CN112996571A - 用于运行作业设备或救援设备的方法、作业设备或救援设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行能由操作人员携带的、可独立使用的电动机械的或电动液压的作业设备或救援设备(1)的方法，所述作业设备或救援设备具有：具有两个切割工具半部(2a、2b)的切割工具(2)，切割工具半部可朝向彼此运动以及远离彼此运动并且通过其运动确定虚拟的切割平面E1；壳体(3)；电动马达(4)；由电动马达(4)驱动的泵(5)或由电动马达(4)驱动的机械传动装置，分别用于操纵工具嵌件；在设备侧安装在作业设备或救援设备(1)中或上的、可更换的、可再次充电的具有壳体(6a)的能量源(6)，其中，在作业设备或救援设备(1)的运行期间获取作业设备或救援设备(1)的定向，并且其中，使作业设备或救援设备(1)的切割平面E1在空间中的角位置W以及由切割工具(2)施加到切割对象(10)上的力彼此相关，并且据此控制作业设备或救援设备(1)。

Description

用于运行作业设备或救援设备的方法、作业设备或救援设备

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于运行作业设备或救援设备的方法，以及一种根据权利要求14的前序部分所述的作业设备或救援设备。

背景技术

在多种应用中使用此处关注的类型的便携式的、可由操作者携带的、马达驱动的作业设备或救援设备。因此，例如存在由派遣力量(消防队)用于从事故车辆中营救受伤的人员或者例如解救地震死难者的切割设备。在此，作业设备或救援设备的类型是多种多样的。存在电动液压或电动机械地驱动的作业设备或救援设备，其具有优选地硬化的、用于切割、张开或抬起的工具嵌件。在应用中，这种类型的设备暴露在极高的机械要求下，并且根据使用地点经受不同的环境影响(热，冷，湿气)。

越来越多地，基于技术发展，在汽车制造中使用越来越硬的材料。因此，救援设备必须相应于这些越来越高的要求来设计。

在切割设备中，在切割非常硬的材料时可能发生，切割刀或剪刀虽然侵入切割对象中(例如车辆的A柱或B柱中)，但是尽管使用进一步建立的力，切割刀或剪刀不再继续侵入材料中。所述进一步建立的力或由此得到的压力导致，切割设备在负载作用下开始逐渐相对于切割对象旋转。这又导致，切割刀或剪刀越来越多地彼此张开，并且由此构件、例如中心栓(切割刀或剪刀绕中心栓旋转)受到升高的应力。最坏的情况是，在这种条件下，甚至可出现构件的断裂。这又可导致构件爆裂以及由此导致操作人员受伤。

从专利文献WO 2017/190799A1中已知根据权利要求1的前序部分所述的方法。在该方法中，在作业设备或救援设备运行期间，检测多个运行数据并且将其传输到安装在电能量源中的数据载体或数据存储器中。储存在电能量源的数据载体或数据存储器中的运行数据被充电设备读取，继续传输给网络并且中心地储存。该措施的目的主要是，生成并中心地记录在每个设备的使用方面的运行历史。运行数据可为多种参数，尤其是由电动马达抽取的电流或者作业设备或救援设备在空间中的定向。每个作业设备具有用于在记录之内识别各个作业设备的独立的ID。

发明内容

本发明的目的在于，提供这种类型的方法，该方法保证提高的运行安全性。此外，本发明的目的在于提供相应的作业设备或救援设备。

在这种类型的方法中，以上目的通过权利要求1所述的特征实现，并且在这种类型的作业设备或救援设备中通过权利要求14所述的特征实现。

在从属权利要求中对本发明的适宜的设计方案要求保护。

通过使作业设备或救援设备的切割平面E1在空间中或相对于切割对象的位置/定向的角位置W和/或由切割工具施加到切割对象上的力彼此相关并且据此控制作业设备或救援设备，可有效地避免，在作业设备或救援设备在负载下相对于切割对象旋转时，出现作业设备或救援设备的损坏或操作人员受伤。在此，“切割平面E1”指的是如下平面，即，在切割工具半部枢转期间由相关的切割工具半部的相应的切割棱边形成该平面。鉴于这种情况，保证与至今的作业设备或救援设备相比提高的运行安全性。

