一种伸缩吊臂及起重机的制作方法

本发明涉及起重机的伸缩吊臂技术领域，尤其涉及一种伸缩吊臂及起重机。

背景技术：

起重机伸缩吊臂的伸缩目前主要有两种形式，一种是适合于大吨位起重机的单缸插销伸缩方式，此方式由于油缸不承受起吊重量，油缸可做得比较细，结构紧凑。单缸插销还有利于优化臂段的伸缩顺序，提高吊臂的起升能力。然而单缸插销的缺点是速度慢，加工精度要求高，控制复杂，不便维护。另一种伸缩形式是由伸缩油缸与绳排联动，实现多级吊臂同步伸缩，比如专利文献1（公开号为：cn101575075a）和专利文献2（公开号为：cn202481966u）。这是一种传统伸缩方式，此方式原理简单速度快，是目前行业内仍在广泛使用的伸缩技术。这种伸缩油缸加绳排的伸缩方式，由于相邻两个相邻伸缩臂之间没有设置锁定装置，吊载过程中油缸和绳排还要承受由吊重引起的巨大轴向力。因此伸缩油缸直径大、绳排股数多，内部布置复杂，臂筒优化困难，起重能力受限。另外，现有伸缩油缸加绳排的伸缩吊臂中，当伸缩臂的数量大于4时，通常需要两个油缸来实现，比如专利文献2（公开号为：cn202481966u）公开的起重机吊臂，其包括两个油缸，第二油缸位于第三节臂和第四节臂之间，在油缸承受吊重的情况下，油缸本身的重量也较大，从而增大吊臂自重,降低起升能力。

技术实现要素：

针对现行吊臂伸缩技术中，油缸加绳排伸缩装置存在承载受限，组合方式简单，而单缸插销机构复杂，操作繁琐，效率低下等问题，本发明提供一种伸缩吊臂，简化伸缩吊臂的伸缩结构,提高吊臂伸缩的灵活性。具体技术方案如下。

一种伸缩吊臂，其包括从外到内依次套装设置的n节臂，n大于等于3，最外部为第一节臂，最内部为第n节臂，其特征在于，还包括：伸臂卷筒、缩臂卷筒、伸臂绳、缩臂绳、绳索导向器和吊臂锁定装置；

所述伸臂卷筒和缩臂卷筒设置于第一节臂或者起重机的转台；

所述第一节臂头部、以及第二节至第n-1节臂的头部和根部均设置有所述绳索导向器，所述伸臂绳的一端卷绕于所述伸臂卷筒上，另一端固定于所述第n节臂的根部，所述伸臂绳依次绕过所述第一节臂头部的绳索导向器、以及所述第二节至第n-1节臂的头部和根部的全部绳索导向器；其中，根部为一节臂伸出方向上游侧的一端，头部为一节臂伸出方向下游侧的一端。

所述缩臂绳的一端卷绕于所述缩臂卷筒上，另一端固定于所述第n节臂；

所述吊臂锁定装置设置于相邻两节臂中的任意一节臂上或者同时设置在相邻两节臂上，用于对相邻两节臂的相对位置进行锁定或解锁。

进一步地，所述伸臂卷筒和缩臂卷筒由同一驱动马达驱动或分别由不同的驱动马达驱动。当伸臂卷筒和缩臂卷筒由不同的驱动马达驱动时，所述伸臂卷筒和缩臂卷筒同步旋转，所述伸臂绳和所述缩臂绳的卷绕方向相反。当驱动马达旋转时，伸臂卷筒和缩臂卷筒同步旋转，伸臂卷筒收绳时,缩臂卷筒放绳;缩臂卷筒收绳时,伸臂卷筒放绳。

进一步地，所述绳索导向器为滑轮或弧形阵列转轴或弧型导槽。

进一步地，所述吊臂锁定装置为插销锁定装置，所述插销锁定装置包括设置于任意相邻两节臂中的一节臂上的插销，所述任意相邻两节臂中的另一节臂上设置有与所述插销相配合的阻挡部；优选地，所述阻挡部为插销孔或凸台。其中，插销可以由电力或者液压驱动，以将插销插入插销孔中或从插销孔中拔出，实现相邻两节臂的锁定或解锁（或者插销与凸台抵接实现锁定，插销与凸台脱开/分离实现解锁）。

