TWI532675B - 具緊急制動配置之電纜絞盤 - Google Patents

Description

具緊急制動配置之電纜絞盤

電纜絞盤包含有牽引電纜之一端繫至其上的電纜桶。齒輪馬達用來使該電纜桶在一方向或另一方向選擇性地旋轉。該齒輪馬達包含齒輪連動系統(gearing mechanism)以及異步或同步馬達。也可使用永久激磁直流馬達。

出於安全考量，也可分配制動器給電纜桶，藉此每當在馬達與齒輪連動系統之間的傳動系(drive train)有差錯時，該制動器將會變為啟動狀態。此類差錯可為，例如，驅動器出現剎車失靈或馬達停電。同步及異步馬達本身沒有掣動力矩(detent torque)。

有鑑於此，本發明的目標是要提供一種電纜絞盤，其係包含不需要電子裝置以及可高度可靠地操作的緊急制動配置。

根據本發明，此一目標係由具有如申請專利範圍第1項所述之特徵的電纜絞盤來實現。

以通常的方式，此新型電纜絞盤包含經由齒輪馬達來旋轉的電纜桶。該電纜桶與一制動配置連繫。較佳藉由彈簧的儲能，該制動配置的觸發係偏壓於制動位置。觸發機構係由彈簧儲能致能以及啟 動制動器。

通常，負載的崩潰用電纜桶的超速表示，亦即，電纜桶的轉速大於藉助於馬達可達成的最大轉速。

裝設一控制裝置以偵測此超速。該控制裝置包含由棘輪與在軸桿上可旋轉地支撐之驅動輪或多邊形輪組成的齒輪總成，藉此耦合該驅動齒輪與該電纜桶。此外，錨件支架(anchor carrier)位在這兩個齒輪的軸桿上，該錨件支架能夠繞旋轉軸線做至少一次往復運動。錨件係由錨件支架支承。該錨件一端有棘爪，另一端有感應構件。該棘爪旨在與該棘輪互動，同時該感應構件感測該驅動齒輪。

最後，裝設連接錨件支架與制動配置之控制裝置的離合器總成。

以在正常模式下最小地偏離電纜桶之最大轉速的低轉速，該錨件的感應構件遵循驅動齒輪的彎曲結構。這樣做，用以下方式製作齒部尖端的尺寸：即使感應構件越過齒部尖端仍與該尖端接觸，棘爪仍與棘輪不嚙合。如果電纜桶的轉速增加，則驅動齒輪的轉速也增加。由於速度增加，此時該錨件在與棘輪嚙合的方向加速更多，結果，會上舉離開齒輪的尖端。在上舉夠多時，棘爪會與棘輪嚙合。一旦棘爪與棘輪嚙合，在棘爪及棘輪上此時嚙合的齒部有適當幾何組態，該等齒部會安全地彼此嚙合，從而阻止棘輪與錨件支架的相對運動。這樣做，錨件支架會被棘輪沿著旋轉方向移動。繞支撐錨件支架於其上之軸線的此一運動係經由離合器總成傳送到制動配置的觸發機構，結果會觸發該制動配置。

該配置很簡單而且在沒有電子裝置下運轉。結果，該配置不可能有干擾，甚至不受外部電噪聲場干擾。另一方面，有可能把該控制裝置預製成模組以及與任何電纜桶耦合。對每個電纜桶及每個電纜絞盤不一定要核定控制裝置。一次核定個別電纜桶的設計及修改即可。

用於該錨件的驅動齒輪有至少大約為多邊形的外圍形式。就此情形而言，片語“至少大約為多邊形”也意指以下的設計：多邊形的邊在頂點之間下凹地延伸以便可選擇地對於錨件可產生較大的輸出力。

為了防止在觸發情況下有任何額外機械破壞，提供以運動學方式配置於驅動齒輪與電纜桶之間的滑動磨擦離合器總成是有效的。這可為磨擦離合器(friction clutch)或適當地滑動皮帶。

可提供皮帶總成，較佳為V形皮帶總成，作為用於驅動齒輪的驅動器。此總成包含與電纜桶不旋轉地耦合的V形皮帶滑輪，以及包含驅動該驅動齒輪的V形皮帶滑輪。也有可能提供齒輪連接。

