Устройство для определения длины телескопической стрелы грузоподъемной машины

Авторы патента:

Полезная модель относится к подъемно-транспортному оборудованию и может быть использована в системах безопасности грузоподъемных машин для защиты их от перегрузок и опрокидывания при подъеме и перемещении груза. Устройство для определения длины телескопической стрелы грузоподъемной машины содержит гибкий элемент в виде кабеля-троса, расположенный вдоль стрелы и закрепленный одним концом на ее оголовке, и размещенные на корневой секции стрелы натяжное приспособление, средство для хранения гибкого элемента, датчик линейного перемещения, по крайней мере, одной подвижной секции стрелы, и преобразователь возвратно-поступательного движения подвижной секции стрелы во вращательное движение чувствительного элемента датчика линейного перемещения. Указанный преобразователь выполнен в виде установленного на оси блока, огибаемого гибким элементом и связанного с чувствительным элементом датчика линейного перемещения. Средство для хранения гибкого элемента выполнено в виде контейнера, неподвижно закрепленного на корневой секции стрелы и имеющего отверстие для гибкого элемента, элементы для крепления другого конца гибкого элемента в контейнере, и соединитель, к которому подключены электропроводники гибкого элемента. Техническим результатом является повышение надежности устройства, уменьшение его габаритов и массы. 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Известно устройство для определения длины телескопической стрелы крана, содержащее расположенный вдоль стрелы гибкий элемент в виде многожильного резинового шнура, одним концом закрепленный на основании телескопической стрелы, а другим - на ее оголовке. Устройство снабжено установленным на корневой секции стрелы шкивом, кинематически связанным с датчиком перемещения секций стрелы. Шкив взаимодействует с гибким элементом. В сложенном положении телескопической стрелы резиновый шнур имеет предварительный натяг для исключения провисания под собственным весом (см. авторское свидетельство СССР №1703609 А1, В66С 23/88, 07.01.1992). В данном устройстве не предусмотрена защита гибкого элемента от воздействия окружающей среды (большой диапазон изменения температуры окружающей среды, повышенная влажность, дождь, снег, обледенение, солнечная радиация), поэтому недостатком данного устройства является сложность настройки датчика и нестабильность показаний последнего во времени, что обусловлено изменением характеристик резинового шнура, в частности, в зависимости от температуры окружающей среды, которая в условиях эксплуатации крана может изменяться от -40 до +40°С. Ограничена также возможность применения подобного устройства для телескопических стрел с большой длиной вылета, поскольку резиновый шнур имеет предел упругой деформации. Кроме того, выполнение гибкого элемента в виде многожильного резинового шнура исключает возможность его использования для передачи электроэнергии и

электрических сигналов на оборудование, установленное на оголовке телескопической стрелы, что снижает область применения данного устройства.

Известно также устройство для определения длины телескопической стрелы крана, содержащее гибкий элемент в виде троса, концы которого закреплены соответственно на оголовке и на заднем конце последней выдвижной секции телескопической стрелы, имеющей, по меньшей мере, одну промежуточную выдвижную секцию. Устройство снабжено телами вращения, установленными соответственно на переднем конце неподвижной секции телескопической стрелы и на обоих концах промежуточной выдвижной секции, и устройством для натяжения гибкого элемента, выполненным в виде пружинного упругого звена, установленного между гибким элементом и оголовком последней выдвижной секции телескопической стрелы. Гибкий элемент, идущий от оголовка, последовательно охватывает тело вращения, кинематически связанное с датчиком перемещения секций стрелы, и тела вращения, установленные соответственно на переднем конце неподвижной секции телескопической стрелы, на заднем и переднем концах промежуточной выдвижной секции телескопической стрелы (см. патент РФ №2128622 C1, B66C 23/88, В66С 13/46, 10.04.1999). Данное устройство также не предусматривает возможность использования его для передачи электроэнергии и электрических сигналов на оборудование, установленное на оголовке телескопической стрелы, так как оба конца гибкого элемента закреплены на выдвижной секции стрелы. Кроме того, расположение троса между стенками секций стрелы усложняет монтаж устройства на телескопической стреле.

