CN114852841B - 一种重力储能质量块自动抓取和释放的机械吊具 - Google Patents

Abstract

本发明属于自动机械化吊装技术领域，涉及一种重力储能质量块自动抓取和释放的机械吊具，包括起吊组件和吊爪组件，吊爪组件包括导向部件、滑块、滑块复位弹簧、吊具主体、连动杆、吊爪回收弹簧、吊爪复位弹簧、运动转换机构、圆柱销和吊爪。本发明通过机械结构实现吊爪的自动收拢和弹出，完成对重物自动锁定和释放，提高了吊装作业的安全性、效率以及可靠性。

Description

一种重力储能质量块自动抓取和释放的机械吊具

技术领域

本发明属于吊装机械设备技术领域，具体涉及一种重力储能质量块自动抓取和释放的机械吊具。

背景技术

吊装设备是用于起吊货物并转移其位置的一种工程机械设备，多用于码头、船舶、工厂、车间等场合，涉及石油、化工、机械、农业、渔业等各领域，在生产中得到广泛的应用。在起吊设备中，起到至关重要作用的是吊具，吊具是指起重机械中吊取重物的装置附属件。吊取物品最常用的吊具是吊钩，其他还有吊环、起重吸盘、夹钳和货叉等。被广泛应用于起重吊装行业中。吊具中常用的是吊钩等链式吊具。起重吸盘、夹钳和货叉等可在起重机上作为专用吊具长久使用，常用于多货种仓库和堆场，以提高作业效率。

在重力储能系统中，可利用吊取重物块实现电能向重力势能的转换，同时要求吊装过程中尽可能减少电能的消耗，而普通吊具往往需要人工锁止和解锁、或借助气动、电动等额外动力去实现锁止和解锁。在复杂恶劣的工作环境中，操作和维修都很危险，且成本较高。如果采用人工吊装的方式，工作效率低下，人工成本高，为了提高吊装效率、同时降低建设成本，为此本发明提供了一种无源的重力储能系统储能质量块自动抓取和释放的机械吊具。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是：提供一种重力储能系统储能质量块自动抓取和释放的机械吊具。在复杂工作环境下，通过自身机械执行装置实现吊取重物时吊爪组件自动锁定抓取重物块，在重物块随吊具下放至支撑平面时吊爪组件自动释放脱离重物块。由于抓取和释放重物块过程是凭借设备内部的机构和弹簧自动可靠动作，无需供电，提高了吊装工作的可靠性，同时减少了重物块吊装过程中的电力损耗，抓取和释放重物块过程无需人员的参与，减少了人力成本。执行机构不包含电子设备，不受电磁环境的影响，保证了吊装的可靠性。

为了实现上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：

一种重力储能质量块自动抓取和释放的机械吊具，包括起吊组件和吊爪组件，吊爪组件包括导向部件、滑块、滑块复位弹簧、吊具主体和执行机构；

导向部件从上至下包括上连接部、导向部和下连接部，上连接部与起吊组件固定连接，下连接部与吊具主体固定连接；

滑块设有开口朝下的凹槽，下端面均布内嵌有永磁体，上部中心设有与连动杆间隙配合的通孔，通孔的周围均匀分布有与导向部间隙配合的导向孔，滑块凹槽内壁设置有台阶，台阶用于阻挡吊具主体的上升；

滑块复位弹簧套接导向部，上端面与滑块凹槽顶面接触，下端面与吊具主体上端面接触；

吊具主体上部轮廓尺寸小于滑块凹槽开口尺寸，吊具主体内部设有空腔，空腔容纳执行机构，吊具主体下部设有用于吊爪回收和复位的窗口；

执行机构包括连动杆、吊爪回收弹簧、吊爪复位弹簧、运动转换机构和吊爪；

连动杆中部同轴设置有弹簧座，吊爪回收弹簧、吊爪复位弹簧分别活动套接于连动杆，一端分别与弹簧座的上、下两侧接触，另一端分别与滑块凹槽、吊具主体接触；

连动杆下端通过运动转换机构与吊爪连接，其中，运动转换机构用于连动杆的直线运动与吊爪的旋转运动的相互转换，吊爪在承载状态时，顶部与被吊重物贴合，底部与吊具主体贴合，吊爪数量大于1 个，围绕吊具主体纵轴线对称分布；

