CN115744565A - 一种具备自动对接脱离功能的起吊装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具备自动对接脱离功能的起吊装置，是一种通过结构、机械设计，采用传感器与控制器，利用重力、电磁力实现自动对接与自动脱离功能的起吊机械装置。其主要结构包括：起重电机、控制器、圆柱形可伸缩吊锁、底部电磁半球、圆柱形对接槽。本发明可实现起吊装置自动对接和脱离，减少人工操控成本，特别适用于固定位置的重物起吊，例如重力储能系统的重物起吊和港口的集装箱起吊。同时，不同于传统吊钩形状，装置采取圆柱形吊锁和对接槽设计，锁扣锁定时内嵌于吊锁与对接槽内部，对接坚实牢固，特别适用于大质量重物起吊。

Description

一种具备自动对接脱离功能的起吊装置

技术领域

本发明涉及起吊对接装置与吊钩装置的技术领域，是一种通过结构和机械设计，借助重力、电磁力实现自动对接与自动脱离功能的起吊装置。

背景技术

中国专利CN114104953A提供了一种提出的一种具备自装卸和自回转的自动吊钩。

但是，当前已公开的自动装卸吊钩技术存在需要人工远程控制、结构复杂、承重有限、无法在户外复杂天气环境下进行作业等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具备全自动对接与脱离功能的起吊装置，替代传统吊钩与新型自动吊钩，主要应用于重力储能系统的重物起吊和下落、港口集装箱吊运等大批量固定位置重物起吊的场景。

装置具有如下特点：一是自动化。通过结构与机械设计，采用传感器与控制器，借助重力、电磁力实现装置自动对接和脱离。二是结构简单，成本可控，适用于单电机连续起吊大批量重物。三是装置对接牢固，适用于大质量重物起吊。

为解决上述技术问题，本发明所采取的设计方案是：一种具备自动对接脱离功能的起吊装置，主要由起重电机01、控制器25、圆柱形电磁吊锁02、圆柱形对接槽03构成。

圆柱形电磁吊锁02由钢缆绳04、圆柱形可伸缩吊锁05、底部电磁半球06构成。

进一步地，所述圆柱形可伸缩吊锁05为实心圆柱形金属体，顶部向内开U型槽07或“口”形槽08，钢缆绳04穿过U型槽07或“口”形槽08后，另一端连接固定至圆柱形或三角体刚强度实心金属锁扣09，实现钢缆绳04与圆柱形可伸缩吊锁05牢固连接。同时，可以根据起重物重量与缆绳数量，围绕顶部中心点，开2-8个内开U型槽07或“口”形槽08，进一步提高承重量与稳定性。

进一步地，所述圆柱形可伸缩吊锁05由小型电机10、垂直传动轴11、齿轮12、水平锯齿形传动轴13，可伸缩半圆柱形锁体14构成。其中，小型电机10竖直安装于圆柱形可伸缩吊锁05顶部中心处，小型电机10连接垂直传动轴11，插入圆柱形可伸缩吊锁05内部至可伸缩半圆柱形锁体14水平位置。

进一步地，在圆柱形可伸缩吊锁05中部两侧掏空出小半圆柱型空间用于放置2块可伸缩半圆柱形锁体14，小半圆柱型空间大小与可伸缩半圆柱形锁体14尺寸一致。

进一步地，圆柱形可伸缩吊锁05中部金属体内水平安装齿轮12，齿轮12对接垂直传动轴11末端，齿轮12两侧分别连接水平锯齿形传动轴13。水平锯齿形传动轴13一端固定于可伸缩半圆柱形锁体14内侧面，另一端穿过圆柱形可伸缩吊锁05中部，停留在对侧可伸缩半圆柱形锁体14内部细长型槽20内。可伸缩半圆柱形锁体14内部开细长型槽20，用于收纳水平锯齿形传动轴13。小型电机10通过垂直传动轴11和齿轮12驱动水平锯齿形传动轴13进行伸缩运动，带动可伸缩半圆柱形锁体14水平内外运动。

进一步地，圆柱形可伸缩吊锁05下方安装底部电磁半球06，所述底部电磁半球06包含半球形金属外壳15、隔磁层16，圆形电磁吸盘17、底部通磁层18、电线19、接触传感器26。半球形金属外壳15内部最下端位置安装有圆形电磁吸盘17，圆形电磁吸盘17通过电线19连接外部电源与控制器25。圆形电磁吸盘17正下方金属外壳为底部通磁层18，采用磁性金属材料，圆形电磁吸盘17上方用半圆形隔磁材料覆盖。接触传感器26安装于底部通磁层18最下部位置，通过电线19连接外部控制器25。除底部通磁层外，半球形金属外壳15其他表面为隔磁层16，采用抗磁性金属材料。

