CN202864769U - 起重机及其作业安全控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种起重机的作业安全控制系统，该控制系统包括电源、下车控制单元和上车控制单元，电源通过第一供电线路与发动机电子控制单元的电源输入端连接，通过第二供电线路与发动机电子控制单元的熄火信号输入端和上车控制器连接，上车控制单元包括急停开关和急停控制装置，急停控制装置根据急停开关所处的急停或复位档位，控制第一、第二供电线路的通断。这样，当起重机上车作业过程中出现紧急情况时，操作者能通过急停控制装置切断发动机ECU的供电，使发动机熄火，及时、有效、彻底地切断动力系统，保障人员、设备及周围作业环境的安全。在此基础上，本实用新型还提供了一种具有上述控制系统的起重机。

Description

起重机及其作业安全控制系统

技术领域

本实用新型涉及超重机，具体涉及一种起重机及其作业安全控制系统。

背景技术

起重机一般可按功能划分为下车行驶部分和上车作业部分两部分。下车行驶部分主要用于实现起重机的场地转移，上车作业部分主要用于实现重物的起吊、定位和放置。对于汽车起重机而言，则会设计下车驾驶室和上车驾驶室两个驾驶室，分别用于操作下车行驶部分和上车作业部分。

众所周知，中小吨位的起重机产品，下车行驶部分和上车作业部分是共用一套的动力系统（发动机）的。发动机由电子控制单元ECU控制其工作，ECU通过安装在发动机上的各传感器不断检测当前发动机工作参数、车辆运行状态参数，经过分析、运算，并与预先存储的相应参数进行比较，来控制发动机的启动、熄火以及运行所需的空燃比等多项参数，保证其安全、环保、可靠地运行。发动机的动力经过变速箱输出后分为两路：一路传递给下车行驶部分的底盘传动系统，另一路用于驱动液压油泵为上车作业部分提供动力，接通上车作业部分动力的过程称为取力，通过设置在上车驾驶室内的取力开关装置实现。

由于起重机的作业工况复杂、工作环境恶劣，因此，发生故障的概率较高，而一旦发生事故，造成的后果又较为严重，尤其是上车作业部分故障。为了确保作业安全，起重机除了在下车驾驶室和上车驾驶室内分别设置有控制发动机熄火的下车钥匙开关和上车钥匙开关之外，在上车驾驶室内还设有急停开关，当在上车作业过程中出现紧急情况，或者人为误操作导致起重机偏离预定工作轨迹或模式时，操作者能够在上车驾驶室内通过急停开关，及时、有效、彻底地切断动力系统，避免产生更为严重的后果。

请参见图1，该图是现有的起重机作业安全控制系统原理图。

如图1所示，在起重机正常工作时，上车钥匙开关S2处于启动档位，取力检测开关S3闭合，取力继电器K6的线圈得电，取力继电器K6的触点闭合，此时，蓄电池G1的输出电流经电源总开关S0、上车电源保险F3、取力继电器K2的触点、上车钥匙开关S2，使上车供电继电器K4和底盘通电继电器K5的线圈得电，两个继电器K4和K5的相应触点闭合，分别为上车用电设备和底盘电源继电器K1的线圈供电，底盘电源继电器K1的线圈得电后，触点闭合，将发动机ECU的电源输入端子与蓄电池G1接通，ECU得电工作。如果出现意外情况，在起重机的上车驾驶室内可以采用方式两种控制发动机熄火，以确保作业安全：

（1）通过上车钥匙开关S2控制发动机熄火。

将上车钥匙开关S2转到关闭，此时，蓄电池G1的输出电流作为熄火信号，经电源总开关S0、上车电源保险F3、取力继电器K6触点、上车钥匙开关S2，输送至发动机ECU的熄火信号输入端子，发动机ECU收到熄火信号后发出指令使发动机熄火；同时，熄火信号还会输送到上车控制器A2，实现上车作业部分的安全控制。

（2）通过急停开关S4控制发动机熄火。

一旦上车钥匙开关S2出现故障，无法控制发动机熄火时，还可以使用急停开关S4。当急停开关S4按下时，蓄电池G1的输出电流作为熄火信号，经电源总开关S0、上车电源保险F3、取力继电器K2触点、急停开关S4，输送至发动机ECU的熄火信号输入端子，实现发动机熄火以及对上车作业部分的安全控制。该方式绕开了上车钥匙开关S2，是一种附加的强制性安全措施。

