CN103764539A - 起重机的负载承受器上的负载测量 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于测定作业技术装置的作用在负载承受器上的力的装置，所述负载承受器相对作业技术装置的组成部件可运动地设置，其中，设置有测定作用在负载承受器上的力的传感器装置；设置有传输装置，所述传输装置将由传感器装置产生和发出的表示所述力的信号无线传输给作业技术装置的控制装置；并且在负载承受器上设置有供能装置，所述供电装置至少为传感器装置和/或传输装置供电。

Description

起重机的负载承受器上的负载测量
技术领域
本发明涉及一种根据独立权利要求的前序部分的相应特征的用于测定作业技术装置、如起重机、吊车或类似物的作用在负载承受器上的力的方法及用于实施该方法的装置。
本发明尤其是涉及移动式机械、如吊车的负载承受器上的直接负载测量。但它也适用于固定式设施。负载承受器通常是钩子或其它类似的机械装置。
背景技术
为了作业技术装置的运行、即不仅为了正常运行而且也出于安全角度必然要求当负载承受器相对作业技术装置的组成部件可运动地设置并且也进行运动时，能够检测作用在该负载承受器上的力。对作业技术装置的运行、尤其是对吊车的运行、此外尤其是在安全方面对负载力矩限制和作用范围而言重要的是：应知道作用在负载承受器上的力、尤其是应被运输的悬挂在负载承受器（钩子）上的负载。除此之外当然重要的还：应知道其它参数、例如吊车悬臂的调整角（Anstellwinkel）、悬臂长度、风速、温度或类参数。由所有这些检测到或手动设定的值、尤其是运行参数来测定作业技术装置的运行、尤其是其作用范围和其负载力矩限制。这意味着，根据所测定的值得到作业技术装置的允许作用范围和不允许作用范围。在此，作用在负载承受器上的力的运行参数是多个运行参数之一、但同时也是一个重要的运行参数。因为如果例如在应用于吊车中时应表明悬挂在钩子上的负载根据悬臂长度并且根据悬臂的调整角将导致吊车翻倒，那么基于检测到的作用在负载承受器上的力必须通过控制装置避免该负载继续运动或可能被承收。
因此必须要检测作用在负载承受器上的力。
已经已知了用于测定作业技术装置的作用在负载承受器上的力的方法和装置，其中，不是直接测定在负载承受器上的负载，而是由作业技术装置的其它检测到的或预先设定的运行参数来间接测定。虽然这在一定程度上令人满意，但始终存在不足，即，间接测定的作用在负载承受器上的力很不精确并且因此具有高的误差范围。在检测间接计算负载的运行参数时可能出现时间延迟，使得间接测定的负载并不总是代表实时存在的负载。此外，检测这种运行参数——以便基于其间接进行负载测量——可能意味着高的费用。
发明内容
因此，本发明的目的在于：提供一种用于测定作业技术装置的作用在负载承受器上的力的方法及用于实施该方法的装置，借助它们能够可靠、迅速且简单地检测负载并且将其提供给控制装置以便进一步处理。
该目的通过独立权利要求的特征得以实现。
根据本发明的装置设定：设置有测定作用在负载承受器上的力的传感器装置；设置有传输装置，该传输装置将由传感器装置产生和发出的表示力的信号无线传输给作业技术装置，并且此外在负载承受器上设置供能装置，所述供能装置至少为传感器装置和/或传输装置供电。
通过直接设置在负载承受器上并且测定作用在该负载承受器上的力的传感器装置直接在负载的产生位置上测定负载并且无需如现有技术中那样间接由其它参数测定。由此可以极其迅速并且还可靠及精确地提供作用在负载承受器上的力。传感器装置发出代表在负载承受器上的力的信号。因为负载承受器相对作业技术装置的组成部件可运动地设置，有利地进一步设定：传输装置将由传感器装置发出的信号无线传输给作业技术装置的控制装置。由此可省却电线，其在负载承受器与作业技术装置的组成部件之间的相对运动的情况下可能根本无法使用或将承受高的磨损。因此，当负载承受器是设置在钩绳上的钩子并且钩绳在一个端部上经由吊车悬臂的顶端上的转向辊被导向时，在实践中不能连线地实施信号传输。通常传感器装置和/或传输装置需要供电，基于负载承受器与作业技术装置的组成部件之间的相对运动从作业技术装置向负载承受器的供电即使可能也是十分困难的。因此进一步有利的是：在负载承受器上设置供能装置，所述供能装置至少为传感器装置和/或传输装置供电。由此负载承受器连同传感器装置、传输装置以及供能装置一起以有利的方式构成一个独立的单元，借助该单元能够迅速、可靠并且主要是直接地测定作用在负载承受器上的力并将其传输给作业技术装置的控制装置。根据传输装置的设计，传感器信号并非必须传输给设置在作业技术装置中或上的控制装置，而也可以在必要时传输给独立于此的控制装置，该控制装置并不设置在作业技术装置中或上。
