CN101795957A - 用于控制起重机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于控制起重机的方法，该方法包括使用摩擦驱动轮(3)控制与起重机的吊钩相连接的绳索部分(13)，富裕的绳索部分(12)在存储卷轴(4)上被缠绕成多层。在该方法中，使用两个机械器件(1，2)，其中第一机械器件(1)用于摩擦驱动轮(3)，另一个机械器件(2)用于存储卷轴(4)，使用速度指令控制所述机械器件(1，2)中的一个，使用转矩指令控制所述机械器件(1，2)中的另一个。

Description

用于控制起重机的方法

技术领域

本发明涉及用于控制起重机的方法，该方法包括通过摩擦驱动轮控制与起重机的吊钩相连接的绳索部分，富裕的绳索在存储卷轴上缠绕成多层，其中使用两台机械器件，第一机械器件用于驱动轮，另一机械器件用于存储卷轴。

背景技术

在起重装置中，当起重吊钩处于高位时，吊索通常在卷筒上被缠绕成一层。不过，还已知其他方法--其中富裕的绳索被缠绕在存储卷轴上。在这些方法中，可通过驱动轮和滑轮实现足够的摩擦，由此，仅需通过例如螺旋弹簧产生较小的力即可将存储轮上的绳索张紧。一个方法是将绳索在驱动卷筒上直接缠绕多层。

然而，特别是当提升高度特别高时，如果绳索是以一层的形式缠绕，绳索卷筒变得很长。这样的话，卷筒需要很大的空间，在强度方面理论上讲需要高强度的结构。卷筒的长度还使得绳索根据吊钩的高度偏移。在使用卷筒的方法中，绳索角度变大，这使得绳索的使用寿命缩短。绳索角度是指绳索偏离驱动轮或者卷筒的角度。按照上述方式使用存储卷轴导致驱动轮机器中产生较大的扭矩。但是，控制存储卷轴需要某种调节绳索张紧度的装置。如果提升高度大，螺旋弹簧会产生问题。其中直接缠绕在卷筒上形成多层的起重装置也需要较大的转矩。此外，由于绳索以较大的力缠绕在卷轴上，绳索的使用寿命很短。

发明内容

本发明的目的在于消除上述缺陷。这一目的由本发明的方法来实现，其特征在于，使用速度指令控制所述机械器件中的一个，使用转矩指令控制所述机械器件中的另一个。

本发明基于两台机械器件的使用。所述机械器件包括电动马达和通常的齿轮传动装置。无传动齿轮的方法也是可行的。其中一台机械器件驱动摩擦驱动轮，另一台机械器件驱动缠绕有多层(绳索)的存储卷轴。优选通过速度指令调节控制所述驱动轮的机械器件，通过转矩指令控制所述存储卷轴的机械器件。该速度指令由起重装置的使用者或者控制该操作的计算机提供。该速度指令控制提升吊钩的速度。

本发明的方法给存储卷轴配以有效调节绳索张紧度的机构，同时，摩擦驱动轮的转矩与现有技术相比较小。此外，得到紧凑并且在强度方面理论上优选的结构。该结构避免产生绳索角度，由此提高了绳索的使用寿命。在本发明的装置中，绳索的位置也不会随提升高度而偏移。在本发明中，与直接缠绕在卷轴上的起重装置相比，存储卷轴上的绳索的张力更小，因此，绳索的使用寿命延长。

在本发明方法的优选实施方式中，当绳索从一层转到另一层时，存储卷轴的转矩指令改变，从而使得存储卷轴和摩擦驱动轮之间的绳索部分的力保持不变。此外，摩擦驱动轮和存储卷轴之间的绳索的力大小保持为摩擦驱动轮和吊钩之间的绳索部分的力的一半。但是，也可以为与之不同的关系。当存储卷轴上的绳索层改变时，转矩改变。如果转移到一附加层，则转矩必须增加，如果层数减少，转矩则减小。为了控制绳索层的改变点，需要在控制所述机械器件的计算机的存储器内存储一表/表格，该表包括与位置相关的(绳索)层的改变点。通过运行一指导程序可以最容易地获得该信息。该指导程序的运行与设备的执行过程(implementation)有关。

