CN105217502B - 一种利用重力势能作动力源的气压驱动集装箱吊具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及集装箱吊具技术领域，特指一种利用重力势能作动力源的气压驱动集装箱吊具，集装箱吊具包括吊具上架、吊具下架与吊具伸缩架，吊具上架设于吊具下架上，吊具上架上设有起升滑轮与蓄能装置，吊具下架上设有伸缩气动系统和控制器，吊具下架与吊具伸缩架对应连接，吊具伸缩架上设有旋转气动系统、导向装置与储气罐，吊具上架与吊具伸缩架之间设有拖链连接，拖链内部设有气管连接储气罐和伸缩气动系统、旋锁气动系统。本发明通过将集装箱吊具下降的重力势能作为能量来源，将传统的液压驱动、链条驱动替换为气动驱动，同时采用无线遥控控制，省去电缆和控制线，有效节省了电能。

Description

一种利用重力势能作动力源的气压驱动集装箱吊具

技术领域

本发明涉及集装箱吊具技术领域，特指一种利用重力势能作动力源且可实现远程控制的气压驱动集装箱吊具。

背景技术

目前，为了方便航运，越来越多的货物用标准化的集装箱进行运输，随着集装箱的需求日益增加，对集装箱吊具的节能、控制提出了越来越高的要求。

现有的集装箱吊具由吊具上架，吊具下架，旋锁驱动装置，导向装置，吊具滑轮，油泵驱动装置以及电缆储存器组成。当集装箱吊具下降至集装箱上方，通过导向装置定位后，吊具通电后由电动马达驱动液压油泵实现吊具的伸缩以及旋锁装置的锁紧动作，从而完成集装箱的起吊，这样的吊具在作业过程中会消耗大量电能以及液压油，需要大量的电缆供电，同时也需设置扭矩马达来实现电缆和电线的自动绕线和放线。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种利用重力势能作动力源的气压驱动集装箱吊具，其利用集装箱吊具下降所释放的重力势能作为动力源，将传统的液压驱动、链条驱动替换为气动驱动，能够实现节能，同时采用无线遥控对控制器进行远程操作，省略的控制线和电缆，不再需设置扭矩马达。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种利用重力势能作动力源的气压驱动集装箱吊具，集装箱吊具包括吊具上架、吊具下架与吊具伸缩架，吊具上架设于吊具下架上，吊具上架上设有起升滑轮与蓄能装置，吊具下架上设有伸缩气动系统和控制器，吊具下架与吊具伸缩架对应连接，吊具伸缩架上设有旋锁气动系统、导向装置与储气罐，吊具上架与吊具伸缩架之间设有拖链连接，拖链内部设有气管连接储气罐和伸缩气动系统、旋锁气动系统。

进一步而言，所述集装箱吊具上设有固定长度的钢丝绳、吊具动滑轮组与吊具定滑轮组(钢丝绳长度和定滑轮、动滑轮个数由集装箱吊具的最大下降高 度确定，通过滑轮组倍率调节，压缩气缸行程能满足吊具最大下降高度)，吊具定滑轮组对应设置有两个小车定滑轮，钢丝绳依次缠绕于吊具动滑轮组、吊具定滑轮组与两个小车定滑轮上，钢丝绳与蓄能装置对应设置。

进一步而言，所述蓄能装置包括空气压缩气缸，空气压缩气缸成型设有无杆腔和有杆腔，有杆腔内设有储能弹簧与活塞，空气压缩气缸上设有排气阀与吸气阀，钢丝绳穿于储能弹簧连接于活塞。

进一步而言，所述储气罐上设有安全阀，储气罐连接有三位四通电磁换向阀，三位四通电磁换向阀连接有节流阀，节流阀连接有带锁直线运动气缸，带锁直线运动气缸上设有缩回限位开关与伸出限位开关。

进一步而言，所述储气罐上设有安全阀，储气罐连接有三位四通电磁换向阀，三位四通电磁换向阀连接有节流阀，节流阀连接有带锁摆动式气缸，带锁摆动式气缸上设有上锁限位开关与解锁限位开关。

进一步而言，所述拖链A端与吊具下架连接，拖链B端与吊具伸缩架连接，所述拖链内部中空且设有气管，气管一端通过拖链A端与伸缩气动系统、旋锁气动系统连接，气管另一端通过拖链B端与储气罐连接。

进一步而言，所述吊具下架上设有控制器，用于控制集装箱吊具的伸缩和旋锁动作，同司机室的遥控器无线连接。

本发明有益效果：

本发明以集装箱吊具下降的重力势能作为伸缩臂伸缩和旋锁的动力源，改变了吊具作业的供能形式，实现了节能；重力势能供能省掉了电缆，同时远程控制省掉了控制线，使得吊具不用设置扭矩马达来收放电缆和控制线，控制方便；将传统的液压驱动、链条驱动替换为气压驱动，改变了驱动形式。

