CN108706481A - 吊钩悬停控制方法、装置和变频器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种吊钩悬停控制方法、装置和变频器，该方法包括：当变频器停止向起升电机输出驱动信号时，检测起升电机是否停止运行；如果否，向起升电机输出反向转矩，以抑制起升电机旋转，控制吊钩悬停。该方式可以在塔式起重机的机械式制动器制动失灵的情况下控制吊钩悬停，提高了塔式起重机的安全性和可靠性。

Description

吊钩悬停控制方法、装置和变频器

技术领域

本发明涉及一种塔式起重机技术领域，尤其是涉及一种吊钩悬停控制方法、装置和变频器。

背景技术

随着施工技术的飞速发展，建筑施工对塔式起重机的技术性能要求越来越高，尤其是对塔式起重机的安全性能要求更高。由于施工现场塔式起重机安全事故的不断发生，塔式起重机安全性能越来越得到重视。塔式起动机的产品通常在起升电机上安装有刹车制动装置；其中一种方式是在传动***中安装机械制动装置，但由于制动装置经常性往复运动使得机械性能下降，易出现制动失灵，安全性和可靠性较差；另外一种方式是在起升电机卷筒上安装液压制动装置，但这种液压制动的方式配套成本较高，只有在高端产品或有特殊要求的产品上使用，应用普适性较差。

针对上述塔式起重机的吊钩悬停控制方式安全性和可靠性较差的问题，尚未提出有效的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种吊钩悬停控制方法、装置和变频器，以提高塔式起重机的安全性和可靠性。

第一方面，本发明实施例提供了一种吊钩悬停控制方法，该方法应用于塔式起重机的变频器；该方法包括：当变频器停止向起升电机输出驱动信号时，检测起升电机是否停止运行；如果否，向起升电机输出反向转矩，以抑制起升电机旋转，控制吊钩悬停。

进一步，上述检测起升电机是否停止运行的步骤之前，上述方法还包括：向起升电机的制动装置发送启动信号，以使制动装置制动上述起升电机。

进一步，上述起升电机的电机轴上安装有编码器；检测起升电机是否停止运行的步骤，包括：根据编码器输出的脉冲信号，判断起升电机是否停止运行。

进一步，上述根据编码器输出的脉冲信号，判断起升电机是否停止运行的步骤，包括：判断所述编码器输出的脉冲信号的变化量是否超出设定的变化量阈值；如果是，确定所述起升电机没有停止运行；如果否，确定所述起升电机停止运行。

进一步，上述向起升电机输出反向转矩的步骤，包括：按照设定的时间间隔，向起升电机输出设定次数的反向转矩；在输出每次上述反向转矩后，检测上述起升电机是否停止运行；如果在输出最后一次反向转矩之前，上述起升电机没有停止运行，输出上述最后一次反向转矩，以使所述起升电机停止运行。进一步，上述方法还包括：如果输出上述反向转矩的次数达到设定的次数阈值，生成并输出溜钩报警信号。

第二方面，本发明实施例提供了一种吊钩悬停控制装置，该装置设置于塔式起重机的变频器；上述装置包括：检测模块，用于当上述变频器停止向起升电机输出驱动信号时，检测起升电机是否停止运行；控制模块，用于上述起升电机没有停止运行，向上述起升电机输出反向转矩，以抑制起升电机旋转，控制吊钩悬停。

进一步，上述装置还包括：信号发送模块，用于向上述起升电机的制动装置发送启动信号，以使上述制动装置制动所述起升电机。

进一步，上述起升电机的电机轴上安装有编码器；检测模块还用于根据编码器输出的脉冲信号，判断起升电机是否停止运行。

第三方面，本发明实施例提供了一种变频器，上述变频器设置于塔式起重机上；第二方面的吊钩悬停控制装置设置于上述变频器中。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明提供了一种吊钩悬停控制方法、装置和变频器，当变频器停止向起升电机输出驱动信号时，检测起升电机是否停止运行；如果起升电机没有停止运行，则向起升电机输出反向转矩，以抑制起升电机旋转，控制吊钩悬停。该方式可以在塔式起重机的机械式制动器制动失灵的情况下控制吊钩悬停，提高了塔式起重机的安全性和可靠性。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明的上述技术即可得知。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种吊钩悬停控制方法的应用场景示意图；

