CN110921540B - 卷扬装置和工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种卷扬装置和工程机械，涉及工程机械领域。卷扬装置包括层数检测机构、圈数检测机构和控制器。层数检测机构包括感应件和触发件，感应件与控制器电连接，当压绳器压制于外层的绳索时，触发件不触发感应件；当压绳器压制于内层的绳索时，触发件触发感应件。圈数检测机构用于检测卷扬滚筒的转动圈数。控制器被配置为：根据感应件发出的信号判断压绳器当前在卷扬滚筒上压制的绳索为外层还是内层；根据绳索的层次信息和转动圈数计算绳索的放出长度。工程机械包括上述卷扬装置。卷扬装置的放绳长度的计算精度较高，有利于工程机械的测深或吊载作业控制。

Description

卷扬装置和工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体而言，涉及一种卷扬装置和工程机械。

背景技术

卷扬装置可用于旋挖钻机的测深或者起重机的吊载。卷扬装置包括缠绕于卷扬滚筒的绳索，当绳索总长较长时需要在卷扬滚筒上整齐缠绕两层。现有技术中一般选取绳索某一层的旋转半径作为固定的旋转半径来计算放绳长度，精度较低，不利于工程机械的测深或吊载作业控制。

发明内容

本发明的目的包括提供了一种卷扬装置，其放绳长度计算精度较高。

本发明的目的还包括工程机械，卷扬装置的放绳长度的计算精度较高，有利于工程机械的测深或吊载作业控制。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，实施例提供一种卷扬装置，包括卷扬支架、转动连接于卷扬支架的卷扬滚筒、缠绕于卷扬滚筒的绳索、铰接于卷扬支架的压绳器，还包括层数检测机构、圈数检测机构和控制器；

层数检测机构包括感应件和触发件，感应件与控制器电连接，感应件设置于卷扬支架和压绳器中的一者，触发件设置于卷扬支架和压绳器中的另一者；当压绳器压制于外层的绳索时，触发件不触发感应件，感应件发出第一信号；当压绳器压制于内层的绳索时，触发件触发感应件，感应件发出第二信号；圈数检测机构设置于卷扬支架且与控制器电连接，圈数检测机构用于检测卷扬滚筒的转动圈数；

控制器被配置为：根据感应件发出的信号判断压绳器当前在卷扬滚筒上压制的绳索为外层还是内层；根据绳索的层次信息和转动圈数计算绳索的放出长度。

在可选的实施方式中，感应件设置于卷扬支架，触发件设置于压绳器且能够在压绳器的带动下靠近或远离感应件，以触发或不触发感应件。

在可选的实施方式中，感应件包括与控制器电连接的接近开关，接近开关固定于卷扬支架且具有感应区，当触发件未进入感应区时，触发件不触发感应件以使感应件发出第一信号；当触发件进入感应区时，触发件触发感应件以使感应件发出第二信号。

在可选的实施方式中，感应件包括固定于卷扬支架的防护罩，防护罩用于保护接近开关。

在可选的实施方式中，接近开关包括光电开关，光电开关具有感应区。

在可选的实施方式中，接近开关包括电感式接近开关，电感式接近开关具有感应区，触发件包括金属感应板，当金属感应板进入感应区时能够触发接近开关以使接近开关发出第二信号。

在可选的实施方式中，触发件包括加强件，加强件同时连接于金属感应板和卷扬支架以用于金属感应板的减振。

在可选的实施方式中，圈数检测机构包括与控制器电连接的编码器，编码器固定于卷扬支架以检测卷扬滚筒的转动圈数。

在可选的实施方式中，压绳器包括刀板和弹性件，刀板的一端铰接于卷扬支架，弹性件的两端分别连接于所述刀板和卷扬支架，以使刀板的另一端能够紧压于绳索，触发件固定于刀板。

