CN107640702B - 起重机吊钩防斜拉控制方法、控制系统及起重机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程机械领域，公开了一种起重机吊钩防斜拉控制方法、控制系统及起重机，该起重机吊钩防斜拉控制方法，包括：S1.控制单元检测起重机的卷扬起吊请求；S2.在所述控制单元接收到该卷扬起吊请求后，安装于所述起重机上的角度检测装置检测吊钩与吊臂头之间的连线与竖直方向的偏离角度；S3.当检测所得的所述偏离角度超出预设角度误差范围时，进入对中程序；所述对中程序至少包括：依据所述偏离角度，所述控制单元通过控制回转控制阀而控制回转马达的转动速度，以使吊臂朝向对中位置回转。该起重机吊钩防斜拉控制方法能够依据吊钩与吊臂头之间的连线与竖直方向的偏离角度控制吊臂的对中转速，从而增加起重机转动对中时的可控性。

Description

起重机吊钩防斜拉控制方法、控制系统及起重机

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体地涉及一种起重机吊钩防斜拉控制方法。与之相对应地，本发明还涉及一种起重机吊钩防斜拉控制系统及起重机。

背景技术

随着起重机技术的不断发展，对于起重机的吊载能力提出了越来越高的要求，与之相应地，起重机的吊臂长度也随之增加以适应被吊起重物的尺寸。在吊臂较长的起重机中，吊臂所安装的吊臂转盘与吊钩安装的吊臂头之间的水平距离较远，操作者很难判断吊钩与吊臂头部之间是否位于同一竖直平面内，当钢丝绳的拉紧方向与竖直方向之间存在夹角时，钢丝绳存在斜向拉力，在重物被起吊的时候，该斜向拉力导致吊臂承受较大的侧向力，使得起重机存在折臂的安全隐患。

现有技术中为解决上述的钢丝绳斜拉问题，往往通过液压控制油路的控制阀切换，使得吊臂转动的回转马达处于自由滑转状态，并依靠外力(一般是钢丝绳的斜向拉力)使回转马达浮动回转至吊臂对中状态。具体地，在图1所代表的现有技术中，驱动吊臂转动的回转马达1的控制油路上连接有自由回转电磁阀2和制动电磁阀3。在起吊前，控制自由回转电磁阀2的电磁铁1YA得电，同时使制动电磁阀3上的电磁铁2YA得电以松开对回转马达1的制动状态，此时，回转马达1的两端油口连通使得马达进入浮动状态。臂随回转马达1转动，钢丝绳的斜向拉力使得回转马达1向减小该斜向拉力的方向转动，直至吊臂头与吊挂重物的吊钩位于同一竖直平面，吊臂对中，关闭电磁铁1YA和2YA，卷扬钢丝绳进行起吊。

上述的技术方案虽然可以使重物在起吊前调整至基本吊臂对中起吊状态，但是，在吊臂对中的过程中不可避免的存在下述问题：

(1)吊钩与吊臂头之间的斜拉状况调整，是通过钢丝绳的斜拉力牵动浮动状态的回转马达转动，这个调整过程中当斜拉状况较为严重(钢丝绳与竖直方向的夹角较大)时，回转马达自由滑转过程中吊臂转动惯性较大，因此，在吊臂的对中过程中存在安全隐患；

(2)吊臂随浮动的回转马达自由转动，吊臂的惯性转动会带动车架具有倾斜侧翻的趋势；

(3)自由回转电磁阀与制动电磁阀的配合可以控制回转马达进入或者退出浮动状态，但是，这种控制实际上相当于开关，无法控制吊臂转动的角度，调整过程可控性较差。

综上，现有技术中用于调整吊臂对中的过程存在较大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的至少部分问题，提供一种起重机吊钩防斜拉控制方法、控制系统及起重机，该起重机吊钩防斜拉控制方法能够依据吊钩与吊臂头之间的连线与竖直方向的偏离角度控制吊臂的对中转速，从而增加起重机转动对中时的可控性。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种起重机吊钩防斜拉控制方法，其中，包括：

