塔吊吊钩控制系统和塔吊的制作方法

本公开涉及建筑行业，具体地涉及一种塔吊吊钩控制系统和塔吊。

背景技术：

起重机是建筑行业重要的起重设备，而塔吊是必不可少的起重设备之一。塔吊又被称为“塔式起重机”，被用作吊施工用的水泥土、钢筋、木楞、钢管等建筑材料。如图1所示，塔吊主要包括固定在地面上的塔吊基座101、操控室102、起重臂103、设置在起重臂103上的变幅小车104，以及通过钢丝绳105与变幅小车104连接的吊钩106。在塔吊的施工过程中，通过控制变幅小车沿起重臂移动，调整吊钩的位置，从而可以实现在不同位置上的起吊或者放吊，完成建筑材料的输送。

但是，由于变幅小车前后移动的惯性、塔吊转动或外界风速等因素的影响易导致塔吊吊钩前后左右摆动，因此，无法使得吊钩准确达到指定位置，完成起吊和放吊作业。

技术实现要素：

本公开的目的是提供一种塔吊吊钩控制系统和塔吊，解决因变幅小车和塔吊吊钩不在同一铅垂线上而造成吊钩前后左右摆动的问题，同时提高塔吊作业中起吊和放吊操作的准确性、快速性。

为了实现上述目的，本公开提供一种塔吊吊钩控制系统和塔吊，包括：设置于塔吊起重臂上的变幅小车和与所述变幅小车通过钢丝绳连接的吊钩，所述变幅小车上设置有用于采集所述变幅小车第一位置的第一位置传感器，所述吊钩上设置有用于移动所述吊钩的动力装置和用于采集所述吊钩第二位置的第二位置传感器以及控制器，所述控制器分别与所述第一位置传感器和第二位置传感器连接，所述第一位置传感器和第二位置传感器均与控制器连接，所述控制器控制所述动力装置将所述吊钩的位置由所述第二位置移动至所述第一位置。

可选地，所述动力装置包括螺旋桨和支撑杆，所述螺旋桨设置在所述支撑杆的两端，所述支撑杆穿过并固定在所述吊钩上，所述螺旋桨包括可旋转的桨叶和用于驱动所述桨叶转动的电机；

所述控制器控制所述电机调整所述桨叶的转速以产生作用力，在所述作用力下移动所述吊钩的位置。

可选地，所述动力装置包括第一支撑杆和第二支撑杆，所述第一支撑杆的两端设置有第一螺旋桨和第二螺旋桨，所述第二支撑杆的两端设置有第三螺旋桨和第四螺旋桨，所述第一支撑杆和所述第二支撑杆相互垂直。

可选地，所述第一螺旋桨和所述第二螺旋桨的桨叶角相同，所述第三螺旋桨和所述第四螺旋桨的桨叶角相同，且所述第一螺旋桨和所述第二螺旋桨的桨叶角与所述第三螺旋桨和所述第四螺旋桨的桨叶角相反。

可选地，所述第一螺旋桨和所述第二螺旋桨的桨叶转动方向相同，所述第三螺旋桨和所述第四螺旋桨的桨叶转动方向相同，且所述第一螺旋桨和所述第二螺旋桨的桨叶转动方向与所述第三螺旋桨和所述第四螺旋桨的桨叶转动方向相反。

可选地，所述塔吊吊钩控制系统还包括：设置在所述支撑杆上的图像采集装置以及与所述图像采集装置连接的显示器，所述显示器用于显示所述图像采集装置采集的图像。

可选地，所述图像采集装置包括摄像头。

本公开还提供一种塔吊，包括上述塔吊吊钩控制系统。

通过上述技术方案，变幅小车上的第一位置传感器能够获取变幅小车的第一位置，吊钩上的第二位置传感器能够获取吊钩的第二位置，若第一位置与第二位置不一致，则通过控制器控制电机调整螺旋桨桨叶的转速，使其对吊钩产生作用力，在该作用力下实现塔吊吊钩由第二位置移动至第一位置，使变幅小车和吊钩始终保持在同一铅垂线上，即吊钩在变幅小车的正下方。通过该技术手段解决了因变幅小车前后移动、塔吊转动或外界风速等因素导致塔吊吊钩左右摆动的问题，同时有利于操作人员准确的起吊和放吊，提高工作效率，也有利于减少人员伤亡事故的发生概率。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是现有技术中提供的一种塔吊的结构示意图；

