CN110963429B - 回转防撞系统和起重机 - Google Patents

Abstract

本发明提供的回转防撞系统和起重机，涉及回转机械领域。该回转防撞系统包括回转位置检测组件、高度检测组件和控制器；回转位置检测组件安装在回转机械的回转组件上，用于检测回转机械承载的吊件的回转位置；高度检测组件用于检测吊件的高度。回转位置检测组件和高度检测组件分别与控制器连接，控制器用于接收吊件的回转位置信息和高度信息，并判断吊件的回转位置是否处于易撞区。若吊件的回转位置处于易撞区，且吊件的高度处于易撞状态，控制器控制回转机械执行防撞指令。该回转防撞系统能够准确判断吊件是否进入易撞区，从而有效执行防撞指令的操作，避免发生碰撞事故，提高做作业安全性。

Description

回转防撞系统和起重机

技术领域

本发明涉及回转机械技术领域，具体而言，涉及一种回转防撞系统和起重机。

背景技术

多用途门机越来越多被应用于港口集装箱作业中，这些门机的回转中心一般不在结构的中心位置，与传统的门机相比，设备在回转作业过程中，吊具承载的吊件容易碰撞门机的横梁，而引发不同程度的安全事故。

发明内容

本发明的目的包括提供一种回转防撞系统和起重机，包括能够准确判断吊件是否进入易撞区，从而有效执行防撞指令的操作，避免发生碰撞事故，提高做作业安全性。

本发明改善其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。

第一方面，本发明提供的一种回转防撞系统，应用于回转机械；所述回转防撞系统包括回转位置检测组件、高度检测组件和控制器；所述回转位置检测组件安装在所述回转机械的回转组件上，用于检测所述回转机械承载的吊件的回转位置；所述高度检测组件用于检测所述吊件的高度；

所述回转位置检测组件和所述高度检测组件分别与所述控制器连接，所述控制器用于接收所述吊件的回转位置信息和高度信息，并判断所述吊件的回转位置是否处于易撞区；

若所述吊件的回转位置处于所述易撞区，且所述吊件的高度处于易撞状态，所述控制器控制所述回转机械执行防撞指令。

在可选的实施方式中，所述回转位置检测组件包括第一检测元件和第二检测元件，所述第一检测元件和所述第二检测元件能够相对运动；所述第一检测元件用于与所述吊件同步转动，所述第一检测元件运动至靠近所述第二检测元件，所述第一检测元件向所述控制器发出第一信号。

在可选的实施方式中，所述第一检测元件包括磁感应开关，所述第二检测元件包括磁感应块；所述磁感应开关安装在所述回转组件上，所述磁感应块安装在底座上，所述磁感应开关能在转动至靠近所述磁感应块时向所述控制器发出所述第一信号。

在可选的实施方式中，所述回转组件上设有第一支架，所述磁感应开关设置在所述第一支架上。

在可选的实施方式中，所述底座上设有第二支架，所述磁感应块设置在所述第二支架上。

在可选的实施方式中，所述底座上设有多个安装孔，所述第二支架可拆卸地设于所述安装孔中；所述第二支架的数量为多个，每个所述第二支架上均设有一个所述磁感应块，所述第二支架安装在不同的所述安装孔内，以调整多个所述磁感应块的距离。

在可选的实施方式中，还包括报警器，所述报警器与所述控制器连接，所述控制器用于在所述吊件进入所述易撞区后控制所述报警器发出警报信号。

在可选的实施方式中，所述高度检测组件包括起升绝对值编码器，所述起升绝对值编码器设于所述回转机械的起升钢丝绳卷筒末端，用于检测所述吊件的实时高度并将所述高度信息发送至所述控制器。

在可选的实施方式中，还包括变频器，所述变频器与所述控制器连接，当若所述吊件的回转位置处于所述易撞区，且所述吊件的高度处于所述易撞状态，所述控制器控制所述变频器以使所述回转机械减速或停止运动。

第二方面，本实施例提供的一种起重机，包括如上所述的回转防撞系统。

本发明提供的回转防撞系统和起重机具有以下几个方面的有益效果：

本发明提供的回转防撞系统，通过在回转机械上设置回转位置检测组件和高度检测组件，当检测到吊件的回转位置处于易撞区，且高度处于易撞状态后，控制器控制回转机械执行防撞指令，避免吊件与回转机械发生碰撞，提高回转作业的安全性。

本发明提供的起重机，包括上述的回转防撞系统，在承载吊件进行回转作业时，能有效预防吊件与起重机发生碰撞，提高作业安全性，避免一些不必要的碰撞事故发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明具体实施例提供的起重机的整体结构示意图；