該皮帶總成能夠提供變至高速的變速箱(transmission)使得驅動齒輪的轉速大於電纜桶。結果，從已有極小超速的電纜桶導致觸發緊急制動配置的角度來講，有可能實現特別敏感的控制響應。

至於錨件運動的頻率調整，有可能利用它的質量(重量)或利用以下配置：用彈簧偏壓該錨件同時使該錨件保持與棘輪不嚙合。

該感應構件可包含在該錨件之軸桿上可旋轉地支撐的感應滾輪。因此，可排除滑動以及該總成變耐磨以及可平穩地運行。

控制裝置與制動配置之間的離合器總成可為鋼索或桿總成。

該制動配置可包含剎車桶(brake drum)或剎車碟，其係與電纜桶非旋轉地耦合以及包含至少一制動片(brake shoe)或制動卡鉗(brake caliper)。

就特別簡單的具體實施例而言，該剎車桶可用電纜桶的柱形延伸部份表示同時將形式為開縫圈(slit ring)的制動片放在電纜桶上，該圈經偏壓成以預定的徑向力頂著此制動面。

該制動配置可包含可用該制動片鎖住的鎖定裝置。

此外，本發明的開發為附屬項的專利標的。

以下附圖的說明解釋數個態樣供了解本發明。參考補充圖表說明的附圖，熟諳此藝者用通常方式可推斷出額外未被提及的細節。顯然，可能有許多修改。

以下附圖不一定按比例繪製。為了圖解說明細節，有可能有些區域是以誇大的尺寸圖示。此外，附圖為簡化的概圖以及不包含在實際實作時可能存在的每一個細節。術語“上”、“下”或“前”、“後”係關於裝置的正常位置或用於電纜絞盤的術語。

第1圖為電纜絞盤1的示意平面圖。電纜絞盤1包含電纜桶2、經組態成為齒輪馬達的驅動器3、緊急制動配置4、以及用於緊急制動配置的控制裝置5。

以本身公知的方式，電纜桶2有擺放電纜於其中的數條電纜槽7。電纜本身未圖示；它應在右邊脫離。該電纜桶一端在用作剎車桶的柱形延伸部份8結尾。座落在電纜桶2的柱形延伸部份上的是外側設有鋸齒11的制動片9，如其餘附圖所示。制動片9以預設壓力與柱形延伸部份8保持磨擦接觸。

如前述，電纜桶2的驅動係經由齒輪馬達3，它的輸出軸桿以12圖示。

也圖示用以支撐電纜桶的端蓋(end shield)13、14。輸出軸桿12，以及附加的軸承軸桿16延伸穿過該電纜桶。

V形皮帶滑輪17座落在軸承軸桿16的自由端上，該V形皮帶滑輪用作控制裝置5的驅動器或為該驅動器的組件。

以下用第2圖及第3圖詳細解釋控制裝置5的其餘設計。

軸桿18不動地座落在端蓋14上，該軸桿與電纜桶2共軸。錨件支架19支撐於此軸桿18上以便能夠以擺動方式樞轉。錨件支架19係經設計成為二臂槓桿。該槓桿的下端係與鋼索(Bowden cable)23的線芯22連接。錨件26可旋轉地支撐於錨件支架19的上端上以便在軸桿24上可樞轉。軸桿24與軸桿18平行。

錨件26也為二臂槓桿以及在第2圖中，右端支承與軸桿24軸平行(axis-parallel)定向的感應滾輪27。錨件26的另一端設有接合棘爪28，如圖示，其係朝下定向或向著軸承軸桿18。

由第3圖可見，齒輪總成29在錨件支架19旁邊座落於旋轉輪軸18上。齒輪總成29由外形為正多邊形的驅動或多邊形輪30與棘輪31構成。驅動輪30有圓形頂點與延伸於其間的筆直表面，順帶一提，如圖示，該等表面對於輪軸18呈對稱。

與此相反，與驅動輪30非旋轉耦合的棘輪帶有具銳邊齒腹(sharp-edged flank)33的齒部32。齒腹33經配置成可以互鎖方式與接合棘爪28的對應表面嚙合。

