CN109153549A - 监测工作机器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种监测工作机器的方法，所述工作机器特别是起重机，由两个或数个用于完成工作的单个元件组装而成，其中所述工作机器的监测构件明确识别一或数个已组装的元件并测定其使用时间，其中将至少一个元件的被测定的使用时间连同识别信息传输至存储构件以创建所述元件的使用历史记录。

Description

监测工作机器的方法

技术领域

本发明涉及一种监测工作机器的方法，所述工作机器特别是起重机，由两个或数个用于完成工作的单个元件组装而成。

背景技术

某些工作机器由大量机器元件组装而成，以便应对将来的用途。以起重机为例，特别是格栅起重机(Gitterkran)，可由任意数量的格栅元件(Gitterelement)灵活地组装而成，从而能很方便地根据具体用途来调整塔高、起重臂长度和起重臂类型。除格栅件外，“元件”也可以理解为每次使用起重机之前才进行组装且组装方式可变的其他机器元件。另一个非穷举性例子是配重元件，其数量和总重取决于要被提起的重物以及起重机的几何形状。

这类工作机器的运营者通常会在车队预备大量元件，以便根据所要求的用途短时间内灵活组装机器。将组装工作机器所需要的全部元件运至使用场所并就地组装。预备大量可组装的元件，这会导致这些元件多年下来具有不同的使用时间，因为正常情况下，并不是所有的预备元件都会统一地得到使用。再者，不同用途意味着各元件所承受的负荷不同，举例而言，用于起重机塔体或起重臂的格栅元件每次工作时并不一定都是安装在相同位置。这会导致所用元件受到不同的负荷。因此，所有元件的磨损和未来的承载能力各不相同且不易管理。如果不以手动方式精确记录各元件在使用期限内的使用时间和负荷，就无法精确评估具体元件的使用寿命。出于安全原因，这就需要提早更换元件。

组装工作机器特别是起重机时，另一个需要注意的方面是，按照操作说明书中的规定组装工作机器的元件，接着手动确定适配的负荷曲线并在起重机控制器中加以设定。然而，这种处理方式费时又易错，因为随着起重机操作员的介入，难免会出现混淆和误输入等情况。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是披露一种能自动监测工作机器(也就是已组装的元件)的合适方法。

根据权利要求1的特征所述的方法是本发明用以达成上述目的的解决方案。所述方法的有利技术方案是从属权利要求的主题。

本发明提出一种监测工作机器的方法，所述工作机器特别是起重机，特别优选地是塔式起重机、移动式起重机或履带式起重机，由两个或数个用于完成工作的单个元件组装而成。具体的单个元件例如是用于搭建起重机起重臂、起重机塔体的格栅元件，或者是工作机器的可能的其他组件，如配重元件、超起部件、支撑元件、附加装置等根据机器用途需要时可以安装的组件。

工作机器上进一步设有监测构件，该监测构件明确识别一或数个已组装的元件并测定其使用时间。使用时间优选是关于单个元件以组装状态在工作机器上停留的时间。此外，还可以记录在工作机器上的实际负重工作时间。

识别已组装的元件且接着为每个已组装的元件分配个别使用时间，这为监测工作机器或单个元件提供了众多可能性。根据本发明，进一步将至少一个元件的被测定的使用时间连同其识别信息传输至存储构件以创建该元件的使用历史记录。使用历史记录不仅包含最近测定的使用时间，也包含以往使用同一台工作机器或别的工作机器所产生的使用时间。

由此存在以下可能性：组装元件在其使用期限内的所有使用时间以完整地被记录下来的形式存在于存储构件内部。整个过程完全自动化，信息在存储构件内部可供调用以作后处理和分析之用。理想情况下，全部的或至少大部分的已组装元件是可识别的，从而能为机器运营者提供全面的元件信息。这能大幅简化车队的整体管理。理想情况下，这个前提使得对所有可用元件的可能的耐用性进行预测检查成为可能。

所用的存储构件可位于中央管理单元内部，该中央管理单元与不同工作机器的一或数个监测构件处于通信连接。这在工作机器和中央管理单元由车队运营者负责管理的情况下特别有益。借此可以管理全部工作机器的元件。当然，中央管理单元也可以由制造商提供。

作为替代方案，存储构件可安装在工作机器自身上。可以将单独的存储构件整合到每个元件自身中，使得每个组装元件自行管理创建起来的使用历史记录，并且可供外部调用。将存储构件整合在监测构件中也未尝不可。

监测构件优选是工作机器控制器的组成部分。

对于分析组装元件来说，以下是有利的：除使用时间外还提供其他信息。就此而言，例如机器工作期间组装元件在工作机器上的精确安装位置极为重要。考虑到这一点，就能准确推断出元件在机器工作时所受到的负荷。优选地，监测构件在起重机每次工作时均测定组装元件在工作机器上的确切安装位置。这条位置信息连同使用时间和识别信息由监测构件传输给存储构件。

