CN110622225A - 用于操作起重机的控制开关、控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于操作起重机(1)的控制开关(8)。控制开关(8)包括设计成在控制开关(8)和起重机(1)的控制单元(11)之间传递信号的第一接口(12)，为了以成本有效的方式将特别是工业用途上需要的控制开关(8)的稳健性和操作可靠性与增加的功能范围相结合，根据本发明，控制开关(8)设置有设计成在移动终端(10)和控制开关(8)之间传递信号的第二接口(13)，以便将移动终端的功能添加到控制开关(8)的功能范围。

Description

用于操作起重机的控制开关、控制系统和方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于操作起重机的控制开关，尤其是一种起重机控制开关，以及一种包括权利要求6的特征的用于操作起重机的控制系统，尤其是一种起重机控制系统。本发明还涉及一种根据权利要求9所述的用于操作包括这样的控制系统的起重机的方法。

背景技术

在实际应用中，起重机大多用于在起重机的工作区域内相互不同的位置处提升和降下负载。作为占用起重机操作员的驾驶室的替代方案或者除了占用起重机操作员的驾驶室之外，大多通过致动控制开关来操作起重机，该控制开关可以通过例如以悬吊控制开关形式的电缆连接，或者可以是无线连接。

DE 20 2006 017 729 U1公开了一种用于控制起重机的功能的无线电控制系统，该无线电控制系统包括也被称为手持发送器的第一手持设备。该第一手持设备具有用于在第一手持设备与连接到起重机控制器的至少一个主部件之间传输信号的第一接口。此外，第一手持设备包括用于与第二手持设备传输第一手持设备的信号的第二接口。结果，有可能在两个相互连接的手持设备中，一个手持设备的一个或多个功能被另一手持设备承担。

除了要机械致动的常规的物理操作元件，例如弹性安装钮或按钮、旋转控制器或滑动控制器以及闩锁或非闩锁开关之外，具有触敏表面的操作面板越来越多地用于操作设备和机器。大部分可直观地操作的触摸屏形式的所述操作面板已经被用作平板计算机和智能电话中的标准。它们的可以根据例如图形按钮形式的纯虚拟操作元素的其可视输出进行修改的显示屏，允许选择几乎无限数量的极为不同的功能。此外，例如任何操作数据也可以同时显示或通过切换显示，所述数据为可能要实现的输入和设置或监视提供了基础。

例如，DE 10 2012 010 721 A1公开了一种用于诸如例如起重机这样的机器的机器控制装置，其允许借助于与便携式操作部件的数据连接来控制起重机。该便携式操作部件可以是智能电话或平板电脑，通过该智能电话或平板电脑，人直接操作起重机，而无需任何附加的特定的操作元件。

此外，DE 10 2014 216 982 A1公开了一种用于诸如例如起重机这样的技术装置的控制系统，其包括装置的控制单元和控制开关。该控制系统具有设计成用于在控制开关和控制单元之间传输信号的第一接口。除了借助于控制开关进行的装置操作之外，还规定了控制单元能够以信号传输的方式连接到移动手持设备上。该手持设备可以是例如智能电话或平板电脑。然后在这种情况下发生的控制开关的旁路意味着该装置可以通过直接连接到其控制单元的移动手持设备来控制。

除了触摸屏的明显优势外，特别是在起重机的工作区域中的日常使用也对它们的耐用性提出了更高的要求。

因此，市售的移动设备非常不适合完全替换控制开关。相反，使用为满足工业要求而专门设计的设备与相应的高成本相关联。此外，完全放弃控制开关会降低操作安全性，特别是在执行标准输入时，因为缺少会机械地致动的常规物理操作元件偶尔会损害触觉，因此会增加操作错误的风险。最后，本身可以毫无问题地实现在控制开关中的触摸屏的集成，在两个方面可能导致经济上的不利，这表现为生产成本增加和产品周期缩短。因此，鉴于这些考虑，在起重机的控制开关和控制系统中肯定仍有改进的空间。

