CN110371873B - 一种卷扬机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卷扬机，包括伺服电机、与伺服电机同轴连接的滚筒机构、传动机构、连杆控制机构和导向机构；导向机构包括导轨、丝杠、与丝杠适配的随动螺母，以及，与随动螺母固定连接的随动滑轮组件；随动滑轮组件还包括与导轨适配的通孔；传动机构包括设有第一圆锥齿轮、第二圆锥齿轮和第三圆锥齿轮的传动轴；连杆控制机构分别和第一离合机构和第二离合机构连接，用于通过第一离合机构和第二离合机构分时互锁的将传动轴的动力传递至第五圆锥齿轮。本发明可以实现绳索在滚筒机构上的可靠卷绕，避免绳索的无序缠绕，进而提高了卷扬机在工作过程中和换向时载荷的稳定性。

Description

一种卷扬机

技术领域

本发明具体涉及工程机械领域，尤其是涉及一种卷扬机。

背景技术

卷扬机是一种用卷筒机构缠绕各种材质的绳索来提升或牵引重物的轻小型起重设备。卷扬机可以垂直提升、水平或倾斜拽引重物。目前的卷扬机多以电力驱动为主。可单独使用，也可作起重、筑路和矿井提升等机械中的组成部件，因操作简单、绕绳量大、移置方便而广泛应用。主要运用于建筑、水利工程、林业、矿山、码头等的物料升降或平拖。

发明人经过研究发现，现有技术中的卷扬机至少存在以下缺陷：

由于卷扬机的绳索缠绕具有不可控性，滚筒机构在转动中收放绳索会与导向滑轮形成一定的角度，这就使绳索容易在滚筒机构上形成集聚，从而使得卷扬机收放的载荷大小变得很难控制。

发明内容

本发明的目的在于提高卷扬机在工作过程中和换向时载荷的稳定性。

本发明提供的一种卷扬机，包括：伺服电机、与所述伺服电机同轴连接的滚筒机构、传动机构、连杆控制机构和导向机构；

所述导向机构包括导轨、丝杠、与所述丝杠适配的随动螺母，以及，与所述随动螺母固定连接的随动滑轮组件；所述随动滑轮组件还包括与所述导轨适配的通孔；

所述传动机构包括设有第一圆锥齿轮、第二圆锥齿轮和第三圆锥齿轮的传动轴；所述第一圆锥齿轮与设于所述滚筒机构的第四圆锥齿轮啮合；所述第二圆锥齿轮和所述第三圆锥齿轮均与设于所述导向机构的第五圆锥齿轮啮合；所述传动轴设有用于驱动所述第二圆锥齿轮的第一离合机构，以及，用于驱动所述第三圆锥齿轮的第二离合机构；

所述连杆控制机构分别和所述第一离合机构和所述第二离合机构连接，用于通过所述第一离合机构和所述第二离合机构分时互锁的将所述传动轴的动力传递至所述第五圆锥齿轮。

优选的，在本发明实施例中，所述连杆控制机构包括：齿条，以及，结构相同且对称设置的第一连杆子机构和第二连杆子机构；

所述连杆控制机构包括：齿条，以及，结构相同且对称设置的第一连杆子机构和第二连杆子机构；

所述第一连杆子机构包括与第一离合机构的第一滑动轴承座相连的第一杆，与所述第一杆相连的第二杆；所述第一杆、所述第二杆和所述第一滑动轴承座构成第一摇杆滑块机构；第三杆与第四杆与第五杆构成第二摇杆滑块机构；所述第五杆与所述齿条的一端连接，所述齿条的另一端与所述第二连杆子机构的第五杆连接，所述第二连杆子机构包括与第二离合机构的第二滑动轴承座相连的第一杆；所述齿条与齿轮啮合连接，所述齿轮通过转动副与第六杆连接，第六杆与输入控制杆铰接。

优选的，在本发明实施例中，所述第一圆锥齿轮与所述传动轴固定连接；所述第二圆锥齿轮和所述第三圆锥齿轮均与所述传动轴通过轴承连接。

优选的，在本发明实施例中，在所述导轨的预设位置设有与所述输入控制杆连接的触发机构，用于当所述随动滑轮组件位移至所述预设位置时推动或拉动所述输入控制杆。

优选的，在本发明实施例中，所述第一离合机构和所述第二离合机构均包括：

固定在圆锥齿轮上的输出摩擦盘，可在所述传动轴上滑动的输入摩擦盘，所述输入摩擦盘用螺钉固定在摩擦盘支撑盘上，所述摩擦盘支撑盘可以在所述传动轴上滑动，所述摩擦盘支撑盘与台阶压紧盘通过导动螺柱连接，所述摩擦盘支撑盘与所述台阶压紧盘之间放置压片弹簧以保证所述摩擦盘压紧可靠，所述台阶压紧盘与滚动轴承内环螺钉连接，所述滚动轴承安装在所述滑动轴承座上，所述滑动轴承座安装在稳定滑轨上，所述滑动轴承座通过转销与所述连杆控制机构连接。

