CN103640976B - 塔机起升安全控制方法、装置、系统及塔机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及起重机械技术领域，公开了一种塔机起升安全控制方法、装置、系统及一种塔机，以提高吊钩高度限位的精确性，提升塔机起升作业的安全性。塔机起升安全控制方法，包括：接收检测的臂架高度，以及检测的吊钩高度；当吊钩处于起升状态且所述臂架高度和所述吊钩高度的差值位于设定的第一高度差范围时，输出起升停止控制信号给驱动电机；当吊钩处于下降状态且所述臂架高度和所述吊钩高度的差值位于设定的第二高度差范围时，输出下降停止控制信号给驱动电机；其中，所述第一高度差范围内的任意数值小于所述第二高度差范围内的任意数值。
Description
技术领域
本发明涉及起重机械技术领域，特别是涉及一种塔机起升安全控制方法、装置、系统及一种塔机。
背景技术
塔机，即塔式起重机，又称塔吊，是用于建筑施工中的一种起重设备。回转机构、变幅机构和起升机构被称为塔机的三大工作机构。如图1所示，塔机的起升机构主要包括驱动电机（图中未示出）、卷筒12、钢丝绳11、绕绳滑轮组13、变幅小车14和吊钩15等。
目前，在塔机的起升控制系统中，主要采用高度限位器16对吊钩15的运行高度进行检测和限位，以防止吊钩15上升超过极限位置。高度限位器16安装在卷筒12上，根据卷筒12的出绳量和已知的钢丝绳倍率等参数间接得出吊钩15的运行高度。
本申请的发明人发现，高度限位器的检测结果与吊钩的真实高度存在较大的偏差，并不能真实反映吊钩的运行高度，经常会由于限位不精确而导致吊钩冲顶或者下坠，钢丝绳崩断，变幅小车损坏，起重臂架严重变形等安全事故，从而引起重大财产损失甚至是人员伤亡。
发明内容
本发明实施例提供了一种塔机起升安全控制方法、装置、系统及一种塔机，用以提高吊钩高度限位的精确性，提升塔机起升作业的安全性。
本发明实施例所提供的塔机起升安全控制方法，包括：
接收检测的臂架高度，以及检测的吊钩高度；
当吊钩处于起升状态且所述臂架高度和所述吊钩高度的差值位于设定的第一高度差范围时，输出起升停止控制信号给驱动电机；当吊钩处于下降状态且所述臂架高度和所述吊钩高度的差值位于设定的第二高度差范围时，输出下降停止控制信号给驱动电机；
其中，所述第一高度差范围内的任意数值小于所述第二高度差范围内的任意数值。
在本发明技术方案中，检测的臂架高度，以及检测的吊钩高度精确度较高，根据臂架高度和吊钩高度的差值来对吊钩的运行高度进行限位，可避免由于限位不精确而导致的吊钩冲顶或者下坠，钢丝绳崩断，变幅小车损坏，起重臂架严重变形等安全事故，大大提升了塔机起升作业的安全性。
优选的，该控制方法还包括：当吊钩处于起升状态且所述臂架高度和所述吊钩高度的差值位于设定的第三高度差范围时，输出起升减速控制信号给驱动电机；当吊钩处于下降状态且所述臂架高度和所述吊钩高度的差值位于设定的第四高度差范围时，输出下降减速控制信号给驱动电机；
其中，所述第一高度差范围内的任意数值小于所述第三高度差范围内的任意数值，所述第三高度差范围内的任意数值小于所述第四高度差范围内的任意数值，所述第四高度差范围内的任意数值小于所述第二高度差范围内的任意数值。
设置第三高度差范围，控制吊钩在起升停止之前减速运行，设置第四高度差范围，控制吊钩在下降停止之前减速运行，可大大减少吊钩在停止运行瞬间对臂架和钢丝绳所带来的冲击以及由此可能导致的钢丝绳崩断等安全事故，进一步提升了塔机起升作业的安全性，并且延长了钢丝绳和臂架的使用寿命。
较佳的，所述起升减速控制信号和所述下降减速控制信号分别为控制驱动电机低速档位运行的控制信号。
基于相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种塔机起升安全控制装置，包括：
接收设备，用于接收检测的臂架高度，以及检测的吊钩高度；
控制设备，用于当吊钩处于起升状态且所述臂架高度和所述吊钩高度的差值位于设定的第一高度差范围时，输出起升停止控制信号给驱动电机；当吊钩处于下降状态且所述臂架高度和所述吊钩高度的差值位于设定的第二高度差范围时，输出下降停止控制信号给驱动电机；
其中，所述第一高度差范围内的任意数值小于所述第二高度差范围内的任意数值。
