CN113734995B - 一种全自动顶升加节的塔式起重机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全自动顶升加节的塔式起重机，包括控制系统、顶升加节系统和监控系统；控制系统和顶升加节系统连接，顶升加节系统和监控系统连接，监控系统和控制系统连接；其中，所述控制系统用于控制顶升加节系统，所述顶升加节系统在控制系统的控制下实现塔机顶升加节的操作，所述监控系统用于监控所述顶升加节系统的操作并将信号反馈给控制系统。本发明通过控制系统控制顶升加节系统的各个子系统的协调配合，利用监控系统监测反馈，最终可显现塔机的全自动加节顶升；本发明所述设备的应用，可减少人工投入，实现塔机顶升加节的安全、高效、自动化和可视化。

Description

一种全自动顶升加节的塔式起重机

技术领域

本发明属于塔式起重机技术领域，具体涉及一种全自动顶升加节的塔式起重机。

背景技术

随着施工技术的飞速发展，建筑施工对塔机(塔式起重机)的技术性能要求越来越高，尤其是对塔机的安全性能要求更高。由于施工现场塔机安全事故的不断发生，塔机安全性能越来越得到重视。

目前塔机是依靠人工在塔机上操作实现塔机的顶升加节，拆装销轴、挂靴、撑脚的运动均为人工操作。此种顶升加节方式，依赖人工程度高，顶升效率低，对人的危险性较大，且事故发生率较高。针对上述问题，塔机行业内也采取了一系列的方式控制顶升过程事故的发生。主要表现如下两个方式：一是增加安全监控系统、安拆保护系统，实时监控塔机顶升各个运动部件的运行状态。二是加强施工现场的管理，提升作业人员整体素质。即应用监控系统，监控塔机操作人员和塔机的工作状况。

此两种方式能够通过现场管理和监控系统，实时防控顶升事故的发生，一定程度上降低事故的发生率，但未能从根本上解决塔机顶升加节时的安全隐患。因此，有必要针对塔机顶升加节自动控制系统进行研究并进行方案设计。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本发明旨在提供一种全自动顶升塔式起重机。

为了实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

一种全自动顶升加节的塔式起重机，包括控制系统、顶升加节系统和监控系统；控制系统和顶升加节系统连接，顶升加节系统和监控系统连接，监控系统和控制系统连接；其中，所述控制系统用于控制顶升加节系统，所述顶升加节系统在控制系统的控制下实现塔机顶升加节的操作，所述监控系统用于监控所述顶升加节系统的操作并将信号反馈给控制系统。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述顶升加节系统包括标准节自动吊装子系统，吊臂自动配平子系统、标准节自动引进子系统、销轴自动拆装子系统和套架自动顶升子系统，控制系统和上述各子系统连接，上述各子系统和监控系统连接；其中，标准节自动吊装子系统用于控制吊装件和标准节连接实现标准节的自动吊装，吊臂自动配平子系统用于控制变幅小车移动进而实现吊臂的自动配平，标准节自动引进子系统用于控制引进小车和吊装件连接、控制引进小车引进距离进而实现标准节自动引入套架，自动拆装销轴子系统用于销轴自动拆装进而实现塔身和标准节的拆装、塔身和回转的拆装、套架和回转的拆装，套架自动顶升子系统用于实现套架自动顶升，从而实现塔机的全自动顶升加节。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述标准节自动吊装子系统还包括吊装驱动机构、吊钩、吊装件、卡接件驱动机构和卡接件；其中，吊装驱动机构通过钢丝绳和吊钩连接并驱动吊钩竖直移动；吊钩和吊装件连接，吊装驱动机构驱动吊钩自动开合，实现和吊装件的拆装；吊装件上设有卡接件，卡接件在卡接件驱动机构的驱动下实现和标准节的拆装。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述卡接件包括机械臂和卡爪，所述机械臂一端和所述卡爪连接、另一端和卡接件驱动机构连接，所述卡爪和所述标准节连接，所述标准节上设有和所述卡爪配接的装夹块；所述吊装件下方设有连接板，所述连接板和所述机械臂的中部通过转轴连接；所述卡接件驱动机构向下运动带动机械臂运动进而带动卡爪向四周延伸和标准节卡接，所述卡接件驱动机构向上运动带动机械臂运动进而带动卡爪收回和标准节松开卡接。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述吊臂自动配平子系统包括水平仪、变幅小车和变幅小车驱动机构；其中，水平仪位于塔机上支座的水平面上用于检测上支座水平面的水平度，水平仪将检测的信息通过监控系统传输至控制系统，控制系统根据水平仪反馈的信息控制变幅小车驱动机构驱动变幅小车沿吊臂水平移动，实现吊臂的自动配平。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述标准节自动引进子系统包括引进小车、旋锁、旋锁驱动机构、引进驱动机构、导轨；其中，旋锁位于引进小车的下方，在旋锁驱动机构的驱动下实现和吊装件的拆装，引进小车上设有引进驱动机构，引进小车上方设有导轨，引进小车在引进驱动机构的带动下沿导轨水平移动，进而带动吊装件和标准节移动，将标准节引入套架安装位置。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述旋锁驱动机构包括和旋锁连接的摇杆、和所述摇杆的另一端连接的液压缸的液压杆、和所述液压缸的另一端连接并将其固定在引进小车底部的定位桩；当液压杆伸缩时带动旋锁旋转，旋锁旋转实现和锁孔的拆装。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述引进小车驱动机构包括位于引进小车上的电机、和电机配接的齿轮、和所述齿轮配接的齿条；所述齿条固定在导轨下方，所述引进小车通过挂板和导轨连接；当电机启动时带动齿轮在齿条上转动，实现驱动引进小车沿导轨滑动。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述标准节自动引进子系统还包括光栅尺，所述光栅尺位于导轨上；所述光栅尺测量的信息反馈给监控系统，所述监控系统将信息反馈给控制系统，控制系统的引进小车驱动模块控制引进小车驱动机构精准控制引进小车的运行距离。

