CN103588095A - 摆角测量装置及起重机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摆角测量装置和安装有该摆角测量装置的起重机械。摆角测量装置用于测量悬吊重物的吊绳的摆动角度，包括支座、第一转轴、第二转轴、随动支架、用于检测第一转轴的旋转角度的第一检测器及用于检测第二转轴的旋转角度的第二检测器，第一转轴可旋转地安装在支座上，第二转轴可相对旋转地设置在第一转轴上，并且第一转轴的旋转轴线与第二转轴的旋转轴线垂直或基本垂直，随动支架的一端连接于第二转轴，随动支架的另一端与吊绳连接。本发明将与吊绳连接的随动支架连接在设置于第一转轴的第二转轴上，通过检测垂直的第一转轴和第二转轴的旋转角度并进行相关计算而获得吊绳的摆角，因此，摆角测量装置具有结构简单、安装方便等优点。

Description

摆角测量装置及起重机械

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种摆角测量装置以及一种安装有该摆角测量装置的起重机械。

背景技术

大型海洋平台起重机械或港口起重机械在吊装过程中，由于风浪作用、臂架回转及俯仰等原因，吊重将会发生明显的摇摆，当摆动幅度较大时，不利于快速稳定地完成吊装任务，影响工作效率。因此对吊重的摆角进行实时测量就显得非常有必要，一方面了解吊重摆角的一般运动规律，另一方面为实时控制吊重的摇摆奠定基础。

现有技术中，一种测量吊重摆角的结构是在吊绳顶端放置两组正交的高速激光扫描仪，激光发射器发出的激光形成两组光带，光带区涵盖了吊重的摆角区域。当吊绳处于某一位置时，接收器将接收不到该位置发射过来的激光，从而得到两个正交的位置信号。激光扫描仪也可以用CCD相机代替，相应地接收器用一块平板代替。然而，该光学或视觉测量的方法中，硬件成本较高，结构及安装相对复杂。

在另一种测量吊重摆角的结构中，在吊绳顶端位置安装一个内壁耐磨的套筒，该套筒套在起升钢丝绳上可随起升钢丝绳摆动，并且套筒上设置了测量水平面内两个正交角度的传感器，即可测量吊重的摆角。但是，这种套筒加角度传感器的方法安装维护不便，并且套筒对钢丝绳存在磨损。

发明内容

本发明的目的是提供一种摆角测量装置，该摆角测量装置结构简单、安装方便、占用空间小且动作灵活可靠。

为了实现上述目的，本发明提供一种摆角测量装置，用于测量悬吊重物的吊绳的摆动角度，其中，所述摆角测量装置包括支座、第一转轴、第二转轴、随动支架、用于检测所述第一转轴的旋转角度的第一检测器以及用于检测所述第二转轴的旋转角度的第二检测器，所述第一转轴可旋转地安装在所述支座上，所述第二转轴可相对旋转地设置在所述第一转轴上，并且所述第一转轴的旋转轴线与所述第二转轴的旋转轴线垂直或基本垂直，所述随动支架的一端连接于所述第二转轴，所述随动支架的另一端与所述吊绳连接。

优选地，所述摆角测量装置还包括转轴连接架，该转轴连接架与所述第一转轴固定连接，所述第二转轴可转动地安装在所述转轴连接架上。

优选地，所述转轴连接架包括相互平行的安装套筒和安装臂，所述安装套筒和所述安装臂的两端分别通过连接臂连接，所述安装套筒与所述第一转轴固定连接，所述第二转轴的两端分别与所述安装套筒和所述安装臂可转动地连接。

优选地，所述第一检测器为安装在所述第一转轴上的编码器，并且/或者所述第二检测器为安装在所述第二转轴上的编码器。

优选地，所述随动支架包括形成L型的第一架体和第二架体，所述第一架体的上端与所述第二转轴固定连接，所述第一架体的下端与所述第二架体的一端固定连接，所述第二架体的另一端与所述吊绳连接。