该控制装置根据臂架高度和吊钩高度的差值来对吊钩的运行高度进行限位，精确度较高，可避免由于限位不精确而导致的吊钩冲顶或者下坠，钢丝绳崩断，变幅小车损坏，起重臂架严重变形等安全事故，大大提升了塔机起升作业的安全性。
本发明实施例还提供了一种塔机起升安全控制系统，包括：
臂架高度检测装置，用于检测臂架高度；
吊钩高度检测装置，用于检测吊钩高度；以及
分别与臂架高度检测装置和吊钩高度检测装置信号连接的如前述技术方案所述的塔机起升安全控制装置。
臂架高度检测装置所检测的臂架高度，以及吊钩高度检测装置所检测的吊钩高度精确度较高，根据臂架高度和吊钩高度的差值来对吊钩的运行高度进行限位，可避免由于限位不精确而导致的吊钩冲顶或者下坠，钢丝绳崩断，变幅小车损坏，起重臂架严重变形等安全事故，大大提升了塔机起升作业的安全性。
优选的，所述臂架高度检测装置和所述吊钩高度检测装置分别为高度坐标定位装置。
可选的，所述高度坐标定位装置包括差分GPS定位装置或北斗定位装置。
本发明实施例还提供了一种塔机，包括前述任一技术方案所述的塔机起升安全控制系统，能够对吊钩高度进行精确限位，起升作业的安全性较高。
附图说明
图1为塔机的起升机构示意图；
图2为本发明一实施例的塔机起升安全控制方法流程示意图；
图3为本发明另一实施例的塔机起升安全控制方法流程示意图；
图4为本发明实施例的塔机起升安全控制装置结构示意图；
图5为本发明一实施例的塔机起升安全控制系统结构示意图；
图6为本发明另一实施例的塔机起升安全控制系统结构示意图。
附图标记：
11-钢丝绳 12-卷筒 13-绕绳滑轮组
14-变幅小车 15-吊钩 16-高度限位器
17-接收设备 18-控制设备 19-臂架高度检测装置
20-吊钩高度检测装置21-塔机起升安全控制装置 22-驱动电机
23-无线发射模块 24-无线接收模块
具体实施方式
为了提高对塔机吊钩高度限位的精确性，提升塔机起升作业的安全性，本发明实施例提供了一种塔机起升安全控制方法、装置、系统及一种塔机。在该技术方案中，所检测的臂架高度，以及所检测的吊钩高度精确度较高，根据臂架高度和吊钩高度的差值来对吊钩的运行高度进行限位，可避免由于限位不精确而导致的吊钩冲顶或者下坠，钢丝绳崩断，变幅小车损坏，起重臂架严重变形等安全事故，大大提升了塔机起升作业的安全性。下面以具体实施例并结合附图详细说明本发明。
如图2所示，本发明实施例所提供的塔机起升安全控制方法，包括以下步骤：
步骤101、接收所检测的臂架高度，以及所检测的吊钩高度；
步骤102、当吊钩处于起升状态且臂架高度和吊钩高度的差值位于设定的第一高度差范围时，输出起升停止控制信号给驱动电机；当吊钩处于下降状态且臂架高度和吊钩高度的差值位于设定的第二高度差范围时，输出下降停止控制信号给驱动电机；
其中，第一高度差范围内的任意数值小于第二高度差范围内的任意数值。
在现有技术中，采用高度限位器对吊钩高度进行检测和限位，高度限位器根据卷筒的出绳量和已知的钢丝绳倍率（由绕绳滑轮组的结构形式确定）等参数计算出吊钩的检测高度，当吊钩的检测高度大于设定的高度阈值时，切断起升控制电路，使吊钩停止上升。现有技术所得到的检测高度与吊钩的实际高度存在较大的误差，并且高度限位也没有考虑吊钩与臂架之间的距离，吊钩限位的精确度较低。
本发明实施例的技术方案中，在塔机的臂架上设置臂架高度检测装置，在塔机的吊钩上设置吊钩高度检测装置，臂架高度检测装置所检测的臂架高度，以及吊钩高度检测装置所检测的吊钩高度精确度较高，当吊钩上升至臂架高度和吊钩高度的差值位于第一高度差范围时被制动，当吊钩下降至臂架高度和吊钩高度的差值位于第二高度差范围时被制动，根据吊钩的运行状态以及检测得到的臂架高度和吊钩高度的差值来对吊钩的运行高度进行限位，精确度较高，可避免由于限位不精确而导致的吊钩冲顶或者下坠，钢丝绳崩断，变幅小车损坏，起重臂架严重变形等安全事故，大大提升了塔机起升作业的安全性。
臂架高度检测装置和吊钩高度检测装置的具体类型不限，优选分别采用高度坐标定位装置。可选的，高度坐标定位装置为差分GPS（Global PositioningSystem，全球定位系统，简称GPS）定位装置（通过在固定测站和流动测站上进行同步观测，利用在固定测站上所测得GPS定位误差数据改正流动测站上定位结果的卫星定位系统）或北斗定位装置（由中国自主研制和建立的用于导航和定位的卫星系统）。此外，臂架高度检测装置和吊钩高度检测装置也可以采用其它类型的设备，例如声波测距传感器、红外测距传感器等。
