CN108217487A - 吊具的起升系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及起重机技术领域，公开了一种吊具的起升系统及控制方法。本发明实施方式中，吊具的起升系统包括：小车、N台起升机构、N条起吊绳以及固定于小车的N个滑轮；其中，起升机构包括：卷筒以及电机；电机容置于卷筒的内腔，与卷筒同轴；吊具具有M个侧边，N大于1，且N为M的整数倍；起升机构与滑轮一一对应，滑轮与起吊绳一一对应；吊具各侧边至少设有两条起吊绳；起吊绳一端固定于起升机构的卷筒，另一端经过滑轮固定于吊具的侧边中心点；其中，起升机构的电机运转时，带动卷筒转动，收放起吊绳，以带动吊具的运动。采用本发明实施方式，不仅增加了吊具移动、转动的范围，系统灵活性较高，而且简化了系统的机械结构，降低了成本。

Description

吊具的起升系统及控制方法

技术领域

本发明实施例涉及起重机技术领域，特别涉及吊具的起升系统及控制方法。

背景技术

集装箱起重机是集装箱码头、货场的主要装卸设备，在集装箱运输业高速发展的今天，如何提高其作业效率，是各个码头、港口、货场需要研究的重要问题。目前，集装箱起重机搬运作业时，大车、小车的运行会产生起、制加速度，使悬吊的集装箱发生摇晃，令司机无法立即进行取、卸工作，工作循环周期加长，吊运效率较低。并且，集装箱的角件孔尺寸小，堆场环境复杂，吊车司机在进行吊运作业的时候，很难将吊具的旋锁直接对入集装箱的角件孔，需要通过移动大车与小车调整位置后，才能将旋锁对入角件孔完成吊运，大大的增加了作业时间。

现有技术中，为了提高对箱效率，吊具的起升系统多采用八绳防摇结构，如图1所示：所有的起吊绳2都经过各自对应的滑轮4固定在一个起升机构1上，由起升机构1拖拽控制吊具3进行移动，能够阻止吊具4在起升系统大、小车运行方向上产生摇晃。并且，现有技术还在吊具上加装电机或者液压推动装置，以便于吊具可以小范围内移动、转动。但是，本专利申请的发明人发现，现有技术中的八绳防摇结构，其机构设计较为复杂，成本较高，并且，加装电机或者液压推动装置后，吊具的可移动范围较小(平移±350mm)，转动角度较为单一(旋转±5°)。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种吊具的起升系统及控制方法，不仅增加了吊具移动、转动的范围，提高了起升系统的灵活性，令吊车司机的对箱效率得到提高，而且简化了起升系统的机械结构，降低了机构成本，安装维护较为便捷。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种吊具的起升系统，包括：小车、N台起升机构、N条起吊绳以及固定于小车的N个滑轮；其中，起升机构包括：卷筒以及电机；电机容置于卷筒的内腔，与卷筒同轴；吊具具有M个侧边，N大于1，且N为M的整数倍；起升机构与滑轮一一对应，滑轮与起吊绳一一对应，；

吊具各侧边至少设有两条起吊绳；

起吊绳一端固定于起升机构的卷筒，另一端经过滑轮固定于吊具的侧边中心点；其中，起升机构的电机在运转时，带动卷筒转动，收放起吊绳，以带动吊具的运动。

本发明的实施方式还提供了一种吊具的控制方法，应用于上述的起升系统，方法包括：

当接收到控制指令时，获取基准起吊绳；

获取基准起吊绳的目标高度以及目标绳长，并根据目标高度以及目标绳长，获取基准起吊绳的水平位移；其中，目标高度为基准起吊绳固定于吊具至小车的垂直高度；

根据基准起吊绳的水平位移，获取剩余各起吊绳的目标绳长；

根据各起吊绳的目标绳长，控制与该起吊绳对应的起升机构的电机运转。

本发明实施方式相对于现有技术而言，每台电机单独控制一台卷筒，通过电机运转，控制卷筒转动，便可以调整对应的一起吊绳的绳长，这样，由N台起升机构对吊具进行独立控制，实现吊具的运动、转动，不仅增加了吊具移动、转动的范围，提高了起升系统的灵活性，令吊车司机的对箱效率得到提高，而且不需要额外地设计其他的机械机构来辅助吊具移动、转动，令起升系统的机械结构得到了简化，有效地降低了机构成本，且安装维护较为便捷。

