CN104528532A - 斜吊状态监测设备及其控制方法、控制设备、以及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种斜吊状态监测设备及其控制方法、控制设备、以及系统，该斜吊状态监测设备包括：斜吊检测装置，用于检测斜吊状态；以及固定装置，用于将所述斜吊检测装置固定在吊臂头部下方；其中，所述斜吊检测装置上设置有检测开关，所述检测开关用于检测斜吊状态并输出斜吊开关信号，并且吊钩上的定滑轮两侧的钢丝绳穿过所述斜吊检测装置，且所述斜吊检测装置与所述钢丝绳的铅垂方向垂直。本发明可以实时地、精确地、有效地检测钢丝绳的状态(例如是否处于斜吊)并输出对应的斜吊开关信号，为斜吊控制提供了基础。

Description

斜吊状态监测设备及其控制方法、控制设备、以及系统

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种斜吊状态监测设备及其控制方法、控制设备、以及系统。

背景技术

现有技术中，起重机在作业过程中均不允许斜拉斜吊操作(斜拉斜吊是指起重机作业时起升钢丝绳未通过吊物的重心，且与地面未保持垂直的一种不良作业方式)。这是因为当处于斜拉斜吊状态时，钢丝绳将和地面的垂线成一夹角θ，根据力学原理，作用在钢丝绳上的拉力S可分解垂直方向的力P和水平方向的力F，P等于被吊重物的重力Q，而F随着夹角θ的增大而增大，因此S也随着夹角θ的增大而增大。也就是说，斜吊时的角度越大，在吊同样重的物体时钢丝绳所受的力也越大，因此如果一个重物垂直起吊时满负荷，那么斜吊时必然会超负荷，甚至会发生钢丝绳被拉断的事故。因此，斜拉斜吊操作(简称为斜吊)不但会造成超负荷拉断钢丝绳，而且会使重物摆动撞击物体和人员，从而引起安全事故。

而现有技术中仅对斜拉斜吊进行书面的警示，例如在醒目的位置或使用说明书中采用警示标语“严禁斜拉斜吊”，仅仅凭借操作者的自觉性，无法对斜拉斜吊操作进行有效地控制。即现有技术中缺少能够实时检测是否处于斜吊，并进一步地根据实时检测的状态对卷扬进行相应控制的方法、设备以及系统。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种斜吊状态监测设备，该设备包括：斜吊检测装置，用于检测斜吊状态；以及固定装置，用于将所述斜吊检测装置固定在吊臂头部下方；其中，所述斜吊检测装置上设置有检测开关，所述检测开关用于检测斜吊状态并输出斜吊开关信号，并且吊钩上的定滑轮两侧的钢丝绳穿过所述斜吊检测装置，且所述斜吊检测装置与所述钢丝绳的铅垂方向垂直。

进一步地，本发明还提供了一种用于本发明所提供的斜吊状态监测设备的斜吊控制方法，该斜吊控制方法包括：接收斜吊开关信号；以及在所述斜吊开关信号发生变化的情况下控制卷扬进行卷扬降动作。

相应地，本发明还提供了一种用于本发明所提供的斜吊状态监测设备的斜吊控制设备，该斜吊控制设备包括：接收器，用于接收斜吊开关信号；以及控制器，用于在所述斜吊开关信号发生变化的情况下控制卷扬进行卷扬降动作。

此外，本发明还提供了一种斜吊状态监测系统，其特征在于，该系统包括：本发明提供的斜吊状态监测设备；以及本发明提供的用于斜吊状态监测设备的斜吊控制设备。

另外，本发明还提供了一种包括本发明提供的斜吊状态监测系统的工程机械。

采用本发明提供的斜吊状态监测设备，由于吊钩上的定滑轮两侧的钢丝绳穿过该设备的斜吊检测装置，因此设置在斜吊检测装置上的检测开关可以实时地、精确地、有效地检测钢丝绳的状态(例如是否处于斜吊)并输出对应的斜吊开关信号，为斜吊控制提供了基础。

优选地，采用本发明提供的用于本发明所提供的斜吊状态监测设备的斜吊控制方法、控制设备、以及系统，通过首先接收斜吊开关信号，之后在所述斜吊开关信号发生变化的情况下控制卷扬进行卷扬降动作，可以实现对斜吊进行实时地、有效地、自动化地控制，避免了安全事故的发生，在提高效率的同时也提高了整个工程机械的安全性。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1和图2是根据本发明的一种实施方式的示例斜吊状态监测设备的结构示意图；

