CN105060082A - 具有干涉物保护功能的电动旋臂吊及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有干涉物保护功能的电动旋臂吊，包括立柱、受驱可相对立柱转动的摆臂、旋臂吊定位检测单元、报警单元以及用以检测干涉物进出摆臂摆动区域状态的区域监测模块，所述的区域检测模块包括与干涉物对应设置且与电动旋臂吊的中央处理模块通讯连接的干涉物传感器。本发明在旋臂吊上加装由传感器和触发装置构成的工位位置监测单元，控制旋臂吊到达停车区域时提出警示提醒操作人员并在该方向上实现自动停车功能，当摆臂在干涉区时干涉物进入，提示报警的同时摆臂可正常运行出干涉区，同时可以识别出工作区，并在该区域内,操作人员可以操控旋臂吊任意运行。

Description

具有干涉物保护功能的电动旋臂吊及其控制方法

技术领域

本发明涉及电动旋吊臂技术领域，特别是涉及一种具有干涉物保护功能的电动旋臂吊及其控制方法。

背景技术

电动旋臂吊是由固定立柱和电动旋臂组成，通过旋转电机实现旋臂360度旋转的起重机。电动旋转悬臂吊普遍用于工业领域。很多用户现场会出现旋臂吊在360度旋转过程中，与其运行空间内一些特定干涉物(如精密仪器、墙体等)发生干涉，存在很大的撞击安全隐患，从而造成不必要的经济损失。

如在发动机外壳检测中心，其中有三台三坐标高精度检测仪器(相对电动悬吊臂即为干涉物)同时进行检测工作，当前普通的控制模式下，某个检测仪器进入到电动悬吊臂的摆臂摆动区域内并进行安装或拆卸工件时需要停下相邻的其他设备，以确保安全,这样就造成了很大的资源浪费,并且增加了操作的难度。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种具有干涉物保护功能的电动旋臂吊。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种具有干涉物保护功能的电动旋臂吊，包括立柱、受驱可相对立柱转动的摆臂、旋臂吊定位检测单元、报警单元以及用以检测干涉物进出摆臂摆动区域状态的区域监测模块，

所述的旋臂吊定位装单元包括设置在所述的立柱上的触发装置、以及与所述的摆臂固定连接的多个与所述的触发装置对应的且与电动旋臂吊的中央处理模块通讯连接的传感器、所述的触发装置包括多个上下间隔设置的触发环带，所述的传感器与触发环带一一对应，在所述的触发环带上设置有可触发所述的传感器的触发部；

所述的区域检测模块包括与干涉物对应设置且与电动旋臂吊的中央处理模块通讯连接的干涉物传感器。

所述的干涉物传感器为光电限位器，其通过无线通讯单元与所述的中央处理模块保持无线通讯连接。

所述的干涉物进入摆动区域后形成摆臂的干涉区，在干涉区两侧设置预定角度的停车区，干涉区和停车区之外的摆动区域为工作区，所述的触发部分别与所述的干涉区、停车区或工作区相对应并通过触发部的组合设置将各干涉区、停车区、工作区标志区分。

所述的传感器为光电传感器，其上下间隔地固定设置在与摆臂固定连接的竖直杆上，所述的触发部为反光带。

所述的干涉物包括受驱进出摆臂摆动区域的干涉物X1、干涉物X2和干涉物X3，干涉物X1对应的干涉区为A，干涉物X1对应的停车区为A1和A2，干涉物X2对应的干涉区为B，干涉物X2对应的停车区为B1和B2，干涉物X3对应的干涉区为C，干涉物X3对应的停车区为C1和C2,干涉物X1和F2之间的工作区为D，干涉物X2和F3之间的工作区为E，干涉物X3和F1之间的工作区为F，所述的传感器为上下依次布列的传感器P1、传感器P2、传感器P3和传感器P4四个，所述的触发环带包括为一一与传感器对应的触发环带H1、触发环带H2、触发环带H3和触发环带H4，与传感器P1对应的触发环带H1上与A、A2、B1、C2和A1对应的圆弧段为触发部，与传感器P2对应的触发环带H2上与A2、B1、B、B2和C1对应的圆弧段为触发部，与传感器P3对应的触发环带H3上与B2、C1、C、C2和A1对应的圆弧段为触发部，与传感器P4对应的触发环带H4上与B1、C1和A1对应的圆弧段为触发部。