附图说明

图1是本发明整体结构图；

图2是本发明蓄能原理图；

图3是本发明伸缩气动系统图；

图4是本发明旋锁气动系统图；

图5是本发明拖链动作图；

图6是本发明的吊具伸缩架伸出动作示意图；

图7是本发明的吊具伸缩架缩回动作示意图；

图8是本发明的旋锁机构上锁动作示意图；

图9是本发明的旋锁机构解锁动作示意图。

10、吊具上架；20、吊具下架；30、吊具伸缩架；40、旋锁气动系统；50、导向装置；60、起升滑轮；70、储气罐；80、蓄能装置；90、伸缩气动系统；100、拖链；110、控制器；41、带锁摆动式气缸；45、上锁限位开关；46、解锁限位开关；81、小车定滑轮；82、储能弹簧；83、空气压缩气缸；84、排气阀；85、吸气阀；86、吊具动滑轮组；87、吊具定滑轮组；91、三位四通电磁换向阀；92、节流阀；93、带锁直线运动气缸；94、安全阀；95、缩回限位开关；96、伸出限位开关；I0.0、吊具伸缩架伸出按钮；I0.1、伸出限位开关；I0.2、吊具伸缩架缩回按钮；I0.3、缩回限位开关；I0.4、旋锁机构上锁按钮；I0.5、上锁限位开关；I0.6、旋锁机构解锁按钮；I0.7、解锁限位开关；Q0.0、吊具伸缩架伸出动作；Q0.1、吊具伸缩架缩回动作；Q0.2、旋锁机构上锁动作；Q0.3、旋锁机构解锁动作。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。

实施例一：

如图1所示，本发明所述一种利用重力势能作动力源的气压驱动集装箱吊具，集装箱吊具包括吊具上架10、吊具下架20与吊具伸缩架30，吊具上架10设于吊具下架20上，吊具上架10上设有起升滑轮60与蓄能装置80，吊具下架20上设有伸缩气动系统90和控制器110，吊具下架20与吊具伸缩架30对应连接，吊具伸缩架30上设有旋锁气动系统40、导向装置50与储气罐70，吊具上架10与吊具伸缩架30之间设有拖链100连接，拖链100内部设有气管连接储气罐和伸缩气动系统90、旋锁气动系统40。

以上所述构成本发明基本结构。

更具体而言，如图2所示，所述集装箱吊具上设有固定长度的钢丝绳、动滑轮组86与吊具定滑轮组87(钢丝绳长度和定滑轮、定滑轮个数由集装箱吊具的最大下降高度确定，通过滑轮组倍率调节，压缩气缸行程能满足吊具最大 下降高度)，起重机小车上设有两小车定滑轮81，钢丝绳依次缠绕于吊具动滑轮组86、吊具定滑轮组87与两个小车定滑轮81上，钢丝绳与蓄能装置80对应设置。蓄能装置80包括空气压缩气缸83，空气压缩气缸83成型设有无杆腔与有杆腔，有杆腔内设有储能弹簧82与活塞，空气压缩气缸83上设有排气阀84与吸气阀85，钢丝绳穿于储能弹簧82连接于活塞。

工作原理：初始状态下，空气压缩气缸83的有杆腔充满气体，当集装箱吊具下降时，两个小车定滑轮81不动，空气压缩气缸83、吊具动滑轮组86、吊具定滑轮组87随着吊具一起下降，由于钢丝绳长度一定，吊具下降时钢丝绳便带动空气压缩气缸83中活塞右移，空气压缩气缸83有杆腔中的气体被压缩，当气压达到一定值时，气体就会冲开压缩气缸上的排气阀84进入到储气罐70中，作为气动系统的气源，同时储能弹簧82则被压缩，这样集装箱吊具下降所释放的重力势能就被储存在储气罐70和储能弹簧82中，当集装箱吊具起升时，钢丝绳松弛，储能弹簧82释放弹性势能，空气压缩气缸83的活塞则在弹簧作用下左移，空气压缩气缸83的有杆腔气压减小，外面空气气压大于内腔内气压，外界空气冲开吸气阀85进入到空气压缩气缸83有杆腔中，同时吊具上升时储能弹簧82做正功，有效实现了节能作用，为了满足空气压缩油缸的行程满足集装箱吊具下降的最大高度，设立吊具动滑轮组86和吊具定滑轮组87，钢丝绳长度和定滑轮、动滑轮个数可根据集装箱吊具的最大下降高度进行调节。