但是，由于发动机ECU所需要的熄火信号为高电平有效，因此，如果自蓄电池G1至发动机ECU的熄火端子之间有任何一个元件故障或者是线路断路，都会导致发动机ECU无法接收到熄火信号，不能立即控制发动机熄火，紧急熄火操作时可靠性差，不符合紧急状态立即停机的控制要求。

有鉴于此，亟待针对现有起重机的作业安全控制系统进行优化设计，以确保在紧急情况发生时，自蓄电池至发动机ECU接线端子之间的任何元件或线路出现故障，也不会影响对发动机的熄火控制。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型解决的技术问题在于，提供一种起重机的作业安全控制系统，通过系统优化设计可避免由于元件或线路故障影响发动机的熄火控制，从而能够及时、有效、彻底地切断动力系统。在此基础上，本实用新型还提供了一种具有该作业安全控制系统的起重机。

本实用新型提供的起重机的作业安全控制系统，包括电源、下车控制单元和上车控制单元；其中，所述电源通过第一供电线路与发动机电子控制单元的电源输入端连接，通过第二供电线路与发动机电子控制单元的熄火信号输入端和上车控制器连接；所述下车控制单元根据用户发出的下车启动或关闭指令接通或切断所述第一供电线路；所述上车控制单元根据用户发出的上车启动或关闭指令接通或切断所述第一供电线路，同时接通或切断所述第二供电线路；所述上车控制单元包括急停开关和急停控制装置，所述急停控制装置根据所述急停开关所处的急停或复位档位，控制所述第一、第二供电线路的通断。

优选地，所述下车控制单元包括下车钥匙开关和下车控制装置，所述下车钥匙开关用于发出所述下车启动或关闭指令，所述下车控制装置根据所述下车启动或关闭指令，接通或切断所述第一供电线路。

优选地，所述上车控制单元还包括上车钥匙开关和上车控制装置，所述上车钥匙开关用于发出所述上车启动或关闭指令，所述上车控制装置根据所述上车启动或关闭指令，接通或切断所述第二供电线路。

优选地，所述下车控制装置包括第一继电器，所述下车钥匙开关控制所述第一继电器的线圈得电或失电；并配置成：所述下车钥匙开关处于启动档位时，所述第一继电器的线圈得电，触点闭合接通所述第一供电线路；所述下车钥匙开关处于关闭档位时，所述第一继电器的线圈失电，触点断开切断所述第一供电线路；所述急停控制装置包括第二继电器，所述急停开关控制所述第二继电器的线圈得电或失电；并配置成：所述急停开关处于复位档位时，所述第二继电器的线圈得电，触点闭合接通所述下车钥匙开关与所述第一继电器的线圈之间的线路；所述急停开关处于急停止档位时，所述第二继电器的线圈失电，触点断开切断所述下车钥匙开关与所述第一继电器的线圈之间的线路。

优选地，所述上车控制单元还包括上车熄火控制装置，所述上车熄火控制装置根据所述急停开关所处的急停或复位档位，控制所述第二供电线路的通断，并配置成：所述急停开关处于的急停档位时，接通所述第二供电线路；所述急停开关处于的复位档位时，切断所述第二供电线路。

优选地，所述上车熄火控制装置包括第三继电器，所述急停开关控制所述第三继电器的得电或失电；并配置成：所述急停开关处于急停档位时，所述第三继电器的线圈得电，触点闭合接通所述第二供电线路；所述急停开关处于复位档位时，所述第三继电器的线圈失电，触点断开切断所述第二供电线路。

优选地，所述急停开关具体为双联机械开关，同时控制所述第二继电器的线圈和所述第三继电器的线圈得电或失电。

优选地，所述上车控制单元还包括第四继电器和第五继电器；其中，所述第四继电器的线圈的一端接所述上车钥匙开关的启动档位、另一端接地；动触点连接上车其他用电设备；所述第五继电器的线圈的一端接所述上车钥匙开关的启动档位、另一端接地；动触点连接所述下车钥匙开关的输出端，静触点同时连接所述第四继电器的静触点以及所述上车钥匙开关的输入端。

