塔機監(jiān)控記錄報警控制裝置的制造方法
【專利摘要】本專利申請公開了塔機監(jiān)控記錄報警控制裝置，包括設(shè)置在司機室內(nèi)的報警控制盒、與變幅機構(gòu)的卷筒輸出軸連接的光電編碼器以及設(shè)置在塔頂和過渡節(jié)之間用來測試重物重量的重量傳感器；所述報警控制盒內(nèi)設(shè)置有微控制器、用來顯示重量和力矩的顯示屏以及用來報警提示的信號燈和蜂鳴器；所述顯示屏、信號燈和蜂鳴器分別與所述微控制器的輸出端連接；所述重量傳感器和光電編碼器與微控制器的輸入端連接；所述報警控制盒內(nèi)設(shè)置有可與控制柜連接的輸出接頭，所述輸出接頭與微控制器的輸出端連接。本專利獨立于塔機，方便安裝和維修。
【專利說明】
塔機監(jiān)控記錄報警控制裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種監(jiān)控裝置，具體公開了一種塔機監(jiān)控記錄報警控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]塔機，Sr塔式起重機”的簡稱，又稱“塔吊”。是用于建筑施工中的一種起重設(shè)備。塔機一般包括基礎(chǔ)、塔身、頂升機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、起升機構(gòu)、平衡臂、起重臂、起重小車、塔頂、司機室和變幅機構(gòu)。
[0003]其中，塔身是塔機的主體部分，是塔機升高的部分;頂升機構(gòu)用來使塔機升高；回轉(zhuǎn)機構(gòu)保持塔機上半身可以水平旋轉(zhuǎn);起升機構(gòu)用來將重物提升起來;平衡臂用來保持塔機力矩平衡;起重臂一般是提升重物時的受力部分;起重小車安裝有滑輪組、吊繩以及吊鉤，起重小車用來起吊重物并沿著起重臂進行移動，起重小車是直接受力部分;塔頂主要用來保持所有臂架受力平衡；司機室是司機進行操作的地方;變幅機構(gòu)主要用來使起重小車沿著起重臂上的軌道運行。其中，塔身和塔頂之間的部分被稱為過渡節(jié)，過渡節(jié)通過回轉(zhuǎn)機構(gòu)與塔身連接，起重臂和平衡臂分別連接在過渡節(jié)的兩側(cè)。變幅機構(gòu)包括變幅卷筒，纏繞在變幅卷筒上用來牽引起重小車進行變幅的鋼絲繩，以及驅(qū)動變幅卷筒轉(zhuǎn)動的變幅電機。起升機構(gòu)包括起升電機和安裝在起重小車上的滑輪組、穿過滑輪組的吊繩和連接吊繩的吊鉤。變幅電機和起升電機的控制系統(tǒng)都設(shè)置在控制柜內(nèi)。
[0004]塔機使用的現(xiàn)場工況十分惡劣。多數(shù)司機在提升重物時經(jīng)常違反重載低速、輕載高速的安全操作規(guī)定，而且在提升重物時往往會超過起重小車的最大允許重量。當超載十分嚴重時極易導致起升電機燒毀，甚至發(fā)生重物從吊鉤中滑落的“溜鉤”現(xiàn)象，使重物從高空墜落，嚴重危及周圍人員的生命安全。
[0005]此外，塔機的起重小車在向外變幅的過程中，塔機起重臂的力矩在不斷增大，塔機基礎(chǔ)承受的彎矩也不斷增大，如果力矩超出了塔機的最大允許力矩，極易造成起重臂折斷或塔機傾翻的嚴重事故，給人民群眾的生命和財產(chǎn)安全造成重大損失。
[0006]為了避免塔機出現(xiàn)超重或者超力矩而導致重物高空墜落的情況，現(xiàn)在塔機上通常設(shè)有用來監(jiān)控塔機超重或者超力矩的監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)直接將接收到的重量信號和力矩信號傳遞給控制柜，使控制柜控制起升電機的轉(zhuǎn)動，進一步控制塔機的運行和停止。但是這個監(jiān)控系統(tǒng)被整合在塔機里，無法獨立使用。當監(jiān)控系統(tǒng)損壞后整個塔機都得必須停止工作以便維修監(jiān)控系統(tǒng)，這不利于塔機的持續(xù)工作，極易影響工期。而且，現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)在記錄塔機的超重和超力矩時需要監(jiān)控系統(tǒng)將接收到的重量信號和力矩信號通過GPRS方式傳遞到終端服務(wù)器進行保存和顯示，此方式耗費成本較高，不適于推廣，也影響及時監(jiān)控的作用。
