專利名稱：起重機及其雙卷揚同步控制裝置、控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種工程機械技術，具體涉及ー種起重機及其雙卷揚同步控制裝置、控制方法。
背景技術：
基于施工需求的日趨變化，現有起重機技術得以迅速發(fā)展，僅用不到十年的時間完成了從百噸級產品至千噸級產品的跨越式發(fā)展。目前，大型起重機在起吊較大重量的載荷時，將采用兩個卷揚通過滑輪組同時提升ー個起重吊鉤，以適用較大起吊重量的使用エ況。然而，在起重機使用雙卷揚起吊的工作過程中，受到外力、液壓油流量不均、鋼絲繩纏繞差異等因素的影響，極易造成吊鉤滑輪組偏斜工作，從而導致滑輪損壞和鋼絲繩加速磨損。另外，偏斜狀態(tài)下的滑輪組也會使得兩個卷揚的負荷不相等，這樣，當滿載荷吊重·物時，必將會有ー個卷揚超載工作而發(fā)生安全事故，因此存在十分嚴重的安全隱患。為有效提高雙卷揚的同步性能，各工程機械制造商均提出了相應的控制技木。例如，圖I、圖2和圖3所示的一種解決方案。圖中所示，卷揚1、2的鋼絲繩分別經輪軸9上的引導滑輪3、4，左右對稱繞設于吊鉤組件5上，吊鉤10設置在吊鉤組件5下方；且在引導滑輪3、4處分別安裝有感應式的電檢測開關6、7，以檢測固定在引導滑輪外側帶有方形齒的感應盤8。工作過程中，當滑輪旋轉時感應盤的方形齒和缺ロ分別通過檢測開關，開關相應發(fā)出通和斷的信號，將這些脈沖信號進行累計計數，脈沖的實時累計數即對應為出繩(或收繩)的長度值?？刂葡到y(tǒng)對兩鋼絲繩的長度差值進行比較，通過比較結果按照一定的規(guī)則來調節(jié)兩卷揚的速度，使鋼絲繩長度大的適當降低速度，使鋼絲繩長度小的適當提高速度，直到兩卷揚出繩量(或收繩量)的差值在允許的范圍內?；谇笆龉ぷ鬟^程分析可知，該技術的核心是通過電檢測開關來檢測卷揚出(收)繩量，以實現雙卷揚同步控制。但是，受其工作原理的限制，該技術存在以下缺點首先，吊載前初始水平狀態(tài)僅靠人來觀察，不能保證初始水平精度，若吊載作業(yè)前吊鉤組件框架的姿態(tài)未處于水平，吊載過程中即使卷揚的出(收)繩量相同，也不能保證雙卷揚工作同步，受カ相等。第二，通過在滑輪處安裝電檢測開關來計算引導滑輪處卷揚的出(收)繩量，檢測和計算過程中存在誤差，控制精度不高。第三，需在滑輪外側安裝帶有感應齒的感應盤，結構復雜，加工誤差直接影響同步控制精度。有鑒于此，亟待另辟蹊徑提供ー種同步驅動吊鉤的雙卷揚同步控制技術，在吊鉤裝置平穩(wěn)工作的基礎上，同時確保雙卷揚保持均載工作狀態(tài)。

發(fā)明內容
針對上述缺陷，本發(fā)明解決的技術問題在于，提供ー種雙卷揚同步控制裝置，以確保其吊鉤組件處于水平姿態(tài)，提高整機的工作穩(wěn)定性。在此基礎上，本發(fā)明還提供一種雙卷揚同步控制方法及應用該同步控制裝置的起重機。本發(fā)明提供的雙卷揚同步控制裝置，吊鉤通過吊鉤組件與所述雙卷揚連接；所述同步控制裝置包括角度信號采集部件和控制器，其中，所述角度信號采集部件用于獲取所述吊鉤組件的框架的姿態(tài)角度，所述控制器根據所述吊鉤組件框架的姿態(tài)角度輸出同步控制信號至所述雙卷揚中ー者或兩者的驅動機構，以控制所述吊鉤組件框架的姿態(tài)保持水平。