CN102730592A - 锁紧装置自由落体控制方法、控制器、控制***和起重机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种起重机的锁紧装置的自由落体的控制方法，该控制方法包括：在自由落体高度上释放所述锁紧装置，在此过程中检测所述钢丝绳的拉力；当所述拉力为0时，所述电磁阀控制所述卷扬刹车。还公开了实现该方法的控制器、控制***和起重机。本发明的技术方案利用自动检测和控制取代了现有技术中通过人为目测的方式来进行判断而控制卷扬刹车的方式，首先能够准确地把握制动时间，减小误差，从而减少了自由落体制动时可能发生的安全隐患，使得整个卷扬刹车制动的过程安全可靠；并且该方案不再依赖操作者的观察能力、反应速度、工作经验和操作数量程度等因素，减少了人为因素导致的误操作。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种起重机的锁紧装置的自由落体的控制方法，以及实现该控制方法的控制器、包括该控制器的控制***和起重机。
背景技术
在工程技术领域，在某些应用中，例如需要产生较大冲量的情况下，通常需要利用起重设备来将锁紧装置固定重物载荷并提升至一定高度，再完全撤销拉力以使锁紧装置和重物载荷自由落体下落，以产生所需要的冲量。
对于这种起重设备，通常利用具有该锁紧装置带载自由落体功能的卷扬。随着起重机行业的发展，具有这种卷扬的起重设备越来越多，以适应更多工程领域的应用。
而且，即使是锁紧装置上面没有固定有重物载荷，在下放锁紧装置时也常常会需要进行空载的自由落体。
目前，对于上述起重设备，对锁紧装置的自由落体的控制通常是通过卷扬离合器来制动，具体地，就是通过人工目测落地情况，以脚踩踏板来进行制动（在驻车时通过制动踏板来控制卷扬离合器来进行制动）。通常来说，制动的最佳时机是在锁紧装置刚刚结束自由落体着地且钢丝绳空载（钢丝绳不承受载荷）的时刻。当制动进行太早时，锁紧装置自由落体还未落地，即钢丝绳带载制动（制动时钢丝绳承受锁紧装置以及重物载荷），此时制动冲击力较大，臂架反弹晃动很大，带锁紧装置带载时甚至会增加整车倾翻的危险，同时也会使制动摩擦片损耗严重、增加更换频率，一旦更换不及时容易引起制动失效；当制动进行太晚时，锁紧装置经过自由落体已经落地一段时间，钢丝绳在惯性作用下继续放出或松散，使得卷扬在排绳的时候乱绳难以整齐排布，造成钢丝绳和卷筒的磨损或损坏。
但是，这种方法很大程度上依赖于操作者的观察、反应、工作经验和熟练程度，较难把握制动时间，制动误差较大。卷扬的锁紧装置自由落体的功能的使用是具有一定危险性的，如何保证锁紧装置自由落体着地时，在钢丝绳空载瞬间的刹车制动及时、安全和可靠，一直都是本领域设计的难点问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种起重机的锁紧装置的自由落体的控制方法，该控制方法通过检测钢丝绳的拉力来判断锁紧装置是否着地。
为了实现上述目的，本发明提供一种起重机的锁紧装置的自由落体的控制方法，该起重机包括卷扬、控制卷扬刹车的电磁阀和钢丝绳，该钢丝绳一端连接在卷扬上，另一端连接在该锁紧装置上，其中，该控制方法包括
在自由落体高度上释放所述锁紧装置，在此过程中检测所述钢丝绳的拉力；
当所述拉力为0时，所述电磁阀控制所述卷扬刹车。
优选地，所述锁紧装置上连接有重物载荷。
本发明还提供一种起重机的锁紧装置的自由落体的控制器，该起重机包括卷扬、控制卷扬刹车的电磁阀和钢丝绳，该钢丝绳一端连接在卷扬上，另一端连接在该锁紧装置上，该控制器包括依次连接的输入模块、处理模块和输出模块，其中，
