双侧力矩控制装置及其控制方法

摘要

本发明公开了一种双摇臂抱杆上的力矩控制装置，设置在双摇臂抱杆上，其特点在于：所述力矩控制装置包括两组电子式力矩控制器，分别安装在桅杆的两侧，用以测定、控制二个摇臂实际的力矩差。采用电子式力矩控制器感测主弦杆的变形拉力F，测算出不平衡力矩M，将M与事先标定好的不平衡力矩比对，当达到相应控制点时，通过限定各机构的运动方向来限制力矩差，以保护双摇臂抱杆的平衡。本发明控制方法简单，能有效保证双摇臂抱杆使用安全。

权利要求

1.一种双侧力矩控制装置，设置在双摇臂抱杆上，其特征在于：所述力矩控制装置包括两套电子式力矩控制器，分别安装在桅杆的两侧，即抱杆上支座上面过渡节的腹杆上，每侧各一套，用以监控每个摇臂的力矩，所述的电子式力矩控制器包括安装底座、连接螺栓、力矩传感器、连接板和销轴，力矩传感器一端通过连接板用销轴固定在安装底座的上端，另一端通过连接螺栓连接在安装底座下端，安装底座焊接在双摇臂抱杆上支座上面过渡节腹杆上。

2.根据权利要求1所述的双侧力矩控制装置，其特征在于：所述的电子式力矩控制器还设置有罩壳，罩壳通过螺栓固定在安装底座上。

3.根据权利要求1所述的双侧力矩控制装置的控制方法，其特征在于：采用电子式力矩控制器感测主弦杆的变形拉力F，测算出不平衡力矩M，将M与事先标定好的不平衡力矩比对，当达到相应控制点时，通过限定各机构的运动方向来限制力矩差，以保护双摇臂抱杆的平衡。

4.根据权利要求3所述的双侧力矩控制装置的控制方法，其特征在于：所述不平衡力矩通过下述步骤标定，首先两边摇臂不挂重物为空钩，将两摇臂都放成0度角位置，此时的力矩标定为0％；单侧摇臂吊上重物，此重物重量为根据100％力矩差计算得出的重量，缓慢提升重物至离地，待重物稳定，此时力矩标定为100％；标定完成后，吊上不同分量的重物，电子式力矩控制器通过智能识别，自动测量显示相应的力矩百分比数值，当达到80％、

90％、100％三个控制点时，电子式力矩控制器给出相应的信号给可编程控制器，可编程控制器根据给定的信号不同，控制摇臂动作，以保护双摇臂抱杆的安全，另一组电子式力矩控制器的标定方法相同。

5.根据权利要求4所述的双侧力矩控制装置的控制方法，其特征在于：当电子式力矩控制器测量的力矩百分比数值到达80％时，开动同侧的摇臂下放，停止对侧的摇臂下放；

或者停止同侧的摇臂上升，开动对侧的摇臂上升；或者开动同侧的主起升上升，停止对侧的主起升上升；或者停止同侧主起升下放，开动对侧主起升下放。

6.根据权利要求4所述的双侧力矩控制装置的控制方法，其特征在于：当电子式力矩控制器测量的力矩百分比数值到达90％时，停止对侧的摇臂下放，或者停止同侧摇臂上升，或者停止对侧主起升上升，或者停止同侧主起升下放。

7.根据权利要求4所述的双侧力矩控制装置的控制方法，其特征在于：当电子式力矩控制器测量的力矩百分比数值到达100％时，蜂鸣器报警，人工停机检查。

说明书

双侧力矩控制装置及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于双摇臂抱杆上的力矩控制装置及其控制方法。

[0002] 所谓落地式双摇臂抱杆，塔身是由若干标准节、上下支座、桅杆由下而上组装而成的，二支摇臂对称安装在塔身的上支座处，摇臂头部通过钢丝绳连接吊钩，落地式双摇臂抱杆是对称起吊重物的。当标准节安装到一定高度时，在抱杆塔身与电力塔之间用腰环和拉线进行联接；再加节至一定高度时，设置第二道腰环和拉线；随着抱杆高度的增加，再设置若干道腰环及接线，通过这种方式保持抱杆的稳定和正常吊重。

[0003] 抱杆结构组成：由标准节、加强标准节、下支座、回转支承(回转支承设置在上支座与下支座之间)、上支座、桅杆组成抱杆塔身；二支摇臂对称安装在塔身的上支座处，摇臂头部通过钢丝绳连接吊钩；在抱杆塔身与电力高塔之间用若干道腰环和拉线进行联接。起升机构和电控系统设置在地面上，变幅机构设置在加强标准节内。起升钢丝绳一端设置在起升机构上，另一端从地面沿标准节外侧上升，按照特定的穿绕方式最终固定在吊钩上。
变幅钢丝绳一端设置在变幅机构上，另一端也沿塔身中心上来通过支座中心后上行至桅杆头部再与摇臂头部相连。

