专利名称：断索保护装置及具有该保护装置的起吊设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种保护装置及具有该保护装置的起吊设备，具体而言，本发明涉及
在起升机构、变幅机构、牵引式运行机构或者其他类似柔索或者环链应用领域中柔索或环 链断裂时起保护作用的装置。
背景技术：
在目前国内现有的起重设备或电梯升降机设备中，钢丝绳突然断裂造成的恶性事 故时有发生，这不仅给企业或者个人造成严重的经济损失，而且会造成严重的人员伤亡事 故。目前的保护装置基本上是基于检测钢丝绳使用状态或者直接采取定期更换钢丝绳的方 法，这些方法不但具有滞后性且相对安全系数不高，可靠性低，此外定期更换钢丝绳势必产 生浪费，使原本可以继续使用的钢丝绳不得不提前报废，不但增加了使用和维护成本，而且 增加了更换钢丝绳时的操作复杂度。而且，在其他一些已知保护装置中，在钢丝绳断裂发生 时采取其他夹紧机构来夹紧断裂的主机构钢丝绳，这就要求夹紧机构相当灵敏，且对于准 确定位钢丝绳的断裂位置提出非常苛刻的要求，当钢丝绳断裂位置定位不准确或者钢丝绳 断裂时夹紧机构来不及动作的话，仍存在发生恶性事故的隐患。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题并防止恶性事故的发生且提高运营的安全性， 本发明提出了一种断索保护装置及具有该保护装置的起吊设备。 本发明提供了一种断索保护装置，用于承载工件的主机构缆索，其中，所述保护装
置包括拉力传感器，连接于所述主机构缆索并感测所述主机构缆索的张力；以及保护巻
筒，由转轴驱动并包括缆索部和第一制动件，所述缆索部上缠绕有保护缆索，所述保护缆索
的端部连接于所述工件；第二制动件，设置在所述第一制动件附近，所述第二制动件响应所
述拉力传感器的预定感测信号而与所述第一制动件接合，以制动所述保护巻筒。 优选地，所述第一制动件包括棘轮，并且所述第二制动件包括棘爪，所述棘爪响应
所述拉力传感器的所述预定感测信号而与所述棘轮接合，以制动所述棘轮并从而制动所述
保护巻筒。 优选地，所述保护装置还包括连接至所述转轴的制动器，所述制动器响应所述拉
力传感器的所述预定感测信号而制动所述转轴，并从而制动所述保护巻筒。 优选地，所述棘爪可枢转地固定在支撑框架上并且包括可与所述棘轮接合以制动
所述棘轮的第一端部以及远离所述第一端部且设置有永磁体的第二端部，并且其中，所述
保护装置还包括第一电磁体，设置在所述第二端部附近且与所述永磁体分开，所述第一电
磁体响应所述拉力传感器的所述预定感测信号而与所述永磁体吸合，以使所述棘轮枢转至
使得所述第一端部与所述棘轮接合。 优选地，所述棘爪可枢转地固定在支撑框架上并且包括可与所述棘轮接合以制动 所述棘轮的第一端部以及远离所述第一端部且设置有永磁体的第二端部，并且其中，所述
4保护装置还包括第一电磁体，设置在所述第二端部附近且与所述永磁体吸合，所述第一电 磁体响应所述拉力传感器的所述预定感测信号而与所述永磁体分开，以使所述棘轮枢转至 使得所述第一端部与所述棘轮接合的位置；以及复位弹簧，设置在所述棘爪与所述支撑框 架之间，所述复位弹簧可提供复位力以使所述第一端部与所述棘轮接合。其中，第一电磁体 在断电时释放永磁体并使所述第一端部与所述棘轮接合在此时接合，这种断电条件下的操 作更有利于保证系统操作安全。 优选地，所述保护装置还包括设置在所述第二端部附近的第二电磁体，所述第二 电磁体响应所述拉力传感器的感测信号而吸合或排斥所述永磁体，以使所述第一端部与所 述棘轮接合。 优选地，所述保护装置还包括控制器，接收所述拉力传感器的所述预定感测信号 且同时向所述制动器、所述第一电磁体和所述第二电磁体发出控制信号，以使所述制动器 制动所述转轴并使所述第一端部与所述棘轮接合。 优选地，所述保护巻筒具有内置的涡巻弹簧，以使所述保护缆索维持恒定的张力。
