一种基于吊钩状态反馈的起重机消摆设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了基于吊钩状态反馈的起重机消摆设备，包括起升机构、小车机构、控制单元、变频器，所述起升机构的吊钩滑轮组的侧板上固定有第一传感器，卷筒轴上固定有载荷称重元件，小车机构的顶板上固定有支架，支架上固定有第二传感器。本实用新型应用广泛，根据预测出的载荷运动过程中的电机电压调节曲线，能够更加准确的抑制载荷摇摆，对不同高度、不同重量的载荷摇摆进行抑制，保证了载荷的安全送达。
【专利说明】
一种基于吊钩状态反馈的起重机消摆设备
技术领域
[0001]本实用新型涉及起重机起吊控制技术领域，特别是涉及一种基于吊钩状态反馈的起重机消摆设备。【背景技术】
[0002]起重机系统在运输物资的工业场合大量应用。减少和防止载荷的摇摆是提高起重机装卸效率的一个重要环节。电子消摆是一种主动消摆方式，它将消摆和小车的运行控制结合起来，不依赖于司机的操作经验，可以有效提高起重机装卸效率，减轻司机的工作强度。
[0003]目前电子防摇是通过控制器来控制，实时采集小车的速度、吊具倾斜角度等，然后经过复杂的运算，最终对小车的速度进行控制，对抑制载荷摇摆具有一定的作用。但是在实际操作运行的过程中，不同的载荷重量会导致驱动电机的出力变化，不同的起升高度会导致载荷的摇摆周期发生变化，现在的消摆设备只能根据变频器或电机出力的反馈信号，对电机的电压进行进一步地控制，无法对载荷的摇摆进行预测，存在一定的局限性。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是克服现有技术的不足，设计出一种基于吊钩状态反馈的起重机消摆设备。
[0005]为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是:
[0006]—种基于吊钩状态反馈的起重机消摆设备，包括起升机构、小车机构、控制单元、 变频器，所述起升机构的吊钩滑轮组的侧板上固定有第一传感器，卷筒轴上固定有载荷称重元件，小车机构的顶板上固定有支架，支架上固定有第二传感器；
[0007]所述第一传感器用于实时监测吊钩的倾斜角并将角度信号传递给控制单元，第二传感器用于测量下放的钢丝绳长度并将长度信号传递给控制单元，载荷称重元件用于测量载荷的重量并将重量信号传递给控制单元；
[0008]所述控制单元用于对吊具的角度信号、钢丝绳的长度信号以及载荷的重量信号进行处理并将输出信号传递给变频器，变频器根据控制单元的输出信号调节电机的电压。
[0009]所述第一传感器为垂直传感器或陀螺仪。[〇〇1〇] 所述第二传感器为起升编码器。
[0011]所述控制单元采用单片机或PLC。
[0012]本实用新型的积极有益效果:
[0013]1、本实用新型通过垂直传感器或陀螺仪测量吊钩的倾斜角，通过起升编码器测量钢丝绳的长度，通过载荷称重元件测量载荷的重量，然后控制单元对角度信号、长度信号以及重量信号这三个信号数据进行处理，可以预测出载荷运动过程中的电机电压调节曲线， 变频器可根据电机电压调节曲线对电机电压进行调节，控制电机出力，能够更加准确的抑制载荷摇摆，能对不同高度、不同重量的载荷摇摆进行抑制，保证载荷的安全送达。
[0014]2、本实用新型应用广泛，能够用于桥式起重机、单梁起重机、港口起重机等各类起重机，对于抑制载荷摇摆、提高重要货物运送的安全性具有很好的实际意义。【附图说明】
[0〇15]图1为本实用新型的结构不意图
[0016]图2为本实用新型的电路原理框图
[0017]图3为变频器控制电压曲线示意图
[0018]图4为消摆前小车的运行距离、速度、加速度的仿真图
[0019]图5为消摆后小车的运行距离、速度、加速度的仿真图
[0020]图6为消摆前钢丝绳与小车的相对角度仿真图 [0021 ]图7为消摆后钢丝绳与小车的相对角度仿真图 [〇〇22]图8为消摆前吊钩角度仿真图[〇〇23]图9为消摆后吊钩角度仿真图
[0024]图中标号的具体含义为:1为起升机构，1-1为吊钩滑轮组，1-2为卷筒轴，2为小车机构，3为支架，4为第一传感器，5为载荷称重元件，6为第二传感器，7为卷筒。【具体实施方式】
