CN116081461B - 一种能够实现急转弯的天车及其实现方法 - Google Patents

Abstract

一种能够实现急转弯的天车，包括轨道、内端梁小车、外端梁小车、转台和固定单元，其中，内轨道由两根断接的直轨构成，固定单元用于固定内端梁小车。在转台上安装有转接轨，转台位于起始角时，转接轨的一端与内轨道中的一根直轨对接；转台位于终止角时，转接轨的另一端与内轨道中的另一根直轨对接。本发明通过转台和转接轨解决了内弯轨直径小于天车的前后轮距而无法实现转弯的难题，还通过转台与外端梁小车的配合，使天车实现了差速转弯，避免了啃轨现象的发生。此外，本发明还公开了一种实现天车急转弯的方法，该方法解决了天车不能实现急转弯的难题，使天车能够在相邻跨区内运动，扩大了天车的运行区域，物料的吊运不再需要中转。

Description

一种能够实现急转弯的天车及其实现方法

技术领域

本发明涉及起重设备领域，尤其是涉及一种能够实现急转弯的天车，还涉及一种使天车实现急转弯的方法。

背景技术

天车是一种能够在高架轨道上运动的起重设备。天车的生产具有定制性，部分客户对天车有特殊要求。比如，对于轧制厂房来说，客户提出需要天车具有转弯功能。

附图1示出的是现有轧制厂房的布局图。附图1中，轧制厂房具有粗轧生产线和精轧生产线，受厂房长度所限，粗轧生产线、精轧生产线分别安装在相邻的跨区（粗轧区201和精轧区202）内，每一跨区都安装有一架天车100。目前的工作流程是，通过天车100将粗轧后的带材（带材卷在卷筒上）从粗轧区201转运到精轧区202内，然后再将空卷筒再转运到粗轧区201内。由于目前的天车100不具有急转弯功能，两架天车100只能通过铺设在地面上的有轨小车203实现中转。其存在的弊端在于，一是增加了带材和卷筒的吊装次数，降低了转运效率；二是需要配备中转人员，增加了人力成本。

附图2示出的是客户对天车提出的行走路线平面示意图。附图2中，厂房内设置有两组平行的直轨道，在两组直轨道的右端连接有180°的内转弯轨道204和外转弯轨道205，天车100通过内转弯轨道204和外转弯轨道205实现转弯。显然，这种构思能够使天车100在粗轧区201与精轧区202之内行走，带材和卷筒不再需要中转。但是这种构思也对天车的设计提出了一个很大的难题。

申请号为201310429949.9的专利公开了一种起重机大车行走的电转差辅助转弯装置和方法，该专利的起重机大车通过电控系统实现转弯。申请号为201810726337.9的专利公开了一种自适应变跨度转弯起重机，该专利中的起重机能够通过差速实现转弯。但是上述两种方式只能使天车实现大半径的慢转弯，不能实现小半径的急转弯。参考附图3，如果将内转弯轨道204和外转弯轨道205设计成大半径的慢转弯，这不仅影响厂房内生产线的布局，还大量浪费了厂房内的有效作业面积，不符合客户的要求。

要满足客户的需求，就必须解决天车的急转弯问题。如附图4所示，目前存在的最大难点在于，内转弯轨道204的直径小于天车100前后轮的轮距，前后车轮无法同时落在内转弯轨道204上，无法实现急转弯。如果缩短前后轮轮距或只使用一个车轮，则会造成天车失稳，发生倾翻事故。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种能够实现急转弯的天车，还公开了一种使天车实现急转弯的方法。其目的在于：解决天车不能实现急转弯的难题，使天车能够在相邻跨区内运动，扩大天车的运行区域，带材和卷筒的转运不再需要中转。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种能够实现急转弯的天车，包括：

一对轨道，其外轨道由直轨和弯轨连接而成，其内轨道由两根断接的直轨构成；

转台，具有第一驱动单元，在第一驱动单元的驱动下，转台能够定角度旋转；在转台上安装有转接轨，转台位于起始角时，转接轨的一端与内轨道中的一根直轨对接；转台位于终止角时，转接轨的另一端与内轨道中的另一根直轨对接；

内端梁小车，具有第二驱动单元，内端梁小车的前后轮距小于转接轨的长度；

外端梁小车，具有第三驱动单元，与第三驱动单元连接的主动轮设置于外端梁小车的中间部位；

固定单元，设置在转台上，用于固定内端梁小车，使天车的主梁位于弯轨的起始半径上；

控制系统，用于控制第一驱动单元、第二驱动单元和第三驱动单元，天车直行时，使第二驱动单元和第三驱动单元进行等速驱动；在天车转弯时，使第一驱动单元与第三驱动单元进行差速驱动。