优选的，在本发明实施例中，所述随动滑轮组件还设有用于采集卷扬机绳索张力的压力传感器。

由上可以看出，本发明实施例利用连杆、齿轮齿条等构建连杆控制机构，实现滑轮组的换向控制以及两个离合机构的摩擦盘的分时互锁功能，这样，通过设有两套离合机构来控制导向机构中随动滑轮组的运动方向，可以在电机输出功率、扭矩、转速基本不变的情况下平稳的调节随动滑轮的位置，使得卷扬机的绳索能够实现在滚筒机构上的可靠卷绕，避免绳索的无序缠绕，进而提高了卷扬机在工作过程中和换向时载荷的稳定性。

此外，本发明实施例还将压力传感器放置在滑轮组上，通过滑轮调整弹簧间接测得绳索的张力，从而拉力传感器的布置结构得以简化。

附图说明

图1为本发明实施例中所述卷扬机的结构示意图；

图2为本发明实施例中所述卷扬机的局部结构示意图；

图3为本发明实施例中所述卷扬机的又一局部结构示意图；

图4为本发明实施例中所述卷扬机的连杆控制机构的原理结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

为了提高卷扬机在工作过程中和换向时载荷的稳定性，参考图1至图 4，本发明实施例提供了一种卷扬机，包括：

伺服电机01、与所述伺服电机01同轴连接的滚筒机构02、传动机构 03、连杆控制机构04和导向机构05；

导向机构05包括导轨51、丝杠52、与丝杠52适配的随动螺母53，以及，与随动螺母53固定连接的随动滑轮组件54；随动滑轮组件54还包括与导轨51适配的通孔；

传动机构03包括设有第一圆锥齿轮31、第二圆锥齿轮32和第三圆锥齿轮33的传动轴34；第一圆锥齿轮31与设于滚筒机构02的第四圆锥齿轮21啮合；第二圆锥齿轮32和第三圆锥齿轮33均与设于导向机构05 的第五圆锥齿轮55啮合；传动轴34设有用于驱动第二圆锥齿轮32的第一离合机构35，以及，用于驱动第三圆锥齿轮33的第二离合机构36；

连杆控制机构04分别和第一离合机构35和第二离合机构36连接，用于通过第一离合机构35和第二离合机构36分时互锁的将传动轴34的动力传递至第五圆锥齿轮55。

本发明实施例中的卷扬机，从整体上可以分为伺服电机01、与所述伺服电机01同轴连接的滚筒机构02、传动机构03、连杆控制机构04和导向机构05这五个功能部分，其中，伺服电机01作为动力源，直接驱动滚筒机构02的转动，来使卷扬机的绳索可以在滚筒机构上缠绕或是撤出。滚筒机构02的中轴还固定连接有第四圆锥齿轮21来向传动机构03 传输动力，即，通过第四圆锥齿轮21与第一圆锥齿轮31的啮合来驱动传动轴34的转动；传动轴34上还轴接有第二圆锥齿轮32和第三圆锥齿轮 33，即，传动轴34与第二圆锥齿轮32和第三圆锥齿轮33之间均非固定连接，而是通过轴承来对第二圆锥齿轮32和第三圆锥齿轮33起到支撑的作用，传动轴34的转动并不能直接带动第二圆锥齿轮32和第三圆锥齿轮 33的转动；同时，在传动轴34上，还分别为第二圆锥齿轮32和第三圆锥齿轮33设有对应的第一离合机构35和第二离合机构36；只有当某一离合机构的输入摩擦盘推压输出摩擦盘时，传动轴34的动力才会带动相应的第二圆锥齿轮32或第三圆锥齿轮33。

本发明实施例中的连杆控制机构04能够在两个离合机构中择一推压其输入摩擦盘来使第二圆锥齿轮32或第三圆锥齿轮33中的一个圆锥齿轮随传动轴34转动，并同时分离另一个离合机构来使第二圆锥齿轮32或第三圆锥齿轮33中另一个圆锥齿轮不随传动轴34转动。

