專利名稱：軌行式起重機(jī)防碰撞安全裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型為一種起重機(jī)防碰撞裝置，主要用于門式、門座式、岸橋式等有軌起重 機(jī)，為一種軌行式起重機(jī)防碰撞安全裝置。
背景技術(shù)：
兩臺或者多臺軌行式起重機(jī)在同一軌道或者不同軌道上運(yùn)行，作業(yè)空間存在著交 集，存在著碰撞的可能。在作業(yè)場地受到限制的情況下，有些起重機(jī)安裝空間不足，當(dāng) 起重機(jī)在某位置作業(yè)時(shí)，司機(jī)無法觀測到另一臺或者多臺起重機(jī)的作業(yè)情況，起重機(jī)某 部分在司機(jī)工作視野之外存在與其他起重機(jī)碰撞的可能。
現(xiàn)有防碰撞裝置主要有光線和超聲波兩種形式，它們一般由發(fā)射器、接收器、控制 器和反射板組成。發(fā)射器、接收器和控制器安裝在防碰主體(指受產(chǎn)品控制能實(shí)現(xiàn)防碰 功能的起重機(jī))上，反射板安裝在防碰客體(指防碰主體相對應(yīng)的起重機(jī))上。發(fā)射器發(fā)出 檢測波，經(jīng)反射板反射給接收器，通過判斷處理后，發(fā)送給控制器執(zhí)行規(guī)定的功能。這些 防碰撞安全裝置對反射板安裝點(diǎn)有要求，另外這些防碰撞裝置的傳感器對環(huán)境要求也比 較高，外界環(huán)境對其影響比較大，同時(shí)這些傳感器對有些無效信息，如行走的人或者移 動的物會誤認(rèn)為是有效信息從而誤動作，可能影響起重機(jī)的正常使用。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的問題是現(xiàn)有起重機(jī)防碰撞裝置不能適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境，需要一 種能夠根據(jù)周圍環(huán)境實(shí)時(shí)確定起重機(jī)與所處環(huán)境的相對位置來實(shí)現(xiàn)防撞的安全裝置。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案為軌行式起重機(jī)防碰撞安全裝置，包括可編程控制器PLC， 起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)控制回路、行走機(jī)構(gòu)控制回路、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制回路、變幅機(jī)構(gòu)控制回路 和主控制回路，PLC與所述控制回路雙向連接，還包括距離測量系統(tǒng)，距離測量系統(tǒng)包 括距離傳感器和對應(yīng)的零距離參考面，距離測量系統(tǒng)測量起重機(jī)在大車軌道平面內(nèi)與其 零距離參考面的距離、測量起重機(jī)小車在小車軌道平面與其零距離參考面的距離，起升
重物與其零距離參考面的距離，距離測量系統(tǒng)的輸出連接PLC。
本實(shí)用新型還設(shè)有角度測量系統(tǒng)，角度測量系統(tǒng)包括角度傳感器和對應(yīng)的零角度參 考線，測量起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在回轉(zhuǎn)平臺平面與預(yù)設(shè)的回轉(zhuǎn)零角度參考線之間的角度、變 幅機(jī)構(gòu)在變幅平面與預(yù)設(shè)的變幅零角度參考線之間的角度，角度測量系統(tǒng)的輸出連接PLC。
本實(shí)用新型的各參考面/線的設(shè)置大車軌道平面對應(yīng)的零距離參考面為大車供電 側(cè)軌道一端的止擋所在平面；小車軌道平面對應(yīng)的零距離參考面為小車供電側(cè)軌道靠近 司機(jī)室一側(cè)的止擋所在平面；起升重物對應(yīng)的零距離參考平面為小車軌道平面?；剞D(zhuǎn)零 角度參考線為起重機(jī)的第一個(gè)樓梯口與回轉(zhuǎn)平臺回轉(zhuǎn)中心的連線；變幅零角度參考線為 變幅機(jī)構(gòu)變幅平面與回轉(zhuǎn)平臺回轉(zhuǎn)平面的交線。
