專利名稱：具有連續(xù)測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和渦輪機(jī)，移動航空母艦裝備的飛行器的升降機(jī)，啟動船閘、帶有液壓提升裝置的橋梁、升降平臺和海上結(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)的雙動式起重器。
專利文獻(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空腔，空腔內(nèi)有一個滾筒，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，一端與密封箱相對固定安裝；—一個對軸和滾筒的角度位置敏感的傳感器，如一個絕對編碼器，該傳感器與與一電路連接，以便對起重器進(jìn)行伺服控制；因此，傳感器的活動部分(軸)通過一個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)動使?jié)L筒上的纜繩纏繞(或放線)，導(dǎo)致軸沿順時針或相反方向(逆時針)轉(zhuǎn)動；軸的轉(zhuǎn)動通過傳感器轉(zhuǎn)換為電信號就可測量和/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，通過一個活動輪殼的轉(zhuǎn)動使螺旋彈簧伸長，活動輪殼連接在橫軸上，滾筒也固定在該橫軸上；當(dāng)起重器桿縮回時，螺旋彈簧將回位力矩傳遞給活動輪殼，活動輪殼又帶動滾筒旋轉(zhuǎn)，以保持纜繩伸長。
文獻(xiàn)EP305306中描述的裝置的特點(diǎn)是纜繩的端點(diǎn)通過沿兩個平行支撐軸的雙鉸接固定在起重器的活動裝置上(活塞和/或桿)，其中一個軸與起重器的軸重合；根據(jù)該文獻(xiàn)，與滾筒相關(guān)的軸用兩個軸承旋轉(zhuǎn)安裝，并且通過兩個裝有密封圈的孔穿過密封箱的兩個相對的壁。
文獻(xiàn)EP505297中描述的不同裝置的特點(diǎn)是滾筒由一個一端裝有一個側(cè)板的柱形空心壁構(gòu)成，因此形成一個安放彈簧、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，同時又能與起重器桿的高行程相適應(yīng)，人們使用了有一個(或幾個)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，這相當(dāng)于彈簧的展開位置，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)明的一個目的是提出一種既簡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)彈簧通過其中心部分(端)固定在密封箱上，并通過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)安裝在一個軸上，該軸通過一個單一的孔眼穿過密封箱的一個壁，這樣只需使用一個密封圈；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)，密封圈的過壓具有很大的優(yōu)點(diǎn)；這種裝置消除或減少了與兩個軸承的排列有關(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，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嵌入而是通過一種支撐(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圍定位，永遠(yuǎn)不會彎曲；另外，已經(jīng)證明該裝置便于充填空腔的流體的攪拌，因而提高其潤滑能力；另外無論滾筒(和/或軸)的角度位置如何，這都有利于通過彈簧產(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固定的中心輪殼上，該輪殼與密封箱的一個側(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??；軸和滾筒最好形成一個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)和動態(tài)平衡。
把軸安裝在穿過密封箱一個壁鏜孔中的軸承最好用一個雙動式滾珠(和/或滾柱和滾針)軸承來實(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空間內(nèi)；這樣可以得到一個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纜繩的受力，并減少軸承受力。
滾筒最好包括一個管狀(空心)部分，其一端裝有(或延長為)一個保證管狀部分和軸之間連接的盤狀側(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)明還在于通過一個簡單的鉸接，最好是沿一個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)動轉(zhuǎn)換為滾筒的轉(zhuǎn)動時引入了一定的“失真”(比例缺陷)，導(dǎo)致文獻(xiàn)EP305306中描述的雙鉸接類似的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)比有一個固定連接好；因此，纜繩的端點(diǎn)最好固定在一個(沿起重器桿軸)自由繞軸旋轉(zhuǎn)安裝在桿頭(活塞)上的盤(或臂)的圓周上。
通過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)明的一個優(yōu)選實(shí)施例。


圖1示意性地示出一個具有密封箱的起重器，密封箱裝有一個本發(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，并形成一個柱形空腔4，活塞5可以位于其中，活塞5通過沿軸3方向的直線運(yùn)動帶動桿6。
活塞的頭部有一個可以沿盤8的軸3自由轉(zhuǎn)動的軸承7，纜繩10的端點(diǎn)9固定在盤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有一個密封凸緣14，固定在體1的上端。
纜繩10(簡單)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)動和纜繩10的端點(diǎn)10a由于活塞的轉(zhuǎn)動在滾筒出口的移動如何；借助于這種基本不變的方向，通過測量滾筒的轉(zhuǎn)動來測量活塞的移動受角度誤差的影響基本為零(一般為0.01％到0.001％)。
滾筒包括一個以12為軸的管狀部分11a和一個與軸12垂直的盤狀部分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)充滿油，并與起重器的空腔4連通。
因此，與滾筒成為一個單一零件的軸17(軸12)延長了形成滾筒的零件11；軸17穿過編碼器19的空心軸18延伸，編碼器19通過端板20安裝在軸17的端部17a。
編碼器19通過抗力矩裝置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通過螺栓26和止轉(zhuǎn)銷27固定在壁15上。
彈簧24的圓周端通過三個螺栓或鉚釘28固定在滾筒一部分11b的內(nèi)壁11c上，該部分與輪殼25形成一個接受彈簧的空腔。
滾筒的11b部分鉆了一個孔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11b；軸17通過一個雙動式軸承安裝在一個穿過壁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，可以通過安裝在軸12的一個小軸32上的軸承31以及在固定輪殼25的自由端的凹槽33中裝一個補(bǔ)充導(dǎo)向器。
密封箱13的箱體只由兩個零件組成，一個主要零件形成凸緣14、壁34和外殼35；一個形成壁15的第二零件通過螺釘36固定在主要零件上。
編碼器19發(fā)出的信號可以用數(shù)字連續(xù)顯示起重器桿的位置。
權(quán)利要求
1.起重器(2)，具有一個活動設(shè)備(5，6)和一個活動設(shè)備的位置控制裝置，所述裝置包括一個固定在起重器體(1)一端的密封箱(13)，該密封箱形成一個高壓空腔(16)，一個旋轉(zhuǎn)滾筒(11)封閉在其中，所述裝置包括一個纏繞在滾筒上的纜繩(10)，它的一端(9)與活動設(shè)備連接，該裝置另外包括一個對滾筒的旋轉(zhuǎn)敏感的傳感器(19)和一個滾筒回位彈簧(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)的延長線中。
2.起重器，其中，纜繩的端點(diǎn)(9)通過接頭(7)與活動設(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)是一個沿起重器縱軸(3)的簡單接頭，纜繩的端點(diǎn)固定在盤(8)的或一個臂的外圍，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)通過一個包含雙動式軸承(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，滾筒包括一個有鉆孔(11d)的盤狀側(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)包括一個形成凸緣(14)和壁(34，35)主要零件和一個第二零件(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)部分為開發(fā)大功率、大行程雙動式起重器,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)的活動設(shè)備(5,6)的位置控制裝置包括一個通過端點(diǎn)(9)與活動設(shè)備連接的纜繩(10)、一個纏繞纜繩的滾筒(11)、一個對滾筒的旋轉(zhuǎn)敏感的傳感器(19)和一個滾筒回位彈簧(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F15B15/28GK1275682SQ00108748
公開日2000年12月6日 申請日期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 申請人:皮埃爾·克洛韋爾, 路易斯·雷尼爾