根据本申请实施例提供的技术方案，引进小车下方连接有若干导向插板，吊装件的顶部开设有若干和所述导向插板配接导向槽。

本发明具有如下有益效果：

本发明提供了一种全自动顶升塔式起重机，包括塔机结构、自动驾驶系统、标准节自动吊装系统，自动引进系统，自动配平系统，销轴自动拆装系统，套架自动顶升系统，以及监控系统和电气控制系统，通过各个系统协调配合，利用监控系统检测反馈，实现塔机顶升的安全、高效、自动化和可视化，经过控制系统的控制，最终可实现塔机全自动顶升。此项系统在国际上属首创，此项系统由于实现了塔机的全自动顶升，减少人工的利用，因此也极大的提升了塔机的安全性能，提高了塔机顶升的工作效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1-2是本发明实施方式所述的塔式起重机的结构连接框图；

图3是本发明实施方式所述的塔式起重机的部分结构示意图；

图4是本发明实施方式所述的标准节自动吊装子系统和标准节自动引进子系统部件结构示意图；

图5是本发明实施方式所述的吊装驱动机构的部分结构示意图；

图6-7是本发明实施方式所述的吊装件、卡接件和卡接件驱动机构的结构示意图；

图8是本发明实施方式所述的旋锁驱动机构的结构示意图；

图9是本发明实施方式所述的引进小车和引进驱动机构的结构示意图；

图10是本发明实施方式所述的销轴自动拆装子系统的部件结构示意图；

图11是本发明实施方式所述的套架自动顶升子系统的部件结构示意图。

附图标记：

1、标准节；2、套架；3、塔身；4、顶升块；5、顶升横梁；

110、吊装驱动机构；120、吊钩；130、吊装件；140、卡接件；150、卡接件驱动机构；

111、吊装驱动电机；112、牵引装置；113、钢丝绳；

131、锁孔；1311、开口；1312、开槽；132、导向槽；

141、机械臂；142、卡爪；143、连接板；144、装夹块；

151、油缸；152、油杆；153、油杆顶头；154、液压站；155、出油口；

21、吊臂；22、平衡臂；23、变幅小车；

310、引进小车；320、旋锁；330、旋锁驱动机构；340、引进驱动机构；350、导轨；360、挂板；

331、摇杆；332、液压缸；333、液压杆；334、定位桩；

341、电机；342、齿轮；343、齿条；

410、自动抓取销轴机构；420、销轴；430、销轴库；440、液力驱动机构；

510、挂靴机构；520、挂靴驱动机构；530、撑脚机构；540、撑脚驱动机构；550、导向轨；560、顶升液压缸。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种全自动顶升加节的塔式起重机，包括控制系统、顶升加节系统和监控系统；控制系统和顶升加节系统连接，顶升加节系统和监控系统连接，监控系统和控制系统连接；其中，所述控制系统用于控制顶升加节系统，所述顶升加节系统在控制系统的控制下实现塔机顶升加节的操作，所述监控系统用于监控所述顶升加节系统的操作并将信号反馈给控制系统。

