专利名称：附着升降脚手架同步控制系统的检测装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种控制附着升降脚手架同步升降运行系统的检测装置和方法。
背景技术：
附着升降脚手架是建筑施工中沿建筑物外搭设一定高度并围绕建筑物一周的高空悬挂式脚手架，通过间隔设置的各起重升降设备的群机联合作业，可使其作分片或整体同时作满足施工需要的升降移动。由于实际工程的建筑物外形周长可达几百米，且建筑物外形也因设计方案的不同(如阳台、空调板、凸凹转角等)而千变万化，相邻起重升降设备机位的间距可有广7米的差别。各施工工程所用的起重升降设备也可从几十到几百个之多，形成了群机作业的长度长，各起重设备机位的起重承载重量不一、负荷轻重不均衡的情况，而且其起重升降作业都是在露天和恶劣工况条件下进行。在升降过程中，除受建筑构建造外形的不同，因各机位承重量不一致而使升降过程中各自提拉环链等提升机位间的转速产生的差异影响外，常还会有意外伸凸的钢管、模板、木杉等障碍物阻挡，以及因提升机发生故障等因素，都会使各机位点间的实际提升或下降距离产生偏差。例如，在提升过程中受外部障碍阻挡，某一机位的起重机械停止提升而其它机位的起重机械仍在继续提升，或是在下降过程中某一机位的脚手架受阻挡停止了下降但起重机械仍在运行(即空转)，而其它机位的脚手架仍在下降，结果都会使整个架体的重量向该故障部位集中(特别是下降过程中)，一旦该部位的负荷增大直至超过其允许的承载极限，就不可避免导致附着升降脚手架的坠落、倾翻等重大安全事故。为解决早期由巡查人员在升降过程中进行现场巡视，通过目测观察，发现异常后进行停机整改的方式，易受巡查人员主观判断影响及观测误差和效率低等问题，本申请人在公开号CN101845884A的中国专利文献中，提出了一种在各升降驱动设备的升降驱动输出端处检测其升降输出距离，并由PLC控制机构进行比较，以控制各机位升降差值和保持同步升降的控制方法。但该方法仍未能彻底解决问题，特别是对升降设备的运转(即空转)状态仍难以立即发现。为此，在公告号CN201972392U的中国专利文献中，本申请人还曾提出了一种同步控制检测装置，采用的是在起重提拉吊点部位处设置能与起重提拉结构配合、并在该接触配合部位间设置可向PLC单元传输压力检测信号的压力传感单元的升降吊挂装置。公告号CN202393534U的中国专利文献中还提出了一种采用惠斯通电桥进行检测的拉力传感器，将其连接在附着升降脚手架的起重提拉设备中，对起重力超载与否进行检测。这些方法存在的一个共同特点，是都属于要在附着升降脚手架的起重力传递链条中新增引入一个传感器结构或装置。由于目前对起重吊钩等设备的国家强制性标准中，特别明确和严格规定了必须有6倍以上的安全系数，以保证安全。因此在起重力承载链条中加入的传感器等新增装置或结构，不仅都需经过国家特种设备生产认证才能使用，而且无论其自身的结构还是与其它结构部件间的连接，无疑都是增加了新的不安全隐患环节。因此，尽管目前用于限制附着升降脚手架荷载的同步控制系统的抗拉传感器通常都是体积较大和成本高，但实际效果依然难以达到实际施工中的可靠使用标准。
发明内容
针对上述情况，本发明提供了一种结构简单，不在原附着升降脚手架的起重承载受力链中增加设置新的结构件，并可同时检测起重提拉结构的超载和空载情况，使附着升降脚手架在提升/下降运行中全面实现主动安全防护的同步控制系统的检测装置和检测方法。本发明的附着升降脚手架同步控制系统的检测装置，是在起重提拉结构(如起重吊钩等)的起重荷载力的受力部位，以与其电绝缘方式设置有至少一个能随该部位受起重荷载力的受力部位产生的形变同步变形、且由独立电源供电的应变电阻结构，并该应变电阻结构同时与附着升降脚手架同步控制系统的PLC控制机构连接。其中所说的独立供电电源，可以是直流或交流等不同的形式。所说的应变电阻结构，可采用受外力作用可产生结构形变并因此而使其电阻值发生变化的金属(如铜镍系合金、镍鉻及镍鉻改良型合金等)或半导体材料的电阻材料的丝、箔或薄膜等形式的结构。