CN102408050B - 一种抗冲击载荷的施工升降机超载保护装置 - Google Patents

Abstract

一种抗冲击载荷的施工升降机超载保护装置，包括测力传感器、加速度测量传感器、信号测控电路，测力传感器安装在传动板和吊笼之间的吊耳上，或者安装在传动板和其固定框架之间；加速度测量传感器安装在能测量吊笼运行加速度的地方，信号测控电路安装于升降机的电控箱内或者独立固定在升降机吊笼上；测力传感器和加速度测量传感器的输出都连接至信号测控电路，信号测控电路中的控制触点连接到升降机的控制回路中。本发明能消除冲击载荷对超载保护装置的影响、完全杜绝由于冲击载荷带来的升降机误停机、不能正常工作的现象、完善超载保护装置综合性能、提高运行安全性。

Description

一种抗冲击载荷的施工升降机超载保护装置

技术领域：

本发明涉及工程机械技术领域，具体涉及一种施工升降机的超载保护装置。

背景技术：

施工升降机是建筑工地的大型作业设备，其主要作用是在高楼建设中垂直输送建筑工人和小型物料，随着建筑业的不断发展，高层建筑越来越多，施工升降机的用量也越来越大，但伴随着的安全事故也时有发生，全国每年都有多起带有人身伤亡的重特大事故发生。从所有的事故原因分析结果来看，升降机超载运行是一个不可忽视的原因。

对于施工升降机的超载保护装置，国内已经有了近10年的研发历史，几年前，国家有关强制标准也强调了所有出厂的施工升降机必须配置有超载保护装置，由于使用量的增加，目前生产厂家已发展到10多家，产品的原理和结构形式都大同小异，测力传感器有两种安装方式：一种是销轴式传感器装在传动板和吊笼之间，第二种是测力传感器安装在传动板和传动板固定框之间，除了用这两种方式的测力传感器检测吊笼的整体重量外，还经放大、信号处理电路来判定吊笼的载荷是否超载，如果发生了超载，给出声光提示，同时给出开关信号切断升降机的控制回路电源；当吊笼的载荷减少到一定值后，装置的开关信号复位，升降机又可正常运行。超载保护装置装配到施工升降机上后，提高了我国升降机的运行安全性，减少了由超载引发的恶性事故，缩短了同世界先进产品的差距。

然而，目前的施工升降机超载保护装置在实际运用中都还存在使用上的问题，比如在升降机启动和运行过程中，吊笼会产生冲击载荷，该载荷叠加在传感器上会使超载系统产生误判，其现象是：在静止状态下，吊笼没有出现超载，升降机可以正常启动，然而，由于启动加速过程中会产生附加的冲击载荷，而该附加载荷连同实际载荷相加后作用在传感器上，会使超载保护装置反映的载荷值远远大于吊笼的实际载荷，当数值超过超载保护值后，系统将进行断电保护，使升降机停止运行，实际的情况就是，升降机能启动，但启动过程还未完全结束就断电停机，而且，即使能正常启动，但在运行过程中，不可避免地会产生一些震动，这偶尔震动也会使超载保护装置出现误判，而使升降机停止在半空中，这种现象经常发生，多数情况下，操作者为了使设备能正常运行，不得不人为地短接超载保护装置的保护节点，使其失去作用，这给施工升降机的安全运行带来了重大隐患。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：解决上述现有技术存在的问题，而提供一种能消除冲击载荷对超载保护装置的影响、完全杜绝由于冲击载荷带来的升降机误停机、不能正常工作的现象、完善超载保护装置综合性能、提高运行安全性的抗冲击载荷的施工升降机超载保护装置；

本发明采用的技术方案是：这种抗冲击载荷的施工升降机超载保护装置，包括测力传感器、加速度测量传感器、信号测控电路，测力传感器安装在传动板和吊笼之间的吊耳上，或者安装在传动板和其固定框架之间；加速度测量传感器安装在能测量吊笼运行加速度的地方，信号测控电路安装于升降机的电控箱内或者独立固定在升降机吊笼上；测力传感器和加速度测量传感器的输出都连接至信号测控电路。