所述的传感器固定设置在与所述的摆臂固定连接的竖直杆上。

一种电动悬吊臂的控制方法，包括两种状态，

1.旋臂吊正常运行无报警，

1)干涉物X1、X2和X3都在Q区，此时旋臂吊正常运行，若有一个或两个干涉物不在Q区，此时旋臂吊在安全区D、安全区E、安全区F区域内以及仍在Q区的干涉物对应的干涉区和停车区正常运行，当摆臂运行到处于摆臂摆动区域内的干涉物的对应的停车区时，该运行方向自动停车，只能向反方向运行，当运行出该停车区，恢复正常；

若干涉物都不在Q区，则旋臂吊在安全区D、安全区E、安全区F区域内正常运行，进入停车区自动停车，只能向反方向运行，当运行出该停车区，恢复正常；

2.旋臂吊正常运行有报警，

若干涉物X1从Q区离开，若此时旋臂吊运行在干涉区A，干涉物X1离开Q区进入干涉区A，此时发出报警，旋臂吊或干涉物X1可正常运行出干涉区A，报警取消。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明在旋臂吊上加装由传感器和触发装置构成的工位位置监测单元，控制旋臂吊到达停车区域时提出警示提醒操作人员并在该方向上实现自动停车功能，当摆臂在干涉区时干涉物进入，提示报警的同时摆臂可正常运行出干涉区，同时可以识别出工作区，并在该区域内,操作人员可以操控旋臂吊任意运行，当干涉区内干涉物从摆动区域内脱离后，通过干涉传感器的配合可解除该区域内的限制约束，该区域内对应的停车功能、警示取消,悬臂吊可以安全通过。通过该系统可以确保设备的安全性，并且提高生产线上的效率，同时此系统在外围操作起来简单方便直观，对操作者的要求较低。

附图说明

图1所示为本发明的电动旋臂吊在3台移动设备间安全控制系统的俯视结构示意图；

图2所示为电动旋臂吊上光电反光膜的侧视展开示意图；

图3所示为各模块通讯示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-3所示，本发明的包括立柱、可相对立柱转动的摆臂、旋臂吊定位检测单元、报警单元以及用以检测干涉物进出摆臂摆动区域状态的区域监测模块，

所述的旋臂吊定位装单元包括设置在所述的立柱上的触发装置、以及与所述的摆臂固定连接的多个与所述的触发装置对应的且与电动旋臂吊的中央处理模块通讯连接的传感器、所述的触发装置包括多个上下间隔设置的触发环带，所述的传感器与触发环带一一对应，在所述的触发环带上设置有可触发所述的传感器的触发部；

所述的区域检测模块包括与干涉物对应的且与电动旋臂吊的中央处理模块通讯连接的干涉物传感器。优选地，所述的传感器为光电传感器，其上下间隔地固定设置在与摆臂固定连接的竖直杆上，所述的触发部为反光带。所述的干涉物传感器为光电限位器，其通过无线通讯单元与所述的中央处理模块保持无线通讯连接。当然，上述各传感器还可采用机械碰触式等多种形式，只要能实现在指定区域内触发即可。

其首先通过干涉传感器检测干涉物是否进入摆臂摆动区域，如果未进入，则该区域不进行区别处理，即该干涉物对应的干涉区和停车区会被屏蔽，而视为工作区，若干涉物进入到摆臂摆动区域，则所述的干涉物进入摆动区域后激活摆臂的干涉区，在干涉区两侧设置预定角度的停车区，该预定角度使停车时的摆动幅度以及干涉物形状而定，以停车动作不碰到干涉物为宜，干涉区和停车区之外的摆动区域为工作区，所述的触发部分别与所述的干涉区、停车区或工作区相对应并通过触发部的组合设置将各干涉区、停车区、工作区标志区分。