优选地，所述摆角测量装置包括扣环，该扣环连接在所述第二架体的另一端，并且所述扣环上设置有用于所述吊绳穿过的通孔。

优选地，所述摆角测量装置还包括扣环安装架，该扣环安装架铰接或者固定在所述第二架体的另一端上，所述扣环铰接或者固定在所述扣环安装架上。

优选地，所述扣环安装架包括形成U型的第一臂和第二臂以及连接所述第一臂和所述第二臂的第三臂，所述第一臂与所述第二臂平行，所述扣环铰接在所述第一臂和所述第二臂上。

优选地，所述扣环包括第一半体和第二半体，所述第一半体上形成有第一凸台和第一凸耳，所述第二半体上形成有第二凸台和第二凸耳，所述第一凸台和所述第二凸台分别铰接或固定在所述第二架体的另一端上，位置对应的所述第一凸耳与所述第二凸耳可拆卸地连接。

本发明的另一目的是提供一种起重机械，该起重机械能够方便地检测出起吊重物的吊绳的摆角。

为了实现上述另一目的，本发明提供一种起重机械，该起重机械包括起重臂架和设置在该起重臂架上用于悬吊重物的吊绳，并且所述起重臂架上安装有根据本发明的上述摆角测量装置。

本发明的摆角测量装置将用于与吊绳连接的随动支架连接在设置于第一转轴的第二转轴上，通过第一检测器和第二检测器分别检测垂直布置的第一转轴和第二转轴的旋转角度并进行相关计算而获得吊绳的摆角，使得摆角测量装置因涉及部件少而具有结构简单的特点，并且因随动支架的设置而可以任意地安装，从而具有安装方便等优点。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是显示本发明的摆角测量装置的实施方式的结构示意图；

图2是图1中摆角测量装置的上部结构的放大示意图；

图3是图1中摆角测量装置的下部结构的放大示意图。

附图标记说明

1支座        2第一转轴    3第二转轴

4随动支架    5第一检测器  6第二检测器

7转轴连接架  8扣环        9扣环安装架

10吊绳       11起重臂架   41第一架体

42第二架体   71安装套筒   72安装臂

73连接臂     80通孔       81第一半体

82第二半体   91第一臂     92第二臂

93第三臂     81a第一凸台  81b第一凸耳

82a第二凸台  82b第二凸耳

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指附图中的上、下、左、右。

参见图1至图3，本发明涉及一种摆角测量装置，用于测量悬吊重物的吊绳的摆动角度，以根据测量的摆动角度对吊绳进行控制，实现稳定地吊装作业。本发明中，摆角测量装置主要包括支座1、第一转轴2、第二转轴3、随动支架4、用于检测第一转轴2的旋转角度的第一检测器5以及用于检测第二转轴3的旋转角度的第二检测器6。具体地，第一转轴2可旋转地安装支座1上，第二转轴3可相对旋转地设置在第一转轴上，使得第一转轴2的旋转轴线与第二转轴3的旋转轴线垂直。并且随动支架4的一端连接于第二转轴3，随动支架4的另一端与吊绳连接。需要说明的是，此处的“垂直”是指理想情况下的垂直，在可能存在的无法克服的情况下（例如第一转轴2和第二转轴3的安装误差等），第一转轴2的旋转轴线与第二转轴3的旋转轴线不可能完全垂直，此时两者为基本垂直。

根据上述结构，由于第二转轴3设置在第一转轴2上，并且两个转轴的旋转轴线垂直，同时与吊绳10连接的随动支架4连接在第二转轴3，因而在吊绳的起吊过程中，随吊绳10摆动的随动支架4在其空间位置改变的同时将带动相互垂直的第一转轴2和第二转轴3旋转，这样，只要分别测量出第一转动2和第二转轴3的旋转角度后再通过相关计算便可以得出吊绳10的摆角。其中，第一检测器5和第二检测器6可以是本领域技术人员所熟知的各种传感器，本发明中优选为编码器，并且在使用编码器作为检测旋转角度的检测器时，优选将第一检测器5安装在第一转轴2上，并且，将第二检测器6安装在第二转轴3上。关于编码器的结构和工作原理均是本领域技术人员所熟知的，此处不再赘述。

