CN101293617A - 一种起吊设备的平衡起吊方法及平衡起吊系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种起吊设备的平衡起吊方法，包括：所述起吊设备判断各起吊机构是否处于临界离地状态；如是，停止该起吊机构的速度给定；如否，继续该起吊机构的速度给定，直至该起吊机构处于临界离地状态；同时为上述各起吊结构提供速度给定。同时，本发明还提供一种起吊设备的平衡起吊系统。本发明由起吊设备自动实现重物的平衡起吊，在很大程度上提高作业效率，同时也大大降低地面指挥人员和起吊设备操控人员的工作强度。

Description

一种起吊设备的平衡起吊方法及平衡起吊系统

技术领域

本发明涉及起吊设备领域，特别是涉及一种起吊设备的平衡起吊方法及平衡起吊系统。

背景技术

起吊设备凭借强大的起吊能力，广泛应用于大型货物转运、重型设备制造、安全救急等领域。起吊设备配有一个或多个功率较大的起吊传动机构(如变频器和电机)，工作时，根据起吊重物的体积和重量，可由一个起吊机构单独完成重物的起吊，也可由多个起吊机构协调工作，共同完成重物的起吊。

参阅图1，为起吊设备采用单个起吊机构起吊重物的示意图。起吊设备包括一个起吊机构10，起吊机构10包括电机11、卷筒12、及钢丝绳13。工作时，电机11运行，带动卷筒12旋转，卷筒12缠绕钢丝绳13，钢丝绳13一端固定在重物14上，当钢丝绳13的向上的拉力大于等于重物14的重量时，重物14开始离地，逐渐被吊起，再被平行移动到搬运位置，卷筒12反向旋转，钢丝绳13逐渐放松，重物14开始着地，起吊设备完成重物14的起吊搬运。

参阅图2，为起吊设备采用三个起吊机构起吊重物的示意图。起吊设备包括起吊机构21、起吊机构22、及起吊机构23，其中，起吊机构21包括电机211、卷筒212、及钢丝绳213；起吊机构22包括电机221、卷筒222、及钢丝绳223；起吊机构23包括电机231、卷筒232、及钢丝绳233。

工作时，起吊机构21、起吊机构22、起吊机构23需同步协调动作。起吊时，电机211、电机221、电机231同时运行，分别带动卷筒212、卷筒222、卷筒232旋转，使钢丝绳213、钢丝绳223、钢丝绳233拉紧，钢丝绳213、钢丝绳223、钢丝绳233固定在重物24的不同位置，每个钢丝绳所需承担的重量也不相同。为起吊安全，重物24需被平衡吊起，为使重物24能够被平衡吊起，传统的方法是通过人工指挥的方式，地面指挥人员根据自身的经验目测各钢丝绳的绷紧程度，及重物24的实际平衡状况，指挥起吊设备的操控人员，操控人员再操控电机211、电机221、及电机231的运行，以实现重物24的平衡起吊。

然而，在人工指挥的过程中，由于起吊设备的操控人员和地面指挥人员需反复多次沟通，再进行相应的操作，造成用时较长，作业效率不高。而且，由于该方式主要依靠地面指挥人员的经验进行操控，难免会出现一定的偏差，使重物24不能平衡起吊，引起安全问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种起吊设备的平衡起吊方法，该方法可使起吊设备安全高效地平衡起吊重物。

本发明的另一个目的是提供一种起吊设备的平衡起吊系统，该系统可使起吊设备安全高效地平衡起吊重物。

本发明公开一种起吊设备的平衡起吊方法，包括：所述起吊设备判断各起吊机构是否处于临界离地状态，如是，停止该起吊机构的速度给定；如否，继续该起吊机构的速度给定，直至该起吊机构处于临界离地状态，同时为上述各起吊结构提供速度给定。

