CN206132276U - 力测量装置以及具有该力测量装置的移动起重机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种力测量装置，由连接元件(17)和传感器(18)构成，用于确定所述连接元件(17)中的拉力和/或压缩力，其中所述传感器(18)被固定到连接元件(17)以测量所述连接元件(17)的纵向方向(L)上的变形，并且所述连接元件(17)的尺寸设计为使得具有预设测量范围的传感器(18)被使用。此外，本实用新型涉及一种具有相应的力测量装置的移动起重机(1)。

Description

力测量装置以及具有该力测量装置的移动起重机

技术领域

本发明涉及一种由连接元件和传感器(transducer)构成的力测量装置，尤其是用于确定所述连接元件中的拉力和/或压缩力的应变传感器，以及具有该力测量装置的移动起重机。

背景技术

传感器，应变传感器或拉力和/或压缩力的力传感器在几十年来已经以力测量带(strips)或力测量主轴(spindles)的形式公知，并且用于起重机行业以确定及监测组件或起重机的负荷。

由德国公开文件DE 100 60 201 A1获知拉力和/或压缩力的力传感器的实施方式，其也被指定为力测量带或拉力带。这些力传感器被用于例如对起重机的吊索或者起重机或挖掘器的支承臂中的力进行测量。所述力传感器基本上由平坦的狭长的矩形的本体构成。该基本体被形成为带，然后从其纵向方向上看在其前端具有第一孔，以及在其后端具有第二孔。这些孔用来将力传感器与起重机或挖掘机的部件连接，其中所述力将被测量。在孔之间的所述本体的中部，设置四个盲孔状开口，所述本体随之以所需的方式被削弱。在基座区域中的圆柱形开口中的两个中，应变计(strain gauges)形式的测量系统被固定并探测所述本体中的变形或应变，并且提供电信号以确定所述力传感器纵向方向上的拉力和/或压缩力。根据所述本体、所述开口和所述测量系统的设计，这样的力传感器可以对kN的宽范围内的力进行测量。

这些力测量带通常吸收所有的拉力和/或压缩力并基于最大发生的负荷、所需的安全等级和利于获得测量精确性的材料特性的开发来进行尺寸设计。所述力的确定主要是通过在所述基本体应变过程中改变所谓应变计的电导率。利用这样的设计，所述组件位于直接力流(force flow)中，并且借助于力测量带的合适选择和精确校准，力的测量可以极其精确。

力传感器或应变传感器也是公知的，其能够通过测量所述组件上的应变得出关于组件负荷的结论，而不需要直接将力传感器或应变传感器设置在力流中(例如参见德国达姆施塔特市的HBM公司的网页 www.hbm.com，以及搜索Kraftnebenschluss[力分流(Forceshunt)])。通过所述应变传感器的非正向(non-positive)或正向(positive)偶联，组件变形也被传递到所述应变传感器，并且同样发生在其中的变形/应变被用作对组件负荷的测量。

如果真是这样，以这种方式，所述组件的机械性能仅仅会被轻微地影响。当在不确定的组件几何结构上的所述力分流中使用力传感器时，经常需要使用规定的负荷直接在该组件上进行校准，从而能够从所测量的的应变得出关于之后待测量的组件负荷或力的结论。

此外，在德国公开文件DE 10 2013 205 173 A1中描述了一种主梁桅杆起重机，其以传统方式由具有履带传动装置的底盘、具有配重的上部结构、A形架、主臂、可变幅的辅助臂和拉紧(bracing)支承部(supports)构成。以传统的方式，所述主臂和所述辅助臂被拉紧，并且力传感器被设置在拉紧装置的力流中从而监控所述主臂的负荷和所述辅助臂的负荷。所述力传感器被设计为能够测量和传递待预测的力。因此，不同的力传感器通常被用在所述主梁桅杆起重机的不同安装位置并使其适应于与测量范围和机械连接的结构有关的安装位置。

