CN102815612B - 在设置过程期间监控起重机安全的方法以及起重机和起重机控制装置 - Google Patents

Abstract

一种在起重机的设置过程期间监控起重机安全的与角度相关的方法，其中，起重机具有传感器系统和起重机控制装置，起重机控制装置在设置过程期间从传感器系统接收一个或更多个测量值并将接收到的一个或更多个测量值与至少一个相应的极限值进行比较，并且在超出和/或低于一或更多个极限值时启动措施。

Description

在设置过程期间监控起重机安全的方法以及起重机和起重机控制装置

技术领域

本发明涉及一种监控起重机的起重机安全的方法，其中，该起重机具有传感器系统和起重机控制装置。

背景技术

过去最近的一段时间，对于起重机操作期间起重机的起重机安全的要求一直在增加，其部分地是由于新的法律规定。因此，现代起重设备具有用于在起重机操作期间监控起重机安全的起重机控制装置。各种传感器在起重机作业期间为起重机控制装置提供数据，该数据例如涉及单独的吊臂元件的角位置或涉及在单独的部件中传递的力。

起重机控制装置要求接收的数据能够表示起重机作业期间的载荷力矩极限，以预见起重机的倾斜或起重机的支承结构的失效并且在紧急情况下引入防范措施。对于这样的安全机构存在综合性法律规定和标准规程。

关于该方面，载荷力矩极限通常由检测测量值并将测量值发送到控制装置来确定。控制装置执行在起重机吊钩处悬挂的负载的计算，其中，控制装置计算出包括在测量值中的自身重量并且由此从测量参数的剩余余数来确定吊钩处的负载。在该观测过程中，必须观测自身重量的公差。在较低吊臂位置和吊钩处小负载的情况下——例如在安装或设置起重机时出现的情形——这些公差的影响都是不成比例的。

与通过控制装置监控的起重机作业相比，起重机的设置事先没有经历任何完整的监控。设置被理解为起重机的作业能力的建立，例如起重机从运输状态进入工作状态的组装。当起重机处于有效负载表格适于进行使用时，设置过程结束。

如上所述，对起重机操作方面的安全要求不断增强，以尽可能地降低操纵机械时所涉及的人员的危险。同时，由此已经设立了同样要求起重机设置过程期间的最大可能安全状态的新的规定。

然而，如新规定所要求的，如果现在设置过程也必须通过控制装置监控，则尽管起重机尚未处于满负荷状态，控制装置也必须已经在很早的时候就介入。其对于下述情形尤其必要，即，对于长的和重的吊臂有待安装以使用起重机可能的负载极限的越来越高要求的组装情形。

发明内容

因此，本发明将自身的目的设定为可以考虑到新增的规定并且开发一种在设置过程期间自动监控起重机安全的方法。设置过程期间的该自动监控应当特别地具有较高的精度，以便还能够安装关于起重机的有效载荷尽可能长且尽可能重的吊臂。

下文提出一种与角度相关的方法用于实现下述目的，该目的用于在设置过程期间监控起重机安全。根据本发明的方法要求起重机包括彼此通信的传感器系统和起重机控制装置。起重机构型与该方法的实施不相关；因此该方法能够被使用，而不需要对具有格构吊臂或伸缩吊臂的移动式起重机或静止式起重机等同的限定。

起重机控制装置在设置过程期间关于角位置从起重机的传感器系统接收一个或更多个测量值，并且将至少一个接收的测量值与至少一个相应的极限值进行比较。因此实现了根据本发明的与角度相关的监测。这种与角度相关的监测允许直接使用测量值，而不计算出吊钩上的载荷。

与角度相关的方法的优点是：也可以在控制装置中考虑在吊臂的设立方面的负角度。由于相对于水平面吊臂的负角度产生与相对于水平面的相应正角度相同的外伸，因此不可以利用仅与外伸相关的计算。此外，在吊臂系统的较低角位置的情况下，由于几何关系，角度的变化仅产生外伸方面的小的改变，其导致有效负载的较精确的的成像。