第二方面，实施例提供一种工程机械，包括上述卷扬装置。

本发明实施例的有益效果包括：

卷扬装置包括卷扬支架、转动连接于卷扬支架的卷扬滚筒、缠绕于卷扬滚筒的绳索、铰接于卷扬支架的压绳器。卷扬装置还包括层数检测机构、圈数检测机构和控制器。层数检测机构包括感应件和触发件，感应件与控制器电连接，感应件设置于卷扬支架和压绳器中的一者，触发件设置于卷扬支架和压绳器中的另一者。当压绳器压制于外层的绳索时，触发件不触发感应件，感应件发出第一信号；当压绳器压制于内层的绳索时，触发件触发感应件，感应件发出第二信号。圈数检测机构设置于卷扬支架且与控制器电连接，圈数检测机构用于检测卷扬滚筒的转动圈数。控制器被配置为：根据感应件发出的信号判断压绳器当前在卷扬滚筒上压制的绳索为外层还是内层；根据绳索的层次信息和转动圈数计算绳索的放出长度。工程机械包括上述卷扬装置。卷扬装置将感应件和触发件中的一者设置在压绳器上，当压绳器压制于外层的绳索时，触发件距离感应件较远，感应件未能被触发，此时感应件向控制器发出第一信号，控制器可判断绳索处于外层，从而控制器能够利用外层半径并结合圈数检测机构检测的放绳圈数可计算放出的绳索长度。当外层绳索全部放出后压绳器会压制于内层绳索，触发件与感应件距离变近，感应件能够被触发，此时感应件向控制器发出第二信号，控制器可判断绳索处于内层，从而控制器利用内层半径并结合圈数检测机构检测的放绳圈数可计算放出的绳索长度。由此，卷扬装置能够针对不同层次的绳索进行相应的半径识别，从而利用内层或外层所对应的半径数值以及圈数信息进行放绳长度计算，精度更高，有利于工程机械的测深或吊载作业控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例中压绳器压制于外层绳索状态下卷扬装置的结构示意图(防护罩未示出)；

图2为本发明实施例中图1的A部放大图；

图3为本发明实施例中压绳器压制于内层绳索状态下卷扬装置的结构示意图(防护罩未示出)；

图4为本发明实施例中图3的B部放大图；

图5为本发明实施例中支撑架的结构示意图；

图6为本发明实施例中防护罩的结构示意图；

图7为本发明实施例中触发件的结构示意图。

图标：100-卷扬装置；110-卷扬支架；111-机架；113-端板；114-绳索；115-固定座；120-压绳器；121-刀板；122-压绳部；123-弹性件；130-层数检测机构；131-接近开关；132-感应件；133-支撑部；134-触发件；135-支撑架；136-防护罩；137-凸起段；138-金属感应板；139-加强件；150-圈数检测机构；152-编码器。

具体实施方式

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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

请参考图1、图2、图3和图4，本实施例提供了一种卷扬装置100，包括卷扬支架110、转动连接于卷扬支架110的卷扬滚筒、缠绕于卷扬滚筒的绳索114、铰接于卷扬支架110的压绳器120。卷扬装置100还包括层数检测机构130、圈数检测机构150和控制器。层数检测机构130包括感应件132和触发件134，感应件132与控制器电连接。感应件132设置于卷扬支架110和压绳器120中的一者，触发件134设置于卷扬支架110和压绳器120中的另一者。当压绳器120压制于外层的绳索114时，触发件134不触发感应件132，感应件132发出第一信号；当压绳器120压制于内层的绳索114时，触发件134触发感应件132，感应件132发出第二信号；圈数检测机构150设置于卷扬支架110且与控制器电连接，圈数检测机构150用于检测卷扬滚筒的转动圈数。控制器被配置为：根据感应件132发出的信号判断压绳器120当前在卷扬滚筒上压制的绳索114为外层还是内层；根据绳索114的层次信息和转动圈数计算绳索114的放出长度。

