塔式起重机的定速巡航设备、方法、系统及塔式起重机与流程

本发明涉及工程机械，具体地，涉及一种用于塔式起重机的定速巡航设备、用于塔式起重机的定速巡航方法、系统及包含所述定速巡航设备的塔式起重机。

背景技术：

随着时代的发展，建筑物越来越高，几百米高的楼房越来越常见，几百米高的斜拉索桥墩也很普遍。因此，在建筑工地上承担着重要运输工作的塔式起重机也越来越高。故而，从地面将重物吊到建筑物顶端时，需要吊钩经历几百米的行程，耗费几十分钟的时间，特别是当倍率较高、吊重较大的情况下，时间更长。这就需要塔式起重机司机长时间将操作杆维持在相应档位，长期如此，容易造成手抽筋等情况，有发生危险的可能。而且有部分塔式起重机司机违规操作，用异物抵住操作杆，有严重的安全隐患。

司机长时间维持操作杆保持塔式起重机相应档位，容易疲劳，严重时可产生手抽筋等情况，有严重的安全隐患。而违规用异物抵住操作杆可能造成操作杆损坏或者迅速回弹，存在严重安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种塔式起重机的定速巡航设备、用于塔式起重机的定速巡航方法、系统及包含所述定速巡航设备的塔式起重机，其可使得塔式起重机按照某一固定速度运行，从而减轻塔式起重机司机的工作强度，使施工更为便利，提高塔式起重机的工作安全性。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于塔式起重机的定速巡航设备，该设备包含：接收装置，用于接收开启定速巡航的指令及所述塔式起重机的当前状态；以及控制装置，用于判断所述塔式起重机的当前状态是否满足定速巡航开启条件，并在满足定速巡航开启条件的情况下，输出执行档位信息至执行机构。

可选的，所述定速巡航开启条件为所述塔式起重机处于安全工作状态且处于正常工作模式。

可选的，所述定速巡航开启条件包含以下一者或多者：所述塔式起重机处于非限位状态，或者所述塔式起重机的当前状态的值与限位值之差小于预设值但所述定速巡航的运作方向为远离所述塔式起重机的限位的方向；所述塔式起重机未处于顶升状态；以及所述塔式起重机的工作系统未失效。

可选的，所述控制装置还用于在所述塔式起重机受到人工干预、或者所述塔式起重机的状态变化至继续执行定速巡航会导致出现安全状况的状态下，停止执行所述定速巡航。

可选的，所述控制装置还用于在出现以下一者或多者时，停止执行所述定速巡航：联动台档位改变；接收到关闭定速巡航的指令；旁路开关被按下；急停开关被按下；吊重值发生改变；所述塔式起重机的工作系统失效；所述塔式起重机的电控柜断电；以及所述塔式起重机的处于限位状态。

可选的，所述控制装置还用于在执行定速巡航之后，判断定速巡航档位是否符合安全档位，若不符合，则控制所述执行机构降档到安全档位执行定速巡航。

相应的，本发明一实施例还提供一种用于塔式起重机的定速巡航方法，该方法包含：接收开启定速巡航的指令及所述塔式起重机的当前状态；以及判断所述塔式起重机的当前状态是否满足定速巡航开启条件，并在满足定速巡航开启条件的情况下，输出执行档位信息至执行机构。

可选的，所述定速巡航开启条件为所述塔式起重机处于安全工作状态且处于正常工作模式。

可选的，所述定速巡航开启条件包含以下一者或多者：所述塔式起重机处于非限位状态，或者所述塔式起重机的当前状态的值与限位值之差小于预设值但所述定速巡航的运作方向为远离所述塔式起重机的限位的方向；所述塔式起重机未处于顶升状态；以及所述塔式起重机的工作系统未失效。

可选的，在所述塔式起重机受到人工干预、或者所述塔式起重机的状态变化至继续执行定速巡航会导致出现安全状况的状态下，停止执行所述定速巡航。

可选的，在出现以下一者或多者时，停止执行所述定速巡航：联动台档位改变；接收到关闭定速巡航的指令；旁路开关被按下；急停开关被按下；吊重值发生改变；所述塔式起重机的工作系统失效；所述塔式起重机的电控柜断电；以及所述塔式起重机的处于限位状态。