Наиболее близким к предложенной полезной модели является устройство для определения длины телескопической стрелы грузоподъемной машины, содержащее гибкий элемент в виде кабеля-троса, расположенный вдоль стрелы и закрепленный одним концом на ее оголовке, и размещенные на корневой секции стрелы натяжное приспособление, средство для хранения гибкого элемента в виде кабельного барабана, датчик линейного

перемещения, по крайней мере, одной подвижной секции стрелы, и преобразователь возвратно-поступательного движения подвижной секции стрелы во вращательное движение чувствительного элемента датчика линейного перемещения, включающий указанный кабельный барабан. Натяжное приспособление выполнено в виде установленного в полости кабельного барабана цилиндрического корпуса, в котором размещена спиральная пружина. При выдвижении секций стрелы вращается кабельный барабан и связанный с ним через редуктор вал потенциометра. Возврат потенциометра в исходное положение осуществляется спиральной пружиной кабельного барабана. Для исключения провисания кабеля-троса барабан закручивается на несколько оборотов от свободного состояния пружины при минимальной длине стрелы (см. Новые нормативные документы по безопасной эксплуатации подъемных машин. Выпуск 2. Изд-во ПИО ОБТ, 1999, с.66). Данное устройство обеспечивает возможность использования его для передачи электроэнергии и электрических сигналов на оборудование, установленное на оголовке телескопической стрелы, например на фонарь, антенну прибора защиты от опасного приближения к линиям электропередач или на датчик ограничителя предельного груза подъемника. Недостатками данного устройства являются относительно большие габариты кабельного барабана для обеспечения необходимой канатоемкости, наличие вращающегося токосъемного устройства для передачи электроэнергии и электрических сигналов на оборудование, установленное на оголовке телескопической стрелы. Кроме того, диапазон измерения приращения длины стрелы ограничен максимальным числом оборотов возвратной пружины. Еще одним недостатком известного устройства является необходимость применения в датчике линейного перемещения механической передачи с различным передаточным числом для различных диапазонов измерения.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является разработка устройства для определения длины телескопической стрелы грузоподъемной машины, обладающего повышенной надежностью, небольшими габаритами и массой.

Для достижения поставленной задачи в устройстве для определения длины телескопической стрелы грузоподъемной машины, содержащем гибкий элемент в виде кабеля-троса, расположенный вдоль стрелы и закрепленный одним концом на ее оголовке, и размещенные на корневой секции стрелы натяжное приспособление, средство для хранения гибкого элемента, датчик линейного перемещения, по крайней мере, одной подвижной секции стрелы, и преобразователь возвратно-поступательного движения подвижной секции стрелы во вращательное движение чувствительного элемента датчика линейного перемещения, согласно полезной модели, указанный преобразователь выполнен в виде установленного на оси блока, огибаемого гибким элементом и связанного с чувствительным элементом датчика линейного перемещения, а средство для хранения гибкого элемента выполнено в виде контейнера, неподвижно закрепленного на корневой секции стрелы и имеющего отверстие для гибкого элемента, элементы для крепления другого конца гибкого элемента в контейнере, и соединитель, к которому подключены электропроводники гибкого элемента.

Датчик линейного перемещения может быть выполнен с чувствительным элементом в виде многооборотного прецизионного потенциометра, или бесконтактным, например, в виде магнитного энкодера.

На поверхность указанного блока целесообразно нанести фрикционное покрытие.

Гибкий элемент может быть выполнен плоским, а контактирующие поверхности указанного блока и гибкого элемента выполнены рифлеными.

Указанный блок может быть снабжен приводом с образованием натяжного приспособления.

В качестве натяжного приспособления может быть использован указанный блок, выполненный полым, с размещенной в его полости спиральной возвратной пружиной.

Натяжное приспособление может быть выполнено в виде дополнительного блока с приводом, с последовательным огибанием гибким элементом обоих указанных блоков, при этом на поверхности обоих блоков,

огибаемых гибким элементом, целесообразно нанести фрикционное покрытие, или гибкий элемент выполнить плоским, а контактирующие поверхности обоих блоков и гибкого элемента выполнить рифлеными.

Сущность предложенного технического решения заключается в том, что в устройстве для определения длины телескопической стрелы грузоподъемной машины отсутствует кабельный барабан с размещенным в нем вращающимся токосъемным устройством, а преобразователь возвратно-поступательного движения подвижной секции стрелы во вращательное движение чувствительного элемента датчика перемещения выполнен в виде установленного на оси блока, огибаемого гибким элементом и связанного с чувствительным элементом датчика линейного перемещения. При этом выполнение средства для хранения гибкого элемента в виде контейнера, неподвижно закрепленного на корневой секции стрелы и имеющего отверстие для гибкого элемента, элементы для крепления другого конца гибкого элемента в контейнере, и соединитель, к которому подключены электропроводники гибкого элемента, позволяет не только исключить из состава устройства кабельный барабан с присущими ему недостатками, но и обеспечивает непосредственную передачу по электропроводникам гибкого элемента электроэнергии и электрических сигналов на оборудование, установленное на оголовке телескопической стрелы, без использования токосъемного устройства, что упрощает конструкцию устройства, уменьшает его габариты, массу и стоимость изготовления.

Выполнение датчика линейного перемещения с чувствительным элементом в виде многооборотного прецизионного потенциометра позволяет использовать в предлагаемом устройстве хорошо освоенные отечественной промышленностью аналоговые датчики перемещения, например, продукцию Арзамасского электромеханического завода, или аналогичную продукцию других приборостроительных заводов.