在本发明方法的另一个实施方式中，通过速度指令控制存储卷轴，通过转矩指令控制驱动轮。这样的话，该控制计算机包括一表，该表用于根据绳索的长度改变存储卷轴的转速，从而使得吊钩的速度保持在所给速度指令给定的大小。

后附的权利要求2-9公开了本发明装置的优选实施方式。

附图说明

下面参照附图并结合优选使用于本发明方法的起重机对本发明进行更加详细的说明，其中

图1示出本发明方法所使用的起重机的结构；

图2A和2B示出存储卷轴的结构；

图3示出速度指令；以及

图4示出计算机与电子装置之间相互通讯以用于对本发明起重机中机械器件的控制进行调节的方块图。

具体实施方式

图1较详细示出本发明的方法中所使用的起重机的结构。部件1和部件2为机械器件。机械器件1由电驱动装置9驱动，机械器件2由电驱动装置10驱动。电驱动装置通常为变频驱动装置，但也可用直流驱动装置实现类似的发明。机械器件1驱动摩擦驱动轮3，机械器件2驱动存储卷轴4。滑轮8用于获得足够大的绳索抓握角度。增加抓握角度可增加摩擦力。滑轮系统6和7构成常规的用于降低所需绳索力的绳索传动装置。起重机的吊钩(未示出)被紧固至较靠下方的滑轮系统7上。绳索部分5被紧固至起重机上部结构的固定点。机械器件的轴包括角度传感器14和15，这些传感器提供机械器件的速度信息和位置信息。特别地，要求位置信息与指导程序(teaching program)相关联。传感器14和15检测当绳索层改变时速度的变化。这种结构产生270-360度的接触角。观察图1，绳索首先围绕驱动轮3，然后围绕自由旋转的滑轮7，然后再次到达驱动轮3。可以看到，驱动轮3的有效接触角为270度。还可以看到，通过以另一种方式安放存储卷轴4，可以获得例如360-540度的接触角。但是，此处，保持小的接触角很重要。如果卷轴4不是拖挂类型的，为获得足够的摩擦力，所需的接触角为大约1000度，现有技术中通常如此。现在，当卷轴4拉曳时，驱动轮3所需的摩擦力比没有拉曳卷轴的情况小大约一半。因此，接触角可以在270-540度的范围内。另外，也可以使用没有倒角(undercutting)的半圆形槽。在这种情况下，拉引过程中绳索的摩擦较小。这提高了绳索的使用寿命。驱动轮上的轴力也是合理的。

这种操作方法使得位于摩擦驱动轮3和存储卷轴4之间的绳索部分12的力与位于摩擦驱动轮3和吊钩之间的绳索部分13的力具有确定的关系。例如为一半的关系，但是也可以是其它的关系。这可以通过适当地调节绳索部分12的力进行调节。当希望在朝向卷轴4运动、缠绕成多层的绳索中产生恒定的力时，卷轴4的轴上需要不同的转矩，这取决于卷轴4上绳索的量和正在被使用的绳索的层。这是因为当绳索的量变化时，卷轴4的轴和绳索之间的半径发生改变。当卷轴4上开始建立新的绳索层时，所述半径总是增大。正因如此，控制计算机中的转矩指令需要变化。为实现该变化，控制该装置的计算机必须知晓正在被缠绕至卷轴4上的绳索的圈数何时改变。为得到此信息，在该计算机中使用指导程序。该指导程序在机械器件2的常速下运行。在这种情况下，机械器件1以小转矩指令驱动。这样的话，起重机以恒定的速度从提升动程的一端到达另一端拖动，该速度通过计算机11控制。在这种情况下，机械器件1的速度总是在绳索开始被缠绕在新的层上时改变。计算机11通过机械器件的轴上的传感器14和15监视位置和速度。该改变的监测点被存储在计算机的存储器中。由此得到一表，在正常操作中，通过该表可以控制存储卷轴4所需的转矩改变。在正常驱动中，这种层信息用于以保持绳索力不变的方式改变机械器件2的转矩。与起重机的吊钩连接的绳索部分13被摩擦驱动轮控制，富裕的绳索在存储卷轴4上被缠绕成多层。