[0007]同時，因為監(jiān)控系統(tǒng)被整合在塔機里，與監(jiān)控系統(tǒng)連接的所有外部元器件都必須通過塔機上相應(yīng)的硬件設(shè)備來連接，但是塔機上的硬件設(shè)備與監(jiān)控系統(tǒng)所需要的功能接口并不能一一對應(yīng)，所以監(jiān)控系統(tǒng)連接的其他功能元器件(如用來報警的元器件)十分有限，使監(jiān)控系統(tǒng)不能及時完成報警和控制等功能，使用不便?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0008]本實用新型意在提供一種塔機監(jiān)控記錄報警控制裝置，以解決現(xiàn)有塔機監(jiān)控系統(tǒng)使用不便的問題。
[0009]為解決以上問題，提供如下方案:
[0010]方案一:塔機監(jiān)控記錄報警控制裝置，包括與變幅卷筒輸出軸連接的光電編碼器、設(shè)置在塔頂和過渡節(jié)之間用來測試重物重量的重量傳感器和設(shè)置在司機室內(nèi)的報警控制盒;所述報警控制盒內(nèi)設(shè)置有微控制器、用來顯示重量和力矩的顯示屏以及用來報警提示的信號燈和蜂鳴器;所述顯示屏、信號燈和蜂鳴器分別與所述微控制器的輸出端連接;所述重量傳感器和光電編碼器均與微控制器的輸入端連接;所述報警控制盒內(nèi)設(shè)置有可與控制柜連接的輸出接頭，所述輸出接頭與微控制器的輸出端連接。
[0011]工作原理:
[0012]通過重量傳感器可以將起重小車承載的重物的重量信號轉(zhuǎn)換為電信號傳遞給微控制器，通過光電編碼器可以將變幅卷筒的轉(zhuǎn)動圈數(shù)信號傳遞給微控制器，因為變幅卷筒的直徑是一定的，使纏繞在變幅卷筒上的鋼絲繩在變幅卷筒每圈的收放距離是一定的，通過鋼絲繩的收放距離即可計算出起重小車及重物的位移距離。微控制器通過接收到的重量信號和位移信號能夠計算出起吊重物的力矩。微控制器比較計算出的力矩和預先設(shè)置的塔機的最大允許力矩，以及重物重量與塔機的最大允許起重量。當微控制器接收到的重量信號大于塔機的最大允許重量時或者微控制器通過計算得到的力矩大于塔機的最大允許力矩時，信號燈被點亮，蜂鳴器開始發(fā)聲，聲光報警提醒操作者發(fā)生超載違規(guī)情況。同時，微控制器通過輸出接頭將控制信號傳遞給控制柜，使控制柜切斷起升電機或者同時切斷起升電機和變幅電機的連接回路，使起升機構(gòu)或者起升機構(gòu)與變幅機構(gòu)同時停止工作，進一步使塔機停止工作。在塔機監(jiān)控記錄報警控制裝置運行的過程中，微控制器將重量信號和力矩信號通過顯示屏顯示出來，方便司機能夠直接觀察到塔機此時的工作狀況。
[0013]有益效果:
[0014]1.本實用新型為獨立于塔機的獨立結(jié)構(gòu)，在維修時僅需要對本實用新型損壞的部件進行更換維修，不影響塔機的持續(xù)使用，不會影響工期。
[0015]2.塔機監(jiān)控記錄報警控制裝置有獨立的報警控制盒，報警控制盒上有滿足塔機監(jiān)控記錄報警控制裝置需要的功能接口，可以自由連接信號燈和蜂鳴器等元器件，使塔機監(jiān)控記錄報警控制裝置使用更方便。當塔機出現(xiàn)超重或者超力矩的情況時，首先通過點亮信號燈和鳴響蜂鳴器進行聲光報警，提醒司機不要違規(guī)操作。然后通過與輸出接頭連接的控制柜單獨控制起升電機或者同時控制起升電機和變幅電機，使起升機構(gòu)或者起升機構(gòu)與變幅機構(gòu)同時停止工作，進而使塔機在剛出現(xiàn)違規(guī)的情況時能夠立即停止工作，最大限度地降低重物高空墜落的危險。
[0016]3.直接用重量傳感器測試起重小車上承載的重物的重量，并將重量信號轉(zhuǎn)換為電信號傳遞給微控制器，通過與變幅卷筒連接的光電編碼器，將變幅卷筒的轉(zhuǎn)動圈數(shù)轉(zhuǎn)換為脈沖信號傳遞給微控制器，并通過卷筒的直徑計算出鋼絲繩的收放距離，進而計算出起重小車即重物的水平位移距離。通過位移信號和重量信號計算出起重臂的力矩信號。及時控制塔機在超重或超力矩時停止工作，有效降低了重物高空墜落的危險。