本发明在旋臂吊上加装由传感器和触发装置构成的工位位置监测单元，控制旋臂吊到达停车区域时提出警示提醒操作人员并在该方向上实现自动停车功能，当摆臂在干涉区时干涉物进入，提示报警的同时摆臂可正常运行出干涉区，同时可以识别出工作区，并在该区域内,操作人员可以操控旋臂吊任意运行，当干涉区内干涉物从摆动区域内脱离后，通过干涉传感器的配合可解除该区域内的限制约束，该区域内对应的停车功能、警示取消,悬臂吊可以安全通过。通过该系统可以确保设备的安全性，并且提高生产线上的效率，同时此系统在外围操作起来简单方便直观，对操作者的要求较低。

具体来说，以三台可进出摆动区域的干涉物为例，所述的干涉物包括干涉物X1、干涉物X2和干涉物X3，干涉物X1对应的干涉区为A，对应的停车区为A1和A2，干涉物X2对应的干涉区为B，对应的停车区为B1和B2，干涉物X3对应的干涉区为C，对应的停车区为C1和C2,干涉物X1和干涉物X2之间的工作区为D，干涉物X2和干涉物X3之间的工作区为E，干涉物X3和干涉物X1之间的工作区F，为检测干涉物是否进入摆臂摆动区域，每个干涉物对应一个干涉传感器，如干涉物X1对应干涉传感器P5，干涉物X2对应干涉传感器P6，干涉物X3对应干涉传感器P7，各干涉传感器为光电式或机械碰触式等任意形式。

所述的传感器为上下依次布列的传感器P1、传感器P2、传感器P3和传感器P4四个，所述的触发环带包括为一一与传感器对应的触发环带H1、触发环带H2、触发环带H3和触发环带H4，与传感器P1对应的触发环带H1上与A、A2、B1、C2和A1对应的圆弧段为触发部，与传感器P2对应的触发环带H2上与A2、B1、B、B2和C1对应的圆弧段为触发部，与传感器P3对应的触发环带H3上与B2、C1、C、C2和A1对应的圆弧段为触发部，与传感器P4对应的触发环带H4上与B1、C1和A1对应的圆弧段为触发部。

以下描述中以传感器和干涉传感器分别被触发为1，表示通，以传感器和干涉传感器分别未被触发为0，表示为断。

所述的区域监测模块可以测定移动设备当前是否在安全区域Q(指电动旋臂吊运动范围以外区域，在此区域内移动设备与旋臂吊不形成干涉)，此区域监测模块有分别与干涉物一一对应，其包括干涉传感器如光电限位(如比杜克FQ50R6U-P45P2)和无线通讯单元，即，对应干涉物X1的为干涉传感器P5和无线通讯单元a，无线通讯单元a包括设置在干涉物X1上的发射器a1和设置在悬臂吊上并与中央处理模块通讯连接的接收器a2，对应干涉物X2的为干涉传感器P6和无线通讯单元b，无线通讯单元b包括设置在干涉物2上的发射器b1和设置在悬臂吊上并与中央处理模块通讯连接的接收器b2，对应干涉物X3的为干涉传感器P7和无线通讯单元c，无线通讯单元c包括设置在干涉物X3上的发射器c1和设置在悬臂吊上并与中央处理模块通讯连接的接收器c2，

所述的旋臂吊定位模块是为了确定旋臂吊在运行范围内实时的旋转运行区域位置，有6个独立区域，即工作区D、工作区E和工作区F，干涉区A、干涉区B和干涉区C，以及6个位于分别位于干涉区两侧的停车区A1、停车区A2、停车区B1、停车区B2、停车区C1、停车区C2。该旋臂吊定位检测单元共有4个传感器P1、传感器P2、传感器P3、传感器P4，可认为4个光电限位(如：比杜克FQ50R6U-P45P2)在旋臂吊立柱上有对应的触发环带，如反光膜，分别为触发环带H1(对应传感器P1)、触发环带H2(对应传感器P2)、触发环带H3(对应传感器P3)和触发环带H4(对应传感器P4)。所述的中央处理模块为PLC处理器T(如：西门子S7-200PLC)。所述的旋转控制输出模块部分包括两个中间继电器KA、KB(如：施耐德RXM4AB2E7及配套底座RXZE1M4C)旋臂吊左方向旋转控制线接入KA的一组常闭触点；旋臂吊右方向旋转控制线接入KB的一组常闭触点。所述的警示单元为报警器。