优选地，所述制动器为常闭式的。因而，制动器在断电时对转轴进行制动，操作更安全。 优选地，所述保护装置还包括连接于所述主机构缆索并对所述主机构缆索的磨损 度进行实时检测的检测装置，所述棘爪能够响应所述检测装置的所述预定检测信号而制动 所述棘轮。 本发明还提供了一种起吊设备，包括主机构缆索，所述主机构缆索在一端连接于
支撑框架并在另一端承载有工件，其中，所述起吊设备还包括如上所述的保护装置。 优选地，所述起吊设备包括关于所述工件对称布置的多个所述保护装置，以使保
护装置受力更均衡。 根据本发明的断索保护装置利用诸如棘轮棘爪的制动件的接合实现机械制动， 并且通过制动器实现电力制动，从而确保钢丝绳断裂时的操作安全性。此外，通过第一电 磁体、第二电磁体与永磁体的相互动作以及复位弹簧的设置，确保能够迅速、安全有效地制 动，从而大大提高起吊设备的可靠性，有效避免了钢丝绳突然断裂时恶性事故的发生。而 且，由于避免了定期更换钢丝绳，因而增加了企业的运营效率且大大节省操作成本。
通过以下结合附图的详细描述，本发明的上述和其它方面、特征和其它优点将得 以更好地理解，附图中 图1为根据本发明优选实施例的具有断索保护装置的起吊设备的示意图；
图2为根据本发明优选实施例的保护装置的平面示意图；
图3为沿图2中箭头A方向所看到的平面示意图；以及
图4为图2和图3所示保护装置的操作示意框图。
具体实施例方式
下面结合附图，进一步详细说明本发明的具体实施方式
。然而，本发明可以以很多 不同形式实施，不应该被理解为仅限于这里所呈现的实施例。相反，提供了这些实施例，使
5得本公开全面而完整，并全面地将本发明的范围传达给本领域的技术人员。附图中，相同参 考标号表示相同元件。 下面以起吊设备为例对根据本发明优选实施例的断索保护装置进行详细说明。图 1为根据本发明优选实施例的具有断索保护装置100的起吊设备10的示意图。如图1所 示，该起吊设备10包括可释放或缠绕钢丝绳18(或其他承受拉力的柔性缆或链条，也称为 主机构缆索)的起升巻筒组12，以承载诸如集装箱20等的工件。具体地，集装箱20可如图 所示悬置于集装箱吊具22下方，钢丝绳18通过设置于诸如岸桥16的支撑框架上的滑轮组 而起吊集装箱吊具22，岸桥16还可沿轨道(未示出)移动以将起升的集装箱运输至预定场 所。 在该实施例中，为了避免在钢丝绳发生断裂时发生事故并且为了更好地实现集装 箱20的安全起吊和运输，在该起吊设备10中还包括有用于在钢丝绳18断裂时起保护作用 的断索保护装置IOO。该保护装置100可如图1所示固定在岸桥16上。并且，在该实施例 中，承载集装箱20的钢丝绳18关于集装箱20对称布置，且四个保护装置100也关于集装 箱20对称布置，以使保护装置100受力均衡。 下面结合图2和图3对该保护装置100的结构进行详细说明。图2为根据本发明 优选实施例的断索保护装置的平面示意图。图3为沿图2中箭头A方向所看到的平面示意 图。该保护装置100包括保护巻筒40，其包括通过转轴42驱动的缆索部44和棘轮48，该 棘轮48位于缆索部44附近，缆索部44上缠绕的诸如钢丝绳的保护缆索46在端部处连接 于集装箱20的集装箱吊具22上，该保护巻筒40可内置有涡巻弹簧以保持保护缆索46的 张力恒定；拉力传感器30，连接于钢丝绳18并感测钢丝绳18的张力；以及棘爪50，设置于 棘轮48附近并且能够响应拉力传感器30的感测信号而制动棘轮48，以通过机械方式可靠 阻止与棘轮48连接的缆索部44释放保护缆索46并防止集装箱20掉落。此外，该保护装 置100还可包括与转轴42连接的制动器60，该制动器60也可响应拉力传感器30的感测信 号而制动转轴42的转动，从而以电控方式阻止缆索部44释放保护缆索46，实现更为安全且 有效的二次保护。且优选地，在该实施例中，该制动器60为常闭式的，其在断电时制动转轴 42转动，从而在系统断电或异常情况下可保护操作安全。 本领域技术人员可以理解，为实现对保护巻筒的制动，也可使用除棘轮与棘爪之 外的其他相配合的制动件，只要能实现上述功能即可。 接下来，参照图3来说明该保护装置100的棘轮48和棘爪50。