[0017]方案二:在方案一的基礎(chǔ)上進一步優(yōu)化，所述報警控制盒上設(shè)有與微控制器連接的USB接口。通過USB接口，可以將微控制器內(nèi)的重量和力矩的記錄信息拷貝出來，方便對違規(guī)記錄信息的讀取。直接用微控制器內(nèi)的存儲器將重量信號和力矩信號記錄保存起來，相比GPRS傳輸，價格更加便宜，適于推廣運用。
[0018]方案三:在方案一的基礎(chǔ)上進一步優(yōu)化，所述顯示屏包括重量顯示屏和力矩顯示屏，所述信號燈分為兩組且分別設(shè)置在所述重量顯示屏和力顯示屏下方。當超力矩時力矩顯示屏下的信號燈被點亮，當超重時重量顯示屏下的信號燈被點亮。方便通過對應(yīng)顯示屏下的信號燈的點亮情況直觀地看到超重或者超力矩的情況。
[0019]方案四:在方案三的基礎(chǔ)上進一步優(yōu)化，每組信號燈包括四個，四個信號燈分別對應(yīng)四個檔位。通過檔位信號燈可以十分直觀地看到塔機的超重或者超力矩的程度，提醒操作者注意安全操作范圍。
[0020]方案五:在方案一的基礎(chǔ)上進一步優(yōu)化，所述報警控制盒上還安裝有設(shè)置按鈕，所述設(shè)置按鈕與微控制器的輸入端連接。方便將一些預設(shè)數(shù)據(jù)和授權(quán)碼輸入到報警控制盒內(nèi)。塔機因違規(guī)操作而停止運行后，當需再次啟動時，必須通過設(shè)置按鈕輸入設(shè)備管理方發(fā)出的授權(quán)碼才能解除塔機監(jiān)控記錄報警控制裝置對控制柜的控制，使塔機能夠重新啟動運行。
[0021]方案六:在方案一的基礎(chǔ)上進一步優(yōu)化，所述信號燈為紅色的LED燈。紅色比較醒目，容易發(fā)現(xiàn)，LED燈能夠充分節(jié)能。
[0022]方案七:在方案一的基礎(chǔ)上進一步優(yōu)化，所述重量傳感器和光電編碼器與報警控制盒之間分別設(shè)有用來包裹導線的波紋管，所述波紋管可伸縮。通過波紋管可以分別保護重量傳感器與微控制器之間連接的導線以及光電編碼器與微控制器之間連接的導線，避免導線受損。導線螺旋盤繞在波紋管內(nèi)，螺旋盤繞著的導線長度比直線穿過波紋管的導線長很多，波紋管可伸縮，方便導線形成的螺旋圈隨著波紋管的伸縮而伸縮，方便重量傳感器和光電編碼器的安裝。而且，將導線設(shè)置在波紋管內(nèi)可以避免導線連接雜亂無章，方便導線的梳理。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0025]下面通過【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明:
[0026]說明書附圖中的附圖標記包括:報警控制盒1、USB接口2、設(shè)置按鈕3、重量顯示屏
4、力矩顯示屏5、信號燈6、波紋管7、重量傳感器8、光電編碼器9、輸出接頭10。
[0027]如圖1和圖2所示，塔機監(jiān)控記錄報警控制裝置，包括安裝在司機室操作平臺上的報警控制盒1、與變幅機構(gòu)的變幅卷筒的輸出軸通過聯(lián)軸器連接的光電編碼器9以及螺栓連接在塔頂和過渡節(jié)之間重量傳感器8，重量傳感器8與吊繩連接并可測試吊繩通過吊鉤吊起的重物的重量。
[0028]報警控制盒I內(nèi)安裝有微控制器，微控制器的輸出端連接有用來顯示重量的重量顯示屏4和用來顯示力矩的力矩顯示屏5，重量顯示屏4和力矩顯示屏5的下方設(shè)置有用來報警提示的兩組信號燈6;每組信號燈6包括四個，四個信號燈6分別與四個檔位一一對應(yīng)。顯示屏、信號燈6和蜂鳴器分別與微控制器的輸出端連接。光電編碼器9和重量傳感器8分別與微控制器的輸入端連接。報警控制盒I內(nèi)安裝有可與控制柜連接的輸出接頭10。輸出接頭10與微控制器的輸出端連接。
[0029]控制柜內(nèi)安裝有用來控制起升機構(gòu)工作的起升電機和用來控制變幅機構(gòu)工作的變幅電機。微控制器通過輸出接頭10可以將控制信號傳遞到控制柜內(nèi)，控制起升電機和變幅電機轉(zhuǎn)動。