优选地，通过确定由电动马达抽取的电流P1确定并从中导出施加到切割对象上的力或由此引起的压力。由电动马达抽取的电流越大，驱动力矩或通过由电动马达驱动的泵施加的压力或力越大。

适宜地，将角位置W和/或力P和/或电流P1和/或由此形成的参数与理论值、理论特性曲线和/或理论特性曲线簇和/或查找表比较，并且据此触发运行事件G。

例如，当角位置W达到或超过预设的临界的角度偏差W(krit)时，触发运行事件G。

例如，相对于初始位置，角度偏差W(krit)可为10至30°、优选地10至20°。

例如，也可在角位置W和力P或电流P1组合的情况下触发运行事件G。例如，可从前述的参数的组合(或其关系)中制定新的控制参数。

运行事件G尤其是：

-发出警报指示，例如警报音和/或光学的警报信号，

-使过载限制生效，其方式为，例如通过特别的马达控制装置使得不能进一步提高例如力或压力，和/或

-以其它方式对电动马达进行控制影响，和/或

-储存与角位置W、角度偏差W(krit)、力P、电流P1和/或实时时间T相关的运行数据。

由于在切割过程开始时，例如在切断事故车辆的A柱或B柱时，作业设备或救援设备相对于水平线可能位于未限定的空间位置中，有利的是，进行初始化以确定作业设备或救援设备的切割平面E1在空间中或相对于切割对象的位置的角位置W。适宜地，在切割过程开始时、即在没有负载的情况下切割工具半部的运动阶段结束时，也就是说在切割工具半部仅仅向切割对象运动的阶段结束时，进行初始化。在该阶段结束时，切割工具半部通常定位在相对于切割对象至少基本上垂直的角度中。

通过初始化，至少基本上确定限定的初始角位置W，从初始角位置开始，测量角位置W的变化。例如，初始角位置为如下角位置W，即，在该角位置下切割平面相对于切割对象的纵轴线或纵向延伸以90°的角度设置。但是，不必一定如此。

优选地，当达到确定的力P或压力或确定的由电动马达抽取的电流P1时，进行该初始化。例如，此时涉及如下运行阶段，即，在其中，切割过程刚好开始，也就是说，当力P或压力或由电动马达抽取的电流P1开始增加或达到确定的值时。

适宜地，实时地或以真实时间进行根据本发明的方法，也就是说在实际时间条件下，从而一旦存在用于运行事件G的条件，可在运行期间立即进行控制性的干预。

此外，本发明涉及一种可由操作者携带的、可自动应用的电磁的或电动液压的作业设备或救援设备，其根据权利要求1至13中至少一项所述的方法运行。

附图说明

接下来详细解释本发明的适宜的设计方案。其中：

图1以俯视图示出了用于使用在根据本发明的方法中的救援设备；

图2以侧视图示出了根据图1的救援设备；

图3以透视图示出了在切割过程开始时根据图1的救援设备；

图4示出了切割对象相对于根据图1的救援设备的切割工具半部的位置的不同视图的高度简化的部分图示；

图5示出了不同参数在时间上的变化的高度简化的图示；以及

图6示出了用于根据本发明的方法的功能性的硬件组件的高度简化的图示。

具体实施方式

图1中的附图标记1表示可由操作人员携带的、可独立使用的作业设备或救援设备的示例。在这种情况中，作业设备或救援设备为通常由消防队用作用于解救卡在事故的车辆中的人员的救援设备的电动液压的切割机或刀具。所述设备包括带有把手14的壳体3，以及以控制阀的形式的可手动操纵的切换阀12。附图标记7表示位于壳体3上的主开关。缸11联接到壳体3上，同样抓柄13布置在缸11上。在缸11的前侧上存在以工具嵌件形式的切割工具2，工具嵌件由两个由硬化的材料制成的切割工具半部2a、2b组成，所述切割工具半部可绕(在图1中不可见的)栓(中心栓)旋转地支承。根据切换阀12的操纵，可使两个切割工具半部2a、2b朝向彼此运动或远离彼此运动。