另外，吊具的起升系统还包括：N台编码器；其中，编码器与起升机构一一对应；编码器与起升机构的电机同轴连接。这样，利用编码器对电机的转动角度进行监控，以获取起吊绳的绳长变化，能够提高吊具移动、转动控制的精准度。

另外，吊具的侧边中心点设有连接件；起吊绳连接连接件。这样，提供了起吊绳与吊具连接的一种具体实现形式，增加了本发明实施方式的灵活性。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是现有技术中八绳防摇结构的结构示意图；

图2是根据本发明第一实施方式中吊具的起升系统的侧面结构示意图；

图3是根据本发明第三实施方式中吊具的控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种吊具的起升系统，包括：小车、N台起升机构、N条起吊绳以及固定于小车的N个滑轮。其中，起升机构包括：卷筒以及电机；电机容置于卷筒的内腔，与卷筒同轴；吊具具有M个侧边，N大于1，且N为M的整数倍。起升机构与滑轮一一对应，滑轮与起吊绳一一对应。吊具各侧边至少设有两条起吊绳，起吊绳一端固定于起升机构的卷筒，另一端经过滑轮固定于吊具的侧边中心点。

具体地说，由于吊具是由N条起吊绳悬吊着的，而各个起吊绳又分别固定于各自对应的起升机构，因此各个起升机构可以控制电机正向运转、反向运转，以带动卷筒正向、反向转动，从而控制对应的起吊绳收放，令吊具运动。以下以吊具为矩形吊具，N为8为例进行说明：

如图2所示，给出了起升系统某一侧面结构示意图：滑轮41、42固定于小车5，起升机构11与滑轮42对应，滑轮42与起吊绳L2对应，起升机构12与滑轮41对应，滑轮41与起吊绳L1对应，起吊绳L1以及L2固定于吊具3的侧边中心点P。其中，起吊绳L1、L2可以由一根或多根钢丝绳组成。并且，吊具3的侧边中心点位置可以设有连接件，令起吊绳L1、L2可以通过连接该连接件的方式固定于吊具3。

具体地说，当起升机构11的电机逆时针运转，带动卷筒逆时针转动，令起吊绳L2收缩时，吊具3受到起吊绳L2斜向上的牵引力，向斜上方运动，从而实现起升机构11对吊具3的独立控制。当然，在实际操作时，为保证吊具3的平稳，各起升机构是同步作业的，也就是说，在某一起吊绳的绳长发生变化时，剩余的各个起吊绳的绳长也需要发生相应的变化。

更具体地说，由于小车5上8个滑轮是固定不变的，吊具3上的4个侧边中心点也是固定不变的，因此吊具3在任意高度，任意位置上都对应有8根绳长使得吊具3保持稳态，而矩形吊具3的每个侧面都是双线悬摆的结构形式，各个侧面的两条起吊绳的水平分力阻止了吊具3在小车方向的摇摆，因此在小车5的运转过程中，吊具3与小车5之间并不产生相对运动，从而能够便于吊车司机的对箱作业，令对箱效率得到了提高。并且，由8台起升机构对吊具3进行独立控制，各起升机构通过调整各自对应的起吊绳的绳长，便可以实现吊具3的运动、转动，吊具3移动、转动的范围较大(平移±500mm，旋转±10°)，提高了起升系统的灵活性。这样，在不额外地设计其他的机械机构来辅助吊具移动、转动的情况下，便能实现吊具3的移动、转动，有效地简化了起升系统的机械结构。

