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起重/升降设备 |
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起重设备的人性化设计 |
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newmaker 来源：MM现代制造 |
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一个专门从事创新发明的团队与美国Illinois州Warrenville市的International Engine Intellectual Property公司合作，共同开发了一种用于在工作站和生产地传送带之间吊运大型发动机和其他重型物体的新型高效搬运方法和起重设备，并申请出版了欧洲专利。
该专利揭示了一种高效起重设备，其中包括安装在刚性支架上的升降总成，其负载支承总成通过一条起重臂与升降总成连接。该起重设备上装有一个操作板，并通过一个支承臂与支承总成连接。当支承总成与负载工件一起运动时，操作板始终保持在同一水平高度上。
这一起重设备和操作方法的发明主要是为生产服务的，用于不同场地之间的重物搬运。该起重设备的设计意图主要是用于发动机的吊运，也适合搬运其他重物。其目标工作站可以包括传送带，从而使重物的吊运甚至具有更大的挑战性。对于操作员来说，如果采用以前的起重设备来吊运重物相当费时且十分困难，特别是将重物吊运到另一条传送带上。
开发人员说，尤其是内燃发动机，其重量往往超过400kg，但需要将其吊运到车辆上进行安装以及在工作站和传送带之间搬运。在生产线上，也许有几百台发动机需要从一个传送带系统搬运到另一个传送带系统，每个班次的搬运次数可能达到500次或更多。
在使用现有的电动绞车等起重设备时，操作员需要使用一个手控式按钮控制板，同时站在某一个点上，一手拿着控制板，一边在起吊重物的上方操控吊车，用吊绳等与起吊的重物相连接。在起吊时，操作员必须将吊车推送至下降点，然后逐渐将重物下降，并使其脱离吊车，这一过程需要花费相当长的时间。因此，开发这一新技术的目的就是要提高吊运工作的效率。
新专利技术的具体情况
该专利详细描述了这一起重设备的具体情况，而且也揭示了如何采用直观的控制系统来控制这一起重设备的方法，如何在重物的装卸位置上精确定位，包括正在运行的传送带上的任何位置。
图1所示为组装厂中经过组装和改进的高效起重系统侧视图，其中可以看到组装厂中的地板（101）和起重设备的水平支承总成（103），后者也可以是生产厂中的一个结构件。起重机沿着“工”字钢梁的主轴方向运行，起重机上装有一个或多个辊子总成（107），固定在主水平支架上，并沿着该支架运动。每个辊子都由一个驱动机构进行驱动，为起重机提供运行动力，并由操作员或自动定位系统进行控制。如果吊装的负载工件较轻，操作员能够应用工效范围内的力度推动起重机，那么就不需要专门为辊子总成提供额外的驱动力。
图1 一种经过组装和改进的高效起重系统侧视图
该起重设备包括升降总成（111），采用结构框架（113）与辊子总成相连接，该结构框架可以采用任何适当的方法制造而成，用于支承负载的重量；此外还包括一个总成负载（115）和一个电子模块。专利中所描述的起重设备的负载极限为2500kg，也可设计成其他负载较小或负载较大的起重设备。
总成负载包括一个提升活塞（119）、一个提升臂（121）、一个垂直导向总成（123）、一个垂直位置传感器和一个立式制动器。提升活塞以气动、液压或机械驱动的方式使支承总成垂直移动，支承总成通过提升活塞和提升臂与升降总成相连接。当该总成通过提升活塞运动时，垂直导向总成（123）保证了支承总成的轴向移动。垂直位置传感器与电子模块连接，然后再与立式制动器相连接，后者可以通过垂直导向总成使提升臂停止运行或在某一位置上就位。
支承总成上装有一个上支架（127）和一个下支架（129）。上支架包括一台角形位置电机（131）和一块支承底板（133），如图1所示，与提升臂和提升活塞相连接，而电机则安装在支承底板上。下支架与支承底板连接，上面装有可旋转的附件，通过电机，允许其以气动、液压或机械驱动的方式，相对于提升总成作旋转运动。
旋转位置传感器安装在支承底板与下支架之间，像角形位置电机那样，通过电子连接方式与电子模块相连接。后者可以使下支架停止运行，并使其在相对于支承底板的某一位置上就位，也可以电子控制方式使用旋转位置制动器，并将其与电子模块相连接。起重机上可使用变频电机来改变其水平方向或垂直方向上的速度。
操作员控制总成（135）通过一个支承臂（137）与支承总成相连接。正如发动机支架那样，支承臂可以自由地围绕同一个轴旋转。当然，它也可以采用刚性连接，围绕其他不同的轴自由旋转。操作员控制总成包括一个框架（139）、调节活塞（141）、控制界面（143）、操作员控制板（145）和操作手柄，该框架与支承臂的一个侧面连接。