进一步地改进技术方案，所述固定单元包括第一活动挡块机构和第二活动挡块机构，第一活动挡块机构和第二活动挡块机构关于转台的轴线对称设置；当内端梁小车运动到转接轨上时，第一活动挡块机构动作，阻挡内端梁小车继续运动，随后第二活动挡块机构动作，卡住内端梁小车；当转台完成转角后，第一活动挡块机构脱开对内端梁小车的阻挡。

进一步地改进技术方案，第一活动挡块机构和第二活动挡块机构均包括驱动缸和挡块，其中，驱动缸与控制系统连接，用于驱动挡块运动。

进一步地改进技术方案，所述驱动缸和挡块铰接在转台上，驱动缸与挡块铰接用于驱动挡块转动；在第一活动挡块机构和第二活动挡块机构之间设置有限位块。

进一步地改进技术方案，所述控制系统还包括第一接触开关、第二接触开关和第三接触开关；第一接触开关用于检测内端梁小车位于哪一根直轨上，第二接触开关用于感知转台的起始角转位，第三接触开关触发后用于使内端梁小车停止运动，第四接触开关用于感知转台的终止角转位。

进一步地改进技术方案，所述外端梁小车具有两个万向支撑轮，两个万向支撑轮位于外端梁小车的两端；万向支撑轮具有一个垂直设置的转轴，轮体相对于转轴偏心设置。

进一步地改进技术方案，所述天车还包括第三活动挡块机构，在天车开始转弯前，第三活动挡块机构动作，阻挡外端梁小车从直轨向弯轨运动；天车开始转弯后，第三活动挡块机构脱开对外端梁小车的阻挡。

进一步地改进技术方案，内轨道中的两根直轨平行设置或呈夹角设置。

一种实现天车急转弯的方法，包括以下步骤：

S1：天车由直轨向弯轨方向运动时，首先触发第一接触开关，此时控制系统判断出内端梁小车位于哪一根直轨上，然后通过检测第二接触开关的状态，判断出转台是否位于起始角位，转接轨是否与该直轨对接；随后，控制系统使第一活动挡块机构中的挡块伸出，防止内端梁小车从转接轨的末端掉落；

S2：天车继续向前运动，当内端梁小车运动到转接轨上时，触发第三接触开关，控制系统通过控制第二驱动单元使内端梁小车停止运动；然后使第二活动挡块机构中的挡块伸出，卡住内端梁小车；此时，天车的主梁位于弯轨的起始半径上；

S3：控制系统控制第一驱动单元，使第一驱动单元与第三驱动单元进行差速驱动，驱动天车在弯轨上转弯；当第四接触开关触发时，控制系统判断出转台位于终止角位，转接轨的另一端已与另一根直轨对接，然后通过第一驱动单元使转台停止转动；与此同时，控制系统使第一活动挡块机构中的挡块回缩，脱开对内端梁小车的阻挡，然后通过第一驱动单元使内端梁小车与外端梁小车在直轨上同向同速运动。

由于采用上述技术方案，相比背景技术，本发明具有如下有益效果：

本发明巧妙地通过转台和转接轨，解决了内弯轨直径小于天车的前后轮距而无法实现转弯的难题，还通过转台与外端梁小车的配合，使天车完美地实现了差速转弯，避免了啃轨现象的发生。

本发明解决了天车不能实现急转弯的难题，使天车能够在相邻跨区内运动，扩大了天车的运行区域。相对于背景技术中提出的问题，带材和卷筒的转运不再需要中转，一是提高了天车的转运效率，二是降低了人力成本。

附图说明

图1示出的是现有轧制厂房的布局图。

图2示出的是客户对天车提出的行走路线平面示意图。

图3示出的是的天车在慢转弯时的行走路线平面示意图。

图4示出的是图2的立体结构示意图。

图5示出的是本天车在厂房内的整体安装结构示意图。

图6示出的是转台的结构示意图。

图7示出的是内端梁小车在转接轨上的结构示意图。

图8示出的是外端梁小车的结构示意图。

图9示出的是万向支撑轮的结构示意图。

图10示出的是天车即将转弯时的结构示意图。

图11示出的是天车在转弯时的结构示意图。

图12示出的是天车在出弯时的结构示意图。

图中：

100、天车；

101、直轨；102、弯轨；103、厂房立柱；

110、转台；111、圆立柱；112、转动体；113、转接轨；114、第一驱动单元；115、第一活动挡块；116、第二活动挡块；117、油缸；118、座体；

120、内端梁小车；121、第二驱动单元；

130、外端梁小车；131、第三驱动单元；132、主动轮；133、万向支撑轮；134、第三活动挡块；

140、主梁；

151、第一接触开关；152、第二接触开关；153、第三接触开关；154、第四接触开关；

201、粗轧区；202、精轧区；203、有轨小车；204、内转弯轨道；205、外转弯轨道。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