其原理，以及相应的材料、结构等在目前用于拉力或压力检测的传感器等结构或产品中，已有了较多的报道和/或使用，可以参考或直接采用。在实际使用中，该电阻结构还可以与包括玻璃纤维纸、玻璃纤维布增强及填料增强(包括玻璃纤维、氧化铝、二氧化硅等)和不干胶带等适当绝缘材料的基底层和/或保护覆盖层(可为与基底层相同的材料)相配合，以粘接方式相互结合固定和进行保护。由于在工业领域中目前对PLC的应用越来越广泛，其功能也越来越多，越来越强大。因此，对起重提拉结构的起重荷载力的受力部位承受部位受起重荷载力的受力部位作用而产生的微小形变，并导致应变电阻结构的电流或电压信号的微小变化的检测，也越来越灵敏、迅速。因此通过PLC对该应变电阻结构的电流或电压信号变化的采集和处理，即可快速准确地反映起重提拉结构正常、超载或空载等实时起重荷载力的受力部位承载情况，并做出是否应发出报警或停机指令的判断。在上述结构基础上，还可以单独或任意组合的方式，采用下述进一步的优选方式
所说起重提拉结构的起重荷载力的受力部位承受部位优选为该起重提拉吊钩的基板。为使在所说起重提拉结构的起重荷载力的受力部位承受部位在受到载荷重力时能有更灵敏的形变反映，优选在所说起重提拉结构的起重荷载力的受力部位承受部位处设有一个小的可弹性变形区域，所说的应变电阻结构则固定连接于该可弹性变形区域中。进一步，所说的该可弹性变形区域，优选为在该基板上设置的一个盲孔的底板部位。特别是，在所说起重提拉结构的起重荷载力的受力部位承受部位中设有贯通孔。上述所说的在所说起重提拉结构的起重荷载力的受力部位承受部位处采用单一或组合方式设置了盲孔和/或贯通孔后，都能使所说的起重提拉结构的起重荷载力的受力部位承受部位在受到载荷重力时产生的形变更为显著，有利于提高检测的灵敏和准确性。在重提拉吊钩的基板等起重提拉结构的起重荷载力受力部位，特别是以上述设置了盲孔和/或贯通孔时为例，该起重荷载力受力部位在受到起重荷载力的受力部位作用时，可同时发生两种不同形式的形变沿起重荷载力传导方向产生的拉伸形变和在与沿起重荷载力传导方向垂直的方向上产生的压缩形变。为此，上述结构中所说的该应变电阻结构，优选可分别采用为沿所说起重荷载力的传导方向和/或与该方向不大于45°夹角方向设置的至少一个，或者是采用为沿与所说起重荷载力的传导方向相垂直的方向和/或与该方向不大于45°夹角方向设置的至少一个。所说的采用沿不大于45°夹角方向设置，都可以使其所受变形力，在所希望检测方向上的分力大于其它方向上的分力相一致，以利于能获得更大的变形量。特别是，当所说的应变电阻结构采用上述方式设置为不止I个时，优选将各应变电阻结构串联或并联连接，以获得将微小形变效应叠加放大的效果，有利于提高检测灵敏和可靠性。上述结构中所说的应变电阻结构，优选采用面接触的方式，通过目前已有报道的和/或使用的粘接材料粘贴在所说起重荷载力的受:力部位表面，有利于进一步提闻其随可弹性变形区域的同步形变的可靠性。由于附着升降脚手架的施工现场环境通常都较为恶劣，因而上述结构中所说的应变电阻结构外，优选在所说所说的应变电阻结构外设置外封盖保护结构，如直接封装、封闭或加设遮挡封盖等。特别是采用上述设置盲孔和/或贯通孔时，更易实施这种外封盖的保护。在附着升降脚手架的升降运行过程中，附着升降脚手架同步控制系统采用本发明上述装置进行检测的基本过程是将空载时其中该应变电阻结构两端的电流或电压信号值设为初始值，以正常起重载荷下应变电阻结构两端的电流或电压信号值为检测基准，由PLC控制机构对起重提拉结构在上升或下降过程中该应变电阻结构两端的电流或电压变化值，与预设的该起重提拉结构起重载荷允许的正负变化范围进行比较，和/或将该应变电阻结构两端的电流或电压变化值，与同步运行中其它各起重提拉结构中同类装置中应变电阻结构两端对应电流或电压信号的变化值之间的差值，逐一与预设的最大允许差值的范围进行比较，超过预设的允许范围时即发出报警和/或停止系统运行的指令。