转动杆旋转一个角度，使限位装置在自锁状态与解锁状态之间转换。

再进一步地，所述复位弹簧的反弹力大于转动杆和齿形套的自重之和。这样，复位弹簧的反弹力能够有效克服转动杆和齿形套的自重，使转动杆上的楔形块顺利滑入到相邻弧形块所形成的轴向间隙中，并可沿该轴向间隙上下移动。

更进一步地，所述水平导轨底部中间还设置有导向柱，用于抓取圆桶状货物时定位。

本发明的工作原理是利用配重盘的自重向限位装置施压，每次施压限位装置都会在伸长和缩短状态之间转化，即在自锁和解锁状态之间转换，从而控制活动小车上的抱臂抓取或释放货物。

吊运货物前，限位装置内转动杆上的楔形块卡接在对应弧形块底部的楔形槽中，限位装置处于自锁状态；起吊装置上提配重盘，其提升力通过配重盘、顶部安装板、挡板、转动杆、中间壳体、底部基座传递到水平导轨和活动小车，此时活动小车停留在水平导轨最远端，固定在活动小车上的抱臂处于释放上升状态。

抓取货物时，起吊装置下放配重盘，水平导轨先落在货物上，而后在配重盘下落过程中，转动杆受配重盘重力作用下压复位弹簧，齿形套也随转动杆同步移动，当转动杆上的楔形块滑出弧形块底部的楔形槽时，复位弹簧的反作用力克服转动杆的自重，使转动杆上的楔形块沿齿型套的齿形槽斜面转动一个角度，转动杆上的楔形块滑入到相邻弧形块所形成的轴向间隙中，限位装置处于解锁状态；

当起吊装置再次上提配重盘时，转动杆上的楔形块沿相邻弧形块之间的轴向间隙上移，在楔形块还未抵达中间壳体顶部挡圈之间前，连杆张紧，起吊装置的提升力经配重盘、连杆传递到活动小车，活动小车和抱臂在连杆倾斜向上的作用力下，沿水平导轨向中点运动，直至两抱臂抱住货物；起吊装置继续提升，抱臂即可利用摩擦力抓取货物上升。

放下货物时，起吊装置下放配重盘，水平导轨重新落在货物上，而后在配重盘下落过程中，通过连杆给活动小车一个倾斜向下的作用力，驱动两个活动小车沿水平导轨向外移动，实现货物的释放；起吊装置继续下放，配重盘和转动杆的重力压缩复位弹簧，使转动杆上的楔形块沿齿形套的齿形槽斜面再转动一个角度，转动杆上的楔形块卡入弧形块底部的楔形槽，限位装置重新自锁。

伴随每一次起吊装置的下放，限位装置都可在自锁和解锁状态之间转换，从而实现自动抓取货物和释放货物。

与现有技术相比，本发明的优点在于：所设计的吊具不需要人工和外部动力装置，仅依靠自身重力即可实现自动抓取和释放货物，特别适用于操作人员无法到达的高温、高湿、辐射等恶劣环境，以及吊运空间狭小的场所。同时，所设计的吊具结构简单、操作容易、维护方便、工作效率高、使用寿命长。