在本发明的一个优选实施例中，控制方法还包括：当吊钩处于起升状态且臂架高度和吊钩高度的差值位于设定的第三高度差范围时，输出起升减速控制信号给驱动电机；当吊钩处于下降状态且臂架高度和吊钩高度的差值位于设定的第四高度差范围时，输出下降减速控制信号给驱动电机；
其中，第一高度差范围内的任意数值小于第三高度差范围内的任意数值，第三高度差范围内的任意数值小于第四高度差范围内的任意数值，第四高度差范围内的任意数值小于第二高度差范围内的任意数值。
设置第三高度差范围，控制吊钩在起升停止之前减速运行，设置第四高度差范围，控制吊钩在下降停止之前减速运行，可大大减少吊钩在停止运行瞬间对臂架和钢丝绳所带来的冲击以及由此可能导致的钢丝绳崩断等安全事故，进一步提升了塔机起升作业的安全性，并且延长了钢丝绳和臂架等相关结构件的使用寿命。
第一高度差范围、第二高度差范围、第三高度差范围和第四高度差范围的具体端点值不限，可根据相关经验以及塔机的具体型号、臂架的工作高度等综合确定。起升减速控制信号和下降减速控制信号的具体形式不限，可以分别为控制驱动电机低速档位运行的控制信号，例如，起升减速控制信号为控制驱动电机一档速度正转的控制信号，下降减速控制信号为控制驱动电机一档速度反转的控制信号。
如图3所示，本发明一实施例的塔机起升安全控制系统的工作过程为：
塔机启动；
步骤201、判断起升控制系统是否正常，如果是，执行步骤202，否则执行步骤209；
步骤202、判断吊钩是否处于起升运行状态，如果是，执行步骤203，否则，执行步骤210；
步骤203、接收臂架高度、吊钩高度信息；
步骤204、判断臂架与吊钩的高度差是否进入第三高度差范围，如果是，执行步骤205，否则，返回步骤203；
步骤205、输出起升减速控制信号给驱动电机；
步骤206、接收臂架高度、吊钩高度信息；
步骤207、判断臂架与吊钩的高度差是否进入第一高度差范围，如果是，执行步骤208，否则，返回步骤206；
步骤208、输出起升停止控制信号给驱动电机；
步骤209、输出故障报警信号；
步骤210、判断吊钩是否处于下降运行状态，如果是，执行步骤211，否则，结束流程；
步骤211、接收臂架高度、吊钩高度信息；
步骤212、判断臂架与吊钩的高度差是否进入第四高度差范围，如果是，执行步骤213，否则，返回步骤211；
步骤213、输出下降减速控制信号给驱动电机；
步骤214、接收臂架高度、吊钩高度信息；
步骤215、判断臂架与吊钩的高度差是否进入第二高度差范围，如果是，执行步骤216，否则，返回步骤214；
步骤216、输出下降停止控制信号给驱动电机。
从该过程可以看出，根据臂架高度和吊钩高度的差值来对吊钩的运行高度进行限位，精确度较高，可大大提升塔机起升作业的安全性。
如图4所示，基于相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种塔机起升安全控制装置，包括：
接收设备17，用于接收所检测的臂架高度，以及所检测的吊钩高度；
控制设备18，用于当吊钩处于起升状态且臂架高度和吊钩高度的差值位于设定的第一高度差范围时，输出起升停止控制信号给驱动电机；当吊钩处于下降状态且臂架高度和吊钩高度的差值位于设定的第二高度差范围时，输出下降停止控制信号给驱动电机；
其中，第一高度差范围内的任意数值小于第二高度差范围内的任意数值。
该控制装置根据臂架高度和吊钩高度的差值来对吊钩的运行高度进行限位，精确度较高，可避免由于限位不精确而导致的吊钩冲顶或者下坠，钢丝绳崩断，变幅小车损坏，起重臂架严重变形等安全事故，大大提升了塔机起升作业的安全性。
在一个优选实施例中，控制设备18，还用于当吊钩处于起升状态且臂架高度和吊钩高度的差值位于设定的第三高度差范围时，输出起升减速控制信号给驱动电机；当吊钩处于下降状态且臂架高度和吊钩高度的差值位于设定的第四高度差范围时，输出下降减速控制信号给驱动电机；
其中，第一高度差范围内的任意数值小于第三高度差范围内的任意数值，第三高度差范围内的任意数值小于第四高度差范围内的任意数值，第四高度差范围内的任意数值小于第二高度差范围内的任意数值。
