CN109573842B - 用于固定动臂起重机的方法及与之相关的起重机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于固定动臂起重机的方法及与之相关的起重机。用于固定动臂(34)起重机(1)的方法，包括以下步骤：获得提升/下降设定值；通过根据设定值施加电机指令速度的转换器(7)引导提升电机(40)；在提升电机的动作下，通过提升缆索(43)驱动悬臂提升或下降；通过控制/指令系统(9)从电机指令速度或从设定值计算提升/下降理论角速度；通过控制/指令系统从角度传感器测量的悬臂角计算提升/下降实际角速度；比较实际角速度和理论角速度；根据比较结果，命令停止提升电机。

Description

用于固定动臂起重机的方法及与之相关的起重机
技术领域
本发明涉及一种用于固定动臂起重机(尤其是动臂塔式起重机)的方法，以及一种适用于这种固定方法的动臂起重机。
本发明更具体地涉及配备有提升绞车的动臂起重机领域，该提升绞车包括联接至至少一根提升缆索的用于驱动提升或下降悬臂的提升电机，比如特别地从文献FR2641773和FR2892405中所得知的。
背景技术
本发明致力于在发生故障的情况下(尤其是在提升绞车失效、不利的天气条件、碰撞或误操纵的情况下)固定动臂起重机，这些情况导致：
-在悬臂下降期间，使悬臂保持暂时受阻或在其下降时充分减速，使得提升缆索变松，直到产生或多或少的突然调节缆索松弛的风险；
-在悬臂提升期间，使悬臂在其提升时加速(特别是在向上推动悬臂的脉动风下)，使得提升缆索变松，直到同样产生或多或少的突然调节缆索松弛的风险。
根据这种调节的猛烈程度，悬臂可能因足够大的力而倾斜，以致损坏起重机，或者甚至导致提升缆索的断裂。换句话说，这种无意的位移构成了悬臂的危险运动，悬臂运动(提升或下降)时动态摇晃或突然断裂的源头。
目前，只有起重机驾驶员的人工干预才能够停止悬臂的运动，并从而阻止提升缆索的松弛，这需要驾驶员驱动塔式起重机在其提升和下降阶段给予持续的关注。
发明内容
本发明旨在提供一种用于固定悬臂起重机的解决方案，该解决方案是自动的，并且当悬臂的实际速度偏离驾驶员期望的速度时，该解决方案确保停止提升或下降运动。
为此目的，本发明提出了一种用于固定动臂起重机的方法，包括以下步骤：
-借助于提升速度指令操纵器获取悬臂的提升/下降设定值；
-通过根据提升/下降设定值向提升绞车的提升电机施加电机指令速度的转换器来引导所述提升电机；
-在提升电机施加来自转换器的电机指令速度的动作下，通过提升绞车的至少一根提升缆索驱动(提升或下降)悬臂；
-通过控制/指令系统获取电机指令速度或提升/下降设定值；
-通过控制/指令系统从电机指令速度或从提升/下降设定值计算悬臂的提升/下降理论角速度；
-通过控制/指令系统获取由角度传感器测量的悬臂角；
-通过控制/指令系统从所测量的悬臂角计算悬臂的提升/下降实际角速度；
-通过控制/指令系统比较悬臂的提升/下降实际角速度和悬臂的提升/下降理论角速度；
-根据悬臂的提升/下降实际角速度与悬臂的提升/下降理论角速度之间的比较结果，通过控制/指令系统命令停止提升电机。
因此，这种固定方法允许自动地检测：
-悬臂的提升/下降实际角速度相对于悬臂的提升/下降理论角速度的相关性，理论角速度对应于驾驶员在提升速度指令操纵器上动作所期望的速度；以及
-悬臂的提升/下降实际角速度与悬臂的提升/下降理论角速度之间的任何不相关性，以便保护起重机免受可能对所述起重机产生不利后果的所有不期望的悬臂位移。
因此，借助于驾驶员期望的指令与悬臂的实际运动之间的自动相关控制，该方法允许在驾驶员没有命令提升或下降运动时监控使悬臂保持不动，这允许免除驾驶员的反应。因此，悬臂运动时断裂或摇晃的风险检测更加系统化并且更加安全。
它还允许检测不期望的悬臂位移，这可能有多种成因，比如提升绞车上的联轴器或减速器故障、在运动期间导致减速或停止的悬臂碰撞、悬臂提升缆索受阻、位于提升缆索路径中的滑轮(其可以防止退绕过多提升缆索)受阻，换句话说，在运动链中、在提升缆索的线路上将要发生的或者将要直接作用于悬臂运动的任何(内部或外部)干扰。
