一種升降限位控制系統(tǒng)、起升機構(gòu)及起重機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種升降限位控制系統(tǒng)、起升機構(gòu)及起重機，尤其是具有升降限位功 能的起升機構(gòu)及使用該類升降限位功能的起升機構(gòu)的起重機。
【背景技術(shù)】
[0002] 起重機及一些起升機構(gòu)中需要在上下限位位置強制停止升降動作，這就需要配備 升降限位控制系統(tǒng)。升降限位控制系統(tǒng)是指當起升吊鉤、平臺或吊籠等機構(gòu)上升到極限位 置或者下降到極限位置時，由升降限位控制系統(tǒng)發(fā)出信號給驅(qū)動電機的控制單元，使其不 再接收正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)信號，已達到極限位置的吊鉤等機構(gòu)不再繼續(xù)上升或下降，并使制動器 抱閘的一種作業(yè)安全防護控制系統(tǒng)。
[0003] 現(xiàn)有成熟的升降限位控制系統(tǒng)存在機械式控制和電子式控制。
[0004] 機械式控制主要存在兩種。一是通過卷筒上導繩器的左右滑動帶動拉桿來實現(xiàn) 接觸器的工作，或者是卷筒尾部十字滑塊聯(lián)軸器帶動螺桿上的螺母軸向串動實現(xiàn)接觸器工 作，從而控制起重高度；另一是利用是靠重錘控制行程開關(guān)的工作，當?shù)蹉^滑輪接觸到重錘 時，行程開關(guān)工作，來實現(xiàn)控制高度。這些產(chǎn)品常因機械磨損降低精度或機械破壞失去作 用。
[0005] 電子式控制主要是編碼器（增量式編碼器和絕對式編碼器），以及采用與編碼器 相同的原理的光電式轉(zhuǎn)動檢測裝置。光電式轉(zhuǎn)動檢測裝置的主要原理是通過檢測卷揚等傳 動設(shè)備轉(zhuǎn)過的角度間接測量吊鉤上升、下降的高度。電子式控制系統(tǒng)為嵌入式系統(tǒng)，主要由 光電式轉(zhuǎn)動檢測裝置和限位控制器部分構(gòu)成，限位控制器的控制輸出與驅(qū)動電機起?？刂?器及制動機構(gòu)控制器控制連接。光電式轉(zhuǎn)動檢測裝置用于測量轉(zhuǎn)動角度、圈數(shù)、正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn) 的信息，將檢測到的信息發(fā)送給限位控制器，限位控制器根據(jù)這些信息進行累加計算，計算 吊鉤的實際高度；并且通過與設(shè)定的高度上限、下限值進行比較，判斷是否需要停機。限位 控制器具有顯示屏用于顯示上述信息。限位控制器具有數(shù)據(jù)輸入部分用于輸入設(shè)定控制量 (如高度上限、下限值、滑輪組倍率、減速機構(gòu)減速比等）。
[0006] 編碼器具體結(jié)構(gòu)形式很多，但最基本的結(jié)構(gòu)是光電碼盤和光電開關(guān)（光電開關(guān)包 括與光電碼盤對應的光發(fā)射單元、光接收單元、用于光電轉(zhuǎn)換的信號產(chǎn)生電路）。光電碼盤 上可以在圓周方向上規(guī)則的設(shè)置透光格柵（或者形成能夠反射光的刻線）。當光電碼盤旋 轉(zhuǎn)時，光電開關(guān)產(chǎn)生與格柵同步的脈沖信號，從而利用這些脈沖信號實現(xiàn)測量。
[0007] 在卷揚升降限位控制上使用編碼器的問題在于：
[0008] 1，采用編碼器進行測量存在起動和制動階段容易產(chǎn)生模糊信號的問題。這是由 于起重機是重載設(shè)備，在起動和制動階段會發(fā)生強烈的振顫，使編碼器輸出的連續(xù)多個脈 沖信號之間邊界模糊，無法準確識別起升距離，導致在起動時，吊鉤實際已經(jīng)運行了一段距 離，而編碼器卻未計數(shù)；或者在制動時，吊鉤在開始制動后，編碼器也未進行計數(shù)。
[0009] 另外，對于采用涂覆刻線的碼盤，振顫還會造成刻線脫離，而且長期運行還會使刻 線老化，同時灰塵的污染也會影響檢測結(jié)果。
[0010] 2,驅(qū)動電機經(jīng)過減速機構(gòu)驅(qū)動卷筒，卷筒卷繞或者釋放繩索從而實現(xiàn)吊鉤等機構(gòu) 的起升或下降；其中，編碼器安裝在經(jīng)過減速機構(gòu)降速的低速轉(zhuǎn)軸上。由于測量的目的是獲 得繩索上升、下降的長度，低速轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一周所對應的繩索上升、下降的長度是確定的（與 卷筒直徑及吊鉤倍率有關(guān)），所以測量的精度取決于上述格柵（刻線）之間的間隔角度，間 隔角度越大，那么測量的精度越低，間隔角度越小，那么測量的精度越高。
[0011] 提高測量精度可以提高起升高度控制的精度，從而能夠在上升或下降階段，避免 達到上限或下限時的超限情況發(fā)生。