所述输入模块用于接收所述锁紧装置重物载荷自由落体过程中所述钢丝绳的拉力的信号，并将所述所述钢丝绳的拉力的信号传送到所述处理模块；
所述处理模块用于判断所述钢丝绳的拉力的信号是否为0、并将比较结果传送到所述控制模块；
所述控制模块用于在所述钢丝绳的拉力的信号为0的情况下，控制所述电磁阀对所述卷扬刹车。
优选地，所述控制器为PLC控制器。
优选地，所述锁紧装置上连接有重物载荷。
本发明还提供一种起重机的锁紧装置的自由落体的控制***，该起重机包括卷扬、控制卷扬刹车的电磁阀和钢丝绳，该钢丝绳一端连接在卷扬上，另一端连接在该锁紧装置上，其中，该控制***包括控制器和检测所述钢丝绳的拉力的传感器，该控制器为本发明所述的控制器，所述传感器与所述控制器的输入模块电连接。
优选地，所述传感器设置在所述臂架的顶部与所述钢丝绳接触的位置。
优选地，所述控制***还包括滑轮机构，该滑轮机构中至少有一个滑轮连接到所述传感器上。
优选地，所述滑轮机构包括三个滑轮。
本发明还提供一种起重机，该起重机具有锁紧装置自由落体的功能，其特征在于，该起重机包括根据本发明所述的控制***。
通过上述技术方案，检测钢丝绳的拉力来判断锁紧装置是否结束自由落体运动而着地，从而通过电磁阀控制卷扬刹车。本发明的技术方案利用自动检测和控制取代了现有技术中通过人为目测的方式来进行判断而控制卷扬刹车的方式，首先能够准确地把握制动时间，减小误差，从而减少了自由落体制动时可能发生的安全隐患，使得整个卷扬刹车制动的过程安全可靠；并且该方案不再依赖操作者的观察能力、反应速度、工作经验和操作数量程度等因素，减少了人为因素导致的误操作。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明优选实施方式的钢丝绳绕过滑轮机构的示意图；
图2是根据本发明优选实施方式的起重机示意图；
图3是根据本发明所述的控制方法的流程图。
附图标记说明
1钢丝绳
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指竖直方向上的上和下，也指附图中所示的上和下。本发明中的“锁紧装置”指起重机的吊钩、冲抓斗等用于固定连接重物载荷的装置，该装置与钢丝绳连接，主要起到锁紧重物载荷的作用，以使得释放或收起钢丝绳时能够将重物载荷提升或下放。
本发明提供一种起重机的锁紧装置的自由落体的控制方法，该起重机包括卷扬、控制卷扬刹车的电磁阀和钢丝绳1，该钢丝绳1一端连接在卷扬上，另一端连接在该锁紧装置上，其中，该控制方法包括
在自由落体高度上释放所述锁紧装置，在此过程中检测所述钢丝绳的拉力；
当所述拉力为0时，所述电磁阀控制所述卷扬刹车。
在锁紧装置从自由落体高度下落时，从理论上来讲钢丝绳1对锁紧装置的拉力被撤销，此时锁紧装置只受到重力的作用。但是此时钢丝绳1所受到的力并不是理论上的0，不但受到锁紧装置的拉力，而且由于钢丝绳1缠绕在卷扬的卷筒上，在锁紧装置拉着钢丝绳1下落的时候，钢丝绳1需要从卷筒上释放，此时受到相应的阻力作用，再加上钢丝绳1本身的重力，因此钢丝绳1的拉力并不为0。当锁紧装置着地之后，锁紧装置对钢丝绳1的拉力不存在，而且钢丝绳1也停止释放，此时钢丝绳1的拉力就会迅速减小到0（该拉力可能是接近0的很小的值，但是可以忽略不计，此处以0值为准）。
本发明的技术方案通过检测钢丝绳1的拉力，当该拉力为0时即可认为该锁紧装置结束自由落体运动而着地，此时通过电磁阀控制卷扬刹车，以实现对自由落体运动的自动控制。