此外，以下是有利的：监测构件进一步检测对应于至少一部分已组装元件的一或数个载荷谱并将所述载荷谱传输至存储构件。载荷谱对已组装元件的实际负荷影响很大并且在很大程度上决定着这些元件的耐用性。

为了对保存在存储构件中的数据进行进一步的处理，可设置评价单元。评价单元优选对单个的组装元件进行与负荷相关的状态分析，以便评估这些组装元件未来的负重能力/承载能力。借此可将关于单个元件的承载能力的信息提供给机器操作员。这些信息有助于推断出某些元件是否还能用在工作机器进一步的预定用途上，而不会在机器工作期间存在安全风险。否则可建议机器运营者更换相关元件。

具体而言，以下是有利的：评价单元内部存在描述已组装元件每次使用时的负荷或整段使用时间上的总负荷的信息。具体来说，可以根据所检测到的在工作机器上的安装位置以及描述工作运行的其他信息来测定负荷。可以要么借助监测构件测定实际负荷并告知评价单元，要么在评价单元内部才自行计算实际负荷。

负荷分析的重要因素是机器的总负荷(也就是例如悬挂重物所产生的负荷)以及完整的机器配置和所要实施的机器运动。外部因素也可能起作用。单个元件的负荷可被计算出来，或者可从所保存的负荷表中读取。

除了对元件进行状态分析外，可在评价单元内部替代性或补充性地评估一或数个元件的经济效益。这也需要参考保存在存储构件中的数据，其中特别是根据所保存的使用时间来测定相应的组装元件有否得到充分使用。进一步可结合关于每一单个组装元件的已得收益的保存信息来测定经济效益。从中例如能看出，某个元件在使用期内的使用是否有利可图。

进行上述评估时同样可以考虑元件所产生的费用，例如元件的必要更换和/或调试和/或养护所需要的费用。机器运营者可以凭借这一分析来确定，单个的组装元件对于机器运营者来说经济上是否有利可图，或者出于安全原因是否可能需要更换单个的组装元件。

补充性或替代性地，评价单元同样可用于对工作机器经当前组装而形成的配置的允许性进行检查，特别是检查该配置是否符合安全规定。就此而言，例如检查所有的已组装元件是否能够被监测构件直接而明确地识别出来。举例来说，如果有若干识别不出来的可组装元件，就说明存在仿冒产品。

此外，可进一步地检查并确定被识别出来的已组装元件的安装位置是否是允许的。一般而言，存在精确地自动测定工作机器的具体组装状态的可能性。机器控制器为了使机器工作而需要与工作和组装相关的控制数据，可以基于这些信息来自动提供控制数据，例如工作机器运行所需要的起重量表格。原则上可以根据监测构件所提供的信息为工作机器控制器提供任意的组装相关数据。

当监测构件发现识别不出来的元件时，可采取不同措施，例如，可将这一事件保存在存储构件中以供后续调用。也可以向机器操作员发出相应警示。理想情况下，监测构件或机器控制器此时会要求机器操作员手动启动运行，以确保机器操作员已获悉。

对已组装元件的识别例如可借助编码信息而实现，所述编码信息有利地直接存在于单个元件上。相应信息的传输例如可借助光导而实现，所述光导提供从单个元件到监测构件的传输路径。单个元件之间同样可借助光导进行信息交换，从而通过多跳传输将信息传送至监测构件。

在此情况下，每一单个的可组装元件可以使用具有棱柱分支(prismatischeAbzweigung)的光导。识别信息集中在监测构件中并视情况通过其他通信连接被转发至中央评价单元。这条通信路径可以是有线的，或者也可以基于无线电。所有的已知传输技术都可以采用。

作为替代方案，识别信息从可组装元件到监测构件的传输同样可以基于无线电，例如借助非接触式能量传输。

本发明还涉及一种工作机器，特别是起重机，特别优选地是塔式起重机、移动式起重机或履带式起重机，具有监测构件以及一或数个可识别的组装元件。相应地，该工作机器配备有适于用来实施本发明方法的相应构件。因此，该工作机器的优点和特性与本发明方法如前文所述的特性相一致，故此处不再重复说明。

为了将编码识别信息从已组装的元件传输至监测构件，例如可安装一或数个光导，所述光导优选固定在单个元件上。单个元件之间同样可借助光导进行信息交换，从而通过多跳传输将信息传送至监测构件。举例而言，某个元件的编码识别信息可以通过数个位于二者之间的可组装元件间接地被传输至监测构件。

