一種塔吊自動平衡控制裝置的製作方法
2023-05-15 00:11:06
本發明涉及建築工程技術領域，尤其是涉及一種塔吊自動平衡控制裝置。
背景技術：
隨著現代建築高度的不斷攀升，在施工現場使用塔吊來起吊建材、貨物的頻率越來越高。隨之而來的問題就是塔吊因超重、斜拉斜吊、起吊速度過快、誤操作等原因造成的塔吊倒塌事故越來越多。一般塔吊在工作過程中，由於超重、斜拉斜吊、起吊速度過快、誤操作等各種原因造成塔身嚴重傾斜是最終導致塔吊倒塌的根本原因。儘管這些違規操作在塔吊的操作規範中都是禁止的，但是在實踐中卻因為沒有對應的強制限制違規操作的措施而屢禁不止。因此，對塔吊工作狀態的進行檢測，通過塔吊自動平衡控制系統對塔吊進行自動調整，從操作控制方面限制違規操作，是保證塔吊的塔身在工作過程中始終保持豎直狀態（平衡狀態），提高塔吊安全性能的有效方法。通過系統改進可以大大提高塔吊正常工作的安全係數，也可預防和減少塔吊安全事故的發生。
技術實現要素：
為了克服上述所存在的技術缺陷，本發明的目的在於提供一種檢測塔身中心參考線與鉛垂機構重力參考線的角度關係，通過電氣控制系統自動控制塔吊配重在塔吊吊臂上的位置，從而使吊臂時刻保持平衡的塔吊控制裝置。
為了達到上述目的，本發明通過以下技術方案實現：
本技術方案為一種塔吊自動平衡控制裝置，包括電氣控制系統、配重平衡機構、光電檢測裝置和安裝在塔身上的鉛錘機構；塔身上設有與塔吊支撐同轉軸的鉛錘機構，鉛錘機構自由端側邊設有光電檢測裝置，光電檢測裝置與電氣控制系統連接；所述配重平衡機構滑動安裝在塔吊吊臂上，通過步進電機控制其運動，步進電機與電氣控制系統連接；所述光電檢測裝置檢測塔身中心參考線和鉛錘機構重力參考線之間的偏轉角度。
在塔身上安裝鉛垂機構，通過檢測塔身中心參考線與鉛垂機構重力參考線的角度關係來自動控制塔吊配重在塔吊吊臂上的位置，從而時刻保持吊臂平衡；解決塔吊在工作過程中，由於超重、斜拉斜吊、起吊速度過快、誤操作等原因造成塔身傾斜甚至嚴重傾斜最終導致塔吊倒塌的問題；同時通過自動平衡控制裝置限制塔吊司機的一些危險操作來避免安全事故的發生。在自動平衡控制裝置中光電檢測裝置，將塔身中心參考線與鉛垂機構重力參考線的角度變化關係轉換為光電信號的變化，以便利用此變化的光電信號通過電氣控制系統進行邏輯自動控制。
作為優化，塔吊配重上安裝自鎖步進電機，吊臂配重端安裝齒條導軌，塔吊配重在控制系統的控制下,沿齒條導軌調整位置使吊臂始終保持平衡狀態。
作為優化，所述光電檢測裝置為紅外光傳感器，紅外光電傳感器設有三點，分別為效驗點和左右監測點。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明可根據塔身中心參考線與鉛垂機構重力參考線的角度變化，由電氣控制系統驅動平衡配重在一定的範圍內沿齒條導軌水平運動，來自動、安全、有效的保持塔吊在工作中的動態平衡，並且可通過槓桿原理來自動調節塔吊的吊重範圍而無需減少或增多平衡配重，既能保障設備的安全，一定程度上還能提高塔吊的安全起升能力。本發明採用紅外光電檢測電路並使用機器實時監測代替人工偶爾的間歇監測，避免塔吊周圍的強電磁場幹擾和人工監測中的誤判或錯判導致系統故障或安全事故，從而大大提高塔吊工作的穩定性和安全可靠性，降低安全事故的發生率。既能提高塔吊製造企業的競爭能力，也能降低塔吊使用單位的維護成本。
附圖說明
本發明將通過例子並參照附圖的方式說明，其中：
圖1是本發明中鉛錘機構和光電檢測裝置組成的塔吊安全監控系統結構示意圖。
圖2是本發明中光電檢測裝置的結構示意圖。
圖3是本發明中微角位移方法轉化方法示意圖。
圖4是本發明中紅外光電檢測電路中監測點紅外檢測電路和校驗點紅外檢測電路電氣示意圖。
圖中標記：塔吊支撐1、鉛錘機構2、支撐軸3、效驗點紅外傳感器4、左紅外傳感器5、右紅外傳感器6和軸承7。
具體實施方式
下面結合附圖，對本發明作詳細的說明。