发明内容

本发明的目的是要扩大用于确定拉力和/或压缩力的力测量装置的使用可能性。

这一目的通过具有技术方案1的特征的力测量装置而实现。从属技术方案2到9描述了本发明的有利的实施方式。

根据技术方案1的本发明，用于确定拉力和/或压缩力的传感器尤其是应变传感器的使用可能性被扩大，其中所述传感器被结合入具有连接元件的力测量装置中，其中所述传感器被固定到所述连接元件从而测量在连接元件的方向尤其是纵向方向上的形变，并且所述连接元件的尺寸设计为使得具有预设测量范围的传感器被使用。在这种情况下，所述传感器优选形成为用于测量所述连接元件中应变的应变传感器。

仅仅通过所述连接元件的几何结构的改进，实现了以这样的方式形成的所述力测量装置对不同力测量范围的适应，其中所述不同力测量范围例如为在具有不同最大负荷能力的移动起重机上的力测量范围，或者在与不同力测量范围和多个固定几何结构有关的移动起重机内部的不同安装位置上的力测量范围。因此对所述力传感器或所述实际测量元件实现了标准化。

力测量装置对不同负荷需求的适应由此被转换为对所述连接元件的适应，所述连接元件比所述力传感器敏感性更低，并且是由比如高抗拉钢制成的简单结构组件。因此，力传感器中力或应变的测量几乎与所述连接元件中力的传导无关。

除了对所述力测量装置作为整体进行校准以外，不存在要对传感器尤其是应变传感器本身所做的改变。关于用在所述连接元件中的传感器，其产生了优势例如使更多的单元具有相应下降的成本，替换零件存储更加简单，传感器的替换更简单以及缩小不同零件的范围。一般来说，由于存在在移动起重机上提供更多数量传感器的趋势，这些 优势都更加重要。

所述力测量装置也可以被改装到现有的移动起重机。

对测量范围的校准受所述连接元件的力传导横截面(EA)的窄公差影响。EA是弹性模量×横截面积的缩写并且从而是横截面的弹簧率。

根据已知的拉力带设计，本发明的技术方案2中，所述连接元件优选地在一端包括第一端，以及在相对端包括第二端，在每个所述第一端和所述第二端中均设置有孔。

本发明的技术方案3中，在优选实施方式中对所述传感器规定，将其测量方向定向为与所述连接元件的纵向方向平行。

以传统方式，本发明的技术方案4中，所述传感器被设计为具有孔的带，并且优选通过插入到该孔的固定螺栓被固定到所述连接元件。

本新型实现了一种传感器在力测量装置中的受保护装置，本发明的技术方案5中，其中所述连接元件由两个完全相同的第一和第二零件构成，所述第一和第二零件被彼此平行并间隔隔开设置，并且所述传感器被设置在所述第一和第二零件之间。

本发明的技术方案6中，为了允许所述连接元件对不同力测量范围的适应，所述连接元件包括本体和固定区域，所述固定区域的横截面的尺寸相对于所述本体的横截面被设计为使得所述传感器以所述预设的测量范围被使用。

本发明的技术方案7中，因为由所述连接元件和具有所述预设测量范围的传感器形成的力测量装置在所述分流中起作用，相对于所述力测量装置的测量范围，所述力测量装置作为整体待被校准。

本发明的技术方案8中，以上描述的力测量装置尤其适于用在移动起重机的拉紧装置，其中为了将力测量范围相互偏离，相同的传感器尤其是应变传感器以及适应于所述力测量范围的连接元件被设置。