更具体而言，如图3所示，所述储气罐70上设有安全阀94，储气罐70连接有三位四通电磁换向阀91，三位四通电磁换向阀91连接有节流阀92，节流阀92连接有带锁直线运动气缸93，带锁直线运动气缸93上设有缩回限位开关95与伸出限位开关96。

工作原理：在不按下任何开关情况下，储气罐70只进气不出气，当罐中气体达到极限时，若还有气体进入，那么储气罐70上的安全阀94自动打开，将多余的气体排出，有效保证储气罐70的安全性。

当集装箱吊具由起吊20英尺集装箱变为起吊40英尺集装箱时，吊具需伸出，给三位四通电磁换向阀91的A2和A3电磁铁通电，使得左侧三位四通电磁换向阀91置于右位，右侧三位四通电磁换向阀91置于左位，储气罐70中的气体则经过节流阀92流入两个带锁直线运动气缸93的无杆腔，节流阀92 的作用在于调节气流的流速，稳定气压，随着储气罐70中的压缩气体慢慢进入带锁直线运动气缸93的无杆腔，其活塞杆就会缓缓推动伸缩架向外伸出，由于目前集装箱只有20英尺和40英尺两种尺寸，所以伸缩架伸缩的极限位置是一定的，当活塞杆推动伸缩架伸出至40英尺集装箱长度时，触碰到伸出限位开关96，伸出限位开关96传递信号给A2和A3电磁铁使其断电，三位四通电磁换向阀91在弹簧作用下复位至中位使其泄压，储气罐70中气体不再流出，同时气缸活塞杆位置固定不动使得伸缩架固定在40英尺集装箱长度处，其控制原理图如图6所示，吊具伸缩架伸出动作，按下遥控器上吊具伸出按钮，控制器控制电磁铁A2、A3得电，油缸活塞杆带动吊具伸缩架伸出，当吊具伸缩架触碰到伸出限位开关96时，电磁铁A2、A3失电，气动回路中断，伸缩臂架停止伸出。

当集装箱吊具由起吊40英尺集装箱变为起吊20英尺集装箱时，吊具需收缩，给三位四通电磁换向阀91的A1和A4电磁铁通电，使得左侧三位四通电磁换向阀91置于左位，右侧三位四通电磁换向阀91置于右位，储气罐70中的气体则经过节流阀92流入两个带锁直线运动气缸93的有杆腔，随着储气罐70中的压缩气体慢慢进入带锁直线运动气缸93的有杆腔，其活塞杆就会缓缓推动伸缩架向内缩进，当活塞杆推动伸缩架缩回至20英尺集装箱长度时，触碰到缩回限位开关95，缩回限位开关95传递信号给A1和A4电磁铁使其断电，三位四通电磁换向阀91在弹簧作用下复位至中位使其泄压，储气罐70中气体不再流出，同时气缸活塞杆位置固定不动使得伸缩架固定在20英尺集装箱长度处，其使用原理如图7所示，吊具伸缩架缩回动作，按下遥控器上吊具缩回按钮，控制器控制电磁铁A1、A4得电，油缸活塞杆带动吊具伸缩架缩回，当吊具伸缩架触碰到缩回限位开关95时，电磁铁A1、A4失电，气动回路中断，伸缩臂架停止缩回。

若在实际过程中由于活塞杆的惯性使得定位偏移，则可通过三位四通电磁换向阀91不断的自行通断电自行调节。

实施例二：

如图4所示，本实施例所述储气罐70上设有安全阀94，储气罐70连接有三位四通电磁换向阀91，三位四通电磁换向阀91连接有节流阀92，节流阀92连接有带锁摆动式气缸41，带锁摆动式气缸41上设有上锁限位开关45与解锁 限位开关46。

在不按下任何开关情况下，储气罐70只进气不出气，当罐中气体达到极限时，若还有气体进入，那么储气罐70上的安全阀94自动打开，将多余的气体排出，有效何证储气罐70的安全性。

本实施例除将带锁直线运动气缸93换成带锁摆动式气缸41外，其原理和伸缩气动系统基本一致，储气罐70作为气压转动的气源装置，上锁时，当吊具旋锁插入集装箱顶角件后，带锁摆动式气缸41驱动吊具旋锁旋转，当旋转90度时，触碰到上锁限位开关45，上锁限位开关45传递信号给A6和A7电磁铁使其断电，三位四通电磁换向阀91在弹簧作用下复位至中位使其泄压，完成锁定，其控制原理如图8所示，旋锁机构上锁动作，按下遥控器上吊具旋锁按钮，控制器控制电磁铁A6、A7得电，旋转油缸带动吊具旋转90度，触碰到上锁限位开关45时，电磁铁A6、A7失电，气动回路中断，油缸停止旋转，完成上锁。