[0025]下面结合附图具体说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0026]参见图1、图2,本实用新型的基于吊钩状态反馈的起重机消摆设备，包括起升机构1、小车机构2、控制单元、变频器，所述起升机构1的吊钩滑轮组1-1的侧板上固定有第一传感器4,卷筒轴1-2上固定有载荷称重元件5,小车机构2的顶板上固定有支架3,支架3上固定有第二传感器6，所述第二传感器6为起升编码器，起升编码器6上固定有齿轮，起升编码器6上的齿轮与卷筒轴1-2上的齿轮啮合，
[0027]所述第一传感器4用于实时监测吊钩的倾斜角并将角度信号传递给控制单元，第二传感器6用于测量下放的钢丝绳长度并将长度信号传递给控制单元，载荷称重元件5用于测量载荷的重量并将重量信号传递给控制单元；
[0028]所述控制单元用于对吊具的角度信号、钢丝绳的长度信号以及载荷的重量信号进行处理并将输出信号传递给变频器，变频器根据控制单元的输出信号调节电机的电压。
[0029]所述第一传感器为垂直传感器或陀螺仪。
[0030]所述控制单元采用单片机或PLC。
[0031]参见图3,图3为变频器控制电压曲线示意图，图中横坐标t表示载荷起升的时间； 纵坐标v表示电机的输出电压;to表示摇摆周期前端辨识点，通过陀螺仪输出的角度信号确定，从而进行周期性附加控制；At表示控制周期的长短，通过起升编码器输出的长度信号来确定，1表示钢丝绳的长度，1越长，At的周期就越长;m表示载荷的重量，由载荷称重元件测得，用于确定电机控制电压的幅值，m越大，控制电压的幅值就越大。通过陀螺仪、起升编码器和载荷称重元件的输出信号，控制单元可以分别确定负载开始摇摆的起始点、摇摆周期以及幅值，从而可以预测出电机电压调节的近似周期性变化曲线，变频器可根据预测出的电机电压调节曲线，对电机进行实时控制，从而达到消摆的效果。[〇〇32]图4为消摆前小车的运行距离、速度、加速度的仿真图，图5为消摆后小车的运行距离、速度、加速度的仿真图，图4、图5进行对比可以看出，消摆后小车运行的加速度和速度曲线趋向于平滑，起重机小车能够实现平稳加速。图6为消摆前钢丝绳与小车的相对角度仿真图，图7为消摆后钢丝绳与小车的相对角度仿真图。图8为消摆前吊钩角度仿真图，图9为消摆后吊钩角度仿真图，图8、图9进行对比可以看出，吊钩角度震荡幅度减小，可以更有效地抑制载荷摇摆。
[0033]因此，从仿真结果可以看出，引入吊钩角度后，系统运行的效果得到了改善，对抑制载荷在运行过程中的摇摆有明显效果，起重机小车能够实现平稳加速，速度与加速度的改变更趋向于平滑;钢丝绳牵引角度在加速过程中平稳过渡，而吊钩摇摆角度也限制在更低的水平，载荷摇摆得到了有效抑制。在设定的60秒运行时间内，系统平稳运行。
[0034]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制;尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本实用新型的【具体实施方式】进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
【主权项】
1.一种基于吊钩状态反馈的起重机消摆设备，包括起升机构、小车机构、控制单元、变 频器，其特征是:所述起升机构的吊钩滑轮组的侧板上固定有第一传感器，卷筒轴上固定有 载荷称重元件，小车机构的顶板上固定有支架，支架上固定有第二传感器；所述第一传感器用于实时监测吊钩的倾斜角并将角度信号传递给控制单元，第二传感 器用于测量下放的钢丝绳长度并将长度信号传递给控制单元，载荷称重元件用于测量载荷 的重量并将重量信号传递给控制单元；所述控制单元用于对吊具的角度信号、钢丝绳的长度信号以及载荷的重量信号进行处 理并将输出信号传递给变频器，变频器根据控制单元的输出信号调节电机的电压。2.根据权利要求1所述的基于吊钩状态反馈的起重机消摆设备，其特征是:所述第一传 感器为垂直传感器或陀螺仪。3.根据权利要求1所述的基于吊钩状态反馈的起重机消摆设备，其特征是:所述第二传 感器为起升编码器。4.根据权利要求1所述的基于吊钩状态反馈的起重机消摆设备，其特征是:所述控制单 元采用单片机或PLC。
【文档编号】B66C13/06GK205709529SQ201620543966
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】魏兴, 张楠, 张鹏, 邓伟, 张德宽, 王徽
【申请人】魏兴