為了賦予錨件26擺動方式的運動，感應滾輪27與驅動輪30的外環表面互動。

齒輪總成29經由V形皮帶滑輪34來旋轉，該V形皮帶滑輪係非旋轉式連接齒輪總成29。V形皮帶滑輪24的直徑小於V形皮帶滑輪17的直徑，藉此用V形皮帶35驅動V形皮帶滑輪34，該皮帶係以大於電纜桶2的轉速環繞這兩個V形皮帶滑輪循環。

最後，控制裝置5包含附加拉伸彈簧37，如圖示，該彈簧在錨件26與錨件支架19之間作用，另外也用來使感應滾輪27緊挨著驅動齒輪30的外環表面。

鋼索23建立控制裝置5與緊急制動配置4的機械連接。緊急制動配置4包含可樞轉地支撐於軸桿39上的棘爪38以便軸平行於電纜桶。棘爪38的自由端經配置成與齒部11的陡峭齒腹互動。如圖示，利用與棘爪38接觸的磁鐵配置39，使棘爪38與制動片9不嚙合。棘爪38與齒部11一起形成緊急制動配置4的一種激活/觸發機構。

此外，槓桿41與棘爪38連接，該槓桿係接觸緊挨著在棘爪38處之支台齒(abutment)的拉伸彈簧47。藉助於拉伸彈簧47，棘爪38被偏壓至處於與制動片9之齒部11嚙合的位置。此外，有掣子(dog)49的滑塊48經由線芯22與槓桿41接觸。

也有可能只用一個使棘爪38保持與齒部11不嚙合的彈簧，而不是結合拉伸彈簧47的磁鐵40。

所述配置的運作如下：

在正常模式下，施加供給電壓至電纜絞盤，從而造成磁鐵40可抵抗拉伸彈簧47的作用使鎖定棘爪38保持與制動片9的齒部不嚙合。這樣做，齒輪馬達3可使電纜桶2如期望在兩個方向旋轉，亦即，在上舉負載的方向與放低負載的方向。

當齒輪馬達3開始轉動電纜桶2時，此旋轉運動經由V形皮帶滑輪17傳到V形皮帶35以及傳到V形皮帶滑輪34從而也傳到齒輪總成29。該旋轉運動相對緩慢，以及錨件26的感應滾輪27能夠遵循驅動齒輪30的輪廓。此外，在多邊形的頂點處，該錨件不上舉離開驅動齒輪30。除此之外，該配置使得當感應滾輪27越過多邊形的頂點時，棘爪28的尖端仍與軸桿18有一段距離以致於棘輪31的齒部32不會與棘爪28嚙合。

在電纜桶處於正常旋轉運動模式下，錨件26繞軸桿24做有點慢或更慢的俯仰運動(pitching movement)。

如果有差錯造成驅動馬達3不再能夠接受扭矩，該扭矩係源自吊在電纜上的負載，同時，電磁鐵40使棘爪38與制動片9保持不嚙合，控制裝置5會被激活。在假設於此的情形下，崩潰性負載會使電纜桶2順時鐘旋轉。

因為驅動馬達3不再持有該負載，該負載會傾向崩潰，而且這樣做，會明顯增加電纜桶2的轉速。對應地，齒輪總成29的轉速也會增加。增加的轉速造成在多邊形絞盤之頂點方向沿著直邊運動的感應滾輪在徑向向外方向被加速到該感應滾輪最終會在頂點區上舉離開驅動輪30的外環表面。由於速度持續地增加，在振幅變得夠大時，棘爪28會在軸桿18的方向靠近使得棘爪28會進入兩個止回齒部32的間隙。此時，陡峭齒腹33頂著棘爪28的對應陡峭齒腹移動以及在此嚙合位置鎖住錨件26。因此，齒輪總成29與錨件支架19之間的任何進一步旋轉運動會被鎖住。