本发明的技术方案9中，根据本发明的所述力测量装置优选用于所述移动起重机的主臂拉紧装置、辅助臂拉紧装置、吊杆(derrick)拉紧装置和/或工作臂拉紧装置。

附图说明

以下将借助在附图中所示的示例性实施方式对本发明进行更详细的说明。附图中：

图1示出了一种履带起重机的透视图；

图1a示出了图1工作臂的区域中的细节放大图；

图2示出了根据本发明的力测量装置的视图；

图3示出了图2的沿A-A剖切线的横截面视图；

图4示出了将图2的所述连接元件剖开以显示所述力测量装置内的传感器尤其是应变传感器的视图；

图5以不同的比例示出了图4的视图。

参考附图标记列表

1 移动起重机

2 底盘

3 履带传动装置

4 上部结构

5 主臂

6 吊杆臂

7 A形架

8 辅助臂

9 吊杆拉紧装置

10 主臂拉紧装置

11 辅助臂拉紧装置

12 第一变幅支承部

13 第二变幅支承部

14 工作臂

15 工作臂拉紧装置

16 力测量装置

17 连接元件

17a 第一零件

17b 第二零件

17c 第一端

17d 第二端

17e 孔

17f 本体

17g 固定区域

17h 第一固定孔

17h 第二固定孔

18 传感器

19a 第一固定螺栓

19b 第二固定螺栓

L 纵向方向

M 测量方向

具体实施方式

图1示出了一种设计为主梁桅杆履带起重机的移动起重机1的总视图。以传统的方式，所述移动起重机1具有带履带传动装置3的底盘2、以可绕竖直轴枢转方式安装在其上的上部结构4。主臂5，吊杆臂6和A形架7以可围绕水平轴枢转的方式被安装在所述上部结构4上。辅助臂8以可围绕水平变幅轴变幅的方式被安装在与所述上部结构4相对的所述主臂5的上端上。所述吊杆臂6经由吊杆拉紧装置9拉紧在A形架7上，所述主臂5经由主臂拉紧装置10拉紧在吊杆臂6上，并且所述辅助臂8经由辅助臂拉紧装置11拉紧在上层结构4上。在这种情况下，所述辅助臂拉紧装置11经由第一变幅支承部12和第二变幅支承部13引导，所述第一变幅支承部12和第二变幅支承部13以可围绕水平轴枢转的方式铰接在所述主臂5的头部上。指定为工作臂14的另一条臂被固定于所述辅助臂8的远离主臂5的上端，用于快速运行的吊货钩的索轮被安装在所述工作臂的自由端上。所述工作臂14也经由工作臂拉紧装置15拉紧在所述辅助臂8上。所述吊杆拉紧装置9、所述主臂拉紧装置10，所述辅助臂拉紧装置11和所述工作臂拉紧装置15在传统上被设计为锚索和拉紧件或它们的组合。

此外，力测量装置16分别设置在所述吊杆拉紧装置9、所述主臂拉紧装置10、所述辅助臂拉紧装置11和所述工作臂拉紧装置15的力流 中，根据安装位置，力测量装置可以确定具有上述拉紧装置的主臂5、辅助臂8、吊杆6、A形架7中的力以及上部结构4上的力。所述移动起重机1的整体负载力矩也可以由作用于主臂拉紧装置10上的力来确定或监测。如果具有对应的拉紧装置，这样的力测量装置16也可以用在所述移动起重机1的其他合适的位置。