请进一步的参考图1，控制系统根据内部程序及监控系统反馈的信息，对顶升加节系统发出指令，控制顶升加节系统的自动运行，进而实现塔机的全自动顶升加节操作。

顶升加节系统实现塔机顶升加节作业。

监控系统和设置在顶升加节系统中相应位置的距离传感器、位置传感器、图像传感器、重量传感器连接，并将传感器检测的信息反馈给控制系统，方便控制系统监控塔机各相应关键部件、位置距离等信息，进而监控塔机运行情况和顶升情况，帮助人员通过远程了解塔机情况。如果遇到故障，排出故障后继续正常进行作业。

由于实现了塔机的全自动顶升加节的操作，无需人工频繁上下塔机，提高了人员安全性，同时也降低了人力成本。

在本发明一优选实施方式中，所述顶升加节系统包括标准节自动吊装子系统，吊臂自动配平子系统、标准节自动引进子系统、销轴自动拆装子系统和套架自动顶升子系统，控制系统和上述各子系统连接，上述各子系统和监控系统连接；其中，标准节自动吊装子系统用于控制吊装件和标准节连接实现标准节的自动吊装，吊臂自动配平子系统用于控制变幅小车移动进而实现吊臂的自动配平，标准节自动引进子系统用于控制引进小车和吊装件连接、控制引进小车引进距离进而实现标准节自动引入套架，自动拆装销轴子系统用于销轴自动拆装进而实现塔身和标准节的拆装、塔身和回转的拆装、套架和回转的拆装，套架自动顶升子系统用于实现套架自动顶升，从而实现塔机的全自动顶升加节。

具体地，在此过程中，监控系统实时监控各子系统部件的运行情况，通过安装在各子系统上的距离传感器、位置传感器和图像传感器传送的信息反馈给控制系统，方便控制系统监测各子系统的运行情况从而控制各子系统的动作。监控系统包括安装在各个子系统上的视频监测装置，将各个系统的运行实时画面传输至控制系统，工作人员根据画面得知整个塔机的运行情况，并根据实际情况，对顶升的运行和升降进行人工干预。如果遇到塔身卡阻、电缆夹拉挤伤、驱动机构未驱动部件到位等故障时，第一时间排除故障，然后继续正常进行工作。同时一个视频监测装置监控一个或多个运行部件，进行画面收集，并传输至控制系统终端成像，工作人员得以更加直观的观测顶升加节状况。

请进一步的参考图2，所述控制系统包括吊装驱动模块、卡接驱动模块、变幅小车驱动模块、旋锁驱动模块、引进驱动模块、抓取销轴驱动模块、液力驱动模块、挂靴驱动模块、撑脚驱动模块、顶升液压缸驱动模块；所述标准节吊装子系统包括吊装驱动机构、卡接驱动机构、距离传感器、位置传感器；所述吊臂自动配平子系统包括变幅小车驱动机构、水平仪；所述标准节自动引进子系统包括旋锁驱动机构、引进驱动机构、光栅尺；所述销轴自动拆装子系统包括自动抓取销轴机构、液力驱动机构；所述套架自动顶升子系统挂靴驱动机构、撑脚驱动机构和顶升液压缸；

其中，

所述吊装驱动模块和吊装驱动机构连接，控制吊装驱动机构的动作；卡接驱动模块和卡接驱动机构连接，控制卡接驱动机构的动作；变幅小车驱动模块和变幅小车驱动机构连接，控制变幅小车驱动机构的动作；旋锁驱动模块和旋锁驱动机构连接，控制旋锁驱动机构的动作；引进驱动模块和引进驱动机构连接，控制引进驱动机构的动作；抓取销轴驱动模块和自动抓取销轴机构连接，控制自动抓取销轴机构的动作；液力驱动模块和液力驱动机构连接，控制液力驱动机构的动作；挂靴驱动模块和挂靴驱动机构连接，控制挂靴驱动机构的动作；撑脚驱动模块和撑脚驱动机构连接，控制撑脚驱动机构的动作；顶升液压缸驱动模块和顶升液压缸连接，控制顶升液压缸液压杆的动作；距离传感器、位置传感器、水平仪、光栅尺分别和监控系统连接，将检测到的信息传递给监控系统，监控系统将收集到的信息以及图像传感器采集的信息反馈给控制系统，控制系统根据反馈的信息进一步控制各个子系统的操作。

其中，自动拆装销轴子系统用于销轴自动拆装进而实现塔身和标准节的拆装、塔身和回转的拆装、套架和回转的拆装。此处塔身和标准节的拆装，指的是塔身和待安装标准节的拆装，安装好的标准节组成了塔身。