在本发明的改进方案中，传感器装置和/或传输装置构造成用于借助声表面波技术来测定所述力和/或借助声表面波技术来传输所述信号。由此以有利的方式提供一种技术，借助该技术可以测定作用在负载承受器上的力和/或将代表负载的信号通过作业技术装置的组成部件传输给控制装置。
相对SAW技术备选的或补充的是：所述传感器装置可以构造为应变片。同样备选或补充的是：传输装置构造为例如根据IEEE-802-标准（尤其是WLAN）的无线电传输装置。相应备选方案的优点在于：一方面为了检测作用在负载承受器上的力可以使用传统技术、如应变片。同样无线电传输作为用于传输传感器信号的代替SAW技术的备选方案可供作为检验（probate）装置。此外，为了确定作用在负载承受器上的力也可以冗余地使用SAW技术、或冗余地使用应变片或同时使用SAW技术和应变片。这个变型方案的优点在于冗余地测定作用在负载承受器上的力。一般来说，这通过两个相同的测量原理（例如两个具有的应变片）或通过两个不同的测量原理（例如一个是SAW技术而一个是应变片）来进行。这样在安全角度方面确保可靠地测定作用在负载承受器上的力。这同样地适用于传输路径或者传输装置。在此也可以冗余地使用两种相同的技术（例如冗余地使用SAW技术或无线电传输技术）或冗余地使用两种不同的传输路径和/或传输装置（例如一个是通过作业技术装置的组成部件的SAW技术而一个是无线电传输技术）。上面所描述的有关传感器装置和传输装置的传感器技术和传输技术仅仅是示例性的并且没有限制作用，因此也可以备选或补充地使用不同于上述技术的其它传感器装置或者其它传输装置。
在本发明的改进方案中，负载承受器上的供能装置构造为干电池、蓄电池或者太阳能电池。这些列举也并非限制性的，因而也可使用其它供能装置，其适合并且构造为用于直接在负载承受器上至少为传感器装置和/或传输装置供电。使用干电池的优点在于干电池寿命长并且可迅速更换。由于这与固定成本有关，作为备换方案可考虑使用蓄电池，蓄电池可反复充电以便在负载承受器上供电。由于这种蓄电池的充电有可能在作业技术装置运行时构成时间限制，所以还可以进一步想到将供能装置构造成太阳能电池。通过这种太阳能电池最大程度地保证永久供电。当太阳能电池基于黑暗、遮挡或类似原因不能供电时，可以以被证明有效的方式考虑能量存储器（例如蓄电池、电容器或类似物）作为缓冲器。
概括来说上述说明涉及具有负载承受器的作业技术装置，其中，力作用在该负载承受器上并且该负载承受器相对作业技术装置的组成部件可运动地设置。有利的是将根据本发明的装置或者根据本发明的方法应用在移动式或固定式吊车中，其中，负载承受器是设置在吊车绳上的钩子并且该钩子借助吊车绳而可以在吊车的悬臂上相对该悬臂运动。移动式吊车例如是汽车起重机，固定式吊车例如是可架设在建筑工地上的格子形桁架起重机（Gittermastkran）、码头起重机或类似起重机。负载承受器并非必须总是一个单个的钩子，而也可以构造为专用的负载承受器（例如用于承受集装箱）。同样作业技术装置、尤其是吊车的组成部件并非必须总是悬臂，而也可以是另一构件。这同样适用于吊车绳，其可以是一根，但往往是多根（根据滑轮原理）。
附图说明
用于实施该方法的装置在唯一的附图中示出并在下面加以说明。
具体实施方式
附图示意性示出负载承受器1连同其组成部件以及作业技术装置2连同其组成部件、尤其是用于控制该作业技术装置的运行的控制装置。
负载承受器1除了未示出的机械部件（如本来的吊钩）外还包括传感器装置11，在其中为了检测作用在负载承受器1上的力而使用技术如DMS（应变片）、SAW（声表面波）或其它技术。传感器装置11发出信号，该信号输送给单元12、尤其是模拟和/或数字的分析处理单元。在该单元12后可以、但并非必须连接数据预处理装置13。在该数据预处理装置13中例如可以进行传感器装置11的或者单元12的输出信号的可信度测试。传感器装置11的或单元12的或（如在此示出的）单元13的输出信号被提供给传输装置14的输入端。借助该传输装置14将传感器装置11的代表作用在负载承受器上的力的信号经由传输路段3无线传输给作业技术装置2的控制装置中的对应的数据传输装置21。