一种能够实现急转弯的天车及其实现方法，如图5所示，包括轨道、主梁140、内端梁小车120、外端梁小车130、转台110和设置在转台110上的固定单元。下面具体说明其结构及作用。

由图5可知，在厂房的厂房立柱103上安装有一对轨道，其中，外轨道由直轨101和弯轨102连接而成，其内轨道由两根断接的直轨101构成。两根断接的直轨101平行设置，弯轨102的转弯角度为180°。

参考图5和图6，转台110安装在两根断接直轨101的前方。转台110主要由圆立柱111、第一驱动单元114和转动体112构成，其中，圆立柱111固定在地面上。第一驱动单元114安装在圆立柱111上，第一驱动单元114由电机和减速器组成。转动体112位于圆立柱111的上部，且能够绕圆立柱111转动。在转动体112上安装有齿轮，第一驱动单元114能够通过齿轮的啮合驱动转动体112定角度转动。

在转台110的台面上安装有直轨状的转接轨113。参考图7，转台110位于起始角时，转接轨113的一端与内轨道中的一根直轨101对接。参考图6，转台110位于终止角时，转接轨113的另一端与内轨道中的另一根直轨101对接。

参考图7，内端梁小车120具有两个车轮，其中的一个车轮是主动轮，主动轮与第二驱动单元121连接。第二驱动单元121用于驱动主动轮旋转，使内端梁小车120运动。同样的，第二驱动单元121也由电机和减速器组成。值得注意的是，内端梁小车120的前后轮距小于转接轨113的长度，这样可以保证内端梁小车120能够完全运动到转接轨113上。

参考图8，外端梁小车130具有一个主动轮132和两个万向支撑轮133，其中，主动轮132设置于外端梁小车130的中间部位，与主梁140共线，两个万向支撑轮133位于外端梁小车130的两端，并相对于主梁140对称设置。主动轮132与第三驱动单元131连接，第三驱动单元131用于驱动主动轮132旋转，使外端梁小车130运动。同样的，第三驱动单元131也由电机和减速器组成。

参考图9，万向支撑轮133具有一个垂直设置的转轴和一个水平设置拐臂，轮体铰接在拐臂上，且轮体的铰接轴与转轴平行设置。转轴使万向支撑轮133具有两个竖直方向上的转动自由度，轮体的铰接轴相对于转轴平行设置使两个万向支撑轮133能够自适应地调整轮距，以适应在直轨101、弯轨102上行走的需要。由于主动轮132与主梁140共线，转弯时主动轮132的回转中心始终与弯轨102的半径重合，因此主动轮132不需要竖直方向上的转动自由度。

参考图6和图7，固定单元设置在转台110上，用于固定内端梁小车120，使天车100的主梁140位于弯轨102的起始半径上。具体的，固定单元包括第一活动挡块机构和第二活动挡块机构，第一活动挡块机构和第二活动挡块机构关于圆立柱111的轴线对称设置。在本实施例中，第一活动挡块机构和第二活动挡块机构均包括油缸117和挡块，油缸117和挡块铰接在座体118上，座体118固定在转台110上。油缸117与挡块铰接，用于驱动挡块转动。为了便于控制，油缸117与控制系统连接。

在第一活动挡块机构和第二活动挡块机构之间设置有限位块，限位块的宽度与主梁140的宽度一致。这样，第一活动挡块机构中的第一活动挡块115向内转动时，受限位块的阻挡，第一活动挡块115与主梁140的前板面平行接触，能够阻挡内端梁小车120继续前行。第二活动挡块机构中的第二活动挡块116向内转动时，受限位块的阻挡，第二活动挡块116与主梁140的后板面平行接触，将主梁140卡在第一活动挡块115与第二活动挡块116之间，防止内端梁小车120回退。之所以选用油缸117，是因为油缸117具有阻尼性和抗冲击性，在阻挡内端梁小车120时，能够吸收来自内端梁小车120的惯性冲击。