圆柱形对接槽03包含漏斗形引导槽21、圆柱形锁扣槽22、底部磁性金属块23、重物模块对接口24。

进一步地，圆柱形对接槽03顶部中心位置向内开漏斗形引导槽21，漏斗形引导槽21直径大于圆柱形电磁吊锁02直径，以保证在圆柱形电磁吊锁02在一定偏离范围内依然可以下落至漏斗形引导槽21内。漏斗形引导槽21上半部分为内凹半圆球形，下半部分对接圆柱形锁扣槽22。漏斗形引导槽21与圆柱形锁扣槽22均采用表面光滑的抗磁性金属材料，例如铜锌合金。圆柱形锁扣槽22直径与圆柱形电磁吊锁02直径一致或略大出1公分，底部磁性金属块23安装于圆柱形锁扣槽22底部，圆柱形锁扣槽22高度等于圆柱形电磁吊锁02和底部磁性金属块23高度之和。圆柱形锁扣槽22中间位置向内开一圈圆环形锁槽30，圆环形锁槽30高度略大于可伸缩半圆柱形锁体14，深度等于伸缩半圆柱形锁体运动至最外端移动距离。圆环形锁槽30距离底部磁性金属块23的垂直高度与可伸缩半圆柱形锁体14距离底部电磁半球06最下端垂直高度一致。

进一步地，圆柱形对接槽03底部有重物模块对接口24，圆柱形对接槽03底部有突出的金属长方体29，平行穿过金属长方体29下端安装滚轴27，金属长方体29下端中间位置掏空一段长方体空间，通过滚轴27安装倒梯形固定卡扣28。倒梯形固定卡扣28厚度与金属长方体29宽度一致。同时，起吊重物模块顶部开配套长方形对接槽，长方形宽度与倒梯形固定卡扣28厚度一致，长度与金属长方体29长边一致。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

一是通过重力、电磁力作用，实现圆柱形电磁吊锁02与重物顶部圆柱形对接槽03的自动对接。

二是借助传感器、控制器和运动轨迹编程，可以实现装置自动运行，无需人工干预操控。因此，本发明特别适用于在固定位置往复运行并存在一定范围偏离的重物起吊，例如重力储能系统的重物起吊与港口的集装箱起吊。本发明计划应用于申请人另外的发明专利《一种垂发式自动回收重力储能系统》，专利号：202210877472X，实现单个电机自动起吊多个固定位置的重物，降低运行控制和电机采购成本，增加系统运行时间。

三是结构简单，适用于大质量重物起吊。一方面，不同于传统吊钩形状，本发明起吊装置采取圆柱形电磁吊锁02和圆柱形对接槽03，锁体为半圆柱型实心金属，锁止时锁体同时内嵌于对接槽03和吊锁02内部，对接坚实牢固，承重上限高，同时也可根据重物质量调整锁体厚度和结构强度。另一方面，圆柱形对接槽03通过重物对接口24与重物实现连接固定，无需另外通过缆绳或焊接来固定重物。

四是降低起吊运行成本。由于装置可以实现固定区域一定范围内自动运行，减少了人工操控成本。

附图说明

图1是本发明全部装置的侧视图

图2是本发明圆柱形电磁吊锁的侧视图

图3是本发明圆柱形可伸缩吊锁的截面俯视图

具体实施方式

为了详细说明本发明为达到预定技术而具体采取的实施方案，下面结合附图说明，对本发明方案实施步骤进行具体、清晰地表述。本文所描述的实施例仅是本发明的部分实施案例，而不是全部的实施例，并且，在不进行创新性改变的前提下，本发明的实施力中的技术手段、结构或材料可以替换，下面将参考附图并结合实施案例详细介绍本发明。

如图1所示，本发明是一种具备自动对接脱离功能的起吊装置，主要由起重电机01、控制器25、圆柱形电磁吊锁02、圆柱形对接槽03构成。

首先，在对接阶段，起重电机01连接控制器25，起重电机01通过钢缆绳04连接圆柱形电磁吊锁02。将重物移动至圆柱形电磁吊锁02下方指定位置，允许一定范围内的偏离。起重电机01工作，放下圆柱形电磁吊锁02。圆柱形电磁吊锁02具体结构详见附图2，主要由圆柱形可伸缩吊锁05、底部电磁半球06构成。钢缆绳04穿过圆柱形可伸缩吊锁05顶部U型槽07或“口”形槽08进行固定。同时，底部电磁半球06的圆形电磁吸盘17通电，在隔磁层16和底部通磁层18的作用下，控制电磁力方向和范围仅限于底部电磁半球06顶部垂直向下，减少工作环境周边金属对设备的影响。

圆柱形电磁吊锁02下落至圆柱形对接槽03的漏斗形引导槽21范围内，在重力与底部磁性金属块23与圆形电磁吸盘17相互电磁吸引力共同作用下，底部电磁半球06带动圆柱形电磁吊锁02整体向圆柱形锁扣槽22下落，底部电磁半球06最终与底部磁性金属块23接触。圆柱形对接槽03除底部磁性金属块23采取磁性金属材料外，其他部位均采取抗磁性金属材料，以确保圆柱形电磁吊锁02准确进入圆柱形对接槽03。