WO 2017/072 281 A1描述了除了手柄状的移动指定装置之外，可以使用移动手持终端以控制工业机器人的关节臂的移动。

DE 10 2013 006 258 A1公开了一种起重机，其包括控制装置和移动目标信号发送器以及与之对应的位置确定装置。它们用于借助于布置在目标信号发送器内或目标信号发送器上的应答器来自动确定目标信号传输器的各个当前位置，其中，起重机的驱动装置被激活，从而其负载挂钩可自动朝着移动目标信号发送器移动。该目标信号发送器可以被集成到便携式操作单元中，诸如例如无线电遥控器。

DE 10 2009 051 819 A1公开了一种用于起重机的控制开关的安全系统，以确保所述起重机仅由授权人员操作。

EP 2 168 903 A1描述了一种连接到起重机以对其远程维护和远程控制的多功能设备，所述设备经由无线接口以信号传输的方式连接到基站。

发明内容

在这种背景下，本发明的目的是进一步开发一种用于操作起重机的控制开关和控制系统，使得它们成本高效地将特别是在工业用途中需要的控制开关的稳健性和操作安全性与更大功能范围结合在一起。

该目的通过包括权利要求1的特征的控制开关来实现。该目的还通过根据权利要求6的特征的控制系统以及通过具有权利要求9的特征的用于操作包括这种控制系统的起重机的方法来实现。在各个从属权利要求中描述了本发明的有利实施例。

根据本发明，提出了在控制开关上布置附加的第二接口，该第二接口设计成建立用于在移动设备和控制开关之间传输信号的通讯连接，从而以便能够利用移动设备的功能来扩展控制开关的功能范围。由此产生的优点体现在移动设备的附加耦合和集成的选择中，由此可以几乎任意地增加控制开关的功能范围。换句话说，功能范围因此可以借助于移动设备来扩展。特别地，因此移动设备的功能范围不同于控制开关的功能范围。因此，不仅移动设备本身，而且尤其是控制开关和移动设备之间的第二接口设计为用于传输信号，借助于该接口，控制开关的功能范围可以利用移动设备的功能而扩展。此外，通过基本上保持控制开关，其能够用于例如起重机的标准操作。此外，由于不能修改并且有助于熟悉的控制开关的物理操作元件的布置，因此操作员实际上可以在闭上他的眼睛的情况下使用所述控制开关。结合控制开关的稳健结构，因此可以保持高度的操作安全性。

借助于根据需要将移动设备耦合到控制开关的创新可能性，为其物理上存在的操作元件补充例如可以在移动设备上显示的按钮现在是可能的。以这种方式，本身受限制的控制开关的功能范围可以通过用于操作起重机的额外可能性来扩展。替代地或附加地，可以使用移动设备以便显示、改变例如起重机的相关参数和/或检索存储在数据库中的任何指令和帮助。

在本发明的范围内，信号传输连接或经由相应的通讯连接的信号传输被理解为以数字和/或模拟的方式在以这种方式彼此连接的设备或单元之间，即特别是控制单元、控制开关和移动设备之间交换在下文中仅以示例的方式并且在这方面以非结论性的方式进行陈述的至少一项信息的可能性：

-控制信号

-操作数据

-状态数据

-参数

-图像和/或声音数据

根据基本发明构思的特别优选的改进，控制开关设计成允许信号经由第一接口和第二接口在移动设备和控制单元之间传输。这意味着，在实际使用中，优选地仅通过控制开关的准介入并由此经由控制开关来建立移动设备与控制单元之间的信号传输连接。在这种情况下，移动设备使用控制开关的第一接口以及由此在控制单元和控制开关之间建立的通讯连接，以及控制开关的第二接口以及由此在控制开关与移动设备之间建立的通讯连接以便建立与控制单元的信号传输连接。