本實(shí)用新型距離測量系統(tǒng)在測量起重機(jī)大車與其對應(yīng)零距離參考面的距離時(shí)，只需 測量起重機(jī)上的一個(gè)點(diǎn)與其零距離參考面在大車軌道方向的距離；在測量起重機(jī)小車與 其對應(yīng)零距離參考面的距離時(shí)，只需測量起重機(jī)小車上的一個(gè)點(diǎn)與其零距離參考面在小 車軌道方向的距離；在測量起升重物與其零距離參考面的距離時(shí)，測量起重機(jī)的吊鉤與 其零距離參考平面的距離。
本實(shí)用新型的PLC可用內(nèi)存至少有7000歩程序，主頻的計(jì)算周期小于100毫秒； 距離測量系統(tǒng)和角度測量系統(tǒng)以脈動信號連接PLC, PLC控制器的輸出還連接一顯示屏。
本實(shí)用新型在起重機(jī)上設(shè)置傳感器，通過PLC的運(yùn)算計(jì)算出起重機(jī)在環(huán)境中的相對 位置，并設(shè)置報(bào)警器和報(bào)警指示，使起重機(jī)遠(yuǎn)距離報(bào)警，近距離根據(jù)危險(xiǎn)程度情況對起 重機(jī)進(jìn)行某種動作的限制，進(jìn)入設(shè)定的危險(xiǎn)區(qū)域起重機(jī)強(qiáng)制停車。
本實(shí)用新型通過加裝在起重機(jī)控制回路中的電氣元件在需要執(zhí)行防碰撞時(shí)控制起 重機(jī)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動直至整個(gè)起重機(jī)的停車；顯示屏顯示起重機(jī)運(yùn)行狀態(tài)等相關(guān)信息。本實(shí) 用新型結(jié)合輸入的起重機(jī)有關(guān)幾何尺寸，綜合測得的起重機(jī)與參考點(diǎn)的距離和角度信 息，PLC進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，得出可能碰撞的起重機(jī)關(guān)鍵點(diǎn)之間的距離，再與防碰撞安全距 離要求相比較，使起重機(jī)在一定距離范圍內(nèi)報(bào)警，--定距離范圍內(nèi)減速或者起重機(jī)某種 運(yùn)動受到限制， 一定距離范圍內(nèi)強(qiáng)制停車。
本實(shí)用新型的軌行式起重機(jī)防碰撞安全裝置通過相應(yīng)硬件和軟件的配合，通過實(shí)時(shí) 精確計(jì)算出起重機(jī)關(guān)鍵點(diǎn)位置之間的距離并和防撞安全距離比較，從而決定是否發(fā)出防
撞指令和發(fā)出何種防撞指令以實(shí)現(xiàn)防撞；設(shè)定的參考與測量點(diǎn)可防止無效信息對防撞裝 置判斷的影響，實(shí)時(shí)計(jì)算保證防撞的精確性。
本實(shí)用新型設(shè)置自動控制與人工控制兩種模式下實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的防碰撞。人工控制模 式一般是在起重機(jī)執(zhí)行防碰撞動作停止后使用，以使得起重機(jī)在人工操作下向安全方向 運(yùn)動。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提供了一種用于起重機(jī)的防碰撞裝置，如圖1，它包括可編程控制器
PLC 3、距離測量系統(tǒng)l、角度測量系統(tǒng)2、起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)控制回路4、行走機(jī)構(gòu)控制 回路5、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制回路8、變幅機(jī)構(gòu)控制回路9、主控制回路6和顯示屏7，顯示屏 7是顯示有關(guān)信息和操作的界面。本實(shí)用新型根據(jù)起重機(jī)的幾何尺寸和距離、角度測量 系統(tǒng)測得的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)運(yùn)算，得到可能碰撞的起重機(jī)關(guān)鍵點(diǎn)之間的距離，再根據(jù)設(shè)定的防 碰撞要求，使起重機(jī)在一定距離范圍內(nèi)報(bào)警， 一定距離范圍內(nèi)減速或者起重機(jī)某種運(yùn)動 受到限制， 一定距離范圍內(nèi)強(qiáng)制停車。下面結(jié)合圖1對本實(shí)用新型的實(shí)施方式進(jìn)行說明。 本實(shí)用新型的軌行式起重機(jī)防碰撞安全裝置包括下列部件