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
實施例1，如圖1和圖2中所示，本發明為一種塔吊自動平衡控制裝置，包括控制系統、配重平衡機構、光電檢測裝置和安裝在塔身上的鉛錘機構；塔身上設有與塔吊支撐1同轉軸的鉛錘機構2，鉛錘機構2自由端側邊設有光電檢測裝置，光電檢測裝置與電氣控制系統連接；所述配重平衡機構滑動安裝在塔吊吊臂上，通過步進電機控制其運動，步進電機與電氣控制系統連接；所述光電檢測裝置檢測塔身中心參考線和鉛錘機構2重力參考線之間的偏轉角度。
本發明的原理：如圖3中所示，本來自動平衡控制系統需要的是傾斜後的塔臂（CD）和水平方向（AB）的水平夾角∠AOC（θ1）大小來自動控制配重在配重端的水平位置，但是該水平夾角難於檢測，因此本發明利用圖示原理把水平方向微角位移檢測轉換為對豎直方向微角位移∠EOF（θ2）檢測。在圖3所示方法中，只要保證塔身（OE）和塔臂（AB）始終垂直，就能保證水平傾角∠AOC和豎直傾角∠EOF相等。這樣就解決了水平傾角和豎直傾角變化的一致性問題。
如圖1和圖3中所示，鉛垂機構2的中心線亦即重力參考線和塔吊支撐1的塔身中心參考線，配合左紅外傳感器5或右紅外傳感器6到支撐軸3的中心線之間的距離R即構成了微角位移機械放大機構。利用角度和弧長之間的換算關係θ=L/R（式中L為待檢測的弧長變化量），即可達到通過檢測弧長L的明顯變化來間接檢測角度θ微小變化的目的。為了避免電氣控制系統由於小的擾動而頻繁發出控制指令，實際不需要精確檢測轉角變化。
在安裝塔吊支撐1之前，先調整塔吊到空載平衡，利用水平尺校正塔吊支撐的底面位置，使其保持水平，這樣即可保證安裝在塔吊支撐上的可自由轉動鉛垂機構2在重力作用下處於豎直狀態，也就能保證鉛垂機構的重力參考線和塔吊支撐的塔身中心參考線重合（即達到電氣控制系統的平衡檢測初始條件）。
圖2和圖4中所示，每個紅外傳感器一直發出紅外光，一旦有紅外光反射回來則會被檢測部分檢測到，此時紅外傳感器的最終輸出經兩級放大後的電平Rx即由高電平1變為低電平0。只要塔吊的塔身的平衡狀態不發生太大的變化，三組紅外對管的輸出狀態就不會發生變化。三個紅外檢測傳感器檢測輸出電平狀態變化，反應塔身平衡變化。就轉變成了對3個紅外檢測元件輸出電平狀態變化的檢測了。結合圖3，可以得到不同的電平值組合代表的塔身工作狀態。如圖2中所示，電氣控制邏輯判斷表：
通過判斷左監測點5、右監測點6和效驗點4紅外檢測元件是否改變檢測信號，電氣控制系統可根據電氣控制邏輯判斷表來判斷塔身是否發生傾斜以及傾斜的危險程度，進而做出限制危險進一步惡化的操作或者是強制自動控制操作來減輕危險程度。如果塔身中心線和機械鉛垂機構中心線一致或者一致程度較高（在允許夾角範圍內），電氣控制系統保持待機狀態不輸出控制信號，塔吊司機將感受不到任何自動平衡控制系統的幹預存在；如果一旦檢測到塔身中心線和機械鉛垂機構中心線超出安全夾角範圍，控制系統則會根據檢測到的光電信號改變來控制系統的輸出，電氣控制系統控制步進電機，配重平衡機構運動，配重平衡機構運動使塔臂重新達到平衡狀態；如果檢測到塔身中心線和機械鉛垂機構中心線夾角已經嚴重超過安全範圍，則電氣控制系統會給起重端電機發出返回塔身的指令，並強制終止起吊過程中的危險操作，避免安全事故的發生。
實施例2，在實施例1的基礎上對配重平衡機構做進一步優化設計，塔吊配重上安裝自鎖步進電機，吊臂配重端安裝齒條導軌，塔吊配重在控制系統的控制下,沿齒條導軌調整位置使吊臂始終保持平衡狀態，塔吊配重在吊臂上滑動，使吊臂始終處於平衡狀態，提高塔吊整體安全性。
實施例3，在實施例1的基礎上對光電檢測裝置的布置和選擇進行優化設計，所述光電檢測裝置為紅外光傳感器，紅外光電傳感器設有三點，分別為效驗點4、左監測點5和右監測點6。三點檢測，提高檢測對比度，提升電氣控制系統輸出信號控制的精準度。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。