專(zhuān)利名稱(chēng)：具有連續(xù)測(cè)量和顯示起重器桿位置的裝置的起重器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)測(cè)量和顯示或控制起重器桿位置的裝置。
本發(fā)明的技術(shù)部分為大功率和大行程雙重作用起重器的應(yīng)用領(lǐng)域，這種起重器的工業(yè)應(yīng)用很多。
本發(fā)明特別用于桿的行程至少等于1米、特別是行程為5到10或20米的起重器；這種起重器特別用于控制水壩的閘門(mén)和渦輪機(jī)，移動(dòng)航空母艦裝備的飛行器的升降機(jī)，啟動(dòng)船閘、帶有液壓提升裝置的橋梁、升降平臺(tái)和海上結(jié)構(gòu)；本發(fā)明特別用于最大推力至少等于104牛頓、特別是105到108牛頓(10噸到10000噸)的雙動(dòng)式起重器。
專(zhuān)利文獻(xiàn)EP305306和EP505297描述了一種起重器桿的定位裝置，這種裝置包括—一個(gè)密封箱，固定在起重器體的一端，與起重器體一起限定了一個(gè)空腔，空腔內(nèi)有一個(gè)滾筒，安裝在沿起重器(縱)軸橫向延伸的旋轉(zhuǎn)軸上；—一條纜繩，纏繞在滾筒上，它的一端與起重器的活塞(和/或桿)連接，并延伸在起重器體的內(nèi)部；—一個(gè)扭轉(zhuǎn)彈簧(螺旋狀)，用于使軸(和/或滾筒)回位并使纜繩保持張力；因此，彈簧的一端固定在滾筒的旋轉(zhuǎn)軸上，一端與密封箱相對(duì)固定安裝；—一個(gè)對(duì)軸和滾筒的角度位置敏感的傳感器，如一個(gè)絕對(duì)編碼器，該傳感器與與一電路連接，以便對(duì)起重器進(jìn)行伺服控制；因此，傳感器的活動(dòng)部分(軸)通過(guò)一個(gè)柔性接頭固定在滾筒的旋轉(zhuǎn)軸上。
該裝置的運(yùn)行如下起重器桿在起重器體中的直線運(yùn)動(dòng)使?jié)L筒上的纜繩纏繞(或放線)，導(dǎo)致軸沿順時(shí)針或相反方向(逆時(shí)針)轉(zhuǎn)動(dòng)；軸的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)就可測(cè)量和/或控制桿的位置，在這種情況下，在需要的方向和部分控制起重器活塞的液壓增壓。
當(dāng)起重器的桿伸出時(shí)，通過(guò)一個(gè)活動(dòng)輪殼的轉(zhuǎn)動(dòng)使螺旋彈簧伸長(zhǎng)，活動(dòng)輪殼連接在橫軸上，滾筒也固定在該橫軸上；當(dāng)起重器桿縮回時(shí)，螺旋彈簧將回位力矩傳遞給活動(dòng)輪殼，活動(dòng)輪殼又帶動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)，以保持纜繩伸長(zhǎng)。
文獻(xiàn)EP305306中描述的裝置的特點(diǎn)是纜繩的端點(diǎn)通過(guò)沿兩個(gè)平行支撐軸的雙鉸接固定在起重器的活動(dòng)裝置上(活塞和/或桿)，其中一個(gè)軸與起重器的軸重合；根據(jù)該文獻(xiàn)，與滾筒相關(guān)的軸用兩個(gè)軸承旋轉(zhuǎn)安裝，并且通過(guò)兩個(gè)裝有密封圈的孔穿過(guò)密封箱的兩個(gè)相對(duì)的壁。
文獻(xiàn)EP505297中描述的不同裝置的特點(diǎn)是滾筒由一個(gè)一端裝有一個(gè)側(cè)板的柱形空心壁構(gòu)成，因此形成一個(gè)安放彈簧、編碼器或二者的空間。
這些裝置盡管有優(yōu)點(diǎn)，但很復(fù)雜，并且很昂貴。
另外，為了使彈簧的體積最小，同時(shí)又能與起重器桿的高行程相適應(yīng)，人們使用了有一個(gè)(或幾個(gè))非常薄的金屬片的彈簧，金屬片的形狀為一條螺旋線，包括許多互相非常靠近的排列緊密的螺圈；試驗(yàn)表明，這些彈簧很脆弱，特別是它們的連接點(diǎn)，并且螺圈之間產(chǎn)生摩擦，減少了有用的回位力矩，特別是當(dāng)起重器的桿最大程度地回到起重器體中時(shí)，這相當(dāng)于彈簧的展開(kāi)位置，因此其回位力矩為其最低值。
本發(fā)明的目的是提出一種改進(jìn)了的起重器桿的定位裝置。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種既簡(jiǎn)化且其性能和可靠性都提高了的這種裝置。