由摆角测量装置的上述结构和测量过程可以看出，其摆角测量装置因涉及的部件少而具有结构简单、占用空间小、制造成本低的特点，而且由于随动支架的设置，使其可以安装在多个位置，即得摆角测量装置还具有安装方便、动作灵活可靠且能够适应于各种天气条件等优点。

本发明中，支座1用于可旋转地安装第一转轴2，并且是整个摆角测量装置的主要承载部件，其可以具有各种适于可旋转安装第一转轴2的结构。在图1和图2所示的具体实施方式中，支座1大致包括用于安装固定的底板以及从底板上延伸形成的两个支板，使得第一转轴2的两端分别可以安装在对应的支板上。为实现第一转轴2的旋转，第一转轴2可以通过轴套、轴承等部件安装在支板的轴孔中。

第二转轴3可旋转的安装结构可以通过多种方式实现。例如，在一些具体实施方式中，第二转轴3可以径向穿过第一转轴2，同时在第一转轴2和第二转轴3之间设置轴套或轴承等，使得第二转轴3安装在第二转轴2后，既能够相对于第一转轴2旋转又能够随第一转轴2一起旋转，并且由于第二转轴3径向地穿过第一转轴2，因而实现第二转轴3相对于第一转轴2旋转的方向垂直于第一转轴2的旋转方向。当然，另一种实施方式中，也可以使第一转轴2径向穿过第二转轴3而实现两者可相对旋转地安装结构。

参见图2，本发明的具体实施方式中，摆角测量装置包括有转轴连接架7，该转轴连接架7与第一转轴2固定连接，第二转轴3可转动地安装在转轴连接架7上。换言之，该具体实施方式中，第二转轴3通过转轴连接架7安装在第一转轴2上。转轴连接架7的使用，可以使第一转轴2与第二转轴3之间的连接更加稳定，并且当第一转轴2或第二转轴3旋转时两个转轴之间不会发生干涉，使得第一转轴2和第二转轴3的旋转更加灵活，这将有利于第一检测器5和第二检测6测量出更加准确的旋转角度值。

其中，转轴连接架7的结构也可以是多种形式。如图2所示的优选实施方式中，转轴连接架7可以包括相互平行的安装套筒71和安装臂72，安装套筒71和安装臂72的两端分别通过连接臂73连接，安装套筒71与第一转轴2固定连接，更具体地，安装套筒71固定地套装在第一转轴2上，第二转轴3的两端分别与安装套筒71和安装臂72可转动地连接，例如第二转轴3的两端分别铰接在安装套筒71和安装臂72上。可以看出，安装套筒71固定地套装在第一转轴2上，将使转轴连接架7与第一转轴2同步旋转，由此保证了安装在转轴连接架7上的第二转轴3与第一转轴2保持同步旋转。此外，第二转轴3的两端铰接在安装套筒71和安装臂72上，在转轴连接架7静止不动的情形下，第二转轴3还能相对于转轴连接架7旋转，进而可以相对于与转轴连接架7固定的第一转轴2单独旋转。因此，通过增设转轴连接架7，可以获得第一转轴2和第二转轴3之间稳定且旋转灵活的连接结构。

