塔机监控记录报警控制装置的制造方法
【专利摘要】本专利申请公开了塔机监控记录报警控制装置，包括设置在司机室内的报警控制盒、与变幅机构的卷筒输出轴连接的光电编码器以及设置在塔顶和过渡节之间用来测试重物重量的重量传感器；所述报警控制盒内设置有微控制器、用来显示重量和力矩的显示屏以及用来报警提示的信号灯和蜂鸣器；所述显示屏、信号灯和蜂鸣器分别与所述微控制器的输出端连接；所述重量传感器和光电编码器与微控制器的输入端连接；所述报警控制盒内设置有可与控制柜连接的输出接头，所述输出接头与微控制器的输出端连接。本专利独立于塔机，方便安装和维修。
【专利说明】
塔机监控记录报警控制装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种监控装置，具体公开了一种塔机监控记录报警控制装置。
【背景技术】
[0002]塔机，Sr塔式起重机”的简称，又称“塔吊”。是用于建筑施工中的一种起重设备。塔机一般包括基础、塔身、顶升机构、回转机构、起升机构、平衡臂、起重臂、起重小车、塔顶、司机室和变幅机构。
[0003]其中，塔身是塔机的主体部分，是塔机升高的部分;顶升机构用来使塔机升高；回转机构保持塔机上半身可以水平旋转;起升机构用来将重物提升起来;平衡臂用来保持塔机力矩平衡;起重臂一般是提升重物时的受力部分;起重小车安装有滑轮组、吊绳以及吊钩，起重小车用来起吊重物并沿着起重臂进行移动，起重小车是直接受力部分;塔顶主要用来保持所有臂架受力平衡；司机室是司机进行操作的地方;变幅机构主要用来使起重小车沿着起重臂上的轨道运行。其中，塔身和塔顶之间的部分被称为过渡节，过渡节通过回转机构与塔身连接，起重臂和平衡臂分别连接在过渡节的两侧。变幅机构包括变幅卷筒，缠绕在变幅卷筒上用来牵引起重小车进行变幅的钢丝绳，以及驱动变幅卷筒转动的变幅电机。起升机构包括起升电机和安装在起重小车上的滑轮组、穿过滑轮组的吊绳和连接吊绳的吊钩。变幅电机和起升电机的控制系统都设置在控制柜内。
[0004]塔机使用的现场工况十分恶劣。多数司机在提升重物时经常违反重载低速、轻载高速的安全操作规定，而且在提升重物时往往会超过起重小车的最大允许重量。当超载十分严重时极易导致起升电机烧毁，甚至发生重物从吊钩中滑落的“溜钩”现象，使重物从高空坠落，严重危及周围人员的生命安全。
[0005]此外，塔机的起重小车在向外变幅的过程中，塔机起重臂的力矩在不断增大，塔机基础承受的弯矩也不断增大，如果力矩超出了塔机的最大允许力矩，极易造成起重臂折断或塔机倾翻的严重事故，给人民群众的生命和财产安全造成重大损失。
[0006]为了避免塔机出现超重或者超力矩而导致重物高空坠落的情况，现在塔机上通常设有用来监控塔机超重或者超力矩的监控系统，监控系统直接将接收到的重量信号和力矩信号传递给控制柜，使控制柜控制起升电机的转动，进一步控制塔机的运行和停止。但是这个监控系统被整合在塔机里，无法独立使用。当监控系统损坏后整个塔机都得必须停止工作以便维修监控系统，这不利于塔机的持续工作，极易影响工期。而且，现有的监控系统在记录塔机的超重和超力矩时需要监控系统将接收到的重量信号和力矩信号通过GPRS方式传递到终端服务器进行保存和显示，此方式耗费成本较高，不适于推广，也影响及时监控的作用。
[0007]同时，因为监控系统被整合在塔机里，与监控系统连接的所有外部元器件都必须通过塔机上相应的硬件设备来连接，但是塔机上的硬件设备与监控系统所需要的功能接口并不能一一对应，所以监控系统连接的其他功能元器件(如用来报警的元器件)十分有限，使监控系统不能及时完成报警和控制等功能，使用不便。【实用新型内容】
[0008]本实用新型意在提供一种塔机监控记录报警控制装置，以解决现有塔机监控系统使用不便的问题。
[0009]为解决以上问题，提供如下方案:
[0010]方案一:塔机监控记录报警控制装置，包括与变幅卷筒输出轴连接的光电编码器、设置在塔顶和过渡节之间用来测试重物重量的重量传感器和设置在司机室内的报警控制盒;所述报警控制盒内设置有微控制器、用来显示重量和力矩的显示屏以及用来报警提示的信号灯和蜂鸣器;所述显示屏、信号灯和蜂鸣器分别与所述微控制器的输出端连接;所述重量传感器和光电编码器均与微控制器的输入端连接;所述报警控制盒内设置有可与控制柜连接的输出接头，所述输出接头与微控制器的输出端连接。