Выполнение датчика линейного перемещения бесконтактным позволяет отказаться от какой-либо механической связи между блоком и чувствительным элементом датчика, что упрощает конструкцию датчика,

уменьшает его стоимость и повышает устойчивость к внешним воздействиям в течение всего срока эксплуатации.

Выполнение датчика линейного перемещения в виде магнитного энкодера повышает точность измерения длины телескопической стрелы грузоподъемной машины и позволяет сократить номенклатуру датчиков для различных грузоподъемных механизмов, так как в данном датчике не нужна механическая передача с различным передаточным числом для различных диапазонов измерения.

Нанесение на поверхность блока, огибаемого гибким элементом, фрикционного покрытия повышает сцепление между контактирующими поверхностями блока и гибкого элемента.

Выполнение гибкого элемента плоским повышает его гибкость и площадь контакта между поверхностями блока и гибкого элемента, а также снижает вероятность запутывания при сматывании.

Выполнение контактирующих поверхностей блока и гибкого элемента рифлеными исключает проскальзывание между элементами и повышает тем самым точность измерений.

Снабжение указанного блока приводом с образованием натяжного приспособления или выполнение натяжного приспособления в виде дополнительного блока с приводом обеспечивает постоянство усилия натяжения гибкого элемента для телескопических стрел разной длины. При этом диапазон измерения приращения длины стрелы не ограничен максимальным числом оборотов возвратной пружины.

Использование в качестве натяжного приспособления указанного блока, выполненного полым, с размещенной в его полости спиральной возвратной пружиной, позволяет отказаться от источника энергии для работы натяжного приспособления.

Технический результат, получаемый при использовании полезной модели, заключается в повышении надежности устройства для определения длины телескопической стрелы грузоподъемного крана, уменьшении его габаритов и массы.

На фиг.1 показано устройство для определения длины телескопической стрелы грузоподъемной машины по первому примеру осуществления полезной модели; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - второй пример осуществления полезной модели; на фиг.4 - вид Б на фиг.3. Средство для хранения гибкого элемента на фиг.2 и 4 условно не показано.

По первому примеру осуществления полезной модели (фиг.1 и 2) устройство для определения длины телескопической стрелы 1 грузоподъемной машины содержит расположенный вдоль телескопической стрелы гибкий элемент 2 в виде кабеля-троса, один из концов которого закреплен на оголовке 3 телескопической стрелы, включающей корневую секцию 4 и две выдвижные секции 5 и 6.

На корневой секции 4 телескопической стрелы закреплены средство для хранения гибкого элемента 2 в виде контейнера 7, и расположенная над контейнером скоба 8, на которой смонтированы грязесъемник (на чертеже не показан), огибаемый гибким элементом блок 9 с электроприводом 10 и средство для поджатия гибкого элемента к блоку 9, включающее шарнирно закрепленный на скобе 8 подпружиненный рычаг 11, на котором установлен прижимной ролик 12.

На электроприводе 10 смонтирован датчик 13 линейного перемещения подвижных секций стрелы, чувствительный элемент которого выполнен в виде многооборотного прецизионного потенциометра. Ось потенциометра кинематически связана с осью электропривода 10. В качестве датчика линейного перемещения можно использовать, например, датчики марки ДО Арзамасского электромеханического завода или аналогичные датчики других приборостроительных заводов.

Блок 9 с электроприводом 10 образует натяжное приспособление и одновременно является преобразователем возвратно-поступательного движения подвижных секций стрелы во вращательное движение чувствительного элемента датчика 13 линейного перемещения.

Гибкий элемент 2 выполнен плоским. На поверхность блока 9, контактирующую с гибким элементом, нанесено фрикционное покрытие.

Контейнер 7 имеет отверстие для гибкого элемента, элементы для крепления другого конца гибкого элемента в контейнере (на чертеже не показаны) и закрепленный на внешней стороне стенки контейнера соединитель в виде электроразъема 14, к которому подключены провода гибкого элемента, обеспечивающие передачу электроэнергии и электрических сигналов на оборудование, установленное на оголовке телескопической стрелы (на чертеже не показано).

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения питания на электропривод 10 закрепленный на его оси блок 9 натягивает контактирующий с ним гибкий элемент 2 на участке между оголовком 3 телескопической стрелы 1 и блоком 9. При выдвижении секций 5 и 6 телескопической стрелы усилие от последней выдвижной секции 6 передается закрепленному на оголовке 3 гибкому элементу 2, который перемещается, поворачивая блок 9, связанный с ним ротор электропривода 10 и соединенную с ним ось датчика 13 линейного перемещения, одновременно гибкий элемент вытягивается из контейнера 7. Датчик 13 линейного перемещения преобразует угол поворота блока 9 в электрический сигнал, пропорциональный линейному перемещению оголовка 3. При уменьшении длины телескопической стрелы блок 9 под действием электропривода 10 поворачивается в обратном направлении. Гибкий элемент 2 перекатывается по блоку 9 и поступает в контейнер 7, укладываясь в нем произвольно.