被吊重物在与所述滑块贴合部位采用磁体可吸附材料。

进一步地，吊爪顶部为平面，底部从中心向外依次为平面、与底部平面夹角为钝角的斜面，被吊重物在与吊爪贴合部位的形状为平面，吊具主体在与吊爪贴合部位的形状为平面。

进一步地，运动转换机构为拨叉，拨叉一侧与连动杆下端固定连接，另一侧卡合吊爪的卡合部，吊爪围绕圆柱销转动，圆柱销的位置固定在吊具主体上。

进一步地，导向部件为导向螺栓，导向螺栓头部与起吊组件固定连接，导向部与滑块导向孔间隙配合，螺纹与吊具主体连接。

进一步地，滑块在永磁体下端面固定有挡板。

进一步地，起吊组件包括动滑轮、滑轮轴和支撑架，动滑轮围绕滑轮轴转动，滑轮轴固定在支撑架上。

本发明的工作原理为：在抓取阶段，随着吊具的下降，吊爪下部的斜切面接触重物块腔体入口，吊爪带动连动杆下移，吊爪复位弹簧压紧，吊装结构继续下降，吊爪部分进入重物块抓取区域，由于吊爪不再挤压，吊爪复位弹簧弹力使其弹出。在吊具上升时吊爪可锁定重物使其与吊装设备同步运动。在释放重物块阶段，随着吊具的下降，重物块首先放置于支撑平面，随着设备的下降，吊具主体下部接触重物块腔体的下表面，滑块接触重物上表面，内嵌于滑块的永磁体使滑块吸附于重物块，之后吊具上升，滑块受磁力而固定，吊具主体整体上移，由于滑块固定，连动杆上的吊爪回收弹簧压紧收缩，产生竖直向下的弹力，拨叉向下运动带动吊爪收起，吊具主体开始脱离重物块腔体，吊具主体将滑块顶起，滑块复位弹簧使得滑块复位，吊爪完全上升出重物块的腔口后，吊爪在吊具主体的作用下弹出，为下一次抓取重物做好准备。

相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：

可以在复杂工作环境下，凭借自身机械装置自动抓取和释放重物块，抓取和释放重物工作过程不消耗电能，同时不需要人员参与即可锁定和释放重物，所提出的自动抓取和释放重物的机械化吊装设备可提高整个吊装过程的工作效率，安装操作简单，减少了人力和电力成本。执行机构不包含电子设备，不受电磁环境的影响，保证了吊装的可靠性。适合在复杂恶劣环境下工作。

附图说明

本发明有如下附图：

图1是本发明装置的正视图；

图2是本发明装置的结构示意图；

图3是本发明装置在吊爪收起时的结构示意图；

图4是本发明装置的起吊组件示意图；

图5是本发明装置的吊具主体与导向螺栓连接关系图；

图6是本发明装置的滑块和滑块复位弹簧示意图；

图7是本发明装置的滑块剖面图；

图8是本发明装置的执行机构示意图；

图9是本发明装置的吊爪和拨叉结构示意图；

图10是本发明装置抓取重物时吊具状态示意图；

图11是本发明装置释放重物时吊具状态示意图；

图12是本发明装置释放和抓取重物块流程图；

附图标记：

1-动滑轮，2-滑轮轴，3-支撑架，4-滑块，5-吊具主体，6-吊爪， 7-滑块复位弹簧，8-永磁体，9-吊爪回收弹簧，10-吊爪复位弹簧，11- 导向螺栓，12-连动杆，13-拨叉，14-圆柱销。

