CN1448332A - 具有自升式桅杆的起重机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于起重机的自升起桅杆的方法和装置，该起重机具有一个可旋转地安装在一个下部装置上的上部装置，以及一个可枢轴地安装在该上部装置的吊杆，所述的吊杆由一个吊杆提升装置和一个可枢轴地连接在该上部装置上的桅杆来支撑。所述的起重机还包括一个自升式桅杆装置，用于当该桅杆没有和该吊杆连接并且也没有由所述的吊杆提升装置来支撑时，控制该桅杆的位置。所述的吊杆提升装置包括：一个桅杆提升轭，其可枢轴地连接到上部装置上，一个液压桅杆提升缸，其可枢轴地连接在该上部装置和所述的桅杆提升轭之间，以及一个液压系统，其可控制所述的液压桅杆提升缸。

Description

具有自升式桅杆的起重机

技术领域

本申请涉及一种诸如起重机的建筑设备。尤其涉及一种起重机，其具有多个独特和有创造性的方面，例如一种自升式桅杆，一种用于提升桅杆的液压系统，以及一种基于微处理器的控制器，其用于控制桅杆提升的工作过程。本申请也涉及自升式桅杆和组装起重机的方法。建筑设备，例如起重机或挖土机，必须常常从一个施工现场移动到另一个现场。

背景技术

当起重机或挖土机是很大和很重的时候，移动该机器就成为了很艰巨的任务。例如，道路限制了车轴必须遵守的载荷，而且高架的障碍物限定了距离的移动，不利于选择到施工现场的路径。

为了提高诸如起重机的大型建筑设备的可移动性，一种解决办法是将它们拆卸成小的、更容易处理的部件，可以将拆卸出的部件运送至新的施工现场，在那里再重新组装。

通常的方法是使用一个辅助起重机来将该起重机拆卸成单独的部件，然后用辅助起重机将单独的部件装到各自的运送拖车上。一到新的施工现场，就使用另一个辅助起重机卸下这些部件，并重新组装成起重机。由于大型起重机的部件重量可多达80,000磅，因此所需要的辅助起重机的能力也就意味着需要一笔非常昂贵的运送费用。

结果，设计者们已经尝试开发用于组装和拆卸起重机的自控制系统。开发的大多数自控制系统主要是针对只需拆卸成极少数部件的小型起重机而言的。

然而，大型起重机的自控制系统的开发却受到限制。原因之一是需要将大型起重机拆卸成很多的部件，这样拆卸和组装过程很费时间，例如，一个大重量的起重机通常使用一个复杂且笨重的索具系统来控制吊杆的角度。吊杆索具系统的组成部件，诸如平衡物，桅杆和钢缆索具，对于运输来说是很重并且难以拆卸的。限制现有技术中的自组装式起重机研制成功的另一个原因是，它们通常依靠只用来组装和拆卸起重机的额外的起重机部件。例如，一些自组装式起重机需要钢索导向装置和在吊杆连接端上的滑轮，这样在组装过程中，用负载提升绳索和吊杆连接端来提升各种起重机的部件。

在现有技术中，美国专利No.5,484,069公开了一种用于组装和拆卸通常的大载量履带起重机的方法，名称是“用于自组装履带起重机的方法”(‘069专利)，特别是，此专利是针对一种履带起重机而言的，其具有一个由后联结装置支撑的桅杆。

另一个现有技术是美国专利No.6,062,405公开了一种用于组装和拆卸另一种履带起重机的方法，名称是“液压桅杆提升缸起重机”(‘405专利)，本专利是针对使用液压缸来控制吊杆角度的起重机而言的。

‘069专利和‘405专利都是自组装式起重机的例子，为了将部件装配到起重机上，该起重机需要使用吊杆连接端来提升和确定部件的位置。因而，为了进行自组装操作，在连接端上必须设有额外的滑轮。因此希望提供一种自组装式的起重机和自组装的方法，而且在自组装过程中，其可减少或者至少降低吊杆连接端的使用。

除上述外，一些型式的起重机还使用一个移动或者活动的桅杆。具有移动或者活动桅杆的起重机通过一个或者多个吊杆悬架直接连接到吊杆上，吊杆的角度由吊杆提升装置来控制，其连接在桅杆和起重机的上部装置之间。桅杆和吊杆随吊杆角度的改变而一起移动。为了便于在施工现场之间的运送，桅杆通常必须与吊杆分开，并在起重机顶部水平地收起。而且，这些类型的起重机上的桅杆通常很长且很重，因而在组装过程中是难以控制的。所以就希望提供一种具有自升式桅杆的起重机，还希望提供一种控制桅杆自升过程的系统和方法，其是安全，有效并容易实现的。

发明内容

在优选的实施例中，本发明提供了一种起重机，其具有一个可旋转地安装在一个下部装置上的上部装置，一个可枢轴地安装在该上部装置的吊杆，一个可枢轴地安装在该上部装置并与吊杆悬挂连接的桅杆，和一个连接到桅杆上用于控制吊杆角度的吊杆提升装置。本发明还包括一个自升式桅杆装置，用于当桅杆没有和吊杆连接时控制桅杆的位置。该自升式桅杆装置包括一个桅杆提升轭，一个液压桅杆提升缸和一个液压系统。

桅杆提升轭枢轴地安装在上部装置上并最好使其旋转轴线与桅杆的旋转轴线相对准。当桅杆没有处于桅杆操作范围时，将该桅杆提升轭设定成接合并支撑桅杆，而且当桅杆处于桅杆操作范围时，其与桅杆脱离接合，当桅杆处于桅杆操作范围时，通过吊杆提升装置可支撑该桅杆。

液压桅杆提升缸可枢轴地连接在该上部装置和桅杆提升轭之间。该液压桅杆提升缸是可伸展和缩进的，这样可以旋转桅杆提升轭。液压系统可控制液压桅杆提升缸的伸展和缩进。

该自升式桅杆的优选方法包括以下步骤：首先，当桅杆处于该上部装置的后部的向后延伸的收藏位置时，将桅杆与桅杆提升轭接合；然后，伸展桅杆提升缸使桅杆提升轭沿第一方向旋转，从而向上枢轴地转动该桅杆，使其从该收藏位置朝向前倾斜的位置转动。当该桅杆处于此向前倾斜的位置时，再借助该吊杆提升装置支撑该桅杆，同时桅杆提升缸缩进使桅杆提升轭沿第二方向旋转从而使所述的桅杆提升轭脱离与该桅杆的接合。然后，延伸该吊杆提升装置从而朝在上部装置前面、向前延伸的非常靠前位置降低该桅杆，然后在此位置上该桅杆与桅杆提升轭进行接合。随后，伸展该液压桅杆提升缸使该桅杆提升轭沿第一方向旋转，从而向后枢轴地转动该桅杆到非常靠前的位置。然后，将该桅杆连接到吊杆上。

