塔机顶升防过倾安全监控装置及塔式起重的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种塔机顶升防过倾安全监控装置及塔式起重机。塔机顶升防过倾安全监控装置，包括：工况检测单元，用于检测塔机的顶升套架的工况参数；控制器，与工况检测单元电连接，用于在工况参数超出安全阈值的情况下禁止或限制塔机的相应动作。本实用新型通过工况检测单元实时检测顶升过程中，顶升套架的工况参数，通过对这些工况参数的判断，例如，这些工况参数是否超出了的安全阈值，来判断顶升过程中是否存在过倾的风险。当工况参数超出安全阈值所允许的范围时，控制器就可以通过禁止顶升的动作或限定塔机相应机构的动作，以确保不会由于这些动作，导致塔机顶升状态不平衡的加强，从而达到起到了安全预警的目的。
【专利说明】塔机顶升防过倾安全监控装置及塔式起重机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及塔式起重机领域，更具体地，涉及一种塔机顶升防过倾安全监控装置及塔式起重机。
【背景技术】
[0002]自升式塔式起重机在加节或拆装的顶升操作过程中，塔机上部的平衡状态对塔机的安全至关重要，是整台塔机受力情况的反映。
[0003]目前，塔式起重机电气控制系统在顶升时并未对其平衡状态进行监控，除了在机械结构上采取必要预防措施外，在智能控制方面无有效的保护措施，未实现状态的实时监测，不能通过控制系统自动对相应动作进行限制或适当调整，实现预防顶升过倾发生倾翻事故的效果。
实用新型内容
[0004]本实用新型旨在提供一种结构简单、成本低、可预防顶升过倾的塔机顶升防过倾安全监控装置及塔式起重机。
[0005]为解决上述技术问题，根据本实用新型的第一个方面，提供了一种塔机顶升防过倾安全监控装置，包括:工况检测单元，用于检测塔机的顶升套架的工况参数；控制器，与工况检测单元电连接，用于在工况参数超出安全阈值的情况下禁止或限制塔机的相应动作。
[0006]进一步地，工况检测单元包括:压力传感器，用于检测顶升套架的滚轮的压力，控制器在压力超出安全阈值的情况下禁止或限制塔机的相应动作。
[0007]进一步地，压力传感器的个数为多个，多个压力传感器分别设置在塔机的标准节的相对两侧。
[0008]进一步地，工况检测单元包括:倾角传感器，用于检测顶升套架的水平度，控制器在水平度超出安全阈值的情况下禁止或限制塔机的相应动作。
[0009]进一步地，工况检测单元包括:压力传感器，用于检测顶升套架的滚轮的压力；倾角传感器，用于检测顶升套架的水平度；控制器分别与压力传感器及倾角传感器电连接，控制器在压力或水平度超出安全阈值的情况下禁止或限制塔机的相应动作。
[0010]进一步地，压力传感器的个数为多个，多个压力传感器分别设置在塔机的标准节的相对两侧。
[0011]进一步地，塔机顶升防过倾安全监控装置还包括:显示单元，与控制器电连接，用于显示监控信息。
[0012]进一步地，塔机顶升防过倾安全监控装置还包括:报警单元，与控制器电连接，控制器在工况参数超出安全阈值的情况下触发报警单元报警。
[0013]进一步地，控制器包括:顶升动作控制端子，与塔机的顶升机构连接，用于控制顶升机构的动作；和/或起升逻辑控制端子，与塔机的起升机构连接，用于控制起升机构的动作；和/或回转逻辑控制端子，与塔机的回转机构连接，用于控制回转机构的动作；和/或变幅逻辑控制端子，与塔机的变幅机构连接，用于控制变幅机构的动作。
[0014]根据本实用新型的第二个方面，提供了一种塔式起重机，包括上述的塔机顶升防过倾安全监控装置。
[0015]本实用新型通过工况检测单元实时检测顶升过程中，顶升套架的工况参数，通过对这些工况参数的判断，例如，这些工况参数是否超出了的安全阈值，来判断顶升过程中是否存在过倾的风险。当工况参数超出安全阈值所允许的范围时，控制器就可以通过禁止顶升的动作或限定塔机相应机构的动作，以确保不会由于这些动作，导致塔机顶升状态不平衡的加强，从而达到起到了安全预警的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0017]图1示意性示出了本实用新型中的塔机顶升防过倾安全监控装置的示意图；
[0018]图2示意性示出了顶升套架套的受力及倾角关系示意图；以及
[0019]图3示意性示出了本实用新型中的塔机顶升防过倾安全监控装置的判断逻辑示意图。
[0020]图中附图标记:1、滚轮；2、标准节。
【具体实施方式】