S1.控制单元检测起重机的卷扬起吊请求；

S2.在所述控制单元接收到该卷扬起吊请求后，安装于所述起重机上的角度检测装置检测吊钩与吊臂头之间的连线与竖直方向的偏离角度；

S3.当检测所得的所述偏离角度超出预设角度误差范围时，进入对中程序；

所述对中程序至少包括：依据所述偏离角度，所述控制单元通过控制回转控制阀而控制回转马达的转动速度，以使吊臂朝向对中位置回转。

优选地，在步骤S3中，随着所述吊臂靠近所述对中位置，所述回转马达的转动速度递减。

优选地，所述回转控制阀为电液比例控制阀，并通过控制输入至该电液比例控制阀的对中电流的大小而控制所述回转马达的转动速度。

优选地，所述控制方法包括重复步骤S2和S3，直至检测所得的所述偏离角度处于所述预设角度误差范围内，并且，所述对中电流与检测所得的所述偏离角度呈正比。

优选地，在步骤S3中，所述回转马达的所述转动速度不超过最高限速，且该最高限速随着所述吊臂的长度增加而减小。

优选地，检测所得的所述偏离角度通过人机界面实时输出。

优选地，在步骤S3中，中断卷扬起吊动作；所述控制方法包括：S4.当所述吊臂回转至使得检测所得的所述偏离角度处于预设角度误差范围内时，启动卷扬起吊动作。

本发明第二方面提供一种起重机吊钩防斜拉控制系统，包括：

控制单元，用于接收输入信号；

角度检测装置，设置于起重机上以能够检测钢丝绳的偏离角度，并将该偏离角度作为输入信号传输至所述控制单元；

回转控制油路，该回转控制油路设置有回转控制阀和回转马达，所述控制单元设置为能够依据所述偏离角度控制所述回转控制阀，以在对中程序中控制所述回转马达的转动速度。

优选地，所述角度检测装置包括：硬质杆，其一端铰接至吊臂头上，另一端设置有环绕于吊臂头与吊钩之间的钢丝绳的随动环；角度传感器，安装于所述硬质杆上。

优选地，所述起重机吊钩防斜拉控制系统还包括急停装置，该急停装置包括急停检测单元，所述急停检测单元在检测到信号输入时，所述控制单元控制所述回转马达停止转动。

优选地，所述起重机吊钩防斜拉控制系统还包括人机界面，所述人机界面与所述控制单元之间通过CAN总线进行通讯。

本发明第三方面提供一种起重机，该起重机包括上述的起重机吊钩防斜拉控制系统。

通过上述技术方案，控制单元的调控目标，是缩小钢丝绳的偏离角度至预设角度误差范围内，而缩小该误差的方式，是依据偏离角度控制回转马达的转动速度。在这个过程中，随着回转马达的转动，偏离角度逐渐减小，而随着该偏离角度的减小，回转马达的转速不断降低，可以理解地是，偏离角度越接近预设角度，回转马达的转动速度越小，直至偏离角度缩小至预设角度误差范围内，回转马达的转速降低至停止。在上述过程中，回转马达的转速调整为一个动态调整的过程，与之相应地，吊臂的回转动作也是一个变速控制过程，回转动作更加平稳。

本发明的其他有益效果，将在具体实施方式至予以进一步阐述。

附图说明

图1是背景技术中所提及的代表现有技术的附图；

图2是起重机吊钩防斜拉控制方法的流程框图；

图3是吊臂起吊重物的对中调整过程示意图；

图4是起重机吊钩防斜拉控制系统的系统原理图；

图5是吊臂的回转控制油路的原理图。

附图标记说明

1-回转马达；2-回转电磁阀；3-制动电磁阀；5-回转控制阀；50-第一回转比例阀；51-第二回转比例阀；6-回转泵；7-控制单元；8-人机界面；10-输入信号；11-急停装置；12-重物；13-钢丝绳；14-吊臂；15-硬质杆；16-随动环。