该自升式桅杆装置和方法允许在装配过程中不再需要其它的起重机，就能提升和降低该桅杆，并能克服上面提到的许多问题。尤其是，该自升式桅杆装置和方法允许该桅杆从位于上部装置的后部上的收藏位置升起并降低。该装置和方法还允许该桅杆从在上部装置前面的非常靠前的位置升起并降低。此外，在起重机自组装和自拆卸过程中，该装置和方法还允许该桅杆用于提升和装配起重机部件。

结合下面的权利要求书以及对本发明的结构和操作的详细说明，将会更清楚地理解本发明这些和其它优点以及本发明本身。而且，应该清楚的是，本发明还可用于其它类型地起重机、机器或设备。

附图说明

图1为本发明具有自升式桅杆的整体起重机的右侧面立体视图；

图2为桅杆处于收藏位置的部分装配起重机的左侧立体视图；

图3为沿图2中的3-3线剖开的起重机的局部截面视图，示出了自升式桅杆装置的位置；

图4为图3中的细节A的放大视图，示出了一种自升式桅杆装置的主要部件；

图5为沿着图3中的5-5线剖开的起重机的局部截面视图，示出了自升式桅杆装置的位置；

图6为图5中的细节B的放大视图，示出了一种自升式桅杆装置的主要部件；

图7-10为在自升式桅杆操作过程的前后阶段中，起重机的右侧面立体视图；

图11-14为在自升式桅杆操作过程的前后阶段中，自升式桅杆装置的示意图；

图15-16为在吊杆装配的前后阶段中，起重机的右侧面立体视图；

图17为在自升式桅杆操作过程中，桅杆提升时起重机上部装置的等轴视图；

图18为用于控制自升式桅杆装置的液压系统的示意图。

具体实施方式

尽管本发明可用于各种类型的起重机或建筑设备，但是本发明的优选实施例还是结合图1中的履带式起重机10来说明。该履带式起重机10包括一个设有转台14的上部装置12，该转台14通过一个摆动支座18可旋转地连接到一下部装置16上。该下部装置16包括一个车体20、配重22以及两个独立驱动的履带24。

上部装置12包括一个可枢轴地连接到该上部装置12上的吊杆26。该吊杆26包括一个吊杆顶端28和一个锥形的吊杆连接端30。该吊杆26还包括一个或多个吊杆插入件32，将该插入件连接在吊杆顶端28和吊杆连接端30之间以增加吊杆26的整体长度。桅杆34可枢轴地连接在上部装置12上。通过一个或多个吊杆悬架36将吊杆26连接到桅杆34上。

吊杆26的角度可通过吊杆提升装置38来控制，将该吊杆提升装置38连接在上部装置12和桅杆34之间。如图17所示，吊杆提升装置38包括一个吊杆提升绳索40，该绳索40可绕过(穿过)位于桅杆34的上端的一个滑轮组件42和位于该上部装置12的后端的滑轮组件44。通常将吊杆提升绳索40的一端固定在上部装置12上，而将其另一端固定或缠绕在吊杆提升滚筒46上。

桅杆34在远离吊杆26的轴线位置上支撑着吊杆提升装置38和吊杆悬架36之间的连接件，以最恰当提供吊杆悬架36和吊杆提升装置38中的支承力。这种结构还允许吊杆提升装置38能分出一个垂直于吊杆26的轴线的一个分力。通过吊杆悬架36将该力传递到吊杆26的端部。由于吊杆26的重量比桅杆34和吊杆提升装置38的重量要大的多，所以只要吊杆26处于起重机10的正常操作范围之内，该吊杆提升绳索40和吊杆悬架36就总是处于拉紧状态。相反，只要吊杆26处于起重机10的正常操作范围之内，该桅杆34就总是处于压缩状态。为了避免吊杆超出一安全操作角度(参见图1)而设有一个挡块48。

吊杆提升滚筒46沿一个方向(例如顺时针)的旋转将收回吊杆提升绳索40，从而缩短吊杆提升装置38的长度并将桅杆34的上端拉向上部装置12的后端。这反过来会升高吊杆26的端部(即增加吊杆的角度)。同样地，吊杆提升滚筒46沿相反方向(例如逆时针)的旋转将放出吊杆提升绳索40，从而增加吊杆提升装置38的长度，并且在吊杆26的重量作用下，向远离上部装置12的后端方向拉动桅杆34的上端。这种作用会导致降低吊杆26的端部(即减小吊杆的角度)。

上部装置12还包括一条或更多条的用于提升负载的负载提升钢索50。每条负载提升钢索50可绕过(穿过)由上部装置12的转台14所支撑的负载提升绳索滚筒52。该负载提升绳索滚筒52可旋转地拉出或收回该负载提升钢索50。该负载提升钢索50可绕过位于吊杆顶端28上的多个吊杆顶端滑轮54。该吊杆还包括一个或者多个连接在吊杆26的上表面上的钢索导向装置56从而避免了负载提升钢索50与吊杆26的网格状结构发生干涉。在每个负载提升钢索50上通常连接有一个钩状块体(没有示出)。

如图17所示，上部装置12还包括一个例如柴油机的发电装置58以及一个配重组件22(如图1)。该发电装置58为起重机10的各种机械和液压操作提供动力，这些操作包括履带24的运动，转台14的转动，负载提升绳索滚筒52的转动，吊杆提升滚筒46的转动。起重机10的各种功能的操作都是由操作者的司机室来进行控制的。