[0012] 目前，為了提高測量精度，使之能夠提高極限位置的起停高度位置精度，現(xiàn)有技術(shù) 均關(guān)注于通過增加格柵數(shù)量使格柵之間的間隔角度變小。但是，在不增大光電碼盤尺寸的 情況下，因受到光電碼盤面積的限制和傳感器分辨能力的限制，能夠增加的格柵數(shù)量是有 限的，也就是說測量的精度也是有限的。如果增大光電碼盤尺寸，雖然能夠增加格柵數(shù)量， 但是檢測設(shè)備的體積也會相應變大，而過大的體積根本不適合現(xiàn)場安裝使用，所以增大碼 盤尺寸也受設(shè)備安裝空間限制。
[0013] 綜上所述，現(xiàn)有起升機構(gòu)應用時，不僅起動和制動階段的穩(wěn)定性低，測量誤差大； 而且升降測量的精度也受到限制，導致無法實現(xiàn)高精度測量和控制。所以卷揚升降控制尤 其在起動及制動階段升降過限情況及斷繩墜物事故時有發(fā)生，給現(xiàn)場施工或設(shè)備使用帶來 安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明的目的是提供一種升降限位控制系統(tǒng)，以解決起動和制動階段容易產(chǎn)生模 糊信號無法識別的問題。同時，本發(fā)明的目的還在于提供一種對應的起升機構(gòu)和起重機。
[0015] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的升降限位控制系統(tǒng)方案如下：
[0016] 一種升降限位控制系統(tǒng)，包括光電式轉(zhuǎn)動檢測裝置和限位控制器，光電式轉(zhuǎn)動檢 測裝置發(fā)出的檢測信號發(fā)送給限位控制器，限位控制器的控制輸出與驅(qū)動電機起?？刂破?及制動機構(gòu)控制器控制連接；所述光電式轉(zhuǎn)動檢測裝置具有一個用于與減速機構(gòu)的對應軸 進行裝配的被檢測用轉(zhuǎn)動圓盤和一個與轉(zhuǎn)動圓盤正對的、安裝有光電開關(guān)的檢測用靜止支 架；所述光電式轉(zhuǎn)動檢測裝置具有至少一套檢測單元，每套檢測單元由轉(zhuǎn)動圓盤上設(shè)置的 一個偏心孔以及靜止支架上設(shè)置的一組光電開關(guān)構(gòu)成，各光電開關(guān)分布在與上述偏心孔對 應的圓弧線上，光電開關(guān)用于發(fā)出所述檢測信號。
[0017] 進一步的，光電式轉(zhuǎn)動檢測裝置具有兩套或兩套以上的檢測單元。
[0018] 進一步的，所述轉(zhuǎn)動圓盤裝配在變速機構(gòu)的高速軸上。
[0019] 進一步的，所述每套檢測單元的三個光電開關(guān)在對應的圓弧線上均勻分布。
[0020] 本發(fā)明還提供了一種應用上述升降限位控制系統(tǒng)的起升機構(gòu)，包括減速機構(gòu)和卷 筒機構(gòu)，減速機構(gòu)用于通過高速軸連接驅(qū)動電機，減速機構(gòu)通過低速軸與卷筒機構(gòu)傳動連 接，高速軸上裝配有制動機構(gòu)；起升機構(gòu)還包括升降限位控制系統(tǒng)，升降限位控制系統(tǒng)包括 光電式轉(zhuǎn)動檢測裝置和限位控制器，光電式轉(zhuǎn)動檢測裝置發(fā)出的檢測信號發(fā)送給限位控制 器，限位控制器的控制輸出與驅(qū)動電機起?？刂破骷爸苿訖C構(gòu)控制器控制連接；所述光電 式轉(zhuǎn)動檢測裝置具有一個用于與減速機構(gòu)的對應軸進行裝配的被檢測用轉(zhuǎn)動圓盤和一個 與轉(zhuǎn)動圓盤正對的、安裝有光電開關(guān)的檢測用靜止支架；所述光電式轉(zhuǎn)動檢測裝置具有至 少一套檢測單元，每套檢測單元由轉(zhuǎn)動圓盤上設(shè)置的一個偏心孔以及靜止支架上設(shè)置的一 組光電開關(guān)構(gòu)成，各光電開關(guān)分布在與上述偏心孔對應的圓弧線上，光電開關(guān)用于發(fā)出所 述檢測信號。
[0021] 進一步的，所述限位控制器通過一繼電器件的觸點對驅(qū)動電機及制動器進行極限 位置斷電控制。
[0022] 進一步的，光電式轉(zhuǎn)動檢測裝置具有兩套或兩套以上的檢測單元。
[0023] 進一步的，所述轉(zhuǎn)動圓盤裝配在變速機構(gòu)的高速軸上。
[0024] 進一步的，所述每套檢測單元的三個光電開關(guān)在對應的圓弧線上均勻分布。
[0025] 本發(fā)明還提供了一種應用上述起升機構(gòu)的起重機，包括由驅(qū)動電機、減速機構(gòu)和 卷筒機構(gòu)組成的起升機構(gòu)，驅(qū)動電機通過高速轉(zhuǎn)軸與減速機構(gòu)傳動連接，減速機構(gòu)通過低 速軸與卷筒機構(gòu)傳動連接，高速軸上裝配有制動機構(gòu)；起升機構(gòu)還包括升降限位控制系統(tǒng)， 升