[0011]工作原理:
[0012]通过重量传感器可以将起重小车承载的重物的重量信号转换为电信号传递给微控制器，通过光电编码器可以将变幅卷筒的转动圈数信号传递给微控制器，因为变幅卷筒的直径是一定的，使缠绕在变幅卷筒上的钢丝绳在变幅卷筒每圈的收放距离是一定的，通过钢丝绳的收放距离即可计算出起重小车及重物的位移距离。微控制器通过接收到的重量信号和位移信号能够计算出起吊重物的力矩。微控制器比较计算出的力矩和预先设置的塔机的最大允许力矩，以及重物重量与塔机的最大允许起重量。当微控制器接收到的重量信号大于塔机的最大允许重量时或者微控制器通过计算得到的力矩大于塔机的最大允许力矩时，信号灯被点亮，蜂鸣器开始发声，声光报警提醒操作者发生超载违规情况。同时，微控制器通过输出接头将控制信号传递给控制柜，使控制柜切断起升电机或者同时切断起升电机和变幅电机的连接回路，使起升机构或者起升机构与变幅机构同时停止工作，进一步使塔机停止工作。在塔机监控记录报警控制装置运行的过程中，微控制器将重量信号和力矩信号通过显示屏显示出来，方便司机能够直接观察到塔机此时的工作状况。
[0013]有益效果:
[0014]1.本实用新型为独立于塔机的独立结构，在维修时仅需要对本实用新型损坏的部件进行更换维修，不影响塔机的持续使用，不会影响工期。
[0015]2.塔机监控记录报警控制装置有独立的报警控制盒，报警控制盒上有满足塔机监控记录报警控制装置需要的功能接口，可以自由连接信号灯和蜂鸣器等元器件，使塔机监控记录报警控制装置使用更方便。当塔机出现超重或者超力矩的情况时，首先通过点亮信号灯和鸣响蜂鸣器进行声光报警，提醒司机不要违规操作。然后通过与输出接头连接的控制柜单独控制起升电机或者同时控制起升电机和变幅电机，使起升机构或者起升机构与变幅机构同时停止工作，进而使塔机在刚出现违规的情况时能够立即停止工作，最大限度地降低重物高空坠落的危险。
[0016]3.直接用重量传感器测试起重小车上承载的重物的重量，并将重量信号转换为电信号传递给微控制器，通过与变幅卷筒连接的光电编码器，将变幅卷筒的转动圈数转换为脉冲信号传递给微控制器，并通过卷筒的直径计算出钢丝绳的收放距离，进而计算出起重小车即重物的水平位移距离。通过位移信号和重量信号计算出起重臂的力矩信号。及时控制塔机在超重或超力矩时停止工作，有效降低了重物高空坠落的危险。
[0017]方案二:在方案一的基础上进一步优化，所述报警控制盒上设有与微控制器连接的USB接口。通过USB接口，可以将微控制器内的重量和力矩的记录信息拷贝出来，方便对违规记录信息的读取。直接用微控制器内的存储器将重量信号和力矩信号记录保存起来，相比GPRS传输，价格更加便宜，适于推广运用。
[0018]方案三:在方案一的基础上进一步优化，所述显示屏包括重量显示屏和力矩显示屏，所述信号灯分为两组且分别设置在所述重量显示屏和力显示屏下方。当超力矩时力矩显示屏下的信号灯被点亮，当超重时重量显示屏下的信号灯被点亮。方便通过对应显示屏下的信号灯的点亮情况直观地看到超重或者超力矩的情况。
[0019]方案四:在方案三的基础上进一步优化，每组信号灯包括四个，四个信号灯分别对应四个档位。通过档位信号灯可以十分直观地看到塔机的超重或者超力矩的程度，提醒操作者注意安全操作范围。
[0020]方案五:在方案一的基础上进一步优化，所述报警控制盒上还安装有设置按钮，所述设置按钮与微控制器的输入端连接。方便将一些预设数据和授权码输入到报警控制盒内。塔机因违规操作而停止运行后，当需再次启动时，必须通过设置按钮输入设备管理方发出的授权码才能解除塔机监控记录报警控制装置对控制柜的控制，使塔机能够重新启动运行。
[0021]方案六:在方案一的基础上进一步优化，所述信号灯为红色的LED灯。红色比较醒目，容易发现，LED灯能够充分节能。
