专利名称：可分段监控荷载的整体电动升降脚手架的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种脚手架，尤其涉及一种可分段监控荷载的整体电动升降脚手架。
整体电动升降脚手架是一种在建筑施工中新颖、适用的施工技术，。现有的整体电动升降脚手架一般由包括托架承力装置、承力桁架装置在内的脚手架体、升降控制装置和防坠、防倾安全装置构成，虽然具有操作简便、安装快捷、脚手材料投入量少的优点，但在安全可靠方面仍存在一些问题，例如①由于目前整体电动升降脚手架防坠落装置中无有效防坠落及定量的荷载显示，使在升降过程中电动葫芦的不同步及建筑构件的阻碍或电动葫芦的损坏引起机位吊点的荷载增加或突变；②以电流为传感器的整体电动升降脚手，精度差、灵敏度低；③机械式防坠落装置虽能起到一定的防坠落的作用，但往往由于人为性的因素产生误动作；再有④目前整体电动升降脚手架所使用的防倾斜装置构件缺乏较好的刚度，在提升过程中往往出现变形较大，而不能真正起到防倾斜作用。
本实用新型的目的就是为了克服以上整体电动升降脚手架存在的缺点，而研制的一种使整体电动升降脚手架具有可靠的安全防护系统，有效控制脚手架升降过程中的坠落、倾覆等不安全隐患可分段监控荷载的整体电动升降脚手架。
本实用新型的目的是这样实现的一种可分段监控荷载的整体电动升降脚手架，由脚手架体、与脚手架体连接的升降控制装置和防坠落安全装置以及防倾斜装置构成；所述的防坠落安全装置包括传感器、防坠安全制动器和控制器，传感器与电动葫芦的下吊钩连接；所述的防倾斜装置包括固定在脚手架体上的圆形钢管以及套在圆形钢管周围的一圈抱箍构成，抱箍与建筑物固定；本实用新型特征在于所述的整体电动升降脚手架分段设置吊点，每个吊点设一拉力传感器；所述的防坠落安全装置中还包括多个荷载控制模块，每个拉力传感器连接一荷载控制模块；所述的荷载控制模块由一带ADC单片机构成的主电路和由一仪表放大器、一编码设置电路、一总线应答电路、一反馈电路构成的辅助电路以及一驱动电路、一稳压电源电路组成；所述的辅助电路中总线应答电路与主电路双向连接，其余电路分别与主电路的输入端连接；主电路的输出端与驱动电路的输入端连接；稳压电源电路提供各电路的工作电源；驱动电路的输出端与防坠安全制动器的电磁铁连接，反馈电路接收从防坠安全制动器微动开关来的信号；所述每个荷载控制模块的总线应答电路的输出端与控制器的输入端连接，采用二线制总线传输信息；所述的防倾斜装置由一固定在脚手架体上的工字钢导轨及在可该工字钢导轨间转动的一对滑轮构成，所述滑轮由一支架固定在建筑物上。
由于本实用新型采用了以上的结构，使制成的可分段监控荷载的整体电动升降脚手架能智能控制荷载增量，其导轨防倾覆装置又增加了可靠的安全防护措施，从而有效地控制脚手架升降过程中的坠落、倾覆等不安全隐患。
本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图进一步给出。
附图一是本实用新型实施例的整体脚手架控制原理示意图；附图二是本实用新型实施例的荷载控制模块电路方框图；附图三是本实用新型实施例的荷载控制模块电路原理图；附图四是本实用新型实施例的防倾斜装置安装在脚手架体的结构示意图；附图五是附图四防倾斜装置A-A剖视图。
请参阅附图附
图1是本实用新型实施例的整体控制原理示意图本实用新型可分段监控荷载的整体电动升降脚手架，由脚手架体11、与脚手架体11连接的升降控制装置和防坠落安全装置以及防倾斜装置构成。
所述的脚手架体11包括托架承力装置和承力桁架装置(未图示)。托架承力装置由托架、斜拉杆和穿墙螺栓组成；承力桁架装置由设在两个托架之间的钢管和扣件组成。