以更广泛的方式，该方法允许满足基本的安全要求，当悬臂的实际速度与驾驶员期望的速度偏离预定偏差(诸如例如大约10％的差距)时，该方法将强制停止提升电机，并从而停止提升或下降运动。
利用这种方法，通过比较驾驶员期望的速度(即，悬臂的提升/下降理论角速度)和施加到悬臂的实际速度(即，悬臂的提升/下降实际角速度)，从而实现了控制/指令、转换器和运动链集合的检验，该检验胜过对提升绞车的简单监控。
根据一个特征，当悬臂的提升/下降实际角速度与悬臂的提升/下降理论角速度之间的差值大于预定阈值时，控制/指令系统发出停止提升电机的指令。
这样的阈值可以适于满足例如动臂起重机领域中的安全相关的标准或准则。
根据另一特征，当悬臂的提升/下降实际角速度与悬臂的提升/下降理论角速度之间的差值在预定时间段内大于预定阈值时，控制/指令系统发出停止提升电机的指令。
在特定实施例中，控制/指令系统，一方面从电机指令速度或提升/下降设定值，并且另一方面从悬臂的提升/下降运动模型，计算悬臂的提升/下降理论角速度。
根据本发明的一种可能性，根据悬臂和提升绞车的结构和尺寸预先建立悬臂的提升/下降运动模型。
因此，通过使运动模型适应每种起重机，该方法可以实施于不同的起重机，并且特别是不同尺寸的起重机或者提升绞车中的不同机构或者提升缆索中的不同返回机构。
根据本发明的另一种可能性，该方法在动臂塔式起重机中实施。
本发明还涉及一种动臂起重机，包括：
-提升速度指令操纵器，其允许获取悬臂的提升/下降设定值；
-提升绞车，其包括用于驱动(提升或下降)悬臂的提升电机和至少一根提升缆索；
-转换器，其根据来自提升速度指令操纵器的提升/下降设定值通过向所述提升电机施加电机指令速度来引导提升电机；
-角度传感器，其允许测量悬臂角；
-控制/指令系统，其设计用于：
-获取由角度传感器测量的悬臂角；
-从所测量的悬臂角计算悬臂的提升/下降实际角速度；
-获取电机指令速度或提升/下降设定值；
-从电机指令速度或从提升/下降设定值计算悬臂的提升/下降理论角速度；
-比较悬臂的提升/下降实际角速度和悬臂的提升/下降理论角速度；
-根据悬臂的提升/下降实际角速度与悬臂的提升/下降理论角速度之间的比较结果，命令停止提升电机。
因此，这种起重机适合于并被设计成实施如上所述的固定方法，其具有已经提到的所有优点。
根据一种可能性，该起重机为动臂塔式起重机。
本发明还可以被构想为动臂塔式起重机以外的动臂起重机，特别是可移动的轮式或履带式动臂起重机或者航海船舶上的动臂起重机。
附图说明
通过参考附图阅读下面的非限制性实施方式的示例的详细描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，附图中：
图1是适用于实施本发明的动臂起重机的示例的整体侧视图，其中示出了动臂的两个位置；
图2是根据本发明的动臂起重机的示意图；
图3是实施根据本发明的方法所必需的主要元件的示意图；以及
图4是在固定方法期间通过控制/命令系统执行的计算的示意图。
具体实施方式
如图1所示，动臂起重机1在这里为塔式起重机，其包括锚固在地面上或在地面上可移动的竖直塔柱2，并且旋转部分3借助于定向装置安装在塔柱上，旋转部分主要包括旋转枢轴30、悬臂保持架31、安装有配重33的平台32(或反向悬臂)、以及动臂34。
旋转枢轴30可围绕塔柱2的竖直轴线定向，并且其支撑起重机1的驾驶室(图1中未示出，并且在图2中以参考标号20示意性地示出)。
动臂保持架31，也称为“塔头”，固定在旋转枢轴30上，并且从旋转枢轴以一定的后倾角向上且倾斜地延伸。
平台32从旋转枢轴30基本上水平地向后延伸，并且其尤其是承载后文所述的提升绞车4以及配重33；该配重33可以是平台32下面的安装滚动件。该平台32借助于拉杆35在其后部悬挂在悬臂保持架31上。
平台32上支撑有各种设备，特别是包括用于提升/下降悬臂34的提升绞车4和用于吊装悬挂在悬臂34上的负载的吊装绞车5。
动臂34由例如三角形截面的网格结构形成，并且具有位于旋转枢轴30上的围绕水平轴线的铰接后端。
吊装绞车5具有卷筒，在该卷筒上卷绕有吊装缆索50，吊装缆索经过设置在悬臂保持架31上的滑轮，然后被朝向动臂34的末端引导并延伸至(穿过或不穿过)吊装钩部51，当使用起重机1时，待吊装的负载悬挂在钩部51上。