图2是根据本公开实施例提供的一种塔吊吊钩控制系统的结构示意图；

图3是根据本公开实施例提供的一种动力装置的结构示意图；

图4是根据本公开实施例提供的一种动力装置的出力示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

本公开可以应用于建筑行业。在建筑行业中，可以通过塔吊将建筑用料快速地运送到所需要的场地，无需浪费过多的人力进行搬运，它具有方便、快捷的优点。但是，在塔吊作业过程中，存在变幅小车前后移动的惯性、塔吊转动或外界风速等因素易导致塔吊吊钩左右摆动，造成吊钩和变幅小车不在同一铅垂线上，影响吊钩的起吊和放吊。

为了解决上述问题，本公开提供一种塔吊吊钩控制系统和塔吊，通过第一位置传感器获取变幅小车的第一位置，通过第二位置传感器获取吊钩的第二位置，其中，第一位置即为吊钩待移动的目标位置，第二位置为吊钩的当前位置。若吊钩的第二位置与第一位置不一致，则通过控制器控制动力装置使吊钩移向第一位置，从而实现塔吊吊钩和变幅小车保持在同一铅垂线上。

下面结合具体的实施例对本公开进行详细说明。

图2为本实用新型提供的一种塔吊吊钩控制系统的结构示意图，该塔吊吊钩控制系统包括：设置于塔吊起重臂(图中未标示)上的变幅小车201和与该变幅小车201通过钢丝绳连接的吊钩202，该变幅小车104上设置有用于采集该变幅小车201第一位置的第一位置传感器2011，该吊钩202上设置有用于移动该吊钩202的动力装置2021和用于采集该吊钩202第二位置的第二位置传感器2022以及控制器2023，该控制器2023分别与该第一位置传感器2011和第二位置传感器2022连接，该控制器2023控制该动力装置2021将该吊钩202的位置由该第二位置移动至该第一位置。

由于变幅小车设置在塔吊的起重臂上，并能够沿该起重臂移动，且该变幅小车与吊钩通过钢丝绳连接，从而移动吊钩的位置，进而实现将建筑用料送至目的地。在塔吊工作过程中，存在变幅小车前后移动的惯性、塔吊转动或外界风速等因素易导致塔吊吊钩左右摆动，造成吊钩和变幅小车不在同一铅垂线上，影响吊钩的起吊和放吊。为了保证吊钩和变幅小车在同一铅垂线上，提高起吊和放吊的准确性，因此，在本公开的实施例中，第一位置传感器采集变幅小车的第一位置，第二传感器采集吊钩的第二位置。将该第一位置和第二位置发送至控制器，该控制器判断该第一位置与该第二位置是否一致。在两者不一致时，则通过控制器控制动力装置使吊钩移动至第一位置，从而实现吊钩在变幅小车的正下方。

该动力装置包括螺旋桨和支撑杆，该螺旋桨设置在该支撑杆的两端，该支撑杆穿过并固定在该吊钩上，该螺旋桨包括可旋转的桨叶和用于驱动该桨叶转动的电机，该控制器控制该电机调整该桨叶的转速以产生作用力，在该作用力下移动该吊钩的位置。

图3为本实用新型提供的一种动力装置的结构示意图，该动力装置包括第一支撑杆1和第二支撑杆2，该第一支撑杆1的两端设置有第一螺旋桨11和第二螺旋桨12，该第二支撑杆2的两端设置有第三螺旋桨21和第四螺旋桨22。为了保证该吊钩在横向、纵向方向上向第一位置自由移动，故在本公开的实施例中，该第一支撑杆1和该第二支撑杆2相互垂直。