[0021]以下对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0022]作为本实用新型的第一方面，请参考图1至图3，提供了一种塔机顶升防过倾安全监控装置，包括:工况检测单元，用于检测塔机的顶升套架的工况参数，例如，这些工况参数可以是顶升套架的滚轮所受到的作用力、顶升套架的倾角等；控制器，与工况检测单元电连接，用于在工况参数超出安全阈值的情况下禁止或限制塔机的相应动作。
[0023]在顶升过程中，需要对塔机的起重臂和平衡臂进行配平。在理想状态下，配平后的塔机上装部分的重心位于顶升油缸的中心线位置。但是，由于顶升作用力、风力的变化，或者配重的幅度变化，重心位置都会发生偏移，从而发生倾斜的问题。
[0024]本实用新型通过工况检测单元实时检测顶升过程中，顶升套架的工况参数，通过对这些工况参数的判断，例如，这些工况参数是否超出了的安全阈值，来判断顶升过程中是否存在过倾的风险。当工况参数超出安全阈值所允许的范围时，控制器就可以通过禁止塔机的动作(例如，顶升、回转、起升等)或限定塔机的动作(例如，限定塔机的变幅范围等)，以确保不会由于这些动作，导致塔机顶升状态不平衡的加强，从而达到起到了安全预警的目的。
[0025]此时，请参考图2，塔机顶升套架套在标准节的外部，其中，顶升套架包括图2所示的多个滚轮，顶升套架通过这些滚轮与标准节的表面相对地设置。当塔机顶升时在某一个轴向上受力不平衡时，由于四个面的受力不同，而使顶升套架各个方向的滚轮产生相应的作用力F1、F2、F3和F4。同时，顶升套架相对于水平面X具有倾角α。通过对作用力Fl、F2、F3和F4的测量，以及对倾角α的测量，就可获得顶升套架的工况参数。在图2中，示出了四个滚轮1，其中，标准节2的两侧分别设置有两个滚轮I。00’代表竖直方向，X代表水平面，在图2所示的状态，受到作用力Fl和F2的两个滚轮I处标准节2的表面抵接，而另外两个滚轮I理论上则处于不受力的状态。可以理解的是，在另一种情况下，受到作用力F3和F4的两个滚轮I处标准节2的表面抵接，而另外两个滚轮I理论上则处于不受力的状态。
[0026]请参考图2，在忽略系统摩擦力以及标准节2的弹性变形的情况下，从力学平衡原理可得:F1=-F2。进一步地，结合塔机设计时，顶升套架所能承受的最大受力Fm，则在
Fl I = IF2 I〈Fm时，理论上可以认为系统处于安全状态，此时，可以将滚轮I受到的作用力作为工况参数。进一步地，可以为滚轮受到的作用力与顶升套架所能承受的最大受力之间设定上述的安全阈值，例如最大受力的80%等。这样，当检测到滚轮I受到的作用力达到或超出安全阈值后，即可认为存在风险；反之，则认为安全。
[0027]类似地，通过对塔机套架的水平度α进行监控，也能对塔机顶升状态的平衡性进行判断，此时，可将水平度作为工况参数。例如，可以为水平度设置一个安全阈值，这样，当检测到水平度达到或超出安全阈值后，即可认为存在风险；反之，则认为安全。
[0028]在此基础上，在第一个优选实施例中，工况检测单元包括:压力传感器，用于检测顶升套架的滚轮I的压力，控制器在压力超出安全阈值的情况下禁止或限制塔机的相应动作。通过压力传感器，可以对顶升时的重心偏移进行判断。优选地，压力传感器的个数为多个，多个压力传感器分别设置在塔机的标准节的相对两侧。此时，将压力传感器检测到的压力作为工况参数。由于此时仅有一部分滚轮I受力，因此，只要任一个压力传感器检测的压力值达到或超出安全阈值，那么就可认为存在风险。
[0029]在第二个优选实施例中，工况检测单元包括:倾角传感器，用于检测顶升套架的水平度，控制器在水平度超出安全阈值的情况下禁止或限制塔机的相应动作。通过倾角传感器，可以对顶升时的重心偏移进行判断。此时，将水平度作为工况参数。当水平度达到或超出安全阈值时，可认为存在风险。例如，倾角传感器可设置在顶升套架的上部水平腹杆上。采用倾角传感器监测顶升套架水平腹杆的水平度。
[0030]显然，还可以将压力与水平度结合起来一起作为工况参数来使用。为此，在第三个优选实施例中，工况检测单元包括:压力传感器，用于检测顶升套架的滚轮I的压力；倾角传感器，用于检测顶升套架的水平度；控制器分别与压力传感器及倾角传感器电连接，控制器在压力或水平度超出安全阈值的情况下禁止或限制塔机的相应动作。优选地，压力传感器的个数为多个，多个压力传感器分别设置在塔机的标准节的相对两侧。在此实施例中，同时检测压力与水平度，当压力与水平度中一任一个达到或超出安全阈值时，就可认为存在风险。
[0031]优选地，塔机顶升防过倾安全监控装置还包括:显示单元，与控制器电连接，用于显示监控信息。利用显示单元，可以向操作人员及时反馈相应的信息，使操作人员及时了解并作出相应的处理措施。
[0032]优选地，塔机顶升防过倾安全监控装置还包括:报警单元，与控制器电连接，控制器在工况参数超出安全阈值的情况下触发报警单元报警。例如，报警单元可以是声光报警等形式，以提醒操作人员目前的塔机处于风险状态。