优选地，所述急停开关具体为旋钮开关、按钮开关或声控开关。

本实用新型提供的起重机，包括下车底盘和设置在所述下车底盘上的上车作业装置及发动机，所述发动机根据所述发动机电子控制单元的输出信号正常运行或熄火，还包括如前所述的控制系统。

本实用新型提供的起重机的作业安全控制系统，电源通过第一供电线路与发动机电子控制单元的电源输入端连接，通过第二供电线路与发动机电子控制单元的熄火信号输入端和上车控制器连接，上车控制单元包括急停开关和急停控制装置，该急停控制装置根据急停开关所处的急停或复位档位，控制第一、第二供电线路的通断。如此设置，当起重机上车作业过程中出现紧急情况时，操作者能通过设置在上车驾驶室内的急停控制装置切断发动机ECU的供电，使发动机熄火，及时、有效、彻底地切断动力系统，从而可完全规避安全隐患的继续扩大，进而保障人员、设备及周围作业环境的安全。

在本实用新型优选方案中，其上车控制单元还包括上车熄火控制装置，该上车熄火控制装置根据急停开关所处的急停或复位档位，控制第二供电线路的通断，当急停开关处于的急停档位时，接通第二供电线路；当急停开关处于的复位档位时，断开所述第二供电线路。这样，通过急停开关还可以同时控制上车控制器，以控制上车的其它用电设备，可进一步确保在紧急情况发生时，上车的其它用电设备的安全。

在本实用新型另一优选方案中，其上车控制单元还包括第四继电器和第五继电器，第四继电器的线圈一端接上车钥匙开关的启动档位，另一端接地；动触点用于连接上车其他用设备；第五继电器的线圈一端接上车钥匙开关的启动档位，另一端接地；动触点连接下车钥匙开关的输出端，静触点同时连接所述第四继电器的静触点以及所述上车钥匙开关的输入端。如此设置，即便是下车钥匙开关处于关闭的位置状态下，也可以通过上车钥匙开关接通发动机ECU的电源，启动发动机，更进一步提高整机运行的安全稳定性。

附图说明

图1为现有起重机的作业安全控制系统原理图；

图2为具体实施方式所述的起重机作业安全控制系统的原理图。

图2中：

蓄电池G1、电源总保险F1、底盘钥匙开关保险F2、上车电源保险F3、电源总开关S0、下车钥匙开关S1、上车钥匙开关S2、取力检测开关S3、急停开关S4、第一继电器（底盘电源继电器）K1、第二继电器（急停控制继电器）K2、第三继电器（上车熄火继电器）K3、第四继电器（上车供电继电器）K4、第五继电器（底盘通电继电器）K5、取力继电器K6、发动机电子控制单元（ECU）A1、上车控制器A2。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种起重机的作业安全控制系统，当上车作业过程中发生意外紧急情况时，操作人员可以通过设置在上车驾驶室内的急停开关切断为发动机电子控制单元ECU供电的供电线路，使发动机ECU停止工作，发动机熄火，从而及时、有效地实现作业安全控制。

具体地，该起重机的作业安全控制系统主要包括电源、下车控制单元和上车控制单元；电源通过第一供电线路与发动机ECU的电源输入端连接，通过第二供电线路与发动机ECU的熄火信号输入端和上车控制器连接；下车控制单元根据用户发出的下车启动或关闭指令接通或切断所述第一供电线路；上车控制单元根据用户发出的上车启动或关闭指令接通或切断所述第一供电线路，同时接通或切断所述第二供电线路；上车控制单元包括急停开关和急停控制装置，所述急停控制装置根据所述急停开关所处的急停或复位档位，控制所述第一供电线路和第二供电线路的通断。