例如，根据现行规定，各起重机位载荷承重量超出正常范围±15%时报警；超出±30%时则在发出报警的同时，使全部升降起重提升机停机，等待故障排除后方能继续升降运行。可以看出，本发明的这些检测方法十分简便，并可以只选择其中的任何一种，也可以将几种方式联合采用，且联合检测的方式显然有利于提高检测的准确性。由此可以看出，本发明上述的检测装置和检测方法，无需在原附着升降脚手架的起重承载受力链中新增新的结构件环节，不仅简单方便，而且可以对附着升降脚手架的运行实现实时检测，特别是解决了在下降过程中，该起重提拉结构是否出现超载或空载情况，避免出现附着升降脚手架各升降部位高差不同步的事故隐患，实现了对附着升降脚手架运行的主动安全防护。由于本发明上述的检测装置采用直接利用起重提拉结构的起重荷载力的受力部位传导部位自身基板的方式设置，解决了在附着升降脚手架起重荷载力的受力部位原传递链条中引入新增装置或结构环节所可能带来的问题，满足了安全标准的规定和要求，且结构简单，成本低，特别是可以同时对起重提拉结构升/降运行中的超载和空载两方面异常进行快速、灵敏的检测，使附着升降脚手架在提升和下降运行中都能实现主动的安全防护，避免事故，大大提高了安全保障程度。以下结合由附图所示实施例的具体实施方式
，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。
图I是本发明附着升降脚手架同步控制系统检测装置一种结构形式的示意图。图2是图I中一种局部结构的放大示意图。图3是图2的A-A剖面结构示意图。图4是图I中的一种检测电路结构示意图。图5是图I中的一种应变电阻结构的示意图。
具体实施例方式图f图4所示的本发明附着升降脚手架同步控制系统的检测装置，是在提拉吊钩的基板等起重提拉结构I的起重荷载力的受力部位2，开设一个孔底厚度为O. 5飞_的小盲孔，该底板部位即为一可弹性变形区域3，并在该可弹性变形区域3中以间隔方式开设有若干小贯通孔4 (图中示出的为4个)。在该可弹性变形区域3的表面上，以与其电绝缘和面接触的方式粘结有一个能随该部位受起重力产生的形变同步变形、且由独立电源U供电的应变电阻结构R，该应变电阻结构R同时与附着升降脚手架同步控制系统的PLC控制机构连接。图中示出的在可弹性变形区域3中设置的应变电阻结构R，为示意性地沿所说起重荷载力的传导方向设置的一个，还可以采用为串联或并联地沿所说起重荷载力的传导方向和/或与该方向不大于45°夹角方向设置的两个或更多个，或者是以类似方式采用在沿与所说起重荷载力的传导方向相垂直的方向和/或与该方向不大于45°夹角方向设置的至少一个等不同形式。该应变电阻结构R所在的盲孔并以环氧树脂等具有适度可塑性的绝缘耐候材料或结构进行外封盖保护。所说的该应变电阻结构R，可以采用一种如图5所示的箔式结构，包括在玻璃纤维纸、玻璃纤维布增强及填料增强(包括玻璃纤维、氧化铝、二氧化硅等)和不干胶带等材料的基底层7与覆盖层5之间，以粘接方式封固有由铜镍系合金、镍鉻及镍鉻改良型合金等材料，经印制制版工艺和半导体集成电路平面工艺的光化学原理制成的可将应变量转换成电阻变化量的金属或半导体材料敏感栅层6，并经直径O. 2mm的镀锡或镀银的铜丝或O. 05mm O. 3mm康铜、卡玛等合金箔带形式的引出线8,将其变化的电信号与电路连接。此外，该应变电阻结构R也可以采用由O. 015、. 03mm的金属电阻丝制成的丝式结构，或薄膜等形式的膜式结构等不同形式。在附着升降脚手架同步控制系统的PLC控制机构中，将提拉吊钩等起重提拉结构I空载时上述装置中的该应变电阻结构两端的电流或电压信号值设为初始值，以正常起重载荷下应变电阻结构两端的电流或电压信号值为检测基准，由PLC控制机构对起重提拉结构在上升或下降过程中该应变电阻结构两端的电流或电压变化值，与预设的该起重提拉结构起重载荷允许的正负变化范围进行比较，和/或将该应变电阻结构两端的电流或电压变化值，与同步运行中其它各起重提拉结构中同类装置中应变电阻结构两端对应电流或电压信号的变化值之间的差值，逐一与预设的最大允许差值的范围进行比较，即可迅速发现某一机位是否出现超载和空载情况，一旦出现超过预设允许范围情况时，即可被实时检测到。例如，当各起重机位载荷承重量超出正常范围±15%时报警；超出±30%时，在发出报警的同时并发出使所有升降起重提升设备停机的指令，待故障排除后才能继续升降运行。有效实现了主动的安全防护，避免事故发生，大大提高了安全保障。