如果接收的测量值超出或低于相应的极限值，则在设置过程期间通过起重机控制装置启动措施。

优选地，接收的测量值可以被理解为实际值，该实际值由控制装置通过与相应的极限值进行比较来被分析。

起重机控制装置能够根据比较结果启动响应。适合的响应优选地可以是设置过程期间至少一个起重机运动的速度的降低或完全的紧急停止。还能够设想的是，根据比较结果通过输出至少一个听觉和/或视觉警报信号进行响应。

诸如红色或黄色之类的信号颜色适合作为警报信号，警报信号在设置过程期间以容易觉察到的方式用信号向起重机操作人员表示危险源的发生。

一个或更多个极限值优选地以表格形式直接地存储在起重机控制装置中或可以由起重机控制装置从外部存储介质调用。表格优选地包括依据设置状态的极限值并且具有用于起重机在特定时间点所采用的设置状态的特定极限值的特征。

依据设置状态的极限值，除了在特定的时间点被采用并且特别在设置过程期间可移动的例如吊臂系统的起重机元件的位置之外，还涉及预先选择的具体设置构型，即，起重机的组装的吊臂组合。依据设置状态的极限值因此随着在设置过程期间单独的起重机部件的每一可能的运动进程而变化。依据设置状态的一个或更多个单独的极限值因此在每个可能的时间点为尽可能高的分辨力而存在。

在这一点上，可以设想到的是，依据设置状态的单独的极限值进入表格内，用于所有可能的设置状态，即，吊臂位置或吊臂组合。由于在设置过程期间有效组合可能性的可能数量，因此需要极大数量的表格条目。针对该背景，为特定设置状态存储特定选择的依据设置状态的极限值，以及从借助于数学计算方法设定的现有数据判定剩余的和绝对必要的依据设置状态的极限值是权宜之计。有利地，可以在考虑现有的依据设置状态的极限值的同时，通过插值法根据设置状态得出关于必须的和未知的极限值的结论。

起重机的传感器系统通常包括一个或更多个传感器，所述一个或更多个传感器设置在不同点处，特别是与设置过程有关的点处，并且将一个或更多个测量值持续地传输给起重机控制装置以监控安全。构造用于检测保持力的一个或更多个传感器优选地附接到至少一个可移动吊臂元件。引入到拉索构架中的力优选地通过测力传感器被检测。其根据设置状态可以通过在朝向主吊臂的拉索中的测力传感器来进行，或者还可以在吊杆构型的起重机中，通过在朝向吊杆吊臂的拉索中的测力传感器来进行。

同时，已经证明，有利的是在具有伸缩吊臂的起重机构型中在升降动力缸的附近进行力的测量，以向起重机控制装置提供所需要的测量的可移动吊臂元件中的保持力，以便监控起重机安全。

此外，存在这样的可能性，通过相应传感器或测力传感器测量朝向升降空中传送吊臂的拉索中的力以及朝向主吊臂的升降绳索装置的拉索中的力，并将测得的力传输给起重机控制装置。关于这一点，必须指出的是，单独的传感器或测力传感器的存在取决于相应的起重机构型。因此，权宜之计是，起重机控制装置已知这样的信息并且所述起重机控制装置仅需要和考虑基于该信息比较与相应构型相关的力或表示它们的值。

在起重机的吊杆操作中，由吊杆压载物引入到吊杆吊臂中的力也可以是可能的测量值，该测量值由传感器系统提供给起重机控制装置。

在该方法的另一有利实施方式中，可以设置，起重机控制装置从至少一个角度传感器接收至少一个测量值，并利用该测量值与适合的极限值进行比较。一种可行方案是传感器系统包括一个或更多个角度传感器，所述一个或更多个角度传感器确定，例如，一个或更多个活动起重机元件，特别是吊臂元件的角位置。优选地，水平面选择为用于确定角度的基准线。