图2为本发明实施例提供的一种吊钩悬停控制方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的另一种吊钩悬停控制方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的一种吊钩悬停控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

塔式起重机中的机械制动装置，当起升机构做上升或下降动作时，制动装置自动打开，当动作停止时，制动装置(也可以称为制动器)自动开启制动，防止吊钩坠落。此种方式制动器由于经常性往复运动致使机械性能下降，或在制动片磨损后没有及时更换或调整制动力时，会出现吊钩坠落现象。方式二是在起升机构卷筒上安装液压制动装置，当机械制动装置失效时，可以自动启动液压制动装置制动卷筒，防止吊钩坠落。但由于液压制动装置成本较高，通常只有在高端产品或有特殊要求的产品上使用。

基于此，本发明实施例提供了一种吊钩悬停控制方法、装置和变频器；该技术可以应用于塔式起重机、桥式起重机或其他起重机的吊钩悬停控制中。

为了方便对本实施例进行理解，下面首先介绍吊钩悬停控制方法的应用场景，如图1所示。该***包括变频器、编码器、起升电机、电机制动器、减速机和卷筒；上述编码器的输入端与起升电机相连；上述编码器的脉冲输出端连接在变频器的输入端；变频器分别与起升电机和电机制动器相连接；减速机分别连接起升电机和卷筒。

上述变速器用于控制起升电机的转矩；上述起升电机根据输出的转矩带动重物上、下运行；在制动状态下，编码器不断地监测起升电机是否停止转动，并将该检测的脉冲量发送给变频器；变频器会根据输出的脉冲量，做出相应的动作。上述减速机是塔式起重机运行机构的主要部件之一，它的主要作用是把电动机运转的高速度转变成为塔式起重机各机构实际需要的速度，并获得较大的扭矩，从而平稳地起吊重物，常见减速机有蜗轮减速机、行星减速机和硬齿面减速机。上述卷筒是起重机中用来缠绕钢丝绳的部件，卷筒材料一般可采用铸铁，特别需要时可采用铸钢或用钢板卷制焊接制造。

基于上述应用场景，参见图2所示的一种吊钩悬停控制方法的流程图，该方法应用于上述塔式起重机的变频器；该方法包括如下步骤：

步骤S202，当变频器停止向起升电机输出驱动信号时，检测该起升电机是否停止运行。

在正常运行时，上述变频器驱动起升电机输出转矩，起升电机通过吊钩带动重物向上运动，当变频器停止向起升电机输出驱动信号时，电机制动器关闭，同时输出制动力以使起升电机转轴保持静止，从而吊钩保持静止；若电机制动器制动力不足或制动器失灵，则起升电机轴还在转动。

步骤S204，如果否，向上述起升电机输出反向转矩，以抑制该起升电机旋转，控制吊钩悬停。

反向转矩也可以称为反向扭矩；变频器输出停止信号后，若起升电机轴还在转动，上述变频器会根据编码器输出的脉冲信号来自动零速运行，并向起升电机输出反向转轴，以抑制起升电机轴转动，使吊钩悬停，最后达到零速悬停的目的，使重物稳定的停在空中，同时也会输出报警信号。

本发明提供了一种吊钩悬停控制方法，当变频器停止向起升电机输出驱动信号时，检测起升电机是否停止运行；如果起升电机没有停止运行，则向起升电机输出反向转矩，以抑制起升电机旋转，控制吊钩悬停。该方式可以在塔式起重机的机械式制动器制动失灵的情况下控制吊钩悬停，提高了塔式起重机的安全性和可靠性。

本实施例还提供了另一种吊钩悬停控制方法，该方法在上述图2中所示方法的基础上实现，该方法应用于塔式起重机的变频器中，该塔式起重机的起升电机的电机轴上安装有编码器；利用编码器检测电机的运行状态，利用变频器驱动起升电机，以实现吊钩悬停控制，如图3所示，具体实现步骤如下：

