CN203382396U - 吊臂伸缩和卷扬钢丝绳放收的控制系统及起重机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种吊臂伸缩和卷扬钢丝绳放收的控制系统，包括检测装置和控制器，检测装置用于检测某一工作状态中吊臂伸缩速度参数以及相应状态卷扬中钢丝绳的放收速度参数；控制器，连接所述检测装置的信号输出端部并根据上述吊臂伸缩速度参数和钢丝绳的放收速度参数发出调节所述吊臂或卷扬的动力部件使吊臂的伸缩速度V1等于钢丝绳的放收速度V2的控制指令；该控制系统可以实现吊臂伸缩和卷扬钢丝绳放收的同步控制，并且该控制方式可以实现对吊臂和卷扬钢丝绳的运动速度的实时检测，使控制更加精确、自动化程度更加高，大大简化了现有技术对两者操作的繁琐性，操作简单、可靠，极大地提高了起重机的作业效率。此外，本实用新型还公开了一种具有上述控制系统的起重机。

Description

吊臂伸缩和卷扬钢丝绳放收的控制系统及起重机

技术领域

本实用新型涉及吊装控制技术领域，特别涉及一种吊臂伸缩和卷扬钢丝绳放收的控制系统及起重机。

背景技术

在起重机中，吊装作业的完成需要起重机不同部件之间协调动作，以起重机吊臂的伸长为例，因吊臂上设置有连接卷扬机构的钢丝绳，所以吊臂在伸长时，还要考虑钢丝绳的动作，现有技术一般通过以下方法实现吊臂的伸长和卷扬钢丝绳的下放的协调控制，具体如下所述。

请结合图1，图1为现有技术中一种典型的吊臂伸缩和卷扬钢丝绳放收的控制方法的流程图。

通常情况下卷扬钢丝绳在吊臂自动前伸准备状态，吊钩钢丝绳会预留一定长度的余量L0，长度的多少根据操作者的经验判断，但是由于操作空间的限制，注定该余量不会过长，这样就造成操作者在吊臂伸长过程中，随着吊臂前伸量L增加，吊钩上预留的钢丝绳余量L0不断减少，当余量减少到0时，吊钩碰到上方重锤，重锤触发高度限位开关，控制器阻止吊臂自动前伸，此时，需要操作人员操作卷扬旋转，钢丝绳带动吊钩下落到一定高度，然后再继续向前伸吊臂，如此反复，直到完全伸到需要长度

随着吊臂回缩量L增加，吊钩上预留的钢丝绳余量L0不断增加，增加后钢丝绳量为：L0+L。这样可能会引起吊钩着地，从而卷扬钢丝绳在不受吊钩重量拉力时，会出现乱绳、掉道等现象，此时，需要操作人员停止吊臂回缩，操作卷扬旋转起升，直吊钩离地到一定高度，然后再继续回缩吊臂，如此反复，直到完全缩到需要长度。

综上所述，现有技术中吊臂的伸缩和卷扬钢丝绳的放收是间歇性不连续工作的，需要操作人员不断交替重复地操作吊臂和卷扬的动力开关，才能达到吊臂的伸缩和卷扬钢丝绳的放收两者的匹配，操作比较麻烦，导致起重机的工作效率比较低；并且该操作对于操作人员的经验要求很高，对于经验不足的操作人员而言，操作难度比较高，严重时容易出现事故，造成不必要的损失。

因此，如何提供一种控制系统，能够实现吊臂和卷扬实现同步动作，提高起重机的作业效率，是本领域内技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的为提供一种吊臂伸缩和卷扬钢丝绳放收的控制系统，能够实现吊臂和卷扬实现同步动作，提高起重机的作业效率。此外，本实用新型的另一目的为提供一种包括上述控制系统的起重机。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种吊臂伸缩和卷扬钢丝绳放收的控制系统，一种吊臂伸缩和卷扬钢丝绳放收的控制系统，其特征在于，包括以下部件：

检测装置，用于检测某一工作状态中吊臂伸缩速度参数以及相应状态卷扬中钢丝绳的放收速度参数；

控制器，连接所述检测装置的信号输出端部，并根据上述吊臂伸缩速度参数和钢丝绳的放收速度参数发出调节所述吊臂或卷扬的动力部件使吊臂的伸缩速度V1等于钢丝绳的放收速度V2的控制指令。