优选的，所述起吊设备判断各起吊机构是否处于临界离地状态具体为：所述起吊设备确认各起吊机构经过松绳阶段，所述起吊设备检测各起吊机构力矩稳定的持续时间，如持续时间超过预设时间，则确认该起吊机构处于临界离地状态；否则确认该起吊机构并未处于临界离地状态。

优选的，，所述起吊设备判断各起吊机构经过松绳阶段具体为：所述起吊设备实时获取各起吊机构的力矩，如获取的力矩小于预置数值，且该力矩值逐步增加，则确认该起吊机构经过松绳阶段。

本发明一种起吊设备的平衡起吊系统，所述起吊设备包括至少两个起吊机构，所述平衡起吊系统包括：临界离地状态判断模块，用于判断各起吊机构是否处于临界离地状态；速度控制模块，用于停止处于临界离地状态起吊机构的速度给定；继续未处于临界离地状态起吊机构的速度给定，直至该起吊机构处于临界离地状态；平衡起吊模块，用于同时为上述各起吊结构提供速度给定。

优选的，所述临界离地状态判断模块包括：松绳阶段确认子模块，用于确认各起吊机构经过松绳阶段；持续时间判断子模块，用于检测各起吊机构力矩稳定的持续时间，如持续时间超过预设时间，则确认该起吊机构处于临界离地状态；否则确认该起吊机构并未处于临界离地状态。

优选的，所述临界离地状态判断模块还包括；力矩获取子模块，用于实时获取各起吊机构的力矩；力矩判断子模块，用于在获取的力矩小于预置数值，且该力矩值逐步增加时，确认该起吊机构经过松绳阶段。

优选的，所述临界离地状态判断模块、速度控制模块、及平衡起吊模块集成在PLC、嵌入式系统、或DSP内。

优选的，所述起吊设备还包括：平衡开关，用于启动所述平衡起吊系统。

优选的，所述平衡开关为按钮或脚踏板。

优选的，所述起吊设备还包括：监测装置，用于监测所述起吊机构的当前工作状态。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明起吊设备在各起吊机构都达到临界离地状态时，同时给各起吊机构相同的速度给定，使整个重物的各部分就可以同时离地，实现重物的平衡起吊。本发明不需起吊设备的操控人员和地面指挥人员反复多次沟通，由起吊设备自动实现重物的平衡起吊，在很大程度上提高作业效率，同时也大大降低地面指挥人员和起吊设备操控人员的工作强度。

附图说明

图1为起吊设备采用单个起吊机构起吊重物的示意图；

图2为起吊设备采用三个起吊机构起吊重物的示意图；

图3为起吊设备起吊重物过程中起吊电机转速和力矩变化示意图；

图4为本发明第一实施例起吊设备平衡起吊方法流程图；

图5为本发明第二实施例起吊设备平衡起吊方法流程图；

图6为本发明第三实施例起吊设备平衡起吊方法流程图；

图7为本发明第一实施例起吊设备平衡起吊系统示意图；

图8为本发明第二实施例临界离地状态判断模块结构示意图；

图9为本发明第三实施例临界离地状态判断模块结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明平衡起吊系统可以提供两种操作模式：平衡模式和平衡起升模式。其中，平衡模式的目的就是完成重物分段的平衡，达到平衡状态后，各分段将处于静止状态。而平衡起升模式，是在系统完成分段的平衡后，自动进行各个起升机构的联动运行，实现分段的起升动作。

参阅图3，为起吊设备起吊重物过程中电机转速和力矩变化示意图。在起吊准备阶段，电机开始运行，卷筒开始转动，钢丝绳逐步提起，但钢丝绳并未绷紧。此时力矩为：

$T-\mathrm{Fr}=J\frac{\mathrm{d\ω}}{\mathrm{dt}}---\left(1\right)$

式(1)中，T表示力矩；F表示钢丝绳的拉力；r表示卷筒半径；J表示卷筒的转动惯量；ω表示卷筒的角速度。其中，

F-mg＝ma                                    (2)