在本发明一优选实施方式中，所述标准节自动吊装子系统还包括吊装驱动机构、吊钩、吊装件、卡接件和卡接件驱动机构；其中，吊装驱动机构位于塔式起重机上，吊装驱动机构通过钢丝绳和吊钩连接并驱动吊钩移动；吊钩和吊装件连接，吊钩在吊装驱动组件的作用下实现和吊装件的拆装；吊装件上设有卡接件，卡接件和卡接件驱动机构连接并在卡接件驱动机构的驱动下实现和标准节的拆装。

请进一步参考图4，吊装驱动机构包括吊装驱动电机和牵引装置，所述牵引装置缠绕牵引钢丝绳，钢丝绳的另一端连接吊钩。所述驱动电机位于吊臂靠近臂根处。控制系统通过卡接件驱动模块控制卡接件驱动机构动作实现吊装件和标准节的卡接连接和松开连接；控制系统通过吊装件驱动模块控制吊装件驱动机构控制吊钩移动勾住吊装件，实现吊钩和吊装件拆装；控制系统通过吊装件驱动模块控制吊装件驱动机构的吊装驱动电机启停控制牵引装置转动使得钢丝绳延长或者收回，带动吊装架的竖直移动，进而实现标准节抓取和竖直起升动作，达到标准节的自动吊装。

此处应当可以理解的是吊装驱动模块主要通过控制吊装驱动电机和吊钩的开合，实现吊装件的抓取和起升动作。

在本发明一优选实施方式中，所述卡接件包括机械臂和卡爪，所述卡爪一端和标准节连接、另一端和机械臂连接，所述机械臂另一端和卡接件驱动机构连接；所述标准节上设有和所述卡爪配接的装夹块；所述吊装件下方设有连接板，所述连接板和所述机械臂的中部通过转轴连接；所述卡接件驱动机构向下运动带动机械臂运动进而带动卡爪伸入装夹块中，所述卡接件驱动机构向上运动带动机械臂运动进而带动卡爪收回，实现吊装件和标准节的拆装。

请进一步参考图5，当机械臂在卡接件驱动机构的带动下移动时，所述卡爪向四周移动，卡爪伸入标准节的装夹块内部，实现吊装件和标准节的卡接连接。此种卡接件驱动机构带动和标准节卡接的方式快捷方便，工作效率提高。

具体地，如图5所示，所述机械臂有四组，标准节上的装夹块也有四个，与装夹块卡接的卡爪也有四个，通过四组机械臂的卡爪和装夹块连接的结构，实现吊装件和标准节的卡接，稳固安全。

请进一步的参考图6，所述卡接件驱动机构包括位于所述吊装件内部的驱动油缸、位于所述吊装件下方的油杆顶头；所述油缸的油杆可伸出吊装件底部和所述油杆顶头顶接。所述油杆伸出时顶住位于所述吊装组件下方的油杆顶头，所述油杆顶头的侧壁和所述机械臂连接，当所述油杆伸出油缸并顶住所述油杆顶头向下方移动时带动所述机械臂移动，进而带动卡爪向标准节方向移动，卡爪伸入装夹块将标准节卡紧。所述吊装件内部还设有液压站，所述液压站的两个出油口和所述油缸连接。当液压站给位于相对靠上的出油口注油时，油杆在油压的作用下伸出油缸并顶住油杆顶头向下方移动进而带动机械臂移动将标准节卡紧；当液压站给位于相对靠下的出油口注油时，油杆在油压的作用下缩回油缸并和油杆顶头松开进而机械臂得以回转从而将标准节松开卡紧。

此处，应当可以理解的是，控制系统的卡接件驱动模块主要通过驱动卡接件驱动机构的液压站进而控制卡接件驱动机构的卡接动作。当卡接件和标准节卡接后，吊装件和标准件实现连接，进而吊装驱动机构通过控制吊装件抓取和起升动作，进而带动标准件的抓取和起升动作。

在本发明一优选实施方式中，所述吊臂自动配平子系统包括水平仪、变幅小车和变幅小车驱动机构；其中，水平仪位于塔机上支座的水平面上用于检测上支座水平面的水平度，水平仪将检测的信息通过监控系统传输至控制系统，控制系统根据水平仪反馈的信息控制变幅小车驱动机构驱动变幅小车沿吊臂水平移动，实现吊臂的自动配平。

具体地，如图3所示，水平仪检测的信息为塔机前后力矩的差值，通过监控系统将此信息反馈至控制系统，控制系统的变幅小车驱动模块控制变幅小车驱动机构驱动变幅小车沿吊臂做水平移动，调整吊臂方向的力矩值，直至前后力矩相同，至此实现吊臂的自动配平。