优选地，所述检测装置包括设置于所述卷扬的卷筒上用于检测钢丝绳的放收速度参数的角度编码器。

优选地，所述检测装置包括设置于所述吊臂上用于检测所述吊臂伸缩速度参数的长度传感器。

优选地，所述长度传感器的安装部通过支架固定于吊臂的主臂和伸缩臂头两者之一上，其活动部固定于另一者上。

优选地，所述检测装置包括设置于所述卷筒上检测所述卷扬中钢丝绳的出绳量参数的检测部件；所述控制器还根据所述出绳量参数发出停止卷扬动作的控制指令。

优选地，所述出绳量参数为出绳长度参数或出绳时间参数。

优选地，所述检测装置还包括设置于所述吊臂上的高度限位开关，用于检测吊钩的位置高度参数，所述控制器还可以根据所述位置高度参数发出停止卷扬运动的控制指令。

本实用新型所提供的吊臂伸缩和卷扬钢丝绳放收控制系统中控制器根据所述检测装置的传送来的吊臂伸缩速度参数和钢丝绳的放收速度参数，发出调节所述吊臂或卷扬的动力部件使吊臂的伸缩速度V1等于钢丝绳的放收速度V2的控制指令；该系统可以实现吊臂伸缩和卷扬钢丝绳放收的同步控制，并且该控制方式可以实现对吊臂和卷扬钢丝绳的运动速度的实时检测，使控制更加精确、自动化程度更加高，大大简化了现有技术对两者操作的繁琐性，操作简单、可靠，极大地提高了起重机的作业效率。

在上述控制系统的基础上，本实用新型还提供了一种起重机，包括吊臂、卷扬以及用于控制吊臂伸缩和卷扬钢丝绳放收的控制系统；所述吊臂伸缩和卷扬钢丝绳放收的控制系统为上述任一项所述的控制系统

因该起重机使用了具有上述技术效果的控制系统，故该控制系统也具有控制系统的上述技术效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为现有技术中一种典型的吊臂伸缩和卷扬钢丝绳放收的控制方法的流程图；

图2为本实用新型所提供的起重机的一种具体实施方式的结构示意图；

图3为图2所示起重机的卷扬的一种具体实施方式的结构示意图；

图4为本实用新型所提供吊臂伸长和卷扬钢丝绳放绳的控制方法的第一种具体实施方式中的流程图；

图5为本实用新型所提供吊臂伸长和卷扬钢丝绳放绳的控制方法的第二种具体实施方式中的流程图；

图6为本实用新型所提供吊臂缩短和卷扬钢丝绳收绳的控制方法的第一种具体实施方式中的流程图；

图7为本实用新型所提供吊臂缩短和卷扬钢丝绳收绳的控制方法的第二种具体实施方式中的流程图。

其中，图2和图3中附图标记和部件名称之间的一一对应关系如下所示：

1吊钩；2钢丝绳；3重锤；4高度限位开关；5长度传感器；6连接电缆；7角度编码器；8卷筒。

具体实施方式

本实用新型的核心为提供一种吊臂伸缩和卷扬钢丝绳放收的控制系统，能够实现吊臂和卷扬实现同步动作，提高起重机的作业效率。此外，本实用新型的另一核心为提供一种包括上述控制系统的起重机。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合控制方法、控制系统、附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

请综合参考图2至图4，图2为本实用新型所提供的起重机的一种具体实施方式的结构示意图；图3为图2所示起重机的卷扬的一种具体实施方式的结构示意图；请参考图4，图4为本实用新型所提供吊臂伸缩和卷扬钢丝绳放收的控制方法的第一种具体实施方式中的流程图。

本实用新型还提供了一种吊臂伸缩和卷扬钢丝绳放收的控制系统，主要包括以下部件：

检测装置，用于检测某一工作状态中吊臂伸缩速度参数以及相应状态卷扬中钢丝绳2的放收速度参数；

控制器，连接所述检测装置的信号输出端部并根据上述吊臂伸缩速度参数和钢丝绳的放收速度参数发出调节所述吊臂或卷扬的动力部件使吊臂的伸缩速度V1等于钢丝绳的放收速度V2的控制指令。