图2为本发明具体实施例提供的回转防撞系统的组成框图；

图3为本发明具体实施例提供的回转防撞系统的回转位置检测组件的安装位置示意图；

图4为本发明具体实施例提供的回转防撞系统的回转位置检测组件的第一视角的安装结构示意图；

图5为图3的A处的局部放大图；

图6为本发明具体实施例提供的回转防撞系统的第二支架的一种安装结构示意图；

图7为本发明具体实施例提供的回转防撞系统的回转位置检测组件的一种分布方式结构示意图。

图标：100-回转防撞系统；10-回转位置检测组件；20-高度检测组件；30-控制器；40-报警器；50-变频器；60-使能元件；200-起重机；101-横梁；102-回转组件；71-传动件；73-回转支座；75-圆筒；103-机器房；104-驾驶室；105-臂架；106-吊绳；107-起升钢丝绳卷筒；108-吊件；110-磁感应开关；120-磁感应块；111-第一开关；113-第二开关；121-第一磁块；123-第二磁块；125-第三磁块；127-第四磁块；130-第一支架；131-固定部；133-安装部；140-底座；141-安装孔；150-第二支架。

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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的“第一”、“第二”等，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明具体实施例提供的起重机200的整体结构示意图，图2为本发明具体实施例提供的回转防撞系统100的组成框图，请参照图1和图2。

本实施例提供的回转防撞系统100，应用于回转机械。回转机械包括但不限于是起重机200、挖掘机或其它回转设备等，本实施例中以门座式起重机200为例进行说明。该起重机200包括横梁101、回转组件102、机器房103、驾驶室104和臂架105，回转组件102安装在横梁101上，机器房103设置在回转组件102的上方，驾驶室104位于机器房103的一端，臂架105用于起吊、承载吊件108。由于门座式起重机200的回转中心一般不在整个机械结构的中心位置，在回转过程中，臂架105上承载的吊件108容易与起重机200的横梁101发生碰撞，给设备带来一定的安全隐患。并且驾驶室104位于机器房103的一端，吊件108回转过程中，驾驶员难以准确判断吊件108与横梁101的相对位置，容易导致横梁101与吊件108碰撞。

本申请提出了一种回转防撞系统100，能有效防止吊件108在回转过程中与横梁101发生碰撞。起重机200的回转防撞系统100包括回转位置检测组件10、高度检测组件20、控制器30、变频器50、报警器40和使能元件60；回转位置检测组件10安装在回转机械的回转组件102上，用于检测回转机械承载的吊件108的回转位置；高度检测组件20用于检测吊件108的高度。回转位置检测组件10和高度检测组件20分别与控制器30连接，控制器30用于接收吊件108的回转位置信号和高度位置信号，并判断吊件108的回转位置是否处于易撞区。若吊件108的回转位置处于易撞区，且吊件108的高度处于易撞状态，控制器30控制回转机械执行防撞指令。该回转防撞系统100能够准确判断吊件108所处的位置是否位于易撞区，若吊件108进入易撞区能够及时控制回转机械执行防撞指令，比如减速行驶或停止运动等，且报警器40发出报警信号提示驾驶员，以避免碰撞事故的发生，大大提高了回转机械作业的安全性。

本实施例中，起重机200的回转组件102包括传动件71、回转支座73和圆筒75，驱动电机与传动件71传动连接，传动件71与回转支座73连接，臂架105与回转支座73连接，传动件71带动回转支座73转动，臂架105承载吊件108随回转支座73一起做回转运动。圆筒75设于传动件71和回转支座73的下方，在传动件71转动过程中固定不动。

可选地，回转位置检测组件10包括第一检测元件和第二检测元件，第一检测元件和第二检测元件能够相对运动；第一检测元件用于与吊件108同步转动，第一检测元件运动至靠近第二检测元件，第一检测元件向控制器30发出第一信号。第二检测元件固定安装在起重机200的底座140上，用于标记易撞区；第一检测元件安装在起重机200的回转支座73上，当起重机200的臂架105承载吊件108做回转运动时，回转支座73转动，第一检测元件随回转支座73一起转动，第一检测元件转过的角度与吊件108转过的角度相同，可选地，第一检测元件始终与吊件108的相对位置固定不变，第一检测元件所处的回转位置即吊件108所处的回转位置。当第一检测元件转动至靠近第二检测元件，表明吊件108已进入易撞区。容易理解，第一检测元件和第二检测元件可以是磁感应器件、光感应器件等，这里不作具体限定。