上述技术方案中，信号测控电路中的控制触点连接至升降机的控制回路中，信号测控电路中的显示部分可以安装在本机上，也可外接显示。

上述技术方案中，加速度测量传感器可以是机械方式固定的加速度传感器，还可以是焊接安装在印刷电路板上的加速度测量元件。

上述技术方案中，信号测控电路包括依次连接的信号调理电路、运算控制电路、继电器电路、控制触点以及显示单元和不间断电源。

上述技术方案中，测力传感器是宁波科力公司生产的销轴式3吨测力传感器，加速度传感器是美国飞思卡尔(FREESCLE)公司生产的MMA7455型加速度传感器。

加速度传感器是集成电路形式封装的，直接焊接安装在印刷电路板上，本发明实施例就是焊接安装在测控电路的印刷电路板上的。

上述技术方案中，运算控制电路的输出或者连接主机端无线接收发电路，主机端无线收发电路与显示端无线收发电路进行无线通信，显示端无线收发电路的输出连接显示单元。

本发明的工作过程是这样的：

当吊笼处于静止状态时，也就是加速度为零的情况下，加速度测量传感器的输出也为零值，测力传感器就会得到与吊笼实际重量一一对应的电信号，该信号送往信号测控电路中，首先完成信号调理的放大、滤波和相应的电平变换功能，然后经运算控制电路的数值去皮重等运算后，一方面送显示器显示当前的实际载荷，一方面同超载存储阀值进行比较，如果没超过阀值，表明此时吊笼未超载，维持控制触点闭合，点亮相应的状态指示；如果此时传感器测得的数据超过超载阀值，则表明吊笼此时已经超载，测控电路将断开控制触点，切断升降机控制电路，阻止升降机启动运行，并给出相应的声光报警提示，此时显示出超载状态下对应的显示和声光提示，直到吊笼载荷减少到正常范围内，升降机才能正常启动运行。

当吊笼处于启动和运行过程中，吊笼一定会伴随有加速度产生，加速度测量传感器将有对应的数值输出，同时，测力传感器得到的数值也将是吊笼静载荷与加速度产生的附加载荷之和，加速度值越大，传感器上作用的附加载荷就会越大，将加速度测量传感器送来的信号作适当的系数变换，使其大小与测力传感器信号中的附加载荷信号幅值基本一致，经数字化变换后送往测控电路中的CPU再与测力传感器的信号相减，此时，测控电路的输入信号就是消除了加速度附加载荷而基本与吊笼静载荷一致的信号值，即可执行与吊笼静止状态下的相同处理过程，实现升降机在运动过程中的超载保护功能，避免了由于运行中产生的震动而使超载保护装置出现误动作。

本发明的突出特点和技术效果：

与现在采用的施工升降机超载保护装置相比较，本发明可以大幅度提高超载保护装置在升降机启动和运行过程中的抗冲击载荷能力，提高了升降机运行的安全性。现在的施工升降机超载保护装置在实际使用过程中，为了避免冲击载荷对正常运行的影响，绝大多数情况下是把控制触点人为短接，使超载保护装置处于完全失效的状态，这是十分危险的，存在重大安全隐患，本发明采用抗冲击措施后，就完全杜绝了此种情况的发生，提高了升降机运行的可靠性和安全性。

附图说明

图1为本发明实施例1结构原理图

图2为本发明实施例2结构原理图

图3为本发明实施例3结构原理图

图中标注说明：

1——测力传感器              2——信号调理电路

3——运算控制电路            4——主机端无线收发电路

5——显示端无线收发电路      6——显示单元

7——不间断电源回路          8——测控电路

9——加速度测量传感器        10——继电器电路

11——控制触点

图4为本发明信号调理电路电原理图

图5为本发明信号加速度测量传感器电原理图

图6为本发明运算控制电路原理图

图7为本发明主机端无线收发电路原理图

图8为本发明显示端无线收发电路原理图

图9为本发明显示单元电路原理图

图10为本发明不间断电源电路原理图

具体实施方式：

参见图1、图2、图3，本发明包含有测力传感器1、加速度测量传感器9和测控电路9等部分构成，而测控电路9又由信号调理电路2、运算控制电路3、主机端无线收发电路4、显示端无线收发电路5、显示单元6、不间断电源回路7等部分构成。测力传感器1安装在施工升降机传动板和吊笼之间的吊耳上，或者安装在传动板和其固定框架之间，加速度测量传感器9可安装在可测量吊笼运行加速度的任何地方，如吊笼上。

当吊笼静止时，加速度测量传感器9的输出为初始零点，测力传感器1用于测量吊笼的实际载荷并得到与吊笼重量一一对应的电信号，信号调理回路2就对传感器送来的信号经放大、滤波和电平转换后输出到运算控制回路3，进行超载阀值判定，当数据超过超载阀值时，打开控制触点，使升降机停止运行，送对应的报警数据给提示单元6，给出适当的声光提示，同时把报警数据送往主机端无线收发回路4；当数据未超过超载阀值时，控制触点维持闭合状态，同时把数据送主机无线收发回路4，显示单元6把从显示端无线收发回路5的来的数据经必要的变换后，提供给显示单元6显示对应数据。

