起重機吊掛安全脫落遙控裝置之研發

Abstract

掛載脫離裝置，為搭配塔式起重機在吊掛物體時所使用的掛載設備，目的在使起重機能安全且順利地吊掛起所需搬運之物體，以便將其移動至所需之位置。 現今大部分的掛載脫離裝置，乃是採用由操作人員拉動開關，使起重機與吊掛物體產生脫離，但此方式仍有許多不便之處及潛在危險存在。 有鑑於此，本論文最大的目的即在研發一套遙控式的「掛載自動脫離裝置」。此裝置乃是採用8051微控制晶片作為整個系統控制時序之核心，並透過無線電式發射、接收模組，使得操作員得以在遠端操縱裝置；如此即可使得人員遠離危險，減少職業災害的發生。另外，此裝置之另一特色為: 操作時不受限於操作鋼索的長度，而有因吊掛物體過長，無法掛上或卸下起重機的狀況發生，故可節省人力資源及作業時間，以提高整體的工作效率。 所以，本論文主要在研究各種可行的設計方式，並以安全、易製造、省錢與營建自動化的目的為出發點，設計新的機構與電路控制系統，以便改良現有的機械式脫離裝置，發揮機電整合的優點，達到既實用又安全的目標。

The payload-released-device is a very important equipment for tower crane maneuvering. The purpose of the device is to transport the payload safely and successfully to the desired location. For now, most of the existed payload-released-devices are operated manually which gives inconveniences and dangers during the operations in construction sites. The purpose of the paper is to develop a remote control payload- released-device that can reduce the operation time. Furthermore,operators could operate the device at a far distant that can prevent dangers and decrease the case of occupational disaster. In addition, the lack mechanical cable as the traditional device that could increase the efficiency and working feasibility for different working conditions. Thus, the present paper is focus on researching for different designs that are suited for convenience, ease to manufacture, failure to safety, and low cost. 英文摘要………………………………………………………………………ii 誌謝………………………………………………………………………iii 目錄……………………………………………………………………………iv 表目錄………………………………………………………………………...vii 圖目錄………………………………………………………………………..viii 第一章 緒論…………………………………………..………. 1 1.1 研究背景………………….……………………….…. 1 1.2 研究動機與目的………….………………………….. 3 1.3 研究項目………….………………………………….. 3 1.4 論文內容摘要………………………………………... 4 第二章 掛載脫離裝置之基本介紹…………………………... 6 2.1 塔式起重機之用途與架構…………………………... 6 2.2 傳統掛載脫離裝置之介紹…………………………... 9 第三章 吊掛安全脫落裝置之機構設計……………………. 11 3.1 新式吊掛安全脫落裝置之機構介紹…….………… 11 3.1.1 裝置外觀……………….…………………………… 11 3.1.2 裝置之使用方式及運作情形………………………. 25 3.1.3 裝置之機構設計特點………………………………. 27 3.2 吊掛安全脫落裝置之理論分析……………………. 28 3.2.1 裝置材質及其基本性質與尺寸……………………. 29 3.2.2 基本理論分析………………………………………. 29 3.2.2.1 裝置基本受力狀況之分析…………………………. 29 3.2.2.2 裝置破壞分析…………………….…...……………. 32 3.2.3 電腦模擬分析………………………………………. 34 第四章 吊掛安全脫落裝置之控制系統設計………………. 39 4.1 遙控裝置面板之簡介………………………………..39 4.1.1 Prototype_Ⅰ之遙控面板介紹……………………... 39 4.1.2 Prototype_Ⅱ之遙控面板……………………………41 4.2 LCD遙控裝置面板顯示之意義…………………….42 4.2.1 Prototype_Ⅰ之控制系統……………………………42 4.2.2 Prototype_Ⅱ之控制系統……………………………44 4.3 遙控系統之操作特性………………………………..45 4.4 遙控系統之基本邏輯運作方式……………………..47 4.4.1 控制系統之動作時序………………………………..47 4.4.2 遙控端與兩制動端之溝通時序……………………..48 4.4.3 裝置在各狀態下執行命令之動作情形……………..50 4.5 兩雛形自動掛載脫離裝置之主要差異……………..51 4.6 控制系統之電路組成與中斷功能的使用…………..52 4.6.1 基本電路組成………………………………………..52 4.6.1.1 電路主要元件及功用………………………………..52 4.6.1.2 8051單晶片控制單板……………………………….52 4.6.2 控制程式內中斷功能的使用………………………..54 4.7 控制程式之設計流程………………………………..55 4.8 極限開關的彈跳現象與解決之道…………………..66 第五章 裝置各部名稱與實驗結果…………………………..68 5.1 新式掛載脫落裝置成品之介紹……………………..68 5.2 新式掛載脫落裝置之整合測試……………………..73 第六章 結論與展望…………………………………………..76 6.1 結論…………………………………………………..76 6.2 未來工作與展望……………………………………..76 參考文獻………………………………………………………...79 附錄……………………………………………………………...80