優(yōu)選地，還包括兩個轉速信號采集部件，分別用于獲取所述雙卷揚的轉速；所述控制器配置成所述姿態(tài)角度信號為報錯信號時，根據所述雙卷揚的轉速輸出冗余同步控制信號至所述雙卷揚中ー者或兩者的驅動機構。優(yōu)選地，所述控制器包括存儲單元、比較判斷単元和輸出單元；其中，所述存儲單元用于存儲預設的姿態(tài)角度閾值；所述比較判斷單元以所述姿態(tài)角度大于所述姿態(tài)角度閾 值為條件，獲得調整姿態(tài)的判斷結果；所述輸出単元根據所述判斷結果輸出同步控制信號。優(yōu)選地，所述存儲単元還用于存儲預設的轉速差閾值，當所述姿態(tài)角度信號為報錯信號時，所述比較判斷單元以所述雙卷揚的轉速差大于所述轉速差閾值為條件，獲得冗余調整姿態(tài)的判斷結果。優(yōu)選地，所述輸出單元還根據所述判斷結果輸出報警信號至警示燈或者蜂鳴器。優(yōu)選地，所述角度信號采集部件包括無線角度傳感器和無線接收器；其中，所述無線角度傳感器設置在所述吊鉤組件框架上，所述無線接收器接收所述無線角度傳感器采集的姿態(tài)角度信號，并輸出至所述控制器。優(yōu)選地,所述驅動機構為電機或者液壓馬達。本發(fā)明提供的雙卷揚同步控制方法，吊鉤通過吊鉤組件與所述雙卷揚連接；按照下述步驟進行SI.獲取所述吊鉤組件的框架的姿態(tài)角度；S2.根據所述吊鉤組件框架的姿態(tài)角度輸出同步控制信號至所述雙卷揚中ー者或兩者的驅動機構，以控制所述吊鉤組件框架的姿態(tài)保持水平。 優(yōu)選地，步驟S2前執(zhí)行S3.判斷所述姿態(tài)角度信號是否為報錯信號；若是，則S4.根據所述雙卷揚的轉速輸出冗余同步控制信號至所述雙卷揚中ー者或兩者的驅動機構。本發(fā)明提供的起重機，包括鉸接于底盤的吊臂裝置和懸置于所述吊臂裝置的臂頭部的吊鉤，所述吊鉤通過吊鉤組件與設置在底盤上的雙卷揚連接；還包括如前所述的雙卷揚同步控制裝置。本發(fā)明所述雙卷揚同步控制裝置進行了改進設計，該方案采用角度信號采集部件獲取吊鉤組件框架的姿態(tài)角度，并基于吊鉤組件框架的姿態(tài)角度輸出同步控制信號至雙卷揚中ー者或兩者的驅動機構，以通過兩個卷揚的出繩長度控制吊鉤組件框架的姿態(tài)保持水平。實際使用過程中，在起重吊載前首先進行初始工作狀態(tài)下的同步控制，可保證吊載前吊鉤組件框架處于水平狀態(tài)，這樣，在額定負荷狀態(tài)下，能夠完全規(guī)避雙卷揚中的一者過載；吊載過程可根據當前吊鉤組件框架的姿態(tài)角度實時調節(jié)兩個卷揚的轉動速度，即便受到外力、液壓油流量不均、鋼絲繩纏繞差異等因素的影響，也可以保證雙卷揚同步工作，進而使得吊鉤組件框架在吊載過程中始終處于水平狀態(tài)。與現有技術相比，本方案可保證吊載啟動時刻及吊載全程的雙卷揚同步，以及吊鉤組件框架的有效調平，由于應用該同步控制裝置的吊鉤組件不會產生偏斜現象，因此不會導致滑輪損壞和鋼絲繩非常態(tài)磨損的問題；此外，有效的調平吊鉤組件框架為兩個卷揚的均載同步要求提供了可靠保障，確保卷揚裝置及其驅動機構處于安全可靠的工作狀態(tài)，大大提高了整機作業(yè)的安全可靠性。本發(fā)明的優(yōu)選方案進ー步增設有冗余同步控制功能，采用轉速信號采集部件分別獲取雙卷揚的轉速，當角度信號采集部件出現故障吋，則根據雙卷揚的轉速輸出冗余同步控制信號至雙卷揚中一者或兩者的驅動機構。相對于角度信號采集部件而言，轉速信號采集部件作為冗余保護手段，根據所獲取的兩個卷揚的轉速控制雙卷揚同步，可進一步提高同步控制的安全可靠性。


