一種帶四點平衡控制的龍門吊的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種帶四點平衡控制的龍門吊，包括四個卷揚機構和四臺定滑輪小車,每臺定滑輪小車上設有定滑輪組、通過鋼絲繩與定滑輪組纏繞連接的動滑輪組以及固定在動滑輪組上的吊鉤，每臺定滑輪小車配置一個卷揚機構，還包括PLC，每個卷揚機構包括主動卷筒、驅動主動卷筒的減速機及與減速機配合的電機，每臺電機均由變頻器驅動，其中一臺變頻器作為主機變頻器，其余變頻器作為從機變頻器，每臺電機均設有轉速編碼器，轉速編碼器輸出信號反饋至驅動該電機的變頻器；每臺定滑輪小車均設有拉繩位移傳感器，拉繩位移傳感器輸出信號至PLC，PLC輸出信號至所述變頻器。本實用新型能夠保證4個吊點同步升降，對四個吊點平衡進行精確控制。
【專利說明】一種帶四點平衡控制的龍門吊

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種起重設備，特別涉及一種帶四點平衡控制的龍門吊。

【背景技術】
[0002]目前，由于裝備制造行業(yè)不斷向著大型化發(fā)展，現場的安裝調試需要租用大型起重設備，費用昂貴。隨著重型產品的市場份額越來越大，許多重型機器生產廠家都希望擁有自己的大型起重組裝設備，以完成重型產品在廠內以及現場的安裝、調試，并要求起重機安全、穩(wěn)定、可靠，運行平穩(wěn)、準確，便于拆裝、運輸，并可隨機反復使用。
[0003]起重機起升機構是任何起重機的基本組成，其用來實現物品的上升與下降。起升機構工作的好壞將直接影響整臺起重機的工作性能。起重機起升機構，通常由卷揚機構(包括電動機、制動器、減速器、卷筒)、定滑輪組、吊鉤滑輪組、鋼絲繩組、鋼絲繩和繩端固定及平衡裝置組成，四吊點起重機一般把起升機構集中安裝在一臺或兩臺起重小車上，吊點的形式也有兩種，一種是四個吊點相互獨立，這必然會出現只有三個吊點承載的情況，造成卷揚機和鋼絲繩系統的設計載荷成倍增加，另一種是四個吊點中一側的兩個吊點是互相沒有聯系的獨立吊點，另一側的兩個吊點是用平衡滑輪和平衡杠桿做為平衡裝置的平衡吊點，即所謂的“四點起吊三點平衡”。吊裝大型設備用的門式起重機，也稱龍門吊，其四吊點如果采用獨立的吊點，過大的高度差會使四個吊點的載荷偏差加大，起升精度降低，易超過鋼絲繩的安全載荷；如果采用平衡吊點，若用平衡杠桿作平衡裝置的話，會因補償行程短而達不到平衡效果，若用平衡滑輪做平衡裝置，又無法控制通過平衡滑輪的鋼絲繩長度，可能出現一個吊點在最高點，另一個吊點在最低點而不能正常工作。


【發(fā)明內容】

[0004]本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種帶四點平衡控制的龍門吊。
[0005]本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是:一種帶四點平衡控制的龍門吊，包括四個卷揚機構和四臺定滑輪小車，每臺所述定滑輪小車上設有定滑輪組、通過鋼絲繩與定滑輪組纏繞連接的動滑輪組以及固定在動滑輪組上的吊鉤，每臺所述定滑輪小車配置一個卷揚機構，還包括PLC，所述每個卷揚機構包括主動卷筒、驅動主動卷筒的減速機及與減速機配合的電機，每臺所述電機均由變頻器驅動，其中一臺所述變頻器作為主機變頻器，其余所述變頻器作為從機變頻器，所述主機變頻器和所述從機變頻器電氣連接，每臺所述電機均設有轉速編碼器，所述轉速編碼器輸出信號反饋至驅動該電機的變頻器；每臺所述定滑輪小車均設有拉繩位移傳感器，所述拉繩位移傳感器輸出信號反饋至所述PLC，所述PLC輸出信號至所述變頻器。