在图示的优选实施例中，桅杆34是由具有隔开的矩形支柱62的钢架构成的。该桅杆34不应该同负载提升钢索50或吊杆挡块48发生干涉。另外，如图2所示，当为了运输已经拆卸开起重机10时，应该将桅杆设计成能允许该桅杆低至位于上部装置12的顶端上的一个大体上为水平的收藏位置。这就允许拆卸开的起重机10的整体高度可减至最小，从而在施工现场之间来回移动过程中就不会受到道路高度的限制。正如下面将说明的是，桅杆34在移动过程中通常是不能拆卸下来的。将桅杆34也设计成可使其能低至位于工作装置的前部的、大体上水平的非常靠前的位置上。正如下面将要说明的是，希望将桅杆34降低到非常靠前的位置上从而允许从地面上就可接近该桅杆34的上端。

优选实施例的起重机10还包括一对自升式桅杆组件64，其用于在起重机的装配和拆卸过程中提升和降下桅杆34。如图2-6所示，该自升式桅杆组件64每一个都包括一个桅杆提升轭66，其由位于上部装置12的每一侧上的一个桅杆支撑架68来可枢轴地支撑着。桅杆34的每个支柱62的下端同样是由桅杆支撑架68来支撑。最好将这些部件设置成可使桅杆34和桅杆提升轭66具有绕上部装置12旋转的相同的轴线70。然而，值得注意的是，并不需要使桅杆提升轭66的旋转轴线与桅杆34的旋转轴轴线重合。如图17所示，优选实施例的每个桅杆支撑架68包括一对垂直壁72，其设置在桅杆34的支柱62的每一侧上。该桅杆提升轭66沿着桅杆支撑架68的内侧而设置(即对着桅杆34的支柱62的内侧)(如图3)。桅杆34的每一个支柱62都由一个支撑销74来支撑，该销74穿过每个桅杆支撑架68的垂直壁72而延伸。该桅杆提升轭66同样也是由该支撑销74来支撑的。

如图6所示，每个桅杆提升轭66包括一个前臂76和一个后臂78。每一个前臂76和后臂78都包括一个位于其上表面上的接合狭槽80，82。正如下面将详细说明的是，将接合狭槽82，80设计成可与位于桅杆34的每一个支柱62的内侧面上的提升销相接合。在优选的实施例中，在前臂76上的接合狭槽80和在后臂78上的接合狭槽82相对转轴70分开160°的角度，该角度是在支撑销74的上面沿着一条弧线测量得到的。换句话说，如果桅杆提升轭66处于后臂78水平(即平行于地面)并且朝向起重机10的后部(即位于转轴70的后方)而设置，那么前臂76将朝向起重机10的前部(即位于转轴70的前方)并且与水平面成20°的角度而设置。

每一个自升式桅杆组件64还包括一旋转臂86，其可枢轴地连接在支撑销74上从而可以绕转轴70枢轴地转动。该旋转臂86是通过焊接或其它的方式紧固在桅杆提升轭66上的，这样使该旋转臂86和桅杆提升轭66能作为一个部件而绕转轴70来旋转。换言之，旋转臂86和桅杆提升轭66一起旋转。在图示的优选的实施例中，旋转臂86是桅杆提升轭66的一个子部件。每一个自升式桅杆组件64还包括一液压的桅杆提升缸88，其连接到该旋转臂86的一端上。特别是，将该桅杆提升缸88的上端(即活塞杆)与旋转臂86的一端相连，而将该桅杆提升缸88的下端(即缸腔)与上部装置12相连。如图6所示，将桅杆提升缸88设置成其伸出或缩回会依次引起旋转臂86和桅杆提升轭66绕转轴70的旋转(即枢转)。正如同下面所述，最好将桅杆提升缸88和旋转臂86设置成能使将桅杆提升缸88的伸出或缩回引起桅杆提升轭66旋转大约115°的角度。例如，当桅杆提升缸88完全缩回时，后臂76将呈水平状态(即与地面平行)并朝向起重机的后部。当桅杆提升缸88完全伸出时，后臂76将以与水平面成65°的角度而朝向起重机10的前面设置。桅杆提升缸88的伸出或缩回是由一个液压系统来控制的(下面将详述)。

参考图7-16和上面的描述对该自组装式履带起重机10进行说明。

参照图7，将该已拆卸的履带起重机10在一个运输拖车(没有示出)上运送到施工现场。附加的部件，例如吊杆顶端28，吊杆插入件32以及配重32在它们组装在起重机10上之前，通过单独的运输拖车(没有示出)进行运输。尽管在图示的优选的实施例中，在施工现场之间的运输过程中，履带24保持装配在起重机10上，但是在自组装过程中这些部件还是可以相对该起重机10单独和可组装地运送。美国专利5,427,256，名称为“起重机上部装置与下部装置的安装系统”中公开了用于将履带24组装到车体20上的一种方法和装置。另一种将履带24组装到车体20上的一种方法公开在美国专利5,823,279，名称为“车体与履带的连接”中。

如图5和7所示，在局部可拆卸起重机10从一个施工现场运送到另一个施工现场的过程中，该桅杆34保持与上部装置12进行连接。如上所述，由于桅杆34是一个大且重的部件，其优点在于可保持桅杆34装配在起重机10上。这也避免了从桅杆34和上部装置12之间拆卸吊杆提升装置38。不过，为了便于运输，需要将桅杆34设置在位于上部装置12的顶部之上，处于倒下的、水平的位置。将桅杆34设置在此位置上可以使该局部可拆卸起重机10的总体高度和长度降低，从而消除大部分的空中的障碍物并减少所需运输车辆的长度。而且，将桅杆34收藏在上部装置12的后部可允许桅杆的重量能更多地分配在输送车辆(没有示出)的前轴和后轴之间。当道路限制车轴必须遵守的载荷时，这点就重要了。

参照图6-16和上面对自升式桅杆组件64的描述说明该自升式桅杆34的优选的方法。如图6和7所示，当将桅杆34收藏在上部装置12的后部上时，将在桅杆34的每一个支柱62的内侧上的提升销84设置在桅杆提升轭66的后臂76上的后接合狭槽82中。更好的是，不将提升销84直接放置在后接合狭槽82的底部表面上。这避免了在运输过程中可能发生移动或受到振动的桅杆34碰撞桅杆提升轭66。