圖I是現有技術中雙卷揚單鉤吊載整體結構示意圖；圖2是圖I中所示同步裝置的感應盤示意圖；圖3是圖I中所示同步裝置的引導滑輪處的局部放大示意圖；圖4是具體實施方式
所述起重機的整體結構示意圖；圖5是具體實施方式
所述雙卷揚驅動吊鉤的裝配關系示意圖；圖6是第一實施例所述雙卷揚同步控制裝置的方框圖；圖7示出了無線角度傳感器的整體結構示意圖；圖8示出了圖6所示雙卷同步控制裝置的原理框圖；圖9是第二實施例所述雙卷揚同步控制裝置的方框圖；圖10示出了圖9所示雙卷同步控制裝置的原理框圖；圖11示出了第二實施例中所述轉速傳感器的一種裝配關系示意圖。圖4-圖 11 中角度信號采集部件10、無線角度傳感器11、無線接收器12、吊鉤組件20、控制器30、存儲單元31、比較判斷單元32、輸出單元33、顯示器40、第一轉速信號采集部件51、第二轉速信號采集部件52、第一卷揚驅動機構61、第二卷揚驅動機構62、液壓馬達70。
具體實施例方式本發(fā)明的核心是針對雙卷揚同步控制技術進行優(yōu)化，在可靠控制其吊鉤組件保持水平姿態(tài)的基礎上，有效規(guī)避了偏載影響整機穩(wěn)定性。下面結合說明書附圖具體說明本實施方式。不失一般性，本實施方式以輪式起重機作為主體詳細說明。請參見圖4,該圖是本實施方式所述輪式起重機的整體結構示意圖。如圖所示，該起重機包括輪式底盤、設置在輪式底盤上的上車轉臺、鉸接于上車轉臺前部的吊臂裝置、提供重物升降驅動カ的卷揚裝置，以及位于上車轉臺后部的配重裝置等主要功能部件。
需要說明的是，本實施方式所述前述功能部件可以采用現有技術實現，故本文對于底盤、上車轉臺、吊臂裝置等功能構件的具體不再贅述。該輪式起重機具有雙卷揚單鉤吊載エ況，吊鉤通過滑輪組件與雙卷揚連接，以適用于起吊較重載荷的エ況。具體連接結構可以與現有技術相同，請ー并參見圖5，該圖示出了雙卷揚驅動吊鉤的裝配關系示意圖。為詳細說明本申請的發(fā)明點，請進一歩參見圖6所示的雙卷揚同步控制裝置的方框圖。如圖6所示，該同步控制裝置包括角度信號采集部件10，用于獲取吊鉤組件20框架的姿態(tài)角度，并將該姿態(tài)角度轉換成可用輸出信號；控制器30接收該信號后，根據吊鉤組件20框架的姿態(tài)角度輸出同步控制信號至雙卷揚中一者或兩者的驅動機構，即，第一卷揚驅動機構61和第二卷揚驅動機構62，以控制吊鉤組件20框架的姿態(tài)保持水平。本文中，吊鉤組件包括吊鉤組件框架及滑輪組，該吊鉤組件框架包括安裝滑輪組的結構及用于連接吊鉤的連接板。應當理解，基于整機動カ傳動的總體設計，卷揚的驅動機構可以為電機或者液壓馬達。