设置第三高度差范围，控制吊钩在起升停止之前减速运行，设置第四高度差范围，控制吊钩在下降停止之前减速运行，可大大减少吊钩在停止运行瞬间对臂架和钢丝绳所带来的冲击以及由此可能导致的钢丝绳崩断等安全事故，进一步提升了塔机起升作业的安全性，并且延长了钢丝绳和臂架等的使用寿命。
较佳的，起升减速控制信号和下降减速控制信号分别为控制驱动电机低速档位运行的控制信号。例如，分别为控制驱动电机一档速度正转的控制信号和控制驱动电机一档速度反转的控制信号。
如图5所示，本发明实施例还提供了一种塔机起升安全控制系统，包括：
臂架高度检测装置19，固定于臂架，用于检测臂架高度；
吊钩高度检测装置20，固定于吊钩，用于检测吊钩高度；
塔机起升安全控制装置21，分别与臂架高度检测装置19、吊钩高度检测装置20和驱动电机22信号连接，用于当吊钩处于起升状态且臂架高度和吊钩高度的差值位于设定的第一高度差范围时，输出起升停止控制信号给驱动电机22；当吊钩处于下降状态且臂架高度和吊钩高度的差值位于设定的第二高度差范围时，输出下降停止控制信号给驱动电机22；
其中，第一高度差范围内的任意数值小于第二高度差范围内的任意数值。
起升减速控制信号和下降减速控制信号优选分别为控制驱动电机22低速档位运行的控制信号，例如，分别为控制驱动电机22一档速度正转的控制信号和控制驱动电机22一档速度反转的控制信号。
臂架高度检测装置19和吊钩高度检测装置20可以采用测距传感器等多种较为精确的测量设备，优选采用高度坐标定位装置直接得到臂架或吊钩的高度坐标。高度坐标定位装置可以为差分GPS定位装置或北斗定位装置等，具有全球全天候定位、定位精度高、观测时间短、测站间无需通视等优点，并且可提供全球统一的三维地心坐标。
塔机起升安全控制装置21的具体类型不限，例如可以为可编程控制器、个人计算机等。优选的，塔机起升安全控制装置21，还用于当吊钩处于起升状态且臂架高度和吊钩高度的差值位于设定的第三高度差范围时，输出起升减速控制信号给驱动电机22；当吊钩处于下降状态且臂架高度和吊钩高度的差值位于设定的第四高度差范围时，输出下降减速控制信号给驱动电机22；其中，第一高度差范围内的任意数值小于第三高度差范围内的任意数值，第三高度差范围内的任意数值小于第四高度差范围内的任意数值，第四高度差范围内的任意数值小于第二高度差范围内的任意数值。这样可以大大减少吊钩在停止运行瞬间对臂架和钢丝绳所带来的冲击以及由此可能导致的钢丝绳崩断等安全事故，进一步提升了塔机起升作业的安全性，并且延长了钢丝绳和臂架等的使用寿命。
如图6所示，在该优选实施例中，每一个高度坐标定位装置（即臂架高度检测装置19和吊钩高度检测装置20）具有无线发射模块23，塔机起升安全控制装置21具有无线接收模块24，无线接收模块24与每一个无线发射模块23之间通过无线通信网络信号连接。采用无线通信技术无需在控制装置和高度坐标定位装置之间布线，可以克服布线困难的缺点，便于相关装置的安装，并且有利于提高信息传输的可靠性。
本发明实施例还提供了一种塔机，包括前述任一实施例的塔机起升安全控制系统，能够对吊钩高度进行精确限位，起升作业的安全性较高。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种塔机起升安全控制方法，其特征在于，包括：
接收检测的臂架高度，以及检测的吊钩高度；
当吊钩处于起升状态且所述臂架高度和所述吊钩高度的差值位于设定的第一高度差范围时，输出起升停止控制信号给驱动电机；当吊钩处于下降状态且所述臂架高度和所述吊钩高度的差值位于设定的第二高度差范围时，输出下降停止控制信号给驱动电机；
其中，所述第一高度差范围内的任意数值小于所述第二高度差范围内的任意数值。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：
当吊钩处于起升状态且所述臂架高度和所述吊钩高度的差值位于设定的第三高度差范围时，输出起升减速控制信号给驱动电机；当吊钩处于下降状态且所述臂架高度和所述吊钩高度的差值位于设定的第四高度差范围时，输出下降减速控制信号给驱动电机；
其中，所述第一高度差范围内的任意数值小于所述第三高度差范围内的任意数值，所述第三高度差范围内的任意数值小于所述第四高度差范围内的任意数值，所述第四高度差范围内的任意数值小于所述第二高度差范围内的任意数值。
