CN104355235A - 起升机构的控制方法、控制装置和起升机构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种起升机构的控制方法、控制装置和起升机构。起升机构的控制方法包括：接收反应牵引绳的受力情况的力的信息；根据牵引绳的受力情况判断牵引绳是否处于松弛状态；若牵引绳处于松弛状态，则控制拉紧牵引绳；若牵引绳处于拉紧状态，则控制起升机构继续工作。应用本发明的技术方案，在牵引绳处于松弛状态时，控制装置控制起升电机拉紧牵引绳，有效地降低了出现乱绳现象的概率。
Description
技术领域
本发明涉及塔式起重机领域，更具体地，涉及一种起升机构的控制方法、控制装置和起升机构。
背景技术
目前，塔式起重机的起升机构均采用钢丝绳卷扬吊载重物，在吊载重物触地(本发明中触地是指钢丝绳过放标定位置之上)或抖动工况下，钢丝绳会出现张力变化，特别是快速触地造成钢丝绳过度松弛，导致张力减小的情况下，起升机构卷扬的卷筒位置钢丝绳同样会出现松弛，在重新吊起重物时容易出现卷筒端乱绳现象。如果在施工现场出现乱绳现象，操作方需重新进行钢丝绳绕绳操作，工序十分复杂，且需人工操作。目前只有主机生产厂家才会有专门的设备进行绕绳操作，且绕绳设备不适合移动使用。
发明内容
本发明旨在提供一种起升机构的控制方法、控制装置及控制系统，以降低出现乱绳现象的概率。
为了实现上述目的，本发明提供了一种起升机构的控制方法，起升机构的控制方法包括：接收反应牵引绳的受力情况的力的信息；根据牵引绳的受力情况判断牵引绳是否处于松弛状态；若牵引绳处于松弛状态，则控制拉紧牵引绳；若牵引绳处于拉紧状态，则控制起升机构继续工作。
进一步地，将用于引导牵引绳的滑轮施加在用于支撑滑轮的销轴上的压力作为反应牵引绳的受力情况的力。
进一步地，据牵引绳的受力情况判断牵引绳是否处于松弛状态的步骤包括：获得起升机构的吊钩在空载状态下时牵引绳的受力情况标定值；将反应牵引绳的受力情况的力与受力情况标定值进行比较，根据比较结果判断牵引绳是否处于松弛状态。
进一步地，建立受力情况标定值的方法为：将吊钩置于其行程的最高位置，检测吊钩在其行程的每一位置时反应牵引绳的受力情况的力的大小，并将其作为相应高度的受力情况标定值；或者，重复检测吊钩在其行程的每一位置的反应牵引绳的受力情况的力的大小，并将其重复检测的平均值作为相应高度的张力标定值。
进一步地，根据牵引绳的受力情况判断牵引绳是否处于松弛状态的步骤之前还包括：获得起升机构的变频器的输出力矩的减小值；判断变频器的输出力矩的减小值是否大于第一预定值，若变频器的输出力矩的减小值大于第一预定值，则根据牵引绳的受力情况判断牵引绳是否处于松弛状态，若变频器的输出力矩的减小值小于第一预定值，则直接控制起升机构继续工作。
进一步地，控制拉紧牵引绳包括：控制停止牵引绳下放；及/或。
进一步地，控制收紧牵引绳，将牵引绳由松弛状态转为拉紧状态。
根据本发明的另一方面提供了一种起升机构的控制装置，控制装置包括：接收模块，用于接收反应牵引绳的受力情况的力；判断模块，用于根据牵引绳的受力情况判断牵引绳是否处于松弛状态；控制模块，用于在牵引绳处于松弛状态的情况下，控制拉紧牵引绳；并用于在牵引绳处于拉紧状态的情况下，控制起升机构继续工作。
进一步地，接收模块还用于接收起升机构的吊钩在空钩状态下且由其行程的最高位置下放的过程中每一高度牵引绳的受力作为牵引绳的受力情况值；判断模块接收并记录受力情况标定值，将反应牵引绳的受力情况的力与受力情况标定值进行比较，根据比较结果判断牵引绳是否处于松弛状态。
