伸缩臂架和装船的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种伸缩臂架和装船机，该伸缩臂架包括主臂（1）、伸缩臂（2）、旋转电机（3）以及具有旋转传动件和线性传动件的伸缩传动机构，旋转传动件的自旋转运动能够使得该旋转传动件与线性传动件之间形成相对线性运动，旋转传动件可自旋转地连接于主臂和伸缩臂中的一者上，线性传动件连接于另一者上，旋转电机驱动旋转传动件旋转，从而能够带动伸缩臂相对于主臂进行线性伸缩运动。本实用新型中的伸缩传动机构不再采用冲击性强、可控性差的开放式齿轮齿条机构，组成结构简单、中间传动件少，传动可靠，由于将旋转运动直接转化为相对线性运动，旋转电机的转速易于精确控制，从而能够方便可靠地控制主臂与伸缩臂之间的线性伸缩运动。
【专利说明】伸缩臂架和装船机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种装船机，具体地，涉及一种装船机的伸缩臂架。
【背景技术】
[0002]在装船机的装船作业过程中，装船机臂架的作业范围与船的吨位相关，幅度变化很大，或者若舱口附近有障碍物影响臂架动作时，这些情况下都需要使装船机臂架能够伸缩作业。其中，装船机臂架主要由主臂和伸缩臂组成，二者之间设置有伸缩传动机构，以驱动伸缩臂从主臂中伸出或回缩。
[0003]如图1所示的装船机臂架的伸缩传动机构为开式齿轮传动机构，伸缩臂的伸缩运动由开式齿轮驱动安装在伸缩臂上的齿条来完成。具体地，伸缩传动机构包括制动器11、减速箱12、联轴器13、轴承座14、针齿条15和开式齿轮16。针齿条15与装船机臂架的伸缩臂刚性固定，开式齿轮16固定在装船机臂架的主臂上，旋转电机3通过行星齿轮减速箱12减速增矩传动，再通过齿式联轴器13传递给开式齿轮16，开式齿轮16驱动针齿条15，伸缩臂随针齿条15 —起做伸缩运动。
[0004]这种齿轮齿条传动形式的优点是齿条可以承受双向力，结构紧凑、重量轻，传动效率高，维护较简单。其缺点是起动和制动时有冲击，不平稳。而且此传动机构主要靠限位开关和焊接在主臂上的限位钢板作为防碰机构，有的还加装精度和运行可靠性有限的行程编码器。总之，此传动机构的结构复杂，缺乏数字化控制的实际操作性。由于结构复杂，传动环节比较多，零部件多，因此设备的可控性差，故障率高；由于零部件众多，备件的准备繁杂，需要备件的类型比较多，备件的采购、维护管理等工作比较大，并且可数字化控制的能力较差，不利于现代高度自动化控制的操作模式。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种伸缩臂架以及具有此伸缩臂架的装船机，使得装船机的伸缩臂架结构更简单，更容易精确控制。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提供了一种伸缩臂架，该伸缩臂架包括主臂、伸缩臂、旋转电机和伸缩传动机构，该伸缩传动机构包括相互连接的旋转传动件和线性传动件，所述旋转传动件的自旋转运动能够使得该旋转传动件与所述线性传动件之间形成相对线性运动，所述旋转传动件可自旋转地连接于所述主臂和伸缩臂中的一者上，所述线性传动件连接于所述主臂和伸缩臂中的另一者上，所述旋转电机驱动所述旋转传动件旋转，从而带动所述伸缩臂相对于所述主臂进行线性伸缩运动。
[0007]优选地，所述旋转电机为数控伺服电机。
[0008]优选地，所述伸缩传动机构为滚珠丝杆机构，所述旋转传动件为所述滚珠丝杆机构的丝杆，所述线性传动件为所述滚珠丝杆机构的螺母，所述伸缩臂架还包括丝杆安装座，该丝杆安装座套设于所述丝杆上，所述丝杆的一端可旋转地穿过所述丝杆安装座并连接所述旋转电机，所述螺母套设于所述丝杆上。[0009]优选地，所述丝杆的两端分别设置有所述丝杆安装座。