进一步地，所述吊臂锁定装置包括闸板锁定装置和辅助插销锁定装置，所述闸板锁定装置用于对相邻两节臂中的内臂的回缩进行锁定或解锁；所述辅助插销用于对相邻两节臂中的内臂的伸出进行锁定或解锁；所述辅助插销锁定装置包括设置于任意相邻两节臂中的一节臂上的辅助插销，所述任意相邻两节臂中的另一节臂上设置有与所述辅助插销相配合的辅助阻挡部；优选地，所述辅助阻挡部为插销孔或凸台。

进一步地，所述伸缩吊臂还设置有伸缩油缸，所述伸缩油缸包括缸筒和缸杆，所述缸杆与任意相邻两节臂中的一节臂相连接，所述缸筒与所述任意相邻两节臂中的另一节臂相连接。其中，所述伸缩油缸可以设置在臂筒的内侧，也可以设置在臂筒的外侧。

进一步地，所述伸缩吊臂能够从第二节臂至第n节臂依次伸出，且能够在任意臂长工况下调整任意指定臂段的伸出量或回缩量。

本发明还涉及一种起重机，其具有上述的伸缩吊臂。

采用上述的技术方案，本发明可利用绳索卷筒实现具有多节臂的伸缩吊臂进行伸缩，大大地简化了吊臂的结构，降低了吊臂的伸臂力。具体的伸缩操作过程如下：在完全回缩状态下，各臂段均被锁定，需要伸臂时，可从第二节伸缩臂开始，解除第一二臂端之间的锁定，伸臂绳在伸臂卷筒的卷绕下回收，缩臂绳在缩臂卷筒的放卷作用下同步放出，由于其余臂段之间为相互锁定状态，不会产生相对运动，只有第二节臂被伸臂绳拉出（第三节臂至第n节臂与第二节臂的相对位置不变）。在第二节臂伸出长度达到预定目标时将其锁定，依序解除剩下各臂段的锁定（一次只解除一节臂的锁定），驱动卷筒收放绳，即可依序实现各臂段的伸出锁定，当伸臂到位时，各个臂段均处于锁定状态，即可吊重作业。需要说明的是，从完全回缩状态开始，可以将各节臂的锁定依序解除，伸臂绳在伸臂卷筒的卷绕下回收，可实现吊臂逐级顺序大致不停顿地伸出。伸缩吊臂回缩时，解除需要回缩的臂段的锁定，其余臂段处于锁定状态，缩臂绳在缩臂卷筒的卷绕下回收，伸臂绳在伸臂卷筒的放卷作用下同步放出，实现其中一节臂的回缩，之后再依次完成其他臂段的回缩，直到伸缩吊臂达到完全回缩状态。需要说明的是，伸缩吊臂的伸出，可以不按照第二节臂、第三节臂……、第n节臂的顺序进行伸出(回缩顺序向反)，可以先对任意一节臂进行伸出（需要伸出的臂处于解锁状态），再选择其余另一节臂进行伸出，回缩时也是如此。因此，极大地提高了伸缩吊臂的伸缩灵活性，改变了现有伸缩吊臂必须依照一定的顺序进行伸出或回缩的伸缩方式。当吊臂处于任意工作臂长状态时，若要改变某臂段的伸出长度，只要解除该臂段的锁定，驱动卷筒收放绳索，即可实现该臂段的伸缩。

上述方案中，伸缩油缸与驱动卷筒（伸臂卷筒和缩臂卷筒）可同时工作，既可实现臂长的无级调节，又可在任意臂长工况下带载伸缩。例如，伸缩油缸包括缸筒和缸杆，缸杆与第一节臂相连接，缸筒与第二节臂相连，工作时，第二节臂的伸缩可由伸缩绳和伸缩油缸共同完成，且在二节臂的伸缩范围内可带载伸缩，亦可与其余臂段搭配实现臂长的无级调节。

本发明在引入吊臂锁定装置的基础上，采用卷筒收放绳索驱动吊臂伸缩，与现有技术的油缸加绳排伸缩方式相比，驱动力大幅减小，与单缸插销伸缩方式相比，由于既可从下至上逐级顺序不停顿地伸缩，又可在任意臂长工况下实时调整给定臂段的伸出量，伸缩过程的连续性与灵活性大大提高。本发明有利于优化臂段伸缩顺序，作业时伸缩机构（绳）不承载，提高了起重能力。另外本发明可在吊臂筒体上增设伸缩油缸，既可实现臂长的无级调节，又可在任意臂长工况下带载伸缩。这从根本上打破现有伸缩技术的局限，极大地提升了起重机的伸缩吊臂的功能。