然而，上述举例仅为说明，本实施方式中，并不对吊具的具体形式，N、M的具体数值，以及起吊绳与吊具的连接方式做任何限定。

与现有技术相比，本实施方式中，每台电机单独控制一台卷筒，通过电机运转，控制卷筒转动，便可以调整对应的一起吊绳的绳长，这样，由N台起升机构对吊具进行独立控制，通过调整起吊绳的绳长，便可以实现吊具的运动、转动，不仅增加了吊具移动、转动的范围，提高了起升系统的灵活性，令吊车司机的对箱效率得到提高，而且不需要额外地设计其他的机械机构来辅助吊具移动、转动，令起升系统的机械结构得到了简化，从而降低了机构成本，且安装维护较为便捷。

本发明的第二实施方式涉及一种吊具的起升系统。第二实施方式在第一实施方式的基础上加以改进，主要改进之处在于：在本发明第二实施方式中，起升系统还包括：N台编码器。其中，编码器与起升机构一一对应，编码器与起升机构的电机同轴连接。

具体地说，与电机同轴连接的编码器在电机运转时，能够对电机的转动角度进行监控，以便于根据电机的转动角度，准确地计算出对应的起吊绳的绳长变化。这样，在起吊时，便能够准确地获知各个起吊绳的绳长变化，有效地保证了吊具的平稳以及吊具移动、转动控制的精准度。

本发明第三实施方式涉及一种吊具的控制方法，具体流程如图3所示。本实施方式中的控制方法应用于如第一实施方式或第二实施方式中所提及到的起升系统，步骤如下：

步骤101，当接收到控制指令时，获取基准起吊绳。

具体地说，控制指令由外部设备触发，如，控制指令可以由操作台输入，也可以由程序接口输入，控制指令可以为平移指令或旋转指令。

更具体地说，工作人员预先在起升系统的控制中心设有与该起升系统对应的虚拟模型，当起升系统的控制中心接收到控制指令时，控制中心获取基准起吊绳。其中，控制中心获取基准起吊绳的方式可以为：工作人员预设一起吊绳作为基准起吊绳，控制中心根据预设参数，获取基准起吊绳。当然，在实际操作时，控制中心也可以在N条起吊绳中任意选择一起吊绳作为基准起吊绳，本实施方式中，并不对获取基准起吊绳的具体实现形式做任何限制。

步骤102，获取基准起吊绳的目标高度以及目标绳长，并根据目标高度以及目标绳长，获取基准起吊绳的水平位移。

具体地说，目标高度为基准起吊绳固定于吊具的一端至小车的垂直高度。更具体地说，由于吊具是由N条起吊绳悬吊着的，因此任意一起吊绳收放，均会造成吊具斜向上或斜向下运动，令吊具的高度发生变化，并令吊具在水平面内存在位移。

本实施方式中，控制中心预存有各起吊绳当前的实际高度以及绳长，控制中心在获取基准起吊绳的目标高度以及目标绳长时，获取该基准起吊绳的高度变化H以及绳长变化L，而后，根据公式H²+D²＝L²，计算获取基准起吊绳的水平位移D。

步骤103，根据基准起吊绳的水平位移，获取剩余各起吊绳的目标绳长。

具体地说，由于吊具在移动、转动的过程中，需要保证吊具的平稳，因此当基准起吊绳的绳长发生变化，令吊具产生高度变化以及水平位移时，剩余各起吊绳的绳长也需要发生相应的变化，因而根据基准起吊绳的水平位移D以及保持吊具水平的条件，能够获取剩余各起吊绳的目标绳长。