所述的升降控制装置由上吊臂21、制动杆22、电动葫芦23及控制台24组成。电动葫芦23可采用HHD型低速环链，起重量为10吨，提升速度为0.086m/min。控制台24具有过载、短路及缺相保护以及人工控制各吊点荷载的功能。
所述的防坠落安全装置包括多个拉力传感器31、防坠安全制动器32和控制器33，还包括多个荷载控制模块34。本实用新型的整体电动升降脚手架分段设置吊点，一般可设定1-40个左右的吊点数，以便实行荷载量分布状况巡回监控。本实施例以均匀分布方式确定各吊点，共计设置40个，每个吊点设一拉力传感器31，每个拉力传感器31与一电动葫芦23的下吊钩连接，每个拉力传感器31还连接一荷载控制模块34。当任意吊点荷载超出设定警诫值时，荷载控制模块34能自动判别并控制防坠安全制动器32。同时控制器33及时对整个系统各报警点采取控制措施，以确保整个脚手架安全、可靠、高效地工作。
本实施例的拉力传感器31采用BLR-1/10T型电阻应变拉压式传感器。
控制器33由8031单片机、通讯管理器、总线驱动电路、继电器驱动电路、液晶显示、键盘输入、打印机及开关电源等单元组成。其中通讯管理器为89c51单片机，它与各控制模块间采用自定义信号模式的串行通讯方式，与主CPU8031之间的通讯为应答式8位并行通讯方式。因此该控制器33实际上是双CPU系统，其液晶显示选用HG25501，中文显示，可背景光加亮，键盘输入则由一片8279来完成。
防坠安全制动器32采用了电磁铁吸合形式与机械形式兼容，设有电动葫芦的起重链突然断裂时的快速机械式防坠刹车装置，起到了双重防坠保险作用附图2是本实用新型实施例的荷载控制模块电路方框图所述的荷载控制模块34由一带ADC单片机构成的主电路341和由一仪表放大器342、一编码设置电路344、一总线应答电路343、一反馈电路345构成的辅助电路以及一驱动电路346、一稳压电源电路347组成；所述的辅助电路中总线应答电路343与主电路341双向连接，其余电路分别与主电路341的输入端连接；主电路341的输出端与驱动电路346的输入端连接；稳压电源电路347提供各电路的工作电源；所述每个荷载控制模块34的总线应答电路343的输出端与控制器的输入端连接，驱动电路346的输出端与制动器的电磁铁连接，反馈电路345接收从防坠安全制动器32微动开关来的信号。
附图3是本实用新型实施例的荷载控制模块电路原理图本实用新型的荷载控制模块34包括由一带ADC单片机构成的主电路341和由一仪表放大器342、一编码设置电路344、一总线应答电路343、一反馈电路345构成的辅助电路以及一驱动电路346、一稳压电源电路347组成。
其中主电路341选用MICROCHIP公司生产的带AD数据转换的PIC16C71型号单片机U1，完成数据采集、通讯和控制功能。
仪表放大器342可用多个通用运算放大器组合而成，也可选用集成的IC。本实施例仪表放大器选用INA118运算放大器IC1，IC1具有低失调电压、低漂移、低输入偏置电流、高共模抑制比、低静态电流的优点，非常适合于与拉力传感器电桥电路的配合。拉力传感器在10V/DC的激励电压下，在0～7650Kg的拉力作用下，桥路输出相应的直流电压为0～11.475mv的信号，送至仪表放大器S1、S2输入端，经IC1放大，再送至八位AD进行模数转换后，由单片机主电路341进行数据处理，本实施例采用带八位ADC的PIC16C71单片机U1进行模数转换和数据处理；IC1的输入端接有由C13、L3和C14、L4构成的对称的LC滤波器，以滤除传输线上可能引入的杂波干扰信号。仪表放大器的放大倍数由电位器R25进行精确调整。为补偿传感器在拉力为零时的小偏差电压，设置了由低漂移、低失调电压的运算放大器IC2和电位器R26与R7、R8、R22、R24电阻网络组成的调零电路，IC2的型号为OP07，对仪表放大器进行精确的零点调整。上述设计消除了测量系统的附加误差。IC1的第6脚输出信号送到带AD数模转换的单片机U1的模拟输入端(第17、18脚)进行模数转换后，由单片机进行数据处理。该AD转换器为八位、精度可达0.5％。