具体实施方式

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式，对上述技术方案进行详细的说明。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对发明进行清楚、完整的描述，需要理解的是，术语“中心”、“竖向”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“底”、“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。

图1为本发明一种重力储能系统储能质量块自动抓取和释放机械吊具的正视图，如图所示，从上之下依次为动滑轮1、滑轮轴2、支撑架3、滑块4、吊具主体5和吊爪6。

本发明一种重力储能质量块自动抓取和释放的机械吊具，包括起吊组件和吊爪组件。

起吊组件用于连接吊机缆绳实现升降动作，上部的动滑轮1通过滑轮轴2固定于支撑架3，起吊组件与吊爪组件通过起吊组件底部的固定螺栓连接，在进行吊装工作时，起吊组件和吊爪组件同步运动，实现对重物块的转移吊装。

吊爪组件位于起吊组件下方，当吊具下降抓取重物时吊爪组件的执行机构进入重物块用于进行抓取作业的腔体，同时执行机构动作，吊爪6弹出，当吊具上升时即可完成对重物块的抓取，使重物块与吊装设备同步运动。当进行释放重物操作时，吊具下放，重物块底部首先接触支撑面，吊具继续下降，吊具主体5接触重物块腔体底部内表面，滑块4与重物块由于磁力相互吸引，因此滑块4吸附于重物块上表面，吊具继续下降，执行机构与滑块4配合实现吊爪6收起至吊具主体5的爪槽，随着吊装的进行，吊爪6脱离重物块腔体，吊具主体5将滑块4顶起，滑块复位弹簧7使得滑块4复位，吊爪6完全上升出重物块的腔口后，吊爪6在吊具主体5的作用下弹出，为下一次抓取重物做好准备。

图2和3为本发明中一种重力储能系统储能质量块自动抓取和释放机械吊具的整体结构示意图，其组成包括起吊组件：动滑轮1、支撑架3、滑轮轴2，导向螺栓11连接起吊组件和吊爪组件，吊爪组件位于起吊组件下方，滑块4位于吊具主体5上部，内部有腔体容纳四个具有导向部的导向螺栓11以及连动杆12的上部，四个导向螺栓 11的导向部分别嵌套滑块复位弹簧7用于实现滑块4的运动。滑块4 内嵌永磁体8用以吸附重物块，连动杆12位于吊爪组件中轴线，在连动杆12上下两端分别设置吊爪回收弹簧9和吊爪复位弹簧10，位于连动杆12下部的吊爪复位弹簧10两端接触连动杆12和吊具主体 5腔体的突出部，位于连动杆12上部的吊爪回收弹簧9两端接触滑块4和连动杆12。吊具主体5内部存在腔体以容纳抓取和释放重物块的执行机构。执行机构由吊爪6、拨叉13、连动杆12、吊爪回收弹簧9、吊爪复位弹簧10和圆柱销14组成，在吊具主体5进入重物块腔体时执行抓取或释放的动作。

图4为本发明中一种重力储能系统储能质量块自动抓取和释放机械吊具的起吊组件示意图，起吊组件由动滑轮1、滑轮轴2、支撑架3组成，动滑轮1连接钢丝绳与吊具，在吊机下放和收起缆绳时下降和上升，配合吊爪组件进入抓取锁定重物和脱离重物块腔体，实现对重物块的吊装作业。动滑轮1的结构有利于减少吊具结构与缆绳之间的摩擦，同时连接钢丝绳与吊具。支撑架3底部的导向螺栓11在吊具运动时保证吊具下方的吊爪组件保持同步运动，为设备提供整体结构支撑。