步骤S302，变频器停止向起升电机输出驱动信号；

步骤S304，向起升电机的制动装置发送启动信号，以使制动装置制动起升电机。

首先将该吊钩悬停控制方法对应的软件程序录入变频器中，然后变频器驱动起升电机输出转矩，起升电机获得该信号后，带动有一定重量的物体(例如，载重为一吨的重物)离开地面，并根据该信号将重物提高到预先设定的高度(例如，离地面的高度可以为1米或3米等)。当要求把重物悬停在预设定的高度时，变频器停止向起升电机输出驱动信号，此时起升电机的制动装置输出制动力，以使起升电机保持静止状态、吊钩及重物悬停在空中。

通常，制动器开始制动起升电机后，变频器可以根据编码器输出的脉冲信号，判断起升电机是否停止运行；具体可以通过下述步骤实现：

步骤S306，判断编码器输出的脉冲信号的变化量是否超出设定的变化量阈值；如果否，确定起升电机停止运行，继续执行步骤S306；如果是，执行步骤S308；

在变频器录入的程序中，预先设定了脉冲变化量的阈值，若编码器输出的脉冲增量小于该阈值，则再次监测编码器的脉冲增量，确保起升电机已经停止；若编码器输出的脉冲增量大于或等于阈值，则判断制动器制动不足或者制动失灵，变频器自动零速运行，输出反向转矩，以抑制起升电机的转轴旋转。

如果起升电机没有停止运行，则按照设定的时间间隔，向起升电机输出多次反向转矩；例如，每隔10ms向起升电机输出一次反向转矩，直至检测到起升电机停止运行；每次输出的反向转矩大小可以相同，可以逐渐变大、逐渐变小，也可以按照当前起升电机的转速调整每次输出的反向转矩，即反向转矩的大小可以灵活设置。

塔式起重机在吊取重物时，在停止时由于惯性或抱闸磨损会出现下沉现象，因此，输出多次反向转矩，以试探是否是重物的自然下沉，如果起升电机依然旋转，则确定为制动器发生故障，则向起升电机再次输出反向力矩，以阻止重物继续下沉。

步骤S308，确定起升电机没有停止运行；按照设定的时间间隔，向起升电机输出设定次数的反向转矩；

在制动器制动不足或者制动失灵的情况下，起升电机的转轴在制动时不会静止，吊钩上的重物会坠落，在此过程中，编码器会连续地给变频器发送脉冲信号，变频器会根据脉冲信号做出三次判断，在设定的时间隔(例如，3秒)内变频器连续输出三次反向频率(相当于输出反向转矩)，以抑制起升电机的转轴转动。

步骤S310，在输出每次反向转矩后，检测起升电机是否停止运行；如果否，执行步骤S312；如果是，结束；

步骤S312，判断是否将要输出最后一次反向转矩；如果是，执行步骤S314；如果否，执行步骤S308；

步骤S314，输出最后一次反向转矩，以使起升电机停止运行；

步骤S316，起升电机停止运行后，判断输出反向转矩的次数是否达到设定的次数阈值，如果是，执行步骤S318；如果否，结束。

步骤S318，生成并输出溜钩报警信号。

变频器每次输出反向转矩，编码器都会检测起升电机是否停止运行，如果没有停止运行，需要再次输入反向转矩，若达到预先设定的输出反向转矩次数起升电机还没有停止，那么在最后一次输出反向转矩时，向联动台上的蜂鸣器报警输出溜钩报警信号，变频器会输出反向扭矩，使电机停止运行。

吊钩吊重物重量和塔机额定起重量保持一致，将重物提高离地面1米的距离，然后使起升机构制动器失灵，重物自由坠落，重物下降一定距离后，若悬停在空中，而不是直接落地，联动台蜂鸣器和变频器都会报警提示。当机构溜钩报警后，吊钩不能上升，只能下降，把重物降落在安全的地方，然后修理起升机构的抱闸***。

本发明提供的一种吊钩悬停控制方法，首先将一套吊钩悬停***录入到变频器中，以实现程序控制，利用变频器驱动起升电机的原理，使起升机构、编码器、变频器形成闭环控制回路，变频器对编码器采集到的起升电机动作进行识别，再做出反应并发出指令信息，控制精确，安全可靠。该方法解决了起重机械式制动器由于外部原因或长期使用造成的机械性能不稳定而失灵的问题，减少在机构上增加附属控制装置，经济适用，绿色环保，同时也提高了塔式起重机的安全性。