仪表放大器的工作电源，特别是拉力传感器的激励电源，直接影响测量精度和稳定性。这里用10.00V/DC精密稳压电源347作为传感器的激励电源。它主要由三端可调稳压器L1和可控稳压管T3和齐纳稳压管Z5等组成。本实施例L1选用LM317T型号，T3选用TL431型号。来自信号总线的26v～29v直流电压，经隔离保护D6二极管和电容C8、C11滤波后，送到三端可调稳压器L1的输入端。该稳压器本身具有很好的输入调整率和输出调整率及高的波纹抑制比。为进一步提高其稳压精度，在L1的调整端ADJ加接T3的基准电压，再用多圈电位器R27精确调整L1的输出电压为10.00V。这种设计使10V电压的稳定性极佳。另一措施是把R27的中心点接地，用齐纳稳压管Z5把10V分为±5V对放大器作为对称供电。实际测量和使用证明，这种设计不仅简化了电路，且能很好保证工作，提供各电路稳定的工作电源。
总线应答电路343包括由稳压二极管Z6和可控稳压管T4组成的发送电路，由二极管D2、稳压二极管Z3、晶体三极管T5及电阻R15、R16、R17、R18、R19、电容C2构成的信号分割和整形电路，以及由二极管D3、稳压管Z4、Z1和晶体三极管T2构成的电位转移电路。信号分割和整形电路中的二极管D2起隔离作用；电位转移电路中的稳压二极管Z1为电平匹配之用。通过总线S+、S-与智能荷载增量控制器进行半双工数据通讯。总线发往各模块信号为电压脉冲调制方式。S-端与电路地端存在一12W～15W采样电阻，S+高电平时达26V～29V。输出V1为TTL电平，供单片机U1第6脚作为输入总线输入信号。
模块向总线发送的信息为电流脉冲调制方式，单片机U1的第8脚“ANS”端为信号输出端，输出的TTL电平脉冲信号经稳压二极管Z6电平匹配，并经R20加至可控稳压管T4的控制端，，使T4随“ANS”端的脉冲电压变化呈“通/断”状态变化。可控稳压管T4采用TL431型号，R21为负载电阻。当T4导通时，S+、S-之间迭加上25mA～27mA的电流。在总线的采样电阻上可获得迭加上的0.3V左右的脉冲电压。这就实现了模块向总线发送信息。
编码设置电路344由由八位拨码开关J3、电阻排R1和“并/串”行信号转换集成电路U2构成。由于单片机U1仅提供八位数字量I/O口(RB0～RB7)，不可能采用并行方式实现8bit地址码输入。为此，模块中采用U2实现“并/串”信号转换，U2采用4014IC器件。八位拨码开关J3与电阻排R1构成8bit并行方式地址产生电路，输入至U2的P1～P8并行输入端。八位拨码开关J3采用SW-DIP8型号。U1的11脚“RB5”输出控制信号对U2起“选通/复位”作用，U1的10脚“RB4”输出时钟脉冲供U2移位之用，U2的3脚“Q8”端输出串行方式的地址码，U1的12脚“RB6”为该串行地址码的输入端口。
驱动电路346由三极管T1、电阻R2、稳压二极管Z2和继电器J1组成，控制吊点上制动器32，其动作状态受U1的7脚“ALARM”端信号控制，J1选用RELY1型号。
光电耦合管O2、电阻R10、R11、R12、电容C5、二极管D4，构成反馈电路345。吊点执行机构的24V反馈电压加至PB1、PB2之间，D4为整流二极管，其整流后的直流电压经C5滤波后再经R11加至光电耦合管O2的输入端，O2的输出端输出“STATE”信号送往U1的9脚检测端。根据“STATE”信号的有无可以检查执行机构是否确已正确动作。
