CN114436139B - 一种安全型悬臂吊机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种安全型悬臂吊机。包括立柱和吊机主机，在两者之间安装有回转驱动装置；吊机主机包括主机外壳，在主机外壳内安装有钢丝绳卷轴，在主机外壳的侧部安装有驱动钢丝绳卷轴的驱动组件，在主机外壳上还安装有斜置的、外端安装有端部绳轮的悬臂，在悬臂的端部下方安装有端部平台，在端部平台内安装有导向轮组件，由钢丝绳卷轴收放卷的钢丝绳从导向轮组件穿过，在端部平台上还安装有对钢丝绳端部的吊挂组件进行检测的触点开关，在主机外壳内安装有对钢丝绳的张紧状态进行检测的张紧检测组件；在主机外壳的侧部还安装有行程测量组件，在主机外壳的底部与立柱的顶部之间安装有转角限定组件。本发明中的悬臂吊机结构紧凑，安全运行控制能力强。

Description

一种安全型悬臂吊机

技术领域

本发明属于起重设备技术领域，尤其涉及一种安全型悬臂吊机。

背景技术

悬臂吊机是应用于现代化生产及施工工程中的一类重要起重吊装设备，结构上悬臂吊机由立柱、回转装置和钢丝绳驱动装置等构成，在钢丝绳的端部安装吊钩组件。工作时，回转装置控制整机转动以找到需要吊装的物品所在的位置，钢丝绳驱动装置驱动钢丝绳作升降移动，吊挂在吊钩上的物品被提升和下放，配合驱动装置提供的转动驱动作用，实现对物品的吊装以及转移。

悬臂吊机在多种领域都有着十分广泛的应用，例如在风电领域中，在风电基础平台上通常安装悬臂吊机用于将地面上的物品向顶部平台上转移移动，在船舶领域中，在船舶甲板上安装悬臂吊机用于对货物进行转移移动。前述应用领域一般对悬臂吊机的运行安全性有着较高的要求，运行安全性主要体现对吊机设备运行过程的控制能力，在物品的起吊及下放作业中，吊机设备应该对物品的位置进行感知（提升前、提升中以及提升后），通过对钢丝绳的状态进行感知实现对物品起吊位置的判断，进而实现整机的安全作业控制。

现有的悬臂吊机设备在安全运行方面控制能力弱，在运行过程中容易出现钢丝绳过量放卷以及物品吊升高度超限等问题，导致运行安全事故。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种结构紧凑、安全运行控制能力强的安全型悬臂吊机。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种安全型悬臂吊机包括立柱和吊机主机，在立柱与吊机主机之间安装有回转驱动装置；吊机主机包括主机外壳，在主机外壳内安装有钢丝绳卷轴，在主机外壳的侧部安装有驱动钢丝绳卷轴的驱动组件，在主机外壳上还安装有斜置的、外端安装有端部绳轮的悬臂，在悬臂的端部下方安装有端部平台，在端部平台内安装有导向轮组件，由钢丝绳卷轴收放卷的钢丝绳从导向轮组件穿过，在端部平台上还安装有对钢丝绳端部的吊挂组件进行检测的触点开关，在主机外壳内安装有对钢丝绳的张紧状态进行检测的张紧检测组件；在主机外壳的侧部还安装有行程测量组件，在主机外壳的底部与立柱的顶部之间安装有转角限定组件。

优选地：张紧检测组件包括外壳，在外壳的中部安装有转轴，转轴的两端从外壳的侧部伸出并安装有支臂，在两个支臂的前端之间安装有压辊；在外壳的后部安装有检测传感器，在外壳的内部还安装有对转轴提供复位弹力的弹性组件以及将转轴的转动动作传递给检测传感器的延伸触发杆。

优选地：弹性组件包括带有前部弹簧的前部连杆和带有后部弹簧的后部连杆，在转轴上安装有弹簧连接板，前部弹簧的后部与弹簧连接板的上部连接，后部弹簧的前端与弹簧连接板的下部连接。

优选地：在转轴的中部安装有顶动板，在外壳的底壁上安装有导向框架，延伸触发杆安装在导向框架内，顶动板位于延伸触发杆的前部，延伸触发杆的后端与检测传感器的触发端连接。