卷扬支架110包括机架111和相对设置的端板113，端板113固定在机架111上。卷扬滚筒转动连接于卷扬支架110且位于两个端板113之间。卷扬滚筒外缠绕有绳索114，绳索114在卷扬滚筒外沿径向排布两层，分别为靠近卷扬滚筒的内层和位于内层远离卷扬滚筒的一侧的外层，每层的绳索114缠绕多圈且每层的缠绕半径是固定的。因此，由于外层的绳索114缠绕于内层的绳索114外侧，因此外层的绳索114的缠绕半径大于内层绳索114的缠绕半径。在本实施例中，绳索114为钢丝绳，在其他实施例中，绳索114也可以采用其他高强度材质制成，仅需满足使用需求即可。

压绳器120包括刀板121和弹性件123。刀板121的一端铰接于卷扬支架110。弹性件123的两端分别连接于所述刀板121和卷扬支架110，以使刀板121的另一端能够紧压于绳索114。具体地，刀板121整体呈弧形弯曲，刀板121的一端铰接于机架111，刀板121远离机架111的一端设置有压绳部122。压绳部122用于压制于缠绕在卷扬滚筒上的绳索114。在本实施例中弹性件123为弹簧，在其他实施例中，弹性件123可以是弹性橡胶柱等。弹性件123的一端连接于刀板121，另一端连接于端板113。弹性件123连接于刀板121的位置位于压绳部122与刀板121的铰接位置之间，可以使弹性件123在有限长度内提供足够的拉力，保证压绳部122能够始终具有足够的压力压制绳索114，以保证卷扬动作时，绳索114在卷扬滚筒上的排布整齐有序，避免混乱而影响放绳长度的计算。压绳器120压制于外层的绳索114时，除开铰接位置，刀板121其他部位与卷扬滚筒轴线之间的距离较远；随着绳索114的放出，当压绳器120压制于内层的绳索114时，除开铰接位置，刀板121其他部位与卷扬滚筒轴线之间的距离拉近。

层数检测机构130包括感应件132和触发件134。感应件132与控制器电连接。在本实施例中，感应件132设置于卷扬支架110，触发件134设置于压绳器120且能够在压绳器120的带动下靠近或远离感应件132，以触发或不触发感应件132。

其中，感应件132设置在端板113上靠近卷扬滚筒轴线的位置，感应件132包括与控制器电连接的接近开关131，接近开关131固定于卷扬支架110且具有感应区。具体地，请参照图5和图6，端板113上设置有固定座115，感应件132包括固定于的支撑架135，支撑架135通过螺栓连接于固定座115，支撑架135包括凸起于端板113的支撑部133，接近开关131穿设于支撑部133的开孔内从而被支撑架135固定。感应件132包括固定于卷扬支架110的防护罩136，防护罩136具有凸起段137从而呈拱门形状，防护罩136罩设在接近开关131外以用于保护接近开关131，同时接近开关131的探头从防护罩136中露出以能够对触发件134进行感应。

触发件134固定于刀板121。请参照图2，当触发件134未进入感应区时，触发件134不触发感应件132以使感应件132发出第一信号；请参照图4，当触发件134进入感应区时，触发件134触发感应件132以使感应件132发出第二信号。

在本实施例中，保持感应件132静止而使得触发件134随压绳器120移动，可更好地保证感应件132的稳定性和可靠性。在其他实施例中，也可以将感应件132设置在压绳器120而触发件134设置在卷扬支架110，也能够满足检测需求。

具体地，在本实施例中，接近开关131包括电感式接近开关，触发件134包括金属感应板138。电感式接近开关具有感应区，其利用导电物体在接近这个能产生电磁场接近开关时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关，使开关内部电路参数发生变化，由此识别出有无导电物体移近，进而控制开关的通或断，即发出第一信号或第二信号。在本实施例中，金属感应板138的一端通过固定板可拆卸地连接于刀板121，另一端用于靠近接近开关131的探头以触发接近开关131。从而当刀板121因压制不同层次的绳索114而发生移动时，金属感应板138随之移动，从而改变与感应区之间的距离。当压绳器120压制于内层的绳索114时，刀板121向靠近卷扬滚筒轴线的方向移动，金属感应板138靠近并进入感应区，此时金属感应板138能够触发接近开关131以使接近开关131向控制器发出第二信号。由此，控制器可以根据感应件132发出的不同信号判断压绳部122当前所压制的绳索114为外层的绳索114还是内层的绳索114，进而选择外层或内层所对应的绳索114缠绕半径进行计算处理。请参照图7，在本实施例中，金属感应板138为长条状，而卷扬装置100在工程机械的正常工作状态下容易发生振动，为防止振动引起金属感应板138晃动而影响接近开关131的感应，触发件134包括加强件139，加强件139同时连接于金属感应板138和卷扬支架110，加强件139固定于固定板且支撑于金属感应板138，以用于金属感应板138的减振。