根据本发明保护装 置100的棘爪50可枢转地固定在岸桥16 (或与岸桥16连接的支撑件)上，该棘爪包括用 以与棘轮48的棘齿接合以制动棘轮48的第一端部52以及远离该第一端部52并设置有永 磁体56的第二端部54。该保护装置100还可包括第一电磁体80，设置在第二端部54的一 侧并且能够与永磁体56吸合或分离，以使棘轮50绕枢转点P转动，从而第一端部52可与 棘轮48接合或脱离。当然，为了确保棘爪50的复位，还可设置复位弹簧70，其可偏压在棘 爪50与岸桥16(或与岸桥16连接的支撑件)之间。具体地，在该实施例中，该第一电磁体 80设置在第二端部54下侧，并且在正常状态下为通电的且与永磁体56吸合，棘爪50如虚 线所示那样与棘轮48脱离，保护缆索46可从缆索部44正常释放，当钢丝绳18断裂或拉力 异常时该第一电磁体80响应拉力传感器30的感测信号而被断电(或者施加相反极性的电 力)，从而与永磁体56分开，棘爪50可在复位弹簧70的弹性力作用下绕枢转点P枢转并使
6第一端部52与棘轮48接合，从而制动棘轮48。如本领域技术人员可以理解的，该第一电磁体80也可诸如设置在第二端部上侧并且在正常状态下为断电的，且棘爪可由于重力或更优选在复位弹簧70的复位力作用下而如图所示绕枢转点P顺时针转动以与棘齿48脱离，其中，在钢丝绳18异常时该第一电磁体80可响应拉力传感器30的感测信号而被通电，从而与永磁体56吸合，并使棘爪50绕枢转点P枢转且使第一端部52与棘轮48接合，由此实现对棘轮48的制动。但是，第一电磁体80采用如前所述的第一种方式(即断电时制动的保护方式)能够在断电或异常状态下保护系统工作安全，因而安全性和操作性大大提高。
如图2所示，为了在钢丝绳18断裂或拉力异常时更好更安全地制动棘轮48，该保护装置100还包括有第二电磁体90，该第二电磁体90可诸如设置在第二端部54的上侧且与第一电磁体80相对，在在钢丝绳18异常时，其能够响应拉力传感器30的感测信号而通电与永磁体56吸合，以更好地保持第一端部52与棘轮48接合，从而保证系统操作安全可靠。可替换地，该第二电磁体也可设置在第二端部54的下侧并且在钢丝绳18异常时能够响应拉力传感器30的感测信号而通以极性相反的电力而排斥永磁体56，以实现更好地保持第一端部52与棘轮48接合。 在该实施例中，优选地，保护装置100包括有控制器(未示出)，其接收拉力传感器30的感测信号且在钢丝绳18异常时根据感测信号对制动器60、第一电磁体80和第二电磁体90同时发出控制信号，从而使制动器60制动转轴42的同时棘爪50制动棘轮48，更好地实现从电控角度和机械角度的双重保护。 下面结合图2-4对该保护装置100的操作进行说明。图4为该保护装置100的操作示意图。该保护装置的操作原理是这样的，在承载诸如集装箱等的工件的钢丝绳终端设置拉力传感器，正常情况下该拉力传感器所承受的拉力是在一定的范围内波动的，但是当其中一个吊点或者一个钢丝绳绳端突然断裂时，该处的拉力传感器受力瞬间减小到安全值以下，这证明其中的一个吊点或者绳端断裂，此时拉力传感器返回一个突然减小的拉力信号，该信号经过处理后可诸如经由控制器使保护装置的制动器以及第一电磁体且更优选还包括第二电磁体同时迅速动作，从而使得棘爪止动住保护巻筒的的棘轮，同时制动器也制动住保护巻筒的转轴。这样原本断裂失去控制的重物就被保护装置的保护缆索再次拉住，避免了恶性事故的发生。 具体地，如图4所示，在起吊设备10正常工作时，第一电磁体80通电并与棘爪第二端部54的永磁体56吸合，复位弹簧70受压，棘爪50处于如图3所示虚线位置并脱离棘轮48，保护装置100的保护缆索46随起吊设备10的钢丝绳18的升降而升降。