[0022]方案七:在方案一的基础上进一步优化，所述重量传感器和光电编码器与报警控制盒之间分别设有用来包裹导线的波纹管，所述波纹管可伸缩。通过波纹管可以分别保护重量传感器与微控制器之间连接的导线以及光电编码器与微控制器之间连接的导线，避免导线受损。导线螺旋盘绕在波纹管内，螺旋盘绕着的导线长度比直线穿过波纹管的导线长很多，波纹管可伸缩，方便导线形成的螺旋圈随着波纹管的伸缩而伸缩，方便重量传感器和光电编码器的安装。而且，将导线设置在波纹管内可以避免导线连接杂乱无章，方便导线的梳理。
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型实施例的结构示意图。
[0024]图2为本实用新型实施例的结构框图。
【具体实施方式】
[0025]下面通过【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明:
[0026]说明书附图中的附图标记包括:报警控制盒1、USB接口2、设置按钮3、重量显示屏
4、力矩显示屏5、信号灯6、波纹管7、重量传感器8、光电编码器9、输出接头10。
[0027]如图1和图2所示，塔机监控记录报警控制装置，包括安装在司机室操作平台上的报警控制盒1、与变幅机构的变幅卷筒的输出轴通过联轴器连接的光电编码器9以及螺栓连接在塔顶和过渡节之间重量传感器8，重量传感器8与吊绳连接并可测试吊绳通过吊钩吊起的重物的重量。
[0028]报警控制盒I内安装有微控制器，微控制器的输出端连接有用来显示重量的重量显示屏4和用来显示力矩的力矩显示屏5，重量显示屏4和力矩显示屏5的下方设置有用来报警提示的两组信号灯6;每组信号灯6包括四个，四个信号灯6分别与四个档位一一对应。显示屏、信号灯6和蜂鸣器分别与微控制器的输出端连接。光电编码器9和重量传感器8分别与微控制器的输入端连接。报警控制盒I内安装有可与控制柜连接的输出接头10。输出接头10与微控制器的输出端连接。
[0029]控制柜内安装有用来控制起升机构工作的起升电机和用来控制变幅机构工作的变幅电机。微控制器通过输出接头10可以将控制信号传递到控制柜内，控制起升电机和变幅电机转动。
[0030]通过重量传感器8将重物的重量信号转换为电信号传递给微控制器。通过光电编码器9将变幅机构中变幅卷筒的转动圈数传递给微控制器。变幅卷筒的直径是一定的，每次转动变幅卷筒时钢丝绳的收放距离是一定的，通过变幅卷筒的转动圈数可以算出牵引起重小车的钢丝绳收放长度，进而可以算出起重小车和起重小车上的重物的水平位移。微控制器通过光电编码器9传递来的脉冲信号即可以计算出重物的位移信号，再通过重物的重量信号就可以算出此时塔机承受的弯矩。微控制器通过比较塔机最大允许重量和重物实际重量来判断塔机是否超重，微控制器通过比较塔机的最大允许力矩和重物的实际力矩来判断塔机是否超力矩。报警控制盒I上安装有蜂鸣器，蜂鸣器与微控制器的输出端连接。当塔机超重或超力矩时，控制器控制蜂鸣器发声报警，相应档位的信号灯6闪烁报警。
[0031]重量传感器8和光电编码器9与报警控制盒I之间分别有用来包裹导线的波纹管7，波纹管7可伸缩。波纹管7采用防水性能好的橡胶管。通过波纹管7可以分别保护重量传感器8与微控制器之间连接的导线以及光电编码器9与微控制器之间连接的导线，避免导线受损。波纹管7可伸缩，可以在波纹管7内放置尽可能长的导线，方便重量传感器8和光电编码器9的安装。
[0032]重量显示屏4和力矩显示屏5下方对应设置的四个信号灯6所对应的四个档位分别为从左到右的第一档位50%、第二档位80%、第三档位100%和第四档位110%。当重量达到塔机最大允许重量的50%或者力矩达到塔机的最大允许力矩的50%时，对应显示屏下的第一档位对应的信号灯6点亮并开始闪烁；当重量达到塔机最大允许重量的80%或者力矩达到塔机的最大允许力矩的80%时，对应显示屏下的第一档位信号灯6常亮，第二档位信号灯6点亮并开始闪烁；当重量达到塔机最大允许重量的100%或者力矩达到塔机的最大允许力矩的100%时，对应显示屏下的第一档位和第二档位的信号灯6常亮，第三档位的信号灯6点亮并开始闪烁；当重量达到塔机最大允许重量的110%或者力矩达到塔机的最大允许力矩的110%时，对应显示屏下的第一档位、第二档位和第三档位的信号灯6常亮，第四档位的信号灯6点亮闪烁。