图5是本发明装置的吊具主体5与导向螺栓11连接关系图；导向螺栓11通过吊具主体5开孔螺纹固定连接支撑架3和吊具主体5。

图6、图7为本发明中一种重力储能系统储能质量块自动抓取和释放机械吊具的滑块4的结构示意图和剖面图，自然状态下，滑块4 由滑块复位弹簧7支撑固定，当设备执行释放重物块操作时，吊具下降使滑块4接触并通过永磁体8吸附于重物块上表面，重物块放置完毕后，起吊组件上升，吊具主体5随起吊组件同步运动，由于滑块4 内壁设置有台阶，吊具主体5将滑块4顶起，滑块复位弹簧7使得滑块4复位，吊爪6完全上升出重物块的腔口后，吊爪6在吊具主体5 的作用下弹出，为下一次抓取重物做好准备。滑块4在永磁体8下端面固定有挡板，防止永磁体8在嵌合力不足的情况下相对滑块4向下位移。

图8为本发明中一种重力储能系统储能质量块自动抓取和释放的机械吊具的执行机构示意图，执行机构是直接接触重物块进行抓取和释放操作的机械装置，在抓取重物和释放重物的两个过程中，执行机构会根据相应的机械输入弹出或收起吊爪6，在抓取阶段，随着吊具的下降，吊爪6下部的斜切面接触重物块腔体入口，吊爪6带动连动杆12下移，吊爪复位弹簧10压紧，吊装结构继续下降，吊爪6部分进入重物块抓取区域，由于吊爪6不再挤压，吊爪复位弹簧10的弹力使其弹出。在吊装结构上升时吊爪6可锁定重物使其与吊装设备同步运动。在释放重物块阶段，随着吊具的下降，重物块首先放置于支撑平面，随着设备的下降，吊具主体5下部接触重物块腔体的下表面，滑块4接触重物上表面，内嵌于滑块4的永磁体8使滑块4吸附于重物块，之后吊具上升，滑块4受磁力而固定，吊具主体5整体上移，由于滑块4固定，连动杆12上的吊爪回收弹簧9压紧收缩，产生竖直向下的弹力，拨叉13向下运动带动吊爪6收起，吊具主体5 开始脱离重物块腔体，吊具主体5将滑块4顶起，滑块复位弹簧7使得滑块4复位，吊爪6完全上升出重物块的腔口后，吊爪6在吊具主体5的作用下弹出，为下一次抓取重物做好准备。连动杆12中部同轴设置有弹簧座，吊爪回收弹簧9、吊爪复位弹簧10分别活动套接于连动杆12，一端分别与弹簧座的上、下两侧接触，另一端分别与滑块4的凹槽、吊具主体5接触。

图9为本发明中一种重力储能系统储能质量块自动抓取和释放的机械吊具的吊爪6结构示意图，吊爪6的弹出和收起是依靠连动杆 12带动末端的拨叉13，进而使吊爪6靠中心一侧的圆边围绕圆柱销 14沿指定方向转动，四个吊爪6通过圆柱销14固定，同时增强吊爪 6的结构强度，提高吊装设备的可靠性。如图9所示，拨叉13一侧与连动杆12下端固定连接，另一侧卡合吊爪6的卡合部，吊爪6围绕圆柱销14转动，圆柱销14的位置固定在吊具主体5上。

图10为吊装设备自动抓取重物块的工作状态示意图，在抓取重物阶段，吊装设备首先下降至重物块腔体入口，随着吊具的下降，吊具主体5开始进入重物块腔口，四个吊爪6受腔口的限制，使其自动收起至吊具主体5的爪槽内，当吊爪6完全进入腔口内后，四个吊爪6弹出，随后吊具开始上升，由于四个吊爪6卡在重物块的腔口内，重物块随吊具同步上升。