塔式起重机在顶升时因为塔机上半部分和下半部分没有牢固的连接，就需要将塔机起重臂向前倾的力矩和塔机平衡臂后仰起的力矩平衡，保证塔机不倒，而配平的方法就是调整塔机吊臂上变幅小车的位置，来使力矩平衡。

在本发明一优选实施方式中，所述标准节自动引进子系统包括引进小车、旋锁、旋锁驱动机构、引进驱动机构、导轨；其中，旋锁位于引进小车的下方，在旋锁驱动机构的驱动下实现和吊装件的拆装，引进小车上设有引进驱动机构，引进小车上方设有导轨，引进小车在引进驱动机构的带动下沿导轨水平移动，进而带动吊装件和标准节移动，将标准节引入套架安装位置。

请进一步的参考图7，具体地，当位于引进小车下方的旋锁伸入位于吊装件上方的锁孔后旋转实现引进小车和吊装件的固定，当旋锁反向旋转和锁孔分开实现引进小车和吊装件的拆卸。

具体地，如图1所示，所述旋锁和与之配接的锁孔的数量均为四个，旋锁和锁孔的一方面实现吊装组件和引进小车的紧密连接，另一方面保证标准节的连接紧固和定位的准确。所述旋锁可以旋转，所述锁孔顶部设有开口，所述开口用于将所述旋锁的锁头进入锁孔内部,所述锁孔的对侧壁设有开槽，所述开槽用于和进入锁孔内部旋转后的旋锁端部。即，旋锁端部从开口进入角件，旋锁端部在锁孔内部旋转和开槽卡接实现吊装组件和引进小车的连接；旋锁端部在锁孔内部反向旋转从开口处和角件脱离实现吊装件和引进小车的分开。

具体地，吊装件和标准件设有用于检测机械臂和每根标准节距离的距离传感器，到达阈值后，锁定液压缸，进行起吊；引进小车和吊装件之间设有检测引进小车和吊装件距离的距离传感器，距离过近时报警，提升速度降低，旋锁和锁孔配接；引进小车四个旋锁上设有重量传感器监测每个旋锁承受的重量，当每个旋锁的重量相同且总重量为一节标准节和机械臂的综合，则可松开吊装件和吊钩的连接。

在本发明一优选实施方式中，所述旋锁驱动机构包括和旋锁连接的摇杆、和所述摇杆的另一端连接的液压缸的液压杆、和所述液压缸的另一端连接并将其固定在引进小车底部的定位桩；当液压杆伸缩时带动旋锁旋转，旋锁旋转实现和锁孔的拆装。

请进一步地参考图7和图8，吊装件在竖向移动过程中，使得旋锁端部进入所述锁孔后，此时所述液压杆伸出液压缸推动摇杆带动旋锁转动，旋锁端部和开槽卡接，进而实现将所述引进小车和吊装件连接；所述液压杆缩回液压缸拉动摇杆带动锁头回转，锁头和开槽松开卡接，进而旋锁从开口和锁孔分离，引进小车和吊装件松开连接。

控制系统通过旋锁驱动模块控制旋锁驱动机构驱动旋锁旋转，进而实现位于引进小车下方的旋锁和位于吊装件上方的锁孔的拆装，使得引进小车和吊装件实现自动拆装。

此处应当可以理解的是，控制系统通过旋锁驱动模块控制液压缸的动作来实现旋锁的旋转，进而实现吊装件和引进小车的拆装。

在本发明一优选实施方式中，所述引进小车驱动机构包括位于引进小车上的电机、和电机配接的齿轮、和所述齿轮配接的齿条；所述齿条固定在导轨下方，所述引进小车通过挂板和导轨连接；当电机启动时带动齿轮在齿条上转动，实现驱动引进小车沿导轨滑动。

如图9所示，采用齿轮齿条滑块的机构牵引标准节准确控制位移进入塔机套架，代替人工手工推拉，省时省力。引进小车上的电机驱动齿轮在与齿轮啮合的齿条上转动，带动引进小车在导轨上滑动进而带动标准节运动，使得标准节到达待安装位置。

控制系统通过引进小车驱动模块控制引进小车驱动机构驱动引进小车沿导轨水平移动，进而实现控制标准节自动引进套架。

此处应当可以理解的是，控制系统通过引进驱动模块控制电机的开启进而实现标准节自动引入套架待安装位置。

此时，旋锁驱动机构控制引进小车和吊装件的拆装连接，引进驱动机构控制引进小车的移动和停止，进而实现将待安装的标准节引入预设位置，即套架中、塔身上方的待安装位置。

在本发明一优选实施方式中，所述标准节自动引进子系统还包括光栅尺，所述光栅尺位于导轨上；所述光栅尺测量的信息反馈给监控系统，所述监控系统将信息反馈给控制系统，控制系统的引进小车驱动模块控制引进小车驱动机构精准控制引进小车的运行距离。