对应荷载大小的拉力传感器的直流输出信号时，防坠落安全装置工作，所有的控制模块的S+、S-端子都并接在控制器的总线上，都处于接收状态。控制器对控制模块按地址码顺序进行巡检，并对上述信息进行计算、判别，若荷载量超过设定的报警范围时，控制器向模块发出控制刹车电磁铁吸合的指令，由模块单片机控制驱动电路吸合制动继电器。待控制台调整荷载量至安全范围后，控制模块能在控制器指令的控制下，执行释放继电器等操作。在某吊点突然失去荷载的情况下，荷载控制模块可直接向制动器的电磁铁发出刹车指令，时间只有0.2秒。
附图4是本实用新型实施例的防倾斜装置安装在脚手架结构示意图，附图5是附图4防倾斜装置A-A剖视图。脚手架体在升降过程中，由于吊点不会严格地处于重心位置，加上风荷载作用，会使脚手架产生内倾或外倾趋势，所以本实用新型的可分段监控荷载的整体电动升降脚手架设置的防倾斜装置4由一固定在脚手架体11上的工字钢导轨41及可在该工字钢导轨间转动的一对滑轮42构成，所述滑轮由一支架43固定在建筑物44上，施工方便安全。
本实用新型工作原理本实用新型的防坠落安全装置可对整体脚手架的每一吊点实施荷载增量控制。当某一吊点的荷载增量超过某一设定值时，报警并切断所有电动葫芦的动力电源，同时防坠落制动器动作，并有实时荷载和状态的显示。荷载增量控制是防坠落的事前控制手段，脚手每一吊点安装一只拉力传感器和控制模块，拉力传感器安装在葫芦下吊钩上，用于检测荷载引起的电压信号大小的变化，控制模块将拉力传感器上的电压信号放大并转换成模拟量的数字信号。信号的输入和输出经过控制模块，由二总线制向控制器传送。控制器用70ms的时间接受一个吊点的实时数据采集，完成40个吊点一个循环采集，时间为2.8秒。控制器将采集的数据与预先设定的上、下限“报警”值和上、下限“断电”值进行比较，作出相应的处理，同时在显示器上显示各点的实际荷载公斤值和每一吊点当前的状态，状态分为“报警”和“断电”二种。“报警”仅作当前吊点的实际荷载接近“断电”状态前的警告，仅发出报警声，而电动葫芦继续运转。“断电”状态说明当前吊点达到上、下限的设定时，控制器发出切断所有电动葫芦的动力电源并使达到设定上、下限值的吊点电磁制动器吸合的指令，同时继续发出报警声。为了使电磁制动器的动作无误，在制动器上安装一个微动开关与机械动作联动，微动开关上接有反馈的电压信号，使“断电”的状态直接显示在显示屏上，此时荷载增量控制器仅作荷载监测，不能再启动电动葫芦，也不能使制动器的电磁铁释放。
当某一个或多个吊点的荷载超过设定值时，控制器显示屏上的“断电”状态的恢复。由人工在控制台上将其恢复。当显示屏上的“断电”状态消失后，控制器向各对应的控制模块发出“正常”信号，相应控制模块撤消“制动”信号并加以确认后，即向控制器发回已执行信号，全部吊点均回复到正常状态后，控制台上的二个开关拨向“自动”位置，控制器重新接通电动葫芦动力电源，回到正常荷载监控状态。
本实用新型可分段监控荷载的整体电动升降脚手架具有材料投入少，操作方便快速，尤其是由于计算机技术的参与，有智能荷载控制装置的监控，能够有效地将吊点荷载严格地控制在允许的安全范围内，消除了不安全隐患，所以本脚手具有技术先进、安全可靠的显著优势。控制器屏幕有汉字显示，提供三级菜单人/机界面，用户操作方便。再加上应用了刚性好、灵活的轨道式导向防倾斜装置，将工字钢导轨固定在脚手架体上，滑轮附着于土建结构上，施工操作方便安全。