在式(2)中，m为起吊的质量，a为加速度。将式(2)代入式(1)得：

$T=J\frac{\mathrm{d\ω}}{\mathrm{dt}}+\mathrm{mr}(a+g)---\left(3\right)$

在起吊准备阶段，重物没有被吊起，因此m为0，此时力矩为：

$T=J\frac{\mathrm{d\ω}}{\mathrm{dt}}---\left(4\right)$

电机加速到一定数值后，匀速运行，随着钢丝绳逐渐被提起，钢丝绳开始绷紧，产生拉力，作用到重物上。此时，电机匀速运行，但力矩快速上升，发送机力矩为：

T＝mgr                                    (5)

其中，g、r为固定数值，可见，随着起吊重量mg的增大，力矩T也随之正比增大。当力矩T达到一定的数值，重物被吊起。起吊设备将重物平移到固定位置后，控制电机起吊机构向下运行，将重物放置到固定位置。

上述为起吊设备的工作过程和工作原理。当起吊设备采用两个或两个以上的起升机构，当某一起升机构达到离地状态时，可暂停该起升机构的速度给定，待各起升机构都达到离地状态时，再同时为各起升机构提供相同的速度给定，重物就能同时离地，实现达到平衡起吊。

参阅图4，为本发明第一实施例起吊设备平衡起吊方法流程图，具体包括以下步骤。

步骤S401、起吊设备判断各起吊机构是否处于临界离地状态。起吊设备内置反馈系统，对各起吊机构的输出力矩进行实时检测，当起吊设备检测到某起吊机构的输出力矩符合预设条件，起吊设备判断该起吊机构到达临界离地状态。

临界离地状态是指该起吊机构的输出力矩与其负责起吊的重量相当。预设条件可为输出力矩高于设定数值，且持续一定的时间。

步骤S402、如某起吊机构达到临界离地状态，停止该起吊机构的速度给定；如某起吊机构没有达到临界离地状态，继续该起吊机构的速度给定，直至该起吊机构处于临界离地状态。

起吊设备在某起吊机构达到临界离地状态时，停止该起吊机构的速度给定，使该起吊机构的电机不再运转，钢丝绳绷紧，其拉力与该起吊机构承担的起吊重量相当。没有达到临界离地状态的起吊机构，起吊设备继续该起吊机构的速度给定，使该起吊机构的电机继续运转，钢丝绳进一步绷紧，直至其拉力与该起吊机构承担的起吊重量相当，让该起吊机构处于临界离地状态。

步骤S403、在各起吊机构都达到临界离地状态，继续各起吊结构的速度给定，将重物平衡起吊。

本发明起吊设备在各起吊机构都达到临界离地状态时，同时给各起吊机构相同的速度给定，使整个重物的各部分就可以同时离地，实现重物的平衡起吊。本发明不需起吊设备的操控人员和地面指挥人员反复多次沟通，由起吊设备自动实现重物的平衡起吊，在很大程度上提高作业效率，同时也大大降低地面指挥人员和起吊设备操控人员的工作强度。

本发明可通过检测各起吊机构在输出稳定力矩的持续时间，来判断该起吊机构是否处于临界离地状态，该判断方法简单，准确率高。

参阅图5，为本发明第二实施例起吊设备平衡起吊方法的流程图，具体包括以下步骤。

步骤S501、起吊设备确认各起吊机构的力矩经过松绳阶段。起吊设备内置反馈系统，对各起吊机构的输出力矩进行实时检测，当起吊设备检测到输出力矩在较低的数值范围内稳定一段时间后，开始持续升高，确认该起吊机构已经过松绳阶段。