图3和图4是根据本发明的一种实施方式的示例斜吊控制设备的结构示意图；以及

图5是根据本发明的一种实施方式的示例斜吊控制方法的流程图。

附图标记说明

1  固定装置          2  检测开关

3  斜吊检测装置      4  钢丝绳

100 接收器           200 控制器

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1和图2是根据本发明的一种实施方式的示例斜吊状态监测设备的结构示意图。如图1所示，根据本发明的一种实施方式，该斜吊状态监测设备，可以包括：斜吊检测装置3，用于检测斜吊状态；以及固定装置1，用于将所述斜吊检测装置3固定在吊臂头部下方，例如该固定装置1可以为链条等能够起到上述固定作用的装置或部件；其中，所述斜吊检测装置3上设置有检测开关2，所述检测开关2用于检测斜吊状态并输出斜吊开关信号，并且吊钩上的定滑轮两侧的钢丝绳4穿过所述斜吊检测装置3，且所述斜吊检测装置3与所述钢丝绳4的铅垂方向垂直。

具体地，所述斜吊检测装置3可以是任何能够实现上述功能的装置，例如其可以被配置为方形重环(如图1和图2所示)。其中，所述斜吊检测装置3上设置有检测开关2，所述检测开关2用于检测斜吊状态并输出斜吊开关信号，并且吊钩上的定滑轮两侧的钢丝绳4(图2中示出了多个钢丝绳4，对于不同吊重和起重机类型，钢丝绳的配置可以不同)穿过所述斜吊检测装置3，同时所述斜吊检测装置3与所述钢丝绳4的铅垂方向垂直。采用这种实施方式可以精确地、实时地检测钢丝绳4的状态(即检测钢丝绳是否通过吊钩上重物的重心且与地面保持垂直)。应当理解的是，所述斜吊检测装置3可以为任何能够实现上述功能的装置，并不局限于方形重环，也不局限于示例形状，本领域技术人员可以根据实际情况(例如资金成本、具备的材料属性)选择其他形式或形状的斜吊检测装置，本发明对此不进行限定。

以及，所述检测开关可以是任何能够实现检测斜吊状态并输出斜吊开关信号的开关装置，例如所述检测开关可以为光电开关、接近开关、限位开关、磁感开关中的任一者。所述检测开关的数量可以为多个，且沿着所述斜吊检测装置3的中心对称设置，以在各个方向上检测钢丝绳4的状态。

优选地，所述检测开关为对射式光电开关。例如，在斜吊检测装置3的四条边处各安装一组对射式光电开关，每组光电开关包括一个发射光电开关和一个接收光电开关，以发射和接收红外开关信号(即斜吊开关信号)，每一组光电开关之间形成光线路(例如R1、R2、R3、R4)。此外，优选地，可以根据钢丝绳的直径设置所述检测开关安装在所述方形重环的位置，其中在所述检测开关安装方向垂直的方向上与所述方形重环内边缘的距离d(如图2所示)小于或等于所述钢丝绳的直径，这样，当钢丝绳4开始倾斜到预定距离(可以根据光电开关的类型或钢丝绳直径的不同而选择不同的预定距离)，其将阻断相应地光线路，使该组光电开关输出斜吊开关信号(例如高电平)。而在正常状态下，光线路导通，此时输出斜吊开关信号为低电平。例如，如图2所示，R1、R2、R3、R4分别标识了钢丝绳的左、右、前、后四个面，因此可以检测出钢丝绳的左、右、前、后或左前、右前、左后、右后等方向的偏移或倾斜。

采用本发明提供的实施方式的斜吊状态监测设备可以实时地、精确地、有效地检测钢丝绳的状态并输出对应的斜吊开关信号，为斜吊控制提供了基础。

进一步地，本发明还提供了一种使用该斜吊状态监测设备进行斜吊控制的系统，以实现自动化控制。为了更加清楚地阐明本发明的思想，下面将以斜吊状态监测系统应用于起重机的控制过程来进行详细地说明，应当理解的是，该示例为示例性非局限性示例，本发明所提供的斜吊状态监测系统可以适用于任何需要对斜吊进行控制的场景，本发明对此不进行限定。