具体实施方式

如图2至图5中所示，本发明一方面提供一种起重机吊钩防斜拉控制方法。典型地，在起重机中，钢丝绳13连接于吊臂14的吊臂头与吊钩之间，吊钩与重物12连接，钢丝绳13连接至起重机上的卷扬起吊装置上，以通过钢丝绳13的卷扬吊起安装在吊钩上的重物12。吊臂14的回转由回转马达1驱动。本发明主要关注于吊臂的对中技术，其中所称的对中，是指通过回转马达1带动吊臂14绕图3中的O点转动，以将钢丝绳13调整至与竖直方向的夹角至预设的角度误差范围内的过程。

为叙述方便，首先参照图5，描述控制吊臂14转动对中的回转控制油路。该回转控制油路包括：用于驱动吊臂14转动的回转马达1，驱动回转马达1转动的压力油来自回转泵6。为了实现回转马达1的转动制动，回转马达1上还配合设置有制动油缸以及制动电磁阀3，当制动电磁阀3上的电磁铁失电时对回转马达1进行回转制动，使得吊臂14停止回转。回转泵6优选为双作用变量泵，其输出流量控制回转马达1的转动速度。回转泵6上连接有回转控制阀5。并且，作为一种优选实施方式，该回转控制阀5包括第一回转比例阀50和第二回转比例阀51，两个比例阀的阀口开度受控于外部输入至比例控制器的对中电流的大小，以控制回转泵6的两个方向的输出流量。也即是说，回转控制阀5采用电液比例控制阀，通过控制输入至比例控制器上的对中电流的大小，实现对回转泵6的输出流量的控制，从而控制回转马达1的两向回转速度。

作为进一步优选地，为了加快回转马达1的转动速度的调整过程，第一回转比例阀50和第二回转比例阀51内采用正向比例控制器，即，对中电流越大，两个比例阀的阀口开度越大，回转泵6输出的流量越大。这样，当对中过程需要回转马达1转过较大角度时，可以首先通过增大对中电流加快回转马达1的转动速度，在接近对中位置时减小对中电流大小。如此设置使得回转马达1的响应速度提高，控制精度也相应提高。

本发明中的起重机吊钩防斜拉控制方法包括如下：

S1、控制单元7检测起重机是否发出卷扬起吊请求，当控制单元7接收到该卷扬起吊请求后，进入步骤S2；

S2、通过安装于起重机上的角度检测装置检测钢丝绳13与竖直方向的偏离角度，并判断该偏离角度是否超出预设角度误差范围，当偏离角度在预设角度误差范围内时，直接执行卷扬起吊请求，否则进入步骤S3；

S3、暂停起吊动作，进入对中程序：

对中程序包括：

S30、依据偏离角度的大小及吊臂的长度设定输入至比例控制器上的对中电流的大小；

S31、通过起重机上的人机界面8将偏离角度及依据该偏离角度计算所得的对中参数输出显示，人机界面8与控制单元7之间通过CAN总线进行通讯，其一方面显示控制单元7内的各个状态信号，另一方面接收外部的信号并将其转换为控制单元7可以接收的信号；

S32、在上述两步中，以某一特定时间间隔检测钢丝绳13与竖直方向的偏离角度，以判断对中是否完成，当对中程序中检测所得的偏离角度进入预设角度误差范围内，退出对中程序并进入步骤S4，否则，重复步骤S30至S32；

S4、执行卷扬起吊请求。

在步骤S1至S4中任意环节，当起重机中有紧急停止请求时，至少停止起重机的全部动作。具体地，急停装置11包括急停检测单元，该急停检测单元可以是机械式紧急按钮，也可以是人机界面8上的某一可触控区域，按下该按钮或者触碰人机截面8上的该区域，即可使急停检测单元将该输入向控制单元7传输，从而使得控制单元7控制起重机停机。这里所称的停机，可以是对回转马达1进行紧急制动，也可以是断开起重机的电源，使回转动作停止。

在上述过程中，对中程序前停止卷扬起吊动作并不是必要的步骤，尤其是在对中程序中，每间隔一段时间重新检测一次偏离角度，从而使得回转马达1的转动速度是可控的，因此，同时执行卷扬起吊过程，也可以基本保证起重机的安全性。