当起吊设备10的钢丝绳18突然断裂时，由于钢丝绳18的拉力突然减小，拉力传感器30将产生作为断绳信号的一个电压信号；该电压信号可经变频器或者PLC处理后通过控制器向制动器60、第一电磁体80和第二电磁体90发出控制信号；第一电磁体80断电且磁力消失并释放永磁体56(该第一电磁体80也可被施加以极性相反的电力而排斥永磁体)，在复位弹簧70的弹性力作用下，棘爪50绕枢转点P转动至图3实线位置所示位置，从而第一端部52与棘轮48接合并阻止了棘轮48以及转轴42的转动，与此同时，制动器60也受控制而对转轴进行制动，通过电控方式阻止转轴转动；为了提高操作可靠性和安全性，此时第二电磁体90亦被通电，当复位弹簧70将棘爪50拉到一定位置后，该第二电磁体90通过吸力与永磁体56牢固吸合，从而可以防止由于振动等外界因素而造成棘爪50松动或者脱离棘轮48。由此，
7可靠地保证了保护缆索46不被从缆索部44释放出来，因而通过保护缆索46可牢固地承载 住集装箱20，防止集装箱20掉落。当更换完钢丝绳并对整个起吊设备10复位时，可手动复 位棘爪50至虚线所示初始位置，起吊设备10继续正常工作。 如本领域技术人员可以理解的，为了确保整个设备的正常操作，在保护装置100 中，制动器60优选为常闭式的，因而在断电或系统异常情况下也同样能够起到制动作用并 保证操作安全性，且有利地，如上所述，在设备正常工作状态下，第一电磁体80通电且与永 磁体50吸合，而在钢丝绳断裂或者在断电或系统异常情况下，该第一电磁体80被断电以与 永磁体50分开并实现对棘轮48的制动。 优选地，在该保护装置100中还可增设对钢丝绳18磨损程度进行实时检测的检测
装置(未示出)，以在检测装置的检测数据发生突变时向控制器提供控制信号，以使制动器
60、第一电磁体80和第二电磁体90动作并由此制动转轴和棘轮的转动。 根据本发明的保护装置利用棘轮棘爪的接合实现机械制动，并且通过制动器实现
电力制动，从而确保钢丝绳断裂时的操作安全性。此外，通过第一电磁体、第二电磁体与永
磁体的相互动作以及复位弹簧的设置，确保能够迅速、安全有效地制动，从而大大提高起吊
设备的可靠性，有效避免了钢丝绳突然断裂时恶性事故的发生。而且，由于避免了定期更换
钢丝绳，因而增加了企业的运营效率且大大节省操作成本。这样的保护装置不但可以用在
诸如起吊设备的起升机构中，而且也可以用在变幅机构、牵引式运行机构或者其他类似柔
索或者环链的应用场合。 虽然已经结合目前被认为是实用示例性实施例对本发明进行了描述，然而，本领 域的技术人员可以理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。凡在本发明的精神和原则 之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种断索保护装置(100)，用于承载工件(20)的主机构缆索(18)，其特征在于，所述保护装置(100)包括拉力传感器(30)，连接于所述主机构缆索(18)并感测所述主机构缆索(18)的张力；以及保护卷筒(40)，由转轴(42)驱动并包括缆索部(44)和第一制动件，所述缆索部上缠绕有保护缆索(46)，所述保护缆索(46)的端部连接于所述工件(20)；第二制动件，设置在所述第一制动件附近，所述第二制动件响应所述拉力传感器(30)的预定感测信号而与所述第一制动件接合，以制动所述保护卷筒(40)。
2. 根据权利要求l所述的保护装置(IOO)，其特征在于，所述第一制动件包括棘轮 (48)，并且所述第二制动件包括棘爪(50)，所述棘爪(50)响应所述拉力传感器(30)的所述 预定感测信号而与所述棘轮(48)接合，以制动所述棘轮并从而制动所述保护巻筒(40)。
3. 根据权利要求1或2所述的保护装置(100)，其特征在于，所述保护装置(100)还包 括连接至所述转轴(42)的制动器(60)，所述制动器(60)响应所述拉力传感器(30)的所述 预定感测信号而制动所述转轴(42)，并从而制动所述保护巻筒(40)。