在其他实施例中，接近开关131也可以采用光电开关，光电开关具有感应区，当触发件134接近时，光电开关接收到反射光前后会改变信号输出，进而也能满足检测需求。

在本实施例中，感应件132采用接近开关131的优势在于触发件134无需与接近开关131直接物理接触即可对触发件134的靠近进行感应，对触发件134与感应件132的对准精度要求较低，容易实施。可以理解，在其他实施例中，感应件132也可以不采用接近开关131，而采用接触式开关，此时需要保证压绳器120的刀板121(除铰接部位)在靠近卷扬滚筒轴线移动时能带动触发件134准确抵触到接触式开关，进而使得接触式开关改变发出的信号，也可以实现对绳索114所处层数的检测，但接触式开关对感应件132和触发件134的对准精度要求较高。

另外，圈数检测机构150包括与控制器电连接的编码器152，编码器152固定于卷扬支架110以检测卷扬滚筒的转动圈数。编码器152安装于端板113靠近卷扬滚筒轴线的位置，其通过脉冲采集可以检测卷扬滚筒的转动圈数，即可得到绳索114的放出圈数。并将数据发送至控制器。控制器根据感应件132的信号判断出压绳器120当前压制的绳索114的层次信息后选取相应的缠绕半径，结合绳索114的放出圈数，根据公式L＝2πR×N可处理得出放绳长度，其中，R为当前层次绳索114的缠绕半径，N为卷扬滚筒的转动圈数，L为放绳长度。由此，卷扬装置100能够根据绳索114为外层还是内层选取相应的缠绕半径进行放绳计算，避免采用固定的单一半径进行计算处理，能够获得更加准确的放绳长度数值。

在其他实施例中，圈数检测机构150也可以包括与卷扬滚筒同步旋转的齿盘，齿盘具有等间距设置的凸齿，利用固定于卷扬支架110上的接近开关可以计数卷扬滚筒旋转时经过接近开关的凸齿个数，其除以齿盘上的凸齿个数即可以得到绳索114的放出圈数。

本实施例还提供一种工程机械，包括上述卷扬装置100。控制器可以单独设置在卷扬支架110上，也可以设置在工程机械的总控柜中。工程机械可以是旋挖钻机，其中的卷扬装置100可用作测深，能够有效提高测深精度。工程机械也可以是起重机，其中的卷扬装置100用于吊载，能准确掌握并控制放绳长度，保证正常作业的顺利进行。

卷扬装置100的工作原理如下：

当卷扬滚筒沿正方向转动放出一定长度的绳索114时，编码器152能够检测卷扬滚筒的转动圈数，即可获得绳索114的放出圈数。卷扬滚筒转动时，压绳器120的压绳部122压制于卷扬滚筒上的绳索114以防止绳索114排列混乱。

放绳到位后需要计算放绳长度。若此时压绳部122压制于外层绳索114，压绳器120上安装的金属感应板138距离接近开关131较远，未进入接近开关131的感应区，不会触发接近开关131，接近开关131向控制器发出第一信号。控制器根据该信号判断绳索114位于外层，选择外层的缠绕半径并结合卷扬滚筒的转动圈数计算处理，可得到相应的放绳长度。

若外层绳索114全部放出，此时压绳部122压制于内层绳索114，压绳器120上安装的金属感应板138进入接近开关131的感应区，触发接近开关131，接近开关131向控制器发出第二信号，控制器根据该信号判断绳索114位于内层。由于外层绳索114总长及缠绕圈数已知，编码器152所检测的卷扬滚筒的转动圈数减去外层绳索114缠绕圈数即可得到内层绳索114的放出圈数，控制器结合内层绳索114对应的缠绕半径，可以处理得到内层绳索114的放出长度，加上外层绳索114总长即可获得最终的放绳长度。