优选地，主吊臂和/或升降空中传送吊臂和/或吊杆吊臂或起重机底架的角位置作业特定的测量值考虑。

可选地，可以在设置期间附加地考虑通过传感器系统程序判定的风力强度，以便判定起重机安全。判定的测量值同样可以与相应极限值进行比较或还可以以其它方式被考虑为起重机安全的判定。

优选地，根据本发明的方法不仅可以确定极限值的超出或不足，而且可以根据一个或更多个比较识别倾斜和/或单独的起重机部件的材料过载的潜在的风险。另外还存在的可能性是，通过利用关于履带式起重机的根据本发明的方法识别允许的地面压力的超限。识别到的事件优选地启动适合的措施作为响应。在设置过程期间的起重机控制装置的适合控制和/或正常措施可以作为响应，或可替代地或另外地，可以启动听觉的或视觉的警报信号的输出。

可选地，必要的是向起重机控制装置提供关于计划的起重机构型的数据，其允许判定或计算倾斜的、材料过载的和超出允许的地面压力的潜在风险。在该方面，特别是关于使用的起重机压载物的类型和/或起重机重量和/或起重机占用空间的几何尺寸的信息非常重要，这些信息同样地应用于所使用的吊臂组合。优选地通过使用者的输入手动地提供给起重机控制装置的这些数据与通过传感器系统持续地提供给起重机控制装置的数据的组合，结合与一个或更多个极限值的后续比较，允许对倾斜和/或材料过载和/或超出允许的地面压力的潜在风险进行可靠的和足够精确的识别。

起重机控制装置优选地处理关于保持力的一或更多个测量值并将所述测量值转换为实际有效载荷。此外，起重机控制装置将相关联的与角度有关的最大允许极限值转换为最大可能的有效载荷。这些值中的至少一个以容量条的形式被显示。特别优选地，两个值彼此相关地被显示。

本发明还涉及一种起重机，特别地涉及移动式起重机或履带式起重机，该起重机包括伸缩吊臂或格构吊臂。根据本发明，起重机具有传感器系统和起重机控制装置，该起重机控制装置用于实施在有利实施方式之一中的前述的根据本发明的方法和。在该方面，根据本发明的起重机明显地具有与根据本发明的方法相同的优点和性质，从而在这一点上省去重复描述。

有利的是，起重机包括一个或更多个设置的测力传感器和/或角度测量仪和/或风力计，它们与起重机控制装置通信并且提供技术要求以便实施根据本发明的方法。

此外，本发明涉及一种用于起重机，特别是用于根据上述实施方式的起重机的起重机控制装置，其中，该起重机控制装置构造用于根据所述优选实施方式之一实施根据本发明的方法。

附图说明

将参照附图中示出的实施方式详细描述本发明的其它优点和细节。在附图中示出：

图1为根据本发明的移动式起重机的侧视图，其具有伸缩吊臂和用于实施根据本发明的方法的起重机控制装置；

图2为履带式起重机的侧视图，其具有格构吊臂和吊杆吊臂以及用于实施根据本发明的方法的起重机控制装置；

图3为又一履带式起重机的侧视图，其具有格构吊臂的和用于实施根据本发明的方法的起重机控制装置；

图4为移动式起重机的侧视图，其具有格构吊臂和用于实施根据本发明的方法的起重机控制装置；以及

图5为移动式起重机的侧视图，其具有长的空中传送吊臂和用于实施根据本发明的方法的起重机控制装置。

具体实施方式

本发明提供方法，用于独立于所选择的起重机构型并且在设立期间监控起重机。在该方面，使用了无论以什么方式存在于起重机上的传感器，所述传感器对于在起重机操作期间监控起重机安全通常是有效的。

图1示出具有伸缩主吊臂52以及附接到伸缩主吊臂52的可升降空中传送吊臂56的移动式起重机。主吊臂52可以借助于升降动力缸70绕水平升降轴线升起。为确定主吊臂52的所需要的保持力，将与移动式起重机的起重机控制装置通信的载荷传感器1c设置在升降动力缸70处。