由于第一活动挡块机构和第二活动挡块机构关于圆立柱111的轴线对称设置，主梁140与圆立柱111的轴线对齐，而外端梁小车130上的主动轮132又与主梁140共线，因此在开始转弯时，天车100的主梁140位于弯轨102的起始半径上。这样的设计可以使天车100以最佳的状态进行转弯，防止车轮在转弯时因主梁140歪斜而发生啃轨现象。

参考图5，在外轨道一侧的厂房立柱103上设置有第三活动挡块机构，第三活动挡块机构为两个，对称设置，右侧的第三活动挡块机构在反向转弯时起作用。第三活动挡块机构由油缸、第三活动挡块134和支架构成，油缸用于驱动第三活动挡块134转动。在天车100开始转弯前，第三活动挡块134向内转动，阻挡外端梁小车130从直轨101向弯轨102运动。其目的是，通过第三活动挡块134对外端梁小车130的柔性碰撞，防止外端梁小车130过于靠前或靠后，使外端梁小车130上的主动轮132位于弯轨102的起始点，从而在外端梁小车130的一侧，保证天车100的主梁140位于弯轨102的起始半径上。天车100开始转弯后，第三活动挡块134回缩，脱开对外端梁小车130的阻挡。

控制系统用于控制第一驱动单元114、第二驱动单元121、第三驱动单元131和两个油缸117。参考图5和图6，控制系统包括第一接触开关151、第二接触开关152和第三接触开关153。其中，第一接触开关151用于检测内端梁小车120位于哪一根直轨101上，第二接触开关152用于感知转台110的起始角转位，第三接触开关153触发后用于使内端梁小车120停止运动，第四接触开关154用于感知转台110的终止角转位。图6中，第三接触开关153设置了两个，这是冗余设计，防止因某一个第三接触开关153发生故障而不能使内端梁小车120停车，发生安全事故。第一接触开关151也是两个，对称设置。右侧的第一接触开关151也是用于检测内端梁小车120位于哪一根直轨101上，在反向转弯时起作用。

天车100直行时，控制系统使第二驱动单元121和第三驱动单元131进行等速驱动。在天车100转弯时，控制系统使第一驱动单元114与第三驱动单元131进行差速驱动。值得注意的是，由于弯轨102的半径是固定的，第一驱动单元114中的减速机与第三驱动单元131中的减速机，其减速比在设计时已经固化，二者的减速比满足天车100在转弯时的差速比，不会发生卡死现象。

为了进一步地阐述本天车100的转弯过程，本发明还公开了一种实现天车100急转弯的方法，该方法包括以下步骤：

S1：参考图5、图6和图7，天车100由直轨101向弯轨102方向运动时，首先触发第一接触开关151，此时控制系统判断出内端梁小车120位于哪一根直轨101上，然后通过检测第二接触开关152的状态，判断出转台110是否位于起始角位，转接轨113是否与该直轨101对接。随后，控制系统通过油缸117使第一活动挡块115挡块向内转动，防止内端梁小车120从转接轨113的末端掉落。同时，控制系统也通过对应的油缸117使第三活动挡块134向内转动。

S2：参考图7和图10，天车100继续向前运动，当内端梁小车120运动到转接轨113上时，触发第三接触开关153，控制系统通过控制第二驱动单元121使内端梁小车120停止运动。此时，第一活动挡块115与主梁140的前板面平行接触，阻挡内端梁小车120继续前行。然后，控制系统通过油缸117使第二活动挡块116向内转动，第二活动挡块116与主梁140的后板面平行接触，将主梁140卡在第一活动挡块115与第二活动挡块116之间，防止内端梁小车120回退。此时，通过第一活动挡块115、第三活动挡块134对内端梁小车120、外端梁小车130进行柔性碰撞，使天车100的主梁140位于弯轨102的起始半径上。此后，第三活动挡块134回缩，脱开对外端梁小车130的阻挡。

S3：参考图11，控制系统控制第一驱动单元114，使第一驱动单元114与第三驱动单元131进行差速驱动，驱动天车100在弯轨102上转弯。

参考图6、图7和图12，当第四接触开关154触发时，控制系统判断出转台110位于终止角位，转接轨113的另一端已与另一根直轨101对接。然后，控制系统通过第一驱动单元114使转台110停止转动。与此同时，控制系统使第一活动挡块115回缩，脱开对内端梁小车120的阻挡，再通过第一驱动单元114驱动内端梁小车120，使内端梁小车120与外端梁小车130在直轨101上同向同速运动，完成急转弯。