如可从图2中看出的那样，作为能量源6可设置具有壳体的蓄电池，蓄电池可被插入壳体3的相应的容纳井3a中。为了将能量源6固定在壳体3的容纳井3a中，能量源6具有布置在两侧的保持卡夹6a，通过手指按压，可操纵保持卡夹以用于将能量源6从容纳井3a中拉出。在壳体的内部中存在(在图1和2中未示出的)电动马达，电动马达设置成驱动(在图1和2中同样未示出的)液压泵。通过操纵主开关7，接通或切断电动马达以及因此液压泵。利用切换阀12，操作者或者可使设备在待机模式(不加载缸11，切割工具嵌件2a、2b不运动)中或者在切割模式(工具嵌件2a、2b朝向彼此运动)中或者在打开模式(工具嵌件2a、2b远离彼此运动)中运行。在其中工具嵌件2a、2b朝向彼此运动的切割模式中，或者可将切割工具嵌件2a、2b输送向切割对象，或者切割材料。

两个切割工具半部2a、2b通过其彼此接触的切割棱边在绕栓的枢转运动期间定义在图2中示出的切割平面E1。A表示作业设备或救援设备1的纵轴线。

图3示出了救援设备1以及在切割情况开始时的切割对象10。两个切割工具半部2a、2b在两侧作用在切割对象10上。在图3中，以透视的方式以点示出的平面示出切割平面E1。在此，切割平面E1在切割过程开始时基本上相对于切割对象10的纵轴线L平面E2成直角地延伸，所述平面E2通过切割对象10绕定位在切割平面E1中的(假想的)旋转轴线D的(假想的)的旋转确定。

图4b以高度简化的放大的部分截面图在虚线地投影两个切割工具半部2a、2b的情况下示出了这种情况。如果使切割对象10绕位于切割平面E1中的旋转轴线D旋转，切割平面E1保持相对于切割对象10的纵向延伸或纵轴线L基本上成直角。A表示作业设备或救援设备1的纵轴线(见图2)。

根据图4a的图示示出了仅仅两个切割工具嵌件2a、2b的前部视图，切割工具嵌件2a、2b作用在切割对象10的上侧和下侧上。根据图4a的图示是在切割平面E1中的视图。

在图4a中示出的情况描述了切割过程的开始，在其中，使两个切割工具半部2a、2b向切割对象10运动，确切的说，如所示出的那样，贴靠在切割对象上。在该阶段中，切割平面E1相对于切割对象10的纵轴线L通常至少基本上以90°角度取向。在继续操纵切割工具时，两个切割工具半部2a、2b逐渐侵入切割对象10的材料中。

如可从图4c中看出的那样，尤其是在硬的切割对象10时，由于压力增大或力增大，引起救援工具1绕其纵轴线A逐渐旋转或枢转并且由此救援工具的切割平面E1相对于切割对象10的纵轴线L或平面E2旋转或枢转，见图3。该旋转或枢转引起角位置W。该逐渐的旋转或枢转导致增大的力矢量，该力矢量使两个切割工具嵌件2a、2b彼此张开。在此，角位置W表示切割平面E1相对于切割对象10的纵向定向或纵轴线L或平面E2的角位置。在初始情况中，该角位置通常基本上相对于切割平面E1成90°并且在压力增大或力增大时改变。但是，在特别的切割对象或特别的情况时，初始情况也可为大于90°的另一角度。

为了该目的，进行作业设备或救援设备1的切割平面E1在空间中和/或相对于切割对象10的位置的角位置W的初始化。从该初始化开始，测量在切割过程期间得到的角位置W的变化。

适宜地，在当力达到确定的值和/或由于切割过程开始而增加的一个点上和/或阶段期间进行初始化。尤其有利地，为了初始化，使用由马达抽取的电流P1的确定的值或其确定的曲线。例如，如果使作业设备或救援设备1运行，将两个刃口引导向切割对象，并且紧接着开始切割过程，则力或压力或由马达抽取的电流P1增大。在力或压力或由马达抽取的电流P1达到预设的参数时，触发角度测量的初始化。