图2示出存储卷轴的结构。绳索的不同的层由附图标记16、17、18和19标示。

图3示出速度指令通道(speed instruction tunnel)20和21。在图3中，速度指令22接收/包含从正值到负值的不同数值。曲线23示出获得的速度指令，同时也显示出速度为负值时绳索的滑移。在这种情况下，通过与速度指令通道的壁抵触的速度指令来控制滑移。该滑移主要在负载小的情况下或者无负载驱动时产生。在这种情况下，可以通过增加存储卷轴4上的转矩来控制所述滑移。不过，在这种情况下，需要小的总转矩，并且存储卷轴能承受转矩的增加。

在图4中，方块28示出来自用户或者其他控制装置的速度指令，该速度指令沿信号36从仪器传输至控制计算机11。该计算机还向驱动轮3的电驱动装置9发出速度指令38。驱动轮3的驱动装置感测到由负载引起的转矩并通过信号32将其进一步送至加法元件(addition member)27。另外，预紧信息26沿信号33到达加法元件27。在没有负载的情况下，为了使驱动轮3和存储卷轴4之间的绳索部分12不松弛，需要所述预紧信息。如果绳索部分12松弛，松弛的绳索会干扰绳索在存储卷轴4上的受控缠绕。当该起重装置中有负载时，预紧可以为零。经预紧信息修正的转矩指令到达乘法元件(multiplication member)37。作为第二因子，转矩分割系数35到达该乘法元件。计算机11以下述方式计算该系数，即，使得绳索部分12和绳索部分13的绳索力的比值如所期望地保持。最终的转矩指令31从乘法元件37到达存储卷轴的电驱动装置10。存储卷轴4将其位置信息46输送至控制计算机11。计算机使用所述位置信息记录绳索层的变化点。当变化点出现时，计算机改变转矩分割系数35。为了形成速度指令通道，计算机11计算适用于存储卷轴4的速度信息42。这可由驱动轮3的速度39通过速度系数40在乘法元件41中修正而得到。速度系数40取决于存储卷轴4的状态和卷轴上的层。在辅助元件43中将允许的速度误差45沿着信号25添加至所述速度信息。这产生速度指令通道的上边界30。以相应的方式，在差分元件44中从速度信息42中减去速度误差，产生速度指令通道的下限29。当绳索滑移时，并且达到速度指令通道的上边界，增加存储卷轴4的转矩以使绳索不会进一步滑移。

应当理解，上述说明和与之相关的附图只是出于解释本发明的目的。本领域的技术人员会理解，在不偏离后附权利要求所公开的本发明的保护范围和精神的情况下，可以对本发明进行不同的变型和修改。

Claims (9)

1.一种用于控制起重机的方法，所述方法包括使用摩擦驱动轮(3)控制与起重机的吊钩连接的绳索部分(13)，富裕的绳索部分(12)在存储卷轴(4)上缠绕成多层，其中，使用两个机械器件(1，2)，第一机械器件(1)用于所述摩擦驱动轮(3)，第二机械器件(2)用于所述存储卷轴(4)，所述方法特征在于，使用速度指令控制所述机械器件(1，2)之一，使用转矩指令控制另一机械器件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用速度指令控制驱动所述摩擦驱动轮(3)的所述第一机械器件(1)，使用转矩指令控制驱动所述存储卷轴(4)的所述第二机械器件(2)。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用转矩指令控制驱动所述摩擦驱动轮(3)的所述第一机械器件(1)，使用速度指令控制驱动所述存储卷轴(4)的所述第二机械器件(2)。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用共同的计算机(11)控制所述起重机，所述计算机控制所述两个机械器件(1，2)并管控所述两个机械器件(1，2)之间的相互依从关系。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用共同的计算机(11)控制所述起重机，所述计算机同时控制一个或者两个所述机械器件(1，2)的马达驱动装置(9，10)。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据提升高度在控制计算机(11)的存储器内存储一表，通过所述表以保持绳索力恒定的方式调节所述存储卷轴(4)的转矩。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过存储在计算机(11)中的指导程序自动地形成一表，该表用于根据提升高度控制绳索层。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果速度没有保持在速度通道内，通过增加所述存储卷轴(4)的转矩来控制所述摩擦驱动轮(3)上的绳索的滑移。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过滑轮(8)和所述摩擦驱动轮(3)为绳索设置270-540度的接触角。

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