此外，因為齒輪總成29的驅動係經由V形皮帶35，亦即，在假設實施例中是順時鐘方向，棘輪31與錨件26的互鎖造成錨件支架19也繞軸桿18順時鐘旋轉一段距離，如第4圖所示。這樣做，它的下臂21在鋼索23的線芯22上拉動，接著，其效果是掣子49與臂41嚙合以及使臂41對於軸桿39在反時鐘方向樞轉。因此，棘爪38會反抗吸附磁鐵40的作用而旋轉，以及棘爪38的尖端或掣子可與止回齒部11嚙合。一旦棘爪38與齒部11中之一者嚙合，就固定住制動片9，亦即，它不再隨著電纜桶2旋轉。制動片9與電纜桶2之間的磨擦作用變有效，而且可使電纜桶2剎車停止。

可防止配置破壞，因為V形皮帶35以適當鬆弛的方式運行，使得，一方面，該皮帶能夠輸入必要的扭矩給V形皮帶滑輪，為了致能錨件支架19可使棘爪38能反抗吸附電磁鐵39的作用來移動，該扭矩是必要的。另一方面，偏壓係小到足以致使V形皮帶可以滑動磨擦離合器的方式作用於V形皮帶滑輪17及34。為了避免混淆，未圖示適用於此的皮帶收緊器。

利用偏壓彈簧37與錨件26的慣性矩，有可能實現平衡，以確保錨件26的棘爪28在齒部32的間隙中安全地嚙合，亦即，只有在電纜桶達到適當超速的時候。換言之，彈簧37確保運動通過驅動齒輪30中之一頂點所產生的小脈衝已不會造成錨件26與驅動齒輪31的互鎖。

由以上解釋可明白，本發明的緊急制動配置不需要任何額外的外來能量供應。該制動配置只利用在鉤子上之活動負載的固有動能及位能。

結果，該系統也可無瑕地運轉，即使供給電壓可能停電或齒輪馬達3的控制失靈。換言之，這為用以制動電纜桶2的多樣化解決方案。

電纜絞盤備有緊急制動配置。該緊急制動配置包含經由該電纜桶來驅動的齒輪總成。兩個齒輪中之一者用錨件的感應桿感應。該錨件的另一端與該齒輪總成的棘輪互動。只要一出現超速，該錨件嚙入棘輪以及造成該錨件座落於其上的支架旋轉運動。此旋轉運動用來觸發機械制動配置，該制動配置係與該電纜桶耦合。

1．．．電纜絞盤

2．．．電纜桶

3．．．驅動器/齒輪馬達/驅動配置

4．．．配置

5．．．控制裝置

7．．．電纜槽

8．．．柱形延伸部份/剎車桶

9．．．制動片

11．．．鋸齒/止回齒部

12．．．輸出軸桿

13,14．．．端蓋

16．．．軸承軸桿

17．．．V形皮帶滑輪/凸輪總成/皮帶總成

18．．．軸桿/輪軸

19．．．錨件支架

21．．．下臂

22．．．線芯

23．．．鋼索

24．．．軸桿

26．．．錨件

27．．．感應滾輪/感應構件

28．．．接合棘爪

29．．．齒輪總成

30．．．驅動輪/多邊形輪

31．．．棘輪/驅動輪

32．．．齒部

33．．．齒腹

34．．．V形皮帶滑輪/凸輪總成/皮帶總成

35．．．V形皮帶

37．．．彈簧

38．．．棘爪/止回裝置

39．．．軸桿

40．．．磁鐵

41．．．槓桿

47．．．拉伸彈簧

48．．．滑塊

49．．．掣子

附圖圖示本發明專利標的中目前為較佳的具體實施例。

第1圖為本發明電纜絞盤的示意平面圖；

第2圖為控制裝置的側視圖，其中示意圖示電纜桶上無雙齒輪的制動配置；

第3圖為控制裝置在觸發前的側視圖；以及

第4圖為控制裝置在觸發後的側視圖。

1．．．電纜絞盤

2．．．電纜桶

3．．．驅動器

4．．．配置

5．．．控制裝置

7．．．電纜槽

8．．．柱形延伸部份

9．．．制動片

11．．．鋸齒

12．．．輸出軸桿

13,14．．．端蓋

16．．．附加軸承軸桿

17．．．V形皮帶滑輪

19．．．錨件支架

27．．．感應滾輪

30．．．驅動齒輪

31．．．棘輪

34．．．V形皮帶滑輪

35．．．V形皮帶

Claims (14)