可选的，在执行定速巡航之后，判断定速巡航档位是否符合安全档位，若不符合，则控制所述执行机构降档到安全档位执行定速巡航。

相应地，本发明还提供一种用于塔式起重机的定速巡航系统，该系统包含：状态获取装置，用于获取所述塔式起重机的当前状态；执行机构；以及上述定速巡航设备。

相应地，本发明还提供一种塔式起重机，该塔式起重机包含上述定速巡航系统。

通过上述技术方案，可使得塔式起重机在接收到定速巡航指令之后，控制执行机构以一预定速度运行，进而司机可不必一直保持对操作杆的操作，从而减轻塔式起重机司机的工作强度，使施工更为便利。另外，该定速巡航设备亦可执行一些安全控制策略(例如，其可判断塔式起重机的当前状况是否适于执行定速巡航或在何种情况下应该退出定速巡航)，从而即便是在缺少人工干预的情况下，保证塔式起重机的工作安全性。

本发明的其它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为本发明一实施例提供的塔式起重机定速巡航系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的塔式起重机定速巡航系统的工作流程图；

图3为本发明一实施例提供的定速巡航设备的结构示意图；以及

图4为本发明一实施例提供的定速巡航设备的工作流程图。

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。

本发明实施例提供了一种塔式起重机定速巡航系统，其包含：状态获取装置，用于获取所述塔式起重机的当前状态；执行机构；以及定速巡航设备，用于接收开启定速巡航的指令及所述塔式起重机的当前状态，并判断所述塔式起重机的当前状态是否满足定速巡航开启条件，并在满足定速巡航开启条件的情况下，输出执行档位信息至执行机构。进入定速巡航状态后，塔式起重机会按照执行档位信息所指示的档位自动运行，此时塔式起重机操作员的手可离开档位操作手柄，联动台档位自动归零，解放双手。

具体而言，图1为本发明一实施例提供的塔式起重机定速巡航系统的结构示意图。如图1所示，所述状态获取装置可包含塔式起重机安全监控系统400及传感器500(诸如，幅度传感器、高度传感器、回转角度传感器、重量传感器、风速传感器等等可用于检测塔式起重机状态的传感器)。所述执行机构可包含联动台100、PLC 200、变频器300或非变频电机。所述传感器500可采集信号，安全监控系统400用来转换信号、计算、判断、显示、输出结果给定速巡航设备410以及PLC 200。例如，塔机安全监控系统400判断是否限位，PLC 200接收限位信息后判断需执行哪一档位，再将档位指令发送给变频器或非变频电机。

塔式起重机安全监控系统可带有显示屏幕及按键，可实现人机交互。该塔式起重机安全监控系统可根据各个传感器所反映的信息来获得塔式起重机的状态信息，监控塔式起重机的运行状态，可在塔式起重机朝向危险方向运行时产生报警和限位信息。

所述联动台可由司机对其上的操作杆进行操纵，从而输入档位信息。所述可编程控制器PLC可获得联动台的档位，并将档位信息发送给塔式起重机安全监控系统(例如，通过RS485接口)，并接收塔式起重机安全监控系统发送过来的执行档位信息，按照执行档位控制变频器输出档位。

所述定速巡航设备可嵌入在塔式起重机安全监控系统中，可通过该塔式起重机安全监控系统的显示屏和按键操作而开始与结束定速巡航，定速巡航的档位可以取决于联动台操纵杆所处的档位的，亦可通过该塔式起重机安全监控系统的显示屏和按键设定定速巡航档位。定速巡航设备可以获得塔式起重机安全监控系统主机的限位信息，从而在定速巡航过程中，保证塔式起重机运行安全。

虽然图1中将定速巡航设备示为嵌入在塔式起重机安全监控系统中，但本发明并不限于此，该定速巡航设备亦可嵌入在PLC内，亦可以独立于PLC及塔式起重机安全监控系统而独立存在。