图3为本发明具体实施例提供的回转防撞系统100的回转位置检测组件10的安装位置示意图，图4为本发明具体实施例提供的回转防撞系统100的回转位置检测组件10的第一视角的安装结构示意图，图5为图3的A处的局部放大图，请参照图3至图5。

本实施例中，第一检测元件包括磁感应开关110，第二检测元件包括磁感应块120；磁感应开关110安装在回转支座73上，为对磁感应开关110起到保护作用，本实施例将磁感应开关110安装在圆筒75内。磁感应块120安装在底座140上，也位于圆筒75内，在回转过程中固定不动。磁感应开关110可以随回转支座73一起转动，并能在转动至靠近磁感应块120时向控制器30发出第一信号。

本实施例中，回转支座73上设有第一支架130，磁感应开关110设置在第一支架130上。第一支架130包括相互连接的固定部131和安装部133，固定部131设置在回转支座73上，安装部133用于安装磁感应开关110。可选地，安装部133凸出固定部131设置，并伸入圆筒75内，以便于安装磁感应开关110。磁感应开关110与安装部133的连接方式包括但不限于粘接、焊接、螺纹连接、螺栓连接、卡接、铆接、磁性连接等，这里不作具体限定。同理，固定部131与回转支座73的连接方式也可以是上述列举的任一种。

图6为本发明具体实施例提供的回转防撞系统100的第二支架150的一种安装结构示意图，请参照图6。

底座140上设有第二支架150，磁感应块120设置在第二支架150上。可选地，底座140呈圆弧状，设于圆筒75内。底座140上设有多个安装孔141，第二支架150可拆卸地设于安装孔141中。第二支架150的数量为多个，每个第二支架150上均设有一个磁感应块120，第二支架150安装在不同的安装孔141内，以调整多个磁感应块120的距离。图中仅示出了两个第二支架150的情况，多个安装孔141均匀间隔设置，第二支架150与底座140通过安装孔141可拆卸连接，比如螺纹连接或卡接等。相邻两个安装孔141之间的距离为L，若需要调整两个第二支架150之间的距离，可以将第二支架150安装在不同的安装孔141中，且每次可以实现距离为L、2L、3L、……或nL的调整。可以通过两个第二支架150的安装位置调整，调节N极磁感应块120和S极磁感应块120之间的距离，以适应不同的应用场景，使用范围更广。当然，并不仅限于此，第二支架150也可以通过角钢等结构件固定，这里不作具体限定。

本实施例中将磁感应开关110和磁感应块120均设置在圆筒75内，避免受到外力撞击或暴露于水浸、强光照射等恶劣环境，能够对磁感应开关110和磁感应块120起到一定的保护作用。当磁感应开关110碰到磁感应块120时，触发器常闭信号点变为常开点，磁感应开关110将常开信号传给控制器30，控制器30接收到常开信号表明吊件108的回转的角度已进入易撞区，控制器30再结合吊件108的实际高度信息判断是否需要控制回转机械减速或停机。需要说明的是，当磁感应开关110转动到磁感应块120位置使得磁感应开关110发生信号变化的方式可以是两者接触或感应的方式，这里不作具体限定。

图7为本发明具体实施例提供的回转防撞系统100的回转位置检测组件10的一种分布方式结构示意图，请参照图7。

可选地，本实施例中，吊件108可以做360度的回转，既可以顺时针回转，也可以逆时针回转。当吊件108顺时针回转时，在起重机200的横梁101的一侧形成易撞区；当吊件108逆时针回转时，在起重机200的横梁101的另一侧形成易撞区。磁感应开关110包括第一开关111和第二开关113，磁感应块120包括第一磁块121、第二磁块123、第三磁块125和第四磁块127。其中，第一磁块121和第三磁块125均为N极磁块，第二磁块123和第四磁块127均为S极磁块。第一开关111、第一磁块121和第二磁块123作为顺时针回转作业的回转位置检测，第二开关113、第三磁块125和第四磁块127作为逆时针回转作业的回转位置检测。第一开关111和第二开关113间隔设置，第一磁块121和第二磁块123设于圆筒75内的一侧，且间隔设置，用于标记横梁101一侧的易撞区，比如，第一磁块121标记顺时针减速开始位置，第二磁块123标记顺时针防撞极限位置，即若吊件108的高度位置处于易撞状态，当第一开关111转动至第一磁块121时，需要控制回转机械减速，并在第一开关111转动至第二磁块123之前减速至零，实现防撞。若第一开关111转动至第二磁块123时，回转速度还未减为零，则需要控制回转机械强制停机，以防止吊件108和横梁101发生碰撞。