附图说明

图1为本发明能自动抓取和释放货物的机械吊具的主视结构示意图。

图2为图1中配重盘的主剖视结构示意图。

图3为图1中导向装置的主视结构示意图。

图4为图1中抱臂的俯剖视结构示意图。

图5为图1中限位装置的主剖视结构示意图。

图6为图5中的A—A剖视结构示意图。

图7为图5中转动杆及楔形块的装配结构示意图。

图8为图7的俯视结构示意图。

图9为图7所示转动杆及楔形块的立体结构示意图。

图10为图5中齿形套的主剖视结构示意图。

图11为图10的俯视结构示意图。

图12为图10所示齿形套的立体结构示意图。

图13为图5中弧形块及中间壳体的装配结构示意图。

图14为图13的俯视结构示意图。

图15为图13中弧形块的立体结构示意图。

图16为图1所示吊具在抓取圆筒状货物时的状态示意图。

图17为图16中限位装置在抓取状态的结构示意图。

图18为图1所示吊具在释放圆筒状货物时的状态示意图。

图19为图18中限位装置在释放状态的结构示意图。

图中：活动小车1，连杆2，水平导轨3，配重盘4(其中：吊环4.1，吊耳4.2)，导向装置5(其中：导向杆5.1，导向套5.2)，限位装置6{其中：螺栓组件6.1，顶部安装板6.11，挡板6.2，转动杆6.3，齿形套6.4(包括齿形槽6.41，导向块6.42)，中间壳体6.5，弧形块6.6(包括楔形槽6.61)，楔形块6.7，连接螺栓6.8，复位弹簧6.9，底部基座6.10}，抱臂7(其中：长平板7.1，肋板7.2，弧形板7.3)，导向柱8，圆筒状货物9。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1～15所示，本发明能自动抓取和释放货物的机械吊具，具有水平导轨3，水平导轨3的横截面呈工字型结构，其两端安装有活动小车1。活动小车1也由钢板焊接而成，其两侧设置有与水平导轨3滚动配合的轴承。活动小车1顶部设置有铰支座。活动小车1底部设置有抱臂7。抱臂7具有一段长平板7.1，长平板7.1的顶端与活动小车1焊接相连，长平板7.1的底端通过三段肋板7.2与一段弧形板7.3焊接相连，以适用于抓取圆桶状货物9。在水平导轨3的底部中间还设置有导向柱8，以便给圆桶状货物9定位，防止抓取时圆桶状货物9倾斜或偏移。

在水平导轨3上方设置有与其平行布置的配重盘4，配重盘4上面设置有两个与起吊装置相配合的吊环4.1，配重盘4下面两侧设置各设置有一个吊耳4.2，吊耳4.2和其对应一侧的铰支座分别与连杆2的两端铰接相连。

在水平导轨3和配重盘4之间设置有可伸缩定位的限位装置6，在限位装置6的两侧还安装有导向装置5，导向装置5由安装在配重盘4和水平导轨3之间滑动配合的导向杆5.1和导向套5.2构成。

上述限位装置6包括顶部安装板6.11、中间壳体6.5和底部基座6.10。顶部安装板6.11通过沿其周向分布的螺钉固定在配重盘4上。中间壳体6.5内壁上沿周向均布有4块弧形块6.6，每块弧形块6.6底部设置有楔形槽6.61。具体地，弧形块6.6的厚度为5mm、长度为87mm，其底部楔形槽6.61的斜面角度为45°，相邻弧形块6.6的间隙为10mm。中间壳体6.5的下端通过连接螺栓6.8与底部基座6.10连为一体，底部基座6.10通过螺栓固定在水平导轨3上。

限位装置6还包括设置在中间壳体6.5内腔中的转动杆6.3，转动杆6.3的上端穿过顶部安装板6.11并通过螺栓组件6.1与挡板6.2固定连接，螺栓组件6.1和挡板6.2均位于配重盘4的中心孔中。挡板6.2在顶部安装板6.11随配重盘4吊起时与其联动。转动杆6.3的下端与底部基座6.10之间设置有复位弹簧6.9，复位弹簧6.9的反弹力大于转动杆3的自重。

在转动杆6.3的杆身上段套装有与其随动配合的齿形套6.4，齿形套6.4的外壁上沿周向均布有4个导向块6.42，4个导向块6.42对应嵌置在4块弧形块6.6所形成的轴向间隙中，并与弧形块6.6滑动配合。齿形套6.4的底部沿周向设置有8个齿形槽6.41，每个齿形槽6.41具有两个互成90°的交叉斜面，每个斜面角度均等于45°。上述齿形槽6.41在齿形套6.4滑动伸出弧形块6.6下端时与楔形槽6.61形成平滑的斜面过渡配合结构。