需要说明的是，吊臂伸缩与卷扬钢丝绳2的放收是相对应的，即当吊臂伸长时，卷扬钢丝绳2处于放绳状态；相反，当吊臂回缩时，卷扬钢丝绳2处于收绳状态。

控制系统的具体的控制步骤可以参考如下：

S1、检测某一工作状态中吊臂伸长或回缩速度参数以及相应状态卷扬中钢丝绳2的放绳或收绳的速度参数；

S2、根据上述吊臂伸长或回缩的速度参数和钢丝绳2的放绳或收绳的速度参数分别计算吊臂的伸长或回缩的速度V1和钢丝绳2的放绳或收绳的速度V2，并判断V1是否等于V2，如果判断结果为否，则发出调节所述吊臂或卷扬的动力部件使V1等于V2的控制指令，然后返回步骤S1；如果判断结果为是，则返回步骤S1。

控制器与检测装置之间信号的传递主要通过连接电缆6实现。

具体地，所述检测装置包括设置于所述卷扬的卷筒8上用于检测钢丝绳2的放收速度参数的角度编码器7以及设置于所述吊臂上用于检测所述吊臂伸缩速度参数的长度传感器5。

具体地，长度传感器5的安装部通过支架固定于吊臂的主臂和伸缩臂头两者之一上，其活动部固定于另一者上

该实施方式中通过角度编码器7和长度传感器5获取钢丝绳2收放速度参数和吊臂伸缩速度参数的方式，结构比较简单，容易实现。

在该步骤中可以调节吊臂的动力部件使吊臂的运动速度等于卷扬钢丝绳2的运动速度，也可以调节卷扬的动力部件改变卷扬的转速，使卷扬的速度等于吊臂的运动速度。

以V1大于V2为例，可以调节吊臂的动力部件降低吊臂的伸长或回缩的速度V1，也可以调节卷扬的动力部件增加卷扬放绳或收绳的速度V2。

本实用新型所提供的吊臂伸缩和卷扬钢丝绳放收控制系统可以实现吊臂伸缩和卷扬钢丝绳2放收的同步控制，并且该控制方式可以实现对吊臂和卷扬钢丝绳2的运动速度的实时检测，使控制更加精确、自动化程度更加高，大大简化了现有技术对两者操作的繁琐性，操作简单、可靠，极大地提高了起重机的作业效率。

具体地，上述步骤S2中的钢丝绳2的放绳或收绳速度V2根据以下公式计算：V2=ω*（R+2nr），(n≥1)；其中，ω表示卷扬转动角速度，n表示卷扬上钢丝绳2的层数；卷扬转动角速度ω为恒定值，上述步骤S2具体为：调节所述吊臂的动力部件使V1等于V2。

该实施例中卷扬可以始终保持恒定角速度转动，由上述公式可以看出，卷扬钢丝绳2在相同层数的运动速度是相同的，只需控制吊臂的伸缩速度使其与卷扬相应层钢丝绳2的运动速度相同，控制方式比较简单。

上述各实施例中，钢丝绳2的放绳或收绳速度V2可以通过设置于卷扬的卷筒8上的角度编码器7检测。

在另一种具体的实施方式中，上述步骤S2中的吊臂的伸长或回缩速度V1为恒定值，上述步骤S2中具体为：调节所述卷扬的动力部件使V2等于V1。

该实施方式中可以通过时时调节卷扬的转动角速度实现钢丝绳2收放速度与吊臂伸缩速度相等。

上述各实施方式中，检测装置还包括设置于所述卷筒上检测所述卷扬中钢丝绳的出绳量参数的检测部件，该检测部件可以为角度编码器，控制器还根据所述出绳量参数发出停止卷扬动作的控制指令。当卷扬钢丝绳2处于放绳工作状态时，步骤S1中还检测卷扬中钢丝绳2的出绳量参数；该控制方法中还包括以下步骤：

S3、根据所述出绳量参数判断钢丝绳2是否过放，如果是，则发出停止卷扬动作的控制指令，如果否，返回步骤S1。

该控制方式进一步综合考虑了钢丝绳2过放因素的危险，有利于控制系统的复合集成控制，简化控制模块。

在一种优选的实施方式中，上述出绳量参数为出绳长度参数，步骤S3中具体内容为：根据所述出绳长度参数计算当前状态出绳总长度L_工作，并判断出绳总长度L_工作是否在预设出绳有效长度L_有效范围内，如果是，则发出停止卷扬动作的控制指令，如果否，返回步骤S1；L_工作和L_有效可以根据以下公式计算：