1. 一種電纜絞盤(1)，其係包含一被可旋轉地支撐之電纜桶(cable drum)(2)；一用於該電纜桶(2)的驅動配置(3)；一制動配置(4)，其係經配置成在該電纜桶(2)上起制動作用以及包含一觸發/激活機構(11、38)；一用於該制動配置(4)的控制裝置(5)，藉此以下為該控制裝置(5)的部件：一在一輪軸(18)上被可旋轉地支撐之齒輪總成(29)，該輪軸係由該電纜桶(2)驅動，以及該齒輪總成(29)由一有數個徑向延伸部份之驅動輪(30)與一有數個齒部(32)之棘輪(31)構成，一錨件支架(19)，其係至少可樞轉地支撐於該輪軸(18)上，以及一錨件(26)，其係支撐於該錨件支架(19)上以便至少能夠以擺動方式運動，它一端帶有一與該棘輪(31)互動的棘爪(28)，另一端有一用於該驅動輪(30)的感應構件(27)；以及一離合器總成(23)，其係配置於該錨件支架(19)與該觸發/激活機構(11、38)之間以便傳遞該錨件支架(19)的樞轉運動至該觸發/激活機構(11、38)。
2. 如申請專利範圍第1項之電纜絞盤，其中該驅動 輪(30)有至少大約為多邊形的外圍形式，其中多邊形的邊在頂點之間下凹地延伸。
3. 如申請專利範圍第1項之電纜絞盤，其中一滑動磨擦離合器總成(17、34、35)係以驅動的方式配置於該驅動輪(30)與該電纜桶(2)之間。
4. 如申請專利範圍第1項之電纜絞盤，其中，為了驅動該驅動輪(30)，一滑動磨擦離合器總成(17、34、35)係被提供且該滑動磨擦離合器總成(17、34、35)係為一V形皮帶總成，該總成包含一與該電纜桶(2)不旋轉地耦合的V形皮帶滑輪(17)以及一包含驅動該驅動輪(30)的V形皮帶(34)。
5. 如申請專利範圍第4項之電纜絞盤，其中該皮帶總成(17、34、35)提供變至高速的變速箱使得該驅動輪(30)以大於該電纜桶(2)之轉速旋轉。
6. 如申請專利範圍第1項之電纜絞盤，其中該錨件(26)與一彈簧(37)連繫，該彈簧在該錨件(26)之該棘爪(28)與該棘輪(31)脫離嚙合的一位置處偏壓該錨件(26)。
7. 如申請專利範圍第6項之電纜絞盤，其中，為了偏壓該錨件(26)與該棘爪(28)，該彈簧(37)能使得頻率調整。
8. 如申請專利範圍第7項之電纜絞盤，其中調整包含該彈簧(37)及該錨件(26)的總成，使得在該電纜桶的轉速正常時，該錨件(26)遵循該驅動輪(30)的輪廓而不過度上舉。
9. 如申請專利範圍第1項之電纜絞盤，其中該感應構件(27)包含一在該錨件(26)之輪軸上被可旋轉地支撐的感應滾輪。
10. 如申請專利範圍第1項之電纜絞盤，其中該配置使得在該電纜桶的轉速正常時，該錨件(26)仍然與該驅動輪(31)永久嚙合。
11. 如申請專利範圍第1項之電纜絞盤，其中該離合器總成(23)包含一鋼索(Bowden cable)或一桿總成。
12. 如申請專利範圍第1項之電纜絞盤，其中該制動配置(4)包含一與該電纜桶(2)不旋轉地耦合的剎車桶(8)或剎車碟以及包含至少一制動片(9)或制動卡鉗。
13. 如申請專利範圍第12項之電纜絞盤，其中該制動配置(4)包含一可用來鎖定該制動片(9)於定位的止回裝置(detent device)(38)。
14. 如申請專利範圍第1項之電纜絞盤，其中一皮帶張緊配置被分配給該皮帶。