在一种可能的实现方式中，该第一螺旋桨11和该第二螺旋桨12的桨叶角相同，该第三螺旋桨21和该第四螺旋桨22的桨叶角相同，且第一螺旋桨11和第二螺旋桨12的桨叶角与第三螺旋桨21和第四螺旋桨22的桨叶角相反。如图3所示，第一螺旋桨11和第二螺旋桨12的桨叶角相同，第三螺旋桨21和第四螺旋桨22的桨叶角相同，且第一螺旋桨11和第二螺旋桨12的桨叶角与第三螺旋桨21和第四螺旋桨22的桨叶角相反。

需要说明的是，为了实现对吊钩位置的调整，在本公开中，上述各个螺旋桨的桨叶的设置应该满足在螺旋桨旋转时，产生由吊钩中心向外且为水平方向的作用力，从而实现在后续对吊钩位置的水平方向调整。

另外，考虑到在上述各螺旋桨工作的过程中，若工作中的螺旋桨对支撑杆产生的作用力无法达到平衡时，会造成吊钩发生原地旋转现象，因此，在本公开另一实施例中，该第一螺旋桨11和该第二螺旋桨12的桨叶13转动方向相同，该第三螺旋桨21和该第四螺旋桨22的桨叶23转动方向相同，且该第一螺旋桨11和该第二螺旋桨12的桨叶13转动方向与该第三螺旋桨21和该第四螺旋桨22的桨叶23转动方向相反，从而使得各个支撑杆两端的垂直方向扭力达到平衡，进而避免了吊钩原地旋转现象。

下面以图4中所示塔吊吊钩的结构为例对吊钩的工作过程进行详细的说明。

如图4所示，将各个螺旋桨旋转时对各个支撑杆的作用力在空间直角坐标系中表示，其中，F₁、F₂分别表示第一螺旋桨11和第二螺旋桨12旋转过程中对第一支撑杆1两端产生的作用力，其方向分别指向X轴的正方向和负方向；F₃、F₄分别表示第三螺旋桨21和第四螺旋桨22旋转过程中对第二支撑杆2两端产生的作用力，其方向分别指向Y轴的正方向和负方向。为进一步对本公开中吊钩的工作过程进行详细描述，设变幅小车的第一位置为(X₁,Y₁)，吊钩的第二位置为(X₂,Y₂)。

在吊钩的第二位置和变幅小车的第一位置一致的情况下，即(X₁,Y₁)＝(X₂,Y₂)，此时控制器控制电机调整螺旋桨的转速，使其对支撑杆产生的作用力使吊钩保持在原地静止。为实现上述控制目的，可以通过控制器控制第一螺旋桨11和第二螺旋桨12以相同的速度顺时针旋转，相应地，控制第三螺旋桨21和第四螺旋桨22以相同的速度逆时针旋转。此时，在X轴方向上，由于第一支撑杆1两端所受的扭力大小F₁＝F₂，且该两力的方向相反，因此该吊钩在X轴方向上的受力平衡。在Y轴方向上，由于第二支撑杆2两端所受的作用力大小F₃＝F₄，且该两力的方向相反，因此，该吊钩在Y轴方向上的受力也平衡。所以，当吊钩所在的第二位置和变幅小车的第一位置一致时，可通过上述技术方案实现吊钩在原地静止。

在吊钩的第二位置和变幅小车的第一位置不一致的情况下，可以包括以下三种情形：

情形一：吊钩所在的第二位置的Y轴位置与第一位置的Y轴位置一致，而第二位置的X轴位置与第一位置X轴位置不一致。

此时，需要通过控制器控制电机调整第一螺旋桨11和第二螺旋桨12的转速，控制吊钩在X轴正方向或者负方向移动。

例如，当X₁>X₂且Y₁＝Y₂，此时需要通过控制器控制电机调整第一螺旋桨11和第二螺旋桨12的转速，进而控制吊钩向X轴正方向移动。比如，可通过控制器控制第一螺旋桨11顺时针加速旋转，而控制第二螺旋桨12顺时针减速旋转，使第一螺旋桨11和第二螺旋桨12螺旋桨对第一支撑杆1产生力的大小F₁>F₂，且由于Y₁＝Y₂，则F₃＝F₄，因此该吊钩被驱动朝向X轴正方向移动。