[0006]本實用新型還可以采用如下技術方案:
[0007]還包括2臺平衡小車，每臺所述平衡小車上設有一套補償卷筒，鋼絲繩纏繞在所述補償卷筒上并從所述補償卷筒的兩端分別引出，每一端鋼絲繩與一臺定滑輪小車上的定滑輪組和動滑輪組纏繞，然后再纏繞在所述主動卷筒上后固定；每臺平衡小車的補償卷筒均設有卷筒角位移編碼器，所述卷筒角位移編碼器輸出信號反饋至所述PLC。
[0008]每個所述補償卷筒的兩側均設置有限位開關，所述限位開關輸出信號反饋至所述 PLC0
[0009]還包括現場總線，所述拉繩位移傳感器和所述卷筒角位移編碼器均通過所述現場總線與所述變頻器和所述PLC相連。
[0010]還包括人機界面，所述PLC和所述人機界面之間通信。
[0011]還包括聲光報警器，所述PLC輸出信號至所述聲光報警器。
[0012]所述主機變頻器為速度控制變頻器，所述從機變頻器為轉矩控制變頻器。
[0013]每臺所述定滑輪小車上設有兩套定滑輪組和兩套動滑輪組；鋼絲繩以對稱纏繞形式纏繞在所述兩套定滑輪組和所述兩套動滑輪組上。
[0014]所述四臺卷揚機構成對地安裝在門架的下橫梁上，所述定滑輪小車安裝在主梁上。
[0015]每臺所述定滑輪小車的車架兩側設置有錨定裝置。
[0016]本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是:起升機構采用4組變頻器分別控制4臺起升卷揚機構，每臺變頻器均采用閉環(huán)速度反饋控制，并將其中一臺變頻器作為主機變頻器做速度控制，其余作為從機變頻器做轉矩控制，可以在開始工作時，主機變頻器驅動負載時會產生一個實際的內部轉矩信號，將此轉矩信號輸入給做轉矩控制的從機變頻器，從機變頻器也會輸出一個同樣大小的轉矩，這樣主從變頻器輸出的轉矩一樣，就不會存在負載分配不均勻的現象；初始，主機變頻器的頻率信號輸入給從機變頻器作為速度限制，因此從機變頻器的初始速度和主機變頻器當前運行速度相同。通過主從控制，協調同步，從而保證4個吊點的升降同步，精確控制四個吊點的平衡；并進一步采用四個拉繩位移編碼器實時檢測四個吊鉤的起升高度，將檢測的信號輸入PLC，PLC內置比較器，在比較器中，將主機變頻器驅動的定滑輪小車上的拉繩位移編碼器檢測信號作為參考值，其他拉繩位移編碼器檢測的信號分別與參考值進行比較，PLC可采用比例積分等放大器對輸入信號進行差值運算，輸出信號控制相應的從機變頻器進行速度微調，進一步提高四個吊點的平衡控制精度；此外在系統中采用Profibus等現場總線傳送信號及數據，能節(jié)省硬件和安裝費用，具有更大的靈活性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型的結構示意圖；
[0018]圖2是本實用新型的定滑輪小車安裝拉繩位移傳感器的結構示意圖；
[0019]圖3是圖2的A向視圖；
[0020]圖4是本實用新型的補償卷筒安裝卷筒角位移編碼器的結構示意圖。
[0021]圖中:1、定滑輪小車；2、平衡小車；3、補償卷筒；4、定滑輪組；5、動滑輪組；6、主動卷筒、吊鉤；8、水平導向滑輪；9、垂直導向滑輪；10、拉繩位移傳感器；11、卷筒角位移編碼器。

【具體實施方式】
[0022]為能進一步了解本實用新型的
【發(fā)明內容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下:
[0023]請參見圖1?圖4，一種帶四點平衡控制的龍門吊，包括四個卷揚機構和四臺定滑輪小車1，每臺所述定滑輪小車I上設有定滑輪組4、通過鋼絲繩與定滑輪組4纏繞連接的動滑輪組5以及固定在動滑輪組5上的吊鉤7，每臺所述定滑輪小車I配置一個卷揚機構，每個卷揚機構經過鋼絲繩纏繞，帶動四個吊鉤7升降，還包括PLC，所述每個卷揚機構包括主動卷筒6、驅動主動卷筒6的減速機及與減速機配合的電機，每臺所述電機均由變頻器驅動，其中一臺所述變頻器作為主機變頻器，其余所述變頻器作為從機變頻器，所述主機變頻器和所述從機變頻器電氣連接，每臺所述電機均設有轉速編碼器，所述轉速編碼器輸出信號反饋至驅動該電機的變頻器；每臺所述定滑輪小車I均設有拉繩位移傳感器10，所述拉繩位移傳感器10輸出信號反饋至所述PLC，所述PLC輸出信號至所述變頻器，來控制所述變頻器的工作，所述PLC可輸出信號控制四臺所述變頻器的起停、輸出頻率以及四臺所述變頻器的同步聯動等。每臺所述定滑輪小車I的車架兩側可設置有錨定裝置。
[0024]進一步地，本實用新型還可包括2臺平衡小車2，每臺所述平衡小車2上可設有一套補償卷筒3，鋼絲繩纏繞在所述補償卷筒3上并從所述補償卷筒3的兩端分別引出，每一端鋼絲繩與一臺定滑輪小車I上的定滑輪組4和動滑輪組5纏繞，然后再纏繞在所述主動卷筒6上后固定；每臺平衡小車2的補償卷筒3均可設有卷筒角位移編碼器11，所述卷筒角位移編碼器11輸出信號反饋至所述PLC。當四個吊鉤7起升高度偏差較大時，安裝在小車補償卷筒3上的卷筒角位移編碼器11還會輸出信號至PLC，可由PLC發(fā)出控制信號，停止所有變頻器的輸出，再通過手動調整，以避免吊點不平衡，發(fā)生四個起升機構受力相差較大的情況出現；每個所述補償卷筒3的兩側均可設置有限位開關，所述限位開關輸出信號反饋至所述PLC，可通過設置限位開關進行多重吊點不平衡檢測，可由PLC發(fā)出控制信號，停止所有變頻器的輸出，再通過手動調整，以避免吊點不平衡，取得雙重保護，以避免吊點不平衡，發(fā)生四個起升機構受力相差較大的情況出現；所述四臺卷揚機構可成對地安裝在門架的下橫梁上，所述定滑輪小車I可安裝在主梁上。
[0025]在上述基礎上，還可包括現場總線，所述拉繩位移傳感器和所述卷筒角位移編碼器均可通過所述現場總線與所述變頻器和所述PLC相連。通過總線傳送數據。現場總線可選用Profibus、CAN等現場總線，采用Profibus等現場總線能節(jié)省硬件和安裝費用，系統配置具有更大的靈活性；
[0026]此外，還可包括人機界面，所述PLC和所述人機界面之間通信。所述PLC和所述人機界面均可通過所述現場總線或其他通信總線相連，通過總線傳送數據。
[0027]卷揚機構電機的速度編碼器與變頻器的PG卡組成矢量閉環(huán)控制。卷筒角位移編碼器11、拉繩位移編碼器10及變頻器通過相應的通信模塊與profibus等總線連接，與PLC、人機界面之間相互傳送數據，本實用新型可通過設置人機界面和PLC進行安全監(jiān)控管理，人機界面可通過總線與PLC連接，可實時與PLC交換信息。PLC可實時采集各個極限位置開關、電機轉速編碼器、拉繩位移傳感器10、卷筒角位移編碼器11以及變頻器的電流、電壓等各種信號，并傳遞給人機界面，人機界面能形象地顯示起重機各部分各種數據(如高度、負荷、運行速度、工作循環(huán)時間等)和各種故障內容(包括變頻器內部故障)及故障部位等信息。