图2为本发明一实施例提供的塔式起重机定速巡航系统的工作流程图。如图2所示，塔式起重机安全监控系统通过传感器获得塔式起重机状态信息，并输出限位信息。可编程控制器PLC获取联动台档位信息，并将其送给定速巡航设备。定速巡航设备获得上述限位信息及档位信息，之后输出执行档位信息到档位执行机构，控制电机输出，从而塔式起重机动作，使得该塔式起重机保持一预定速度起升、下降、回转、变幅等等，避免司机长时间保持对操作杆的操作。在图1所示的塔式起重机的结构中，执行机构为PLC，定速巡航设备输入档位信息至该PLC，由该PLC控制电机控制电路来控制电机动作，对于电机为变频电机的情况下，PLC可通过控制变频器来控制该变频电机动作。

具体而言，图3为本发明一实施例提供的定速巡航设备的结构示意图，如图3所示，本发明提供的定速巡航设备可包含：接收装置10，用于接收开启定速巡航的指令及所述塔式起重机的当前状态；以及控制装置20，用于判断所述塔式起重机的当前状态是否满足定速巡航开启条件，并在满足定速巡航开启条件的情况下，输出执行档位信息至执行机构。进入定速巡航状态后，塔式起重机会按照执行档位信息所指示的档位自动运行，此时塔式起重机操作员的手可离开档位操作手柄，联动台档位自动归零，解放双手。

具体而言，所述控制装置在发生以下一者或多者的情况下，确定所述接收装置接收到开启定速巡航的指令：联动台档位位于一档位且定速巡航开始按钮被按下；以及联动台档位归零、塔式起重机的主机屏幕上设置了定速巡航档位、且定速巡航开始按钮被按下。也就是说，定速巡航可以通过两种方式开启：1)用户将联动台档位调节到希望定速巡航的档位并保持，点击塔式起重机安全监控系统的屏幕上定速巡航开始按钮，则触发定速巡航开启；以及2)用户在保持联动台档位归零的情况下，在屏幕上设置定速巡航档位信息，并点击定速巡航开始按钮，则触发定速巡航开启。当然，定速巡航的开启方式并不仅限于上述开启方式，其他开启方式亦是可行的。

所述定速巡航开启条件例如可为所述塔式起重机处于安全工作状态且处于正常工作模式。从本质上来说，所述定速巡航开启条件为在此条件下开启定速巡航不会导致一些安全性问题。例如，所述定速巡航开启条件可包含以下一者或多者：所述塔式起重机处于非限位状态，例如，塔式起重机的重量、力矩、所遭遇的风速、起升高度、幅度、回转角度、防碰撞等等并未超出相应的限制，或者所述塔式起重机的当前状态的值与限位值之差小于预设值但所述定速巡航的运作方向为远离所述塔式起重机的限位的方向，例如吊钩离起重臂距离较近时只能起升定速巡航向下，吊钩离地面较近时只能定速巡航向上，变幅和回转也类似；所述塔式起重机未处于顶升状态，还可根据实际情况设置其他状态；以及所述塔式起重机的工作系统未失效，例如安全监控系统、其所连接的传感器、或者执行机构未失效。

定速巡航开启成功后，所述控制装置还可按照设定的档位定速巡航还需进一步判断此时载重是否符合安全档位，若不符合，则控制所述执行机构降档到安全档位运行定速巡航。例如：控制装置可判断当前档位与吊重是否相匹配，塔式起重机针对其当前状态下的最大吊重的一预定百分比(例如，)设定有一安全档位，例如在当前吊重达到塔式起重机当前状态下的最大吊重的80％的情况下，安全档位为3档，也就是说，定速巡航所指定的档位不能超过该3档；在当前吊重达到塔式起重机当前状态下的最大吊重的70％的情况下，安全档位为4档等等。另外，除了考虑吊重之外，还可考虑其他因素对于安全档位的影响，例如当前高度或幅度与安全限位点的距离小于预设值，档位应低于相应值。如果不符合安全档位，则控制所述执行机构降档到安全档位运行定速巡航。