步骤104，根据各起吊绳的目标绳长，控制与该起吊绳对应的起升机构的电机运转。

具体地说，控制中心预存有各起吊绳的实际绳长，控制中心根据各起吊绳的实际绳长以及目标绳长，控制各起吊绳对应的起升机构的电机运转，以实现吊具的平移或转动。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本发明第四实施方式涉及一种吊具的起升系统。第四实施方式在第三实施方式的基础上加以改进，主要改进之处在于：在本发明第四实施方式中，根据各起吊绳的目标绳长，控制与该起吊绳对应的起升机构的电机运转后，还包括：获取各起吊绳的当前绳长；当当前绳长与目标绳长的差值大于第一预设阈值时，降低电机的转速；当当前绳长与目标绳长的差值小于第二预设阈值时，提升电机的转速。

具体地说，吊具移动时，所有的起升机构是同时运行的，由于各个起升机构的电机以及卷筒是独立作业的，很可能会出现某个起升机构的转速低，绳长收放较慢，导致吊具不平稳的情况，因此本实施方式中，在各起升机构的电机运转后，还对获取各起吊绳的实际绳长，以便于进行动态补偿，保证吊具的平稳运动。更具体地说，可以根据与起吊绳对应的与电机同轴连接的编码器的测量数据，计算起吊绳的当前绳长。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种吊具的起升系统，其特征在于，包括：小车、N台起升机构、N条起吊绳以及固定于所述小车的N个滑轮；其中，所述起升机构包括：卷筒以及电机；所述电机容置于所述卷筒的内腔，与所述卷筒同轴；所述吊具具有M个侧边，N大于1，且N为M的整数倍；所述起升机构与所述滑轮一一对应，所述滑轮与所述起吊绳一一对应；

所述吊具各侧边至少设有两条所述起吊绳；

所述起吊绳一端固定于所述起升机构的卷筒，另一端经过所述滑轮固定于所述吊具的侧边中心点；其中，所述起升机构的电机运转时，带动所述卷筒转动，收放所述起吊绳，以带动所述吊具的运动。

2.根据权利要求1所述的吊具的起升系统，其特征在于，还包括：N台编码器；其中，所述编码器与所述起升机构一一对应；

所述编码器与所述起升机构的电机同轴连接。

3.根据权利要求1所述的吊具的起升系统，其特征在于，所述吊具的侧边中心点设有连接件；

所述起吊绳连接所述连接件。

4.根据权利要求1所述的吊具的起升系统，其特征在于，N为8。

5.根据权利要求4所述的吊具的起升系统，其特征在于，所述吊具为矩形吊具。

6.一种吊具的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1所述的起升系统，所述方法包括：

当接收到控制指令时，获取基准起吊绳；

获取所述基准起吊绳的目标高度以及目标绳长，并根据所述目标高度以及目标绳长，获取所述基准起吊绳的水平位移；其中，所述目标高度为所述基准起吊绳固定于吊具的一端至所述小车的垂直高度；

根据所述基准起吊绳的水平位移，获取剩余各起吊绳的目标绳长；

根据各起吊绳的目标绳长，控制与该起吊绳对应的所述起升机构的电机运转。

7.根据权利要求6所述的吊具的控制方法，其特征在于，所述根据所述起吊绳的目标绳长，控制与所述起吊绳对应的所述起升机构运转后，还包括：

获取各起吊绳的当前绳长；

当所述当前绳长与所述目标绳长的差值大于第一预设阈值时，降低所述起升机构的转速；

当所述当前绳长与所述目标绳长的差值小于第二预设阈值时，提升所述起升机构的转速。

8.根据权利要求7所述的吊具的控制方法，其特征在于，所述根据所述目标高度，获取所述基准起吊绳的水平位移，具体包括：

获取所述基准绳的起始高度与所述目标高度的差值的绝对值H；

根据公式H²+D²＝L²，计算获取所述基准起吊绳的水平位移D；

其中，L为所述基准绳收放的绳长。

9.根据权利要求6所述的吊具的控制方法，其特征在于，所述获取所述起吊绳的当前绳长，具体包括：

根据与所述起吊绳对应的起升机构同轴连接的编码器的测量数据，计算所述起吊绳的当前绳长。