按照传统方式，通过针对起重机的负载力矩限制控制设备，所述力测量装置16的信号被处理和被转换为力或起重机负载。

图1a示出了图1的工作臂15区域的细节放大图，在所述工作臂拉紧装置15和所述辅助臂拉紧装置11中的所述力测量装置16的设置可以从该区域中看得更清晰。

图2示出了根据本发明的力测量装置16的视图，该力测量装置基本由连接元件17尤其是连接带，以及传感器18尤其是应变传感器构成(见图3)。所述连接元件17用作移动起重机1的元件和拉紧装置之间的固定元件，所述移动起重机1的元件例如主臂5、辅助臂8、吊杆臂6、A形架7或上部结构4，所述拉紧装置如所述主臂拉紧装置10、辅助臂拉紧装置11、吊杆拉紧装置9和/或工作臂拉紧装置15。因此，所述连接元件17优选设置在拉紧装置的起点或终点。所述连接元件17还可以被设置在拉紧装置的路线中。所述连接元件17优选形成为连接带，尤其是具有相互平行且间隔隔开设置的第一零件17a和第二零件17b的双带。所述第一零件17a和第二零件17b完全相同，并在它们的第一端17c和它们的第二端17d分别具有孔17e，用于收纳未示出的固定螺栓。在所述第一端17c和第二端17d之间设置本体17f，该本体17f是扁钢条 的形式并且横截面是矩形。相对于所述本体17f，所述第一端17c和所述第二端17d被展开从而具有用于待设置的所述孔17e的足够的空间。所述本体17f、所述第一端17c和第二端17d也形成为一体。用于收纳所述传感器18的紧固区域17g在本体17f的纵向方向L的路线中被设置本体17f上。所述固定区域17g相对于所述本体17f在垂直纵向方向L的横向方向上展开。在所述固定区域17g的纵向方向上以及因此在所述本体17f的纵向方向L上，在每个固定区域17g中，第一固定孔17h和第二固定孔17i彼此间隔隔开设置并且从所述纵向方向L上看一个接一个地设置。所述第一零件17a的第一固定孔17h和第二固定孔17i分别与所述第二零件17b的第一固定孔17h和第二固定孔17i对齐。第一固定螺栓19a以正向的(positive)方式被插入和紧固(secured)于所述两个第一固定孔17h中，并且第二固定螺栓19b以正向的方式被插入和缚牢于所述两个第二固定孔17i中。通过所述第一和第二固定螺栓19a、19b，传感器18被固定到固定区域17g中，且位于所述第一和第二零件17a、17b之间。

所述传感器18设计为所谓的拉力带，还可以用于确定压缩力，并且因此基本由平坦的狭长的和矩形的基本体构成，在该基本体上，从其纵向方向来看，在其前端设置第一孔以及在其后端设置第二孔。通过这些孔，所述传感器经由所述第一和第二固定螺栓19a、19b被固定到所述连接元件17，力将于其中被测量。应变计形式的测量系统以传统方式被设置在所述传感器18的基本体中的所述孔之间的中部。所述传感器18因此测量分流中连接元件17的纵向延伸L上的应变。所述传感器因此经由所述第一和第二固定螺栓19a、19b被固定到所述承重连 接元件17，并且探测该连接元件17上的应变。相对于连接元件17，所述传感器18本身具有相对低水平的阻抗(resistance)并且几乎不影响连接元件17上的应变从而不影响测量。此外，经由传感器18对连接元件17上应变的低水平影响在力测量装置的校准期间被考虑到。

所述连接元件17被设计使得在所述拉紧装置中发生的力可以安全地传递。

根据本发明背后的思想，相对于所述本体17f的横截面，所述固定区域17g的横截面更大，在本情况下更高，以使得在一方面减少作用在传感器18上的力，以及在另一方面将力调整到传感器18的测量范围。从而所述传感器18并行吸收仅一小部分的由固定区域17g上弹性应变引起的所述固定区域17g的纵向方向上的所述拉力和/或压缩力或所述变形，而所述变形是由连接元件17的负载产生的。然而，通过增大传感器18横截面，使固定区域17g上的所述弹性应变按期望改变或减小。

由于所述传感器18相对于所述连接元件17在所述分流中起作用，由所述连接元件17和所述传感器18形成的所述力测量装置16在使用前将作为一个整体被校对。根据应用，即根据待测的力的测量范围，所述连接元件17的尺寸设计为使得有相同测量范围的相同传感器18总是优选被使用。因此，借助根据本发明的由连接元件17和传感器18形成的这样的力测量装置16，在经过合适地适配的连接元件17中的相同传感器18可以在移动起重机1的不同位置使用，力被期望在该位置测量。

图3示出了图2沿着A-A分割线的横截面。很明显所述传感器18被设置在第一零件17a的所述固定区域17g和第二零件17b的所述固定区域17g之间。在这种情况下，在传感器18与第一零件17a或第二零件17b之间的空间均被设置在所述传感器18的侧部。同样很明显的是，所述第二固定螺栓19b延伸穿过所述第一零件17a的第二固定孔17i、所述传感器18的孔和第二零件17b的第二固定孔17i。