随后控制装置会实时监控定速巡航退出条件，一旦满足退出条件(任一条件满足则认为满足退出条件)，则退出定速巡航。例如，所述控制装置可在所述塔式起重机受到人工干预、或者所述塔式起重机的状态变化至继续执行定速巡航会导致出现安全状况的状态下，停止执行所述定速巡航。比方说，所述控制装置还用于在出现以下一者或多者时，停止执行所述定速巡航：联动台档位改变；接收到关闭定速巡航的指令；旁路开关被按下；急停开关被按下；吊重值发生改变；所述塔式起重机的工作系统失效，例如安全监控系统、其所连接的传感器、或者执行机构失效；所述塔式起重机的电控柜断电；以及所述塔式起重机处于限位状态，例如，塔式起重机的重量、力矩、所遭遇的风速、起升高度、幅度、回转角度、防碰撞等等超出相应的限制。

上述所列举的“停止执行所述定速巡航”、“联动台档位改变”、“接收到关闭定速巡航的指令”、“旁路开关被按下”以及“急停开关被按下”均为因司机操作而退出定速巡航的情况下，属于主动退出的情形。上述所列举的“吊重值发生改变”、“所述塔式起重机的安全监控系统失效”、“所述塔式起重机的电控柜断电”、以及“所述塔式起重机的安全监控系统限位”均属于在定速巡航运行过程因塔式起重机的运行状态发生变化而导致定速巡航被退出的情形，属于被动退出的情形。当然，本发明并不限于上述退出定速巡航的条件，其他出于安全考虑而需要导致定速巡航退出的条件亦是可以适用的。

图3为本发明一实施例提供的定速巡航设备的工作流程图。如图3所述，首先，司机可通过操纵联动台上的操纵杆至想要巡航的档位，并按下定速巡航开关按钮(该按钮可为塔式起重机安全监控系统的显示屏和按键，亦可为专用于定速巡航的按键)；此为一种开启定速巡航的方式，还有一种开启定速巡航的方式为用户直接通过塔式起重机安全监控系统的显示屏和按键设置定速巡航的档位，并按下定速巡航开关按钮。通过上述两者方式之一，可开启定速巡航。之后，判断定速巡航开启条件是否被满足(即，上述所列举的定速巡航开启条件)，如果不满足，则定速巡航开启失败，否则继续判断定速巡航目标档位在当前吊重下是否安全。如果安全，则以此档位进入定速巡航状态，否则降到安全档位之后进入定速巡航。在定速巡航执行期间，判断是否满足定速巡航退出条件(即，上述所列举的定速巡航退出条件)，如果是，则退出定速巡航，否则继续维持在定速巡航状态。

相应的，本发明还提供一种用于塔式起重机的定速巡航方法，该方法包含：接收开启定速巡航的指令及所述塔式起重机的当前状态；以及判断所述塔式起重机的当前状态是否满足定速巡航开启条件，并在满足定速巡航开启条件的情况下，输出执行档位信息至执行机构。

可选的，所述定速巡航开启条件为所述塔式起重机处于安全工作状态且处于正常工作模式(例如，非顶升模式)。

可选的，所述定速巡航开启条件包含以下一者或多者：所述塔式起重机处于非限位状态，或者所述塔式起重机的当前状态的值与限位值之差小于预设值但所述定速巡航的运作方向为远离所述塔式起重机的限位的方向；所述塔式起重机未处于顶升状态；以及所述塔式起重机的工作系统未失效。

可选的，在所述塔式起重机受到人工干预、或者所述塔式起重机的状态变化至继续执行定速巡航会导致出现安全状况的状态下，停止执行所述定速巡航。

可选的，在出现以下一者或多者时，停止执行所述定速巡航：联动台档位改变；接收到关闭定速巡航的指令；旁路开关被按下；急停开关被按下；吊重值发生改变；所述塔式起重机的工作系统失效；所述塔式起重机的电控柜断电；以及所述塔式起重机的处于限位状态。

可选的，在执行定速巡航之后，判断定速巡航档位是否符合安全档位，若不符合，则控制所述执行机构降档到安全档位执行定速巡航。

有关本发明提供的定速巡航方法的具体细节及益处可参阅上述针对定速巡航设备的描述，于此不再赘述。

相应地，本发明还提供一种塔式起重机，该塔式起重机包含上述定速巡航系统。本发明可不仅仅适用于塔式起重机，对于其他存在类似于塔式起重机的困扰的工程机械设备亦可采用本发明。

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。