摆角测量装置的随动支架4可以根据实际摆角测量装置的安装位置而具有多种形状，用以连接第二转轴3和吊绳10。参见图1，随动支架4可以包括形成L型的第一架体41和第二架体42。在图1所示的位置，第一架体41沿竖直方向延伸，第二架体42沿水平方向延伸，但在实际安装下，第一架体41和第二架体42不限于上述延伸方向，即随动支架4安装完成后的初始位置可以是第一架体41与吊绳10处于非平行的情况。进一步地，第一架体41的上端与第二转轴3固定连接，第一架体41的下端与第二架体42的一端固定连接，第二架体42的另一端与吊绳连接。尽管图1所示的实施方式中，第一架体41和第二架体42均形成为杆状，但不限于杆状，并且第一架体41的长度和第二架体42的长度可以根据实际安装位置等确定。可以理解，吊绳10在竖直向下的方向上，距离摆角顶点长的位置摆角更为明显，这样测出的位移值更为准确。因此，优选地，第一架体41沿竖直方向的长度大于第二架体42沿水平方向的长度。此外，第一架体41和第二架体42可以一体形成，也可以通过焊接等其他方式制造或装配而成。还可以理解的是，由于随动支架4的增设，使得摆角测量装置可以安装各种位置上，而不限于布置在吊绳10可以穿过的正下方，使得摆角测量装置安装更加方便。

本发明中，吊绳10可以通过各种方式与随动支架4连接，例如吊绳10可以穿过直接形成在随动支架4的第二架体42上的孔，或者，参见图3，摆角测量装置包括有扣环8，吊绳10可以通过安装在第二架体42上的扣环8与随动支架4连接，具体而言，扣环8上设置有用于吊绳穿过的通孔80。优选地，所述扣环8包括第一半体81和第二半体82，第一半体81和第二半体82分别形成为半球体，但不限于半球体，每个半球体上形成有半环形凹口，通过将第一半体81和第二半体82可拆卸地连接在一起便可以围成上述通孔80，以便于吊绳10可以穿过该通孔80而与随动支架4连接。由于扣环8的可拆卸结构，使得摆角测量装置可以在任意时间与吊绳10相连，而不必在吊绳悬挂重物之前使吊绳10穿过通孔80。扣环8的这种结构显然增加了摆角测量装置的测量便利性。其中，扣环8可以直接固定在第二架体42的另一端上，也可以优选地铰接在第二梯架42上，以防止扣环8对吊绳10的摆动产生干涉，而由此造成测量误差。只要能使扣环8保持与吊绳10的摆角一致即可，从而减少对吊绳10的磨损。

如图3所示，优选的实施方式中，摆角测量装置包括用于吊绳穿过的扣环8以及扣环安装架9。即扣环8优选地通过扣环安装架9进行安装，以增加扣环8安装的便利性以及扣环8安装后的稳定性。类似地，扣环安装架9可以固定在第二架体42的另一端上，为防止对吊绳10的摆动产生干涉，扣环安装架9也可以铰接在第二架体42的另一端上。进一步地，扣环8可以铰接或者固定在扣环安装架9上，扣环8上设置有用于吊绳穿过的通孔80。

优选地，所述扣环安装架9可以包括形成U型的第一臂91和第二臂92以及连接第一臂91和第二臂92的第三臂93，其中，第一臂91与第二臂92平行，扣环8铰接在第一臂91和第二臂92上。具体地，扣环8的第一半体81铰接在第一臂91上，第二半体82铰接在第二臂91上。更具体地，扣环8的第一半体81上形成有第一凸台81a和第一凸耳81b，同时，扣环8的第二半体82上形成有第二凸台82a和第二凸耳82b。其中，第一凸台81a和第二凸台82a可以分别固定在第一臂91和第二臂92上，优选地第一凸台81a通过套装在连接轴上而与第一臂91铰接上，同理，第二凸台82a通过套装在连接轴上而与第二臂铰接。对于位置对应的第一凸耳81b与所述第二凸耳82b则可以通过紧固件连接等方式实现可拆卸地连接。可以理解，上述扣环安装架9不限于上述U型结构，本领域技术人员可以对其进行多种结构变形。