又如，当X₂>X₁且Y₁＝Y₂，此时需要通过控制器控制电机调整第一螺旋桨11和第二螺旋桨12的转速，使吊钩朝向X轴负方向移动。例如，可通过控制器控制第一螺旋桨11顺时针减速旋转，而控制第二螺旋桨12顺时针加速旋转，使第一螺旋桨11和第二螺旋桨12对第一支撑杆1的合力沿X轴负方向，即在力的大小上F₂>F₁，且由于Y₁＝Y₂，则F₃＝F₄。因此，该吊钩被驱动朝向X轴负方向移动。

情形二：吊钩所在的第二位置的X轴位置与第一位置的X轴位置一致，而第二位置的Y轴位置与第一位置的Y轴位置不一致。

此时，需要通过控制器控制电机调整第三螺旋桨21和第四螺旋桨22的转速，控制吊钩在Y轴正方向或者负方向移动。

例如，当Y₁>Y₂且X₁＝X₂，此时需要通过控制器控制电机调整第三螺旋桨21和第四螺旋桨22的转速，进而控制吊钩朝向Y轴正方向移动。比如，可通过控制器控制第三螺旋桨21逆时针加速旋转，而控制第四螺旋桨22逆时针减速旋转，使第二支撑杆2两端所受合力沿Y轴正方向，即在力的大小上F₃>F₄，且由于X₁＝X₂，则F₁＝F₂。所以，该吊钩被驱动沿Y轴正方向移动。

又如，当Y₂>Y₁且X₁＝X₂，此时需要通过控制器控制电机调整第三螺旋桨21和第四螺旋桨22的转速，驱动吊钩向Y轴负方向移动。比如，可通过控制器控制第三螺旋桨21逆时针减速旋转，而控制第四螺旋桨22逆时针加速旋转，使得第二支撑杆2两端所受的合力沿Y轴负方向，即在力的大小上F₄>F₃。且由于X₁＝X₂，则F₁＝F₂。所以，该吊钩被驱动沿Y轴负方向移动。

情形三：吊钩所在的第二位置的X轴位置和Y轴位置与第一位置的X轴位置和Y轴位置均不一致，即X₁≠X₂，且Y₁≠Y₂，此时，可以通过以下两种方式中的任一种对吊钩的位置进行调整。

一种方式是，先控制电机调节第一螺旋桨11和第二螺旋桨12的转速，驱动吊钩在X轴方向上移动，当吊钩在X轴方向上稳定以后再控制电机调节第三螺旋桨21和第四螺旋桨22的转速，驱动吊钩在Y轴方向上移动。

需要说明的是，上述对吊钩的位置在X轴和Y轴方向上的调整可以参考上述情形一和情形二，此处不再赘述。

另一种方式是，先控制电机调节第三螺旋桨21和第四螺旋桨22的转速，使吊钩在Y轴方向上移动，当吊钩在Y轴方向上稳定以后再控制电机调节第一螺旋桨11和第二螺旋桨12的转速，使吊钩在X轴方向上移动。

需要说明的是，上述对吊钩的位置在X轴和Y轴方向上的调整可以参考上述情形一和情形二，此处不再赘述。

进一步地，由于在吊钩周围存在遮挡物时，塔吊操作人员可能无法看清楚塔吊周围的环境情况，从而在对塔吊吊钩进行操作(如起吊或者放吊)时，影响操作的准确性以及作业效率。因此，为了方便塔吊操作人员看清楚塔吊吊钩周围的环境情况，在本公开另一实施例中，该塔吊吊钩还包括：设置在该支撑杆上的图像采集装置以及与该图像采集装置连接的显示器，该显示器用于显示该图像采集装置采集的图像。这样，塔吊操作人员可通过显示器上显示的图像，看清楚吊钩周围的环境，解决了由于遮挡物遮挡等原因造成视线不清楚的问题，同时能够提高塔吊司机起吊和放吊操作的准确度以及作业效率。

可选地，该图像采集装置包括摄像头。

本公开实施例还提供一种塔吊，包括上述所述的塔吊吊钩控制系统。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。