进一步地，在对中程序中，不断检测偏离角度的步骤也可以省去，直接依据步骤S2中检测的偏离角度按照设定程序控制回转马达1转动，例如，当偏离角度较大时，可以首先以较快速度转动一定角度，然后以较慢的速度完成对中过程等。当然，实时检测偏离角度，并依据该偏离角度实时调整回转马达1的转速，可以使吊臂14的转动对中过程成为一个动态的调整过程，起重机的对中过程的安全性进一步提升。

步骤S30中，回转马达1的转动速度设定受到两个参数的影响：偏离角度和吊臂14的长度，可以通过预存的方式在控制单元7中存储两个计算公式：偏离角度与回转马达1的转动速度之间的计算公式，以及依据吊臂14的长度计算回转马达1的最高限速的公式。并且，两个公式的计算结果最终直接体现在对中电流的大小上，即，偏离角度越大，对中电流也越大；吊臂14的长度越长，最高限速越小(也即是最大的对中电流的值越小)。偏离角度与对中电流的正比例关系，可以使得对中过程具有更高的调整效率。但是，随着吊臂14的长度的增加，对中过程中车架承受的惯性越大，此时应当通过限定最高限度的方式，减小车架侧倾的可能。

参照图4中所示，本发明的另一方面还提供一种起重机吊钩防斜拉控制系统，该控制系统包括控制单元7、角度检测装置、回转控制油路等。其中，回转控制油路的一种优选方式如前所述，包括有回转控制阀5和回转马达1，且回转控制阀5接收控制单元7的控制信号，以在对中过程中使得回转马达1的转动速度适应于相应的偏离角度。

具体地，参照上述控制方法，本发明的优选实施方式的控制方法具有如下基本工作原理：控制单元7检测输入信号10，并判断是否存在卷扬起吊请求，并按照上述的起重机吊钩防斜拉控制方法进行控制，其中，对中电流输入第一回转比例阀50或第二回转比例阀51内。

具体地，偏离角度的正负定义如下：自吊臂的尾部至吊臂头方向看，吊臂头偏向右位，则偏离角度为正；反之为负。当偏离角度为正时，重物12向右斜拉钢丝绳13，启动第一回转比例阀50；反之启动第二回转比例阀51。当且仅当第一回转比例阀50或第二回转比例阀51有对中电流输入时启动制动电磁阀3，以松开对回转马达1的制动。

结合图3所示，检测偏离角度的角度检测装置可以包括硬质杆15，其一端铰接至吊臂头上，另一端设有随动环16，钢丝绳13从吊臂头经过并下垂，朝向重物12方向延伸，随动环16环绕钢丝绳13设置，以使得硬质杆15随钢丝绳13绕铰接点做同角度偏摆。角度检测装置还包括设置在硬质杆15上的角度传感器，由于硬质杆15与钢丝绳13同角度并随其偏摆，硬质杆15的角度即可代表钢丝绳13的偏离角度，角度传感器将该偏离角度传输至控制单元7。此外应当指出，角度传感器也可以为设置在硬质杆15与吊臂头的铰接点处的销轴式角位移传感器，可以理解的是，角度检测装置的检测结果，是回转马达1的转速调整的依据，其检测精度越高，回转马达1的调整精度与最终的对中精度也越高。因此，任意现有的具有角度检测功能的传感器均不超出本发明中关于角度检测装置的限定。

另外，为了执行前述显示步骤和紧急停止步骤，本发明的控制装置可以设有急停装置11，该急停装置11包括急停检测单元，所述急停检测单元在检测到急停信号输入时，控制单元7控制所述起重机停机；该控制系统还可以包括人机界面8，该人机界面8与所述控制单元7之间通过CAN总线进行通讯，并实时显示相关信息，如偏离角度等。

此外，本发明还提供一种起重机，该起重机包括上述的起重机吊钩防斜拉控制系统。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。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，包括各个具体技术特征以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。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种起重机吊钩防斜拉控制方法，其中，包括：