通过高度调节器可以改变支承臂和框架的相对位置。在控制界面上有一系列的电子开关和各种显示，允许操作员与电子模块之间进行信息交换并发出指令。操作员控制板上装有一个滑动连接装置，可以与框架连接，调节活塞可以控制其相对位置。
与操作员控制板连接的操作手柄上装有各种开关，可以让操作员控制起重机的位置、方向和操作运行。图2所示为起重系统与上部负载工件侧视图。从图中可以看到，操作员（701）正站在操作员控制板的前面，手握操作手柄进行操作。发动机负载部分通过下支架与支承总成相连接，通常在发动机上附装吊运电子眼，通过与发动机相连的孔径，观察和控制发动机的吊运情况。下支架上可安装伸缩式滑枕装置，通过操作手柄上的开关进行操作运行。这些滑枕装置可以通过发动机吊运电子眼延伸，并在搬运过程中有效地掌控所承载的物体。
图2 起重系统与上部负载工件侧视图
在操作过程中，该专利设备可以使操作员与操作员控制板之间保持一种良好的人机工程环境和舒适的工作位置。当支承总成处于较低的位置时，提升位置和提升臂就会向外延伸，提升臂将在操作员总成框架上的低处就位。当调节活塞后缩时，可以使控制界面和控制板保持适合于操作员操作的舒适高度。从图2中可以看到，支承总成正处于一个后缩或提升的位置上（303），提升位置和提升臂在这里向后退缩，支承臂处于操作员总成框架上的高位上。此时，调节活塞开始向外延伸，使控制界面和控制板保持与操作员以前工作时一样的高度。
控制系统
图3所示为面向操作员的控制板正视图，其中包括主控制操作界面（401）和主控开关（403），操作手柄支架（405和407）与框架相连接，操作手柄安装在支架的顶端附近。
图3 面向操作员的控制板正视图
图4所示为操作手柄与起重机控制开关正视图。从图4A中可以看到，按钮（413）可用左手大拇指操作，例如，通过其启动执行下支架上的滑枕装置，可夹持一个需要吊运的负载工件；操作第二个按钮（415），可释放负载工件；按动第三个按钮（417）和第四个按钮（419），可使起重机在两个水平方向上移动。这一按钮也可以作为单位和双位开关的一个部分，采用大拇指操作，无需花费很大的力量，操作极为舒适。右手操作手柄（图4B）由操作员的右手执行操作，当按下421和423的按钮时，可以使起重机向两个垂直方向运动；425和426按钮可以控制起重机在另外两个水平方向上移动。
图4 操作手柄与起重机控制开关正视图
操作手柄还可以设置一个或多个带安全钮的开关，其位置可以安排在操作员夹持手柄的地方或每一个操作手柄的远端。当开关松开时，起重机就自动停止运行，同时还可以增加其他所需功能。每一个操作手柄的形状可以按照人机工程学的原理设计，便于操作，开关的位置接近操作员手指容易控制的地方。按钮按照“一次性操作的方式”设计，而不是采用连续按住按钮不动的操作方式。
操作方式
该专利还设计安排了一个负载工件搬运和操作方法流程图，包括起重机的启动、负载工件在第一位置上的就位等。在一条正在运行的传送带上，起重机能够自动地补偿一个负载工件的移动位置；在负载工件的下降过程中以及在整个吊运过程中，操作员控制板始终与操作员保持在同样的水平高度上。
在搬运过程中，附加或夹持在起重机上的负载工件随着起重机而自动升降，然后起重机又移动到第二个负载工件的位置上。起重机能够通过第一个位置移动到另一个位置，使生产具有更大的灵活性。举例来说，假如某一传送带系统上的负载工件有缺陷或是不完整，那么就需要将其搬运到第二条传送带系统上，以便送交车间返工修理，起重机也能够对第二条传送带的运动进行补偿。
当负载工件逐渐下降，安放到第二位置的整个操作过程中，操作员控制板也始终与操作员保持在同样高的水平位置上，然后将负载工件释放就位。起重机的整个运动过程将包括一次或多次水平方向上的运动或者一次或多次垂直方向上的运动。
人机工程学设计优点
在狭窄的操作范围内，始终让操作员控制板与操作员保持同样的水平高度，可以为操作员对起重机的运行提供一个良好的人机工程学操作环境。例如，操作员无需伸臂、弯腰，从而减轻了操作员的工作强度。操作员可以按照其选择的高度，在150～200mm的移动范围内调节，也可以利用更大或更小的范围，以适应其他工作条件的需要。
这一专利设备也可以用于除发动机之外的其他物体搬运，与其他传统的起重设备相比，具有更高的操作工效，减少了停产时间。这一借助于动力驱动的起重设备，可以使操作员以更快的速度吊运重物和正确就位，减少了工作周期时间；而且使负载件的操控也更加容易，这正是操作员所梦寐以求的。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(4/13/2009) |
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