类似地，第三磁块125和第四磁块127设于圆筒75内的另一侧，且间隔设置，用于标记横梁101另一侧的易撞区，比如，第三磁块125标记逆时针减速开始位置，第四磁块127标记逆时针防撞极限位置。当吊件108逆时针回转时，回转支座73也逆时针转动，带动第二开关113逆时针转动。若吊件108的高度位置处于易撞状态，当第二开关113转动至第三磁块125时，需要控制回转机械减速，并在第三开关转动至第四磁块127之前减速至零，实现防撞。若第二开关113转动至第四磁块127时，回转速度还未减为零，则需要控制回转机械强制停机，以防止吊件108和横梁101发生碰撞。需要说明的是，无论逆时针回转还是顺时针回转，控制回转机械强制停机时，该强制停机操作无需驾驶员人工操作，由控制器30自动控制，安全性更高。

可选地，第一开关111和第二开关113关于回转支座73的轴线对称设置，或呈30度、60度、90度角设置；第三磁块125和第二磁块123关于圆筒75的轴线对称设置，第四磁块127和第一磁块121关于圆筒75的轴线对称设置。当吊件108处于顺时针回转时，控制器30仅选择性识别第一开关111由于靠近第一磁块121或第二磁块123发生的信号变化；当吊件108处于逆时针回转时，控制器30仅选择性识别第二开关113由于靠近第三磁块125或第四磁块127发生的信号变化，从而实现两个方向回转的自动防撞控制。

需要说明的是，第一磁块121和第二磁块123之间的距离以及第三磁块125和第四磁块127之间的距离，可以根据实际工况以及实际的吊件108尺寸而定，其数量可以是两个或多个。磁感应开关110的数量也可以是两个或多个，一个磁感应开关110需要与两个磁感应块120配对使用，这里不作具体限定。

报警器40设置在起重机200的驾驶室104，报警器40与控制器30连接，控制器30用于在吊件108进入易撞区后控制报警器40发出警报信号。报警器40可以是声光报警器40，报警信号包括声音信号和光信号，提醒驾驶员谨慎操作。当然，并不进行与此，报警器40也可以是蜂鸣报警或振动报警等，这里不作具体限定。

可选地，高度检测组件20包括起升绝对值编码器，起升绝对值编码器设于起重机200的起升钢丝绳卷筒107末端，用于检测吊件108的实时高度并将高度信息发送至控制器30。本实施例中，吊件108通过吊绳106起吊，吊绳106采用钢丝绳，起升钢丝绳卷筒107用于控制吊绳106的收放，起升绝对值编码器安装在起升钢丝绳卷筒107末端，利用收放器收紧或释放吊绳106所转的圈数来计算吊件108的实际高度，并判断实时高度是否处于易撞状态。当然，并不仅限于此，吊件108的实际高度还可以通过雷达探测器、激光测距仪、电机增量编码器等进行测量，这里不作具体限定。

控制器30可以是通用处理器，包括但不限于中央处理器（Central ProcessingUnit，简称CPU）、网络处理器（Network Processor，简称NP）等；还可以是数字信号处理器（Digital Signal Processor，简称DSP）、专用集成电路（Application SpecificIntegrated Circuit ，简称ASIC）、现成可编程门阵列（Field－Programmable GateArray，简称FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。当然，控制器30也可以集成为PLC控制器30、单片机等。本实施例中控制器30采用PLC控制器30。

变频器50与回转机械的驱动电机连接，可以用于控制驱动电机的减速或停止。驱动电机能带动回转支座73转动，当驱动电机停止时，回转支座73停止转动，吊件108也停止回转。变频器50与控制器30连接，当若吊件108的回转位置处于易撞区，且吊件108的高度处于易撞状态，控制器30控制变频器50以使回转机械减速或停止运动。

本实施例提供的一种回转防撞系统100和起重机200，其具体工作原理如下：

当起重机200在承载吊件108进行回转作业时，以顺时针回转为例进行说明。当第一开关111转动到N极第一磁块121时，第一开关111的触发器常闭信号点变为常开点，磁感应开关110将常开信号传给控制器30，同时报警器40发出报警信号，以提示驾驶员吊件108已进入易撞区，控制器30结合起升绝对值编码器采集的实时高度信息，判断起重机200的当前做动作是否需要减速。当第一开关111转动到S极第二磁块123时，第二开关113的常闭信号变为常开信号，若当前吊件108的实时高度仍然是危险高度，即实时高度也处于易撞状态，则控制器30向变频器50发出抱闸指令，变频器50控制驱动电机停止工作，起重机200的回转支座73停止运动，吊件108停止回转。该回转防撞系统100可以无需驾驶员的干预实现安全抱闸，自动实现防撞功能。