解锁时，带锁摆动式气缸41驱动吊具旋锁反向旋转，当旋转90度时，触碰到解锁限位开关46，解锁限位开关46传递信号给A5和A8电磁铁使其断电，电磁换向阀43在弹簧作用下复位至中位使其泄压，解锁成功，其控制原理如图9所示，旋锁机构解锁动作，按下遥控器上吊具解锁按钮，控制器控制电磁铁A5、A8得电，旋转油缸带动吊具反向旋转90度，触碰到解锁限位开关46时，电磁铁A5、A8失电，气动回路中断，油缸停止旋转，完成解锁。

为节省空间，将储气罐70设于吊具伸缩架30内部，拖链100的A端与吊具下架20连接，拖链100的B端与吊具伸缩架30连接，拖链100内部中空且设有气管，气管一端通过拖链100的A端与伸缩气动系统90、旋锁气动系统40连接，气管另一端通过拖链100的B端与储气罐70连接。设置拖链100的目的在于使得吊具在伸缩过程中的出气端固定，即使伸缩臂在运动过程中，其气压驱动由储气罐70流出，经过AB段气管后，固定从吊具下架的A点输出，同时拖链100也能防止气管在伸缩过程中受到损坏，如图5所示，5A为吊具完全伸出状态示意图，5B为吊具完全缩回状态示意图。

以上为本发明较佳的实施方式，本发明所属领域的技术人员还能对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均 属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种利用重力势能作动力源的气压驱动集装箱吊具，其特征在于：所述集装箱吊具包括吊具上架（10）、吊具下架（20）与吊具伸缩架（30），所述吊具上架（10）设于吊具下架（20）上，所述吊具上架（10）上设有起升滑轮（60）与蓄能装置（80），所述吊具下架（20）上设有伸缩气动系统（90）和控制器（110），所述吊具下架（20）与吊具伸缩架（30）对应连接，所述吊具伸缩架（30）上设有旋锁气动系统（40）、导向装置（50）与储气罐（70），所述吊具上架（10）、与吊具伸缩架（30）之间设有拖链（100）连接，拖链（100）内部设有气管连接储气罐（70）和伸缩气动系统（90）、旋锁气动系统（40）。

2.根据权利要求1所述一种利用重力势能作动力源的气压驱动集装箱吊具，其特征在于：所述集装箱吊具上设有固定长度的钢丝绳、吊具动滑轮组（86）与吊具定滑轮组（87），所述吊具定滑轮组（87）对应设置有两个小车定滑轮（81），所述钢丝绳依次缠绕于吊具动滑轮组（86）、吊具定滑轮组（87）与两个小车定滑轮（81）上，所述钢丝绳与蓄能装置（80）对应设置。

3.根据权利要求2所述一种利用重力势能作动力源的气压驱动集装箱吊具，其特征在于：所述蓄能装置（80）包括空气压缩气缸（83），所述空气压缩气缸（83）成型设有无杆腔和有杆腔，所述有杆腔内设有储能弹簧（82）与活塞，所述空气压缩气缸（83）上设有排气阀（84）与吸气阀（85），所述钢丝绳穿于储能弹簧（82）连接于活塞。

4.根据权利要求1所述一种利用重力势能作动力源的气压驱动集装箱吊具，其特征在于：所述储气罐（70）上设有安全阀（94），所述储气罐（70）连接有三位四通电磁换向阀（91），所述三位四通电磁换向阀（91）连接有节流阀（92），所述节流阀（92）连接有带锁直线运动气缸（93），所述带锁直线运动气缸（93）上设有缩短限位开关（95）与伸长限位开关（96）。

5.根据权利要求1所述一种利用重力势能作动力源的气压驱动集装箱吊具，其特征在于：所述储气罐（70）上设有安全阀（94），所述储气罐（70）连接有三位四通电磁换向阀（91），所述三位四通电磁换向阀（91）连接有节流阀（92），所述节流阀（92）连接有带锁摆动式气缸（41），所述带锁摆动式气缸（41）上设有上锁限位开关（45）与解锁限位开关（46）。

6.根据权利要求1所述一种利用重力势能作动力源的气压驱动集装箱吊具，其特征在于：所述拖链（100）A端与吊具下架（20）连接，所述拖链（100）B端与吊具伸缩架（30）连接，所述拖链（100）内部中空且设有气管，所述气管一端通过拖链（100）A端与伸缩气动系统（90）、旋锁气动系统（40）连接，所述气管另一端通过拖链（100）B端与储气罐（70）连接。

7.根据权利要求1所述一种利用重力势能作动力源的气压驱动集装箱吊具，其特征在于：所述吊具下架（20）上设有控制器（110），用于控制集装箱吊具的伸缩和旋锁动作，同司机室的遥控器无线连接。