权利要求
1.附着升降脚手架同步控制系统的检测装置，其特征是在起重提拉结构(I)的起重荷载力的受力部位(2)以与其电绝缘方式设置有至少一个能随该部位受起重力产生的形变同步变形、且由独立电源(U)供电的应变电阻结构(R)，该应变电阻结构(R)同时与附着升降脚手架同步控制系统的PLC控制机构连接。
2.如权利要求I所述的检测装置，其特征是所说起重提拉结构(I)的起重荷载力的受力部位(2)为提拉吊钩的基板。
3.如权利要求I所述的检测装置，其特征是在所说起重提拉结构(I)的起重荷载力的受力部位(2)处设有一个可弹性变形区域(3)，所说的应变电阻结构(R)固定连接于该可弹性变形区域(3)中。
4.如权利要求3所述的检测装置，其特征是所说的可弹性变形区域(3)为在该基板上设置的一盲孔的底板部位。
5.如权利要求I至4之一所述的检测装置，其特征是在所说起重提拉结构(I)的起重荷载力的受力部位(2)或在该部位设置的可弹性变形区域(3)中开设有贯通孔(4)。
6.如权利要求I至4之一所述的检测装置，其特征是所说的应变电阻结构(R)为沿所说起重荷载力的传导方向和/或与该方向不大于45°夹角方向设置的至少一个,或者是为沿与所说起重荷载力的传导方向相垂直的方向和/或与该方向不大于45°夹角方向设置的至少一个。
7.如权利要求6所述的检测装置，其特征是所说的应变电阻结构(R)为以串联或并联连接的至少2个。
8.如权利要求I至4之一所述的检测装置，其特征是所说的应变电阻结构(R)以面接触方式粘贴在所说起重荷载力的受力部位(2)的表面。
9.如权利要求I至4之一所述的检测装置，其特征是在所说所说的应变电阻结构(R)外设置外封盖保护结构。
10.附着升降脚手架同步控制系统的检测方法，其特征是采用权利要求I至9之一的检测装置，将空载时其中该应变电阻结构(R)两端(A，B)的电流或电压信号值设为初始值，以正常起重载荷下应变电阻结构(R)两端(A，B)的电流或电压信号值为检测基准，由PLC控制机构对起重提拉结构(I)在上升或下降过程中该应变电阻结构(R)两端(A，B)的电流或电压变化值，与预设的该起重提拉结构(I)起重载荷允许的正负变化范围进行比较，和/或将该应变电阻结构(R)两端(A，B)的电流或电压变化值，与同步运行中其它各起重提拉结构(I)中同类装置中应变电阻结构(R)两端(A，B)对应电流或电压信号的变化值之间的差值，逐一与预设的最大允许差值的范围进行比较，超过预设的允许范围时即发出报警和/或停止系统运行的指令。
全文摘要
附着升降脚手架同步控制系统的检测装置和方法。该装置是在起重提拉结构的起重荷载力的受力部位，以与其电绝缘方式设置有至少一个能随该部位受起重力产生的形变同步变形、且由独立电源供电的应变电阻结构，该应变电阻结构同时与附着升降脚手架同步控制系统的PLC控制机构连接。通过PLC控制机构将起重提拉结构在空载和正常载荷下该应变电阻结构两端的电压或电流信号分别设为初始值和检测基准，并将该起重提拉结构运行中的该应变电阻结构的电流或电压的增减变化与预设范围进行比较，即可实时检测升/降运行、特别是下降过程中，起重提拉结构是否出现超载或空载情况，避免出现附着升降脚手架升降部位高差不同步的事故隐患，实现了对附着升降脚手架运行的主动安全防护。
文档编号G01L1/22GK102928135SQ20121043025
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月1日 优先权日2012年11月1日
发明者苏茂兵, 苏波 申请人:四川华山建筑有限公司