背景技术

[0004] 落地式双摇臂抱杆是对称起吊重物的，由于实际使用过程中加载、卸载不同步，二边存在力矩不平衡的问题，如不平衡弯矩超出设计值，则会产生事故。原有技术仅控制了起吊重物的重量限制，同时靠人用经纬仪对桅杆的偏角进行观察来控制平衡。这种方法使用不方便且存在安全隐患。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种控制方法简单，能有效保证双摇臂抱杆使用安全的双侧力矩控制装置及其控制方法。

[0006] 本发明设置有双侧力矩平衡系统，系统能自动测量抱杆双侧所受力矩差大小，依椐抱杆所能承受的最大力矩差，通过电器控制，禁止起升与变幅机构做出会增大不平衡弯矩(力矩差造成)的动作(起升的升、降或摇臂的收、放)并发出指示，允许司机操作起升与变幅机构做出减小不平衡弯矩的动作。如在起升重物时，如一侧的不平衡弯矩达到额定值时，该侧起升机构不能起升只能下降、同时该侧变幅机构只能向内变幅不能向外变幅，直到不平衡弯矩小于额定值时才能解除以上限制，在下降重物时、则相反动作。此方法解决了双摇臂抱杆工作时的不平衡问题，使安全性得到大大的提高。

[0007] 本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：该双侧力矩控制装置，设置在双摇臂抱杆上，其特点在于：所述力矩控制装置包括两组电子式力矩控制器，分别安装在桅杆的两侧，用以测定、控制二个摇臂实际的力矩差。

[0008] 本发明所述的双侧力矩控制器的测力装置安装在抱杆上支座上面过渡节的腹杆上，共两套，每侧各一套。(见图1)控制器是利用测定母材受力变形状况对应二个摇臂实际的力矩差而加以控制，通过设定的控制方法保证各机构只能往力矩差值减小的方向动作，从而保证力矩差值在允许的范围内，实现双侧平衡。

[0009] 本发明所述电子式力矩控制器包括安装底座、连接螺栓、力矩差传感器、连接板和销轴，力矩差传感器一端通过连接板用销轴固定在安装底座的上端，另一端通过连接螺栓连接在安装底座下端，安装底座焊接在双摇臂抱杆上支座上面过渡节腹杆上。

[0010] 本发明所述的电子式力矩控制器还设置有罩壳，罩壳通过螺栓固定在安装底座上，起到防雨作用。

[0011] 本发明所述的双侧力矩控制装置的控制方法为：采用电子式力矩控制器感测主弦杆的变形拉力F，测算出不平衡力矩M，将M与事先标定好的不平衡力矩比对，当达到相应控制点时，通过限定各机构的运动方向来限制力矩差，以保护双摇臂抱杆的平衡。

[0012] 本发明所述的不平衡力矩通过下述步骤标定，首先两边摇臂不挂重物为空钩，将两摇臂都放成0度角位置，此时的力矩标定为0％；单侧摇臂吊上一定重量(根据100％力矩差计算得出的重量)的重物，缓慢提升重物至离地，待重物稳定，此时力矩标定为100％；标定完成后，吊上不同分量的重物，电子式力矩控制器通过智能识别，自动测量显示相应的力矩百分比数值，当达到80％、90％、100％三个控制点时，电子式力矩控制器给出相应的信号给可编程控制器，可编程控制器根据给定的信号不同，控制摇臂动作，以保护双摇臂抱杆的安全，另一组电子式力矩控制器的标定方法相同。

[0013] 本发明中当电子式力矩控制器测量的力矩差百分比数值到达80％时，允许人工开动同侧的摇臂下放，停止对侧的摇臂下放；或者停止同侧的摇臂上升，开动对侧的摇臂上升；或者开动同侧的主起升上升，停止对侧的主起升上升；或者停止同侧主起升下放，开动对侧主起升下放。这样做的好处，是人工减小力矩差。

[0014] 本发明中当电子式力矩控制器测量的力矩差百分比数值到达90％时(说明人工未按上述要求操作)，程序自动停止对侧的摇臂下放，或者停止同侧摇臂上升，或者停止对侧主起升上升，或者停止同侧主起升下放。

[0015] 本发明中当电子式力矩控制器测量的力矩差百分比数值到达100％时(理论上，不会达到100％力矩差)，蜂鸣器报警，人工停机检查。

[0016] 本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明所述的双侧力矩控制器的测力装置安装在抱杆上支座上面过渡节的腹杆上，共二套，每侧各一套。控制器是利用测定母材受力变形状况对应二个摇臂实际的力矩差而加以控制，通过设定的控制方法保证各机构只能往力矩差值减小的方向动作，从而保证力矩差值在允许的范围内，实现双侧平衡。电子式力矩控制器中的测力传感器将机械信号转换为电信号，仪表对电信号进行采样及处理，测试过程迅速准确。本发明使用方便，可以保证落地式双摇臂抱杆的使用安全，消除安全隐患。