优选地：回转驱动装置包括蜗轮外壳和设置在侧部的蜗杆外壳，在蜗轮外壳内安装有蜗轮转盘，在蜗杆外壳内安装有驱动蜗轮转盘作回转转动的蜗杆，在蜗杆的外端安装有回转驱动组件。

优选地：在主机外壳的底部安装有底部法兰，底部法兰与蜗轮转盘固定连接，蜗轮外壳与立柱顶部的法兰盘固定连接。

优选地：转角限定组件包括安装在主机外壳底部的移动限位器和安装在立柱顶部的固定限位器，移动限位器与主机外壳随动转动且在与固定限位器抵靠后限制主机外壳继续转动。

优选地：吊挂组件包括采用连接件与钢丝绳的端部连接的吊钩，在吊钩的外侧安装有防护外套，在防护外套的上方设有缓冲弹簧，在缓冲弹簧的上方设有触发板，钢丝绳从缓冲弹簧和触发板的中部穿过。

优选地：在主机外壳的一侧安装有第一防护罩且第一防护罩将驱动组件封装在内部；在主机外壳的另一侧安装有第二防护罩且第二防护罩将行程测量组件封装在内部。

优选地：在主机外壳的内腔底部安装有托板，机载控制器安装在该托板上，在悬臂和主机外壳内安装有线缆管，连接至触点开关的线缆经线缆管穿行延伸至机载控制器。

本发明的优点和积极效果是：

本发明提供了一种结构设计合理的安全型悬臂吊机，适用于如风电以及船舶等对起重吊装作业有较高安全性要求的领域。通过将钢丝绳卷轴安装在吊机主机的内部并且将驱动组件设置在吊机主机的侧部，提升了整机的结构紧凑程度。通过在立柱与吊机主机之间安装回转驱动装置，实现了吊机主机部分的稳定回转转动，通过设置转角限定组件，实现了对吊机主机转动角度的限定，避免吊机主机发生过量转动，提升运行的安全性。通过设置行程测量组件，实现了对钢丝绳收放卷长度的测量，行程测量信号作为吊机运转控制的输入信号。

通过在前部设置端部平台并在端部平台上安装触点开关，实现了对吊挂组件的高位位置检测，吊挂组件触发触点开关产生信号后，驱动组件停止对钢丝绳卷轴的收卷驱动。通过在吊机主机内安装张紧检测组件，实现了对钢丝绳的张紧状态的检测，钢丝绳松弛时张紧检测组件产生信号，驱动组件停止对钢丝绳卷轴的放卷驱动。本悬臂吊机在运转的过程中具备对运行状态的感知和判断能力，安全运行控制能力强，提升了起重吊装作业的安全性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中吊机主机的结构示意图；

图3是本发明的内部结构示意图；

图4是图1中回转驱动装置的结构示意图；

图5是图1中收放卷装置的内部结构示意图；

图6是图1中吊挂组件的结构示意图；

图7是图3中张紧检测组件的外部结构示意图；

图8是图3中张紧检测组件的内部结构示意图。

图中：

1、立柱；2、回转驱动装置；2-1、蜗轮外壳；2-2、蜗杆外壳；2-3、手轮；2-4、蜗轮转盘；3、第一防护外罩；4、第二防护外罩；5、主机外壳；6、悬臂；7、端部平台；8、吊挂组件；8-1、吊钩；8-2、防护外套；8-3、缓冲弹簧；8-4、触发板；9、底部法兰；10、行程测量组件；11、减速箱；12、收放卷电机；13、接线端子；14、钢丝绳卷轴；15、窗口盖板；16、张紧检测组件；16-1、外壳；16-2、检测传感器；16-3、压辊；16-4、支臂；16-5、前部连杆；16-6、顶动板；16-7、延伸触发杆；16-8、导向框架；16-9、传感器座；16-10、后部连杆；16-11、后部弹簧；16-12、弹簧连接板；16-13、转轴；16-14、前部弹簧；17、移动限位器；18、固定限位器；19、钢丝绳；20、托板；21、触点开关；22、导向轮组件；23、压板；24、端部绳轮。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹举以下实施例详细说明。