如图6所示，桅杆提升轭66的后臂76大体上处于水平状态。这是指桅杆提升轭66处于收藏位置时。更可取的是，在后臂76上的后接合狭槽82的中心大体上与桅杆34的转轴70位于相同的高度(或者有点低)。为了便于说明该桅杆自提升操作过程，该桅杆提升轭66和桅杆34的方位是以从转轴70的后部延伸的一条水平线来测得的角度。当桅杆提升轭66处于收藏位置时，将其确定为0°方位。当桅杆34处于收藏位置时，同样将其确定为0°方位。当桅杆提升轭66处于收藏位置时(即为0°)，桅杆提升缸88完全缩回。当处于收藏位置时，桅杆34，桅杆提升轭66，以及桅杆提升缸88的相对位置如示意图11所示。

当然，值得注意的是如果桅杆提升轭66的转轴不与桅杆34的转轴重合时，那么这些部件之间的相对角度可能会不同。例如，如果桅杆提升轭66的转轴低于桅杆34的转轴，那么当桅杆34是水平时，后臂76可能会位于水平线之上的一个角度。

为了启动该桅杆自提升操作过程，该桅杆提升缸88伸出以便向旋转臂86的一端施加一力，从而引起桅杆提升轭66沿顺时针方向旋转(如图6所示)。当该桅杆提升轭66的后臂76向上摆动时，后接合狭槽82可与桅杆34上的提升销84接合，如图8所示，进一步使该桅杆提升缸88伸出，以便继续转动该桅杆提升轭66从而沿离开收藏位置和远离上部装置12的方向向上枢轴转动桅杆34。当该桅杆34向上枢轴转动时，吊杆提升装置38必须同时伸长以允许桅杆34的上端自由地沿远离上部装置12的后端的方向移动。如上所述，通过吊杆提升滚筒46的旋转以便放出吊杆提升绳索40来使该吊杆提升装置38伸长。正如下面将详细说明的一样，在吊杆提升装置38中保持轻微的拉紧以便保持控制桅杆34。在吊杆提升装置38中也保持轻微的拉紧以便，例如保持吊杆提升绳索40适当地缠绕在吊杆提升滚筒46上。值得注意的是如图8所示，桅杆34和桅杆提升轭66都具有大体上0°的角度。

如图9所示，连续伸出该桅杆提升缸88直至该桅杆34转过垂直位置并达到大体上115°的桅杆角度。在115°的桅杆角度时，该桅杆的重心的位置和重量足够维持桅杆34处于向前倾斜的位置。换言之，一旦桅杆34达到115°的桅杆角度，那么该吊杆提升装置38就能安全地支撑该桅杆34。尽管该角度被认为是桅杆34的安全操作范围的上限，此时仅使用吊杆提升装置，应当懂得通过利用与桅杆提升轭66相结合的吊杆提升装置38，该桅杆34可用在上述范围之上。换言之，而且正如下面所述，该桅杆34可通过利用吊杆提升装置38以及桅杆提升轭66而在90°至115°的角度内进行操作。在此位置上，桅杆34、桅杆提升轭66以及桅杆提升缸88的相对位置如图12所示。

当然，值得注意的是，当桅杆34到达垂直位置时，它会变得不稳定，而且相应于风载荷或来自起重机的振动会发生不可预知的移动。这样，当桅杆34到达垂直位置时，吊杆提升装置38保持拉紧就是很重要的了。换言之，当桅杆提升轭66沿一个方向(即朝起重机10的前部推该桅杆34)向该桅杆34施加一个力时，该吊杆提升装置38必须同时沿着相反的方向(即朝起重机10的后部拉该桅杆34)向桅杆34施加一个力。这两个相反的力使该桅杆34变得稳定。

同样的，当桅杆34经过(即转过)垂直位置时，通过桅杆提升轭66在桅杆34上的向前的压力被保持住。这种向前压力保持桅杆34在吊杆提升装置38的作用下或者任何施加在该桅杆34的风载荷作用向后倾斜。如上所述，一旦桅杆达到115°的角度，该桅杆的重心的位置和重量足够维持桅杆34处于向前倾斜的位置，而且不再需要该桅杆提升轭66向该桅杆34施加压力。

在超过115°的桅杆角度时，通过连续地延伸该吊杆提升装置38而使该桅杆34向起重机10的前部降低。同时，桅杆提升缸88缩回，以便旋转桅杆提升轭66使其回到收藏位置(即0°)。当桅杆提升轭转回收藏位置(沿图9所示的逆时针方向)，该后接合狭槽82脱离并移出位于桅杆34的支柱62上的提升销84。换言之，一旦桅杆34超过115°的角度时该，桅杆34就不再由桅杆提升轭66支撑。

如图10所示，通过吊杆提升装置38的延伸可进一步降低桅杆34，直到桅杆34达到大体上为160°的桅杆角度(即从起重机的前部测量得到在水平面之上20°)超过此角度，吊杆提升装置38不再安全的支撑桅杆34，这是因为由吊杆提升装置38施加到该桅杆34上的力的方向基本上平行于该桅杆34，因此没有施加垂直于该桅杆34上的足够的力，从而阻止桅杆34绕转轴70连续旋转。而且吊杆提升装置38以这些角度施加到该桅杆34上的力还可能引起桅杆34弯曲。

尽管当仅使用吊杆提升装置38时，160°被认为是桅杆34的安全操作范围的下限，显然通过利用单独或者和吊杆提升装置38结合的桅杆提升轭66，桅杆34还可在此范围之下使用。换言之，通过利用桅杆提升轭66，该桅杆34能够在160°到180°范围内进行操作。

当桅杆34接近160°的桅杆角度时，该桅杆提升缸88缩回，从而将桅杆提升轭66旋转至收藏位置(即0°)。如上所述，当优选实施例中的桅杆提升轭66处于收藏位置时(参见图6)，桅杆提升轭66的前臂76位于与水平线大体呈20°角度，在此位置上，当桅杆34处于160°的桅杆角度时(即在水平面之上20°)，前臂76上的前接合狭槽80与位于桅杆34的支柱62上的提升销84接合。换言之，当桅杆34达到此范围的下限时，其能够由吊杆提升装置38单独支撑，将桅杆提升轭66定位在能够支撑桅杆34的位置上。在此位置上，桅杆34、桅杆提升轭66和桅杆提升缸88的相对位置如图13所示。当然，如果桅杆提升轭66的旋转中心不与桅杆34的旋转中心重合，这些角度也不同。