根據(jù)第一方面，本發(fā)明在于提出一種裝置，裝置中位于密封箱內(nèi)的扭轉(zhuǎn)彈簧通過(guò)其中心部分(端)固定在密封箱上，并通過(guò)外圍部分固定在滾筒上。
因此，能夠把纜繩的纏繞機(jī)構(gòu)(滾筒或滑輪)安裝在一個(gè)軸上，該軸通過(guò)一個(gè)單一的孔眼穿過(guò)密封箱的一個(gè)壁，這樣只需使用一個(gè)密封圈；由于密封箱空腔中的壓力一般為作用在起重器活塞上的流體壓力，這種壓力可能大約為幾百巴(至少為107Pa，例如使用壓力為3×107Pa，試驗(yàn)壓力為5×107Pa)，密封圈的過(guò)壓具有很大的優(yōu)點(diǎn)；這種裝置消除或減少了與兩個(gè)軸承的排列有關(guān)的困難；另外，由于彈簧“浸在”充填密封箱空腔的高壓流體(一般為油)中，始終得到潤(rùn)滑，特別是由于減少了螺旋片彈簧螺旋之間的摩擦產(chǎn)生的力，因而以更令人滿(mǎn)意的方式運(yùn)行；另外，已經(jīng)證明，扭轉(zhuǎn)彈簧的螺旋片通過(guò)其中心端固定在密封箱上改善了彈簧的性能；這種改善表現(xiàn)在彈簧各部分(螺旋)之間的摩擦明顯減少；據(jù)推測(cè)，這些改進(jìn)主要是由于首先并優(yōu)先受到應(yīng)力的彈簧外圍螺旋不是通過(guò)嵌入而是通過(guò)一種支撐(或鉸接支撐)固定在滾筒上，便于它們的變形；螺旋片的端部沿固定輪殼周?chē)ㄎ?，永遠(yuǎn)不會(huì)彎曲；另外，已經(jīng)證明該裝置便于充填空腔的流體的攪拌，因而提高其潤(rùn)滑能力；另外無(wú)論滾筒(和/或軸)的角度位置如何，這都有利于通過(guò)彈簧產(chǎn)生基本恒定的回位力矩。
彈簧螺旋片最好中心固定在一個(gè)固定的中心輪殼上，該輪殼與密封箱的一個(gè)側(cè)壁成為一體或固定在該側(cè)壁上，并且延伸在滾筒軸延長(zhǎng)線上的空腔中；因此，可以縮小輪殼占據(jù)的空腔中心區(qū)的直徑；另外，由于彈簧的螺旋片的外圍端固定在鐘形滾筒的內(nèi)壁上，本發(fā)明可以空出幾乎所有被滾筒確定的空間，以安放彈簧，相反，在專(zhuān)利文獻(xiàn)EP505297中，該空間的一部分被固定彈簧外圍的柱形(固定)側(cè)板所占據(jù)；由于滾筒基本延伸到其軸的端部，滾筒的體積減?。惠S和滾筒最好形成一個(gè)鑄鋼或金屬合金的整體組件(單一零件)；這樣便于加工、安裝和拆卸、以及靜態(tài)和動(dòng)態(tài)平衡。
把軸安裝在穿過(guò)密封箱一個(gè)壁鏜孔中的軸承最好用一個(gè)雙動(dòng)式滾珠(和/或滾柱和滾針)軸承來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種軸承支持密封箱中的壓力產(chǎn)生的軸向推力；特別是這種軸承的斜度可以避免使用多個(gè)軸承，并且可以取消直徑接近滾筒直徑的軸承，這種軸承需要多次昂貴的加工，并產(chǎn)生排列問(wèn)題。
彈簧至少一部分(最好為全部)在空心和/或挖空的滾筒的一個(gè)空間內(nèi)；這樣可以得到一個(gè)緊湊的裝置并可減少滾筒的質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)慣性，特別是這樣可以減少活塞加速時(shí)纜繩的受力，并減少軸承受力。
滾筒最好包括一個(gè)管狀(空心)部分，其一端裝有(或延長(zhǎng)為)一個(gè)保證管狀部分和軸之間連接的盤(pán)狀側(cè)板，并鉆孔和/或挖空；該裝置還有利于流體壓力和側(cè)板的平衡；管狀部分是空心的，以接受彈簧，并且最好外部形成有幾個(gè)基本連接的螺旋線的凹頸，使纜繩根據(jù)滾筒旋轉(zhuǎn)幾圈規(guī)則地、重復(fù)地并且有控制地纏繞在滾筒上。
只有一個(gè)密封箱中壓力的軸承可以減少制造成本，特別是與加工有關(guān)的成本，特別是還可以減少泄漏的危險(xiǎn)。
另外，本發(fā)明還在于在空心軸上使用一個(gè)光學(xué)編碼器(或相應(yīng)的傳感器)，空心軸直接固定(平穩(wěn)地滑動(dòng)鑲嵌)在滾筒軸的一端；該特點(diǎn)可以取消分離的連接裝置，簡(jiǎn)化并更便于編碼器的安裝和拆卸。