3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述起升减速控制信号和所述下降减速控制信号分别为控制驱动电机低速档位运行的控制信号。
4.一种塔机起升安全控制装置，其特征在于，包括：
接收设备，用于接收检测的臂架高度，以及检测的吊钩高度；
控制设备，用于当吊钩处于起升状态且所述臂架高度和所述吊钩高度的差值位于设定的第一高度差范围时，输出起升停止控制信号给驱动电机；当吊钩处于下降状态且所述臂架高度和所述吊钩高度的差值位于设定的第二高度差范围时，输出下降停止控制信号给驱动电机；
其中，所述第一高度差范围内的任意数值小于所述第二高度差范围内的任意数值。
5.如权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述控制设备，还用于当吊钩处于起升状态且所述臂架高度和所述吊钩高度的差值位于设定的第三高度差范围时，输出起升减速控制信号给驱动电机；当吊钩处于下降状态且所述臂架高度和所述吊钩高度的差值位于设定的第四高度差范围时，输出下降减速控制信号给驱动电机；
其中，所述第一高度差范围内的任意数值小于所述第三高度差范围内的任意数值，所述第三高度差范围内的任意数值小于所述第四高度差范围内的任意数值，所述第四高度差范围内的任意数值小于所述第二高度差范围内的任意数值。
6.如权利要求5所述的控制装置，其特征在于，所述起升减速控制信号和所述下降减速控制信号分别为控制驱动电机低速档位运行的控制信号。
7.一种塔机起升安全控制系统，其特征在于，包括：
臂架高度检测装置，用于检测臂架高度；
吊钩高度检测装置，用于检测吊钩高度；以及
分别与臂架高度检测装置和吊钩高度检测装置信号连接的如权利要求4-6中任意一项所述的塔机起升安全控制装置。
8.如权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述臂架高度检测装置和所述吊钩高度检测装置分别为高度坐标定位装置。
9.如权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述高度坐标定位装置包括差分GPS定位装置或北斗定位装置。
10.一种塔机，其特征在于，包括如权利要求7～9任一项所述的塔机起升安全控制系统。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 415106 Dingcheng City, Changde Province, the town of irrigation district ZOOMLION Creek Industrial Park Patentee after: Zoomlion Heavy Industry Science & Technology Development Co., Ltd. Address before: 410013 Yuelu District, Hunan, silver basin Road, No. 361, No. Patentee before: Zoomlion Heavy Industry Science & Technology Development Co., Ltd. |
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| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 410013 Yuelu District, Hunan, silver basin Road, No. 361, No. Patentee after: Zoomlion Heavy Industry Science & Technology Development Co., Ltd. Address before: 415106 Dingcheng City, Changde Province, the town of irrigation district ZOOMLION Creek Industrial Park Patentee before: Zoomlion Heavy Industry Science & Technology Development Co., Ltd. |