[0010]优选地，所述伸缩传动机构为滚珠丝杆机构，所述旋转传动件为所述滚珠丝杆机构的螺母，所述线性传动件为所述滚珠丝杆机构的丝杆，所述伸缩臂架还包括丝杆安装座、螺母安装座和过渡中空管，所述螺母可自旋转地安装于所述螺母安装座中，该螺母安装座连接于所述主臂或伸缩臂中的一者上，所述丝杆可自旋转地安装于所述丝杆安装座中并连接于所述主臂或伸缩臂中的另一者上，所述过渡中空管的两端分别连接所述螺母和所述旋转电机的输出轴，所述丝杆穿过所述螺母并伸入所述过渡中空管中。
[0011]优选地，所述伸缩传动机构为蜗轮蜗杆传动机构，所述旋转传动件为所述蜗轮蜗杆传动机构的蜗轮，所述线性传动件为所述蜗轮蜗杆传动机构的蜗杆，所述旋转电机安装于所述主臂上并驱动所述蜗轮旋转，所述伸缩臂架还包括安装于所述伸缩臂上的蜗杆连接座，所述蜗杆可自旋转地穿过所述蜗杆连接座并与该蜗杆连接座形成螺纹连接。
[0012]相应地，本实用新型还提供了一种装船机，该装船机包括本实用新型上述的伸缩臂架。
[0013]优选地，所述伸缩臂架还包括多个滚动支撑件和围绕所述主臂设置的壳体，所述伸缩臂从所述壳体的内腔中伸出，多个所述滚动支撑件设在所述壳体的内壁的顶部和底部以支撑所述伸缩臂。
[0014]通过上述技术方案，根据本实用新型的伸缩臂架中，主臂与伸缩臂之间的伸缩传动机构不再采用冲击性强、可控性差的开放式齿轮齿条机构，而采用旋转电机直接驱动旋转传动件旋转，通过分别连接到主臂和伸缩臂上的旋转传动件与线性传动件之间的传动，使得旋转传动件与线 性传动件之间形成相对线性运动，从而带动伸缩臂相对于主臂进行伸缩运动。此伸缩传动机构的组成结构简单、中间传动件少，传动可靠，由于将旋转运动直接转化为相对线性运动，旋转电机的转速易于精确控制，从而能够方便可靠地控制主臂与伸缩臂之间的线性伸缩运动。
[0015]本实用新型的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0017]图1为现有技术中的一种装船机臂架的伸缩传动机构的结构示意图；
[0018]图2为根据本实用新型的优选实施方式的伸缩臂架中的伸缩传动机构的结构示意图；
[0019]图3为根据本实用新型的优选实施方式的装船机伸缩臂架的结构示意图，其中对滚珠丝杆机构做了放大显示，以清楚显示该滚珠丝杆机构的连接结构。
[0020]附图标记说明
[0021]I 主臂2 伸缩臂
[0022]3 旋转电机4 丝杆
[0023]5 螺母6 丝杆安装座
[0024]7 壳体8 滚动支撑件
[0025]9 托辊及皮带 10 俯仰铰点[0026]11 制动器12 减速箱
[0027]13 联轴器14 轴承座
[0028]15 针齿条16 开式齿轮
【具体实施方式】
[0029]以下，将参照附图详细说明根据本实用新型的实施方式。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0030]在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
[0031]如图2和图3所示，本实用新型提供了一种伸缩臂架，该伸缩臂架包括主臂1、伸缩臂2旋转电机3和伸缩传动机构，该伸缩传动机构包括相互连接的旋转传动件和线性传动件，旋转传动件的自旋转运动能够使得该旋转传动件与线性传动件之间形成相对线性运动，旋转传动件可自旋转地连接于主臂I和伸缩臂2中的一者上,线性传动件连接于主臂I和伸缩臂2中的另一者上。因此，当旋转电机3驱动旋转传动件旋转时，该旋转传动件与线性传动件之间形成相对线性运动，从而带动伸缩臂2相对于主臂I进行线性伸缩运动。在本实用新型中，主臂I与伸缩臂2之间的伸缩传动机构不再采用冲击性强、可控性差的开放式齿轮齿条机构，而采用旋转电机3直接驱动旋转传动件旋转，通过分别连接到主臂I和伸缩臂2上的旋转传动件与线性传动件之间的传动，使得旋转传动件与线性传动件之间形成相对线性运动，从而带 动伸缩臂2相对于主臂I进行伸缩运动。此伸缩传动机构中的旋转电机3直接驱动旋转传动件旋转，省却中间传动件，组成结构简单，使得传动可靠。其中，由于直接将旋转电机3及旋转传动件的旋转运动直接转化为相对线性运动，而旋转电机3的转速易于精确控制，从而能够方便可靠地控制主臂I与伸缩臂2之间的线性伸缩运动。