基于此，发生意外情况时，用户可以通过三种方式实现对发动机的熄火控制：

（1）通过下车控制单元切断发动机ECU的供电，使发动机ECU停止工作，发动机熄火；

（2）通过上车控制单元向发动机ECU发出发动机熄火控制信号，发动机ECU根据发动机熄火控制信号控制发动机熄火；

（3）通过急停止开关切断发动机ECU的供电，使发动机ECU停止工作，发动机熄火。

下面结合说明附图对本具体实施方式进行进一步的详细说明，以便于本领域技术人员更好地理解。

请参见图2，图2为具体实施方式所述的起重机的作业安全控制系统原理图，主要包括蓄电池G1（电源）、下车控制单元和上车控制单元。下车控制单元包括下车钥匙开关S1和下车控制装置，下车控制装置包括第一继电器（底盘电源继电器）K1；上车控制单元包括上车钥匙开关S2、上车控制装置、急停开关S4和急停控制装置，急停控制装置包括第二继电器（急停控制继电器）K2，上车控制装置包括第四继电器（上车供电继电器）K4和第五继电器（底盘通电继电器）K5，通过上车供电继电器K4可以将电源提供给上车的其它用电设备供电，通过底盘通电继电器K5可以实现通过上车钥匙开关单独启动发动机。

蓄电池G1的正极连接电源总开关S0，经过电源总开关S0后分成三路，第一路用于为发动机ECU和下车的其他用电设备供电，第二路用于为下车控制单元供电，第三路用于为上车控制单元供电。

其中，第一路经第一继电器K1的触点、电源总保险F1连接到发动机电子控制单元（ECU）A1的电源输入端，从而将蓄电池G1输出的电流提供给发动机ECU，并同时接下车的其他用电设备。这里将为发动机供电的线路称为第一供电线路（具体指的是从电源总开关S0的输出端到发动机ECU的电源输入端子之间的部分）。

其中，第二路经底盘钥匙开关保险F2与下车钥匙开关S1连接，下车钥匙开关S1经第二继电器K2的触点与第一继电器K1的线圈连接，第一继电器K1的线圈的另一端接地（蓄电池G1的负极接地）。

其中，第三路经过上车电源保险F3后，再依次连接取力继电器K6的线圈和取力检测开关S3，并最终连接到地线上；同时，第三路经过上车电源保险F3后再经取力继电器K6的触点与上车钥匙开关S2连接，上车钥匙开关S2具有启动和关闭两个档位，两个档位分别与上车供电继电器K4的线圈和底盘通电继电器K5的线圈连接，上车供电继电器K4的线圈和底盘通电继电器K5的线圈的另一端接地。底盘通电继电器K5的动触点连接下车钥匙开关S1的输出端，底盘通电继电器K5的静触点同时连接上车供电继电器K4的静触点以及上车钥匙开关S2的输入端，上车供电继电器K4的动触点连接上车其他用电设备。上车钥匙开关S2的关闭档位输出端同时连接ECU的发动机熄火控制信号输入端和上车控制器，此线路称为第二供电线路。急停开关S4可以为常闭式开关，上车钥匙开关S2的输入端还同时连接急停开关S4的输入端和上车其他用电设备，急停开关S4的输出端连接第二继电器K2的线圈输入端，第二继电器K2的线圈输出端接地。

由图2可知，本具体实施方式提供的控制系统可以分别通过下车钥匙开关S1和上车钥匙开关S2启动，具体如下：

（1）通过下车钥匙开关S1启动。

将下车钥匙开关S1置于启动档位，第一继电器K1的线圈得电，触点闭合，接通第一供电线路，则电流流经路径为：蓄电池G1—电源总开关S0—第一继电器K1的触点—电源总保险F1—发动机ECU，发动机ECU得电，发动机正常工作；同时，下车其他用电设备也可以正常工作。

（2）下车钥匙开关S1处于关闭位置，单独通过上车钥匙开关S2启动。

由于急停开关S4常闭，因此，第二继电器K2的线圈和第三继电器K3的线圈得电，第二继电器K2的触点闭合，第三继电器K3的触点断开，取力检测开关S3检测到取力控制信号闭合，取力继电器K6的线圈得电，触点闭合，此时，将上车钥匙开关S2置于启动档位，则上车供电继电器K4的线圈和底盘通电继电器K5的线圈得电，相应的触点均闭合，蓄电池G1的电流经电源总开关S0、上车电源保险F3、取力继电器K6的触点、底盘通电继电器K5的触点、第二继电器K2的触点，使第一继电器K1的线圈得电，触点闭合，接通第一供电线路，使发动机ECU得电，发动机正常工作；同时，下车其他用电设备也可以正常工作。另外，电流从取力继电器K6的触点输出后，还经上车供电继电器K4的触点向上车其他用电设备供电。