导向机构05的第五圆锥齿轮55分别与第二圆锥齿轮32或第三圆锥齿轮33，由于连杆控制机构04可以分时互锁的驱动第二圆锥齿轮32或第三圆锥齿轮33，所以，在同一时刻，第二圆锥齿轮32和第三圆锥齿轮 33中只有一个圆锥齿轮在驱动第五圆锥齿轮55的转动；而且，第二圆锥齿轮32和第三圆锥齿轮33之间的驱动转换可以实现第五圆锥齿轮55的转动方向的换向。随着第五圆锥齿轮55的不同方向的转动，与丝杠52适配的随动螺母53会带动随动滑轮组件54沿导轨51的轴向做往复运动，从而可以控制滑轮组件54的位置使其与绳索在滚筒机构02缠绕位置准确对应，进而实现绳索与滚筒机构02的同步准确可靠缠绕，以达到避免绳索缠绕发生混乱的问题。此外，由于本发明实施例中还采用了离合机构，避免了导向机构05刚性换向，所以对导向机构05的驱动平稳，可以在电机输出功率、扭矩、转速基本不变的情况下平稳的调节随动滑轮的位置，使得卷扬机的绳索能够实现在滚筒机构上的可靠卷绕，避免绳索的无序缠绕，进而提高了卷扬机在工作过程中和换向时载荷的稳定性。

在实际应用中，本发明实施例中的连杆控制机构04可以包括齿条 41，以及，结构相同且对称设置的第一连杆子机构和第二连杆子机构；

第一连杆子机构包括与第一离合机构35的第一滑动轴承座相连的第一杆421，与第一杆421相连的第二杆422，第一杆421、第二杆422和第一滑动轴承座构成第一摇杆滑块机构；第三杆423与第四杆424与第五杆425构成第二摇杆滑块机构；第五杆425与齿条41一端连接，所述齿条41的另一端与第二连杆子机构的第五杆连接，第二连杆子机构包括与第二离合机构36的第二滑动轴承座相连的第一杆；齿条41与齿轮44啮合连接，齿轮44通过转动副与第六杆45连接，第六杆45与输入控制杆 46铰接。

本发明实施例中的连杆控制机构04为左右对称设置，在齿条41的两侧分别设置有第一连杆子机构和第二连杆子机构；每个连杆子机构又由两个摇杆滑块机构(第一摇杆滑块机构和第二摇杆滑块机构)构成；输入控制杆46通过第六杆45可以带动齿轮44的转动，进而可以驱动与齿轮44 啮合的齿条41作往复的平移运动；齿条41的往复平移运动，可以通过第一连杆子机构和第二连杆子机构来使两个离合机构中的任意一个压紧输出摩擦盘的同时，使另一离合机构松开其输出摩擦盘；也就是说，通过操控输入控制杆46，可以变换两个离合机构的当前状态，进而使第二圆锥齿轮32和第三圆锥齿轮33中的一个圆锥齿轮驱动第五圆锥齿轮55的转动，而另一个圆锥齿轮则失去驱动能力。第二圆锥齿轮32和第三圆锥齿轮33分别作为驱动的输出，会使第五圆锥齿轮55超不同方向转动，进而使得滑轮组可以沿导轨51的轴向做左右的平移，来调节随动滑轮组54与滚筒机构02上的绳索的位置对应关系。

为了方便的实现随动滑轮组件54的自动换向，在导轨51的预设位置还可以设有与输入控制杆46连接的触发机构，用于当随动滑轮组件位移至预设位置时推动或拉动输入控制杆46，从而通过输入控制杆46触发连杆控制机构04来实现随动滑轮组54的换向。

本发明实施例中的第一离合机构35和第二离合机构36的具体结构可以是：

固定在圆锥齿轮上的输出摩擦盘，可在传动轴上滑动的输入摩擦盘，输入摩擦盘用螺钉固定在摩擦盘支撑盘上，摩擦盘支撑盘可以在传动轴上滑动，摩擦盘支撑盘与台阶压紧盘通过导动螺柱连接，摩擦盘支撑盘与台阶压紧盘之间放置压片弹簧以保证摩擦盘压紧可靠，台阶压紧盘与滚动轴承内环螺钉连接，滚动轴承安装在所述滑动轴承座上，滑动轴承座安装在稳定滑轨上，滑动轴承座通过转销与连杆控制机构连接。