也就是說，通過兩個卷揚的出繩長度控制吊鉤組件20框架始終處于水平狀態(tài)，如圖5所示，若吊鉤組件20框架傾斜導致其左側下移，則輸出降速控制信號至左側卷揚和/或輸出升速控制信號至右側卷揚，即，左側卷揚出繩長度相對減少，右側卷揚出繩長度相對増加；若吊鉤組件20框架傾斜導致其右側下移，則輸出升速控制信號至左側卷揚和/或輸出降速控制信號至右側卷揚，即，左側卷揚出繩長度相對增加，右側卷揚出繩長度相對減少。實際使用過程中，在起重吊載前首先進行初始工作狀態(tài)下的調平控制，可保證吊載前吊鉤組件處于水平狀態(tài)，這樣，在額定負荷狀態(tài)下，能夠完全規(guī)避雙卷揚中的一者過載；吊載過程可根據當前吊鉤組件框架的姿態(tài)角度實時調節(jié)兩個卷揚的轉動速度，即便受到外力、液壓油流量不均、鋼絲繩纏繞差異等因素的影響，也可以保證雙卷揚同步工作，進而使得吊鉤組件在吊載過程中始終處于水平狀態(tài)。本方案中，角度信號采集部件10可以采用接觸式角度傳感器或者非接觸式角度傳感器，只要滿足角度信號采集的功能需要均可。由于吊鉤組件20框架及吊鉤相對于吊臂裝置的工作位置實時變化，故角度信號采集部件10優(yōu)選采用無線傳輸信號的角度傳感器，具體如圖7所示，包括無線角度傳感器11和無線接收器12。無線角度傳感器11設置在吊鉤組件20框架上，吊重時隨吊鉤組件20上下移動；應當理解，只要能夠實時獲取姿態(tài)角度信號均可，圖中所示，無線角度傳感器11在吊鉤組件20框架的連接板處，相對而言結構簡單易于實現。無線接收器12接收無線角度傳感器11采集的姿態(tài)角度信號，且其輸出端與控制器30相連，輸出模擬量信號或者總線信號至控制器30。無線傳感器測量精度可達到±0. 1°，控制精度高。具體地，作為主令裝置的控制器可以采用邏輯電路設計實現，按照預定順序改變電路接線及電路中電阻值來控制電機的啟動、調速、制動，或者控制液壓馬達的啟動、液壓油流量、制動等操作，即完全靠硬件來實現指令的功能。當然，也可以采用PLC控制器來實現相應的指令功能，通過內部程序實現系統(tǒng)的自動控制，以克服邏輯電路控制器所存在的結構復雜，設計完成后不能再修改或擴充的缺陷，請一井參見圖8，該圖示出了雙卷同步控制裝置的原理框圖。如圖6所示，該控制器30包括存儲單元31、比較判斷單元32和輸出單元33。其中，存儲單元31用于存儲預設的姿態(tài)角度閾值；比較判斷単元32以所述姿態(tài)角度大于所述姿態(tài)角度閾值為條件，獲得調整姿態(tài)的判斷結果；輸出單元33根據所述判斷結果輸出同步控制信號。以驅動機構為液壓馬達為例，PLC的輸出端(輸出単元33)與相應的控制電磁閥的信號接收端相連。需要說明的是，姿態(tài)角度閾值為吊鉤組件20框架的傾斜角度允許值，該閾值可以根據不同車型設計進行設定。眾所周知，吊鉤組件20框架的傾斜角度允許值與滑輪間距、輪槽尺寸、鋼絲繩直徑及吊鉤組件20與卷揚之間的距離等參數直接相關，具體可根據安全性要求進行相應的設定。例如，姿態(tài)角度閾值設定為±1°，若角度信號采集部件10所獲取的當前吊鉤組件20框架的姿態(tài)角度大于1°，則輸出単元33輸出同步控制信號至雙卷揚中一者或兩者的驅動機構。當然，還可以預設ー姿態(tài)角度安全閾值，在同步控制過程中，受外界因素影響導致吊鉤組件20框架的姿態(tài)角度大于該姿態(tài)角度安全閾值吋，則控制器30可作出危險エ況的 判斷，并輸出卷揚停止工作的強制控制信號，以避免危險操作。