参考图1和图2，提升绞车4包括提升电机40，该提升电机在两个方向上并且经由减速器41、提升卷筒42以旋转方式驱动，提升缆索43围绕该提升卷筒卷绕，提升缆索经过设置在悬臂保持架31顶部的滑轮44，并且还经过位于悬臂保持架31前方的提升滑轮组45的滑轮。提升滑轮组45进而通过一系列拉杆46连接到动臂34的前部或“末端”。
参考图2，起重机1包括提升速度指令操纵器6，其能够获取悬臂34的提升/下降设定值CO。该指令操纵器6设置在驾驶室20中，并且允许起重机驾驶员手动地控制悬臂34的提升/下降速度，其对指令操纵器6的动作导致提升/下降设定值CO。
起重机1还包括变频器类型的转换器7，其根据来自提升速度指令操纵器6的提升/下降设定值CO通过向提升电机40施加电机指令速度VCM来引导提升电机40。
起重机1还包括角度传感器8，其允许测量悬臂角AN或悬臂34相对于参考轴线80的角度，该参考轴线80可以是例如图2中示意性所示的水平轴线。
起重机1进一步包括控制/指令系统9，其连接至角度传感器8、指令操纵器6和转换器7，其中该控制/指令系统9可以是电路板、控制器、处理器、计算机终端类型的或这些单元的组合。
控制/指令系统9适合于：
-获取由角度传感器8测量的悬臂角AN；
-从所测量的悬臂角AN计算悬臂34的提升/下降实际角速度VRE；
-获取电机指令速度VCM或提升/下降设定值CO；
-一方面从电机指令速度VCM或提升/下降设定值CO，并且另一方面从悬臂34的提升/下降运动模型MOD，计算悬臂34的提升/下降提升/下降理论角速度VTH；
-比较悬臂34的提升/下降实际角速度VRE和悬臂34的提升/下降理论角速度VTH；
-根据悬臂34的提升/下降实际角速度VRE与悬臂34的提升/下降理论角速度VTH之间的比较结果，命令停止提升电机40。
更确切地说，当悬臂34的提升/下降实际角速度VRE与悬臂34的提升/下降理论角速度VTH之间的差值DIF在预定时间段INT期间大于预定阈值SEU时，控制/指令系统9发出停止提升电机40的指令COM。
根据悬臂34和提升绞车4的结构和尺寸预先建立悬臂的提升/下降运动模型MOD。
参考图2至图4，因此根据本发明的固定方法实施以下步骤：
-借助于提升速度指令操纵器获取悬臂的提升/下降设定值CO；
-通过转换器7接收提升/下降设定值CO；
-由转换器7根据提升/下降设定值CO通过向提升电机40施加电机指令速度VCM来引导提升电机40；
-通过从转换器7施加电机指令速度VCM，在提升电机40的动作下，经由减速器41，通过提升缆索43驱动(提升或下降)悬臂34；
-通过控制/指令系统9获取电机指令速度VCM或提升/下降设定值CO；
-通过控制/指令系统9，一方面从电机指令速度VCM或提升/下降设定值CO，并且另一方面从悬臂34的提升/下降运动模型MOD，计算悬臂34的提升/下降理论角速度VTH；
-通过控制/指令系统9获取由角度传感器8测量的悬臂角AN；
-通过控制/指令系统9从所测量的悬臂角AN计算悬臂34的提升/下降实际角速度VRE；
-通过控制/指令系统9比较悬臂34的提升/下降实际角速度VRE和悬臂34的提升/下降理论角速度VTH，通过将它们的差值DIF与预定时间段INT内的预定阈值SEU进行比较以作为提醒；
-根据悬臂34的提升/下降实际角速度VRE与悬臂34的提升/下降理论角速度VTH之间的比较结果，通过控制/指令系统9发送用于停止提升电机40的指令COM，该停止指令COM可以发送至引导提升电机40的转换器7或者直接发送至提升电机40。
当然，本发明不限于已在上文通过示例描述的这种动臂34的起重机1的唯一实施例，并且相反地包括满足相同原理的所有构造和应用变型。具体地，以下变型不会脱离本发明的范围：
-通过修改或完善提升绞车；
-通过修改提升缆索的路径；
-通过修改固定方法的若干步骤的顺序；
-通过将相同的固定方法用于除了动臂塔式起重机之外的提升装置，特别是用于轮式或履带式可移动起重机。

Claims (8)

1.一种用于固定动臂起重机(1)的方法，包括以下步骤，
借助于提升速度指令操纵器(6)获取悬臂(34)的提升/下降设定值(CO)；