[0032]其中，为便于实现精确控制，旋转电机3优选为数控伺服电机，数控伺服电机的转速、功率等均可方便地调节和控制，从而可精确控制伸缩臂2相对于主臂I的伸缩行程，以下还将具体述及。
[0033]具体地，作为一种优选实施方式，所述的伸缩传动机构优选为滚珠丝杆机构，如图2和图3所示，旋转传动件为滚珠丝杆机构的丝杆4，线性传动件为滚珠丝杆机构的螺母5，伸缩臂架还包括丝杆安装座6，该丝杆安装座6套设于丝杆4上，丝杆4的一端可旋转地穿过丝杆安装座6并连接旋转电机3，螺母5套设于丝杆4上。如图2和图3所示，丝杆4的两端分别设置有丝杆安装座6，该丝杆安装座6中设有轴承，其中一个丝杆安装座6固定安装于主臂1，另一个固定安装于伸缩臂2，旋转电机3同样固定安装于主臂I。这样，在旋转电机3启动而带动丝杆4转动时，丝杆4上的螺母5相应地做线性移动，从而最终带动伸缩臂2从主臂I中伸出或回缩。其中，此装船机采用滚珠丝杠传动形式实现臂架伸缩动作，采用数控伺服电机驱动，直接将电机的回转运动变为直线运动，省去了减速机等部件。而且数控电机的转速可调，可以设定，也可以设定为变速运动，易于实现自动化控制，易于优化传动形式。总之，由于简化了驱动系统的环节，利用数控伺服电机自由的变速和制动以及G代码控制等诸多优点，使得根据本实用新型的装船机滚珠丝杠传动系统的结构简单、小巧，控制方便，提高了设备的可靠性和控制性能，并可以实现装船机臂架伸缩的精确控制，而且降低了伸缩臂的重量，降低能耗。
[0034]在选用滚珠丝杆机构作为伸缩传动机构时，不限于图2和图3所示的安装结构。可选择地，作为另一优选实施方式，旋转传动件可以是滚珠丝杆机构的螺母5，线性传动件则为滚珠丝杆机构的丝杆4，此时，伸缩臂架优选地还包括丝杆安装座6、螺母安装座和过渡中空管，螺母5可自旋转地安装于螺母安装座中，该螺母安装座与丝杆安装座6的结构大致相同并连接于主臂I或伸缩臂2中的一者上，丝杆4可自旋转地安装于丝杆安装座6中并连接于主臂I或伸缩臂2中的另一者上。过渡中空管的两端分别连接螺母5和旋转电机3的输出轴，丝杆4穿过螺母5并伸入过渡中空管中。此处的过渡中空管用于旋转电机3与螺母5之间的旋转传动，并在丝杆4与螺母5之间产生相对线性移动时用于容纳插入其中的丝杆4。这样，在旋转电机3的输出轴通过所述过渡中空管驱动螺母5旋转时，丝杆4相对于螺母5线性移动并插入过渡中空管中，从而最终带动伸缩臂2从主臂I中伸出或回缩。
[0035]在另一优选实施方式中，伸缩传动机构还可以是传动力矩大且同样可实现行程精确控制的蜗轮蜗杆传动机构。例如，旋转传动件为蜗轮蜗杆传动机构的蜗轮，线性传动件为蜗轮蜗杆传动机构的蜗杆，旋转电机3安装于主臂I上并驱动蜗轮旋转，伸缩臂架还包括安装于伸缩臂2上的蜗杆连接座，蜗杆可自旋转地穿过蜗杆连接座并形成螺纹连接。这样，旋转电机3驱动蜗轮旋转，蜗轮的旋转驱动蜗杆旋转并产生相对直线运动，蜗杆通过蜗杆连接座带动伸缩臂2直线移动，从而可从主臂I中伸出或回缩。
[0036]以上仅作列举，描述了伸缩传动机构为滚珠丝杆机构或蜗轮蜗杆机构时的安装结构，本领域技术人员可以想到的是，所述伸缩传动机构在应用到伸缩臂架上时，还可以具有多种安装形式，以及增设连接部件，而并不限于上述【具体实施方式】的描述。
[0037]在上述伸缩臂架的基础上，本实用新型还相应地提供了一种装船机，该装船机包括上述伸缩臂架。如图3所示，在该【具体实施方式】中，两个丝杆安装座6分别连接到主臂I和伸缩臂2上，旋转电机3带动丝杆4转动，丝杆4带动螺母5和伸缩臂2相应地做线性移动，从而最终使得伸缩臂2从主臂I中伸出或回缩。该装船机臂架(即伸缩臂架)还优选地包括多个滚动支撑件8和围绕主臂I设置的壳体7，伸缩臂2从壳体7的内腔中伸出，多个滚动支撑件8设在壳体7的内壁的顶部和底部以更稳定和可靠地支撑伸缩臂2。伸缩臂2的末端还配有辅助结构，如皮带和托辊系统9。主臂I上设有俯仰铰点10，使得伸缩臂架可围绕该俯仰铰点10进行装船时的俯仰动作。