根据基本发明构思的优选改进，被提供用于在控制开关和控制单元之间传输信号的第一接口设计成用于无线地，例如通过无线电来传输信号。替代地或附加地，被提供用于在移动设备和控制开关之间传输信号的第二接口被设计成用于无线地传输信号。无线信号传输另外地允许省去必要的物理线路，这允许快速组装和拆卸以及具有成本高效的生产。而且，这种无线连接不会因为电缆断裂或切断而受到磨损或任何损坏。

根据本发明的替代实施例，被提供用于在控制开关和控制单元之间传输信号的第一接口可以设计成用于建立有线通讯连接以及由此实现的信号传输。替代地或附加地，被提供用于在移动设备和控制开关之间传输信号的第二接口当然也可以被设计成用于建立有线通讯连接以及由此实现的信号传输。这样的有线通讯连接尤其具有优势，其中对于无线通讯连接而言，可能发生干扰和/或环境阻碍其范围。可能的干扰被认为是阻碍信号的传输或影响其他装置或装置部件的干扰。

根据本发明的特别优选的实施例，第二接口和相关联的通讯连接设计成用于借助于近场通讯或简称为NFC的传输标准在移动设备和控制开关之间传输信号。由于其设计，已经提供了这样的连接用于仅在短距离上实现的非接触式数据交换。由于该传输标准的有效范围通常仅减小到几厘米，甚至在实验室中也只限于几米，因此确保了高度安全性，因为信号由仅紧邻的经由NFC彼此配对的设备接收。由于这个原因，实际上也排除了来自位于更远的更多装置或装置部件的不期望的干扰。

当然，根据接口和通讯连接的配置，借助于所有其他已知的无线传输标准(诸如例如蓝牙或无线局域网(WLAN))传输信号也是可能的，这些标准均允许与要传输的信号有关的大范围和高数据速率。传输信号的其他可能方式包括移动无线电标准，例如通用移动电信系统(UMTS)或长期演进(LTE)连同高级长期演进(LTE Advanced)的扩展，它们也都允许访问互联网和移动无线电网络。使用基于视线并且在其中传输和接收电磁波的传输标准也是可行的。举例来说，这包括红外数据协会(IrDA)的标准，该标准已为人所知很长时间，并借助于红外光为光学无线点对点数据传输提供了高度的安全性，同时提供了高的数据速率。

关于被提供用于在控制开关和控制单元之间传输信号的第一接口或通讯连接，如果它设计成借助于串行总线系统(诸如例如所谓的控制器局域网或简称CAN)传输信号，则它被认为是有利的。在这方面，使用适用于工业应用的另一种现场总线系统也是可能的。这与无线(例如基于无线电的)或有线类型的传输无关。可以这种方式通讯的数据可以被传输，其中特别是有线系统使用最少数量的线束进行管理。

本发明还涉及一种被提供用于操作起重机的控制系统。在这方面，控制系统也可以称为起重机控制系统。根据本发明的控制系统包括开关以及移动设备。以特别优选的方式，控制开关可以是上面更详细描述的创新的控制开关。为了传输信号的目的，根据本发明的控制系统的移动设备可以经由第二接口和相关联的通讯连接连接至控制开关。因此由控制开关和移动设备组成的就传输信号而言耦合在一起的设备允许对控制开关的功能范围进行极为有利的扩展，该功能范围否则只能由因为其物理上存在的可以被机械地致动的操作元件的布置和功能来确定。

因此，以特别优选的方式，可能的是，将控制开关和/或经由第二接口和相关联的通讯连接以信号传输的方式连接到控制开关的移动设备经由第一接口和相关联的通讯连接以信号传输的方式连接至控制单元。换句话说，根据本发明的控制系统可以优选地仅经由第一接口以这种方式连接到起重机的控制单元，其中，在移动设备和控制单元之间的信号传输连接仅通过控制开关的准介入并因此经由控制开关来建立。因此，移动设备和控制开关两者都能够或必须使用控制开关和控制单元之间的第一接口以及相关联的通讯连接以用于传输信号。