其中，n表示卷扬上钢丝绳2的层数；m表示每层布置钢丝绳2列数；R表示卷扬半径（非缠绕钢丝绳2状态）；r钢丝绳2半径；x为安全圈数。

一般情况下，可以选择x的数值为3，即当卷筒8上钢丝绳2放至剩余3圈时，控制器控制卷扬动力部件停止下放钢丝绳2。

在另一种优选的实施方式中，上述出绳量参数还可以为出绳时间参数，步骤S3具体内容为：根据所述出绳长度参数计算出绳总时间T_工作，并判断出绳总时间T_工作是否在预设出绳有效时间T_有效范围内，如果是，则发出停止卷扬动作的控制指令，如果否，返回步骤S1。

其中，ω为卷扬转动的角速度；n表示卷扬上钢丝绳2的层数；m表示每层布置钢丝绳2列数；x为安全圈数。

步骤S4可以位于步骤S2之前，也可以位于步骤S2之后，本文分别给出了位于步骤S2之后和之前的两种实施方式的流程图，请参考图4，图4为过放判断位于速度判断之后，图2为本实用新型所提供吊臂伸长和卷扬钢丝绳放绳的控制方法的第一种具体实施方式中的流程图；具体控制流程为：

S11、检测某一工作状态中吊臂伸长的速度参数以及相应状态卷扬中钢丝绳2的放绳的速度参数、出绳量参数；

S12、根据上述吊臂的速度参数和钢丝绳2的速度参数分别计算吊臂的伸长或回缩速度V1和钢丝绳2的放绳或收绳速度V2，并判断V1是否等于V2，如果判断结果为否，则进入步骤S13；如果判断结果为是，进入步骤S14；

S13、调节所述吊臂或卷扬的动力部件使V1等于V2，执行步骤S14；

S14、根据所述出绳长度参数计算当前状态出绳总长度L_工作或T_{工 作}，判断是否L_工作≥L_有效或T_工作≥T_有效，如果是，则进入步骤S15；如果否，返回步骤S11；

S15、发出停止卷扬动作的控制指令。

请参考图5，图5为过放判断位于速度判断之前，图6为本实用新型所提供吊臂伸长和卷扬钢丝绳放绳的控制方法的第二种具体实施方式中的流程图；具体控制流程为：

S31、检测某一工作状态中吊臂伸长的速度参数以及相应状态卷扬中钢丝绳2的放绳的速度参数、出绳量参数；

S32、根据所述出绳长度参数计算当前状态出绳总长度L_工作或T_工作，判断是否L_工作≥L_有效或T_工作≥T_有效，如果是，则进入步骤S35；如果否，返回步骤S33;

S33、根据上述吊臂的速度参数和钢丝绳2的速度参数分别计算吊臂的伸长或回缩速度V1和钢丝绳2的放绳或收绳速度V2，并判断V1是否等于V2，如果判断结果为否，则进入步骤S34；如果判断结果为是，返回步骤S31；

S34、调节所述吊臂或卷扬的动力部件使V1等于V2，返回步骤S31；

S35、发出停止卷扬动作的控制指令。

在上述实施例中，当卷扬钢丝绳2处于收绳工作状态时，检测装置还检测吊钩1位置高度参数，该控制方法还包括以下步骤：

S5、根据所述吊钩1位置高度参数判断所述吊钩1与重锤3的间距是否在预设安全范围之内，如果判断结构为否，则发出停止吊钩1运动的控制指令。

上述各实施方式中，检测装置还包括设置于所述吊臂上的高度限位开关，用于检测吊钩的位置高度参数，所述控制器还可以根据所述位置高度参数发出停止卷扬运动的控制指令。

吊钩1与重锤3的间距可以由高度限位开关4控制，当吊钩1触及高度限位开关4时，控制器将发出卷扬停止运动或加快吊臂回缩的控制命令；该控制方式进一步增加了吊钩1收绳工作的安全性。