附图说明

图1是本发明实施例1的伸缩吊臂的示意图（吊臂处于完全回缩状态）；

图2是本发明实施例1的伸缩吊臂的示意图（吊臂处于完全伸出状态）；

图3是本发明实施例1的伸缩吊臂的示意图（第三节臂、第四节臂处于伸出状态）；

图4是吊臂锁定装置安装于伸缩吊臂上的示意图；

图5弧形阵列转轴的示意图；

图6是本发明实施例2的伸缩吊臂的示意图（吊臂处于完全回缩状态）；

图7是本发明实施例2的伸缩吊臂的示意图（吊臂处于完全伸出状态）；

图8是本发明实施例3的伸缩吊臂的示意图（吊臂处于完全伸出状态）。

图中：第一节臂ⅰ、第二节臂ⅱ、第三节臂ⅲ、第四节臂ⅳ、第五节臂ⅴ、伸臂绳1、缩臂绳2、吊臂锁定装置3、插销锁定装置3.1、闸板锁定装置3.2、伸缩油缸4、伸臂卷筒5、缩臂卷筒6、油管或电缆7、弧形阵列转轴8。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

实施例1

参见图1-3，一种伸缩吊臂，其包括从外到内依次套装设置的第一节臂ⅰ、第二节臂ⅱ、第三节臂ⅲ、第四节臂ⅳ和第五节臂ⅴ，还包括：伸臂卷筒5、缩臂卷筒6、伸臂绳1、缩臂绳2和吊臂锁定装置3；伸臂卷筒5和缩臂卷筒6设置于第一节臂ⅰ或者起重机的转台，即伸臂卷筒5和缩臂卷筒6与第一节臂ⅰ的相对位置固定不变；

第一节臂ⅰ头部设置有绳索导向器，所述第二节臂ⅱ、第三节臂ⅲ、第四节臂ⅳ的头部和根部也均设置有绳索导向器，伸臂绳1的一端卷绕于伸臂卷筒5上，另一端固定于所述第五节臂ⅴ的根部，伸臂绳1依次绕过第一节臂ⅰ头部的绳索导向器、第二节臂ⅱ根部的绳索导向器、第二节臂ⅱ头部的绳索导向器、第三节臂ⅲ根部的绳索导向器、第三节臂ⅲ头部的绳索导向器、第四节臂ⅳ根部的绳索导向器和第四节臂ⅳ头部的绳索导向器；根部为臂段伸出方向上游侧的一端，头部为臂段伸出方向下游侧的一端；

缩臂绳2的一端卷绕于缩臂卷筒6上，另一端固定于第五节臂ⅴ根部；

吊臂锁定装置3设置于相邻两节臂中的任意一节臂上或者同时设置在相邻两节臂上，用于对相邻两节臂的相对位置进行锁定或解锁。

优选地，参见图1、图5，绳索导向器为滑轮或弧形阵列转轴或弧型导槽。以保障伸臂绳1以比较小的阻力在绳索导向器上滑动。

优选地，参见图4，吊臂锁定装置3可以采用普通插销锁定装置3.1。插销锁定装置3.1包括设置于第一节臂上的插销，第二节臂上设置有与插销配合的插销孔，其中，插销可以由电力或者液压驱动，以将插销插入插销孔中或从插销孔中拔出，实现相邻两节臂的锁定或解锁；油管或线缆7布置在臂筒上以传输电力或液压油。需要说明的是，插销孔也可以替换为凸台，当插销与凸台抵接时，可以限制第二节臂回缩和/或伸出，实现第二节臂的锁定；当插销回退后，插销与凸台分离即实现第二节臂的解锁。

优选地，参见图4，吊臂锁定装置3（用于锁定第二节臂和第三节臂相对位置的吊臂锁定装置）可以包括闸板锁定装置3.2和插销锁定装置3.1（辅助插销锁定装置的示例），所述闸板锁定装置3.2用于对相邻两节臂中的内臂（第三节臂）的回缩进行锁定或解锁，所述闸板锁定装置3.2可以采用例如专利文献4（公开号为：cn108116995a）中公开的伸缩吊臂的锁定装置；闸板锁定装置3.2主要包括设置在相邻两节臂的其中一节臂上的可活动的闸板和设置另一节臂上在阻挡板，当闸板与阻挡板相互抵接时，内臂的回缩被锁定，当闸板与阻挡板分离时，内臂的回缩被解锁。此处的插销锁定装置3.1主要起辅助作用以控制第三节臂的伸出，当需要防止第三节臂伸出时，插销锁定装置3.1将第三节臂和第二节臂的相对位置进行锁定；当需要防止第三节臂回缩时，利用闸板锁定装置3.2来锁定第三节臂相对于第二节臂的回缩。因此，此处起辅助作用的插销锁定装置3.1的插销可以制作得比较细小，不用承担第三节臂及以上节臂的重量，也不需要承担吊重的重量，吊重的重量主要由闸板锁定装置3.2承担。