先前已经结合根据本发明的控制开关更详细地陈述了显著的优点，因此为了避免重复，在这方面参考了该陈述。

本发明基本上规定了移动设备是平板电脑和/或智能电话。当然，使用此处未详细描述并且具有平板电脑和/或智能电话的已知功能范围并因此适合于补充控制开关的其他移动设备也是可行的。使用平板电脑和/或智能电话的优点在于至少直观的使用，并且偶尔会出现多个界面。

此外，本发明包括一种用于操作起重机的方法，所述起重机包括如前所述的根据本发明的控制系统。以信号传输的方式连接到起重机的控制单元的控制开关以信号传输的方式连接到移动设备，使得因物理上固定而基本静止的控制开关的功能范围通过移动设备的尤其基于软件的功能得以扩展。已经结合创新的控制开关和控制系统更详细地呈现了所产生的优点，因此在此为避免重复而参考这方面相应的陈述。

根据本发明的方法的优选的改进方案，借助与控制开关连接的移动设备读取起重机的当前运行数据和/或调节起重机的参数。特别地，对于在这方面发生的信号的传输，使用第一接口和在控制开关和控制单元之间的通讯连接。

可以例如从物理数据载体将用于扩展功能并且在移动设备上运行的程序发送到设备。以特别优选的方式，这些程序也可以通过下载获得。为此，可以使用能通过访问数据到达的网络区域，其中，所述网络可以是内联网或互联网。以有利的方式，在每种情况下所需的应用软件可以在建立的下载门户中获得，并且可以例如以称为app的应用软件的形式下载到移动设备上。因此，可以通过并行的和将来的进一步开发来不断扩展和改进或提高功能范围，而无需强制更换硬件，尤其是起重机控制开关。

附图说明

参考以下描述更详细地解释本发明的示例性实施例。附图中:

图1示出了根据本发明的起重机的透视图，以及

图2示出了图1的起重机的发明性控制系统的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的起重机1的示例性结构的透视图。可以看出，起重机1设计成单梁桥式起重机形式的高架移动式起重机，其具有安装成可沿未示出的起重机道移动的起重机梁2。起重机梁2形成为具有上弦杆2a和下弦杆2b以及在上弦杆和下弦杆2a、2b之间延伸的格构支柱2c的格构梁。

起重机梁2可以以机动的方式横向于其纵向方向x在基本上水平的行进方向F上移动。为此，在各种情况下在起重机梁2的相对的端部3、4处布置有行走机构单元5、6，在各种情况下每个行走机构单元均支承在未在此详细示出的起重车道的起重机轨道上。布置在起重机梁2上的，尤其布置在其下弦杆2b上的是具有提升机构的起重机小车7，起重机小车7可以与所述提升机构一起以机动方式沿着起重机梁2与起重机梁2的纵向方向x平行地移动。通过控制开关8实现起重机1的操作，即尤其是起重机小车7的行走机构单元5、6的运动和功能及其驱动装置和提升机构的激活，控制开关8在当前情况下设计成通过电缆连接的悬吊控制开关。

图2示出了根据本发明的控制系统9的示意图，控制系统9除了控制开关8之外还包括移动设备10。同样仅示意性示出的起重机1还具有控制单元11，控制单元11经由在控制单元11和控制开关8之间的通讯连接12a连接，通讯连接12a特别是用作控制线。为此，控制开关8具有第一接口12，第一接口12设计成用于借助于通讯连接12a在控制单元11和控制开关8之间以有线方式传输信号。可替代地，具有用于无线地传输信号的接口12也是可行的，其中相关联的通讯连接12a或控制线然后因此是无线的。不管具体的配置如何，信号优选地借助于串行总线系统或现场总线系统在控制单元11和控制开关8之间传输。