S1.控制单元(7)检测起重机的卷扬起吊请求；

S2.在所述控制单元(7)接收到该卷扬起吊请求后，安装于所述起重机上的角度检测装置检测吊钩与吊臂头之间的连线与竖直方向的偏离角度；

S3.当检测所得的所述偏离角度超出预设角度误差范围时，进入对中程序；

所述对中程序至少包括：

依据所述偏离角度，所述控制单元通过控制回转控制阀(5)而控制回转马达(1)的转动速度，以使吊臂(14)朝向对中位置回转；

所述回转控制阀(5)为电液比例控制阀，并通过控制输入至该电液比例控制阀的对中电流的大小而控制所述回转马达(1)的转动速度；该回转控制阀(5)包括第一回转比例阀(50)和第二回转比例阀(51)，所述第一回转比例阀(50)和第二回转比例阀(51)的阀口开度受控于外部输入至比例控制器的对中电流的大小，以控制所述回转马达(1)的两向转动速度；

所述对中电流的大小由所述偏离角度和所述吊臂(14)的长度决定，所述对中电流与所述偏离角度呈正比；所述回转马达(1)的转动速度不超过最高限速，且该最高限速随着所述吊臂(14)的长度增加而减小。

2.根据权利要求1所述的起重机吊钩防斜拉控制方法，其特征在于，在步骤S3中，随着所述吊臂(14)靠近所述对中位置，所述回转马达(1)的转动速度递减。

3.根据权利要求2所述的起重机吊钩防斜拉控制方法，其特征在于，所述控制方法包括重复步骤S2和S3，直至检测所得的所述偏离角度处于所述预设角度误差范围内。

4.根据权利要求1所述的起重机吊钩防斜拉控制方法，其特征在于，检测所得的所述偏离角度通过人机界面(8)实时输出。

5.根据权利要求1所述的起重机吊钩防斜拉控制方法，其特征在于，在步骤S3中，中断卷扬起吊动作；所述控制方法包括：S4.当所述吊臂(14)回转至使得检测所得的所述偏离角度处于预设角度误差范围内时，启动卷扬起吊动作。

6.一种起重机吊钩防斜拉控制系统，其特征在于，包括：

控制单元(7)，用于接收输入信号；

角度检测装置，设置于起重机上以能够检测钢丝绳(13)的偏离角度，并将该偏离角度作为输入信号传输至所述控制单元(7)；

回转控制油路，该回转控制油路设置有回转控制阀(5)和回转马达(1)，所述控制单元(7)设置为能够依据所述偏离角度控制所述回转控制阀(5)，以在对中程序中控制所述回转马达(1)的转动速度；

所述回转控制阀(5)为电液比例控制阀，并通过控制输入至该电液比例控制阀的对中电流的大小而控制所述回转马达(1)的转动速度；该回转控制阀(5)包括第一回转比例阀(50)和第二回转比例阀(51)，所述第一回转比例阀(50)和第二回转比例阀(51)的阀口开度受控于外部输入至比例控制器的对中电流的大小，以控制所述回转马达(1)的两向转动速度；

所述对中电流的大小由所述偏离角度和吊臂(14)的长度决定，所述对中电流与所述偏离角度呈正比；所述回转马达(1)的转动速度不超过最高限速，且该最高限速随着所述吊臂(14)的长度增加而减小。

7.根据权利要求6所述的起重机吊钩防斜拉控制系统，其特征在于，所述角度检测装置包括：

硬质杆(15)，其一端铰接至吊臂头上，另一端设置有环绕于吊臂头与吊钩之间的钢丝绳(13)的随动环(16)；

角度传感器，安装于所述硬质杆(15)上。

8.根据权利6所述的起重机吊钩防斜拉控制系统，其特征在于，所述起重机吊钩防斜拉控制系统还包括急停装置(11)，该急停装置(11)包括急停检测单元，所述急停检测单元在检测到信号输入时，所述控制单元控制所述回转马达(1)停止转动。

9.根据权利要求6所述的起重机吊钩防斜拉控制系统，其特征在于，所述起重机吊钩防斜拉控制系统还包括人机界面(8)，所述人机界面(8)与所述控制单元(7)之间通过CAN总线进行通讯。

10.一种起重机，其特征在于，该起重机包括根据权利要求6至9中任意一项所述的起重机吊钩防斜拉控制系统。