当吊笼处于启动和运行过程中，吊笼一定会伴随有加速度产生，加速度测量单元9将有对应的数值输出，同时，测力传感器1得到的数值也将是吊笼静载荷与加速度产生的附加载荷之和，加速度值越大，测力传感器1上作用的附加载荷就会越大，将加速度测量单元9送来的信号作适当的系数变换，使其大小与测力传感器1信号中的附加载荷信号幅值基本一致，经数字化变换后送往测控电路8中的CPU再与测力传感器1的信号相减，此时，测控电路8将得的输入信号就是消除了加速度附加载荷而基本与吊笼静载荷一致的信号值，即可执行与吊笼静止状态下的相同处理过程，实现升降机在运动过程中的超载保护功能，避免了由于运行中产生的震动而使超载保护器出现的误操作。

不间断电源回路7由电池和控制电路构成，当有市电时，控制电路直接把市电变换成本装置所需的直流电源提供给装置使用，同时还判定电池是否需要充电，如需要，还得对其充电；当无市电时，控制电路将由电池经一定的变换后对装置供电。

本发明的一个具体实施例参见图4到图10：

图4为信号调理电路2的具体实施例，传感器信号来的毫伏信号经IC1放大后，由IC2滤波，再由IC3调整电平到合适的电平状态送IC4进行A/D转换，由IC4输出与传感器信号一一对应的数字信号。图5所示本发明的加速度测量单元9选择的是可焊接在印刷电路板上的IC16，其输出是与吊笼加速度相对应的数字信号。

图6为运算控制电路3的具体实施例，由单片机IC5接收信号调理回路送来的吊笼载荷和加速度数字信号，由IC5、IC6、IC7、IC7、IC8构成中心处理单元，完成皮重、超载阀值比较、送显示、参数存储和驱动开关量的工作。

当吊笼处于静止时，单片机IC5接收到的加速度信号为初始零点，当运行过程中有加速度时，单片机IC5接收到的加速度信号将不为零，在单片机IC5中，首先将测力传感器1送来的数值减去加速度测量单元9的值，然后再同超载阀值进行比较，如果没超过阀值，表明此时吊笼未超载，维持控制触点K闭合，点亮L回路中的相应状态指示灯，并把当前的数据与上一次的数据进行比较，当数据变化量达到预设值，就由IC9保存此次数据和当前时间，同时把该数据和其它工况状态一起通过IC8发往主机端无线收发回路4；

如果此时传感器测得的数据超过超载阀值后，则表明吊笼此时已经超载，将由IC9储存当前的时间和超载状态，同时断开控制触点K，切断升降机控制电路，阻止升降机启动运行，并由L回路给出相应的声光报警提示，并经IC8送报警的显示数据送到主机端无线收发回路4。

图7为主机端无线收发电路4的实施例，图8为显示端无线收发电路5的实施例，其无线通讯方式为红外线通讯，两个电路图完全一样，由IC10产生38K的红外发射的调制频率，当输入信号为高电平时，将对外发射出38K的红外脉冲信号，信号为低电平时，无红外信号输出，IC11为红外接收组件，当接收到接受倒38K的红外信号时，输出为高电平，无信号时为低电平。该实施例为双向收发功能，显示端无线收发回电路5除了能接受主机端无线收发电路4发来的数据外，主机端无线收发回路4还可接收显示端无线收发回路5发来的数据。

图9为显示单元6的具体实施例，图中IC13接受由显示端无线收发回路5送来的数据，经变换处理后，经IC12送显示器件显示升降机当前载荷状态。

图10为不间断电源回路7的具体实施例，有市电接入时，由市电给装置供电，当无市电时，由电池供电。其中IC14管理电池的充电过程，当电池电压低到一定值，IC14输出低电平，由市电给电池充电，当电池电压高到一定值，IC14输出高电平，充电结束；IC15为电池供电控制电路，当无市电时，IC15输出低电平，继电器J动作，装置由电池供电；当电池电压低到一定值时，IC15输出高电平，继电器J断开，停止对装置供电，其目的保护电池；当有市电后，IC15输出高电平，继电器J断开，此时由市电直接给装置供电。

Claims (1)

1.一种抗冲击载荷的施工升降机超载保护装置，包括测力传感器、加速度测量传感器、信号测控电路，测力传感器和加速度测量传感器的输出都连接至信号测控电路；信号测控电路中的控制触点连接至升降机的控制回路中，信号测控电路中的显示部分可以安装在本机上，也可外接显示；信号测控电路包括依次连接的信号调理电路、运算控制电路、继电器电路、控制触点以及显示单元和不间断电源；运算控制电路的输出连接主机端无线收发电路，主机端无线收发电路与显示端无线收发电路进行无线通信，显示端无线收发电路的输出连接显示单元；其特征在于：测力传感器安装在传动板和吊笼之间的吊耳上，或者安装在传动板和其固定框架之间；加速度测量传感器安装在能测量吊笼运行加速度的地方，信号测控电路安装于升降机的电控箱内或者独立固定在升降机吊笼上。