根据本发明的另一方面提供了一种起升机构，起升机构包括：起升电机；牵引绳，牵引绳由起升电机驱动；控制装置，控制装置与起升电机电连接以控制起升电机的动作；测力传感器，测力传感器用于检测反应牵引绳的受力情况的力，测力传感器与控制装置电连接；控制装置接收反应牵引绳的受力情况的力，根据牵引绳的受力情况判断牵引绳是否处于松弛状态，若牵引绳处于松弛状态，则控制起升电机反转拉紧牵引绳；若牵引绳处于拉紧状态，则控制起升电机继续放绳。
进一步地，控制装置包括控制器和与控制器连接的变频器，变频器分别与起升电机和测力传感器电连接，变频器用于接收测力传感器所检测的反应牵引绳的受力情况的力，从而控制起升电机继续放绳或反转拉紧牵引绳。
进一步地，起升机构还包括控制手柄、控制器和编码器，编码器与起升电机和变频器分别连接，编码器用于检测起升电机的工作信息并将检索数据发送给变频器，控制器用于接收控制手柄的手柄信号并发送相应的控制信号给变频器，变频器还用于根据控制器的控制信号控制起升电机的实时工作状态。
进一步地，起升机构包括：滑轮，牵引绳绕过滑轮；销轴，销轴安装于起升机构的起升架上，滑轮上设置有与销轴相适配的通孔，销轴设置在通孔内，滑轮可转动地支承于销轴上，测力传感器设置在销轴的外周面上或设置在通孔的内周面上。
进一步地，测力传感器为应变式传感器。
应用本发明的技术方案，起升机构的控制方法包括：接收反应牵引绳的受力情况的力的信息；根据牵引绳的受力情况判断牵引绳是否处于松弛状态；若牵引绳处于松弛状态，则控制拉紧牵引绳；若牵引绳处于拉紧状态，则控制起升机构继续工作。应用本发明的技术方案，在牵引绳处于松弛状态时，控制装置控制起升电机拉紧牵引绳，有效地降低了出现乱绳现象的概率。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明实施例的起升机构的原理图；
图2示出了本发明实施例的起升机构的控制系统的控制框图；
图3示出了本发明实施例的起升机构的控制系统的控制流程图；
图4示出了本发明实施例的参考值标定流程图。
附图标记：1、起升电机；2、变频器；3、牵引绳；4、滑轮；5、控制器；6、编码器；7、吊钩；8、测力传感器；9、卷筒；10、手柄；11、起升架。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至4所示，本发明实施例的控制方法包括：接收反应牵引绳3的受力情况的力的信息；根据牵引绳3的受力情况判断牵引绳3是否处于松弛状态；若牵引绳3处于松弛状态，则控制拉紧牵引绳3；若牵引绳3处于拉紧状态，则控制起升机构继续工作。
在牵引绳3收放的过程中，与牵引绳3连接的吊钩触地或触及其它支撑物时，牵引绳3所受的拉力减小，牵引绳3处于松弛状态，若此时继续放绳则容易出现乱绳现象。本实施例的控制方法中，根据牵引绳3的受力情况判断牵引绳3是否处于松弛状态，若牵引绳3处于松弛状态，则拉紧牵引绳3以降低出现乱绳现象的概率。
本实施例中，将用于引导牵引绳3的滑轮4施加在用于支撑滑轮4的销轴上的压力作为反应牵引绳3的受力情况的力。滑轮4套设在销轴上，销轴起到承载滑轮的作用。牵引绳3绕过滑轮4后向下延伸，滑轮4施加在用于支撑滑轮4的销轴上的压力与牵引绳3上的拉力成正比。另外，销轴与滑轮之间易于放置压力传感器，因此利用滑轮4施加在用于支撑滑轮4的销轴上的压力作为反应牵引绳3的受力情况的力。
根据牵引绳3的受力情况判断牵引绳是否处于松弛状态的步骤包括：获得起升机构的吊钩在空载状态下时牵引绳的受力情况标定值；将反应牵引绳3的受力情况的力与受力情况标定值进行比较，根据比较结果判断牵引绳3是否处于松弛状态。