在转动杆6.3的杆身下段圆台上沿周向均布有4个楔形块6.7，每个楔形块6.7的斜面也为45°。上述楔形块6.7在复位弹簧6.9的推力作用下具有两种配合结构：一种是卡接在对应弧形块6.6底部的楔形槽6.61中，从而使限位装置6处于自锁状态；另一种是滑入到相邻弧形块6.6所形成的轴向间隙中，行程约70mm，从而使限位装置6处于解锁状态。

如图16～19所示，本发明的工作过程如下：以抓取或释放圆筒状货物9(废料桶)为例，废料桶直径570mm、废料桶盖直径610mm，为抓取方便，选择水平导轨3的长度为910mm，活动小车1(或抱臂7)的行程60mm，设计限位装置6的最低高度210mm，伸缩行程70mm，确定连杆2的长度198mm，连杆2在配置盘4上的两个铰接点间距350mm，可使限位装置6内的转动杆6.3未到极限位移之前，抱臂7已抓住圆筒状货物9。

吊运货物前，限位装置6内转动杆6.3上的楔形块6.7卡接在对应弧形块6.6底部的楔形槽6.61中，限位装置6处于自锁状态；起吊装置上提配重盘4，其提升力通过配重盘4、顶部安装板6.11、挡板6.2、转动杆6.3、中间壳体6.5、底部基座6.10传递到水平导轨3和活动小车1，此时活动小车1停留在水平导轨3最远端，固定在活动小车1上的抱臂7处于释放上升状态。

抓取货物时，起吊装置下放配重盘4，水平导轨3先落在圆筒状货物9上，而后在配重盘4下落过程中，转动杆6.3受配重盘4重力作用下压复位弹簧6.9，齿形套6.4也随转动杆6.3同步移动，当转动杆6.3上的楔形块6.7滑出弧形块6.6底部的楔形槽6.61时，复位弹簧6.9的反作用力克服转动杆6.3的自重，使转动杆6.3上的楔形块6.7沿齿型套6.4的齿形槽6.41斜面转动一个角度，转动杆6.3上的楔形块6.7滑入到相邻弧形块6.6所形成的轴向间隙中，限位装置6处于解锁状态。

当起吊装置再次上提配重盘4时，转动杆6.3上的楔形块6.7沿相邻弧形块6.6之间的轴向间隙上移，在楔形块6.7还未抵达中间壳体6.5顶部挡圈之间前，连杆2张紧，起吊装置的提升力经配重盘4、连杆2传递到活动小车1，活动小车1和抱臂7在连杆2倾斜向上的作用力下，沿水平导轨3向中点运动，直至两抱臂7抱住圆筒状货物9；起吊装置继续提升，抱臂7即可利用摩擦力抓取圆筒状货物9上升。

放下圆筒状货物9时，起吊装置下放配重盘4，水平导轨3重新落在圆筒状货物9上，而后在配重盘4下落过程中，通过连杆2给活动小车1一个倾斜向下的作用力，驱动两个活动小车1沿水平导轨3向外移动，实现圆筒状货物9的释放；起吊装置继续下放，配重盘4和转动杆6.3的重力压缩复位弹簧6.9，使转动杆6.3上的楔形块6.7沿齿形套6.4的齿形槽6.41斜面再转动一个角度，转动杆6.3上的楔形块6.7卡入弧形块6.6底部的楔形槽6.61，限位装置6重新自锁。

伴随每一次起吊装置的下放，限位装置6都可在自锁和解锁状态之间转换，从而实现圆筒状货物9的自动抓取和释放。

Claims (10)

1.一种能自动抓取和释放货物的机械吊具，包括水平导轨(3)，其特征在于：

所述水平导轨(3)两端设置有与其移动配合的活动小车(1)，所述活动小车(1)底部设置有用于抓取货物的抱臂(7)，所述活动小车(1)顶部设置有铰支座；

所述水平导轨(3)上方设置有与其平行布置的配重盘(4)，所述配重盘(4)上面设置有与起吊装置相配合的吊环(4.1)，所述配重盘(4)下面两侧设置有吊耳(4.2)，所述吊耳(4.2)和其对应一侧的铰支座分别与连杆(2)的两端铰接相连；