[0033]优选地，控制器包括:顶升动作控制端子，与塔机的顶升机构连接，用于控制顶升机构的动作；和/或起升逻辑控制端子，与塔机的起升机构连接，用于控制起升机构的动作；和/或回转逻辑控制端子，与塔机的回转机构连接，用于控制回转机构的动作；和/或变幅逻辑控制端子，与塔机的变幅机构连接，用于控制变幅机构的动作。通过顶升动作控制端子、起升逻辑控制端子、回转逻辑控制端子和变幅逻辑控制端子，控制器可以在检测到风险时，禁止或限制相应的顶升机构、起升机构、回转机构和变幅机构的动作，直到危险信号解除。在此过程中，可通过上述的显示单元和报警单元向操作人员及时反馈相关信息，以便使其掌握实时平衡状态，防止司机在危险情况下的误操作。
[0034]例如，在检测到风险时，控制器就可以禁止顶升机构、起升机构、回转机构的运动，还可以通过控制器限定变幅机构的变幅范围等，来确保不会继续进一步采用这些动作，以避免加强塔机顶升状态的不平衡。
[0035]作为本实用新型的第二方面，提供了一种塔式起重机，包括上述的塔机顶升防过倾安全监控装置。
[0036]本实用新型对塔机的顶升套架的滚轮受力和/或顶升套架的倾角进行监控，结合两者的状态参数，在危险状态对塔机作业进行限制，起到保护的作用，还可通过人机界面(显示单元及报警单元)向操作人员及时反馈信息，让司机能够掌握塔机顶升时的平衡状态，防止司机在危险情况下的误操作引起重大安全事故。
[0037]本申请所要保护的控制器以及构成该控制器的各个组件都是一种具有确定形状、构造且占据一定空间的实体产品。例如，微处理器、信号处理器、子处理器等都是可以独立运行的、具有具体硬件结构的计算机设备、终端或服务器。
[0038]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种塔机顶升防过倾安全监控装置，其特征在于，包括: 工况检测单元，用于检测塔机的顶升套架的工况参数； 控制器，与所述工况检测单元电连接，用于在所述工况参数超出安全阈值的情况下禁止或限制所述塔机的相应动作； 所述工况检测单元包括: 压力传感器，用于检测所述顶升套架的滚轮(I)的压力，所述控制器在所述压力超出安全阈值的情况下禁止或限制所述塔机的相应动作。
2.根据权利要求1所述的塔机顶升防过倾安全监控装置，其特征在于，所述压力传感器的个数为多个，所述多个压力传感器分别设置在所述塔机的标准节的相对两侧。
3.根据权利要求1所述的塔机顶升防过倾安全监控装置，其特征在于，所述工况检测单元包括: 倾角传感器，用于检测所述顶升套架的水平度，所述控制器在所述水平度超出安全阈值的情况下禁止或限制所述塔机的相应动作。
4.根据权利要求1所述的塔机顶升防过倾安全监控装置，其特征在于，所述工况检测单元包括: 压力传感器，用于检测所述顶升套架的滚轮(I)的压力； 倾角传感器，用于检测所述顶升套架的水平度； 所述控制器分别与所述压力传感器及所述倾角传感器电连接，所述控制器在所述压力或所述水平度超出安全阈值的情况下禁止或限制所述塔机的相应动作。
5.根据权利要求4所述的塔机顶升防过倾安全监控装置，其特征在于，所述压力传感器的个数为多个，所述多个压力传感器分别设置在所述塔机的标准节的相对两侧。
6.根据权利要求1所述的塔机顶升防过倾安全监控装置，其特征在于，所述塔机顶升防过倾安全监控装置还包括: 显示单元，与所述控制器电连接，用于显示监控信息。
7.根据权利要求1所述的塔机顶升防过倾安全监控装置，其特征在于，所述塔机顶升防过倾安全监控装置还包括: 报警单元，与所述控制器电连接，所述控制器在所述工况参数超出安全阈值的情况下触发所述报警单元报警。
8.根据权利要求1所述的塔机顶升防过倾安全监控装置，其特征在于，所述控制器包括: 顶升动作控制端子，与所述塔机的顶升机构连接，用于控制所述顶升机构的动作；和/或 起升逻辑控制端子，与所述塔机的起升机构连接，用于控制所述起升机构的动作；和/或 回转逻辑控制端子，与所述塔机的回转机构连接，用于控制所述回转机构的动作；和/或 变幅逻辑控制端子，与所述塔机的变幅机构连接，用于控制所述变幅机构的动作。
9.一种塔式起重机，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的塔机顶升防过倾安全监控装置。
【文档编号】B66C23/88GK203976269SQ201320817010
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2013年12月10日
【发明者】黄国勇, 许名熠, 李永丰, 阳云华 申请人:中联重科股份有限公司