建立受力情况标定值的方法为：将吊钩置于其行程的最高位置，检测吊钩在其行程的每一位置时反应牵引绳的受力情况的力的大小，并将其作为相应高度的受力情况标定值；或者，重复检测吊钩在其行程的每一位置的反应牵引绳的受力情况的力的大小，并将重复检测的其平均值作为相应高度的张力标定值。
图4示出了本发明实施例的建立受力情况标定值的流程图。标定过程开始后首先判断没有承担载荷的吊钩7是否处于顶端，若吊钩7没有处于顶端，则调整其上升至顶端，然后令吊钩匀速下行，并记录吊钩下行过程中反应牵引绳受力情况的力大小。
在吊钩下行的过程中，位于吊钩行程最高点下的钢丝绳的长度也在逐渐增加，为了减小误差，标定了吊钩在形成中的每一高度的反应钢丝绳受力情况的力的大小，以将其作为参考值。充分考虑了钢丝绳自身重量的影响，提高了对钢丝绳是否处于拉紧状态判断的准确性。
根据牵引绳3的受力情况判断牵引绳是否处于松弛状态的步骤之前还包括：获得起升机构的变频器的输出力矩的减小值；判断变频器的输出力矩的减小值是否大于第一预定值，若变频器的输出力矩的减小值大于第一预定值，则根据牵引绳3的受力情况判断牵引绳3是否处于松弛状态，若变频器的输出力矩的减小值小于第一预定值，则直接控制起升机构继续工作。
根据牵引绳3的受力情况判断牵引绳3是否处于松弛状态方法为：若测得的反应牵引绳3的受力情况的力的值减去参考值的值大于第二预定值，则判定牵引绳3处于拉紧状态；若测得的反应牵引绳3的受力情况的力的值减去参考值的值小于第二预定值，则判定牵引绳3处于松弛状态。
在判定牵引绳3处于松弛状态后，则控制拉紧牵引绳。拉紧牵引绳3的过程为：控制牵引绳3的停止下放；然后控制收紧牵引绳3，将牵引绳3由松弛状态转为拉紧状态。监测反应牵引绳3的受力情况值的力与参考值之间的差值，若该差值大于参考值，则结束拉紧牵引绳3；若该差值小于参考值，则继续回收牵引绳3。
根据本实施例的另一方面，提供了一种起升机构的控制装置，控制装置包括：检测模块，用于检测反应牵引绳3的受力情况的力；判断模块，用于判断牵引绳3是否处于松弛状态；控制模块，用于在牵引绳3处于松弛状态的情况下，控制拉紧牵引绳3，并用于在牵引绳3处于拉紧状态的情况下，控制起升机构继续工作。
判断模块根据检测模块反馈的反应牵引绳3受力情况的力判断牵引绳3是否处于松弛状态。在牵引绳3处于松弛状态的情况下，第一控制模块控制拉紧牵引绳3拉紧，在牵引绳3处于拉紧状态时，第二控制模块控制起升机构继续工作。
本实施例还公开了一种起升机构，如图1和2所示，本发明实施例的起升机构包括：起升电机1；牵引绳3，牵引绳3由起升电机1驱动；控制装置与起升电机1电连接以控制起升电机1的动作；测力传感器8，测力传感器8用于测量反应牵引绳3的受力情况的力以用于判断牵引绳3是否处于松弛状态，测力传感器8与控制装置电连接，在牵引绳3处于松弛状态时，电机控制器2控制起升电机1拉紧牵引绳3。
接收模块还用于接收起升机构的吊钩在空钩状态下且由其行程的最高位置下放的过程中每一高度牵引绳的受力作为牵引绳的受力情况值；判断模块接收并记录受力情况标定值，将反应牵引绳的受力情况的力与受力情况标定值进行比较，根据比较结果判断牵引绳是否处于松弛状态。
控制装置接收反应牵引绳3的受力情况的力，根据牵引绳3的受力情况判断牵引绳3是否处于松弛状态，若牵引绳3处于松弛状态，则控制起升电机反转拉紧牵引绳3；若牵引绳3处于拉紧状态，则控制起升电机继续放绳。
本实施例中，牵引绳3为钢丝绳。起升机构包括卷筒9，起升电机1与卷筒9驱动连接。卷筒9的转动实现对牵引绳3的收放，从而驱动与牵引绳3连接的吊钩7的升降。控制装置，控制装置与起升电机1电连接以控制起升电机1的动作。测力传感器8用于检测反应牵引绳3的受力情况的力，测力传感器8与控制装置电连接。
