微机垂直运输机械安全控制器制造技术

本发明专利技术属于垂直运输机械安全装置．为解决垂直运输机械工作时各种意想不到的不安全因素造成的各种事故，保证其避免除位移交通事故之外的一切作业事故的发生．本发明专利技术包括臂端异物探测器、高压电场探测器、钢丝绳断股探测器、支腿位移探测器、方位探测器、风速探测器、地倾探测器、吊钩高度探测器和激光臂长探测器等多种探测装置．采用微机处理，具有显示、报警和自动控制功能．可作为港口码头、建筑工地、矿山等领域应用的各种起重、提升、挖掘等设备的安全装置．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于垂直运输机械的安全装置目前世界上在垂直运输机械(主要指各类吊车)安全装置领域最先进的技术表现在三个方面(1)美、英等国在塔吊上装闭路电视系统实施工况监测;(2)英、德等国对25吨以下吊车实现近距离有线遥控;(3)日、美及我国采用微机力矩限制器防止作业中超负荷倾翻。前述第一、二两方面有很大的局限性，而当前最先进的微机力矩限制器的主要技术状况是(1)数据采集系统可采集4～5个模拟量和4～5个开关量，模拟量采用应变桥阻传感器(如压力、拉力信息)和精密电位计(如角度、长度信息)来采集，西德用风力发电采集风力参数;(2)处理系统多采用八位单片微机;(8)显示指示功能主要量用数字显示，显示装置采用液晶或七段灯丝，而非主要量多采用指针指示;(4)报警和控制、钢丝绳过卷或超负荷时灯光、蜂呜报警并控制，不能落臂、不能起钩、不能伸臂(三态控制)。限制伸臂和实重/额重为90%时灯光蜂呜报警，非工作在后方区域或不用支腿时灯光给予指示。(以上现有技术状况见日本公开专刊昭49-20851《汽车起重机力矩限制器》、《工程机械》84年第9期54页、《IEEE通报》86年第2号)。总之，现有技术主要集中于倾翻力矩的防止方面。只有防钢丝过卷和升臂超位的限位开关，加有风力检测装置的仅限于风力的自然指示。有数字显示的装置其数字显示内容需要几次按动请求显示开关方可显示全部数据。采用方位、支腿位移和臂长大修正的力矩值精确度差，难以正确反映机械瞬间的工作性能。如方位信息180°采样一次用人工控制，支腿位移只有半伸、全伸和不伸三种状态人工开关控制。臂长传感器采用动圈电位计一节杆显示一次运算精度±1米。实践中垂直运输机械的不安全因素主要有以下七个方面(1)钢丝绳过卷崩断;(2)超负荷;(3)升臂过位;(4)升臂或伸臂时顶端撞击空间异物如建筑物突出的边角及路灯;(5)臂顶端撞击高压输配电装置;(6)钢丝绳磨损疲劳渐断;(7)支腿未伸时的误操作;(8)机架下地基下陷。现有技术只能避免上述前三项不安全因素且第二项和实际状况误差较大。本专利技术的目的在于为垂直运输机械解决上述各种不安全因素，保证其避免除位移交通事故之外的一切作业事故的发生。为实现上述目的，本专利技术在采用通常的角度、压力、拉力信息采集装置和八位单片微机并保留三状态(不能落臂、不能伸臂、不能起钩)控制方式的基础上采取了如下技术措施(1)增加了监控数据采集设备，如用于防撞的臂端异物探测器;用于防触电的高压电场探测器;用于提高力矩精度，充分挖掘设备潜力的支腿位移探测器和方位探测器;用于监视钢丝绳磨损疲劳渐断的钢丝绳断股探测器;用于监探机架地基地平变化的地倾探测器;为防止钢丝绳过卷的吊钩高度探测器，这些探测装置都配有微机接口，是典型的二次仪表，既是垂直运输机械的专用安全装置又可用于其它相近领域。(2)代替了现有技术中应用的部分监控数据采集设备，如用激光臂长探测器代替了拉线卷筒动圈电位器式的臂长传感器;用风速探测器将原风速传感器检测的信号经电平变换输入微机变成不仅指示而且参与控制的基本数据;用无线信号传递各探测器检测的物理参量代替了有线信号传递减少吊臂上蛛网式拉线;(3)采用CRT全面显示所有数据每15秒钟显示一次。(4)增加了过程误动打印，机器破坏自检并报告检查地点，另外备分有设备档案地址。(5)增加了升臂单项控制、预警减速控制和录音报警接口，另外报警同时荧光屏用汉字通告警报和状态内容。防碰撞的臂端异物探测器由GaAS激光放射器，十四级串行进位计数器4060和晶振组成的时基振荡电路，JK触发器、施密特触发器、激光接受器、输出门7690组成，可用于一切短距离防撞定位。防止臂端触碰高压电线的高压电场探测器，利用载流导体周围磁场强度与距离载流导体的远近有关，通过测量通电导线周围的磁场强度从而确定是否进入电场危险区。该探测器由磁敏电阻DM202、单差分前置放大器FC74、射随器FC74运算放大器、JK触发器或非导引门采样保持电路351和减法运算电路SF356组成。钢丝绳断股探测器根据铁磁物质的各向异性原理用两组互相垂直的铁芯线圈和两级运算放大器7560、驱动三极管和继电器组成。该探测器灵敏度高、可探测到一绳股节距内三根以上钢丝的断裂，完全在规定的钢丝绳使用范围内。支腿位移探测器由分别装在四条支腿上的四支LD-500A型精密动圈电位器、六只3DG12晶体管和六块运算放大器LF353N组成。采样速率为10公分。方位探测器由安装在底盘上的聚光灯泡、安装在吊车迴旋部分上的光敏二极管2CU、计数器MC14583、TC4030P、TC4070和模拟开关TC4016组成。探测误差不大于1°。风速探测器由一只微型风力发电机和射随器LF353N组成。为防止地基下陷而引起吊车倾倒的地倾操测器由分别安装在车体的前后侧和左右侧的两个重锤电位计式倾角器、晶体管3DG12和射随器LF353组成。为防止钢丝绳过卷的吊钩高度探测器由安装在卷场轮侧的光敏传感元件3DU2、集成触发器JEG-2、二～十进制可逆计数器C181、RS触发器CO36和继电器组成。该探测器可以计测吊钩的瞬时高度信息并可提供钢丝绳过卷信号。激光臂长探测器由GaAS激光器，计数器HCTOO和30MHZ晶振组成的十二级串行进位二进制计数器、振荡器、计数门4017和C423、控制门HCT4040、施密特触发器MC14132门电路TC4082和接受器组成。该探测器的发射周期脉冲受周期计数器C423控制以实现高精度计算。收、发器安装在臂的固定部分的根部，光靶安装在伸缩臂的顶端。探测最大误差不超过±2公分。本专利技术的结构由下面的电子电路图给出图1为本专利技术的总示意图。十二路探测器采集到的应变信号，其中臂端异物信号b、高压电场信号E、钢丝绳断股信号T和限位信号LM是开关量送往输入输出接口I/O1。支腿位移信号d、方位信号α、风速信号w、地倾信号β、吊钩高度信号h、液压缸油压信号P或钢丝绳拉力信号F、臂的仰角信号θ和臂长信号L是模拟量送往输入输出接口I/O2。经I/O1整形变换的开关信号直接送入CJ-803微处理机的CPU。经I/02整理变换的信号送模数转换器A/D，该A/D0816是一个具有8bit、16通道、逐次逼近转换的Cm0S器件与微机兼容，转换后的数字信号通过数据总线送往CPUZ804。CJ-803按照要求指令输入的数据进行函数运算处理，其结果分别送给打印机，CRT显示和输入输出接口I/O3以及报警控制电路。打印机采用μ80点阵式微型机可方便地与CJ-803对接。打印内容为正常显示和危警显示。正常时CRT可显示实重/额重百分比、额定重量、实际重量、臂长、仰角、方位、风速、地平倾角、支腿长度、吊钩最大高度和工作半径十一种常用参数，每15秒钟显示一次。如果出现超负荷。臂端有障碍物，有高压输电线，钢丝绳过卷、钢丝绳断股、伸臂超位时，CRT显示全部危险量同时用汉字指示危险部位和此刻的控制状态并出现“注意安全”大字告警。CRT第三个显示功能是每次开机时显示计算机的自检过程和内容，全部用汉字通知使用者。I/O3的作用是把计算机送出的控制量进行D/A转换，并进行功率放大后控制设备的机械部件。恒温器设置在机箱内，保证CPU适应-10～+40℃之外的更宽的温度范围。本专利技术的电源具本文档来自技高网...