其中，对钢丝绳1的拉力的检测可以有多种方法，可以利用拉力传感器直接测量钢丝绳1的拉力，也可以通过测量其他与钢丝绳1相连接的物体所受到的拉力来间接测量钢丝绳1的受力。传感器的类型和安装位置都可以根据实际需要相应地设置，此处不再赘述。
卷扬的刹车通常通过汽车的刹车来进行控制。在本发明的优选实施方式中，当钢丝绳1的拉力不为0时，电磁阀保持通电状态，当检测到钢丝绳1的拉力为0时，电磁阀断电，从而控制制动器产生制动力而控制卷扬制动。
本发明的技术方案利用自动检测和控制取代了现有技术中通过人为目测的方式来进行判断而控制卷扬刹车的方式，首先能够准确地把握制动时间，减小误差，从而减少了自由落体制动时可能发生的安全隐患，使得整个卷扬刹车制动的过程安全可靠；并且该方案不再依赖操作者的观察能力、反应速度、工作经验和操作数量程度等因素，减少了人为因素导致的误操作。
优选地，所述锁紧装置上连接有重物载荷。
在实际应用中，可能会包括空载自由落体和带载自由落体两种情况。空载自由落体指锁紧装置上不连接重物载荷而进行自由落体，此时锁紧装置自身的重量较轻，因此如果提前刹车也不会对起重机造成太大的危害，如果滞后刹车也会导致将排线弄乱的情况，因此该控制方法对空载自由落体情况也是具有效果的。带载自由落体指锁紧装置上固定有重物载荷而进行自由落体，此时锁紧装置与重物载荷的重量之和可能会较大，如果提前刹车则会对起重机的安全造成较大的危害，而且由于整体惯性较大，滞后刹车的话带来的影响也将更大。因此，本发明的控制方法可以适用于空载自由落体和带载自由落体的两种工况下。
本发明还提供一种起重机的锁紧装置的自由落体的控制器，该起重机包括卷扬、控制卷扬刹车的电磁阀和钢丝绳1，该钢丝绳1一端连接在卷扬上，另一端连接在该锁紧装置上，该控制器包括依次连接的输入模块、处理模块和输出模块，其特征在于，
所述输入模块用于接收所述锁紧装置自由落体过程中所述钢丝绳1的拉力的信号，并将所述所述钢丝绳1的拉力的信号传送到所述处理模块；
所述处理模块用于判断所述钢丝绳1的拉力的信号是否为0、并将比较结果传送到所述控制模块；
所述控制模块用于在所述钢丝绳1的拉力的信号为0的情况下，控制所述电磁阀对所述卷扬刹车。
在锁紧装置从自由落体高度下落时，从理论上来讲钢丝绳1对锁紧装置的拉力被撤销，此时锁紧装置只受到重力的作用。但是此时钢丝绳1所受到的力并不是理论上的0，不但受到锁紧装置的拉力，而且由于钢丝绳1缠绕在卷扬的卷筒上，在锁紧装置拉着钢丝绳1下落的时候，钢丝绳1需要从卷筒上释放，此时受到相应的阻力作用，再加上钢丝绳1本身的重力，因此钢丝绳1的拉力并不为0。当锁紧装置着地之后，锁紧装置对钢丝绳1的拉力不存在，而且钢丝绳1也停止释放，此时钢丝绳1的拉力就会迅速减小到0（该拉力可能是接近0的很小的值，但是可以忽略不计，此处以0值为准）。
本技术方案中，输入模块接收钢丝绳1的拉力信号，处理模块在该拉力为0时即可认为该锁紧装置结束自由落体运动而着地，此时控制模块通过电磁阀控制卷扬刹车，以实现对自由落体运动的自动控制。
其中，对钢丝绳1的拉力的检测可以有多种方法，可以利用拉力传感器直接测量钢丝绳1的拉力，也可以通过测量其他与钢丝绳1相连接的物体所受到的拉力来间接测量钢丝绳1的受力。传感器的类型和安装位置都可以根据实际需要相应地设置，此处不再赘述。
本发明的技术方案利用自动检测和控制取代了现有技术中通过人为目测的方式来进行判断而控制卷扬刹车的方式，首先能够准确地把握制动时间，减小误差，从而减少了自由落体制动时可能发生的安全隐患，使得整个卷扬刹车制动的过程安全可靠；并且该方案不再依赖操作者的观察能力、反应速度、工作经验和操作数量程度等因素，减少了人为因素导致的误操作。