另外，可以通過顯示器40提供人機交互界面，以實時顯示吊鉤組件傾斜角度等工作狀態(tài)；此外，也可以根據判斷結果輸出報警信號至警示燈或者蜂鳴器(圖中未示出)，以從視聽兩方面提示操作者及外周輔助エ作人員關注，避免危險エ況的出現。除雙卷同步控制裝置外，本實施例在此基礎上還提供ー種同步控制方法，按照下述步驟進行SI.獲取所述吊鉤組件的姿態(tài)角度；S2.根據所述吊鉤組件的框架的姿態(tài)角度輸出同步控制信號至所述雙卷揚中ー者或兩者的驅動機構，以控制所述吊鉤組件框架的姿態(tài)保持水平。前述第一實施例基于吊鉤組件框架的姿態(tài)角度進行同步自動控制，可有效控制同步控制精度。但是，當吊載過程中角度信號采集部件出現故障吋，則需要將吊重物安全放F。。基于上述問題，本發(fā)明提供了雙卷揚控制裝置的第二實施例，請ー并參見圖9和圖10，其中，圖9是第二實施例所述雙卷揚同步控制裝置的方框圖；圖10示出了圖9所示雙卷同步控制裝置的原理框圖。本實施例與第一實施例的區(qū)別在于增設冗余同步控制的功能。如圖所示，還包括兩個轉速信號采集部件第一轉速信號采集部件51和第二轉速信號采集部件52，分別用于獲取所述雙卷揚的轉速。其中，該轉速信號采集部件同樣可以采用機械、電氣、磁、光和混合式等形式的轉速傳感器，并可安裝在能夠檢測到卷揚速度的任何位置，例如，設置于圖11所示的液壓馬達70的外部殼體上。其中，控制器30配置成所述姿態(tài)角度信號為報錯信號時，根據雙卷揚的轉速輸出冗余同步控制信號至雙卷揚中一者或兩者的驅動機構。其他組成及配合關系與第一實施例完全相同。本方案中，存儲單元31還用于存儲預設的轉速差閾值，當姿態(tài)角度信號為報錯信號吋，比較判斷単元32以雙卷揚的轉速差大于轉速差閾值為條件，獲得冗余調整姿態(tài)的判斷結果。相對于角度信號采集部件而言，轉速信號采集部件作為冗余保護手段，根據所獲取的兩個卷揚的轉速控制雙卷揚同步，可進ー步提高同步控制的安全可靠性。從而，當無線傳感器出現故障時，采用轉速傳感器控制雙卷揚同歩。
顯然，基于本實施例所述雙卷同步控制裝置，在第一實施例所述同步控制方法的基礎上，其同步控制方法需要在步驟S2前執(zhí)行S3.判斷所述姿態(tài)角度信號是否為報錯信號；若是，則S4.根據所述雙卷揚的轉速輸出冗余同步控制信號至所述雙卷揚中ー者或兩者的驅動機構。特別說明的是，本實施方式所提供的雙卷揚同步控制裝置及同步控制方法不僅適用于輪式起重機，還可以適用于履帶式起重機及其他應用雙卷揚驅動吊鉤的工程機械，任何形式的應用本申請的核心設計均在本申請請求保護的范圍內。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.雙卷揚同步控制裝置，吊鉤通過吊鉤組件與所述雙卷揚連接；其特征在于，所述同步控制裝置包括 角度信號采集部件，用于獲取所述吊鉤組件的框架的姿態(tài)角度；和 控制器，根據所述吊鉤組件框架的姿態(tài)角度輸出同步控制信號至所述雙卷揚中一者或兩者的驅動機構，以控制所述吊鉤組件框架的姿態(tài)保持水平。