控制装置接收反应牵引绳3的受力情况的力，根据牵引绳3的受力情况判断牵引绳3是否处于松弛状态，若牵引绳3处于松弛状态，则控制起升电机反转拉紧牵引绳3；若牵引绳3处于拉紧状态，则控制起升电机继续放绳。
吊钩7在下降的过程中触及地面或其它支撑物时，牵引绳3因受力减小而出现松弛现象，从而容易导致乱绳现象。利用测力传感器8检测牵引绳3的受力情况，并根据牵引绳3的受力情况判断牵引绳3是否处于松弛状态，在牵引绳3处于松弛状态时，控制装置控制起升电机1拉紧牵引绳3，有效地降低了出现乱绳现象的概率。
本实施例中，控制装置包括控制器5和与控制器5电连接的变频器2，变频器2与起升电机1电连接。测力传感器8与变频器2连接。变频器用于接收测力传感器8所检测的反应牵引绳(3)的受力情况的力，从而控制起升电机1继续放绳或反转拉紧牵引绳3。
测力传感器8将检测到的反应牵引绳3的受力情况的力反馈给变频器2，变频器2根据测力传感器8反馈的反应牵引绳3的受力情况的力判断牵引绳3是否处于松弛状态，当牵引绳3处于松弛状态时，变频器2控制起升电机1拉紧牵引绳3以防止出现乱绳现象。
根据牵引绳3的受力情况判断牵引绳3是否处于松弛状态方法为：若测得的反应牵引绳3的受力情况的力的值与参考值之间的差值大于第二预定值，则判定牵引绳3处于拉紧状态；若测得的反应牵引绳3的受力情况的力的值与参考值之间的差值小于第二预定值，则判定牵引绳3处于松弛状态。
图3示出了本发明实施例的起升机构的控制系统的控制流程图。
由于该控制系统是用来控制钢丝绳的过放，因此，只有在吊钩7处于下降过程中，该控制系统才会起作用。在吊钩7下降过程中，通过变频器输出力矩的变化来判断吊载重物是否触地。本实施例中触地是指钢丝绳过放而导致吊钩触及标定位高度H范围内的支撑体上。
由于变频器在运行过程中存在一定的转矩脉动一般为5％左右，所以，为了保证减少控制过程中的误动作与系统安全，本发明专利设定一个转矩范围ΔT，当变频器输出力矩的减小值大于第一预定值ΔT时，才可判断吊载重物触地。
此时，进一步通过钢丝绳张力判断钢丝绳是否处于过放或者松弛状态。在该状态过程中，同样为了保证减少控制过程中的误动作与系统安全，本发明专利设定一个张力范围ΔF，若轴销压力传感器检测到的钢丝绳张力值与初始标定的张力值之差小于第二预定值ΔF，才可判断此时的钢丝绳处于过放或者松弛状态。
变频器自行开启直流制动和能耗制动，同时自动反车控制调整吊钩的高度，并实时检测钢丝绳的张力值。随着吊钩的上升，钢丝绳由松弛状态转向绷紧状态，当变频器检测到的钢丝绳实际张力值大于标定张力值时，变频器即停止调整吊钩工作，保持吊钩所处的位置，以此保证从卷筒至吊钩的钢丝绳保持一定的张力，避免触地卷筒乱绳现象发生。
综上，在系统的整个控制过程中，起升机构卷扬张力标定过程只需在塔机作业前运行一次即可，而张力控制过程则会在吊钩每次下降作业时保持运行，以此来调整钢丝绳的状态，防止过放和卷筒端的乱绳现象。
还可以优选地，测力传感器8与控制器5连接，以将检测到的反应牵引绳3的受力情况的力反馈给控制器5，控制器5根据测力传感器8反馈的反应牵引绳3的受力情况的力判断牵引绳3是否处于松弛状态，在牵引绳3处于松弛状态时，控制器5通过变频器控制起升电机1拉紧牵引绳3，有效地降低了出现乱绳现象的概率。
本实施例中，控制系统还包括编码器6，编码器6与起升电机1连接，编码器6与变频器电连接以将起升电机1的工作信息反馈给变频器。编码器6与起升电机1连接以监测起升电机1的工作信息，编码器6与变频器电连接以将起升电机1的工作信息反馈给变频器，变频器根据编码器反馈的信息调整起升电机1的工作，从而形成闭环控制系统。