各模块工作原理：

区域检测模块：当干涉物X1行至G区，干涉传感器P5输出状态为0；当干涉物X1行至A区，干涉传感器P5输出状态为1。同理，干涉物X2行至G区，干涉传感器P6输出状态为0；当干涉物X2行至B区，干涉传感器P6输出状态为1。干涉物X3行至G区，干涉传感器P7输出状态为0；当干涉物X3行至C区，干涉传感器P7输出状态为1。

无线通讯单元：当干涉传感器P5输出状态为0时，对应的发射器a1、接收器a2输出状态都为0；当干涉传感器P5输出状态为1时，对应的发射器a1、接收器a2输出状态都为1。同理，当干涉传感器P6输出状态为0时，对应的发射器b1、接收器b2输出状态都为0；当干涉传感器P6输出状态为1时，对应的发射器b1、接收器b2输出状态都为1。当干涉传感器P7输出状态为0时，对应的发射器c1、接收器c2输出状态都为0；当干涉传感器P7输出状态为1时，对应的发射器c1、接收器c2输出状态都为1。

当旋臂吊逆时针旋转，旋臂位于干涉区A时，对应传感器P1输出为1、传感器P2为0、传感器P3为0、传感器P4为0；旋臂位于A2区域时，对应传感器P1输出为1、传感器P2为1、传感器P3为0、传感器P4为0；旋臂位于D区域时，对应传感器P1输出为0、传感器P2为0、传感器P3为0、传感器P4为0；旋臂位于B1区域时，对应传感器P1输出为1、传感器P2为1、传感器P3为0、传感器P4为1；旋臂位于干涉区B时，对应传感器P1输出为0、传感器P2为1、传感器P3为0、传感器P4为0；旋臂位于B2区域时，对应传感器P1输出为0、传感器P2为1、传感器P3为1、传感器P4为0；旋臂位于E区域时，对应传感器P1输出为0、传感器P2为0、传感器P3为0、传感器P4为0；旋臂位于C1区域时，对应传感器P1输出为0、传感器P2为1、传感器P3为1、传感器P4为1；旋臂位于干涉区C时，对应传感器P1输出为0、传感器P2为0、传感器P3为1、传感器P4为0；旋臂位于C2区域时，对应传感器P1输出为1、传感器P2为0、传感器P3为1、传感器P4为0；旋臂位于F区域时，对应传感器P1输出为0、传感器P2为0、传感器P3为0、传感器P4为0；旋臂位于A1区域时，对应传感器P1输出为1、传感器P2为1、传感器P3为0、传感器P4为1。

旋转控制输出模块：当中间继电器KA线圈得电，常闭触点断开，此时旋臂吊左方向旋转控制线断开，悬臂吊左方向实现停车功能；当中间继电器KB线圈得电，常闭触点断开，此时旋臂吊右方向旋转控制线断开，悬臂吊左方向实现停车功能。

警示单元：当旋臂吊位于特定位置时，发出报警。

根据以上情况，旋臂吊运行有以下几种操作状态：

1.旋臂吊正常运行无报警

1)干涉物X1、X2和X3都在Q区，此时旋臂吊正常运行，若有一个或两个干涉物不在Q区，此时旋臂吊在安全区D、安全区E、安全区F区域内以及仍在Q区的干涉物对应的干涉区和停车区正常运行，当摆臂运行到处于摆臂摆动区域内的干涉物的对应的停车区时，该运行方向自动停车，只能向反方向运行，当运行出该停车区，恢复正常。

如，干涉物X1不在Q区，旋臂吊由F区域向干涉区A运行，旋臂吊会在A1区域自动停车(此时，无线通讯单元a状态为1、传感器P1为1、传感器P2为0、传感器P3为1、传感器P4为1,继电器KA线圈得电，常闭点断开，悬臂吊左方向控制线切断)，此时旋臂吊只能反方向运行，当旋臂吊出了A1区域恢复正常运行；