请参考图6，图6为本实用新型所提供吊臂缩短和卷扬钢丝绳收绳的控制方法的第一种具体实施方式中的流程图；具体步骤如下：

S21、检测某一工作状态中吊臂缩短的速度参数以及相应状态卷扬中钢丝绳2的收绳的速度参数、吊钩1位置高度参数；

S22、根据上述吊臂的速度参数和钢丝绳2的速度参数分别计算吊臂的伸长或回缩速度V1和钢丝绳2的放绳或收绳速度V2，并判断V1是否等于V2，如果判断结果为否，则进入步骤S23；如果判断结果为是，进入步骤S24；

S23、调节所述吊臂或卷扬的动力部件使V1等于V2，执行步骤S24；

S24、根据所述吊钩1位置高度参数判断所述吊钩1与重锤3的间距是否在预设安全范围之内，如果判断结构为否，则执行步骤S25；如果是，返回步骤S21；

S25、发出停止吊钩1运动的控制指令。

图7中给出了吊钩1与重锤3的判断位于速度判断之前的控制方法的第二种具体实施例，具体如下：

S41、检测某一工作状态中吊臂缩短的速度参数以及相应状态卷扬中钢丝绳2的收绳的速度参数、吊钩1位置高度参数；

S42、根据所述吊钩1位置高度参数判断所述吊钩1与重锤3的间距是否在预设安全范围之内，如果判断结构为否，则执行步骤S43；如果是，返回步骤S45;

S43、根据上述吊臂的速度参数和钢丝绳2的速度参数分别计算吊臂的伸长或回缩速度V1和钢丝绳2的放绳或收绳速度V2，并判断V1是否等于V2，如果判断结果为否，则进入步骤S44；如果判断结果为是，进入步骤S41；

S44、调节所述吊臂或卷扬的动力部件使V1等于V2，返回步骤S41；

S45、发出停止卷扬动作的控制指令。

当然，上述各实施例中，步骤S1之前，还可以增加步骤S0、预先判断吊臂的工作状态：吊臂伸长工作状态还是吊臂缩短工作状态，然后根据工作状态选取合适的控制方法。

此外，本实用新型还提供了一种起重机，包括吊臂、卷扬以及用于控制吊臂伸缩和卷扬钢丝绳2放收的控制系统；所述吊臂伸缩和卷扬钢丝绳2放收的控制系统为上述任一项所述的控制系统

因该起重机使用了具有上述技术效果的控制系统，故该起重机也具有控制系统的上述技术效果，在此不再赘述。

以上对本实用新型所提供的一种吊臂伸缩和卷扬钢丝绳放收的控制系统及起重机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。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，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种吊臂伸缩和卷扬钢丝绳放收的控制系统，其特征在于，包括以下部件：

检测装置，用于检测某一工作状态中吊臂伸缩速度参数以及相应状态卷扬中钢丝绳的放收速度参数；

控制器，连接所述检测装置的信号输出端部并根据上述吊臂伸缩速度参数和钢丝绳的放收速度参数发出调节所述吊臂或卷扬的动力部件使吊臂的伸缩速度V1等于钢丝绳的放收速度V2的控制指令。

2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述检测装置包括设置于所述卷扬的卷筒上用于检测钢丝绳的放收速度参数的角度编码器。

3.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述检测装置包括设置于所述吊臂上用于检测所述吊臂伸缩速度参数的长度传感器。

4.如权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述长度传感器的安装部通过支架固定于吊臂的主臂和伸缩臂头两者之一上，其活动部固定于另一者上。

5.如权利要求1至4任一项所述的控制系统，其特征在于，所述检测装置还包括设置于所述卷筒上检测所述卷扬中钢丝绳的出绳量参数的检测部件；所述控制器还根据所述出绳量参数发出停止卷扬动作的控制指令。

6.如权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述出绳量参数为出绳长度参数或出绳时间参数。

7.如权利要求1至4任一项所述的控制系统，其特征在于，所述检测装置还包括设置于所述吊臂上的高度限位开关，用于检测吊钩的位置高度参数，所述控制器还可以根据所述位置高度参数发出停止卷扬运动的控制指令。

8.一种起重机，包括吊臂、卷扬以及用于控制吊臂伸缩和卷扬钢丝绳放收的控制系统；其特征在于，所述吊臂伸缩和卷扬钢丝绳放收的控制系统为权利要求1至7任一项所述的控制系统。

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