[0028]還可包括聲光報警器，所述PLC輸出信號至所述聲光報警器。比如所述卷筒角位移編碼器11輸出信號反饋至所述PLC，所述PLC內設比較器等，所述PLC對輸入信號進行處理，計算來自四個卷筒角位移編碼器的輸入值的差值，并與設定的基準值進行比較，當發(fā)生四個吊鉤7起升高度偏差較大時，四個卷筒角位移編碼器的輸入值的差值超過基準值，則PLC發(fā)出報警信號至所述聲光報警器，由所述聲光報警器發(fā)出聲光警報，提示操作者。
[0029]其中，上述變頻器可選用閉環(huán)矢量控制變頻器，內設比較器、放大器，所述主機變頻器可為速度控制變頻器，所述從機變頻器可為轉矩控制變頻器；上述拉繩位移傳感器10可采用絕對值式拉繩位移傳感器；上述卷筒角位移編碼器11可采用絕對值式角位移編碼器。
[0030]進一步地，每臺所述定滑輪小車I上可設有兩套定滑輪組4和兩套動滑輪組5 ;鋼絲繩可采用對稱纏繞形式纏繞在所述兩套定滑輪組4和所述兩套動滑輪組5上。
[0031]本實用新型的工作原理:起升機構采用全數字式交流變頻調速方案。起升機構采用4組變頻器分別控制4臺起升卷揚機構，每臺變頻器均采用閉環(huán)速度反饋控制，并將其中初始，主機變頻器的頻率信號輸入給從機變頻器作為速度限制，因此從機變頻器的初始速度和主機變頻器當前運行速度相同。通過主從控制，協調同步，精確控制四個吊點的平衡；為保證四個吊點同步升降，四個變頻器之間采用主從控制的同時，并進一步采用四個拉繩位移編碼器實時檢測四個吊鉤的起升高度，將檢測的信號輸入PLC，PLC內置比較器，在比較器中，將主機變頻器驅動的定滑輪小車上的拉繩位移編碼器檢測信號作為參考值，其他拉繩位移編碼器檢測的信號分別與參考值進行比較，PLC可采用比例積分等放大器對輸入信號進行差值運算，輸出信號至相應的從機變頻器的調速電路，使從機變頻器的輸出頻率在原有頻率基礎上進行微調，從而進行速度微調，可進一步提高四個吊點的平衡控制精度。例如，驅動1#主動卷筒的變頻器設為主機變頻器，則與1#主動卷筒關聯的1#定滑輪小車安裝的1#拉繩位移編碼器檢測到的值為參考值，如果2#拉繩位移編碼器檢測到的值大于參考值，2#主動卷筒與2#定滑輪小車關聯，則主機變頻器根據差值輸出信號，使驅動2#主動卷筒的從機變頻器的輸出頻率相應降低微調，從而微調降低2#電機的速度；相反，如果2#拉繩位移編碼器檢測到的值小于參考值，則主機變頻器根據差值輸出信號，使驅動2#主動卷筒的從機變頻器的輸出頻率相應降低微調，從而微調提高2#電機的速度，實時調整。當四個吊鉤起升高度偏差較大時，安裝在小車補償卷筒上的卷筒角位移編碼器還會輸出信號至PLC，主機變頻器發(fā)出信號，停止所有變頻器的輸出，再通過手動調整，以避免吊點不平衡發(fā)生四個起升機構受力相差較大的情況出現。通過主從控制，協調同步，從而保證4個吊點的升降同步，對四個吊點的平衡進行精確控制；此外在系統中采用Profibus等現場總線能節(jié)省硬件和安裝費用，具有更大的靈活性；設置PLC、人機界面，可以利用PLC集中采集各種檢測信號，傳送給人機界面進行顯示，通過人機界面進行手動調節(jié)、數據設置及狀態(tài)顯示，方便操作人員操作。
[0032]變頻器采用專用于起升機構的重負載型變頻器，通過編碼器速度反饋組成閉環(huán)矢量控制系統。轉矩響應快，動態(tài)性能好。變頻器的運行信號及速度給定可由PLC通過通訊方式給出，同時PLC讀出變頻器內部電機的電流、電壓、速度等參數，通過觸摸屏顯示出來。變頻器對外部電路的缺相、欠壓等判別后才能正常工作。當主令控制器回零時，變頻器首先通過制動單元進行電制動，同時檢測電動機轉速，當電機速度接近零速時，制動器抱閘，從而實現平穩(wěn)停車，此時風機延時斷電，即保證電動機可靠冷卻，又避免風機反復起動。線路還將變頻器故障、制動器單元過熱、超速、過載、限位等信號輸入到PLC。