根据本发明，允许的角位置W仅仅被限制在确定的枢转的范围上，例如分别与90°位置偏差10至30°的范围、优选地10至20°的范围。允许的范围的端部定义了角度偏差W(krit)，在超过该角度偏差时，可触发运行事件G。运行事件G可为发出警报指示、使过载限制生效、对电动马达的控制影响，和/或储存与角位置W、角度偏差W(krit)、力P、电流P1和/或实时时间T相关的运行数据。

由此，本发明实现，在救援设备或作业设备运行时，有目的地探测危险情况，并且为具体的情况采取相应的控制措施。

通过两个切割工具嵌件2a、2b施加到切割对象10上的力或压力有利地可从由电动马达抽取的电流P1中导出。因此，可从角位置W以及力P和电流P1中制定新的控制变量，这实现，有效地检测该特殊的运行情况。

角位置W和/或力P和/或从中形成的参数可与理论参数、理论特性曲线和/或理论特性曲线簇比较。据此，可触发至少一个运行事件G。例如，运行事件G可为，发出警报指示和/或使过载限制生效和/或以其它方式对电动马达4进行控制干预。

在图5中的图示示出了由电动马达抽取的电流P1在时间T上的变化。首先，通过操纵主开关7，使救援设备运行。由此，起动电动马达并且电动马达处于空载运行(阶段A)中。在确定的时间T1之后，操作者操纵切换阀12，由此输送液压液并且两个切割工具半部2a、2b无负载地向切割对象10运动(无负载的阶段B)。在时刻T2，两个切割工具半部2a、2b作用在切割对象10的外侧上并且逐渐侵入材料中。从该点或区域开始，由于切割对象10的阻力，作用到切割对象10上的力P或压力增大(阶段C)。在负载周期C期间，由电动马达抽取的电流连续地增大。相应地，力P或压力增大。

有利地，将确定的力P(init)(或压力)或引出的电流P1(init)用于使角位置W或其变化的测量的初始化(在图5中的虚线)。初始化意味着，从该点开始，开始角位置W的测量。由此，从该时刻开始，不仅可使力(压力)而且角位置彼此相关，并且将其用于控制作业设备或救援设备1的运行。由此，有利地可实现角位置W的自动初始化。

在硬的材料中，该力或压力增大导致，如已经在图4中示出的那样，救援设备的切割平面E1逐渐相对于切割对象10的纵轴线或纵向定向L枢转。在图5中的第二图示中，示出该枢转，在其中，在时间上以角度示出了旋转角度W。在达到角位置W(krit)时，自动触发至少一个运行事件G。例如，如在图5中示出的那样，可以由控制装置限制力(压力)或由电动马达抽取的电流，从而尽管存在这种运行，不会得到更多作用到作业设备或救援设备1的结构部件上的附加的机械负载。同样，可实现光学的和/或声学的警报指示。

如可从图5中看出的那样，根据本发明，借助于参数：旋转角度W以及力P或压力或由电动马达抽取的电流P1使两个参数彼此相关，以检测并且通过触发运行事件G来避免救援设备1相对于切割对象10的不允许的旋转。

从图6中可看出用于使根据本发明的方法运行的根据本发明的控制装置的各个功能组件。用于输送液压液的泵5被电动马达4驱动，电动马达又从能量源6、例如蓄电池中提取能量。附图标记8表示微处理器，微处理器提供该控制方案的各个功能任务并且与位置传感器15以及电流传感器16相连接。此外，微处理器8也与布置在救援设备或作业设备上的显示器9，存储器17以及声学模块18相连接。在显示器9中，可输出作为运行事件G的警报指示。备选地或附加地，在声学模块18中可产生用于这种情况的声学信号。此外，相关的参数，例如角位置W，力P或压力和/或由电动马达抽取的电流P1或其组合可储存在存储器17上。由此，尤其是在实时条件T下记录运行事件G。位置传感器15同样与微处理器8相连接。位置传感器15可为旋转速率传感器或所谓的陀螺仪，其实现在X-、Y-以及Z-方向上的运动以及绕X-、Y-以及Z-方向的旋转。此外，微处理器8与传感器16相连接，传感器16获取由马达抽取的电流P1。控制装置可具有实现马达的可接通的功率限制的手段。