具体地，光栅尺是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置，用作直线位移或角位移的检测，其测量出的信号为数字脉冲，具有检测范围大，检测精度高，相应速度快的特点。

具体地，当导轨上的光栅尺读数达到设定数值时，监控系统反馈给控制系统，控制系统的引入驱动模块驱动引入驱动机构即电机停止工作，引进小车停止运行，开始落下上塔部分。具体地，光栅尺用于精准测量引进小车的运行距离。设定的数值根据标准节的起升位置、标准节的待安装位置之间距离计算得出，此时即可以通过位于导轨上的光栅尺读数达到设定数值来判断到达预设位置，则控制引进电机启停，从而精准控制标准节的位置，将标准节引入套架待安装位置、塔身的正上方。

在本发明一优选实施方式中，引进小车下方连接有若干导向插板，吊装件的顶部开设有若干和所述导向插板配接导向槽。

具体地，在吊装件竖向移动过程中所述导向插板插入所述导向槽实现所述吊装组件和所述引进小车的快速对准和安装。

具体地，所述导向插板和所述引进小车的连接处设有加强筋板，结构更加稳固。所述导向插板的数量为四个，均匀分布在所述引进小车的底部，所述吊装件的顶部相应位置处设有相应数量的导向槽，进一步实现吊装组件和引进小车的快速对准定位。

在吊装件靠近引进小车的过程中，将导向插板插入所述导向槽，实现吊装组件和引进小车的第一次对准定位，将旋锁插入所述锁孔，实现实现吊装件和引进小车的第二次对准定位。导向插板和旋锁的双重定位结构，保证标准节的定位的速度和效率。

请进一步的参考图10，所述销轴自动拆装子系统包括位于套架上的自动抓取销轴机构、液力驱动机构、销轴和销轴库；其中，液力驱动机构用于拆卸塔身和下支座连接的销轴、将抓取的销轴安装至待安装标准节的销轴安装孔处，自动抓取销轴机构抓取拆卸的销轴放回销轴库、从销轴库抓取销轴安装。实现销轴的自动拆装，进而实现已安装在塔身上的标准节和套架的拆卸、待安装的标准节和套架的安装。

此处，液力驱动机构在控制系统的液力驱动模块控制下安装或者拆卸销轴，自动抓取销轴机构在控制系统的抓取销轴驱动模块的控制下抓取销轴。

销轴自动拆装子系统，可靠性高，能够方便快捷地实现塔式起重机顶升加节过程中销轴的安装与拆卸，在使用时，将该系统安装在塔式起重机套架上，将销轴按照一定方向和次序存放在销轴库内，通过自动抓取机构将销轴转运至液力驱动机构处，液力驱动机构带动销轴插入标准节销轴安装孔内即可完成销轴的安装，安装效率高，节省人力和物力，与人工拆装销轴相比，能够有效避免人为因素所造成的重大伤亡事故的发生，有效降低安装风险。

请进一步的参考图11，所述套架自动顶升子系统包括安装在套架上的挂靴机构、挂靴驱动机构、撑脚机构、撑脚驱动机构、顶升液压缸和导向轨；其中，撑脚机构固定在套架上，一对导向轨竖直固定在套架两侧，一对导向轨上连接顶升横梁的两端；顶升横梁连接在顶升液压缸的一端，顶升液压缸的另一端连接在套架的横梁上；挂靴机构与顶升横梁铰接；挂靴驱动机构用于驱动挂靴机构和顶升横梁锁紧；撑脚驱动机构用于和顶升块锁紧；通过撑脚驱动机构控制撑脚机构动作、挂靴驱动机构控制挂靴机构动作、顶升液压缸的动作实现套架的自动顶升。

具体地，控制模块包括挂靴驱动模块、撑脚驱动模块和顶升液压缸驱动模块，通过控制系统的挂靴驱动模块驱动挂靴驱动机构驱动挂靴机构的动作，通过控制系统的撑脚驱动模块驱动撑脚驱动机构驱动撑脚机构动作，顶升液压缸驱动模块驱动顶升液压缸液压杆的动作。

所述套架自动顶升子系统还包括距离传感器，距离传感器通过监控系统将撑脚装置和标准节的距离、油缸外侧和顶升横梁的距离，并量距离信息反馈给控制系统，控制系统根据设定的预制控制相应的驱动机构的动作。