[0038]综上，根据本实用新型的装船机在使用由旋转电机3驱动的伸缩传动机构后，装船机的伸缩臂架结构更简单，更容易精确控制。
[0039]以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
[0040]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0041]此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
【权利要求】
1.一种伸缩臂架，其特征在于，该伸缩臂架包括主臂(I)、伸缩臂(2)、旋转电机(3)和伸缩传动机构，该伸缩传动机构包括相互连接的旋转传动件和线性传动件，所述旋转传动件的自旋转运动能够使得该旋转传动件与所述线性传动件之间形成相对线性运动，所述旋转传动件可自旋转地连接于所述主臂(I)和伸缩臂(2)中的一者上，所述线性传动件连接于所述主臂(I)和伸缩臂(2)中的另一者上，所述旋转电机(3)驱动所述旋转传动件旋转，从而带动所述伸缩臂(2)相对于所述主臂(I)进行线性伸缩运动。
2.根据权利要求1所述的伸缩臂架，其特征在于，所述旋转电机(3)为数控伺服电机。
3.根据权利要求1所述的伸缩臂架，其特征在于，所述伸缩传动机构为滚珠丝杆机构，所述旋转传动件为所述滚珠丝杆机构的丝杆(4)，所述线性传动件为所述滚珠丝杆机构的螺母(5)，所述伸缩臂架还包括丝杆安装座(6)，该丝杆安装座(6)套设于所述丝杆(4)上，所述丝杆(4 )的一端可旋转地穿过所述丝杆安装座(6 )并连接所述旋转电机(3 )，所述螺母(5)套设于所述丝杆(4)上。
4.根据权利要求3所述的伸缩臂架，其特征在于，所述丝杆(4)的两端分别设置有所述丝杆安装座(6)。
5.根据权利要求1所述的伸缩臂架，其特征在于，所述伸缩传动机构为滚珠丝杆机构，所述旋转传动件为所述滚珠丝杆机构的螺母(5)，所述线性传动件为所述滚珠丝杆机构的丝杆(4)，所述伸缩臂架还包括丝杆安装座(6)、螺母安装座和过渡中空管，所述螺母(5)可自旋转地安装于所述螺母安装座中，该螺母安装座连接于所述主臂(I)或伸缩臂(2)中的一者上，所述丝杆(4 )可自旋转地安装于所述丝杆安装座(6 )中并连接于所述主臂(I)或伸缩臂(2)中的另一者上，所述过渡中空管的两端分别连接所述螺母(5)和所述旋转电机(3)的输出轴，所述丝杆(4)穿过所述螺母(5)并伸入所述过渡中空管中。
6.根据权利要求1所述的伸缩臂架，其特征在于，所述伸缩传动机构为蜗轮蜗杆传动机构，所述旋转传动件为所述蜗轮蜗杆传动机构的蜗轮，所述线性传动件为所述蜗轮蜗杆传动机构的蜗杆，所述旋转电机(3)安装于所述主臂(I)上并驱动所述蜗轮旋转，所述伸缩臂架还包括安装于所述伸缩臂(2)上的蜗杆连接座，所述蜗杆可自旋转地穿过所述蜗杆连接座并与该蜗杆连接座形成螺纹连接。
7.一种装船机，其特征在于，该装船机包括根据权利要求1-6中任意一项所述的伸缩臂架。
8.根据权利要求7所述的装船机，其特征在于，所述伸缩臂架还包括多个滚动支撑件(8)和围绕所述主臂(I)设置的壳体(7)，所述伸缩臂(2)从所述壳体(7)的内腔中伸出，多个所述滚动支撑件(8)设在所述壳体(7)的内壁的顶部和底部以支撑所述伸缩臂(2)。
【文档编号】B65G67/60GK203754029SQ201420099162
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年3月5日 优先权日:2014年3月5日
【发明者】李建光, 宋文亮, 王道波 申请人:中国神华能源股份有限公司, 神华黄骅港务有限责任公司