[0033]本實用新型可通過設置人機界面和PLC進行安全監(jiān)控管理，當本機任何部位出現任何故障時，相關機構都會自動停止工作，同時在人機界面上會有顯示并伴有聲光報警。顯示內容包括:故障內容，故障部位(相關的元器件項目代號)，以便于維修人員及時排除故障和進行維修。
[0034]盡管上面結合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種帶四點平衡控制的龍門吊，包括四個卷揚機構和四臺定滑輪小車，每臺所述定滑輪小車上設有定滑輪組、通過鋼絲繩與定滑輪組纏繞連接的動滑輪組以及固定在動滑輪組上的吊鉤，每臺所述定滑輪小車配置一個卷揚機構，其特征在于，還包括PLC，所述每個卷揚機構包括主動卷筒、驅動主動卷筒的減速機及與減速機配合的電機，每臺所述電機均由變頻器驅動，其中一臺所述變頻器作為主機變頻器，其余所述變頻器作為從機變頻器，所述主機變頻器和所述從機變頻器電氣連接，每臺所述電機均設有轉速編碼器，所述轉速編碼器輸出信號反饋至驅動該電機的變頻器；每臺所述定滑輪小車均設有拉繩位移傳感器，所述拉繩位移傳感器輸出信號反饋至所述PLC，所述PLC輸出信號至所述變頻器。
2.根據權利要求1所述的帶四點平衡控制的龍門吊，其特征在于，還包括2臺平衡小車，每臺所述平衡小車上設有一套補償卷筒，鋼絲繩纏繞在所述補償卷筒上并從所述補償卷筒的兩端分別引出，每一端鋼絲繩與一臺定滑輪小車上的定滑輪組和動滑輪組纏繞，然后再纏繞在所述主動卷筒上后固定；每臺平衡小車的補償卷筒均設有卷筒角位移編碼器，所述卷筒角位移編碼器輸出信號反饋至所述PLC。
3.根據權利要求2所述的帶四點平衡控制的龍門吊，其特征在于，每個所述補償卷筒的兩側均設置有限位開關，所述限位開關輸出信號反饋至所述PLC。
4.根據權利要求2所述的帶四點平衡控制的龍門吊，其特征在于，還包括現場總線，所述拉繩位移傳感器和所述卷筒角位移編碼器均通過所述現場總線與所述變頻器和所述PLC相連。
5.根據權利要求1所述的帶四點平衡控制的龍門吊，其特征在于，還包括人機界面，所述PLC和所述人機界面之間通信。
6.根據權利要求1所述的帶四點平衡控制的龍門吊，其特征在于，還包括聲光報警器，所述PLC輸出信號至所述聲光報警器。
7.根據權利要求1所述的帶四點平衡控制的龍門吊，其特征在于，所述主機變頻器為速度控制變頻器，所述從機變頻器為轉矩控制變頻器。
8.根據權利要求1所述的帶四點平衡控制的龍門吊，其特征在于，每臺所述定滑輪小車上設有兩套定滑輪組和兩套動滑輪組；鋼絲繩以對稱纏繞形式纏繞在所述兩套定滑輪組和所述兩套動滑輪組上。
9.根據權利要求1所述的帶四點平衡控制的龍門吊，其特征在于，所述四臺卷揚機構成對地安裝在門架的下橫梁上，所述定滑輪小車安裝在主梁上。
10.根據權利要求1所述的帶四點平衡控制的龍門吊，其特征在于，每臺所述定滑輪小車的車架兩側設置有錨定裝置。
【文檔編號】B66C13/22GK204251220SQ201420626106
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權日:2014年10月27日
【發(fā)明者】袁耀華 申請人:天津起重設備有限公司