4. 根据权利要求2所述的保护装置(IOO)，其特征在于，所述棘爪(50)可枢转地固 定在支撑框架(16)上并且包括可与所述棘轮(48)接合以制动所述棘轮(48)的第一端部 (52)以及远离所述第一端部(52)且设置有永磁体(56)的第二端部(54)，并且其中，所述 保护装置(100)还包括第一电磁体(80)，设置在所述第二端部(54)附近且与所述永磁体(56)分开，所述第一 电磁体(80)响应所述拉力传感器(30)的所述预定感测信号而与所述永磁体(56)吸合，以 使所述棘轮枢转至使得所述第一端部(52)与所述棘轮(48)接合。
5. 根据权利要求2所述的保护装置(IOO)，其特征在于，所述棘爪(50)可枢转地固 定在支撑框架(16)上并且包括可与所述棘轮(48)接合以制动所述棘轮(48)的第一端部 (52)以及远离所述第一端部(52)且设置有永磁体(56)的第二端部(54)，并且其中，所述 保护装置(100)还包括第一电磁体(80)，设置在所述第二端部(54)附近且与所述永磁体(56)吸合，所述第一 电磁体响应所述拉力传感器(30)的所述预定感测信号而与所述永磁体(56)分开，以使所 述棘轮枢转至使得所述第一端部(52)与所述棘轮(48)接合的位置；以及复位弹簧(70)，设置在所述棘爪(50)与所述支撑框架(16)之间，所述复位弹簧可提供 复位力以使所述第一端部(52)与所述棘轮(48)接合。
6. 根据权利要求5所述的保护装置(IOO)，其特征在于，所述保护装置还包括设置在所 述第二端部(54)附近的第二电磁体(90)，所述第二电磁体(90)响应所述拉力传感器(30) 的感测信号而吸合或排斥所述永磁体(56)，以使所述第一端部(52)与所述棘轮(48)接合。
7. 根据权利要求6所述的保护装置(IOO)，其特征在于，所述保护装置(100)还包括 控制器，接收所述拉力传感器(30)的所述预定感测信号且同时向所述制动器(60)、所述第一电磁体(80)和所述第二电磁体(90)发出控制信号，以使所述制动器(60)制动所述 转轴(42)并使所述第一端部(52)与所述棘轮接合(48)。
8. 根据权利要求1所述的保护装置(IOO)，其特征在于，所述保护巻筒(40)具有内置 的涡巻弹簧，以使所述保护缆索(46)维持恒定的张力。
9. 根据权利要求3所述的保护装置(100)，其特征在于，所述制动器(60)为常闭式的。
10. 根据权利要求1所述的保护装置(100)，其特征在于，所述保护装置(100)还包括 连接于所述主机构缆索(18)并对所述主机构缆索(18)的磨损度进行实时检测的检测装 置，所述棘爪(50)能够响应所述检测装置的所述预定检测信号而制动所述棘轮(48)。
11. 一种起吊设备(IO)，包括主机构缆索(18)，所述主机构缆索(18)在一端连接于支 撑框架(16)并在另一端承载有工件(20)，其特征在于，所述起吊设备(10)还包括根据权利 要求1-10中任意一项所述的保护装置(100)。
12. 根据权利要求ll所述的起吊设备(IO)，其特征在于，所述起吊设备包括关于所述 工件(20)对称布置的多个所述保护装置(100)。
全文摘要
本发明提供了一种断索保护装置(100)以及具有该保护装置的起吊设备(10)，该断索保护装置(100)用于承载工件(20)的主机构缆索(18)，其中，该保护装置(100)包括拉力传感器(30)，连接于主机构缆索(18)并感测主机构缆索(18)的张力；以及保护卷筒(40)，由转轴(42)驱动并包括缆索部(44)和第一制动件，缆索部上缠绕有保护缆索(46)，保护缆索(46)的端部连接于工件(20)；第二制动件，设置在第一制动件附近，第二制动件响应拉力传感器(30)的预定感测信号而与第一制动件接合，以制动保护卷筒(40)。通过该保护装置，能够确保主机构缆索断裂时的操作安全性，大大提高起吊设备的可靠性并有效避免恶性事故的发生。
文档编号B66D1/54GK101734568SQ20091026033
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月16日 优先权日2009年12月16日
发明者吕国振, 郝伟 申请人:三一集团有限公司