根据本发明的一种实施方式，该斜吊状态监测系统，该系统可以包括：根据本发明所提供的上述实施方式的斜吊状态监测设备；以及用于斜吊状态监测设备的斜吊控制设备。

图3和图4是根据本发明的一种实施方式的示例斜吊控制设备的结构示意图，如图3所示，该斜吊控制设备可以包括：接收器100，用于接收斜吊开关信号；以及控制器200，用于在所述斜吊开关信号发生变化的情况下控制卷扬进行卷扬降动作。

具体来说，接收器100可以接收来自斜吊状态监测设备的斜吊开关信号，例如正常状态下斜吊开关信号可以为低电平，而当钢丝绳4在左、右、前、后或左前、右前、左后、右后等方向发生了偏移或倾斜，斜吊开关信号可以为高电平。之后，接收器将其传送给与之连接的控制器200。控制器200可以在所述斜吊开关信号发生变化(例如从低电平到高电平)的情况下，即钢丝绳4发生了偏移，控制卷扬进行卷扬降动作，直至起升钢丝绳不断被下放至不再阻断光线路。

优选地，为了在钢丝绳发生偏移时，保证起重机仅进行卷扬降动作，而禁止其他可能存在安全隐患的动作，所述控制器200还可以通过控制安装在液压系统油路中的卸荷阀的得电来控制卷扬不再进行主卷扬升动作、变幅升动作、变幅降动作、回转左动作、或者回转右动作。例如，如图4所示，控制器可以分别与对射式光电开关组S1、S2、S3、S4和卸荷阀Y1、Y2、Y3、Y4、Y5连接。当钢丝绳发生偏移时(其中，对射式光电开关组S1检测左面、对射式光电开关组S2检测右面、对射式光电开关组S3检测前面、对射式光电开关组S4检测后面)，控制器200可以同时输出五路24V电压，分别控制卷扬升、变幅升、变幅降、回转左及回转右五个卸荷阀。当卸荷阀得电时，液压系统中主阀中的压力油会经卸荷阀直接回油箱，主卷扬升动作、变幅升动作、变幅降动作、回转左动作、或者回转右动作被禁止，起重机只能进行卷扬降动作。只有在起升钢丝绳不断被下放至不再阻挡光线路时，起重机才能恢复上述动作的执行。

优选地，为了进一步提高整个系统的安全性，所述控制器200还可以在所述斜吊开关信号发生变化的情况下进行报警操作。如图4所示，控制器200还可以与多个报警装置(例如指示灯等具有警示作用的装置，其中H1、H2、H3、H4分别指示左偏移指示灯、右偏移指示灯、前偏移指示灯、后偏移指示灯)连接，并且进行相应地报警操作，例如当发生了左偏移时，则左偏移指示灯H1被点亮，发生右偏移时右偏移指示H2灯被点亮，发生右前偏移时右偏移指示灯H2和前偏移指示灯H3同时被点亮，以此来告诉操作者当前吊装工况属于“斜拉斜吊”状态，起升钢丝绳发生了左、右、前、后或左前、右前、左后、右后等方向的偏移。

此外，本发明还考虑到钢丝绳短时间内的微小振动或晃动可能增大控制过程中的噪声，影响控制的准确性。因此，优选地，所述控制器200可以被配置成仅在所述斜吊开关信号发生变化超过预定时间的情况下控制卷扬进行卷扬降动作，和/或禁止主卷扬升动作、变幅升动作、变幅降动作、回转左动作、或者回转右动作，和/或进行上述报警操作。例如，所述预定时间可以为5S，本领域技术人员可以根据实际情况(例如起重机类型、吊重等)设置该预定时间。并且，所述预定时间可以被预先存储在控制器200中或者通过控制面板输入到系统中。应当理解的是，本发明提供的斜吊控制设备可以是任何适当的能够实现上述功能的装置，例如其可以是PLC控制器。