单个元件通常是一个接一个地安装，例如在用数个格栅件搭建起重机塔体或起重臂时。其中，单个元件的光导按以下方式固定：通过安装元件，拼接成光导的连续传输路径。为此，光导优选具有适于将不同元件的光导可拆卸地连接起来的耦接构件。

在此情况下，每一单个的可组装元件可以使用具有棱柱分支的光导，其中棱柱分支形成编码信息。

作为替代方案，可在监测构件与已组装的元件之间设置非接触式无线电传输系统。这样一种无线电传输系统例如基于RFID系统或LWID系统(RuBee)或类似系统。也可以使用基于WLAN或蓝牙的传输系统。优选地，通过监测构件和可组装元件建立起Ad-hoc网络，使得单个元件之间以及元件与监测构件之间只需要较短的传输路径。

最后，本发明包括一种系统，由中央管理单元以及至少一台根据本发明的工作机器组成，适于用来实施本发明的方法。

下面结合附图中示出的实施例对本发明进一步的优点和特性进行详细说明。

附图说明

其中：

图1为本发明用于实施本发明方法的塔式起重机的简图；

图2为根据图1的起重机，使用光导系统来传输编码识别信息；及

图3为根据图1的起重机，具有用于传输编码识别信息的非接触式能量传输。

具体实施方式

图1示出本发明的塔式起重机10的简图，其起重机塔体20照例是由单个的格栅元件21组装而成。塔头22上设有包含平衡臂32的起重臂30，二者通过转台25可旋转地固定在塔头22上。起重臂30也由单个的格栅件31组成。根据起重臂长度和荷重，在平衡臂32上悬挂期望数量的配重元件40。塔式起重机10实际上包括大量的其他组装元件，这些组装元件同样可被纳入本发明的监测中。为方便起见，下面借助格栅元件21、31对本发明进行说明，但本发明不限于此。

起重机10的格栅元件21、31配备有信息系统。这个信息系统应当以级联方式将关于已安装的格栅件21、31的信息传输至中央起重机控制器。为能明确识别已安装的格栅件21、31，这些格栅件分别包含个别编码识别信息50、51，该识别信息设置在格栅件21、31自身上。这条信息有助于明确识别单个的组装元件21、31。此外，通过起重机控制器与组装元件21、31之间的数据交换，可以确定组装元件在起重机10上的确切安装位置。

在根据图2的实施例中，借助光导60实现编码识别信息50的传输。其中，格栅件21、31的各光导按以下方式布置：在组装塔体或起重臂时形成通往起重机控制器的收发单元70的连续传输路径。视情况可以为起重臂30和起重机塔体20使用分开的光回路(Lichtkreis)。

针对每个格栅件21、31均存在特有的棱柱分支，其为每个格栅件21、31形成个别识别信息50。如此一来，这个分支对起重机控制器借助收发单元70通过光导路径60所发送的光信号产生影响，从而能够识别出哪些格栅件21、31结合至光导60并且在起重机塔体20或起重臂30内部处于哪个位置上。

在起重机控制器内部，这些接收到的信息中被增添其他信息，所述其他信息尤其包括格栅件21、31在起重机10上的使用时间，也就是起重机10的工作时间和不工作时间。在这条信息中还补充性地扩充关于在起重机工作期间存在于相关格栅件21、31上的载荷谱的信息。

这些捆绑数据包，也就是识别信息以及关于使用时间、载荷谱和安装位置的进一步信息，由起重机控制器通过通信模块70转发至图中未示出的中央数据库以作后续评价。传输可基于无线电或者以有线方式进行。数据库可在中央管理单元内部实现，该中央管理单元由制造商或起重机所有人安装。除数据库外还设有评价单元，该评价单元根据所传输的数据为起重机10的每一单个格栅件21、31创建详细的使用和负载历史记录。

由于每个格栅件21、31使用时会承受不同的负荷，例如，塔基附近的塔体元件21’所承受的负荷就明显高于紧邻塔尖的塔体元件21”所承受的负荷，因此，足够详细地分开记录每一单个元件21、31的使用时间和负荷，这很重要，否则就无法可靠获知格栅件21、31未来的耐用性/承载能力，也不能及时发现替换的必要性。在出租方拥有许多相同类型的元件21、31的情况下，有可能发生总是使用某个元件21而很少或从不使用其他元件21的情况。

现在，通过本发明的方法可以很精确地自动评估单个格栅元件21、31在其使用期限内的技术适用性。

可选地，存在对所有人的现有起重机车队进行商业评估的可能性。通过将每个格栅件21、31的使用时间与该格栅件所获得的收益进行比较，可计算出每一单个元件21、31(系统元件、塔体元件)的经济效益。为所有人的投资或出售决策提供支持。