显然，控制开关8具有多个钮、特别是按钮和/或开关形式的常规物理操作元件8a，其被机械地致动，而移动设备10主要包括具有触敏表面的触摸屏10形式的操作面板。如果操作员戴着触敏表面对其无反应的手套，则取决于所使用的技术，操作面板或其触敏表面也可以使用合适的触控笔进行操作。控制开关8以及因此控制系统9具有第二接口13,第二接口13设置用于经由移动设备10与控制开关8之间的通讯连接13a来传输信号。优选地，第二接口13和相关联的通讯连接13a设计成用于无线地传输信号，这在当前情况下尤其是通过NFC来实现。以这种方式，控制开关8和移动设备10仅在减小到几厘米的有效范围内经由通讯连接13a彼此进行通讯，因此其本地耦合需要相应的空间接近度。这样建立的通讯连接13a的范围限制增加了该连接的安全性，因为实际上排除了外部访问。此外，当使用与安全性相关的功能时，经由移动设备10获得额外的安全性，因为在空间间隔扩展到通讯连接13a的有效范围之外的情况下，设备10与控制开关8之间的通讯连接13a会自动中断，即被打断。在特定实施例中，为此，控制开关8可具有至少一个NFC天线，该NFC天线允许移动设备10访问控制开关8。

当然，移动设备10和控制开关8之间的通讯连接13a也可以以有线形式提供。然后相应地设计第二接口13。这还包括在移动设备10和控制开关8之间的插接连接的可能性，该插接连接特别地允许例如经由至少一种可插拔装置的直接机械耦合。

移动设备10可以优选地是例如平板电脑和/或智能电话。

实际上，连接至起重机1的控制单元11的控制开关8可以根据需要经由其第二接口13和通讯连接13a以信号传输的方式连接至移动设备10。在这种情况下，起重机1可以具有单独的标识符，所述标识符允许在移动设备10与控制开关8之间的通讯连接13a被建立或使用。例如，起重机1或其控制开关8可以具有单独的快速响应(QR)码，其通过在此未详细示出的移动设备10的图像传感器来检测和评估。结果，识别对于连接必不可少的信息是可能的，基于该信息，然后经由通讯连接13a实现实际的耦合，或者基于该信息，启用并且仅随后能够使用通讯连接13a。通过QR码存储可能的几千字节足以传达参数化起重机1所需的传递值。

与移动设备10的成功耦合意味着控制开关8的功能范围可以特别地通过移动设备10的基于软件的功能来扩展。为此，当连接移动设备10和控制开关8时，可以在移动设备10上启动合适的也称为app的应用软件。替代地或附加地，这样的app可以最初由移动设备10例如从内联网或互联网上的服务器下载，然后可以安装并随后启动它。为此目的所需的信号的传输可以例如经由移动设备10的移动无线电标准来实现。这样的app还可以用作控制系统9到互联网的接口，以便例如使电路图和帮助页面以及相应起重机1的特定替换零件显示出来，导致用于订购这些替换零件的直接在线设施。此外，这样的app可以用作服务工具，该服务工具读取并分析与起重机1的任何操作数据有关的信息以及来自控制单元11的可能的错误消息。

因此，本发明允许将超出起重机1的主要操作的标准功能之外的功能，特别是复杂功能，交换到移动设备10上。标准功能例如是实现由行走机构单元5、6执行的沿起重机车道的起重机行进，实现起重机小车7沿着起重机梁2的行进或借助于提升机构实现提升/降下具有或没有负载的负载拾取装置。同样可行的是，可以经由移动设备10使用主要操作的标准功能，并且尤其是可以触发起重机1的相应运动，并且因此在这方面关于控制开关8的操作元件8a的冗余是可行的。如下所述，复杂功能可以是例如通过服务设施的集成进行的错误分析和错误校正。移动设备10与控制开关8之间的通讯不仅允许从控制单元11中纯粹读取例如起重机1的当前运行数据，而且还允许具体的措施，诸如例如用于任何错误校正或功能更改和/或功能扩展的参数调整。举例来说，可能的参数可以是起重机轴速度，起重机轴加速度，振动阻尼值以及各种安全功能以及数字控制输出或操作类型的功能。