【技术保护点】
由高精度应变式传感器，拉力传感器、高精度动圈电位计、限位开关、微处理机、报警控制电路组成的微机垂直运输机械安全控制器其特征在于：有臂端异物探测器、高压电场探测器、钢丝绳断股探测器、支腿位移探测器、方位探测器、风速探测器、地倾探测器、吊钩高度探测器和激光臂长探测器。

【技术特征摘要】
1.由高精度应变式传感器，拉力传感器、高精度动圈电位计、限位开关、微处理机、报警控制电路组成的微机垂直运输机械安全控制器其特征在于有臂端异物探测器、高压电场探测器、钢丝绳断股探测器、支腿位移探测器、方位探测器、风速探测器、地倾探测器、吊钩高度探测器和激光臂长探测器。2.由权利要求1所述的微机垂直运输机械安全控制器其特征在于臂端异物探测器由激光发射器、十四级串行进位计数器、晶体振荡器，JK触发器、施密特触发器、激光接受器和输出门组成。3.由权利要求1所述的微机垂直运输机械安全控制器其特征在于高压电场探测器由磁敏电阻、单差分前置放大器、射随器、运算放大器、JK触发器、或非导引门、采样保持电路和减法运算电路组成。4.由权利要求1所述的微机垂直运输机械安全控制器其特征在于钢丝绳断股探测器由铁芯线圈、运算放大器、驱动三级管和继电器组成。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张银彪，
申请(专利权)人：冶金工业部第二十冶金建设公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]