请参见图1，本发明的安全型悬臂吊机立柱1和吊机主机，在立柱1与吊机主机之间安装有回转驱动装置2。其中，立柱1用于支撑使用，令吊机主机处于一定的高度位置，并且将本悬臂吊机安装固定在特定的位置，回转驱动装置2用于驱动吊机主机转动移动，实现对起重吊装位置的调节。

立柱1采用厚壁金属管制作，在其顶部和底部均设置法兰盘，底部的法兰盘采用强力螺栓安装固定，例如固定在风电设施的平台上或者船舶设施的甲板上。

请参见图2、图3和图5，可以看出：吊机主机包括主机外壳5，在主机外壳5内安装有钢丝绳卷轴14，在主机外壳5的侧部安装有驱动钢丝绳卷轴14的驱动组件，在主机外壳5的侧部还安装有行程测量组件10。

如图中所示，主机外壳5由前部壳板、后部壳板以及左右侧板焊接构成，前部壳板和后部壳板两者具有向侧部斜上方延伸的延伸部。钢丝绳卷轴14包括前后两个安装板以及位于安装板之间的卷轴本体，在卷轴本体的侧壁上设有容纳钢丝绳19的绳槽，钢丝绳卷轴14的两个安装板分别与主机外壳5的前部壳板和后部壳板固定连接，驱动组件的输出轴与卷轴本体的中心轴的端部对接连接。驱动组件包括减速箱11和收放卷电机12，减速箱11的输出轴与卷轴本体的中心轴对接连接，收放卷电机12的输出轴与减速箱11的输入轴对接连接。

收放卷电机12采用变频器进行段速控制，变频器设定至一定频率时，收放卷电机12就工作在设定的收放卷速度。段速控制采用输入逻辑组合方式分配输出频率，想要设定至哪个频率值，只需设定相应输入逻辑就可实现。通常段速有八种组合方式，可以输出八种工作频率，每个工作频率对应一种工作模式，从而实现吊机的缓降运行等功能，减少对物品的冲击。

变频器设置减速刹车，变频器电压比较器的反向输入端接一个稳定的基准电压。而正向输入端则通过电阻R1和R2对直流电路电压UD取样，当UD数值超过一定限值时，正向端电压超过反向端，电压比较器的输出端为高。经驱动电路使IGBT管导通，制动电阻开始放电。配合放松限位保证设备吊钩触碰地面时松绳机构触发，吊机设备应立即停止运行。

当起吊的物品超过额定重量后，也就是在出现收放卷电机12不能承受的过载时切断电动机电路的供电电路，为收放卷电机12提供过载保护。当收放卷电机12正常工作时，通过过载保护器的热元件的电流即为电动机的额定电流，热元件发热，双金属片受热后弯曲，使推杆刚好与人字形拨杆接触，而又不能推动人字形拨杆。常闭触头处于闭合状态，交流接触器保持吸合，电动机正常运行。变频器所需要的电流超过设置热继电器的脱口电流，热继电器断开，设备停止运行，保证设备安全运行。

行程测量组件10用于测量钢丝绳19的收放卷行程，其检测原理是通过检测钢丝绳卷轴14的中心轴转动圈数来实现，转动圈数与卷轴本体的绳槽周长的乘积近似等于钢丝绳19的收放卷行程。行程测量组件10可以选取为光电编码器式传感器，光电编码器式传感器检测钢丝绳卷轴14转动的圈数，光电编码器式传感器为现有组件，不赘述。

在主机外壳5的底部安装有底部法兰9，底部法兰9用于与回转驱动装置2固定连接，在主机外壳5的内腔底部安装有托板20，在托板20的上方、钢丝绳卷轴14的下方安装有隔板，机载控制器安装在该托板20上，隔板将机载控制器与钢丝绳卷轴14分隔开。