上述描述只是天车从左侧直轨向右侧直轨转弯，当天车从右侧直轨向左侧直轨转弯时，只是将转台的角位换为起始角位，需要将第四接触开关与第二接触开关的作用进行互换，还要将第一活动挡块与第二活动挡块的动作进行互换，其余的步骤是相同的。上述转弯步骤可以通过PLC进行编程控制，还可以将转弯程序进行模块化，只需要按动一个按钮就能够使天车完成自动转弯。

本实施例是以180°的急转弯为例，应该理解的是，本发明还适用于90°或其它角度的急转弯，也同样适用于S形的连续急转弯。

由上述可知，本发明解决了天车不能实现急转弯的难题，使天车能够在相邻跨区内运动，扩大了天车的运行区域。

未详述部分为现有技术。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种能够实现急转弯的天车，其特征是：包括：

一对轨道，其外轨道由直轨和弯轨连接而成，其内轨道由两根断接的直轨构成；

转台，具有第一驱动单元，在第一驱动单元的驱动下，转台能够定角度旋转；在转台上安装有转接轨，转台位于起始角时，转接轨的一端与内轨道中的一根直轨对接；转台位于终止角时，转接轨的另一端与内轨道中的另一根直轨对接；

内端梁小车，具有第二驱动单元，内端梁小车的前后轮距小于转接轨的长度；

外端梁小车，具有第三驱动单元，与第三驱动单元连接的主动轮设置于外端梁小车的中间部位；

固定单元，设置在转台上，用于固定内端梁小车，使天车的主梁位于弯轨的起始半径上；所述固定单元包括关于转台轴线对称设置的第一活动挡块机构和第二活动挡块机构，第一活动挡块机构和第二活动挡块机构均包括驱动缸和挡块，其中，驱动缸与挡块铰接，用于驱动挡块转动；所述固定单元还包括第一接触开关、第二接触开关和第三接触开关，第一接触开关用于检测内端梁小车位于哪一根直轨上，第二接触开关用于感知转台的起始角转位，第三接触开关触发后用于使内端梁小车停止运动，第四接触开关用于感知转台的终止角转位；当内端梁小车运动到转接轨上时，第一活动挡块机构动作，阻挡内端梁小车继续运动，随后第二活动挡块机构动作，卡住内端梁小车；当转台完成转角后，第一活动挡块机构脱开对内端梁小车的阻挡；

控制系统，用于控制第一驱动单元、第二驱动单元和第三驱动单元，天车直行时，使第二驱动单元和第三驱动单元进行等速驱动；在天车转弯时，使第一驱动单元与第三驱动单元进行差速驱动。

2.如权利要求1所述的一种能够实现急转弯的天车，其特征是：在第一活动挡块机构和第二活动挡块机构之间设置有限位块。

3.如权利要求1所述的一种能够实现急转弯的天车，其特征是：所述外端梁小车具有两个万向支撑轮，两个万向支撑轮位于外端梁小车的两端；万向支撑轮具有一个垂直设置的转轴，轮体相对于转轴偏心设置。

4.如权利要求1所述的一种能够实现急转弯的天车，其特征是：所述天车还包括第三活动挡块机构，在天车开始转弯前，第三活动挡块机构动作，阻挡外端梁小车从直轨向弯轨运动；天车开始转弯后，第三活动挡块机构脱开对外端梁小车的阻挡。

5.如权利要求1所述的一种能够实现急转弯的天车，其特征是：内轨道中的两根直轨平行设置或呈夹角设置。

6.应用于如权利要求1所述天车的一种实现天车急转弯的方法，其特征是：包括以下步骤：

S1：天车由直轨向弯轨方向运动时，首先触发第一接触开关，此时控制系统判断出内端梁小车位于哪一根直轨上，然后通过检测第二接触开关的状态，判断出转台是否位于起始角位，转接轨是否与该直轨对接；随后，控制系统使第一活动挡块机构中的挡块伸出，防止内端梁小车从转接轨的末端掉落；

S2：天车继续向前运动，当内端梁小车运动到转接轨上时，触发第三接触开关，控制系统通过控制第二驱动单元使内端梁小车停止运动；然后使第二活动挡块机构中的挡块伸出，卡住内端梁小车；此时，天车的主梁位于弯轨的起始半径上；

S3：控制系统控制第一驱动单元，使第一驱动单元与第三驱动单元进行差速驱动，驱动天车在弯轨上转弯；当第四接触开关触发时，控制系统判断出转台位于终止角位，转接轨的另一端已与另一根直轨对接，然后通过第一驱动单元使转台停止转动；与此同时，控制系统使第一活动挡块机构中的挡块回缩，脱开对内端梁小车的阻挡，然后通过第一驱动单元使内端梁小车与外端梁小车在直轨上同向同速运动。

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