[0030]通過重量傳感器8將重物的重量信號轉(zhuǎn)換為電信號傳遞給微控制器。通過光電編碼器9將變幅機構(gòu)中變幅卷筒的轉(zhuǎn)動圈數(shù)傳遞給微控制器。變幅卷筒的直徑是一定的，每次轉(zhuǎn)動變幅卷筒時鋼絲繩的收放距離是一定的，通過變幅卷筒的轉(zhuǎn)動圈數(shù)可以算出牽引起重小車的鋼絲繩收放長度，進而可以算出起重小車和起重小車上的重物的水平位移。微控制器通過光電編碼器9傳遞來的脈沖信號即可以計算出重物的位移信號，再通過重物的重量信號就可以算出此時塔機承受的彎矩。微控制器通過比較塔機最大允許重量和重物實際重量來判斷塔機是否超重，微控制器通過比較塔機的最大允許力矩和重物的實際力矩來判斷塔機是否超力矩。報警控制盒I上安裝有蜂鳴器，蜂鳴器與微控制器的輸出端連接。當塔機超重或超力矩時，控制器控制蜂鳴器發(fā)聲報警，相應(yīng)檔位的信號燈6閃爍報警。
[0031]重量傳感器8和光電編碼器9與報警控制盒I之間分別有用來包裹導線的波紋管7，波紋管7可伸縮。波紋管7采用防水性能好的橡膠管。通過波紋管7可以分別保護重量傳感器8與微控制器之間連接的導線以及光電編碼器9與微控制器之間連接的導線，避免導線受損。波紋管7可伸縮，可以在波紋管7內(nèi)放置盡可能長的導線，方便重量傳感器8和光電編碼器9的安裝。
[0032]重量顯示屏4和力矩顯示屏5下方對應(yīng)設(shè)置的四個信號燈6所對應(yīng)的四個檔位分別為從左到右的第一檔位50%、第二檔位80%、第三檔位100%和第四檔位110%。當重量達到塔機最大允許重量的50%或者力矩達到塔機的最大允許力矩的50%時，對應(yīng)顯示屏下的第一檔位對應(yīng)的信號燈6點亮并開始閃爍；當重量達到塔機最大允許重量的80%或者力矩達到塔機的最大允許力矩的80%時，對應(yīng)顯示屏下的第一檔位信號燈6常亮，第二檔位信號燈6點亮并開始閃爍；當重量達到塔機最大允許重量的100%或者力矩達到塔機的最大允許力矩的100%時，對應(yīng)顯示屏下的第一檔位和第二檔位的信號燈6常亮，第三檔位的信號燈6點亮并開始閃爍；當重量達到塔機最大允許重量的110%或者力矩達到塔機的最大允許力矩的110%時，對應(yīng)顯示屏下的第一檔位、第二檔位和第三檔位的信號燈6常亮，第四檔位的信號燈6點亮閃爍。
[0033]當超力矩達到第一檔位時，微控制器通過輸出接頭10將控制信號傳遞給控制柜，使起升電機和變幅電機同時減速。當超力矩達到第二檔位時，微控制器控制起升電機和變幅電機進一步減速。當超力矩達到第三檔位時，微控制器切斷起升電機和變幅電機的連接回路，使起升電機和變幅電機停止工作。當超力矩達到第四檔位時，微控制器再次切斷起升電機和變幅電機的連接回路，使起升電機和變幅電機停止工作，避免在第三檔位時切斷失敗的情況下，確保塔機能夠停止工作。
[0034]當超重達到第一檔位時，微控制器通過輸出接頭10將控制信號傳遞給控制柜，使起升電機開始減速。當超重達到第二檔位時，微控制器控制起升電機進一步減速。當超重達到第三檔位時，微控制器切斷起升電機的連接回路，使起升電機停止工作。當超重達到第四檔位時，微控制器再次切斷起升電機的連接回路，使起升電機停止工作，避免在第三檔位時切斷失敗的情況下，確保塔機能夠停止工作。
[0035]所用信號燈6為紅色的LED燈。紅色比較醒目，容易發(fā)現(xiàn)，LED燈能夠充分節(jié)能。蜂鳴器在塔機超重或者超力矩達到第二檔位時開始響動，報警提示司機不要進行違規(guī)操作。
[0036]報警控制盒I上還安裝有設(shè)置按鈕3，設(shè)置按鈕3與微控制器的輸入端連接。當塔機監(jiān)控記錄報警控制裝置使起重小車停止運行后需再次啟動時，必須輸入設(shè)備管理方發(fā)出的授權(quán)碼才能解除塔機監(jiān)控記錄報警控制裝置對起升電機的切斷控制，通過設(shè)置按鈕3將授權(quán)碼輸入報警控制盒I內(nèi)，使微控制器解除對控制柜的控制，使起升電機和變幅電機能夠啟動運行。在司機向設(shè)備管理方索要授權(quán)碼時，可以對司機進行充分的安全操作教育，以提高其操作水平和思想覺悟，減少以后發(fā)生違規(guī)操作的可能性。
[0037]報警控制盒I上還安裝有與微控制器連接的USB接口2。通過USB接口 2，可以將微控制器內(nèi)的重量信息和力矩信息拷貝出來，方便對違規(guī)信息的讀取。直接用微控制器將其得到的重量信號和力矩信號保存起來，相比GPRS傳輸，價格更加便宜，適于推廣運用。