本发明实施例中，还可以将压力传感器放置在滑轮组上，通过滑轮调整弹簧间接测得绳索的张力，从而拉力传感器的布置结构得以简化。

由上可以看出，本发明实施例利用连杆、齿轮齿条等构建连杆控制机构，实现滑轮组的换向控制以及两个离合机构的摩擦盘的分时互锁功能，这样，通过设有两套离合机构来控制导向机构中随动滑轮组的运动方向，可以在电机输出功率、扭矩、转速基本不变的情况下平稳的调节随动滑轮的位置，使得卷扬机的绳索能够实现在滚筒机构上的可靠卷绕，避免绳索的无序缠绕，进而提高了卷扬机在工作过程中和换向时载荷的稳定性。

本领域普通技术人员可以理解：在本文中，为了描述的方便，可以使用空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等，来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理解的是，空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如，如果在图中的物件被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下”的元件将取向在所述元件或特征的“上方”。因此，示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。物件也可以有其他取向(旋转90度或其他取向)且应对本文使用的空间相对术语作出相应的解释。

在本文中，术语“第一”、“第二”等是用以区别两个不同的元件或部位，并不是用以限定特定的位置或相对关系。换言之，在一些实施例中，术语“第一”、“第二”等也可以彼此互换。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种卷扬机，其特征在于，包括：伺服电机、与所述伺服电机同轴连接的滚筒机构、传动机构、连杆控制机构和导向机构；

所述导向机构包括导轨、丝杠、与所述丝杠适配的随动螺母，以及，与所述随动螺母固定连接的随动滑轮组件；所述随动滑轮组件还包括与所述导轨适配的通孔；

所述传动机构包括设有第一圆锥齿轮、第二圆锥齿轮和第三圆锥齿轮的传动轴；所述第一圆锥齿轮与设于所述滚筒机构的第四圆锥齿轮啮合；所述第二圆锥齿轮和所述第三圆锥齿轮均与设于所述导向机构的第五圆锥齿轮啮合；所述传动轴设有用于驱动所述第二圆锥齿轮的第一离合机构，以及，用于驱动所述第三圆锥齿轮的第二离合机构；

所述连杆控制机构分别和所述第一离合机构和所述第二离合机构连接，用于通过所述第一离合机构和所述第二离合机构分时互锁的将所述传动轴的动力传递至所述第五圆锥齿轮；

所述连杆控制机构包括：齿条，以及，结构相同且对称设置的第一连杆子机构和第二连杆子机构；

所述第一连杆子机构包括与第一离合机构的第一滑动轴承座相连的第一杆，与所述第一杆相连的第二杆；所述第一杆、所述第二杆和所述第一滑动轴承座构成第一摇杆滑块机构；第三杆与第四杆与第五杆构成第二摇杆滑块机构；所述第五杆与所述齿条的一端连接，所述齿条的另一端与所述第二连杆子机构的第五杆连接，所述第二连杆子机构包括与第二离合机构的第二滑动轴承座相连的第一杆；所述齿条与齿轮啮合连接，所述齿轮通过转动副与第六杆连接，第六杆与输入控制杆铰接；

所述导轨的预设位置设有与所述输入控制杆连接的触发机构，用于当所述随动滑轮组件位移至所述预设位置时推动或拉动所述输入控制杆；

所述第一离合机构和所述第二离合机构均包括：

固定在圆锥齿轮上的输出摩擦盘，可在所述传动轴上滑动的输入摩擦盘，所述输入摩擦盘用螺钉固定在摩擦盘支撑盘上，所述摩擦盘支撑盘可以在所述传动轴上滑动，所述摩擦盘支撑盘与台阶压紧盘通过导动螺柱连接，所述摩擦盘支撑盘与所述台阶压紧盘之间放置压片弹簧以保证所述摩擦盘压紧可靠，所述台阶压紧盘与滚动轴承内环螺钉连接，所述滚动轴承安装在所述滑动轴承座上，所述滑动轴承座安装在稳定滑轨上，所述滑动轴承座通过转销与所述连杆控制机构连接。

2.如权利要求1所述的卷扬机，其特征在于，所述第一圆锥齿轮与所述传动轴固定连接；所述第二圆锥齿轮和所述第三圆锥齿轮均与所述传动轴通过轴承连接。

3.如权利要求1所述的卷扬机，其特征在于，所述随动滑轮组件还设有用于采集卷扬机绳索张力的压力传感器。

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