优选地，所述控制器为PLC控制器。
该控制器可以采用多种适合的实施方式，在本优选实施方式中采用PLC控制器。不但技术成熟，成本较低，而且便于接收信号和产生控制信号。
优选地，所述锁紧装置上连接有重物载荷。
在实际应用中，可能会包括空载自由落体和带载自由落体两种情况。空载自由落体指锁紧装置上不连接重物载荷而进行自由落体，此时锁紧装置自身的重量较轻，因此如果提前刹车也不会对起重机造成太大的危害，如果滞后刹车也会导致将排线弄乱的情况，因此该控制方法对空载自由落体情况也是具有效果的。带载自由落体指锁紧装置上固定有重物载荷而进行自由落体，此时锁紧装置与重物载荷的重量之和可能会较大，如果提前刹车则会对起重机的安全造成较大的危害，而且由于整体惯性较大，滞后刹车的话带来的影响也将更大。因此，本发明的控制方法可以适用于空载自由落体和带载自由落体的两种工况下。
本发明还提供一种起重机的锁紧装置的自由落体的控制***，该起重机包括卷扬、控制卷扬刹车的电磁阀和钢丝绳1，该钢丝绳1一端连接在卷扬上，另一端连接在该锁紧装置上，其中，该控制***包括控制器和检测所述钢丝绳1的拉力的传感器，该控制器为本发明所述的控制器，所述传感器与所述控制器的输入模块电连接。
在锁紧装置从自由落体高度下落时，从理论上来讲钢丝绳1对锁紧装置的拉力被撤销，此时锁紧装置只受到重力的作用。但是此时钢丝绳1所受到的力并不是理论上的0，不但受到锁紧装置的拉力，而且由于钢丝绳1缠绕在卷扬的卷筒上，在锁紧装置拉着钢丝绳1下落的时候，钢丝绳1需要从卷筒上释放，此时受到相应的阻力作用，再加上钢丝绳1本身的重力，因此钢丝绳1的拉力并不为0。当锁紧装置着地之后，锁紧装置对钢丝绳1的拉力不存在，而且钢丝绳1也停止释放，此时钢丝绳1的拉力就会迅速减小到0（该拉力可能是接近0的很小的值，但是可以忽略不计，此处以0值为准）。
本技术方案中，传感器检测钢丝绳1的拉力并将信号传送到输入模块，输入模块将接收到的信号传送到处理模块，该处理模块在该拉力为0时即可认为该锁紧装置结束自由落体运动而着地，此时控制模块通过电磁阀控制卷扬刹车，以实现对自由落体运动的自动控制。
其中，对钢丝绳1的拉力的检测可以有多种方法，可以利用拉力传感器直接测量钢丝绳1的拉力，也可以通过测量其他与钢丝绳1相连接的物体所受到的拉力来间接测量钢丝绳1的受力。在如图1所示的优选实施方式中，该传感器连接在中间的滑轮与臂架之间，通过检测滑轮的受力来检测钢丝绳作用在滑轮上的力。传感器的类型和安装位置都可以根据实际需要相应地设置，此处不再赘述。
本发明的技术方案利用自动检测和控制取代了现有技术中通过人为目测的方式来进行判断而控制卷扬刹车的方式，首先能够准确地把握制动时间，减小误差，从而减少了自由落体制动时可能发生的安全隐患，使得整个卷扬刹车制动的过程安全可靠；并且该方案不再依赖操作者的观察能力、反应速度、工作经验和操作数量程度等因素，减少了人为因素导致的误操作。
优选地，所述传感器设置在所述臂架的顶部与所述钢丝绳1接触的位置。
在本优选实施方式中，优选地通过间接地测量与钢丝绳1接触的物体所受到的力来反映钢丝绳1的拉力。由于钢丝绳1的一端连接在卷扬上，另一端与锁紧装置连接，而且卷扬安装在起重机的上车上，因此钢丝绳1需要越过起重机臂架的顶部以垂下，这样钢丝绳1就会在与臂架在顶部相接处。这样，通过检测该点受到的力即可间接地计算出钢丝绳1的拉力。
优选地，所述控制***还包括滑轮机构，该滑轮机构中至少有一个滑轮连接到所述传感器上。