所述水平导轨(3)和配重盘(4)之间设置有限位装置(6)，所述限位装置(6)包括顶部安装板(6.11)、中间壳体(6.5)和底部基座(6.10)，所述顶部安装板(6.11)固定在配重盘(4)上，所述中间壳体(6.5)内壁上沿周向均布有弧形块(6.6)，所述弧形块(6.6)底部设置有楔形槽(6.61)，所述中间壳体(6.5)与底部基座(6.10)连为一体，所述底部基座(6.10)固定在水平导轨(3)上；

所述限位装置(6)还包括设置在中间壳体(6.5)内腔中的转动杆(6.3)，所述转动杆(6.3)的上端穿过顶部安装板(6.11)并通过螺栓组件(6.1)与挡板(6.2)固定连接，所述挡板(6.2)在顶部安装板(6.11)随配重盘(4)吊起时与其联动，所述转动杆(6.3)的下端与底部基座(6.10)之间设置有复位弹簧(6.9)；

所述转动杆(6.3)的杆身上段套装有与其随动配合的齿形套(6.4)，所述齿形套(6.4)的外壁上沿周向均布有导向块(6.42)，所述导向块(6.42)嵌置在相邻弧形块(6.6)所形成的轴向间隙中并与其滑动配合；所述齿形套(6.4)的底部设置有齿形槽(6.41)，所述齿形槽(6.41)在齿形套(6.4)滑动伸出弧形块(6.6)下端时与楔形槽(6.61)形成斜面过渡配合结构；

所述转动杆(6.3)的杆身下段圆台上沿周向均布有与弧形块(6.6)数量对应的楔形块(6.7)，所述楔形块(6.7)在复位弹簧(6.9)的推力作用下具有两种配合结构：一种是卡接在对应弧形块(6.6)底部的楔形槽(6.61)中，从而使限位装置(6)处于自锁状态；另一种是滑入到相邻弧形块(6.6)所形成的轴向间隙中，从而使限位装置(6)处于解锁状态。

2.根据权利要求1所述能自动抓取和释放货物的机械吊具，其特征在于：所述限位装置(6)的两侧设置有导向装置(5)，所述导向装置(5)由安装在配重盘(4)和水平导轨(3)之间滑动配合的导向杆(5.1)和导向套(5.2)构成。

3.根据权利要求1或2所述能自动抓取和释放货物的机械吊具，其特征在于：所述齿形套(6.4)的底部齿形槽(6.41)斜面角度等于或大于所述弧形块(6.6)的底部楔形槽(6.61)斜面角度。

4.根据权利要求3所述能自动抓取和释放货物的机械吊具，其特征在于：所述齿形槽(6.41)和所述楔形槽(6.61)的斜面角度均等于45°。

5.根据权利要求1或2所述能自动抓取和释放货物的机械吊具，其特征在于：所述弧形块(6.6)设置有4块，所述楔形块(6.7)也对应地设置有4个。

6.根据权利要求3所述能自动抓取和释放货物的机械吊具，其特征在于：所述弧形块(6.6)设置有4块，所述楔形块(6.7)也对应地设置有4个。

7.根据权利要求1或2所述能自动抓取和释放货物的机械吊具，其特征在于：所述复位弹簧(6.9)的反弹力大于所述转动杆(6.3)和齿形套(6.4)的自重之和。

8.根据权利要求1或2所述能自动抓取和释放货物的机械吊具，其特征在于：所述活动小车(1)由钢板焊接而成，其两侧设置有与水平导轨(3)滚动配合的轴承。

9.根据权利要求1或2所述能自动抓取和释放货物的机械吊具，其特征在于：所述抱臂(7)包括一段长平板(7.1)，所述长平板(7.1)的顶端与活动小车(1)焊接相连，所述长平板(7.1)的底端通过三段肋板(7.2)与一段弧形板(7.3)焊接相连，用于抓取圆桶状货物(9)。

10.根据权利要求9所述能自动抓取和释放货物的机械吊具，其特征在于：所述水平导轨(3)的底部中间还设置有导向柱(8)，用于抓取圆桶状货物(9)时定位。