一种起重机吊钩垂直控制系统及其控制方法技术方案

一种起重机吊钩垂直控制系统，包括臂架、滑轮、钢丝绳、吊钩、控制器、拉力传感器、倾角传感器、变幅机构、回转机构、起升机构、起重机塔身和控制平台；所述臂架的顶部设置有与其旋转配合的滑轮，所述臂架的底部与起重机塔身旋转配合，所述变幅机构与臂架传动配合，所述起重机塔身的底部与起重机底盘的顶部旋转配合，所述起重机塔身上设置有起升机构，所述起升机构上设置有拉力传感器，所述拉力传感器用于测量钢丝绳收到的拉力，所述起升机构通过钢丝绳与吊钩固定连接，所述倾角传感器设置在钢丝绳上近吊钩处。本设计不仅可以自动控制臂架调整位置以避免起吊后吊钩摆动，而且可以采用电动驱动或液压驱动以适应不同的需求。动或液压驱动以适应不同的需求。动或液压驱动以适应不同的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种起重机吊钩垂直控制系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及一种起重机控制系统，尤其涉及一种起重机吊钩垂直控制系统及其控制方法，具体适用于防止起吊后吊钩摆动的起重机吊钩垂直控制系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]起重机是指在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械，起重机通过臂架及钢丝绳承受起升载荷、带动载荷做垂直或水平运动，起重机通过臂架顶端的滑轮改变钢丝绳方向，使钢丝绳可以向上吊取货物，在起重机起吊过程中如果待吊取货物不处在滑轮的正下方，那么吊取货物的钢丝绳就会与穿过滑轮的垂线形成夹角，无法保证货物能够竖直起吊，进而使货物带动钢丝绳来回摆动，造成安全隐患，甚至造成重大事故。
[0003]目前，为避免事故的发生，起重机往往通过安排人工检测或者视频监控系统检测钢丝绳倾角，人工检测方法提供起重工人工挂钩并指导起重机操作人员调整臂架位置，视频监控系统通过摄像机采集货物的摆动信息并自动调整臂架位置。这两种监控系统虽然可以通过检测钢丝绳倾角避免货物摆动，但其仍存在以下缺陷：1、采用人工检测方法虽然可以低成本的实现防摆检测功能，但起重工人工检测过程中视野受到人体视野的局限性，并不能指导起重机操作人员达到最合适的位置，同时起重机尤其是大吨位起重机工作过程中容易对起重工造成人身伤害。
[0004]2、视频监控系统的摄像机通过图像生成钢丝绳倾角信息，摄像机镜头容易受到天气影响，造成视野不清晰。
[0005]3、视频监控系统虽然可以自动监控钢丝绳倾角，但摄像机镜头容易被雾霭、雨雪等脏污，需要大气维护，而摄像机镜头位于高处维护困难，造成维护成本提高。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是克服现有技术中存在的维护成本高、监控效果不佳的缺点，提供了一种操作简便同时生产成本低的单层钢丝绳卷筒。
[0007]为实现以上目的，本专利技术的技术解决方案是：一种起重机吊钩垂直控制系统，所述控制系统包括：臂架、滑轮、钢丝绳、吊钩、控制器、拉力传感器、倾角传感器、变幅机构、回转机构、起升机构和起重机塔身；所述臂架的顶部设置有与其旋转配合的滑轮，所述臂架的底部与起重机塔身相连接，所述臂架的底部与起重机塔身旋转配合，所述臂架的旋转轴水平设置，所述变幅机构与臂架传动配合，所述回转机构与起重机塔身的底部传动配合，所述起重机塔身的底部与起重机底盘的顶部旋转配合，所述起重机塔身上设置有起升机构，所述起升机构上设置有拉力传感器，所述拉力传感器用于测量钢丝绳受到的拉力，所述钢丝绳的一端与起升机构固定连接，所述钢丝绳的另一端经过滑轮后与吊钩固定连接，所述起升机构通过钢丝绳与吊钩传动配合，所述倾角传感器设置在钢丝绳上近吊钩处；所述控制器的拉力信号输入端与拉力传感器的信号输出端相连接，所述控制器的
倾角信号输入端与倾角传感器的信号输出端相连接，控制器的控制端分别与变幅机构、回转机构和起升机构信号连接。
[0008]所述控制系统还包括控制平台，所述控制平台的显示信号输入端与控制器的显示信号输出端相连接，所述控制平台的控制信号输出端与控制器的控制信号输入端相连接。