На фиг.3 и 4 показан второй пример осуществления полезной модели, когда на скобе 8 смонтирован дополнительный блок 15 с электроприводом 10, а гибкий элемент, последовательно огибая блоки 9 и 15, поджимается к ним с помощью двух подпружиненных рычагов 11. В этом случае датчик 13 линейного перемещения крепится на скобе 8, а ось его чувствительного элемента (многооборотного прецизионного потенциометра) соединяется с осью блока 9, при этом последний выполняет функцию преобразователя возвратно-поступательного движения подвижных секций стрелы во вращательное движение чувствительного элемента датчика линейного перемещения, а блок 15 с электроприводом 10 - функцию натяжного

приспособления. Устройство по данному примеру исполнения полезной модели работает аналогично описанному выше.

Описанные устройства являются лишь частными примерами осуществления предлагаемой полезной модели. Понятно, что в зависимости от типа крана, подъемника или другой грузоподъемной машины может меняться конструкция предлагаемого устройства и его основных узлов при сохранении сути предложенной полезной модели. В частности, блок 9 можно использовать в качестве натяжного приспособления, если его выполнить полым, с размещенной в его полости спиральной возвратной пружиной, а ось блока 9 непосредственно или кинематически соединить с осью датчика 13 линейного перемещения. Кроме того, контактирующие поверхности блоков 9, 15 и гибкого элемента 2 могут быть выполнены рифлеными, а датчик линейного перемещения может быть выполнен бесконтактным - оптическим или в виде магнитного энкодера. Реализация таких датчиков не представляет труда для специалистов, так как различные конструкции таких датчиков широко описаны в технической литературе. В частности, конструкция датчика линейного перемещения в виде магнитного энкодера описана в заявке на полезную модель RU 2008113023 от 07.04.2008 (решение о выдаче патента от 27.05.2008). Магнитный энкодер включает в себя интегральную микросхему-преобразователь и закрепленный с помощью клея на торце оси электропривода постоянный магнит. Для создания бесконтактного датчика угла поворота блока могут быть использованы различные серийно выпускаемые микросхемы-преобразователи, использование которых определяется системой управления машины, например, АМ256/АМ512 В, разрабатываемые и выпускаемые фирмой «TLC d.o.o» (Словения).

Предлагаемое устройство для определения длины телескопической стрелы грузоподъемной машины может быть изготовлено промышленным способом на приборостроительном предприятии с использованием современных компонентов и технологий.

1. Устройство для определения длины телескопической стрелы грузоподъемной машины, содержащее гибкий элемент в виде кабеля-троса, расположенный вдоль стрелы и закрепленный одним концом на ее оголовке, и размещенные на корневой секции стрелы натяжное приспособление, средство для хранения гибкого элемента, датчик линейного перемещения, по крайней мере, одной подвижной секции стрелы, и преобразователь возвратно-поступательного движения подвижной секции стрелы во вращательное движение чувствительного элемента датчика линейного перемещения, отличающееся тем, что указанный преобразователь выполнен в виде установленного на оси блока, огибаемого гибким элементом и связанного с чувствительным элементом датчика линейного перемещения, а средство для хранения гибкого элемента выполнено в виде контейнера, неподвижно закрепленного на корневой секции стрелы и имеющего отверстие для гибкого элемента, элементы для крепления другого конца гибкого элемента в контейнере, и соединитель, к которому подключены электропроводники гибкого элемента.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчик линейного перемещения выполнен с чувствительным элементом в виде многооборотного прецизионного потенциометра.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчик линейного перемещения выполнен бесконтактным.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что бесконтактный датчик линейного перемещения выполнен в виде магнитного энкодера.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на поверхность указанного блока нанесено фрикционное покрытие.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гибкий элемент выполнен плоским.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что контактирующие поверхности указанного блока и гибкого элемента выполнены рифлеными.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанный блок снабжен приводом с образованием натяжного приспособления.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве натяжного приспособления использован указанный блок, выполненный полым, с размещенной в его полости спиральной возвратной пружиной.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что натяжное приспособление выполнено в виде дополнительного блока с приводом, а гибкий элемент последовательно огибает оба указанных блока.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что на поверхности обоих блоков, огибаемых гибким элементом, нанесено фрикционное покрытие.

12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что гибкий элемент выполнен плоским.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что контактирующие поверхности обоих блоков и гибкого элемента выполнены рифлеными.