如果出现意外紧急情况，可以采取以下三种方式实现发动机熄火。

（1）将下车钥匙开关S1置于关闭档位，此时，第一继电器K1的线圈失电，触点断开，从而切断了第一供电线路，于是ECU失电，使发动机熄火。由此可见，用户可以控制下车钥匙开关S1所处的启动或关闭档位，通过下车控制装置（第一继电器K1）接通或切断第一供电线路，使ECU得电或失电，从而控制发动机正常工作或熄火。

（2）将上车钥匙开关S2处于关闭档位，此时，蓄电池G1输出的电流经上车电源保险F3、取力继电器K2的触点、上车钥匙开关S2输出到发动机ECU的熄火信号输入端以及上车控制器，于是发动机ECU发出控制信号使发动机熄火；同时，上车控制器输出控制信号使上车其他的用电设备执行相应的动作，以保证作业安全。

（3）断开急停开关S4，第二继电器K2的线圈失电，触点断开，于是下车钥匙开关S1与第一继电器K1的线圈之间的线路切断，第一继电器K1的线圈失电，第一继电器K1的触点断开，第一供电线路被切断，使发动机ECU失去电源而停止工作，发动机熄火。

由此可见，本实用新型提供的起重机的作业安全控制系统，即使自蓄电池G1至发动机ECU的熄火端子之间有任何一个元件故障或者是线路断路，仍然可以及时、有效、彻底地控制发动机熄火，大大提高了作业安全的可靠性。

为了进一步提高上述控制系统的可靠性和可操作性，在上车控制单元中增加了上车熄火控制装置，上车熄火控制装置根据急停开关所处的急停或复位档位，控制第二供电线路的通断，并配置成：急停开关处于的急停档位时，接通第二供电线路；急停开关处于的复位档位时，切断第二供电线路。

该上车熄火控制装置可以包括第三继电器（上车熄火继电器）K3，第三继电器K3为常闭继电器，其他继电器均为常开继电器。第三继电器K3的线圈两端一端接急停开关S4，另一端接地，通过急停开关S4控制第三继电器K3的线圈得电或失电。当急停开关S4处于急停档位时，第三继电器K6的线圈得电，触点闭合，蓄电池G1的电流经电源总开关S0、上车电源保险F3、取力继电器K6的触点、第三继电器K3的触点连接到第二供电线路，产生发动机熄火控制信号；当急停开关S4处于复位档位时，第三继电器K3的线圈失电，触点断开。

急停开关具体为双联机械开关，同时控制第二继电器的线圈和第三继电器的线圈得电或失电。

除前述作业安全控制系统外，本实用新型还提供了一种起重机的作业安全控制方法，包括以下步骤：

根据下车钥匙开关所处的启动或关闭档位，接通或切断为发动机电子控制单元供电的第一供电线路；

根据上车钥匙开关所处的启动或关闭档位，接通或切断所述第一供电线路，同时接通或切断为上车控制器供电的第二供电线路；

根据急停开关所处的急停或复位档位，控制所述第一、第二供电线路的通断，当所述急停开关处于的急停档位时，切断所述第一供电线路，并接通所述第二供电线路；当所述急停开关处于的复位档位时，接通所述第一供电线路，并切断所述第二供电线路。

总体而言，本实用新型主要具有以下突出的优点：

（1）紧急情况发生时，自蓄电池G1至发动机ECU之间的任何元件或线路故障，均不会影响对发动机ECU的断电操作，使得控制熄火的具有较高的可靠性。

（2）由于发动机ECU失电时，发动机会立即停止运转，相比向发动机ECU输入熄火信号的技术方案，发动机ECU控制熄火的及时性更高，从而保证紧急情况下熄火操作快速完成。

（3）急停开关S4为常闭开关，由急停开关S4控制发动机熄火后，急停开关S4处在断开状态，只有在确认安全隐患完全排除后，通过手动复位急停开关S4，才能通过底盘钥匙开关S1或上车钥匙开关S2为车辆通电，可避免误操作按下其他任一开关而发生电路故障。