这表示，传输装置14和数据传输装置21为了借助无线电传输进行无线数据交换而具有相应的发送和接收装置。在借助SAW技术的数据传输中无需所述发送和接收装置。由数据传输装置21接收的数据可以被、但并非必须被传输给数据预处理装置22。数据传输装置21的或数据预处理装置22的输出信号被提供给作业技术装置的控制单元23以用于其运行。由于原则上已知作业技术装置如何根据检测到的运行参数（但到目前为止仅借助间接的负载测量）来运行，所以无需相关描述。数据传输装置21（或数据预处理装置22）的数据还可以被输送给过载保险装置24（例如负载力矩限制装置）。借助这种同样已知的负载力矩限制装置可以实现的是：作业技术装置借助控制装置23可以仅在允许的作用范围内运行。如果有必要或期望，也可以在负载指示器25中显示所检测的和传输的传感器装置11的已知表示作用在负载承受器上的力的信号。
在唯一的附图中仅示出并且在上面于此有关地说明，在检测和传输路径上检测作用在负载承受器上的力并将其无线传输给作业技术装置2的控制装置以便在那里进行进一步处理。这对于一些应用目的可能是足够的。但通常要求检测和传输值冗余地、也就是说至少两次地并且彼此独立地运行输出，以确保在故障情况下在检测负载和/或将负载传输给控制装置时可以产生作业技术装置的安全关键性状态。这两个检测和传输路径的构造可以是相同的或彼此不同。
下面换种表述来简要说明现有技术和本发明。
涉及的是移动式机械的负载承受器上的直接负载测量。但也适用于固定式设施。负载承受器通常是钩子或其它类似的机械装置。迄今为止还没有一种可用的方法提供这样的功能。目前原则上在技术上可实现负载测量。但其因至今缺乏负载值（或直接对应的物理量、如电压、电流或数字）的传输原理而未实现。作为负载测量在此使用如DMS（应变片）、SAW（声表面波）技术或其它技术。
本专利描述了结合模拟/数字的分析处理和传输单元和用于向负载承受器上的所有电子元件供电的“独立”和“必需”的供电装置的物理负载测量的应用。独立的供电装置依赖于现有结构并且因此是专用的。
附图标记列表
Figure BDA0000470867650000061
Figure BDA0000470867650000071

Claims (10)

1.用于测定作业技术装置的作用在负载承受器上的力的装置，所述负载承受器相对作业技术装置的组成部件可运动地设置，其特征在于，设置有测定作用在负载承受器上的力的传感器装置；设置有传输装置，所述传输装置将由传感器装置产生和发出的表示所述力的信号无线传输给作业技术装置的控制装置；并且在负载承受器上设置有供能装置，所述供能装置至少为传感器装置和/或传输装置供电。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述传感器装置和/或传输装置构造成用于借助声表面波技术来测定力，和/或借助声表面波技术来传输信号。
3.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述传感器装置构造为应变片。
4.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述传输装置构造为无线电传输装置。
5.根据上述权利要求之一的装置，其特征在于，传感器装置和/或传输装置冗余地存在。
6.根据上述权利要求之一的装置，其特征在于，所述供能装置构造为干电池、蓄电池或者太阳能电池。
7.用于测定作业技术装置的作用在负载承受器上的力的方法，所述负载承受器相对作业技术装置的组成部件可运动地设置，其特征在于，借助传感器装置来测定作用在负载承受器上的力，传输装置将由传感器装置产生和发出的表示所述力的信号无线传输给作业技术装置的控制装置，并且在负载承受器上，供能装置至少为传感器装置和/或传输装置供电。
8.根据权利要求7的方法，其特征在于，传感器装置和/或传输装置借助声表面波技术来测定力，和/或借助声表面波技术来传输信号。
9.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，所述传感器装置和/或传输装置冗余地运行。
10.根据上述权利要求至少之一的装置或者方法在移动式或固定式吊车中的应用，其中，负载承受器是设置在吊车绳上的钩子并且该钩子借助吊车绳能在吊车的悬臂上相对该悬臂运动。
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