在伸缩吊臂吊重作业时，全部的吊臂锁定装置均处于锁定状态，锁定装置承担了吊臂的全部载荷，而伸臂绳和缩臂绳不承担载荷，这样有利于降低对伸臂绳的要求。

伸臂卷筒5和缩臂卷筒6可采用同一马达驱动（未图示），当驱动马达旋转时，伸臂卷筒5和缩臂卷筒6同步旋转，缩臂绳与伸臂绳绕向相反,伸臂卷筒收绳时,缩臂卷筒放绳;缩臂卷筒收绳时,伸臂卷筒放绳。伸缩吊臂伸缩时，伸臂绳1的伸出/回缩长度与缩臂绳2的回缩/伸出长度相同。可选地，伸臂卷筒5和缩臂卷筒6也可用不同马达驱动，两者相互配合进行绳的收放。

具体的伸缩操作过程如下：在完全回缩状态下（图1），各臂段均双向锁定，需要伸臂时，可从第一伸缩臂开始，解除第一节臂ⅰ和第二节臂ⅱ相互位置锁定，伸臂绳1在卷筒的作用下回收，缩臂绳同步放出，由于第三节臂ⅲ、第四节臂ⅳ、第五节臂ⅴ之间为相互锁定状态，不会产生相对运动，第二节臂ⅱ被伸臂绳1拉出,当伸出到位后锁定。同样的，依序解除剩下各臂段的锁定（一次只解除一节臂），驱动卷筒收放绳，即可依序实现各臂段的伸出。当各个臂伸臂到位时，锁定各个臂段，即可吊重作业。

当需要缩臂时，按与伸臂时相反的顺序，解除各臂段的锁定状态，缩臂绳2在卷筒的作用下回收，伸臂绳1放出，各臂段即可依序回缩。

在本方案中，也可单独控制各臂段中的某一臂段锁定解锁，通过卷筒收放绳，即可实现指定臂段的伸缩，如图3所示，第三节臂ⅲ和第四节臂ⅳ处于伸出状态。当吊臂处于任意工作臂长状态时，若要改变某臂段的伸出长度，只要解除该臂段的锁定，驱动卷筒收放绳，即可实现该臂段的伸缩。

需要说明的是，本实施例中采用了5节臂的伸缩吊臂，但是本领域技术人员可以理解为，本发明的伸缩吊臂的臂段的数量可以是大于等于3的任意数量，例如伸缩吊臂包括3、4、6、7或8节臂等。

实施例2

在上述实施例1的基础上，参见图6-7，实施例2的伸缩吊臂还包括有能与伸臂绳协同工作的伸缩油缸4，伸缩油缸4含缸筒和缸杆，缸杆与第一节臂ⅰ相连接，缸筒与第二节臂ⅱ相连接，伸缩油缸可驱动第二节臂ⅱ相对于第一节臂ⅰ运动。第二节臂ⅱ的伸缩可由伸缩绳1和伸缩油缸4共同完成，伸缩油缸4使得第二节臂ⅱ的伸缩范围内可带载伸缩（吊上重物的同时进行伸缩），亦可与其余臂段搭配实现臂长的无级调节。

实施例3

在上述实施例2的基础上，参见图8，将实施例2中的伸缩油缸4设置在第三节臂ⅲ和第四节臂ⅳ之间，即缸杆与第三节臂ⅲ相连接，缸筒与第四节臂ⅳ相连接。伸缩油缸4的作用和效果同实施例2。需要说明的是，实质上伸缩油缸4可以设置在任意相邻两节臂之间。

另外,图7-8中的伸缩油缸4设置在吊臂筒体的内侧，但是伸缩油缸4也可以设置在吊臂筒体的外侧,当油缸设置在外侧时,伸缩油缸的缸筒朝向第一节臂，缸杆朝向伸出方向。伸缩油缸安放在外侧的好处是,油缸可作为选用件,不用时可卸下来以减轻吊臂重量，需要使用伸缩油缸时，将伸缩油缸安装在指定的相邻两节臂之间。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于上述的具体实施方式，如上述示意图中,伸臂绳只画出一根，而实际上伸臂绳可以布置两根或更多。上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出更多形式，这些均属于本发明的保护范围。