实际上，例如，在发生导致起重机1停止运行的错误的情况下，移动设备10可以经由第二接口13和通讯连接13a连接到控制开关8。以这种方式，与错误有关的信息可以被传输到移动设备10并相应地显示。随后或同时显示存储的信息，所述信息例如提供帮助来消除已发生的错误的原因。此外，如果需要，可以显示或直接建立与服务设施的联系。当前数据可以经由移动设备10的传输标准由服务设施询问和/或传送到服务设施，因此服务设施可以最初提供例如外部辅助点，而无需实际在现场。实现对起重机1的紧急操作进行调整也是可能的，所述调整作为短期解决方案允许起重机1的进一步使用，直到工程师在现场最终解决问题为止。

特别地，因此可以避免将触摸屏集成到控制开关8或其壳体中，因此如上所述，在功能范围或功能性可以扩展的同时，保持了控制开关8的稳健性。

当然，关于起重机1的在此未更详细地示出的不同实施例，本发明也是可行的。例如，它可以替代性地设计为例如单梁壁挂式起重机，其然后具有自由悬臂式起重机臂2。作为双梁桥式起重机或双梁龙门起重机的设计也是可行的，双梁桥式起重机或双梁龙门起重机每一个然后包括两个相应的起重机梁2。

附图标记列表

1 起重机

2 起重机梁

2a 上弦杆

2b 下弦杆

2c 格构支柱

3 端部

4 端部

5 行走机构单元

6 行走机构单元

7 起重机小车

8 控制开关

8a 物理操作元件

9 控制系统

10 移动设备

10a 触摸屏

11 控制单元

12 第一接口

12a 通讯连接

13 第二接口

13a 通讯连接

F 行进方向

L 纵向方向

Claims (10)

1.用于操作起重机(1)的控制开关(8)，尤其是起重机控制开关，包括设计成用于在所述控制开关(8)和所述起重机(1)的控制单元(11)之间传输信号的第一接口(12)，其特征在于，所述控制开关(8)具有设计成用于在移动设备(10)和所述控制开关(8)之间传输信号的第二接口(13)，以便能够利用所述移动设备(10)的功能来扩展所述控制开关(8)的功能范围。

2.根据权利要求1所述的控制开关(8)，其特征在于，经由所述第一接口(12)和所述第二接口(13)在所述移动设备(10)和所述控制单元(11)之间传输信号是可能的。

3.根据权利要求1或2所述的控制开关(8)，其特征在于，所述第一接口(12)和/或所述第二接口(13)设计成用于以有线的方式或无线地传输信号。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的控制开关(8)，其特征在于，所述第二接口(13)设计成用于借助于近场通讯(NFC)在所述移动设备(10)和所述控制开关(8)之间传输信号。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的控制开关(8)，其特征在于，所述第一接口(12)设计成用于借助于串行总线系统(CAN)在所述控制开关(8)和所述控制单元(11)之间传输信号。

6.用于操作起重机(1)的控制系统(9)，尤其是起重机控制系统，包括如前述权利要求中任一项所述的控制开关(8)和移动设备(10)，其中，所述移动设备(10)能够经由第二接口(13)以信号传输的方式连接到所述控制开关(8)，特别是所述控制开关(8)和/或经由所述第二接口(13)以信号传输的方式连接到所述控制开关(8)的所述移动设备(10)能够经由第一接口(12)以信号传输的方式连接至控制单元(11)，以便能够利用所述移动设备(10)的功能来扩展所述控制开关(8)的功能范围。

7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述移动设备(10)是平板电脑和/或智能电话。

8.起重机(1)，包括根据前述权利要求中的任一项所述的控制开关(8)和/或控制系统(9)。

9.用于操作起重机(1)的方法，所述起重机(1)包括根据权利要求6至8中任一项所述的控制系统(9)，其中，以信号传输的方式连接到所述起重机(1)的控制单元(11)的控制开关(8)以信号传输的方式连接到移动设备(10)，使得所述控制开关(8)的功能范围通过所述移动设备(10)的尤其基于软件的功能来扩展。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，借助于所述移动设备(10)读取和/或调节所述起重机(1)的当前运行数据和/或参数。