图5是根据本发明的一种实施方式的示例斜吊控制方法的流程图，如图5所示，该方法可以包括以下步骤：

在步骤1001，接收斜吊开关信号；以及

在步骤1002，在所述斜吊开关信号发生变化的情况下控制卷扬进行卷扬降动作。

优选地，仅在所述斜吊开关信号发生变化超过预定时间的情况下控制卷扬进行卷扬降动作。

优选地，在所述斜吊开关信号发生变化的情况下进行报警操作。

优选地，通过控制安装在液压系统油路中的卸荷阀的得电来控制卷扬不再进行主卷扬升动作、变幅升动作、变幅降动作、回转左动作、或者回转右动作。

上述方法步骤的具体实施方式均已在上述斜吊状态监测系统的实施方式中说明，在此不再赘述。

相应地，本发明还提供了包括根据本发明所提供的斜吊状态监测系统的工程机械，该工程机械不但可以如上所述包括根据本发明实施方式的斜吊状态监测系统，而且该工程机械也可以采用上述控制方法和设备中的任一者及其组合进行上述控制过程。应当理解的是，该工程机械可以是任何需要对斜吊进行控制的工程机械，例如起重机。

采用本发明提供的用于本发明所提供的斜吊状态监测设备的斜吊控制方法、控制设备、以及系统，可以对斜吊进行实时地、有效地、自动化地控制，避免了安全事故的发生，在提高效率的同时也提高了整个工程机械的安全性。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (15)

1.一种斜吊状态监测设备，其特征在于，该设备包括：

斜吊检测装置，用于检测斜吊状态；以及

固定装置，用于将所述斜吊检测装置固定在吊臂头部下方；

其中，所述斜吊检测装置上设置有检测开关，所述检测开关用于检测斜吊状态并输出斜吊开关信号，并且吊钩上的定滑轮两侧的钢丝绳穿过所述斜吊检测装置，且所述斜吊检测装置与所述钢丝绳的铅垂方向垂直。

2.根据权利要求1所述的斜吊状态监测设备，其特征在于，所述斜吊检测装置为方形重环。

3.根据权利要求2所述的斜吊状态监测设备，其特征在于，根据钢丝绳的直径设置所述检测开关安装在所述方形重环的位置，其中在所述检测开关安装方向垂直的方向上与所述方形重环内边缘的距离小于或等于所述钢丝绳的直径。

4.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的斜吊状态监测设备，其特征在于，所述检测开关的数量为多个，且沿着所述斜吊检测装置的中心对称设置。

5.根据权利要求4所述的斜吊状态监测设备，其特征在于，所述检测开关为对射式光电开关，或者所述检测开关为光电开关、接近开关、限位开关、磁感开关中的任一者。

6.一种用于权利要求1-5中任一项权利要求所述的斜吊状态监测设备的斜吊控制方法，其特征在于，该斜吊控制方法包括：

接收斜吊开关信号；以及

在所述斜吊开关信号发生变化的情况下控制卷扬进行卷扬降动作。

7.根据权利要求6所述的斜吊控制方法，其特征在于，仅在所述斜吊开关信号发生变化超过预定时间的情况下控制卷扬进行卷扬降动作。

8.根据权利要求6所述的斜吊控制方法，其特征在于，在所述斜吊开关信号发生变化的情况下进行报警操作。

9.根据权利要求6所述的斜吊控制方法，其特征在于，通过控制安装在液压系统油路中的卸荷阀的得电来控制卷扬不再进行主卷扬升动作、变幅升动作、变幅降动作、回转左动作、或者回转右动作。

10.一种用于权利要求1-5中任一项权利要求所述的斜吊状态监测设备的斜吊控制设备，其特征在于，该斜吊控制设备包括：

接收器，用于接收斜吊开关信号；以及

控制器，用于在所述斜吊开关信号发生变化的情况下控制卷扬进行卷扬降动作。

11.根据权利要求10所述的斜吊控制设备，其特征在于，所述控制器仅在所述斜吊开关信号发生变化超过预定时间的情况下控制卷扬进行卷扬降动作。

12.根据权利要求10所述的斜吊控制设备，其特征在于，所述控制器在所述斜吊开关信号发生变化的情况下进行报警操作。

13.根据权利要求10所述的斜吊控制设备，其特征在于，所述控制器通过控制安装在液压系统油路中的卸荷阀的得电来控制卷扬不再进行主卷扬升动作、变幅升动作、变幅降动作、回转左动作、或者回转右动作。

14.一种斜吊状态监测系统，其特征在于，该系统包括：

根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的斜吊状态监测设备；以及

根据权利要求10-13中任一项权利要求所述的用于斜吊状态监测设备的斜吊控制设备。

15.一种包括权利要求14所述的斜吊状态监测系统的工程机械。