为了进一步降低桅杆34(即超过160°的桅杆角度)，延伸桅杆提升缸88从而旋转桅杆提升轭66(沿图10的顺时针方向)并因而降低前臂76。由于吊杆提升装置38几乎与该桅杆34平行，所以桅杆提升轭66支撑着全部桅杆34的重量。然而，还必须通过桅杆提升轭66延伸吊杆提升装置38从而降低桅杆34。

在该自组装式起重机10的优选方法中，通过桅杆提升缸88的延伸，该桅杆34被降低至大体上为177°的桅杆角度(参见图14)。在此角度上，桅杆34的端部低至地面从而允许负载提升钢索50的索具绕过桅杆34端部的滑轮组件42。一旦装配上负载提升钢索50，通过桅杆提升缸88的缩回，然后将桅杆34升回至160°的桅杆角度(即在水平面之上多20°)(参见图10)。一旦桅杆34已经升至160°的桅杆角度，那么就能单独使用吊杆提升装置38来控制桅杆34的角度。

当负载提升钢索50悬挂在桅杆34上时，可将该桅杆34用于提升和确定其它的起重部件相对起重机10的位置。例如，如果履带24没有提前装配到起重机10上，其能被提升起来，确定位置，并装配到起重机10上。同样的，此时也可将配重22装配到起重机10上。依次如图15和16所示，还可用桅杆34将吊杆连接端30、吊杆插入件32以及吊杆顶端28装配到起重机10的上部装置12上。

当利用吊杆34来装配其它的起重机部件时，最好将该吊杆提升缸88完全延伸出来从而将桅杆提升轭66设置在115°的角度上，当处于此角度时，桅杆提升轭66可用作该桅杆34的挡块从而避免桅杆34意外的向后转过垂直位置并与上部装置12的后部发生碰撞。这点在靠近起重机10装配部件，例如履带24时尤其重要，这是因为该桅杆34必须设置在非常靠近垂直方向的位置上(即90°的桅杆角度)。如上所述，当桅杆34在基本垂直的位置上是非常不稳定的。此外，当桅杆34处于115°到90°之间时，必须通过利用与吊杆提升装置38结合的桅杆提升轭66来控制该桅杆34。

一旦将吊杆26和其它的起重机部件装配到起重机10上，桅杆34将朝起重机的前部降低并且为了最终的悬挂降低吊杆26的顶端。利用与上述的相同的操作方法，当桅杆34的角度大于160°(即在水平面之上20°之内)时，利用桅杆提升缸88和桅杆提升轭66来降低桅杆34。当桅杆34依靠在吊杆26的顶端上时，负载提升钢索50可绕位于吊杆顶端28的端面上的滑轮54，而且同样将吊杆悬架36连接到其上。

一旦吊杆26的最终悬挂完成之后，就使用该桅杆提升缸88和桅杆提升轭66提升该桅杆34至160°的桅杆角度(即在水平面之上20°之外)。在此桅杆角度时，通过吊杆提升装置38来提升和控制该桅杆34从而向远离地面的方向提升该吊杆26并使起重机10处于操作模式(如图1所示)。此时，桅杆提升缸88缩回从而使桅杆提升轭66返回到收藏位置。这就避免了在正常的起重机操作过程中，桅杆提升轭66与桅杆34的运动发生干涉。

该起重机10的自拆卸可通过与上述相反的顺序来完成。

尽管如上所述的桅杆34具有90°到180°之间的操作范围(当只使用吊杆提升装置38时在115°到160°之间)，应该注意到此范围只适用于在起重机自组装和自拆卸的过程中利用桅杆34的情况(即当利用桅杆34来提升和向起重机10上装配起重机部件时)。如图1所示，当将桅杆34连接到吊杆26上时，其具有不同的运动范围。这是因为吊杆26向该桅杆34的端部施加了一个显著的力，该力对等于吊杆提升装置38施加给该桅杆34上的力。这样，只要该吊杆26位于正常的操作范围之内，该桅杆34就很稳定。

同样的，上述的各种角度是由起重机10及其部件的几何形状来决定的。这样具有不同几何形状或不同部件的起重机就需要具有不同结构的桅杆提升缸，或具有不同冲程的桅杆缸。这样的改变或修改为起重机或相关机械领域的技术人员所公知的。

尽管起重机的操作者可用手进行控制和调节上述方法和特定的操作，但是这些操作最好能由一位于起重机10上的基于微处理器的控制器(即计算机)(没有示出)来协助或完成。尤其是，在桅杆自升起操作方法过程中，对桅杆提升缸88和吊杆提升装置38的控制是很困难的。例如，如上所述，当从收藏位置升起桅杆34时，操作者必须操作第一控制器来延伸桅杆提升缸88并转动桅杆提升轭66。而且，操作者必须同时操作第二控制器来延伸吊杆提升装置38。如果该吊杆提升装置38相对桅杆提升轭66的转动(以及桅杆34的移动)伸出得太快，那么在吊杆提升绳索40中就产生了太多的松弛，这就会发生与其它起重机部件之间的纠缠或者在滑轮组件42、44中发生缠绕，或者还可能使吊杆提升绳索40没有缠绕在吊杆提升滚筒46上。另一方面，如果该吊杆提升装置38相对桅杆提升轭66的转动太慢，那么桅杆34会在吊杆提升装置38和桅杆提升轭66的载荷作用下发生倒塌。而且，如上所述，当桅杆34靠近垂直位置或者在完全向前的位置上时(非常不稳定)，对吊杆提升装置38和桅杆缸的精确控制尤其重要。

除了上述之外，操作者在桅杆自升起操作方法过程中还可能忘记执行某些步骤。例如，操作者可能会忘记在将桅杆降低至操作范围的下限以下(即160°以下的桅杆角度)之前，先将桅杆提升轭66放置在收藏位置上。如果这样，那么桅杆34就会变得不稳定并且在靠近水平面时倒在地上。当利用桅杆34进行起重机装配时，操作者还可能忘记将桅杆提升轭66放置在桅杆挡块位置上(即115°)。因此，最好是在桅杆自升起操作过程中的至少一部分操作是由基于微处理器的控制器或计算机来协助或完成的。