还可以优选地，编码器6与起升电机1连接，编码器6与控制器5电连接以将起升电机1的工作信息反馈给控制器5。编码器6与起升电机1连接以监测起升电机1的工作信息，编码器6与控制器5电连接以将起升电机1的工作信息反馈给控制器5，控制器5根据编码器反馈的信息调整起升电机1的工作，从而形成闭环控制系统。
本实施例中，控制系统还包括手柄10，手柄10与控制器5连接以通过控制器5控制起升电机1的动作。
本实施例中，在牵引绳3未出现松弛状态时，手柄10控制起升机构的动作。当牵引绳3出现松弛状态时，变频器控制起升电机1转动以拉紧牵引绳3。
根据本发明的另一优选实施例，起升电机1为伺服电机，控制装置包括控制器5和与控制器5电连接的伺服驱动器。测力传感器8与控制器5电连接以将检测到的反应牵引绳3的受力情况的力反馈给控制器5，控制器5根据测力传感器8反馈的反应牵引绳3的受力情况的力判断牵引绳3是否处于松弛状态，在牵引绳3处于松弛状态时，控制器5通过伺服驱动器控制起升电机1拉紧牵引绳3，有效地降低了出现乱绳现象的概率。
本实施例中，起升机构包括滑轮4、销轴。牵引绳3可移动绕过滑轮4。销轴安装于起升机构的起升架11上，滑轮4上设置有与销轴相适配的通孔，销轴设置在通孔内，滑轮4可转动地支承于销轴上，测力传感器8设置在销轴的外周面上或设置在通孔的内周面上。
牵引绳3绕过滑轮4后向下延伸并与吊钩7连接。在吊钩7和位于滑轮4下方的牵引绳3的重力的作用下，滑轮4上设置的通孔的内周面向销轴施加压力，本实施例中在销轴上设置测力传感器8以感应通孔的内周面向销轴施加的压力并将其作为反应牵引绳3的受力情况的力。本实施例中，测力传感器8为应变式压力传感器。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种起升机构的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
接收反应牵引绳(3)的受力情况的力的信息；
根据所述牵引绳(3)的受力情况判断所述牵引绳(3)是否处于松弛状态；
若所述牵引绳(3)处于松弛状态，则控制拉紧所述牵引绳(3)；若所述牵引绳(3)处于拉紧状态，则控制所述起升机构继续工作。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，将用于引导所述牵引绳(3)的滑轮(4)施加在用于支撑所述滑轮(4)的销轴上的压力作为所述反应牵引绳(3)的受力情况的力。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，根据所述牵引绳(3)的受力情况判断所述牵引绳是否处于松弛状态的步骤包括：
获得所述起升机构的吊钩在空载状态下时所述牵引绳的受力情况标定值；
将所述反应牵引绳(3)的受力情况的力与所述受力情况标定值进行比较，根据比较结果判断所述牵引绳(3)是否处于松弛状态。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，建立所述受力情况标定值的方法为：将吊钩置于其行程的最高位置，检测吊钩在其行程的每一位置时反应所述牵引绳的受力情况的力的大小，并将其作为相应高度的受力情况标定值；或者，重复检测吊钩在沿其行程的每一位置时反应所述牵引绳的受力情况的力的大小，并将其重复检测的平均值作为相应高度的张力标定值。
5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，根据所述牵引绳(3)的受力情况判断所述牵引绳是否处于松弛状态的步骤之前还包括：
获得所述起升机构的变频器的输出力矩的减小值；