附图说明

[0017] 图1为本发明双侧力矩控制装置安装示意图。

[0018] 图2为本发明电子式力矩控制器结构示意图。

[0019] 图3为图2中A向视图。

[0020] 图4为本发明电子式力矩控制器仪表原理示意图。

[0021] 图5为本发明控制系统示意图。

具体实施方式

[0022] 参见图1、图2，本发明所述的力矩控制装置包括两组电子式力矩控制器I-1、I-2，分别安装在抱杆上支座上面过渡节的两侧腹杆上。

[0023] 所述电子式力矩控制器I包括罩壳1、安装底座2、连接螺栓4、力矩差传感器5、连接板6和销轴7。

[0024] 力矩差传感器5一端通过连接板6用销轴7固定在安装底座2的上端，另一端通过连接螺栓4连接在安装底座2下端。安装底座2焊接在双摇臂抱杆上支座上面过渡节腹杆3上，罩壳1通过螺栓固定在安装底座2上，起到防雨作用。

[0025] 电子式力矩控制器I通过力矩差传感器5测量主弦杆母材的拉伸形变，可以感测双侧力矩差的大小。力矩差传感器5所输出的电压信号通过力矩控制器仪表(见图4)，经过采样放大、A/D转换、最后到达主芯片进行计算处理，并进行显示和保护控制及数据储存。力矩差仪表通过标准标定，能自动识别力矩差的大小，并根据实际力矩大小，能够显示从0％～100％的变化。电子式力矩控制器分别设有80％、90％、100％三个力矩控制点。

[0026] 在本装置中，采用两套力矩控制器对双摇臂抱杆双侧不平衡弯矩进行监测，同时三个控制点通过可编程控制器的逻辑程序对双摇臂抱杆进行保护动作，即使在双侧摇臂、起升存在不同步动作的时候也能保护装置的安全。

[0027] 校称标定：以摇臂1吊重举例。两边摇臂不挂重物(空钩)，将两摇臂都放成0度角位置，预紧力矩差传感器5到一定值，本实施例为2.5mv，标定为0％力矩。在摇臂1上吊上11t(计算所得的最大不平衡弯矩吊重)重物，缓慢提升重物至离地，待重物稳定(既重物不再晃动)，标定为100％力矩差。至此标定完成，吊上不同分量的重物，力矩控制器通过智能识别，自动测量显示相应的力矩差百分比数值，当达到80％、90％、100％三个控制点时，力矩控制器给出相应的信号给可编程控制器，可编程控制器根据给定的信号不同进行对应的保护控制。另一力矩控制器的标定方法相同。

[0028] 本发明所述的电子式力矩控制器动作的原因及其对应的保护动作如下表：

[0029] 表1电子式力矩控制器I-1

[0030]

[0031] 表2电子式力矩控制器I-2

[0032]

[0033] 本发明控制系统示意图如图5所示，力矩控制器100％、90％、80％控制点连接到控制柜中可编程控制器输入端子，可控制编程器输出端子连接变频器的多功能接点输入端子，从而对变频器进行控制，最终实现电机的保护动作控制。保护动作的实现依赖于可编程控制器的自编逻辑程序，所以可编程控制器的程序按上表所述的保护动作进行编写，控制原理与上表一致。

[0034] 当四个机构摇臂II-1、摇臂II-2、主起升III-1、主起升III-2以相同角度，同时起吊相同重量的物体时，两侧不产生不平衡弯矩或很小，设备正常工作。当因某些原因(吊重不同时离地或就位，或摇臂角度不同等)使得不平衡弯矩变大，并超过了原来标定的不平衡弯矩允许值时，对应的力矩控制器起作用。

[0035] 现以图1为例进行说明：

[0036] 当电子式力矩控制器I-1达到80％时，操作台报警灯闪烁。此时操作员应停止摇臂II-2下放或主起升III-2的上升(假如工件未离地)，开动摇臂II-1下降或主起升III-1的上升(假如重物未离地)。

[0037] 造成电子式力矩控制器I-1达到80％的机构动作有摇臂II-2下放、或摇臂II-1上升、或主起升III-2的上升(假如工件未离地)、或主起升III-1的下放(工件碰到支撑)。上述机构的动作方向会使电子式力矩控制器I-1中的力矩差传感器受到拉伸变形，而电子式力矩控制器I-2中的力矩差传感器受到压缩变形，仪表自动识别变形量加以控制显示。

[0038] 当电子式力矩控制器I-2达到80％时。操作台报警灯闪烁。此时操作员应停止摇臂II-1下放或主起升III-1的上升(假如重物未离地)，开动摇臂II-2下降或主起升III-2的上升(假如重物未离地)。

[0039] 造成电子式力矩控制器I-2达到80％的机构动作有摇臂II-1下放、或摇臂II-2上升、或主起升III-1的上升(假如工件未离地)、或主起升III-2的下放(工件碰到支撑)。上述机构的动作方向会使电子式力矩控制器I-2中的力矩差传感器受到拉伸变形，而电子式力矩控制器I-1中的传感器受到压缩变形，仪表自动识别变形量加以控制显示。

[0040] 当电子式力矩控制器I达到90％力矩时PLC程序控制器进行自动保护：假如人工未处理，程序按照上述原理停止某一机构的运行。原理同上。

[0041] 当电子式力矩控制器I达到100％力矩差时，说明存在故障，需要进行检查。原理同上。