另外，本發(fā)明還在于通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的鉸接，最好是沿一個(gè)基本與起重器的桿軸混在一起的旋轉(zhuǎn)軸，把纜繩的一端固定在起重器的活動(dòng)設(shè)備(活塞和/或桿)上；出人意外的是，實(shí)際上已經(jīng)證明，這種裝置的確在把活塞的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)引入了一定的“失真”(比例缺陷)，導(dǎo)致文獻(xiàn)EP305306中描述的雙鉸接類(lèi)似的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)比有一個(gè)固定連接好；因此，纜繩的端點(diǎn)最好固定在一個(gè)(沿起重器桿軸)自由繞軸旋轉(zhuǎn)安裝在桿頭(活塞)上的盤(pán)(或臂)的圓周上。
通過(guò)下面的描述并參照附圖可以更好地了解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，附圖非限定地示出本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。


圖1示意性地示出一個(gè)具有密封箱的起重器，密封箱裝有一個(gè)本發(fā)明所述的控制起重器桿位置的裝置。
圖2為放大的縱剖視圖，示出圖1位置的控制裝置。
起重器2的管狀體1沿縱軸3延伸，并形成一個(gè)柱形空腔4，活塞5可以位于其中，活塞5通過(guò)沿軸3方向的直線運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)桿6。
活塞的頭部有一個(gè)可以沿盤(pán)8的軸3自由轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承7，纜繩10的端點(diǎn)9固定在盤(pán)8的圓周上；纜繩的一部分纏繞在滾筒11的頸部15中，滾筒11沿軸12旋轉(zhuǎn)安裝在密封箱13內(nèi)，密封箱13有一個(gè)密封凸緣14，固定在體1的上端。
纜繩10(簡(jiǎn)單)鉸接在活塞5上，使纜繩延伸在活塞和滾筒之間的部分基本保持與軸3平行，和/或與該軸的傾斜度基本保持恒定，而不管活塞在體1中(沿軸3)的可能轉(zhuǎn)動(dòng)和纜繩10的端點(diǎn)10a由于活塞的轉(zhuǎn)動(dòng)在滾筒出口的移動(dòng)如何；借助于這種基本不變的方向，通過(guò)測(cè)量滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)測(cè)量活塞的移動(dòng)受角度誤差的影響基本為零(一般為0.01％到0.001％)。
滾筒包括一個(gè)以12為軸的管狀部分11a和一個(gè)與軸12垂直的盤(pán)狀部分11b，沿軸12旋轉(zhuǎn)安裝在密封箱13的側(cè)壁34和15之間，在密封箱的壁形成的空腔16內(nèi)，空腔內(nèi)充滿(mǎn)油，并與起重器的空腔4連通。
因此，與滾筒成為一個(gè)單一零件的軸17(軸12)延長(zhǎng)了形成滾筒的零件11；軸17穿過(guò)編碼器19的空心軸18延伸，編碼器19通過(guò)端板20安裝在軸17的端部17a。
編碼器19通過(guò)抗力矩裝置22固定在壁34的外表面21，并被外罩23保護(hù)。
編碼器19位于密封箱之外，而帶有螺旋片的彈簧24卻固定在軸12的柱形固定輪殼25上，與軸17同軸；輪殼25通過(guò)螺栓26和止轉(zhuǎn)銷(xiāo)27固定在壁15上。
彈簧24的圓周端通過(guò)三個(gè)螺栓或鉚釘28固定在滾筒一部分11b的內(nèi)壁11c上，該部分與輪殼25形成一個(gè)接受彈簧的空腔。
滾筒的11b部分鉆了一個(gè)孔11d，可以減輕滾筒重量，并且一方面平衡油壓，另一方面平衡盤(pán)11b；軸17通過(guò)一個(gè)雙動(dòng)式軸承安裝在一個(gè)穿過(guò)壁34的鏜孔中滾針29(或滾柱和滾珠)支撐軸承承受的徑向力(參照軸12)，同時(shí)滾珠30(或相應(yīng)物)支撐空腔16中的壓力產(chǎn)生的軸向力；該支撐軸-滾筒(17、11)軸承的高斜度可以避免有其它軸承；但是，可以通過(guò)安裝在軸12的一個(gè)小軸32上的軸承31以及在固定輪殼25的自由端的凹槽33中裝一個(gè)補(bǔ)充導(dǎo)向器。