由于滑轮机构比较便于钢丝绳1的缠绕，而且可以根据需要设置该滑轮机构以控制钢丝绳1的方向。由于钢丝绳1上各处受力均相等，对于该与传感器连接的滑轮来说，传感器能够检测到该滑轮所受到的合力的大小，而该合力即为钢丝绳1作用在滑轮上的力，由于钢丝绳1对该滑轮的作用力只能是拉力，与该滑轮相连接的两段钢丝绳的拉力相等，并且两段钢丝绳之间的夹角已知，根据力学原理即可计算出每段钢丝绳1上的拉力，也就是钢丝绳1的拉力。
优选地，所述滑轮机构包括三个滑轮。
在如图所示的优选实施方式中，该滑轮机构优选地包括三个滑轮，而且这三个滑轮都是定滑轮，主要用来改变力的方向，这样能够更好地对钢丝绳1进行导向，其中中间的滑轮与传感器连接，并且为了使得传感器能够更好地检测拉力值，该滑轮能够根据钢丝绳1的拉力大小而在一定的范围内移动，使得检测结果更加稳定可靠。
需要说明的是，此处仅给出了一种优选的实施方式作为示例，在实际应用中，该滑轮机构的结构可以根据需要任意设置，而并不局限于上述事实方式。
本发明还提供一种起重机，该起重机具有锁紧装置自由落体的功能，其中，该起重机包括根据本发明所述的控制***。
通过上述的控制***，该起重机可以对锁紧装置的自由落体进行自动的刹车控制。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种起重机的锁紧装置的自由落体的控制方法，该起重机包括卷扬、控制卷扬刹车的电磁阀和钢丝绳（1），该钢丝绳（1）一端连接在卷扬上，另一端连接在该锁紧装置上，其特征在于，该控制方法包括
在自由落体高度上释放所述锁紧装置，在此过程中检测所述钢丝绳的拉力；
当所述拉力为0时，所述电磁阀控制所述卷扬刹车。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述锁紧装置上连接有重物载荷。
3.一种起重机的锁紧装置的自由落体的控制器，该起重机包括卷扬、控制卷扬刹车的电磁阀和钢丝绳（1），该钢丝绳（1）一端连接在卷扬上，另一端连接在该锁紧装置上，该控制器包括依次连接的输入模块、处理模块和输出模块，其特征在于，
所述输入模块用于接收所述锁紧装置自由落体过程中所述钢丝绳（1）的拉力的信号，并将所述所述钢丝绳（1）的拉力的信号传送到所述处理模块；
所述处理模块用于判断所述钢丝绳（1）的拉力的信号是否为0、并将比较结果传送到所述控制模块；
所述控制模块用于在所述钢丝绳（1）的拉力的信号为0的情况下，控制所述电磁阀对所述卷扬刹车。
4.根据权利要求3所述的控制器，其特征在于，所述控制器为PLC控制器。
5.根据权利要求3所述的控制器，其特征在于，所述锁紧装置上连接有重物载荷。
6.一种起重机的锁紧装置的自由落体的控制***，该起重机包括卷扬、控制卷扬刹车的电磁阀和钢丝绳（1），该钢丝绳（1）一端连接在卷扬上，另一端连接在该锁紧装置上，其特征在于，该控制***包括控制器和检测所述钢丝绳（1）的拉力的传感器，该控制器为根据权利要求3-5所述的控制器，所述传感器与所述控制器的输入模块电连接。
7.根据权利要求6所述的控制***，其特征在于，所述传感器设置在所述臂架的顶部与所述钢丝绳（1）接触的位置。
8.根据权利要求7所述的控制***，其特征在于，所述控制***还包括滑轮机构，该滑轮机构中至少有一个滑轮连接到所述传感器上。
9.根据权利要求8所述的控制***，其特征在于，所述滑轮机构包括三个滑轮。
10.一种起重机，该起重机具有锁紧装置自由落体的功能，其特征在于，该起重机包括根据权利要求6-9中任意一项所述的控制***。
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