通过根据所述提升/下降设定值(CO)向提升绞车(4)的提升电机(40)施加电机指令速度(VCM)的转换器(7)来引导所述提升电机(40)；
在所述提升电机(40)施加来自所述转换器(7)的电机指令速度(VCM)的动作下，通过所述提升绞车(4)的至少一根提升缆索(43)驱动所述悬臂(34)提升或下降；
通过控制/指令系统(9)获取所述电机指令速度(VCM)或所述提升/下降设定值(CO)；
通过所述控制/指令系统(9)从所述电机指令速度(VCM)或从所述提升/下降设定值(CO)计算悬臂(34)的提升/下降理论角速度(VTH)；
通过所述控制/指令系统(9)获取由角度传感器(8)测量的悬臂角(AN)；
通过所述控制/指令系统(9)从所测量的悬臂角(AN)计算悬臂(34)的提升/下降实际角速度(VRE)；
通过所述控制/指令系统(9)比较所述悬臂(34)的提升/下降实际角速度(VRE)和所述悬臂(34)的提升/下降理论角速度(VTH)；
根据所述悬臂(34)的提升/下降实际角速度(VRE)与所述悬臂(34)的提升/下降理论角速度(VTH)之间的比较结果，通过所述控制/指令系统(9)命令停止(COM)所述提升电机(40)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述悬臂(34)的提升/下降实际角速度(VRE)与所述悬臂(34)的提升/下降理论角速度(VTH)之间的差值大于预定阈值(SEU)时，所述控制/指令系统(9)发出停止提升电机(40)的指令(COM)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，当所述悬臂(34)的提升/下降实际角速度(VRE)与所述悬臂(34)的提升/下降理论角速度(VTH)之间的差值在预定时间段(INT)期间大于预定阈值(SEU)时，所述控制/指令系统(9)发出停止所述提升电机(40)的指令(COM)。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述控制/指令系统(9)，一方面从所述电机指令速度(VCM)或所述提升/下降设定值(CO)，并且另一方面从悬臂(34)的提升/下降运动模型(MOD)，计算所述悬臂(34)的提升/下降理论角速度(VTH)。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，根据所述悬臂(34)和所述提升绞车(4)的结构和尺寸，预先建立所述悬臂(34)的提升/下降运动模型(MOD)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述方法在动臂塔式起重机中实施。
7.一种动臂起重机(1)，包括：
提升速度指令操纵器(6)，其允许获取悬臂(34)的提升/下降设定值(CO)；
提升绞车(4)，其包括用于驱动所述悬臂(34)提升或下降的提升电机(40)和至少一根提升缆索(43)；
转换器(7)，其根据来自所述提升速度指令操纵器(6)的提升/下降设定值(CO)通过向所述提升电机(40)施加电机指令速度(VCM)来引导所述提升电机(40)；
角度传感器(8)，其允许测量悬臂角(AN)；
控制/指令系统(9)，其设计用于：
-获取由所述角度传感器(8)测量的所述悬臂角(AN)；
-从所测量的悬臂角(AN)计算悬臂(34)的提升/下降实际角速度(VRE)；
-获取所述电机指令速度(VCM)或所述提升/下降设定值(CO)；
-从所述电机指令速度(VCM)或从所述提升/下降设定值(CO)计算悬臂(34)的提升/下降理论角速度(VTH)；
-比较所述悬臂(34)的提升/下降实际角速度(VRE)和所述悬臂(34)的提升/下降理论角速度(VTH)；
-根据所述悬臂(34)的提升/下降实际角速度(VRE)与所述悬臂(34)的提升/下降理论角速度(VTH)之间的比较结果，命令停止所述提升电机(40)。
8.根据权利要求7所述的动臂起重机(1)，其中，所述起重机为动臂塔式起重机。
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