对应于上述方法实施例，参见图4所示的吊钩悬停控制装置的结构示意图，该装置置于塔式起重机的变频器，该装置包括：

检测模块40，用于当上述变频器停止向起升电机输出驱动信号时，检测起升电机是否停止运行；

控制模块41，用于上述起升电机没有停止运行，向上述起升电机输出反向转矩，以抑制起升电机旋转，控制吊钩悬停。

上述装置还包括：信号发送模块，用于向上述起升电机的制动装置发送启动信号，以使上述制动装置制动所述起升电机。

上述起升电机的电机轴上安装有编码器；检测模块还用于根据编码器输出的脉冲信号，判断起升电机是否停止运行。

本发明实施例提供的吊钩悬停控制装置，与上述实施例提供的吊钩悬停控制方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本实施例还提供了一种与上述方法实施例相对应的一种变频器。该变频器设置于塔式起重机上，上述吊钩悬停装置设置于上述变频器中。

本发明实施例所提供的一种吊钩悬停控制方法、装置和变频器，在变频器停止输出时，由于制动器制动力的作用使起升电机转轴保持静止，起升电机轴上的编码器保持不动。变频器实时读取编码器的脉冲变化量，脉冲变化量为0，则制动器正常；脉冲变化量达到一定阀值，则认为电机轴在旋转，则推断制动器制动力不够或者制动器失灵，此时变频器自动零速运行，输出一定的转矩，以抑制电机的旋转，最后达到零速悬停的目的，使吊钩稳定在空中。该方法解决了起重机械式制动器由于外部原因或长期使用造成的机械性能不稳定而失灵的问题，减少在机构上增加附属控制装置，经济适用，绿色环保。

本发明实施例所提供的吊钩悬停控制方法、装置和变频器的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***和/或装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种吊钩悬停控制方法，其特征在于，所述方法应用于塔式起重机的变频器；所述方法包括：

当所述变频器停止向起升电机输出驱动信号时，检测所述起升电机是否停止运行；

如果否，向所述起升电机输出反向转矩，以抑制所述起升电机旋转，控制吊钩悬停。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测所述起升电机是否停止运行的步骤之前，所述方法还包括：向所述起升电机的制动装置发送启动信号，以使所述制动装置制动所述起升电机。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述起升电机的电机轴上安装有编码器；所述检测所述起升电机是否停止运行的步骤，包括：

根据所述编码器输出的脉冲信号，判断所述起升电机是否停止运行。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述编码器输出的脉冲信号，判断所述起升电机是否停止运行的步骤，包括：

判断所述编码器输出的脉冲信号的变化量是否超出设定的变化量阈值；

如果是，确定所述起升电机没有停止运行；

如果否，确定所述起升电机停止运行。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述向所述起升电机输出反向转矩的步骤，包括：

按照设定的时间间隔，向所述起升电机输出设定次数的反向转矩；

在输出每次所述反向转矩后，检测所述起升电机是否停止运行；

如果在输出最后一次反向转矩之前，所述起升电机没有停止运行，输出所述最后一次反向转矩，以使所述起升电机停止运行。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果输出所述反向转矩的次数达到设定的次数阈值，生成并输出溜钩报警信号。

7.一种吊钩悬停控制装置，其特征在于，所述装置设置于塔式起重机的变频器；所述装置包括：

检测模块，用于当所述变频器停止向起升电机输出驱动信号时，检测所述起升电机是否停止运行；

控制模块，用于如果所述起升电机没有停止运行，向所述起升电机输出反向转矩，以抑制所述起升电机旋转，控制吊钩悬停。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：信号发送模块，用于向所述起升电机的制动装置发送启动信号，以使所述制动装置制动所述起升电机。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述起升电机的电机轴上安装有编码器；检测模块还用于：根据所述编码器输出的脉冲信号，判断所述起升电机是否停止运行。

10.一种变频器，其特征在于，所述变频器设置于塔式起重机上；权利要求7-9任一项所述的装置设置于所述变频器中。