如图18所示，自升起桅杆组件64的桅杆提升缸88可利用一个闭环的液压系统。然而，该闭环的液压系统是液压地连接到负载提升泵90(即用于旋转负载提升滚筒的液压泵)上的，该泵可供给液体压力。将基于微处理器的控制器连接到负载提升泵90、吊杆提升泵92、安装在每个桅杆提升缸88上的负载销(load pin)94、控制阀96和压力传感器98上。该控制器能接收到从每个负载销94、压力传感器98、桅杆角度指示器100和操作者控制手柄102上发出的电信号。从负载销94发出的电信号与在每个桅杆提升缸88上的桅杆载荷成比例。从压力传感器98发出的电信号与在负载提升泵90产生的液体压力成比例。从桅杆角度指示器100和操作者控制手柄102发出的电信号与桅杆的角度和手柄的位置成比例。该控制器能发出控制负载提升泵90流量和控制阀102位置的电信号。控制器中固有的软件能够经由吊杆提升泵92、负载提升泵90和控制阀96来半自动的控制桅杆的升起和降低操作。操作者的控制手柄102发出控制桅杆的升降命令。在提升或降低步骤中，吊杆提升绳索40和桅杆提升缸88必须同时(或者轮流)阻止桅杆发生跌落和/或抬起其至一位置。

在自升式桅杆34的优选方法中，起重机的操作者可利用计算机将起重机10设置为预备模式，然后起重机的操作者通过按住操作者控制手柄102来起动桅杆自升起操作过程。与此相对应，然后计算机同时开始放出吊杆提升绳索40和延伸出桅杆提升缸88从而升起桅杆34。

在优选的方法中，计算机保持吊杆提升装置38略微拉紧，这有助于在自升起操作过程中保持对桅杆34的控制。在提升/降低操作过程中，利用来自两个载荷销94、桅杆角度指示器100和压力传感器98中发出的电信号，可对负载提升泵90和吊杆提升泵92的流量进行控制，从而适当的抑制和提高在吊杆提升绳索40和桅杆提升缸88之间的载荷合并。

从桅杆角度控制器100和操作者的控制手柄102发出的电信号可用于依次将桅杆提升缸88和桅杆提升轭66设定在合适的位置，从而当桅杆34朝非常靠前的位置(即超过160°的桅杆角度时)，或者当其朝垂直的位置向后升起时，接收桅杆34。换言之，如果起重机10处于“准备”模式时，计算机将控制桅杆34的角度并且调节吊杆提升装置38和自升式桅杆组件64，从而在桅杆自升起操作过程中在任何时间都能保持对桅杆34的安全控制。

其它的传感器，例如压力和速度传感器也可以用于控制吊杆提升绳索的张力和速度，以便提供其他的控制结构来确保安全的桅杆34自升起和操作过程。

显然，本发明的方法和装置可以和各种形式的实施例相结合，虽然本申请只说明和描述了以上的几个实施例，但是在不偏离本发明的宗旨或基本特征范围内，其还可以具有其它的形式，上述实施例仅是为了说明而不是为了限制本发明的范围，因此，上述说明还体现在随后的权利要求书中，根据权利要求书等效的范围和含义所进行的改变都落入本发明的保护范围之内。

Claims (32)

1.一种起重机，其具有一个可旋转地安装在一个下部装置上的上部装置，以及一个可枢轴地安装在该上部装置的吊杆，所述的吊杆由一个吊杆提升装置和一个可枢轴地连接在该上部装置上的桅杆来支撑，所述的起重机还包括一个自升式桅杆装置，用于当该桅杆没有和该吊杆连接时控制桅杆的位置，所述的自升式桅杆装置包括：

a)一个桅杆提升轭，其可枢轴地连接到上部装置上并具有一个旋转轴，当所述的桅杆不能由所述的吊杆提升装置来支撑时，将该桅杆提升轭设定成接合并支撑该桅杆，而当所述的桅杆可由所述的吊杆提升装置来支撑时，其与桅杆脱离接合；

b)一个液压桅杆提升缸，其可枢轴地连接在该上部装置和所述的桅杆提升轭之间，所述的液压桅杆提升缸是可伸展和缩进的，这样可以使该桅杆提升轭绕所述的旋转轴旋转；

c)一个液压系统，其可控制所述的液压桅杆提升缸的伸展和缩进。

2.如权利要求1所述的起重机，其特征在于所述的桅杆提升轭包括一个前臂和一个后臂，当所述的桅杆处于在朝上部装置的后部一个大体上水平的收藏位置与一个大体上垂直的位置之间时，将所述的后臂设置成接合并支撑所述的桅杆；当所述的桅杆朝该起重机的前部处于基本水平的位置时，将所述的前臂设置成接合并支撑所述的桅杆。

3.如权利要求2所述的起重机，其特征在于每一个所述的后臂和前臂都包括一个可与该桅杆上的一提升件相接合的接合件，当所述的桅杆处于收藏位置和大体上垂直的位置之间时，在后臂上的接合件与所述的提升件相接合；当所述的桅杆朝该起重机的前部处于基本水平的位置时，在前臂上的接合件与所述的提升件相接合。

4.如权利要求2所述的起重机，其特征在于所述的自升式桅杆装置包括一对自升式桅杆组件，将每一个自升式桅杆组件设置成与所述的桅杆的一个支柱相接合。

5.如权利要求2所述的起重机，其特征在于所述的桅杆可转过大体上为180°的一个角度。

6.如权利要求2所述的起重机，其特征在于所述的桅杆提升轭还包括一个可枢轴地连接到所述的桅杆提升缸上的旋转臂。

7.如权利要求1所述的起重机，其特征在于还包括一个基于微处理器的控制器，其通过该吊杆提升装置的伸展和缩进来调节该液压桅杆提升缸的伸展和缩进。

8.如权利要求7所述的起重机，其特征在于该基于微处理器的控制器保持了在该吊杆提升装置中和在桅杆上的诸种力的适当平衡。

9.一种起重机，其具有一个可旋转地安装在一个下部装置上的上部装置，以及一个可枢轴地安装在该上部装置的吊杆，所述的吊杆由一个吊杆提升装置和一个可枢轴地连接在该上部装置上的移动的桅杆来支撑，将所述的吊杆提升装置连接在所述的上部装置的后部和所述的桅杆的上端之间，并且将吊杆悬架连接在所述的桅杆的上端和所述的吊杆之间，其特征在于所述的起重机还包括一个自升式桅杆装置，用于当该桅杆没有和该吊杆连接并且也没有由所述的吊杆提升装置支撑时提升和降低该桅杆，所述的自升式桅杆装置包括：