权利要求1．一种可分段监控荷载的整体电动升降脚手架，由脚手架体、与脚手架体连接的升降控制装置和防坠落安全装置以及防倾斜装置构成；所述的防坠落安全装置包括传感器、防坠安全制动器和控制器，传感器与电动葫芦的下吊钩连接；所述的防倾斜装置包括固定在脚手架体上的圆形钢管以及套在圆形钢管周围的一圈抱箍构成，抱箍与建筑物固定；其特征在于所述的整体电动升降脚手架分段设置吊点，每个吊点设一拉力传感器；所述的防坠落安全装置中还包括多个荷载控制模块，每个拉力传感器连接一荷载控制模块；所述的荷载控制模块由一带ADC单片机构成的主电路和由一仪表放大器、一编码设置电路、一总线应答电路、一反馈电路构成的辅助电路以及一驱动电路、一稳压电源电路组成；所述的辅助电路中总线应答电路与主电路双向连接，其余电路分别与主电路的输入端连接；主电路的输出端与驱动电路的输入端连接；稳压电源电路提供各电路的工作电源；驱动电路的输出端与防坠安全制动器的电磁铁连接，反馈电路接收从防坠安全制动器微动开关来的信号；所述每个荷载控制模块的总线应答电路的输出端与控制器的输入端连接，采用二线制总线传输信息；所述的防倾斜装置由一固定在脚手架体上的工字钢导轨及在可该工字钢导轨间转动的一对滑轮构成，所述滑轮由一支架固定在建筑物上。
2．根据权利要求1所述的一种可分段监控荷载的整体电动升降脚手架，其特征在于所述的荷载控制模块中的主电路选用带AD数据转换的PIC16C71型号单片机。
3．根据权利要求1所述的一种可分段监控荷载的整体电动升降脚手架，其特征在于所述的荷载控制模块中仪表放大器的IC1选用INA118运算放大器，IC1的输入端接有由C13、L3和C14、L4构成的对称的LC滤波器。
4．根据权利要求1或3所述的一种可分段监控荷载的整体电动升降脚手架，其特征在于所述的荷载控制模块中仪表放大器还包括一调零电路，该调零电路由运算放大器IC2和电位器R26与R7、R8、R22、R24电阻网络组成。
5．根据权利要求1或3所述的一种可分段监控荷载的整体电动升降脚手架，其特征在于所述的荷载控制模块中稳压电源电路主要由三端可调稳压器L1和稳压管T3和齐纳稳压管Z5组成。
6．根据权利要求1或3所述的一种可分段监控荷载的整体电动升降脚手架，其特征在于所述的荷载控制模块中编码设置电路由八位拨码开关J3、电阻排R1和“并/串”行信号转换集成电路U2构成。
7．根据权利要求1或3所述的一种可分段监控荷载的整体电动升降脚手架，其特征在于所述的荷载控制模块中驱动电路由三极管T1、电阻R2、稳压二极管Z2和继电器J1组成。
8．根据权利要求1或3所述的一种可分段监控荷载的整体电动升降脚手架，其特征在于所述的荷载控制模块中反馈电路由光电耦合管O2、电阻R10、R11、R12、电容C4、C5、二极管D1、D4构成。
9．根据权利要求1或3所述的一种可分段监控荷载的整体电动升降脚手架，其特征在于所述的荷载控制模块中总线应答电路包括由稳压二极管Z6和可控稳压管T4组成的发送电路，由二极管D2、稳压二极管Z3、晶体三极管T5及电阻R15、R16、R17、R18、R19、电容C2构成的信号分割和整形电路，以及由二极管D3、稳压管Z4、Z1和晶体三极管T2构成的电位转移电路。
专利摘要本实用新型公开了一种可分段监控荷载的整体电动升降脚手架,由脚手架体、与脚手架连接的升降控制装置和防坠落安全装置以及防倾斜装置构成;所述的整体电动升降脚手架分段设置吊点,每个吊点设一拉力传感器,每个拉力传感器连接一荷载控制模块,由计算机控制器监控。具有材料投入少、操作方便快速、安全可靠的优点。能有效地将吊点荷载严格地控制在允许的安全范围内,消除了不安全隐患。再加上应用了刚性好、灵活的轨道式导向防倾斜装置,施工操作方便安全。
文档编号E04G5/00GK2308671SQ9723546
公开日1999年2月24日 申请日期1997年9月8日 优先权日1997年9月8日
发明者杨友根, 杨周京 申请人:上海市第八建筑工程公司, 上海松江佳音应用技术研究所