2.根據權利要求I所述的雙卷揚同步控制裝置，其特征在于，還包括兩個轉速信號采集部件，分別用于獲取所述雙卷揚的轉速；所述控制器配置成所述姿態(tài)角度信號為報錯信號時，根據所述雙卷揚的轉速輸出冗余同步控制信號至所述雙卷揚中一者或兩者的驅動機構。
3.根據權利要求2所述的雙卷揚同步控制裝置，其特征在于，所述控制器包括 存儲單元，用于存儲預設的姿態(tài)角度閾值； 比較判斷單元，以所述姿態(tài)角度大于所述姿態(tài)角度閾值為條件，獲得調整姿態(tài)的判斷結果；和 輸出單元，根據所述判斷結果輸出同步控制信號。
4.根據權利要求3所述的雙卷揚同步控制裝置，其特征在于，所述存儲單元還用于存儲預設的轉速差閾值，當所述姿態(tài)角度信號為報錯信號時，所述比較判斷單元以所述雙卷揚的轉速差大于所述轉速差閾值為條件，獲得冗余調整姿態(tài)的判斷結果。
5.根據權利要求4所述的雙卷揚同步控制裝置，其特征在于，所述輸出單元還根據所述判斷結果輸出報警信號至警示燈或者蜂鳴器。
6.根據權利要求I至5中任一項所述的雙卷揚同步控制裝置，其特征在于，所述角度信號采集部件包括 無線角度傳感器，設置在所述吊鉤組件的框架上；和 無線接收器，接收所述無線角度傳感器采集的姿態(tài)角度信號，并輸出至所述控制器。
7.根據權利要求I所述的雙卷揚同步控制裝置，其特征在于，所述驅動機構為電機或者液壓馬達。
8.雙卷揚同步控制方法，吊鉤通過吊鉤組件與所述雙卷揚連接；其特征在于，按照下述步驟進行 51.獲取所述吊鉤組件的框架的姿態(tài)角度； 52.根據所述吊鉤組件框架的姿態(tài)角度輸出同步控制信號至所述雙卷揚中一者或兩者的驅動機構，以控制所述吊鉤組件框架的姿態(tài)保持水平。
9.根據權利要求8所述的雙卷揚同步控制方法，其特征在于，步驟S2前執(zhí)行 53.判斷所述姿態(tài)角度信號是否為報錯信號；若是，則 54.根據所述雙卷揚的轉速輸出冗余同步控制信號至所述雙卷揚中一者或兩者的驅動機構。
10.起重機，包括鉸接于底盤的吊臂裝置和懸置于所述吊臂裝置的臂頭部的吊鉤，所述吊鉤通過吊鉤組件與設置在底盤上的雙卷揚連接；其特征在于，還包括如權利要求I至7中任一項所述的雙卷揚同步控制裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開一種雙卷揚同步控制裝置，吊鉤通過吊鉤組件與所述雙卷揚連接；所述同步控制裝置包括角度信號采集部件和控制器，其中，所述角度信號采集部件用于獲取所述吊鉤組件的框架的姿態(tài)角度，所述控制器根據所述吊鉤組件框架的姿態(tài)角度輸出同步控制信號至所述雙卷揚中一者或兩者的驅動機構，以控制所述吊鉤組件框架的姿態(tài)保持水平。本發(fā)明所述雙卷揚同步控制裝置可確保其吊鉤組件框架處于水平姿態(tài)，提高整機的工作穩(wěn)定性。在此基礎上，本發(fā)明還提供一種雙卷揚同步控制方法及應用該同步控制裝置的起重機。
文檔編號B66D1/48GK102807170SQ20121029646
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月20日 優(yōu)先權日2012年8月20日
發(fā)明者史先信, 曹立峰, 柴君飛, 張洪民 申請人:徐州重型機械有限公司