此外，还可基于所传输的数据检测起重机10的实际配置，而后加以确认。具体而言，可以根据所述信息自动测定具体的塔体组成或起重臂组成、平衡臂和配重，并且计算并提供适配的负荷曲线。这种自动化处理方式能够避免由于起重机操作员输入错误而有可能造成的误操作。

另外，本发明的方法还会增大单个元件21、31的仿冒产品的使用难度。举例而言，当起重机10上存在识别不出来的元件21、31时，这一事件会被自动检测到并记录下来，并且通过起重机操作员手动确认后才能工作。以此方式自动告知起重机运营者起重机10上存在识别不出来的元件。

如图3中示意性所示，作为借助光导进行通信的替代方案，是在单个的组装元件21、31之间采用非接触式能量传输。在单个的格栅元件21、31之间进行编码识别信息51的非接触式无线电传输，该编码识别信息针对每个格栅元件21、31保存在被观测的格栅元件21、31的单独的存储单元51中。

由于这条路径上的格栅件21、31也可以相互间进行通信，因此，到收发单元71的通信路径最远的最下方的格栅元件21’也能够借助位于二者间的格栅元件21、21”以多跳方式实现信息交换。因此，通过格栅元件21、31和收发单元71建立起Adhoc网络。

可能的非接触式能量传输系统例如可基于已知的RFID技术。基于WLAN或蓝牙的系统以及其他基于无线电的合适的传输系统同样是可行的。

Claims (16)

1.一种监测工作机器的方法，所述工作机器特别是起重机，由两个或数个用于完成工作的单个元件组装而成，其中所述工作机器的监测构件明确识别一或数个已组装的元件并测定其使用时间，其中将至少一个元件的被测定的使用时间连同识别信息传输至存储构件以创建所述元件的使用历史记录。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述存储构件位于与不同工作机器的一或数个监测构件处于通信连接或者可与不同工作机器的一或数个监测构件连接的中央管理单元内部，且/或安装在所述已组装元件自身上。

3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述监测构件是工作机器控制器的组成部分。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，除所述使用时间外，所述监测构件还测定使用所述机器期间所述元件在所述工作机器上的安装位置并将所述安装位置传输至所述存储构件。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述监测构件在使用所述机器期间测定对应于至少一部分所述已组装元件的载荷谱并将所述载荷谱传输至所述存储构件。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，评价单元根据保存在所述存储构件中的数据对所述元件进行与负荷相关的状态分析并评估所述元件未来的负重能力/承载能力，其中所述评价单元和/或所述监测构件特别是根据表格式信息推断已组装元件每次使用时的确切负荷，理想情况下是根据检测到的安装位置信息以及描述工作运行的其他信息。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，评价单元根据保存在所述存储构件中的数据评估一或数个元件的经济效益，特别是根据所保存的使用时间和/或借助所述元件所获得的收益和/或所述元件所产生的费用，例如重新购置和/或调试和/或养护所述元件所产生的费用。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述监测构件和/或所述评价单元测定所述工作机器的当前配置并视情况检查所述配置的允许性。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述监测构件和/或所述评价单元根据所述已测定的配置发布和/或提供工作所需要的组装相关数据，优选是载重量曲线。

10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述监测构件和/或所述评价单元在所述工作机器组装完毕后检查是否所有已组装的元件均可被识别出来，并且在有识别不出来的元件的情况下，向所述评价单元传输信息且/或要求机器操作员手动启动运行且/或向所述机器操作员输出消息。

11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助所述元件上所提供的编码信息对所述已组装的元件进行识别，借助光导且/或以非接触式能量传输的方式在单个元件之间且/或在所述元件与所述监测构件之间传输所述编码信息。

12.一种工作机器，特别是起重机，特别优选地是塔式起重机、移动式起重机或履带式起重机，具有监测构件以及一或数个可识别的组装元件以实施根据上述权利要求中任一项所述的方法。

13.根据权利要求12所述的工作机器，其特征在于，设有一或数个用于将编码识别信息从至少一个已组装元件传输至所述监测构件且/或传输至至少一个其他元件的光导。

14.根据权利要求13所述的工作机器，其特征在于，一或数个已组装的元件一个接一个地安装，并且所述光导按以下方式固定在所述单个元件上：通过安装所述元件，形成连续的光导传输路径。

15.根据权利要求12所述的工作机器，其特征在于，在所述监测构件与所述已组装元件之间以及在单个的已组装元件之间设有非接触式无线电传输系统，例如基于RFID系统或类似系统。

16.一种系统，包括至少一个中央管理单元以及至少一台根据权利要求12至15中任一项所述的工作机器，适于用来实施根据权利要求1至11中任一项所述的方法。