又一测力传感器2存在于升降空中传送吊臂56的拉索55的区域中。测量的力的值同样提供给起重机控制装置。

所选择的并且在图1中可见的、被示出的移动式起重机的起重机构型的信息对于所使用的起重机控制装置来说是可获得的，并且该信息在通过使用者输入设置程序开始之前传输到起重机控制装置或者该信息已经通过工厂交货预设被编程。对指定的数据进行考虑有这样的结果：起重机控制装置仅期望并用于：随后评估与关于使用的起重机构型相关的实际存在的测力传感器的测量数据。自然同样可以设想到具有起重机构型的自动识别功能的起重机控制装置。

除了测力传感器之外，考虑在移动式起重机的吊臂系统中存在角度传感器，通过角度传感器的信号，一个或更多个用于随后的评估的测量值在设置过程期间提供给起重机控制装置。由于在负载下每个吊臂都会变形，因此，角度数据在设置过程期间对材料负载的监控起决定性的作用。

为此，起重机控制装置利用设置在主吊臂52中的角度测量仪11、11'以及固定在升降空中传送吊臂56中的角度测量仪10、10'。可移动吊臂元件的角度可以通过这些角度测量仪与作为基准线的水平线60相关地进行设定，并且可以由控制装置评估。

此外，还设置用于确定风力的传感器。可选地，底架41的当前的角位置可以在设置过程期间被检测并传送到控制装置。

起重机控制装置，特别是，起重机的载荷力矩极限，现在使用由以上描述的传感器传送的值，以在设置期间尽可能地保证起重机安全。起重机控制装置接收一个或更多个表格，该表格具有对于所有测量点的匹配的极限值，其作为在设置期间不能被超出的新的输入。这些表格存储在起重机控制装置的存储器中。

可能的是，表格提供所有的吊臂组合或吊臂位置的所有极限值，然而，由于大量可能的组合和位置，其会导致难处理的数据流。对于该情形，起重机控制装置已知一种计算方法，该计算方法根据具有足够精度的装配状态通过从现有的基本极限值的插值来确定剩余的和迫切需要的极限值。因而，可以在整个设置过程期间的每个时间点有效地比较测量的和计算的状态。

本发明单独的方法步骤可以概括如下：

1.将当前起重机构型上的数据提供给起重机控制装置。这些数据特别地包括：关于旋转平台42上所使用的压载物43的信息以及诸如起重机重量或起重机的占用空间之类的其它特征值。

2.通过测力传感器1c检测伸缩吊臂52中所需要的保持力，并且在设置过程期间将当前测量值持续地传输给起重机控制装置。

3.所有的角度测量仪10、10'、11、11'都将当前测量值持续地提供给起重机控制装置，当前测量值还可以特别地包括用于常规的起重机操作的相当不确定的负角度。负角度是关于水平平面60的。

4.此外，另外的传感器值可以用于表示风力的特性，以及例如，描述起重机的当前倾斜度的倾斜传感器的测量值。

5.将匹配极限值从存储于起重机控制装置中的表格中取出，并且按照表格中现有样本点的需要通过插值法计算根据设置状态的另外的极限值。

6.将测力传感器和单独的角度传感器各自输送的实际值与当前设置状态的匹配极限值进行比较，当前设置状态的匹配极限值都是上面依据当前起重机位置，特别是吊臂位置选择的。

7.作为比较的响应通过控制装置可选地实行适合的措施。例如，通过将起重机在设置过程期间的运动速度减小至停止当前的起重机运动，可防止倾斜或材料过载的潜在风险。也可以输出视觉警报信号，特别是黄色或红色的警报信号，可选地，警报信号通过听觉的警报音响被放大。

根据本发明的方法可以独立于所选择的构型来实施。图2示出具有主格构吊臂52和可升降空中传送吊臂56的履带式起重机。在该起重机构型中，朝向吊杆吊臂54的拉索53中的测力传感器1b用于确定保持力。

如在图1的实施方式中，测力传感器2同样确定升降空中传送吊臂56的拉索55中的力。此外，设置有测力传感器3，测力传感器3具体地确定吊杆操作中朝向主吊臂52的升降绳索组合的拉索57中的力。