[0009]所述变幅机构、回转机构和起升机构均为电机驱动的执行结构，所述变幅机构的变幅信号输入端通过数据总线与控制器的变幅信号输出端相连接，所述回转机构的回转信号输入端通过数据总线与控制器的回转信号输出端相连接，所述起升机构的起升信号输入端通过数据总线与控制器的起升信号输出端相连接，所述控制器通过数据总线与控制平台信号连接，所述变幅机构通过变幅钢丝绳与臂架的顶端固定连接。
[0010]所述变幅机构、回转机构和起升机构均为液压驱动的执行结构，所述变幅机构的变幅信号输入端通过控制线与控制器的变幅信号输出端相连接，所述回转机构的回转信号输入端通过控制线与控制器的回转信号输出端相连接，所述起升机构的起升信号输入端通过控制线与控制器的起升信号输出端相连接，所述控制器通过数据总线与控制平台信号连接，所述变幅机构通过液压油缸与臂架的中部固定连接。
[0011]所述倾角传感器为双轴倾角传感器，所述倾角传感器与吊钩之间距离小于1米。
[0012]所述倾角传感器通过倾角传感器支架套设在钢丝绳上，所述倾角传感器支架与钢丝绳旋转配合。
[0013]一种起重机吊钩垂直控制系统的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：第一步：开机自检，开启系统使吊钩受重力影响垂直于地面，系统自动建立空间直角坐标系，所述空间直角坐标系的XOY平面为水平面，所述空间直角坐标系的原点为倾角传感器所在位置O，此时空间直角坐标系的X轴与倾角传感器第一轴重合，空间直角坐标系的Y轴与倾角传感器第二轴重合，空间直角坐标系的Z轴垂直地面设置，所述空间直角坐标系建立完成后，操作人员调整倾角传感器支架使空间直角坐标系的X轴与臂架在XOY平面的投影重合，此时开机自检步骤完成；第二步：挂取货物，操作人员将吊钩与待吊取货物固定连接，吊钩与待吊取货物固定连接后操作人员操纵控制器开始工作，控制器发出起升信号驱动起升机构开始工作，起升机构开始工作后卷收钢丝绳并通过钢丝绳驱动吊钩升高，吊钩升高后对待吊取货物提供向上拉力，此时拉力传感器持续检测钢丝绳所受拉力，当拉力传感器检测到钢丝绳所受拉力大于吊钩的空勾重量时，起升机构停止工作同时系统进入第三步检测步骤；第三步：检测倾角数据，设定钢丝绳与滑轮的接触点为A点，钢丝绳OA段投影到XOY平面的线段为OA'，倾角传感器持续检测钢丝绳的倾角并将倾角数据发送给控制器，所述控制器收到倾角数据后计算得到A'点在空间直角坐标系内的坐标为（X，Y，），此时进入第四步调整步骤；第四步：调整起吊姿态，控制器根据当前A点坐标（X，Y，）发出对应信号驱动回转机构和变幅机构工作:a）当X＞时，控制器发出信号驱动回转机构工作，回转机构驱动起重机塔身向左旋转，b）当X＜时，控制器发出信号驱动回转机构工作，回转机构驱动起重机塔身向右旋
转，c）当X=时，回转机构不工作，d）当Y＞时，控制器发出信号驱动变幅机构工作，变幅机构驱动臂架仰角增大，e）当Y＜时，控制器发出信号驱动变幅机构工作，变幅机构驱动臂架仰角减小，f）当Y=时，变幅机构不工作，所述回转机构和变幅机构工作时，拉力传感器持续检测钢丝绳所受拉力，当拉力传感器检测到钢丝绳所受拉力小于或等于钢丝绳和吊钩的自重时，回转机构和变幅机构停止工作，同时控制器发出信号驱动起升机构开始工作卷收钢丝绳，直到拉力传感器检测到钢丝绳所受拉力大于吊钩的空勾重量，此时回转机构和变幅机构继续工作，当X值和Y值小于起重机安全阈值时调整步骤完成，此时可以安全进行起吊操作。
[0014]所述控制方法还包括拉力传感器标定步骤，所述拉力传感器标定步骤由操作人员在起重机安装阶段或起重机检修阶段进行，所述拉力传感器标定步骤如下：操作人员操作控制平台手动输入吊钩空勾重量，所述吊钩空勾重量为吊钩与待吊取货物顶端高度平齐时拉力传感器检测到的拉力；操作人员输入吊钩空勾重量后，操作人员操作控制器进入标定步骤并进行第二步准备步骤、第三步检测步骤和第四步调整步骤，同时操作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种起重机吊钩垂直控制系统，其特征在于：所述控制系统包括：臂架（1）、滑轮（2）、钢丝绳（3）、吊钩（4）、控制器（