优选地，实时地进行根据本发明的方法。由此实现，避免危险的运行情况以及由此带来的损害。

附图标记列表

1 救援设备

2 切割工具

2a 切割工具半部

2b 切割工具半部

3 壳体

3a 容纳井

4 电动马达

5 泵

6 能量源

6a 保持卡夹

7 主开关

8 微处理器

9 显示器

10 切割对象

11 缸

12 切换阀

13 抓柄

14 把手

15 位置传感器

16 电流传感器

17 存储器

18 声学模块

D 旋转轴线

E1 切割平面

E2 平面

G 运行事件

L 纵轴线

P 力

P1 电流

T 实际时间

W 角位置

W(krit)角位置偏差

A 纵轴线

Claims (14)

1.一种用于运行能由操作人员携带的、可独立使用的电动机械的或电动液压的作业设备或救援设备(1)的方法，所述作业设备或救援设备具有：

具有两个切割工具半部(2a、2b)的切割工具(2)，所述两个切割工具半部能朝向彼此运动以及远离彼此运动并且通过它们的运动确定虚拟的切割平面E1，

壳体(3)，

电动马达(4)，

分别用于操纵工具嵌件的由电动马达(4)驱动的泵(5)或由电动马达(4)驱动的机械传动装置，

能量源，优选地在设备侧安装在作业设备或救援设备(1)中或作业设备或救援设备上的、优选地可更换的、可再次充电的能量源(6)，

在作业设备或救援设备(1)的运行期间检测所述作业设备或救援设备(1)的定向，其特征在于，

使作业设备或救援设备(1)的切割平面E1在空间中的角位置W以及由切割工具(2)施加到切割对象(10)上的力彼此相关，并且据此控制作业设备或救援设备(1)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将施加到切割对象(10)上的力P确定为由电动马达(4)抽取的电流(P1)。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将角位置W和/或力P和/或由所述角位置和/或力形成的参数与理论值、理论特性曲线和/或理论特性曲线簇比较，并且据此触发运行事件G。

4.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对作业设备或救援设备(1)的切割平面E1在空间中和/或相对于切割对象(10)的位置的角位置W进行初始化。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，从初始化开始测量角位置W的变化。

6.如上述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，当角位置W达到预设的临界的角度偏差W(krit)时，触发运行事件。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述角度偏差W(krit)为10至20°、优选地10至30°。

8.如权利要求6至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述运行事件G为：发出警报指示；和/或使过载限制生效；和/或控制电动马达(4)。

9.如权利要求4至8中任一项所述的方法，其特征在于，在力达到确定的值和/或由于切割过程开始而增加的一个点上进行所述初始化，和/或在力达到确定的值和/或由于切割过程开始而增加的阶段期间进行所述初始化。

10.如权利要求4至9中任一项所述的方法，其特征在于，为了初始化，使用由马达抽取的电流P1或其曲线的测量值。

11.如上述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，在切割期间确定作业设备或救援设备(1)的切割平面E1在空间中的角位置W的变化。

12.如上述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，检测作业设备或救援设备(1)绕其纵轴线或绕该纵轴线的平行线的旋转位置和/或旋转作为角位置W。

13.如上述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，实时地进行所述方法。

14.一种能由操作人员携带的、可独立使用的电动机械的或电动液压的作业设备或救援设备(1)，所述作业设备或救援设备具有：

具有两个切割工具半部(2a、2b)的切割工具(2)，所述两个切割工具半部能朝向彼此运动以及远离彼此运动并且通过它们的运动确定虚拟的切割平面E1，

壳体(3)，

电动马达(4)，

分别用于操纵工具嵌件的由电动马达(4)驱动的泵(5)或由电动马达(4)驱动的机械传动装置，

能量源，优选地在设备侧安装在作业设备或救援设备(1)中或安装在作业设备或救援设备上的、优选地可更换的、可再次充电的能量源(6)，

在作业设备或救援设备(1)的运行期间检测所述作业设备或救援设备(1)的定向，其特征在于，所述作业设备或救援设备(1)如上述权利要求中任一项所述的方法运行。

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