1) 、可編程控制器PLC 3，是所述防碰撞安全裝置中在需要執(zhí)行防碰撞時(shí)對起重機(jī) 整機(jī)動作及各運(yùn)行機(jī)構(gòu)動作的控制部件，可用內(nèi)存至少有7000歩程序，主頻要滿足計(jì) 算周期在100毫秒以內(nèi)。本實(shí)施例中PLC采用現(xiàn)有的CP317型號的PLC。
2) 、距離測量系統(tǒng)l，包括距離傳感器與零距離參考面，距離測量系統(tǒng)l與可編程 控制器PLC3連接，距離測量系統(tǒng)l測量三個(gè)值，分別是目前起重機(jī)、起重機(jī)小車、起 升重物與其設(shè)定的零距離參考面之間的距離。起重機(jī)及起重機(jī)小車的零距離參考面一般
設(shè)在起重機(jī)大車止擋和小車止擋所在平面，取起重機(jī)及起重機(jī)小車上的一個(gè)位置進(jìn)行測 量。距離測量系統(tǒng)l還測量起升重物的與其零距離參考平面的具體距離，可設(shè)定小車軌 道平面為零距離參考，距離測量系統(tǒng)測量起重機(jī)的吊鉤位置，由于重物本身有體積，在 碰撞安全距離設(shè)置時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮重物體積的因素。距離傳感器可使用現(xiàn)有的絕對值編碼器 產(chǎn)品，可以用于精確定位。對于無小車的起重機(jī)，只測量起重機(jī)距離信息和起重機(jī)起升 重物的距離信息。
3) 、角度測量系統(tǒng)2，包括角度傳感器和零角度參考線，角度測量系統(tǒng)2與可編程 控制器PLC3連接，角度測量系統(tǒng)2測量兩個(gè)值，測量起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與零角度參考線 之間的角度，變幅機(jī)構(gòu)與其零角度參考線之間的角度?？稍O(shè)定回轉(zhuǎn)零角度參考線為起 重機(jī)的第一個(gè)樓梯口與回轉(zhuǎn)平臺回轉(zhuǎn)中心的連線；變幅零角度參考線為變幅機(jī)構(gòu)變幅 平面與回轉(zhuǎn)平臺回轉(zhuǎn)平面的交線。角度傳感器可使用市場上銷售的各角度傳感器產(chǎn)品， 對于無回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)的起重機(jī)則不需要設(shè)置角度測量系統(tǒng)。
4) 、起升機(jī)構(gòu)控制回路4、行走機(jī)構(gòu)控制回路5、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制回路8、變幅機(jī)構(gòu)控制回路9、主控制回路6分別與可編程控制器PLC 3連接，通過加裝在這些控制回路的 電氣元件在需要執(zhí)行防碰撞時(shí)來實(shí)現(xiàn)對起重機(jī)運(yùn)動的控制。其中起升機(jī)構(gòu)控制回路4、 行走機(jī)構(gòu)控制回路5、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制回路8、變幅機(jī)構(gòu)控制回路9以及主控制回路6為 起重機(jī)的運(yùn)行控制回路，均為公知技術(shù)，不再詳述；PLC與以上控制回路之間有反饋， 若PLC未能及時(shí)發(fā)出防碰撞指令或者起重機(jī)防撞動作未執(zhí)行時(shí)，有錯(cuò)誤信息的提示和報(bào) 警，此時(shí)，主控制回路6接受人工指令使得起重機(jī)整機(jī)斷電來實(shí)現(xiàn)防碰撞。