接着，进入锁止阶段，当底部电磁半球06底部的接触传感器26触碰到底部磁性金属块23时，代表圆柱形电磁吊锁02已全部落入圆柱形对接槽03内。接触传感器26向控制器25发送信号，控制器25控制圆柱形可伸缩吊锁05的小型电机10转动，通过垂直传动轴11带动圆柱形可伸缩吊锁05内部的齿轮12、齿轮12转动驱动水平锯齿形传动轴13向两端运动，推动双侧可伸缩半圆柱形锁体14运动至圆柱形对接槽03的圆环形锁槽30内，具体详见附图3。最终，可伸缩半圆柱形锁体14部分进入圆环形锁槽30，部分依然在圆柱形可伸缩吊锁05内，实现起吊、下落过程中圆柱形电磁吊锁02与圆柱形对接槽03的整体对接。

同时，将圆柱形对接槽03底部重物模块对接口24的倒梯形固定卡扣28竖起垂直穿过重物顶部长方形对接槽。其后，在重力作用下，倒梯形固定卡扣28恢复为水平横置，实现起吊、下落过程中圆柱形对接槽03与重物的连接固定。

锁止完成后，进入起重阶段，起重电机01吊起圆柱形电磁吊锁02，带动圆柱形对接槽03和重物整体向上运动。

下落阶段，起重电机01将重物下落至目标区域，控制器25首先控制圆柱形可伸缩吊锁05的小型电机10反向转动，通过垂直传动轴11带动齿轮12转动，驱动水平锯齿形传动轴13向内部收缩，带动双侧可伸缩半圆柱形锁体14回归至圆柱形可伸缩吊锁05内。在此期间，圆柱形电磁吊锁02的圆形电磁吸盘17全程不通电。接着，起重电机01工作，向上吊起圆柱形电磁吊锁02，实现与重物顶部圆柱形对接槽03脱离，完成解锁过程。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式或结构上的限制。凡是未脱离本发明技术方案范围，或依据本发明技术实质，对上述实施例进行简单修改、替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具备自动对接脱离功能的起吊装置，主要由起重电机、控制器、圆柱形可伸缩吊锁、底部电磁半球、圆柱形对接槽构成。圆柱形对接槽直径大于圆柱形可伸缩吊锁和底部电磁半球的直径。

2.根据权利要求1所述圆柱形可伸缩吊锁，其特征是：采用抗磁性或无磁性金属材料，吊锁顶部向内开U型槽或“口”形槽用于固定缆绳，顶部中心位置垂直向下安装有小型电机，小型电机连接垂直传动轴插入吊锁内部。在吊锁中间内部垂直传动轴末端水平安装齿轮，吊锁中间两侧开半圆柱型空槽布置可伸缩半圆柱形锁体。齿轮两侧分别安装有水平锯齿形传动轴，传动轴一端固定于可伸缩半圆柱形锁体，另一端连接齿轮。小型电机转动，通过垂直传动轴、齿轮、水平锯齿形传动轴，驱动可伸缩半圆柱形锁体内外运动。

3.根据权利要求1所述底部电磁半球，其特征是：半球形金属外壳内部最下端安装有圆形电磁吸盘，吸盘连接外部电源与控制器。吸盘外部包裹有隔磁层，吸盘正下方金属外壳为底部通磁层，采用磁性金属材料。接触传感器安装于底部通磁层最下部位置，与外部控制器相连。除底部通磁层外，半球形金属外壳15其他表面为隔磁层，采用抗磁性金属材料，以确保电磁吸盘工作时，电磁力仅限于底部电磁半球底部垂直向下方向。

4.根据权利要求1所述圆柱形对接槽，其特征是顶部开漏斗形引导槽，直径大于圆柱形可伸缩吊锁，漏斗形引导槽下端连接圆柱形锁扣槽，圆柱形锁扣槽直径与圆柱形可伸缩吊锁一致，圆柱形锁扣槽中间位置向内开一圈圆环形锁槽，用于容纳圆柱形可伸缩吊锁伸出的可伸缩半圆柱形锁体。锁止状态下，可伸缩半圆柱形锁体部分进入圆环形锁槽内，部分依然位于圆柱形可伸缩吊锁内，实现吊起过程中圆柱形吊锁与圆柱形对接槽的牢固对接。圆柱形锁扣槽底部安装有磁性金属块，除底部磁性金属块外，圆柱形对接槽其他部位均采取抗磁性金属材料。

5.根据权利要求5所述圆柱形对接槽底部有重物模块对接口，其特征是在圆柱形对接槽底部突出金属长方体的下端中间位置通过滚轴安装有可以360度转动的倒梯形固定实心金属卡扣。起吊重物顶部开长方形对接槽，宽度与倒梯形固定卡扣厚度一致。在连接圆柱形对接槽和重物时，将倒梯形固定卡扣垂直穿过长方形对接槽，其后在重力作用下倒梯形固定卡扣恢复水平横置，实现起吊过程中圆柱形对接槽底部与起吊重物的固定。

Images