基于以上所述的摆角测量装置，本发明还可以涉及一种起重机械，该起重机械包括起重臂架11和设置在该起重臂架11上用于悬吊重物的吊绳10，其中，吊绳10的摆角通过上述的摆角测量装置进行测量，该摆角测量装置安装在起重臂架11上，更具体地，摆角测量装置的支座1的底板通过紧固件等安装在起重臂架11的侧面上。需要说明的是，本发明中，作为第一检测器5和第二检测器6的编码器应当与控制器电连接，以将测出的旋转角度传送至控制器中进行计算，以最终计算出吊绳10的摆角，并根据摆角大小进行相关控制。其中，控制器可以为本领域技术人员所公知的，此处不进行详细描述。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种摆角测量装置，用于测量悬吊重物的吊绳的摆动角度，其特征在于，所述摆角测量装置包括支座（1）、第一转轴（2）、第二转轴（3）、随动支架（4）、用于检测所述第一转轴（2）的旋转角度的第一检测器（5）以及用于检测所述第二转轴（3）的旋转角度的第二检测器（6），所述第一转轴（2）可旋转地安装在所述支座（1）上，所述第二转轴（3）可相对旋转地设置在所述第一转轴（2）上，并且所述第一转轴（2）的旋转轴线与所述第二转轴（3）的旋转轴线垂直或基本垂直，所述随动支架（4）的一端连接于所述第二转轴（3），所述随动支架（4）的另一端与所述吊绳连接。

2.根据权利要求1所述的摆角测量装置，其特征在于，所述摆角测量装置还包括转轴连接架（7），该转轴连接架（7）与所述第一转轴（2）固定连接，所述第二转轴（3）可转动地安装在所述转轴连接架（7）上。

3.根据权利要求2所述的摆角测量装置，其特征在于，所述转轴连接架（7）包括相互平行的安装套筒（71）和安装臂（72），所述安装套筒（71）和所述安装臂（72）的两端分别通过连接臂（73）连接，所述安装套筒（71）与所述第一转轴（2）固定连接，所述第二转轴（3）的两端分别与所述安装套筒（71）和所述安装臂（72）可转动地连接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的摆角测量装置，其特征在于，所述第一检测器（5）为安装在所述第一转轴（2）上的编码器，并且/或者所述第二检测器（6）为安装在所述第二转轴（3）上的编码器。

5.根据权利要求1所述的摆角测量装置，其特征在于，所述随动支架（4）包括形成L型的第一架体（41）和第二架体（42），所述第一架体（41）的上端与所述第二转轴（3）固定连接，所述第一架体（41）的下端与所述第二架体（42）的一端固定连接，所述第二架体（42）的另一端与所述吊绳连接。

6.根据权利要求5所述的摆角测量装置，其特征在于，所述摆角测量装置包括扣环（8），该扣环（8）连接在所述第二架体（42）的另一端，并且所述扣环（8）上设置有用于所述吊绳穿过的通孔（80）。

7.根据权利要求6所述的摆角测量装置，其特征在于，所述摆角测量装置还包括扣环安装架（9），该扣环安装架（9）铰接或者固定在所述第二架体（42）的另一端上，所述扣环（8）铰接或者固定在所述扣环安装架（9）上。

8.根据权利要求7所述的摆角测量装置，其特征在于，所述扣环安装架（9）包括形成U型的第一臂（91）和第二臂（92）以及连接所述第一臂（91）和所述第二臂（92）的第三臂（93），所述第一臂（91）与所述第二臂（92）平行，所述扣环（8）铰接在所述第一臂（91）和所述第二臂（92）上。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的摆角测量装置，其特征在于，所述扣环（8）包括第一半体（81）和第二半体（82），所述第一半体（81）上形成有第一凸台（81a）和第一凸耳（81b），所述第二半体（82）上形成有第二凸台（82a）和第二凸耳（82b），所述第一凸台（81a）和所述第二凸台（82a）分别铰接或固定在所述第二架体（42）的另一端上，位置对应的所述第一凸耳（81b）与所述第二凸耳（82b）可拆卸地连接。

10.一种起重机械，该起重机械包括起重臂架（11）和设置在该起重臂架（11）上用于悬吊重物的吊绳（10），其特征在于，所述起重臂架（11）上安装有根据权利要求1至9中任一项所述的摆角测量装置。

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