若干涉物都不在Q区，则旋臂吊在安全区D、安全区E、安全区F区域内正常运行。当运行到停车区会自动停车，与上述相同，在此不再赘述。

2.旋臂吊正常运行有报警

若干涉物X1从Q区离开，若此时旋臂吊运行在干涉区A，干涉物X1离开Q区进入干涉区A，此时发出报警，旋臂吊或干涉物X1可正常运行出干涉区A，报警取消。

通过区域监控规避以及进入时序上的调整和规范，每台检测仪器在保证设备安全的条件下,安装或拆卸工件的时候互不影响,能达到更高工作效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种具有干涉物保护功能的电动旋臂吊，其特征在于，包括立柱、受驱可相对立柱转动的摆臂、旋臂吊定位检测单元、报警单元以及用以检测干涉物进出摆臂摆动区域状态的区域监测模块，

所述的旋臂吊定位装单元包括设置在所述的立柱上的触发装置、以及与所述的摆臂固定连接的多个与所述的触发装置对应的且与电动旋臂吊的中央处理模块通讯连接的传感器、所述的触发装置包括多个上下间隔设置的触发环带，所述的传感器与触发环带一一对应，在所述的触发环带上设置有可触发所述的传感器的触发部；

所述的区域检测模块包括与干涉物对应设置且与电动旋臂吊的中央处理模块通讯连接的干涉物传感器。

2.如权利要求1所述的电动旋臂吊，其特征在于，所述的干涉物传感器为光电限位器，其通过无线通讯单元与所述的中央处理模块保持无线通讯连接。

3.如权利要求2所述的电动旋臂吊，其特征在于，所述的干涉物进入摆动区域后形成摆臂的干涉区，在干涉区两侧设置预定角度的停车区，干涉区和停车区之外的摆动区域为工作区，所述的触发部分别与所述的干涉区、停车区或工作区相对应并通过触发部的组合设置将各干涉区、停车区、工作区标志区分。

4.如权利要求3所述的电动旋臂吊，其特征在于，所述的传感器为光电传感器，其上下间隔地固定设置在与摆臂固定连接的竖直杆上，所述的触发部为反光带。

5.如权利要求3所述的电动旋臂吊，其特征在于，所述的干涉物包括受驱进出摆臂摆动区域的干涉物X1、干涉物X2和干涉物X3，干涉物X1对应的干涉区为A，干涉物X1对应的停车区为A1和A2，干涉物X2对应的干涉区为B，干涉物X2对应的停车区为B1和B2，干涉物X3对应的干涉区为C，干涉物X3对应的停车区为C1和C2,干涉物X1和F2之间的工作区为D，干涉物X2和F3之间的工作区为E，干涉物X3和F1之间的工作区为F，所述的传感器为上下依次布列的传感器P1、传感器P2、传感器P3和传感器P4四个，所述的触发环带包括为一一与传感器对应的触发环带H1、触发环带H2、触发环带H3和触发环带H4，与传感器P1对应的触发环带H1上与A、A2、B1、C2和A1对应的圆弧段为触发部，与传感器P2对应的触发环带H2上与A2、B1、B、B2和C1对应的圆弧段为触发部，与传感器P3对应的触发环带H3上与B2、C1、C、C2和A1对应的圆弧段为触发部，与传感器P4对应的触发环带H4上与B1、C1和A1对应的圆弧段为触发部。

6.如权利要求5所述的电动旋臂吊，其特征在于，所述的传感器固定设置在与所述的摆臂固定连接的竖直杆上。

7.一种如权利要求1所述的电动悬吊臂的控制方法，其特征在于，包括两种状态，

1.旋臂吊正常运行无报警，

1)干涉物X1、X2和X3都在Q区，此时旋臂吊正常运行，若有一个或两个干涉物不在Q区，此时旋臂吊在安全区D、安全区E、安全区F区域内以及仍在Q区的干涉物对应的干涉区和停车区正常运行，当摆臂运行到处于摆臂摆动区域内的干涉物的对应的停车区时，该运行方向自动停车，只能向反方向运行，当运行出该停车区，恢复正常；

若干涉物都不在Q区，则旋臂吊在安全区D、安全区E、安全区F区域内正常运行，进入停车区自动停车，只能向反方向运行，当运行出该停车区，恢复正常；

2.旋臂吊正常运行有报警，

若干涉物X1从Q区离开，若此时旋臂吊运行在干涉区A，干涉物X1离开Q区进入干涉区A，此时发出报警，旋臂吊或干涉物X1可正常运行出干涉区A，报警取消。