a)一个桅杆提升轭，其可枢轴地连接到上部装置上并具有一个旋转轴，所述的桅杆提升轭设有一个后臂，当所述的桅杆处于在朝上部装置的后部一个大体上水平的收藏位置与一个大体上垂直的位置之间时，将所述的后臂设置成接合并支撑所述的桅杆；而当所述的桅杆可由所述的吊杆提升装置来支撑时，所述的后臂与该桅杆脱离接合；

b)一个液压桅杆提升缸，其可枢轴地连接在该上部装置和所述的桅杆提升轭之间，所述的液压桅杆提升缸是可伸展和缩进的，这样可以使该桅杆提升轭绕所述的旋转轴旋转，以及

c)一个液压系统，其可控制所述的液压桅杆提升缸的伸展和缩进。

10.如权利要求9所述的起重机，其特征在于所述的桅杆提升轭还包括一个前臂，当所述的桅杆朝该起重机的前部处于基本水平的位置时，将所述的前臂设置成接合并支撑所述的桅杆，而当所述的桅杆由所述的吊杆提升装置来支撑时，所述的前臂与该桅杆脱离接合。

11.如权利要求10所述的起重机，其特征在于每一个所述的后臂和前臂都包括一个可与该桅杆上的一提升销相接合的接合狭槽，当所述的桅杆处于收藏位置和大体上垂直的位置之间时，在后臂上的接合狭槽与所述的提升销相接合；当所述的桅杆朝该起重机的前部处于基本水平的位置时，在前臂上的接合狭槽与所述的提升销相接合。

12.如权利要求11所述的起重机，其特征在于所述的自升式桅杆装置包括一对自升式桅杆组件，将每一个自升式桅杆组件设置成与所述的桅杆的一个支柱相接合。

13.如权利要求11所述的起重机，其特征在于所述的桅杆提升轭还包括一个可枢轴地连接到所述的桅杆提升缸上的旋转臂。

14.如权利要求11所述的起重机，其特征在于所述的桅杆提升轭可在一收藏位置和一桅杆挡块位置之间枢轴地转动，当该桅杆提升轭处于收藏位置时，所述的后臂通常是水平的；当该桅杆提升轭处于挡块位置时，所述的后臂通常是垂直的，通过液压桅杆提升缸的伸展和缩进可使所述的桅杆提升轭在该收藏位置和该桅杆挡块位置之间枢轴地转动。

15.如权利要求14所述的起重机，其特征在于所述的桅杆提升轭位于桅杆挡块位置时，该后臂可避免所述的桅杆倒在该上部装置的后部上。

16.如权利要求14所述的起重机，其特征在于所述的桅杆提升轭位于收藏位置时并且当所述的桅杆朝该起重机的前部处于基本水平的位置时，该前臂可避免所述的桅杆倒下。

17.如权利要求11所述的起重机，其特征在于当所述的桅杆没有连接在该吊杆上时，其可转过大体上为180°的一个角度。

18.如权利要求17所述的起重机，其特征在于在所述的桅杆没有连接在该吊杆上的情况下，当该桅杆是由该桅杆提升轭的后臂来支撑时，此时从收藏位置测得该桅杆的角度在大约0°到115°之间；而当该桅杆是由该吊杆提升装置来支撑时，此时该桅杆的角度在大约115°到160°之间，并且当该桅杆是由该桅杆提升轭的前臂来支撑时，此时该桅杆的角度在大约160°到180°之间。

19.如权利要求11所述的起重机，其特征在于在所述的后臂上的接合狭槽和在所述的前臂上的接合狭槽分开大约160°的角度，所述的角度是绕所述的桅杆提升轭的旋转轴测得的。

20.如权利要求9所述的起重机，其特征在于还包括一个基于微处理器的控制器，其通过该吊杆提升装置的伸展和缩进来调节该液压桅杆提升缸的伸展和缩进。

21.如权利要求20所述的起重机，其特征在于当所述的桅杆没有连接在该吊杆上时，该基于微处理器的控制器保持在该吊杆提升装置中和在桅杆上的诸力的适当平衡。

22.一种起重机，其具有一个可旋转地安装在一个下部装置上的上部装置，以及一个可枢轴地安装在该上部装置的吊杆，所述的吊杆由一个吊杆提升装置和一个可枢轴地连接在该上部装置上的移动的桅杆来支撑，将所述的吊杆提升装置连接在所述的上部装置的后部和所述的桅杆的上端之间，并且将吊杆悬架连接在所述的桅杆的上端和所述的吊杆之间，其特征在于所述的起重机还包括一个自升式桅杆装置，用于当该桅杆没有和该吊杆连接并且也没有由所述的吊杆提升装置来支撑时提升和降低该桅杆，所述的自升式桅杆装置包括：

a)一个桅杆提升轭，其可枢轴地连接到上部装置上并具有一个旋转轴，该旋转轴与该桅杆与该上部装置的枢转连接相重合，所述的桅杆提升轭包括一个后臂和一个前臂，当所述的桅杆处于在朝上部装置的后部一个大体上水平的收藏位置与一个大体上垂直的位置之间时，将所述的后臂设置成接合并支撑所述的桅杆；当所述的桅杆朝该起重机的前部处于基本水平的位置时，将所述的前臂设置成接合并支撑所述的桅杆，而当所述的桅杆由所述的吊杆提升装置来支撑时，所述的后臂和所述的前臂与该桅杆脱离接合；

b)一个液压桅杆提升缸，其可枢轴地连接在该上部装置和所述的桅杆提升轭之间，所述的液压桅杆提升缸是可伸展和缩进的，这样可以使该桅杆提升轭旋转，当所述的桅杆和所述的后臂或前臂接合时，通过该桅杆提升轭的旋转可以升起或降低该桅杆；

c)一个液压系统，其可控制所述的液压桅杆提升缸的伸展和缩进；

d)一个基于微处理器的控制器，用于控制所述的液压系统，所述的液压系统的控制可通过该吊杆提升装置的伸展和缩进来调节。

23.如权利要求22所述的起重机，其特征在于每一个所述的后臂和前臂都包括一个可与该桅杆上的一提升销相接合的接合狭槽，当所述的桅杆处于收藏位置和大体上垂直的位置之间时，在后臂上的接合狭槽与所述的提升销相接合；当所述的桅杆朝该起重机的前部处于基本水平的位置时，在前臂上的接合狭槽与所述的提升销相接合。