5）、拉力传感器（6）、倾角传感器（7）、变幅机构（8）、回转机构（9）、起升机构（10）和起重机塔身（11）；所述臂架（1）的顶部设置有与其旋转配合的滑轮（2），所述臂架（1）的底部与起重机塔身（11）相连接，所述臂架（1）的底部与起重机塔身（11）旋转配合，所述臂架（1）的旋转轴水平设置，所述变幅机构（8）与臂架（1）传动配合，所述回转机构（9）与起重机塔身（11）的底部传动配合，所述起重机塔身（11）的底部与起重机底盘的顶部旋转配合，所述起重机塔身（11）上设置有起升机构（10），所述起升机构（10）上设置有拉力传感器（6），所述拉力传感器（6）用于测量钢丝绳（3）受到的拉力，所述钢丝绳（3）的一端与起升机构（10）固定连接，所述钢丝绳（3）的另一端经过滑轮（2）后与吊钩（4）固定连接，所述起升机构（10）通过钢丝绳（3）与吊钩（4）传动配合，所述倾角传感器（7）设置在钢丝绳（3）上近吊钩（4）处；所述控制器（5）的拉力信号输入端与拉力传感器（6）的信号输出端相连接，所述控制器（5）的倾角信号输入端与倾角传感器（7）的信号输出端相连接，控制器（5）的控制端分别与变幅机构（8）、回转机构（9）和起升机构（10）信号连接。2.根据权利要求1所述的一种起重机吊钩垂直控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括控制平台（12），所述控制平台（12）的显示信号输入端与控制器（5）的显示信号输出端相连接，所述控制平台（12）的控制信号输出端与控制器（5）的控制信号输入端相连接。3.根据权利要求2所述的一种起重机吊钩垂直控制系统，其特征在于：所述变幅机构（8）、回转机构（9）和起升机构（10）均为电机驱动的执行结构，所述变幅机构（8）的变幅信号输入端通过数据总线与控制器（5）的变幅信号输出端相连接，所述回转机构（9）的回转信号输入端通过数据总线与控制器（5）的回转信号输出端相连接，所述起升机构（10）的起升信号输入端通过数据总线与控制器（5）的起升信号输出端相连接，所述控制器（5）通过数据总线与控制平台（12）信号连接，所述变幅机构（8）通过变幅钢丝绳与臂架（1）的顶端固定连接。4.根据权利要求2所述的一种起重机吊钩垂直控制系统，其特征在于：所述变幅机构（8）、回转机构（9）和起升机构（10）均为液压驱动的执行结构，所述变幅机构（8）的变幅信号输入端通过控制线与控制器（5）的变幅信号输出端相连接，所述回转机构（9）的回转信号输入端通过控制线与控制器（5）的回转信号输出端相连接，所述起升机构（10）的起升信号输入端通过控制线与控制器（5）的起升信号输出端相连接，所述控制器（5）通过数据总线与控制平台（12）信号连接，所述变幅机构（8）通过液压油缸与臂架（1）的中部固定连接。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种起重机吊钩垂直控制系统，其特征在于：所述倾角传感器（7）为双轴倾角传感器，所述倾角传感器（7）与吊钩（4）之间距离小于1米。6.根据权利要求5所述的一种起重机吊钩垂直控制系统，其特征在于：所述倾角传感器（7）通过倾角传感器支架套设在钢丝绳（3）上，所述倾角传感器支架与钢丝绳（3）旋转配合。7.一种权利要求1至6中任意一项所述的起重机吊钩垂直控制系统的控制方法，其特征
在于：所述控制方法包括以下步骤：第一步：开机自检，开启系统使吊钩（4）受重力影响垂直于地面，系统自动建立空间直角坐标系，所述空间直角坐标系的XOY平面为水平面，所述空间直角坐标系的原点为倾角传感器（7）所在位置O，此时空间直角坐标系的X轴与倾角传感器（7）第一轴重合，空间直角坐标系的Y轴与倾角传感器（7）第二轴重合，空间直角坐标系的Z轴垂直地面设置，所述空间直角坐标系建立完成后，操作人员调整倾角传感器支架使空间直角坐标系的X轴与臂架（1）在XOY平面的投影重合，此时开机自检步骤完成；第二步：挂取货物，操作人员将吊钩（4）与待吊取货物...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄淮山，胡屾，吴健，
申请(专利权)人：武汉船用机械有限责任公司，
类型：发明
国别省市：