[0038]微控制器可以采用常用STC89C52單片機，所用命令均為其技術(shù)手冊公開內(nèi)容。
[0039]以上所述的僅是本實用新型的實施例，方案中公知的具體結(jié)構(gòu)及特性等常識在此未作過多描述，所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員知曉申請日或者優(yōu)先權(quán)日之前實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域所有的普通技術(shù)知識，能夠獲知該領(lǐng)域中所有的現(xiàn)有技術(shù)，并且具有應(yīng)用該日期之前常規(guī)實驗手段的能力，所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以在本申請給出的啟示下，結(jié)合自身能力完善并實施本方案，一些典型的公知結(jié)構(gòu)或者公知方法不應(yīng)當成為所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員實施本申請的障礙。應(yīng)當指出，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型結(jié)構(gòu)的前提下，還可以作出若干變形和改進，這些也應(yīng)該視為本實用新型的保護范圍，這些都不會影響本實用新型實施的效果和專利的實用性。本申請要求的保護范圍應(yīng)當以其權(quán)利要求的內(nèi)容為準，說明書中的【具體實施方式】等記載可以用于解釋權(quán)利要求的內(nèi)容。
【主權(quán)項】
1.塔機監(jiān)控記錄報警控制裝置，包括與變幅卷筒輸出軸連接的光電編碼器以及設(shè)置在塔頂和過渡節(jié)之間用來測試重物重量的重量傳感器;其特征在于:還包括設(shè)置在司機室內(nèi)的報警控制盒，所述報警控制盒內(nèi)設(shè)置有微控制器、用來顯示重量和力矩的顯示屏以及用來報警提示的信號燈和蜂鳴器;所述顯示屏、信號燈和蜂鳴器分別與所述微控制器的輸出端連接;所述重量傳感器和光電編碼器均與微控制器的輸入端連接;所述報警控制盒內(nèi)設(shè)置有可與控制柜連接的輸出接頭，所述輸出接頭與微控制器的輸出端連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔機監(jiān)控記錄報警控制裝置，其特征在于:所述報警控制盒上設(shè)有與微控制器連接的USB接口。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔機監(jiān)控記錄報警控制裝置，其特征在于:所述顯示屏包括重量顯示屏和力矩顯示屏，所述信號燈分為兩組且分別設(shè)置在所述重量顯示屏和力顯示屏下方。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的塔機監(jiān)控記錄報警控制裝置，其特征在于:每組信號燈包括四個，四個信號燈分別對應(yīng)四個檔位。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔機監(jiān)控記錄報警控制裝置，其特征在于:所述報警控制盒上還安裝有設(shè)置按鈕，所述設(shè)置按鈕與微控制器的輸入端連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔機監(jiān)控記錄報警控制裝置，其特征在于:所述信號燈為紅色的LED燈。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔機監(jiān)控記錄報警控制裝置，其特征在于:所述重量傳感器和光電編碼器與報警控制盒之間分別設(shè)有用來包裹導線的波紋管，所述波紋管可伸縮。
【文檔編號】B66C23/88GK205500632SQ201620109584
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年2月3日
【發(fā)明人】張亞非, 李渝生, 曾強, 張春, 何金梅
【申請人】重慶建工工業(yè)有限公司