本實(shí)用新型 通過分別串接在起升機(jī)構(gòu)控制回路4、行走機(jī)構(gòu)控制回路5、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制回路8、變幅 機(jī)構(gòu)控制回路9以及主控制回路6的邏輯器件來實(shí)現(xiàn)對起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)電源回路、行走 機(jī)構(gòu)電源回路，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電源回路、變幅機(jī)構(gòu)電源回路，總電源回路中繼電器的控制， 從而斷開以上機(jī)構(gòu)電動機(jī)電源及總電源使相應(yīng)機(jī)構(gòu)停止運(yùn)動直至整機(jī)停止運(yùn)動。本實(shí)用 新型設(shè)置PLC自動控制與人工控制兩種模式控制，人工控制模式一般是在起重機(jī)執(zhí)行防 碰撞動作后切換使用，起重機(jī)此時(shí)可在人工操作下向安全方向運(yùn)動。切換到人工模式狀 態(tài)下時(shí)，本實(shí)用新型的自動防撞系統(tǒng)便失去作用，也即距離測量系統(tǒng)、角度測量系統(tǒng)、 PLC等不再工作。起重機(jī)在人工控制下到達(dá)安全位置后再啟動防碰撞安全裝置。
5)、顯示屏7，與可編程控制器PLC 3相連，顯示有關(guān)起重機(jī)的位置信息和防碰撞 警示級別的界面。同時(shí)可以利用它進(jìn)行在線簡單編程，通過觸摸式按鈕進(jìn)行人工控制模 式和自動控制模式的切換。
本實(shí)用新型整個(gè)工作過程分為三歩
第一歩，距離測量系統(tǒng)不斷測量起重機(jī)與其零距離參考面的距離，起重機(jī)小車與其 零距離參考面的距離，起升重物與零距離參考的距離；角度測量系統(tǒng)不斷測量起重機(jī)回 轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與其零角度參考線的角度，變幅機(jī)構(gòu)與其零角度參考線的角度；
第二歩，距離測量系統(tǒng)和角度測量系統(tǒng)測得的數(shù)據(jù)通過一通訊格式傳遞給PLC, PLC 再綜合起重機(jī)尺寸信息，實(shí)時(shí)計(jì)算出可能碰撞起重機(jī)關(guān)鍵點(diǎn)之間的距離，顯示屏同歩顯 示有關(guān)信息；例如要實(shí)現(xiàn)兩臺起重機(jī)的防碰撞，可以先測量得到兩臺起重機(jī)各自的距 離、角度信息，通過起重機(jī)尺寸和采集到的各自距離和角度信息計(jì)算出兩臺起重機(jī)上各 關(guān)鍵點(diǎn)(即可能碰撞到其他物件的位置點(diǎn))之間的距離；
第三歩，PLC將計(jì)算得到的距離與設(shè)定的安全距離比較，決定是否對起重機(jī)控制回 路發(fā)出防撞指令和發(fā)出何種防撞指令以實(shí)現(xiàn)防撞。
權(quán)利要求1、軌行式起重機(jī)防碰撞安全裝置，包括可編程控制器PLC，起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)控制回路、行走機(jī)構(gòu)控制回路、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制回路、變幅機(jī)構(gòu)控制回路和主控制回路，PLC與所述控制回路雙向連接，其特征是還包括距離測量系統(tǒng)，距離測量系統(tǒng)包括距離傳感器和對應(yīng)的零距離參考面，距離測量系統(tǒng)測量起重機(jī)在大車軌道平面內(nèi)與其零距離參考面的距離、測量起重機(jī)小車在小車軌道平面與其零距離參考面的距離，起升重物與其零距離參考面的距離，距離測量系統(tǒng)的輸出連接PLC。