对于吊杆压载物的操作非常重要的测力传感器4检测吊杆压载物58引入到吊杆吊臂54中的力。吊杆压载物58可以具有压载箱或也可以是附图中示出的悬挂压载物。由于压载箱可能不会从地面升起并且从吊杆头到悬挂压载物的间隔一定是能够变化的，因此力通过缸体59传递。

关于对单独的角度传感器10、10'、11、11'的测量值进行考虑，图2的履带式起重机在吊杆吊臂54处具有另外的角度测量仪12、12'，角度测量仪12、12'确定吊杆吊臂54相对于水平面的当前角度。

与该方法有关的其它起重机元件相应于图1的起重机的元件并且因此以相同的附图标记来表示。依据本发明的方法的过程根据图1的起重机的前述说明，通过图2中示出的起重机的起重机控制装置来实施，在该情况下，使用图2的起重机的相应测力传感器或载荷传感器的测量值。

此外，根据本发明的方法允许针对非常大的地面压力固定示出的履带式起重机，为此，起重机控制装置内单独的几何数据的知识是需要的。具体地，起重机控制装置基于已知的履带几何形状知道确切的占用空间，确切的占用空间通常通过前一使用者的输入来告知并且通过单独的传感器值传输到起重机控制装置被提供关于施加的力和扭矩的信息，其中，用于地面压力计算的缺失值来源于现有的起重机构型。这些包括：例如，使用的中心压载物以及起重机的其它固有的重量。起重机控制装置可以在设置过程期间基于指定的信息确定当前的地面压力，并且可以将当前的地面压力显示在起重机驾驶室中。

图3和图4示出可能的起重机构型，其一方面是被示出具有格构吊臂52的履带式起重机，并且另一方面是图4中示出的具有安装的格构吊臂52的移动式起重机。在该起重机构型中，引入到主吊臂52中的保持力通过朝向主吊臂的拉索51中的测力传感器1a确定。除了对力进行测量之外，借助于角度传感器11、11'进行主吊臂相对于水平面的角度的测量。与图1和图2的前述实施方式相比，仅测力传感器1a的测量数据以及角度传感器11、11'的测量数据用于实施该方法，如果必要的话，可选地使用风力传感器以及另外的倾斜传感器的测量值。

由于起重机中出现的力针对于理论上计算的极限值被直接地进行监控，因此可以保证起重机监控中的最大精度。例如，可能通过成冰作用而引起的吊臂系统处的附加的重量能够被可靠地识别，并且在某些情况下能够导致各种警报信号的输出或导致设置过程的异常。由于错误的输入被立即得到识别，因此该方法确定实际引入到起重机中的力以及关于力值的偏差，从而可以提供防止关于吊钩类型的下滑轮组的信息的错误输入的安全性。

起重机配置的快速和安全的计划对于起重机配置来说是必须的。该计划拟定选择哪种吊臂组合，特别是，关于选择的吊臂长度和吊臂系统的可能负载，以及起重机配置需要哪种压载重量。

但是，可能出现安装所需要的吊臂组合比起重机作业本身需要更大的压载重量的情况。因而，有利的是，是否完整的设置过程也包括在起重机配置的计划中。然而，在某些情形下会出现：吊臂组件无法利用出现在建筑工地上的压载物来安装的情况。为此，必须从计算出的最大允许力重新计算例如主吊臂和钩型底部滑轮组的重量。

图5中示出在安装期间具有空中传送吊臂56的起重机构型。此处空中传送吊臂56置于小车70上。力在1c和2处被检测并且提供给控制装置。根据本发明的与角度相关的方法另外地允许监控在小车70上的对空中传送吊臂56的最小和最大支承载荷。此处，由小车70承受的支承力可以通过在2和1c处的测量值来确定。该支承力例如对于吊臂系统的横向引导以及对于拉索杆55的下垂都至关重要。

Claims (23)