判断所述变频器的输出力矩的减小值是否大于第一预定值，若所述变频器的输出力矩的减小值大于所述第一预定值，则根据所述牵引绳(3)的受力情况判断所述牵引绳(3)是否处于松弛状态，若所述变频器的输出力矩的减小值小于所述第一预定值，则直接控制所述起升机构继续工作。
6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制拉紧所述牵引绳(3)包括：
控制停止所述牵引绳(3)下放；及/或
控制收紧所述牵引绳，将所述牵引绳(3)由松弛状态转为拉紧状态。
7.一种起升机构的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：
接收模块，用于接收反应牵引绳(3)的受力情况的力；
判断模块，用于根据所述牵引绳(3)的受力情况判断牵引绳(3)是否处于松弛状态；
控制模块，用于在所述牵引绳(3)处于松弛状态的情况下，控制拉紧所述牵引绳(3)；并用于在所述牵引绳(3)处于拉紧状态的情况下，控制起升机构继续工作。
8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述接收模块还用于接收所述起升机构的吊钩在空钩状态下且由其行程的最高位置下放的过程中每一高度所述牵引绳的受力作为所述牵引绳的受力情况值；所述判断模块接收并记录所述受力情况标定值，将所述反应牵引绳的受力情况的力与所述受力情况标定值进行比较，根据比较结果判断所述牵引绳是否处于松弛状态。
9.一种起升机构，其特征在于，所述起升机构包括：
起升电机(1)；
牵引绳(3)，所述牵引绳(3)由所述起升电机(1)驱动；
控制装置，所述控制装置与所述起升电机(1)电连接以控制所述起升电机(1)的动作；
测力传感器(8)，所述测力传感器(8)用于检测反应所述牵引绳(3)的受力情况的力，所述测力传感器(8)与所述控制装置电连接；
所述控制装置接收反应牵引绳(3)的受力情况的力，根据所述牵引绳(3)的受力情况判断所述牵引绳(3)是否处于松弛状态，若所述牵引绳(3)处于松弛状态，则控制所述起升电机反转拉紧所述牵引绳(3)；若所述牵引绳(3)处于拉紧状态，则控制所述起升电机继续放绳。
10.根据权利要求9所述的起升机构，其特征在于，所述控制装置包括控制器(5)和与所述控制器连接的变频器(2)，所述变频器(2)分别与所述起升电机(1)和所述测力传感器(8)电连接，所述变频器用于接收所述测力传感器(8)所检测的反应所述牵引绳(3)的受力情况的力，从而控制所述起升电机(1)继续放绳或反转拉紧所述牵引绳(3)。
11.根据权利要求10所述的起升机构，其特征在于，所述起升机构还包括控制手柄(10)、控制器(5)和编码器(6)，所述编码器(6)与所述起升电机(1)和所述变频器(2)分别连接，所述编码器(6)用于检测所述起升电机(1)的工作信息并将检索数据发送给所述变频器，所述控制器(5)用于接收所述控制手柄(10)的手柄信号并发送相应的控制信号给所述变频器(2)，所述变频器(2)还用于根据所述控制器(5)的控制信号控制所述起升电机(1)的实时工作状态。
12.根据权利要求11所述的起升机构，其特征在于，所述起升机构包括：
滑轮(4)，所述牵引绳(3)绕过所述滑轮(4)；
销轴，所述销轴安装于起升机构的起升架(11)上，所述滑轮(4)上设置有与所述销轴相适配的通孔，所述销轴设置在所述通孔内，所述滑轮(4)可转动地支承于所述销轴上，所述测力传感器(8)设置在所述销轴的外周面上或设置在所述通孔的内周面上。
13.根据权利要求9所述的起升机构，其特征在于，所述测力传感器(8)为应变式传感器。
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