24.如权利要求22所述的起重机，其特征在于所述的桅杆提升轭还包括一个可枢轴地连接到所述的桅杆提升缸上的旋转臂。

25.如权利要求22所述的起重机，其特征在于所述的桅杆提升轭可在一收藏位置和一桅杆挡块位置之间枢轴转动，当该桅杆提升轭处于收藏位置时，所述的后臂通常是水平的；当该桅杆提升轭处于挡块位置时，所述的后臂通常是垂直的，通过液压桅杆提升缸的伸展和缩进可使所述的桅杆提升轭在该收藏位置和该桅杆挡块位置之间枢轴转动。

26.如权利要求25所述的起重机，其特征在于当所述的桅杆提升轭位于桅杆挡块位置时，该后臂可避免所述的桅杆倒在该上部装置的后部上，而且其特征还在于当所述的桅杆提升轭位于收藏位置时，当所述的桅杆朝该起重机的前部处于基本水平的位置时，该前臂可避免所述的桅杆倒下。

27.如权利要求22所述的起重机，其特征在于将所述的基于微处理器的控制器连接到一个位于所述的桅杆提升缸的负载销上，当所述的桅杆与所述的后臂或前臂进行接合时，所述的负载销可向所述的基于微处理器的控制器发出一个电信号，该电信号与桅杆施加在桅杆提升缸上的载荷成比例。

28.如权利要求22所述的起重机，其特征在于所述的液压系统为一种闭环的液压系统，将所述的闭环的液压系统通过一个控制阀与负载提升泵液压地相连，所述的控制阀可根据从基于微处理器的控制器发出的一个电信号调节在该闭环的液压系统中的液体压力。

29.一种用于起重机的自升起桅杆的方法，该起重机具有一个可旋转地安装在一个下部装置上的上部装置，以及一个可枢轴地安装在该上部装置的吊杆，所述的吊杆由一个吊杆提升装置和一个可枢轴地连接在该上部装置上的移动的桅杆来支撑，所述的起重机还包括一个自升式桅杆装置，用于当该桅杆没有和该吊杆连接并且也没有由所述的吊杆提升装置来支撑时，控制该桅杆的位置，所述的吊杆提升装置包括一个桅杆提升轭，其可枢轴地连接到上部装置上并具有一个旋转轴，一个液压桅杆提升缸，其可枢轴地连接在该上部装置和所述的桅杆提升轭之间，以及一个液压系统，其可控制所述的液压桅杆提升缸的伸展和缩进，所述的方法包括以下步骤：

a)当该桅杆处于该上部装置的后部上的向后延伸的收藏位置时，将桅杆与桅杆提升轭接合；

b)伸展该桅杆提升缸使该桅杆提升轭沿第一方向旋转，从而使桅杆向上地从该收藏位置朝一向前倾斜的位置转动；

c)当该桅杆处于向前倾斜的位置时，借助该吊杆提升装置支撑该桅杆；

d)当该桅杆由该吊杆提升装置支撑时，缩进该桅杆提升缸使桅杆提升轭沿第二方向旋转，从而使所述的桅杆提升轭脱离与该桅杆的接合；

e)延伸该吊杆提升装置，从而朝向前延伸的非常靠前的一位置降低该桅杆；

f)当该桅杆接近该非常靠前的位置时，该桅杆与桅杆提升轭接合；

g)伸展该液压桅杆提升缸使该桅杆提升轭沿该第一方向旋转，从而向后枢轴转动该桅杆到非常靠前的位置；

h)将该桅杆连接到吊杆上。

30.如权利要求29所述的方法，其特征在于当该桅杆没有连接在吊杆上时，可利用该桅杆来提升并向起重机装配起重机的部件。

31.一种用于起重机的自升起桅杆的方法，该起重机具有一个可旋转地安装在一个下部装置上的上部装置，以及一个可枢轴地安装在该上部装置的吊杆，所述的吊杆由一个吊杆提升装置和一个可枢轴地连接在该上部装置上的桅杆来支撑，所述的起重机还包括一个自升式桅杆装置，当该桅杆没有和该吊杆连接并且也没有由所述的吊杆提升装置来支撑时，用于控制该桅杆的位置，所述的吊杆提升装置包括：一个具有一前臂和一后臂的桅杆提升轭，其可枢轴地连接到上部装置上并具有一个与所述桅杆的旋转轴相对准的旋转轴，一个液压桅杆提升缸，其可枢轴地连接在该上部装置和所述的桅杆提升轭之间，以及一个液压系统，其可控制所述的液压桅杆提升缸，所述的方法包括以下步骤：

a)当该桅杆处于该上部装置的后部上的向后延伸的收藏位置时，将该桅杆与桅杆提升轭的后臂接合；所述的后臂具有一个与桅杆上的一个提升销相接合的接合狭槽；

b)伸展该桅杆提升缸使该桅杆提升轭沿第一方向旋转，从而使该桅杆向上地从该收藏位置朝一向前倾斜的位置转动；

c)当该桅杆处于该向前倾斜的位置时，收缩该桅杆提升缸使桅杆提升轭沿第二方向旋转从而使所述的桅杆提升轭的后臂脱离与该桅杆的接合；

d)当该桅杆处于向前倾斜的位置时，借助该吊杆提升装置支撑该桅杆；

e)延伸该吊杆提升装置从而朝非常靠前的一位置降低该桅杆；

f)当该桅杆接近该非常靠前的位置时，该桅杆与该桅杆提升轭的前臂接合，所述的前臂具有一个与桅杆上的提升销相接合的接合狭槽；

g)伸展该桅杆提升缸使该桅杆提升轭沿第一方向旋转，从而向下枢轴地转动该桅杆使其到达上部装置前面的非常靠前的位置；

h)将该桅杆连接到吊杆上；

i)收缩该桅杆提升缸使桅杆提升轭沿第二方向旋转，从而从上部装置前面的非常靠前的位置向上枢轴地转动该桅杆；

j)收缩该吊杆提升装置，使该桅杆升起并提升该吊杆，使其处于起重机的操作范围之内；

32.如权利要求31所述的方法，其特征在于当该桅杆没有连接在吊杆上时，可利用该桅杆来提升并向起重机装配起重机的部件。

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