步骤S502、检测各起吊机构力矩稳定的持续时间，如持续时间超过预设时间，则确认该起吊机构处于临界离地状态；否则确认该起吊机构并未处于临界离地状态。

预设时间可为0.1S-0.5S，当该起吊机构处于临界离地状态时，其输出力矩是稳定不变的，如起吊机构输出稳定力矩持续时间超过0.1S-0.5S，则表明该起吊机构处于临界离地状态。

步骤S503、如某起吊机构达到临界离地状态，停止该起吊机构的速度给定；如某起吊机构没有达到临界离地状态，继续该起吊机构的速度给定，直至该起吊机构处于临界离地状态。

步骤S504、在各起吊机构都达到临界离地状态，继续各起吊结构的速度给定，将重物平衡起吊。

本发明起吊设备先确定各起吊机构的力矩经过松绳阶段，此时，钢丝绳开始绷紧，起吊机构的输出力矩开始上升，上升到与该起吊机构所负责起吊的重量相当时，输出稳定力矩。如果该阶段力矩稳定输出的持续设定时间超过一定时间，足以表明该起吊机构已经处于临界离地状态。该判断方法不需要复杂的计算过程，简单易行。

本发明可根据设定的起重重量，计算各起吊机构所需要的力矩，来判断各起吊机构是否处于临界起吊状态。

参阅图6，为本发明第三实施例起吊设备平衡起吊方法的流程图，具体包括以下步骤。

步骤S601、设定好各个起吊机构所需要起吊的起重重量.

步骤S602、起吊设备判断各起吊机构的力矩是否达到其对应的起重重量，如是，进一步判断该起吊机构力矩的持续时间，如持续时间超过设定时间，则确认该起吊机构处于临界起吊状态，否则确认该起吊机构并未处于临界起吊状态；如不是，该起吊机构未处于临界起吊状态。设定时间可为0.1S-0.5S。

步骤S603、如某起吊机构达到临界起吊状态，停止该起吊机构的速度给定；如某起吊机构没有达到临界起吊状态，继续该起吊机构的速度给定，直至该起吊机构处于临界起吊状态。

步骤S604、在各起吊机构都达到临界起吊状态，继续各起吊结构的速度给定，将重物平衡起吊。

起吊设备根据各起吊机构所负责的起重重量判断各起吊机构是否处于临界起吊状态，该判断方法不容易发生误判，准确率高。

基于上述起吊设备的平衡起吊方法，本发明还提供一种起吊设备的平衡起吊系统，该系统可使起吊设备安全高效地平衡起吊重物。

参阅图7，为本发明起吊设备平衡起吊系统示意图，起吊设备70包括临界离地状态判断模块71、速度控制模块72、及平衡起吊模块73。

临界离地状态判断模块71判断各起吊机构是否处于临界离地状态，并将判断结果传送到速度控制模块72。

速度控制模块72停止处于临界离地状态起吊机构的速度给定；继续未处于临界离地状态起吊机构的速度给定，直至该起吊机构处于临界离地状态，并启动平衡起吊模块73。

平衡起吊模块73同时为上述各起吊结构提供速度给定。

临界离地状态判断模块71可通过检测各起吊机构在输出稳定力矩的持续时间，来判断该起吊机构是否处于临界离地状态。

参阅图8，为本发明第一实施例临界离地状态判断模块71结构示意图，临界离地状态判断模块71包括力矩获取子模块711，力矩判断子模块712、松绳阶段确认子模块713、和持续时间判断子模块714。

力矩获取子模块711实时获取各起吊机构的力矩，传送到力矩判断子模块712。

力矩判断子模块712在获取的力矩小于预置数值，且该力矩值逐步增加时，确认该起吊机构经过松绳阶段

松绳阶段确认子模块713确认各起吊机构经过松绳阶段，并将确认结果发送到持续时间判断子模块714。

持续时间判断子模块714检测各起吊机构力矩稳定的持续时间，如持续时间超过预设时间，则确认该起吊机构处于临界离地状态；否则确认该起吊机构并未处于临界离地状态。

临界离地状态判断模块71可根据设定的各起吊机构负责的起重重量，来判断各起吊机构是否处于临界离地状态。

参阅图9，为本发明第二实施例临界离地状态判断模块71结构示意图，临界离地状态判断模块71包括起重重量设定子模块715、力矩比较子模块716、及设定时间判断子模块717。