图4示出了图2在所述第二零件17b的固定区域17g的区域中剖开所述连接元件17的第二零件17b的视图，从而可以看到所述传感器18位于其在第一零件17a和第二零件17b之间的安装位置。

图5示出对应于图4的视图，但具有不同比例的连接元件17。根据本发明，所述传感器18具有如图4所示的相同的结构和大小。尽管图5示出的连接元件17比图4中小，该连接元件17是用于拉紧装置中的连接元件17，所述拉紧装置中发生以及待测量的力大于根据图4的连接元件17中的力。因此，根据图5的连接元件17的固定区域17g的横截面与所述邻接体17f的比例，相比于根据图4的连接元件的情况下更大，并且因此传感器18对发生在连接元件17中的力的减轻也更大。

图5还示出了所述传感器18，尤其是所谓力测量带形式的应变传感器的通常结构。因此，所述传感器18基本由大致平坦带状的立方体的本体构成，在传感器18的长边的端，均设置有用于经由固定螺栓18a、18b将传感器18固定于连接元件17的孔。未示出的所述应变计，被设置在所述本体上的孔之间。

以上尽管已经借助于被设计为主梁桅杆履带式起重机的移动起重机1对本发明进行了描述，但是完全可以将根据本发明的由连接元件和传感器构成的装置使用在移动工作装置的任何地方，在这些地方通过锚索、拉紧件或其组合实现了主梁、支承部或臂的拉紧。在这种情况下，基本上可以理解移动起重机1是指履带式起重机和伸缩式起重机。所述连接元件优选形成为连接带。使用撑杆(strut)、拉紧杆(bracing rod)、臂部或甚至移动起重机任何其他部分代替连接带，从根本上也是可以的。

Claims (9)

1.力测量装置，其由连接元件(17)和传感器(18)构成，用于确定所述连接元件(17)中的拉力和/或压缩力，其中所述传感器(18)被固定到连接元件(17)以测量所述连接元件(17)的纵向方向(L)上的变形，并且所述连接元件(17)的尺寸设计为使得具有预设测量范围的传感器(18)被使用。

2.根据权利要求1所述的力测量装置，其特征在于，所述连接元件(17)在一端包括的第一端(17c)，以及在相对端包括第二端(17d)，在每个所述第一端(17c)和所述第二端(17d)中均设置有孔(17e)。

3.根据权利要求1或2所述的力测量装置，其特征在于，所述传感器(18)被定向为其测量方向(M)与所述连接元件(17)的纵向方向(L)平行。

4.根据权利要求1所述的力测量装置，其特征在于，所述传感器(18)形式为具有孔的拉力带，并且通过插入所述孔的固定螺栓(19a，19b)，该传感器被固定于所述连接元件(17)。

5.根据权利要求1所述的力测量装置，其特征在于，所述连接元件(17)被设计为带，并由至少两个完全相同的第一和第二零件(17a，17b)构成，所述第一和第二零件(17a，17b)被彼此平行并间隔隔开设置，并且所述传感器(18)被设置在所述第一和第二零件(17a,17b)之间。

6.根据权利要求1所述的力测量装置，其特征在于，所述连接元件(17)包括本体(17f)和固定区域(17g)，所述固定区域(17g)的横截面相对于所述本体(17f)的横截面的尺寸设计使得具有预设的测量范围的所述传感器(18)被使用。

7.根据权利要求1所述的力测量装置，其特征在于：由连接元件(17)和具有预设测量范围的力传感器(18)形成的所述力测量装置(16)，作为一个整体，相对于该力测量装置(16)的测量范围被校准。

8.移动起重机(1)，具有拉紧装置(9，10，11，15)，且设置有如前述权利要求1至7任一项所述装置，其特征在于，在力测量装置(16)中，为了使力测量范围相互偏离，相同的力测量传感器(18)被设置在适应于所述力测量范围的连接元件(17)上。

9.根据权利要求8所述的移动起重机(1)，其特征在于，所述拉紧装置被设计为主臂拉紧装置(10)、辅助臂拉紧装置(11)、吊杆拉紧装置(9)和/或工作臂拉紧装置(15)。