1.一种在起重机的设置过程期间监控起重机安全的与角度相关的方法，其中，所述起重机具有传感器系统和起重机控制装置，所述起重机控制装置在所述设置过程期间从所述传感器系统接收一个或更多个测量值并将接收到的所述一个或更多个测量值与至少一个对应的极限值进行比较，并且在超出和/或低于所述极限值时启动措施。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个对应的极限值是与角度相关的极限值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将依据设置状态的一个或更多个极限值存储于表格中且能够被调出，并且将在相应设置状态下接收到的所述一个或更多个测量值与依据所述设置状态的相应的所述一个或更多个极限值进行比较。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，利用一个或更多个存储的极限值计算出依据所述设置状态的一个或更多个极限值。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于插值法确定依据所述设置状态的一个或更多个极限值。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其特征在于，可移动吊臂元件处的保持力通过所述传感器系统被判定为所述测量值，并且被传输到所述起重机控制装置。

7.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其特征在于，朝向主吊臂的拉索中的保持力、和/或朝向吊杆吊臂的拉索中的保持力、或在伸缩吊臂中的保持力通过所述传感器系统被判定为所述测量值。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述传感器系统位于所述伸缩吊臂的升降动力缸处或所述伸缩吊臂的升降动力缸的附近。

9.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其特征在于，朝向升降空中传送吊臂的拉索中的力、和/或朝向主吊臂的升降绳索组件的拉索中的力通过所述传感器系统被判定为所述测量值，并且被传输到所述起重机控制装置。

10.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其特征在于，在利用吊杆吊臂的起重机操作中，吊杆压载物引入到所述吊杆吊臂中的力通过所述传感器系统被判定为所述测量值，并且被传输到所述起重机控制装置。

11.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其特征在于，一个或更多个起重机构件的角位置通过所述传感器系统被判定为所述测量值，并且被传送到所述起重机控制装置，其中，朝向水平面的至少一个角度被判定为基准线。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述一个或更多个起重机构件是吊臂元件。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，判定主吊臂的角位置、和/或升降空中传送吊臂的角位置、和/或吊杆吊臂的角位置、和/或底架的角位置。

14.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其特征在于，风力强度通过所述传感器系统被判定为测量值，并且被传送到所述起重机控制装置。

15.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其特征在于，关于有计划的起重机构型的数据、和/或关于起重机重量的数据、和/或关于起重机占用空间的数据、和/或关于吊臂组合的数据对于所述起重机控制装置是已知的，并且所述起重机控制装置在所述设置过程期间仅需要来自所述传感器系统的与该方面相关的测量值。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述关于有计划的起重机构型的数据是关于所使用的起重机压载物的数据。

17.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其特征在于，至少一个起重运动的紧急停止和/或速度减小在所述设置过程期间作为措施发生、和/或产生至少一个听觉的和/或视觉的警报信号的输出。

18.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其特征在于，所述起重机控制装置识别倾斜和/或材料过载和/或超出允许的地面压力的风险并且在适合的情况下指示倾斜和/或材料过载和/或超出允许的地面压力的风险，并且显示出相应的响应。

19.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述起重机控制装置处理与所述保持力相关的所述一个或更多个测量值，并且将所述一个或更多个测量值转换为实际的有效载荷；所述起重机控制装置将与角度相关的最大允许极限值转换为最大可能的有效载荷，然后以容量条的形式显示至少一个值。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述起重机控制装置以容量条的形式显示彼此相关的两个值。

21.一种起重机，所述起重机具有传感器系统和用于实施根据权利要求1至20中的任一项所述的方法的起重机控制装置，其中，所述传感器系统包括一个或更多个测力传感器和/或角度测量仪和/或风力计，所述一个或更多个测力传感器和/或角度测量仪和/或风力计设置在所述起重机处并与所述起重机控制装置通信。

22.根据权利要求21所述的起重机，所述起重机是具有伸缩吊臂或格构吊臂的移动式起重机或履带式起重机。

23.一种用于根据权利要求21或22所述的起重机的起重机控制装置，所述起重机控制装置用于实施根据权利要求1至20中的任一项所述的方法。