图11为吊装设备自动释放重物块并脱离重物块的工作状态示意图，当重物块下降放置到地面或平台后，吊具主体5进一步下降到滑块4下端面与铁质重物块的表面接触，由于永磁体8的磁力作用，滑块4吸附于铁质重物块表面，吊具开始上升，由于滑块4吸附于重物块表面暂时不动，受吊爪回收弹簧9的作用将吊爪6收起，吊具进一步上升，收起的吊爪6通过重物块的腔口时，吊具主体5将滑块4顶起，滑块4脱离重物块，滑块复位弹簧7使得滑块4复位，当吊爪6 上升至重物块的腔口外后，吊爪6在复位弹簧的作用下弹出。

图12为吊装设备自动抓取和释放重物块的流程图。

本发明除了运用于重力储能系统储能质量块的吊装以外，也可用于具有与本发明中吊爪组件相匹配结构的其它重物的吊装，其中被吊重物在与滑块贴合部位采用磁体可吸附材料。

显然，本发明上述实施例的原理阐述仅仅是为清楚地说明本发明所做的举例，而并非是对本发明实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里没有对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

本说明书中未做详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (3)

1.一种重力储能质量块自动抓取和释放的机械吊具，包括起吊组件和吊爪组件，其特征在于，所述吊爪组件包括导向部件、滑块、滑块复位弹簧、吊具主体和执行机构；

所述导向部件从上至下包括上连接部、导向部和下连接部，上连接部与所述起吊组件固定连接，下连接部与所述吊具主体固定连接；所述导向部件为导向螺栓，所述导向螺栓头部与所述起吊组件固定连接，导向部与所述滑块导向孔间隙配合，螺纹与所述吊具主体连接；

所述滑块设有开口朝下的凹槽，下端面均布内嵌有永磁体，上部中心设有与连动杆间隙配合的通孔，所述通孔的周围均匀分布有与所述导向部间隙配合的导向孔，滑块凹槽内壁设置有台阶，所述台阶用于阻挡所述吊具主体的上升；

所述滑块复位弹簧套接所述导向部，上端面与所述滑块凹槽顶面接触，下端面与所述吊具主体上端面接触；

所述吊具主体上部轮廓尺寸小于所述滑块凹槽开口尺寸，所述吊具主体内部设有空腔，所述空腔容纳所述执行机构，所述吊具主体下部设有用于所述吊爪回收和复位的窗口；

所述执行机构包括所述连动杆、吊爪回收弹簧、吊爪复位弹簧、运动转换机构和吊爪；

所述连动杆中部同轴设置有弹簧座，所述吊爪回收弹簧和所述吊爪复位弹簧分别活动套接于所述连动杆，一端分别与所述弹簧座的上、下两侧接触，另一端分别与所述滑块凹槽和所述吊具主体接触；

所述连动杆下端通过所述运动转换机构与所述吊爪连接，其中，所述运动转换机构用于所述连动杆的直线运动与所述吊爪的旋转运动的相互转换，所述运动转换机构为拨叉，所述拨叉一侧与所述连动杆下端固定连接，另一侧卡合所述吊爪的卡合部，所述吊爪围绕圆柱销转动，所述圆柱销的位置固定在所述吊具主体上；所述吊爪在承载状态时，顶部与被吊重物贴合，底部与所述吊具主体贴合，所述吊爪数量大于1个，围绕所述吊具主体纵轴线对称分布；所述吊爪顶部为平面，底部从吊具主体中心一侧向外依次为平面、与底部平面夹角为钝角的斜面，被吊重物在与吊爪贴合部位的形状为平面，吊具主体在与吊爪贴合部位的形状为平面；

所述被吊重物在与所述滑块贴合部位采用磁体可吸附材料。

2.如权利要求1所述的一种重力储能质量块自动抓取和释放的机械吊具，其特征在于，所述滑块在永磁体下端面固定有挡板。

3.如权利要求1所述的一种重力储能质量块自动抓取和释放的机械吊具，其特征在于，所述起吊组件包括动滑轮、滑轮轴和支撑架，所述动滑轮围绕滑轮轴转动，所述滑轮轴固定在所述支撑架上。

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