通过监控模块对撑脚机构、挂靴机构、顶升液压缸以及套架的运行状态进行检测，并将检测信号反馈至控制模块，控制模块通过分别向挂靴驱动结构、撑脚驱动结构及顶升液压缸发送控制信号，实现起重机自动将标准节叠加在套架内侧的标准节上，提高了起重机顶升的工作效率，节省人力成本，提高操作的安全性；另外在顶升液压缸带动挂靴机构移动的过程中，由于连接在顶升液压缸上的顶升横梁的两端连接在竖直设置的导向轨上，使得顶升横梁在移动过程中沿着导向轨竖直移动，因此使得顶升横梁在导轨的约束下竖直移动，从而增加整个顶升装置移动的稳定性及安全性。

应用场景：控制系统根据写入的控制程序发出部件动作指令，监控系统通过执行元件收集的信息，分析信息并反馈给控制系统，形成闭环控制系统，可安全可靠的进行顶升加节作业。

1.吊装标准节，吊装件落下，使得机械臂下落至与标准节配位，液压缸驱动机械臂伸出卡爪，缓慢插入标准节装夹块，此时距离传感器监控机械臂与每根标准节主肢的距离，达到阈值后，锁定液压缸，进行起吊。当引进小车下方的距离传感器检测报警时，提升速度降低，吊装件锁孔与引进小车旋锁配合后，旋锁转动，与锁孔锁牢。牵引装置微动下放钢丝绳，引进小车四个旋锁上的重量传感器检测每个旋锁承受重量，如每个旋锁的重量相同且总重量为一节标准节的重量与机械臂的总合，则可完全松开牵引装置。

2.塔机配平，标准节放在引进小车上后，塔机吊钩吊装一节标准节，作为平衡配重。水平仪检测上支座的水平度，反馈塔机平衡信息，控制系统自动改变变幅小车在吊臂上的位置，当水平仪检测为水平状态时，配平完成。

3.拆卸销轴，配平完成后，液力驱动装置将塔身与下支座的连接销轴拔出，自动抓取销轴装置锁住销轴，液力驱动装置端部旋转，松开销轴，抓取销轴装置将销轴放至销轴库，销轴库端部锁头将销轴卡锁。

4.顶升，挂靴装置与标准节顶升块锁固，距离传感器检测挂靴与标准节距离，距离在设定阈值之内，则撑脚装置打开。距离传感器检测撑脚装置与标准节的距离，在设定阈值内，则顶升液压油缸伸出，顶起上塔部分，此时，顶升横梁沿导向轨竖直运动，距离传感器检测油缸筒外侧与顶升横梁的距离，达到设定阈值，顶升液压油缸停止运行。撑脚装置与顶升块锁固，距离传感器检测撑脚与标准节距离，距离在设定阈值之内，则挂靴装置打开。顶升液压油缸回收，收至初始长度。上述步骤为顶升的一个循环，重复此循环，直至上塔顶起高度满足一个标准节的引进，下支座下方的距离传感器检测下支座与塔身上端面的距离，此时距离达到设定阈值。

5.引进标准节，引进驱动机构驱动引进小车沿引进导轨运行，将标准节引入塔身正上方，导轨上的光栅尺读数，达到设定数值时，驱动机构停止工作，小车停止运行，开始落下上塔部分。

6.落下上塔，挂靴装置与顶升块锁固，挂靴处距离传感器检测距离达到阈值时，则打开撑脚装置，撑脚装置处传感器，油缸动作。油缸收缩，上塔缓慢下降，油缸处距离传感器检测距离达到阈值时，停止油缸收缩。撑脚装置与顶升块锁固，撑脚处距离传感器检测距离达到阈值时，挂靴装置打开，挂鞋处传感器检测距离达到阈值时，油缸开始伸出，油缸处传感器达到设定阈值时，停止收缩。此时套架状态恢复到此步骤的初始状态。重复此循环步骤，直至引进的标准节落至塔身上位置，下支座下方的距离传感器检测距离达到设定阈值，退出引进小车。

7.装销轴，自动抓取销轴装置在销轴库抓取一根销轴，销轴库端部锁头旋转解锁，抓取装置旋转，将销轴引至标准节销轴孔处，液力驱动装置端部旋转，锁紧销轴，液力装置对销轴锤击，使销轴进入标准节安装孔。液力驱动装置端部旋转回收。同样方式装入销轴，使新引进标准节上边与下支座连接，下部与塔身连接。

以上七个步骤为塔机顶升加节一个标准节的过程，通过循环上述周期，以达到塔机升高的目的。

以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (7)