起重重量设定子模块715设定各起吊机构负责的起重重量，并将设定数值发送到力矩比较子模块716。

力矩比较子模块716判断各起吊机构的力矩是否达其对应的起重重量，如是，启动设定时间判断子模块717。

设定时间判断子模块717进一步判断该起吊机构力矩的持续时间，如持续时间超过设定时间，则确认该起吊机构处于临界起吊状态；否则确认该起吊机构并未处于临界起吊状态。

本发明上述各功能模块可集成在起吊设备的控制装置内，如PLC、嵌入式系统、单片机、DSP等。起吊设备还可设有平衡开关，用于启动上述各功能模块，使起吊设备处于自动平衡状态。平衡开关可为按钮或脚踏板。本发明起吊设备还可加设监测装置，用于监测各起吊机构的当前工作状态。监测装置可采用手持PDA等实现。

以上对本发明所提供的一种起吊设备的平衡起吊方法及平衡起吊系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1、一种起吊设备的平衡起吊方法，其特征在于，包括：

所述起吊设备判断各起吊机构是否处于临界离地状态；

如是，停止该起吊机构的速度给定；如否，继续该起吊机构的速度给定，直至该起吊机构处于临界离地状态；

同时为上述各起吊结构提供速度给定。

2、如权利要求1所述方法，其特征在于，所述起吊设备判断各起吊机构是否处于临界离地状态具体为：

所述起吊设备确认各起吊机构经过松绳阶段；

所述起吊设备检测各起吊机构力矩稳定的持续时间，如持续时间超过预设时间，则确认该起吊机构处于临界离地状态；否则确认该起吊机构并未处于临界离地状态。

3、如权利要求2所述方法，其特征在于，所述起吊设备判断各起吊机构经过松绳阶段具体为：

所述起吊设备实时获取各起吊机构的力矩；

如获取的力矩小于预置数值，且该力矩值逐步增加，则确认该起吊机构经过松绳阶段。

4、一种起吊设备的平衡起吊系统，所述起吊设备包括至少两个起吊机构，其特征在于，所述平衡起吊系统包括：

临界离地状态判断模块，用于判断各起吊机构是否处于临界离地状态；

速度控制模块，用于停止处于临界离地状态起吊机构的速度给定；继续未处于临界离地状态起吊机构的速度给定，直至该起吊机构处于临界离地状态；

平衡起吊模块，用于同时为上述各起吊结构提供速度给定。

5、如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述临界离地状态判断模块包括：

松绳阶段确认子模块，用于确认各起吊机构经过松绳阶段；

持续时间判断子模块，用于检测各起吊机构力矩稳定的持续时间，如持续时间超过预设时间，则确认该起吊机构处于临界离地状态；否则确认该起吊机构并未处于临界离地状态。

6、如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述临界离地状态判断模块还包括；

力矩获取子模块，用于实时获取各起吊机构的力矩；

力矩判断子模块，用于在获取的力矩小于预置数值，且该力矩值逐步增加时，确认该起吊机构经过松绳阶段。

7、如权利要求4、5或6所述的系统，其特征在于，所述临界离地状态判断模块、速度控制模块、及平衡起吊模块集成在PLC、嵌入式系统、或DSP内。

8、如权利要求4、5或6所述的系统，其特征在于，所述起吊设备还包括：

平衡开关，用于启动所述平衡起吊系统。

9、如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述平衡开关为按钮或脚踏板。

10、如权利要求4、5或6所述的系统，其特征在于，所述起吊设备还包括：

监测装置，用于监测所述起吊机构的当前工作状态。

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