当卷扬滚筒沿反方向转动收回一定长度的绳索114时，与上述过程类似，控制器可以根据相应的缠绕半径和转动圈数处理得出收回长度，并且在收绳前已获知放绳总长的基础上，减去收回长度即可得到目前的放绳长度。

卷扬装置100通过设置感应件132和触发件134，能够识别当下绳索114所处为外层还是内层，使得控制器可相应选择对应的绳索114缠绕半径进行计算处理，得出的放绳长度数据更加准确可靠，提高了放绳长度计算精度，有利于工程机械的测深或吊载作业控制。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种卷扬装置，包括卷扬支架、转动连接于所述卷扬支架的卷扬滚筒、缠绕于所述卷扬滚筒的绳索、铰接于所述卷扬支架的压绳器，其特征在于：

包括层数检测机构、圈数检测机构和控制器；

所述层数检测机构包括感应件和触发件，所述感应件与所述控制器电连接，所述感应件设置于所述卷扬支架和所述压绳器中的一者，所述触发件设置于所述卷扬支架和所述压绳器中的另一者；当所述压绳器压制于外层的所述绳索时，所述触发件不触发所述感应件，所述感应件发出第一信号；当所述压绳器压制于内层的所述绳索时，所述触发件触发所述感应件，所述感应件发出第二信号；所述圈数检测机构设置于所述卷扬支架且与所述控制器电连接，所述圈数检测机构用于检测所述卷扬滚筒的转动圈数；

所述控制器被配置为：根据所述感应件发出的信号判断所述压绳器当前在所述卷扬滚筒上压制的所述绳索为外层还是内层；根据所述绳索的层次信息和所述转动圈数计算所述绳索的放出长度。

2.根据权利要求1所述的卷扬装置，其特征在于，所述感应件设置于所述卷扬支架，所述触发件设置于所述压绳器且能够在所述压绳器的带动下靠近或远离所述感应件，以触发或不触发所述感应件。

3.根据权利要求2所述的卷扬装置，其特征在于，所述感应件包括与所述控制器电连接的接近开关，所述接近开关固定于所述卷扬支架且具有感应区，当所述触发件未进入所述感应区时，所述触发件不触发所述感应件以使所述感应件发出所述第一信号；当所述触发件进入所述感应区时，所述触发件触发所述感应件以使所述感应件发出所述第二信号。

4.根据权利要求3所述的卷扬装置，其特征在于，所述感应件包括固定于所述卷扬支架的防护罩，所述防护罩用于保护所述接近开关。

5.根据权利要求3所述的卷扬装置，其特征在于，所述接近开关包括光电开关，所述光电开关具有所述感应区。

6.根据权利要求3所述的卷扬装置，其特征在于，所述接近开关包括电感式接近开关，所述电感式接近开关具有所述感应区，所述触发件包括金属感应板，当所述金属感应板进入所述感应区时能够触发所述接近开关以使所述接近开关发出所述第二信号。

7.根据权利要求6所述的卷扬装置，其特征在于，所述触发件包括加强件，所述加强件同时连接于所述金属感应板和所述卷扬支架以用于所述金属感应板的减振。

8.根据权利要求1所述的卷扬装置，其特征在于，所述圈数检测机构包括与所述控制器电连接的编码器，所述编码器固定于所述卷扬支架以检测所述卷扬滚筒的转动圈数。

9.根据权利要求1所述的卷扬装置，其特征在于，所述压绳器包括刀板和弹性件，所述刀板的一端铰接于所述卷扬支架，所述弹性件的两端分别连接于所述刀板和所述卷扬支架，以使所述刀板的另一端能够紧压于所述绳索，所述触发件固定于所述刀板。

10.一种工程机械，其特征在于，包括权利要求1-9中任意一项所述的卷扬装置。

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