1.一种全自动顶升加节的塔式起重机，其特征在于，包括控制系统、顶升加节系统和监控系统；控制系统和顶升加节系统连接，顶升加节系统和监控系统连接，监控系统和控制系统连接；其中，

所述控制系统用于控制顶升加节系统，所述顶升加节系统在控制系统的控制下实现塔机顶升加节的操作，所述监控系统用于监控所述顶升加节系统的操作并将信号反馈给控制系统;

所述顶升加节系统包括标准节自动吊装子系统，吊臂自动配平子系统、标准节自动引进子系统、销轴自动拆装子系统和套架自动顶升子系统，控制系统和上述各子系统连接，上述各子系统和监控系统连接；其中，

标准节自动吊装子系统用于控制吊装件和标准节连接实现标准节的自动吊装，吊臂自动配平子系统用于控制变幅小车移动进而实现吊臂的自动配平，标准节自动引进子系统用于控制引进小车和吊装件连接、控制引进小车引进距离进而实现标准节自动引入套架，自动拆装销轴子系统用于销轴自动拆装进而实现塔身和标准节的拆装、塔身和回转的拆装、套架和回转的拆装，套架自动顶升子系统用于实现套架自动顶升，从而实现塔机的全自动顶升加节;

所述标准节自动吊装子系统还包括吊装驱动机构、吊钩、吊装件、卡接件和卡接件驱动机构；其中，

吊装驱动机构位于塔式起重机上，吊装驱动机构通过钢丝绳和吊钩连接并驱动吊钩移动；

吊钩和吊装件连接，吊钩在吊装驱动组件的作用下实现和吊装件的拆装；

吊装件上设有卡接件，卡接件和卡接件驱动机构连接并在卡接件驱动机构的驱动下实现和标准节的拆装;

所述卡接件包括机械臂和卡爪，所述卡爪一端和标准节连接、另一端和机械臂连接，所述机械臂另一端和卡接件驱动机构连接；所述标准节上设有和所述卡爪配接的装夹块；所述吊装件下方设有连接板，所述连接板和所述机械臂的中部通过转轴连接；

所述卡接件驱动机构向下运动带动机械臂运动进而带动卡爪伸入装夹块中，所述卡接件驱动机构向上运动带动机械臂运动进而带动卡爪收回，实现吊装件和标准节的拆装。

2.根据权利要求1所述的一种全自动顶升加节的塔式起重机，其特征在于，所述吊臂自动配平子系统包括水平仪、变幅小车和变幅小车驱动机构；其中，水平仪位于塔机上支座的水平面上用于检测上支座水平面的水平度，水平仪将检测的信息通过监控系统传输至控制系统，控制系统根据水平仪反馈的信息控制变幅小车驱动机构驱动变幅小车沿吊臂水平移动，实现吊臂的自动配平。

3.根据权利要求1所述的一种全自动顶升加节的塔式起重机，其特征在于，所述标准节自动引进子系统包括引进小车、旋锁、旋锁驱动机构、引进驱动机构、导轨；其中，旋锁位于引进小车的下方，在旋锁驱动机构的驱动下实现和吊装件的拆装，引进小车上设有引进驱动机构，引进小车上方设有导轨，引进小车在引进驱动机构的带动下沿导轨水平移动，进而带动吊装件和标准节移动，将标准节引入套架安装位置。

4.根据权利要求3所述的一种全自动顶升加节的塔式起重机，其特征在于，所述旋锁驱动机构包括和旋锁连接的摇杆、和所述摇杆的另一端连接的液压缸的液压杆、和所述液压缸的另一端连接并将其固定在引进小车底部的定位桩；当液压杆伸缩时带动旋锁旋转，旋锁旋转实现和锁孔的拆装。

5.根据权利要求3所述的一种全自动顶升加节的塔式起重机，其特征在于，所述引进驱动机构包括位于引进小车上的电机、和电机配接的齿轮、和所述齿轮配接的齿条；所述齿条固定在导轨下方，所述引进小车通过挂板和导轨连接；当电机启动时带动齿轮在齿条上转动，实现驱动引进小车沿导轨滑动。

6.根据权利要求3所述的一种全自动顶升加节的塔式起重机，其特征在于，所述标准节自动引进子系统还包括光栅尺，所述光栅尺位于导轨上；所述光栅尺测量的信息反馈给监控系统，所述监控系统将信息反馈给控制系统，控制系统的引进小车驱动模块控制引进小车驱动机构精准控制引进小车的运行距离。

7.根据权利要求3所述的一种全自动顶升加节的塔式起重机，其特征在于，引进小车下方连接有若干导向插板，吊装件的顶部开设有若干和所述导向插板配接导向槽。