当然，当第一开关111转动到N极第一磁块121时，起重机200也可以减速运行，低速运行进入易撞区并停止；或者在调整吊件108高度远离易撞区后再进行回转作业。当吊件108逆时针反向回转作业时，其防撞原理与上文描述一致，这里不再赘述。

需要说明的是，起重机200的驾驶室104内还设有使能元件60，使能元件60与控制器30连接，如果出现误动作时，可通过按压驾驶室104内的使能元件60解除，实现驾驶员的正常人工操作。使能元件60包括但不限于是按钮、旋钮或虚拟按键（如触摸屏上的触控键）等，这里不作具体限定。

综上所述，本发明提供的回转防撞系统100和起重机200，具有以下几个方面的有益效果：

本发明提供的回转防撞系统100和起重机200，结构简单，安装方便，便于调节，使用范围广，灵活度高，能够通过实时检测吊件108的回转位置信号以及高度位置信号，控制器30判断回转机械是否需要减速或停机，确保吊件108在回转作业时自动避开与横梁101的易撞区，防止吊件108与横梁101发生碰撞，提高吊件108回转作业的安全性，避免不必要的碰撞事故发生，自动化程度高。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改、组合和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种回转防撞系统，其特征在于，应用于回转机械；所述回转防撞系统包括回转位置检测组件（10）、高度检测组件（20）和控制器（30）；所述回转位置检测组件（10）安装在所述回转机械的回转组件（102）上，用于检测所述回转机械承载的吊件（108）的回转位置；所述高度检测组件（20）用于检测所述吊件（108）的高度；

所述回转位置检测组件（10）和所述高度检测组件（20）分别与所述控制器（30）连接，所述控制器（30）用于接收所述吊件（108）的回转位置信息和高度信息，并判断所述吊件（108）的回转位置是否处于易撞区；

若所述吊件（108）的回转位置处于所述易撞区，且所述吊件（108）的高度处于易撞状态，所述控制器（30）控制所述回转机械执行防撞指令。

2.根据权利要求1所述的回转防撞系统，其特征在于，所述回转位置检测组件（10）包括第一检测元件和第二检测元件，所述第一检测元件和所述第二检测元件能够相对运动；所述第一检测元件用于与所述吊件（108）同步转动，所述第一检测元件运动至靠近所述第二检测元件，所述第一检测元件向所述控制器（30）发出第一信号。

3.根据权利要求2所述的回转防撞系统，其特征在于，所述第一检测元件包括磁感应开关（110），所述第二检测元件包括磁感应块（120）；所述磁感应开关（110）安装在所述回转组件（102）上，所述磁感应块（120）安装在底座（140）上，所述磁感应开关（110）能在转动至靠近所述磁感应块（120）时向所述控制器（30）发出所述第一信号。

4.根据权利要求3所述的回转防撞系统，其特征在于，所述回转组件（102）上设有第一支架（130），所述磁感应开关（110）设置在所述第一支架（130）上。

5.根据权利要求3所述的回转防撞系统，其特征在于，所述底座（140）上设有第二支架（150），所述磁感应块（120）设置在所述第二支架（150）上。

6.根据权利要求5所述的回转防撞系统，其特征在于，所述底座（140）上设有多个安装孔（141），所述第二支架（150）可拆卸地设于所述安装孔（141）中；所述第二支架（150）的数量为多个，每个所述第二支架（150）上均设有一个所述磁感应块（120），所述第二支架（150）安装在不同的所述安装孔（141）内，以调整多个所述磁感应块（120）之间的距离。

7.根据权利要求1所述的回转防撞系统，其特征在于，还包括报警器（40），所述报警器（40）与所述控制器（30）连接，所述控制器（30）用于在所述吊件（108）进入所述易撞区后控制所述报警器（40）发出警报信号。

8.根据权利要求1所述的回转防撞系统，其特征在于，所述高度检测组件（20）包括起升绝对值编码器，所述起升绝对值编码器设于所述回转机械的起升钢丝绳卷筒（107）末端，用于检测所述吊件（108）的实时高度并将所述高度信息发送至所述控制器（30）。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的回转防撞系统，其特征在于，还包括变频器（50），所述变频器（50）与所述控制器（30）连接，当若所述吊件（108）的回转位置处于所述易撞区，且所述吊件（108）的高度处于所述易撞状态，所述控制器（30）控制所述变频器（50）以使所述回转机械减速或停止运动。

10.一种起重机，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的回转防撞系统。

Images