[0033]当超力矩达到第一档位时，微控制器通过输出接头10将控制信号传递给控制柜，使起升电机和变幅电机同时减速。当超力矩达到第二档位时，微控制器控制起升电机和变幅电机进一步减速。当超力矩达到第三档位时，微控制器切断起升电机和变幅电机的连接回路，使起升电机和变幅电机停止工作。当超力矩达到第四档位时，微控制器再次切断起升电机和变幅电机的连接回路，使起升电机和变幅电机停止工作，避免在第三档位时切断失败的情况下，确保塔机能够停止工作。
[0034]当超重达到第一档位时，微控制器通过输出接头10将控制信号传递给控制柜，使起升电机开始减速。当超重达到第二档位时，微控制器控制起升电机进一步减速。当超重达到第三档位时，微控制器切断起升电机的连接回路，使起升电机停止工作。当超重达到第四档位时，微控制器再次切断起升电机的连接回路，使起升电机停止工作，避免在第三档位时切断失败的情况下，确保塔机能够停止工作。
[0035]所用信号灯6为红色的LED灯。红色比较醒目，容易发现，LED灯能够充分节能。蜂鸣器在塔机超重或者超力矩达到第二档位时开始响动，报警提示司机不要进行违规操作。
[0036]报警控制盒I上还安装有设置按钮3，设置按钮3与微控制器的输入端连接。当塔机监控记录报警控制装置使起重小车停止运行后需再次启动时，必须输入设备管理方发出的授权码才能解除塔机监控记录报警控制装置对起升电机的切断控制，通过设置按钮3将授权码输入报警控制盒I内，使微控制器解除对控制柜的控制，使起升电机和变幅电机能够启动运行。在司机向设备管理方索要授权码时，可以对司机进行充分的安全操作教育，以提高其操作水平和思想觉悟，减少以后发生违规操作的可能性。
[0037]报警控制盒I上还安装有与微控制器连接的USB接口2。通过USB接口 2，可以将微控制器内的重量信息和力矩信息拷贝出来，方便对违规信息的读取。直接用微控制器将其得到的重量信号和力矩信号保存起来，相比GPRS传输，价格更加便宜，适于推广运用。
[0038]微控制器可以采用常用STC89C52单片机，所用命令均为其技术手册公开内容。
[0039]以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前实用新型所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的【具体实施方式】等记载可以用于解释权利要求的内容。
【主权项】
1.塔机监控记录报警控制装置，包括与变幅卷筒输出轴连接的光电编码器以及设置在塔顶和过渡节之间用来测试重物重量的重量传感器;其特征在于:还包括设置在司机室内的报警控制盒，所述报警控制盒内设置有微控制器、用来显示重量和力矩的显示屏以及用来报警提示的信号灯和蜂鸣器;所述显示屏、信号灯和蜂鸣器分别与所述微控制器的输出端连接;所述重量传感器和光电编码器均与微控制器的输入端连接;所述报警控制盒内设置有可与控制柜连接的输出接头，所述输出接头与微控制器的输出端连接。2.根据权利要求1所述的塔机监控记录报警控制装置，其特征在于:所述报警控制盒上设有与微控制器连接的USB接口。3.根据权利要求1所述的塔机监控记录报警控制装置，其特征在于:所述显示屏包括重量显示屏和力矩显示屏，所述信号灯分为两组且分别设置在所述重量显示屏和力显示屏下方。4.根据权利要求3所述的塔机监控记录报警控制装置，其特征在于:每组信号灯包括四个，四个信号灯分别对应四个档位。5.根据权利要求1所述的塔机监控记录报警控制装置，其特征在于:所述报警控制盒上还安装有设置按钮，所述设置按钮与微控制器的输入端连接。6.根据权利要求1所述的塔机监控记录报警控制装置，其特征在于:所述信号灯为红色的LED灯。7.根据权利要求1所述的塔机监控记录报警控制装置，其特征在于:所述重量传感器和光电编码器与报警控制盒之间分别设有用来包裹导线的波纹管，所述波纹管可伸缩。
【文档编号】B66C23/88GK205500632SQ201620109584
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年2月3日
【发明人】张亚非, 李渝生, 曾强, 张春, 何金梅
【申请人】重庆建工工业有限公司