如图中所示，在主机外壳5的后部安装有接线端子13，接线端子13与机载控制器连接，外置电源线缆与接线端子13连接，实现电源的接通。

请参见图2、图3和图6，可以看出：在主机外壳5上还安装有斜置的、外端安装有端部绳轮24的悬臂6，在悬臂6的端部下方安装有端部平台7，在端部平台7内安装有导向轮组件22，由钢丝绳卷轴14收放卷的钢丝绳19绕过端部绳轮24后向下从导向轮组件22穿过。导向轮组件22包括与端部平台7固定连接的轮支座，在轮支座上安装有相对的两个、轮缘带有凹槽的导向轮，钢丝绳19从两个导向轮之间穿过。

本实施例中，为了防止钢丝绳19从端部绳轮24的凹槽内脱出，在悬臂6的端部还安装有压板23，压板23与端部绳轮24之间的距离小于钢丝绳19的直径，因此钢丝绳19不能从压板23与端部绳轮24之间脱出。

在端部平台7上还安装有对钢丝绳19端部的吊挂组件8进行检测的触点开关21，触点开关21的触发端从端部平台7的底部露出，当吊挂组件8上升至高位位置时，吊挂组件8的顶部与触点开关21接触产生触发信号给机载控制器，机载控制器判断钢丝绳19已经最大限度地收卷完毕，此时控制驱动组件停止对钢丝绳卷轴14的收卷驱动作用。

本实施例中，在悬臂6和主机外壳5内安装有线缆管，连接至触点开关21的线缆经线缆管穿行延伸至主机外壳5的内部并与机载控制器连接。钢丝绳19在悬臂6的内腔穿行移动，设置线缆管能够对触点开关21的线缆进行有效防护，避免受到磨损作用。

如图6中所示，吊挂组件8包括采用连接件与钢丝绳19的端部连接的吊钩8-1，在吊钩8-1的外侧安装有防护外套8-2，在防护外套8-2的上方设有缓冲弹簧8-3，在缓冲弹簧8-3的上方设有触发板8-4，钢丝绳19从缓冲弹簧8-3和触发板8-4的中部穿过。其中，防护外套8-2起到对连接件的防护作用，将连接件封装在内部令吊挂组件8的表面平整无凸起物，由缓冲弹簧8-3和触发板8-4构成的弹性缓冲组件起到缓冲作用，当吊挂组件8上升至高位位置时，触发板8-4先与触点开关21接触，此时触点开关21产生触发信号，在驱动组件停机的过程中，吊挂组件8继续上行一定距离，此时缓冲弹簧8-3受到压缩。

在主机外壳5内安装有对钢丝绳19的张紧状态进行检测的张紧检测组件16，张紧检测组件16用于检测钢丝绳19是否松弛，当检测到钢丝绳19已经松弛，则机载控制器指令驱动组件停止对钢丝绳卷轴14的放卷驱动作用，避免钢丝绳19进一步放卷。如图中所示，在主机外壳5的顶部设有窗口，在该窗口上安装有窗口盖板15，张紧检测组件16安装在窗口盖板15的下方，因此通过拆卸窗口盖板15能够将张紧检测组件16拆卸下来，便于进行调节或者维护操作。

请参见图7和图8，可以看出：张紧检测组件16包括外壳16-1，在外壳16-1的中部安装有转轴16-13，转轴16-13的两端从外壳16-1的侧部伸出并安装有支臂16-4，在两个支臂16-4的前端之间安装有压辊16-3。压辊16-3压持在钢丝绳19上，当压辊16-3在钢丝绳19的压力作用下上下移位时，支臂16-4带动转轴16-13转动。

在外壳16-1的后部安装有检测传感器16-2，如图中所示，检测传感器16-2通过传感器座16-9安装在外壳16-1的后部。在外壳16-1的内部还安装有对转轴16-13提供复位弹力的弹性组件以及将转轴16-13的转动动作传递给检测传感器16-2的延伸触发杆16-7。

本实施例中，弹性组件包括带有前部弹簧16-14的前部连杆16-5和带有后部弹簧16-11的后部连杆16-10，在转轴16-13上安装有左右两个弹簧连接板16-12，前部弹簧16-14设有左右两个且后部与两个弹簧连接板16-12的上部连接，后部弹簧16-11设有左右两个且前端与弹簧连接板16-12的下部连接。在前后两组弹簧的拉力作用下，压辊16-3具有下压的趋势。