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌行式起重機(jī)防碰撞安全裝置，其特征是大車軌道平面 對應(yīng)的零距離參考面為大車供電側(cè)軌道一端的止擋所在平面；小車軌道平面對應(yīng)的零距 離參考面為小車供電側(cè)軌道靠近司機(jī)室一側(cè)的止擋所在平面；起升重物對應(yīng)的零距離參 考平面為小車軌道平面。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軌行式起重機(jī)防碰撞安全裝置，其特征是還設(shè)有角 度測量系統(tǒng)，角度測量系統(tǒng)包括角度傳感器和對應(yīng)的零角度參考線，測量起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī) 構(gòu)在回轉(zhuǎn)平臺平面與預(yù)設(shè)的回轉(zhuǎn)零角度參考線之間的角度、變幅機(jī)構(gòu)在變幅平面與預(yù)設(shè) 的變幅零角度參考線之間的角度，角度測量系統(tǒng)的輸出連接PLC。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的軌行式起重機(jī)防碰撞安全裝置，其特征是回轉(zhuǎn)零角度參 考線為起重機(jī)的第一個(gè)樓梯口與回轉(zhuǎn)平臺回轉(zhuǎn)中心的連線；變幅零角度參考線為變 幅機(jī)構(gòu)變幅平面與回轉(zhuǎn)平面的交線。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軌行式起重機(jī)防碰撞安全裝置，其特征是PLC可用 內(nèi)存至少有7000歩程序，主頻的計(jì)算周期小于100毫秒；距離測量系統(tǒng)和角度測量系 統(tǒng)連接PLC, PLC的輸出還連接一顯示屏。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的軌行式起重機(jī)防碰撞安全裝置，其特征是PLC可用內(nèi)存 至少有7000歩程序，主頻的計(jì)算周期小于100毫秒；距離測量系統(tǒng)和角度測量系統(tǒng)連 接PLC, PLC的輸出還連接一顯示屏。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的軌行式起重機(jī)防碰撞安全裝置，其特征是PLC可用內(nèi)存 至少有7000歩程序，主頻的計(jì)算周期小于100毫秒；距離測量系統(tǒng)和角度測量系統(tǒng)連 接PLC， PLC的輸出還連接一顯示屏。
專利摘要軌行式起重機(jī)防碰撞安全裝置，包括PLC、起重機(jī)各控制回路，PLC的輸出連接起重機(jī)各控制回路，還包括距離測量系統(tǒng)，角度測量系統(tǒng)。本實(shí)用新型在起重機(jī)上設(shè)置傳感器，通過PLC的運(yùn)算計(jì)算出起重機(jī)的相對位置，通過繼電器等邏輯器件串接于起重機(jī)原有控制回路中，并設(shè)置報(bào)警器和報(bào)警指示，使起重機(jī)遠(yuǎn)距離報(bào)警，近距離根據(jù)危險(xiǎn)程度情況對起重機(jī)進(jìn)行某種動作的限制，進(jìn)入設(shè)定的危險(xiǎn)區(qū)域起重機(jī)強(qiáng)制停車。本實(shí)用新型的軌行式起重機(jī)防碰撞安全裝置通過相應(yīng)硬件和軟件的配合，通過實(shí)時(shí)精確計(jì)算出起重機(jī)關(guān)鍵點(diǎn)位置之間的距離并和防撞安全距離比較，從而決定是否發(fā)出防撞指令和發(fā)出何種防撞指令以實(shí)現(xiàn)防撞。
文檔編號B66C15/00GK201358133SQ200920036279
公開日2009年12月9日 申請日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者洪 亓, 任詩波, 倪大進(jìn), 呂嘉賓, 泉 李, 秉 梁, 王明輝, 王立彬, 胡松明, 慧 靳 申請人:南京市特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院