在此基础上，本实用新型还提供了一种具有上述控制系统的起重机，起重机的发动机根据所述ECU的输出信号正常运行或熄火。需要说明的是，该起重机的下车底盘、设置在该下车底盘上的上车作业装置及发动机的选配均可以采用现有技术实现，故本文不再赘述。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.起重机的作业安全控制系统，其特征在于，包括：

电源，通过第一供电线路与发动机电子控制单元的电源输入端连接，通过第二供电线路与发动机电子控制单元的熄火信号输入端和上车控制器连接；

下车控制单元，根据用户发出的下车启动或关闭指令接通或切断所述第一供电线路；

上车控制单元，根据用户发出的上车启动或关闭指令接通或切断所述第一供电线路，同时接通或切断所述第二供电线路；所述上车控制单元包括急停开关和急停控制装置，所述急停控制装置根据所述急停开关所处的急停或复位档位，控制所述第一、第二供电线路的通断。

2.根据权利要求1所述的起重机的作业安全控制系统，其特征在于，

所述下车控制单元包括下车钥匙开关和下车控制装置，所述下车钥匙开关用于发出所述下车启动或关闭指令，所述下车控制装置根据所述下车启动或关闭指令，接通或切断所述第一供电线路。

3.根据权利要求1所述的起重机的作业安全控制系统，其特征在于，

所述上车控制单元还包括上车钥匙开关和上车控制装置，所述上车钥匙开关用于发出所述上车启动或关闭指令，所述上车控制装置根据所述上车启动或关闭指令，接通或切断所述第二供电线路。

4.根据权利要求2所述的起重机的作业安全控制系统，其特征在于，

所述下车控制装置包括第一继电器，所述下车钥匙开关控制所述第一继电器的线圈得电或失电；并配置成：所述下车钥匙开关处于启动档位时，所述第一继电器的线圈得电，触点闭合接通所述第一供电线路；所述下车钥匙开关处于关闭档位时，所述第一继电器的线圈失电，触点断开切断所述第一供电线路；

所述急停控制装置包括第二继电器，所述急停开关控制所述第二继电器的线圈得电或失电；并配置成：所述急停开关处于复位档位时，所述第二继电器的线圈得电，触点闭合接通所述下车钥匙开关与所述第一继电器的线圈之间的线路；所述急停开关处于急停止档位时，所述第二继电器的线圈失电，触点断开切断所述下车钥匙开关与所述第一继电器的线圈之间的线路。

5.根据权利要求4所述的起重机的作业安全控制系统，其特征在于，

所述上车控制单元还包括上车熄火控制装置，所述上车熄火控制装置根据所述急停开关所处的急停或复位档位，控制所述第二供电线路的通断，并配置成：所述急停开关处于的急停档位时，接通所述第二供电线路；所述急停开关处于的复位档位时，切断所述第二供电线路。

6.根据权利要求5所述的起重机的作业安全控制系统，其特征在于，

所述上车熄火控制装置包括第三继电器，所述急停开关控制所述第三继电器的得电或失电；并配置成：所述急停开关处于急停档位时，所述第三继电器的线圈得电，触点闭合接通所述第二供电线路；所述急停开关处于复位档位时，所述第三继电器的线圈失电，触点断开切断所述第二供电线路。

7.根据权利要求6所述的起重机的作业安全控制系统，其特征在于，

所述急停开关具体为双联机械开关，同时控制所述第二继电器的线圈和所述第三继电器的线圈得电或失电。

8.根据权利要求3所述的起重机的作业安全控制系统，其特征在于，所述上车控制单元还包括：

第四继电器，其线圈的一端接所述上车钥匙开关的启动档位、另一端接地；动触点连接上车其他用电设备；

第五继电器，其线圈的一端接所述上车钥匙开关的启动档位、另一端接地；动触点连接所述下车钥匙开关的输出端，静触点同时连接所述第四继电器的静触点以及所述上车钥匙开关的输入端。

9.根据权利要求1所述的起重机的作业安全控制系统，其特征在于，所述急停开关具体为旋钮开关、按钮开关或声控开关。

10.起重机，包括发动机，其特征在于，还包括如权利要求1至9项任一项所述的控制系统，所述发动机根据所述发动机电子控制单元的输出信号正常运行或熄火。

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