在转轴16-13的中部安装有顶动板16-6，在外壳16-1的底壁上安装有导向框架16-8，延伸触发杆16-7安装在导向框架16-8内，顶动板16-6位于延伸触发杆16-7的前部，延伸触发杆16-7的后端与检测传感器16-2的触发端连接。当转轴16-13带动顶动板16-6转动时，延伸触发杆16-7被向后顶，则检测传感器16-2产生信号，当转轴16-13带动顶动板16-6反向转动时，延伸触发杆16-7向前移动，则检测传感器16-2不产生信号。

请参见图4，可以看出：回转驱动装置2包括蜗轮外壳2-1和设置在侧部的蜗杆外壳2-2，在蜗轮外壳2-1内安装有蜗轮转盘2-4，在蜗杆外壳2-2内安装有驱动蜗轮转盘2-4作回转转动的蜗杆，在蜗杆的外端安装有回转驱动组件。回转驱动组件可以选取为手轮2-3，此时吊机主机采用手动的方式操作回转转动，当然回转驱动组件也可以选取为减速机，此时吊机主机采用电动的方式操作回转转动。

具体地，蜗轮转盘2-4是一个轴承，轴承的内圈与蜗轮外壳2-1采用螺栓固定连接，轴承的外圈外侧设有与蜗杆传动连接的蜗轮齿部。设置在主机外壳5底部的底部法兰9与蜗轮转盘2-4固定连接，具体地，底部法兰9与蜗轮转盘2-4的外圈采用螺栓固定连接，蜗轮外壳2-1与立柱1顶部的法兰盘固定连接。

在主机外壳5的底部与立柱1的顶部之间安装有转角限定组件，转角限定组件用于限制主机外壳5的周向转动角度在360°范围内。

请参见图3，可以看出：转角限定组件包括安装在主机外壳5底部的移动限位器17和安装在立柱1顶部的固定限位器18，移动限位器17与主机外壳5随动转动且在与固定限位器18抵靠后限制主机外壳5继续转动。如前所述，当回转驱动装置2为电动驱动的形式时，移动限位器17可以选取为磁传感器，相应地固定限位器18可以为磁性块体，这样当移动限位器17转动至靠近固定限位器18时，就产生限位信号，此时机载控制器指令回转驱动装置2的减速机停止运转。

如图1中所示，在主机外壳5的一侧安装有第一防护罩3且第一防护罩3将驱动组件封装在内部；在主机外壳5的另一侧安装有第二防护罩4且第二防护罩4将行程测量组件10封装在内部。第一防护罩3和第二防护罩4不仅对侧部的组件进行了封装，提升了安全性，而且令悬臂吊机的整体外观更加美观。

工作过程：将本悬臂吊机安装固定在特定工作位置后，根据需要操作回转驱动装置2的手轮，令吊机主机转动至合适的工作位置；采用有线遥控器或者无线遥控器对本悬臂吊机进行操作；输入指令后，收放卷电机12驱动钢丝绳卷轴14作放卷转动，钢丝绳19放卷后吊挂组件8下降移动至低位位置，操作人员将吊钩8-1与物品勾挂连接后，向悬臂吊机输入起吊指令，收放卷电机12驱动钢丝绳卷轴14作收卷转动，钢丝绳19张紧、物品被起重提升；当物品被提升至高位位置时，操作者输入停止提升的指令，收放卷电机12停止运转，若该操作控制未能及时输入，则吊挂组件8上升至触发端部平台7上的触点开关21后收放卷电机12自动停止运转；输入指令令收放卷电机12驱动钢丝绳卷轴14作放卷转动，物品被下放至低位位置（地面、平台、甲板上），此时钢丝绳19松弛，张紧检测组件16检测到钢丝绳19的松弛情况，机载控制器指令收放卷电机12停止动作，避免钢丝绳19继续放卷。

Claims (7)