密封箱13的箱體只由兩個(gè)零件組成，一個(gè)主要零件形成凸緣14、壁34和外殼35；一個(gè)形成壁15的第二零件通過(guò)螺釘36固定在主要零件上。
編碼器19發(fā)出的信號(hào)可以用數(shù)字連續(xù)顯示起重器桿的位置。
權(quán)利要求
1.起重器(2)，具有一個(gè)活動(dòng)設(shè)備(5，6)和一個(gè)活動(dòng)設(shè)備的位置控制裝置，所述裝置包括一個(gè)固定在起重器體(1)一端的密封箱(13)，該密封箱形成一個(gè)高壓空腔(16)，一個(gè)旋轉(zhuǎn)滾筒(11)封閉在其中，所述裝置包括一個(gè)纏繞在滾筒上的纜繩(10)，它的一端(9)與活動(dòng)設(shè)備連接，該裝置另外包括一個(gè)對(duì)滾筒的旋轉(zhuǎn)敏感的傳感器(19)和一個(gè)滾筒回位彈簧(24)，其特征在于，滾筒(11)是空心的，并且至少接受彈簧(24)的一部分，彈簧通過(guò)其中心部分固定在中心輪殼(25)上，并且固定在滾筒圓周(11c)上，輪殼(25)與密封箱的壁合為一體或固定在箱壁上，并延伸在所述空腔(16)內(nèi)，并在滾筒軸(17)的延長(zhǎng)線中。
2.起重器，其中，纜繩的端點(diǎn)(9)通過(guò)接頭(7)與活動(dòng)設(shè)備連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的起重器，其中，接頭(7)是一個(gè)沿起重器縱軸(3)的簡(jiǎn)單接頭，纜繩的端點(diǎn)固定在盤(pán)(8)的或一個(gè)臂的外圍，該臂沿軸(3)旋轉(zhuǎn)安裝在起重器活塞(5)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的起重器，其中，傳感器(19)位于密封箱(13)之外，并且包括一個(gè)空心軸(18)，套在軸(17)的端部(17a)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的起重器，其中，滾筒(11)和軸(17)成為一個(gè)的零件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的起重器，其中，軸(17)通過(guò)一個(gè)包含雙動(dòng)式軸承(29，30)的支座與密封箱(13)旋轉(zhuǎn)安裝。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的起重器，其中，滾筒包括一個(gè)有鉆孔(11d)的盤(pán)狀側(cè)板(11b)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的起重器，其中，密封箱(13)包括一個(gè)形成凸緣(14)和壁(34，35)主要零件和一個(gè)第二零件(15)，固定輪殼(25)固定在該次零件(15)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的起重器，其推力為104到108牛頓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連續(xù)測(cè)量和顯示或控制起重器桿的位置的裝置。本發(fā)明的技術(shù)部分為開(kāi)發(fā)大功率、大行程雙動(dòng)式起重器,這種起重器的工業(yè)應(yīng)用很多。根據(jù)本發(fā)明,起重器(2)的活動(dòng)設(shè)備(5,6)的位置控制裝置包括一個(gè)通過(guò)端點(diǎn)(9)與活動(dòng)設(shè)備連接的纜繩(10)、一個(gè)纏繞纜繩的滾筒(11)、一個(gè)對(duì)滾筒的旋轉(zhuǎn)敏感的傳感器(19)和一個(gè)滾筒回位彈簧(24),所述滾筒被挖空,并至少接受彈簧的一部分,彈簧一方面固定在滾筒的圓周(11c)上,一方面固定在固定輪殼(25)上。
文檔編號(hào)F15B15/28GK1275682SQ00108748
公開(kāi)日2000年12月6日 申請(qǐng)日期2000年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月31日
發(fā)明者皮埃爾·克洛韋爾, 路易斯·雷尼爾 申請(qǐng)人:皮埃爾·克洛韋爾, 路易斯·雷尼爾