1.一种安全型悬臂吊机，其特征是：包括立柱（1）和吊机主机，在立柱（1）与吊机主机之间安装有回转驱动装置（2）；吊机主机包括主机外壳（5），在主机外壳（5）内安装有钢丝绳卷轴（14），在主机外壳（5）的侧部安装有驱动钢丝绳卷轴（14）的驱动组件，在主机外壳（5）上还安装有斜置的、外端安装有端部绳轮（24）的悬臂（6），在悬臂（6）的端部下方安装有端部平台（7），在端部平台（7）内安装有导向轮组件（22），由钢丝绳卷轴（14）收放卷的钢丝绳（19）从导向轮组件（22）穿过，在端部平台（7）上还安装有对钢丝绳（19）端部的吊挂组件（8）进行检测的触点开关（21），在主机外壳（5）内安装有对钢丝绳（19）的张紧状态进行检测的张紧检测组件（16）；在主机外壳（5）的侧部还安装有行程测量组件（10），在主机外壳（5）的底部与立柱（1）的顶部之间安装有转角限定组件；

张紧检测组件（16）包括外壳（16-1），在外壳（16-1）的中部安装有转轴（16-13），转轴（16-13）的两端从外壳（16-1）的侧部伸出并安装有支臂（16-4），在两个支臂（16-4）的前端之间安装有压辊（16-3）；在外壳（16-1）的后部安装有检测传感器（16-2），在外壳（16-1）的内部还安装有对转轴（16-13）提供复位弹力的弹性组件以及将转轴（16-13）的转动动作传递给检测传感器（16-2）的延伸触发杆（16-7）；

弹性组件包括带有前部弹簧（16-14）的前部连杆（16-5）和带有后部弹簧（16-11）的后部连杆（16-10），在转轴（16-13）上安装有弹簧连接板（16-12），前部弹簧（16-14）的后部与弹簧连接板（16-12）的上部连接，后部弹簧（16-11）的前端与弹簧连接板（16-12）的下部连接；

在转轴（16-13）的中部安装有顶动板（16-6），在外壳（16-1）的底壁上安装有导向框架（16-8），延伸触发杆（16-7）安装在导向框架（16-8）内，顶动板（16-6）位于延伸触发杆（16-7）的前部，延伸触发杆（16-7）的后端与检测传感器（16-2）的触发端连接。

2.如权利要求1所述的安全型悬臂吊机，其特征是：回转驱动装置（2）包括蜗轮外壳（2-1）和设置在侧部的蜗杆外壳（2-2），在蜗轮外壳（2-1）内安装有蜗轮转盘（2-4），在蜗杆外壳（2-2）内安装有驱动蜗轮转盘（2-4）作回转转动的蜗杆，在蜗杆的外端安装有回转驱动组件。

3.如权利要求2所述的安全型悬臂吊机，其特征是：在主机外壳（5）的底部安装有底部法兰（9），底部法兰（9）与蜗轮转盘（2-4）固定连接，蜗轮外壳（2-1）与立柱（1）顶部的法兰盘固定连接。

4.如权利要求3所述的安全型悬臂吊机，其特征是：转角限定组件包括安装在主机外壳（5）底部的移动限位器（17）和安装在立柱（1）顶部的固定限位器（18），移动限位器（17）与主机外壳（5）随动转动且在与固定限位器（18）抵靠后限制主机外壳（5）继续转动。

5.如权利要求4所述的安全型悬臂吊机，其特征是：吊挂组件（8）包括采用连接件与钢丝绳（19）的端部连接的吊钩（8-1），在吊钩（8-1）的外侧安装有防护外套（8-2），在防护外套（8-2）的上方设有缓冲弹簧（8-3），在缓冲弹簧（8-3）的上方设有触发板（8-4），钢丝绳（19）从缓冲弹簧（8-3）和触发板（8-4）的中部穿过。

6.如权利要求5所述的安全型悬臂吊机，其特征是：在主机外壳（5）的一侧安装有第一防护罩（3）且第一防护罩（3）将驱动组件封装在内部；在主机外壳（5）的另一侧安装有第二防护罩（4）且第二防护罩（4）将行程测量组件（10）封装在内部。

7.如权利要求6所述的安全型悬臂吊机，其特征是：在主机外壳（5）的内腔底部安装有托板（20），机载控制器安装在该托板（20）上，在悬臂（6）和主机外壳（5）内安装有线缆管，连接至触点开关（21）的线缆经线缆管穿行延伸至机载控制器。

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