CZ37324U1 - Zvedací zařízení - Google Patents

Description

Zvedací zařízení

Oblast techniky

Technické řešení se týká zvedacího zařízení se systémem pro sledování opotřebení vodicích válců, které řeší problémy spojené s včasným upozorněním obsluhy na opotřebení vodicích válců či jiné závady.

Dosavadní stav techniky

V současném stavu techniky je opotřebení vodicích válců na zvedacích zařízeních, např. v průmyslových či výrobních halách, kontrolováno v pravidelných intervalech pracovníkem údržby. Vzhledem k tomu, že jsou vodicí válce na velmi špatně přístupném místě, musí být zařízení při kontrole zastaveno. Tyto kontroly jsou značně komplikované a velmi časově náročné, čímž se snižuje efektivita zařízení. Navíc při provozu zařízení s nadměrně opotřebovanými rolnami může zařízení přestat plnit svoji funkci nebo dojít k poškození zařízení.

V patentovém spise JP 2010195505 A je popsán systém pro osobní výtahy, který je schopen automaticky upravit polohu vodicího válce vůči vodicí kolejnici v závislosti na jeho opotřebení. Stále je však nutné provádět pravidelné kontroly, při které musí být zařízení odstaveno.

V patentovém spise CN 107381290 A je popsáno nákladní zvedací zařízení s hydraulickým pohonem. Tento spis však žádným způsobem neřeší problém opotřebení vodicích válců.

Výše uvedená řešení pro zjištění stavu opotřebení vodicích válců vyžadují pravidelné manuální kontroly, které způsobují dlouhé prostoje, čímž dochází ke snížení efektivity zařízení, i vysoké náklady na údržbu a opravu. Navíc může dojít k provozování zvedacího zařízení i při nadměrně opotřebených vodicích válcích nebo pří zaseknutém cizím předmětu ve vodicích válcích, čímž může dojít k poškození nebo poruše zařízení.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nedostatky do jisté míry odstraňuje zvedací zařízení dle předkládaného technického řešení. Zvedací zařízení zahrnuje kolejové vedení, zvedák, zahrnující vodicí válec pohyblivý po kolejovém vedení a systém pro sledování opotřebení vodícího válce zvedacího zařízení, přičemž vodicí válec zahrnuje osu a vodicí válec je osou spojen se zvedákem. Podstata řešení spočívá v tom, že systém pro sledování opotřebení zahrnuje alespoň jeden snímač pro snímání vzdálenosti ke kolejovému vedení, řídicí jednotku komunikačně spojenou se snímačem a výstražné zařízení komunikačně spojené s řídicí jednotkou, přičemž snímač je připojen ke zvedáku a orientován na kolejové vedení.

Systém pro sledování opotřebení s výhodou využívá nepřímou metodu měření opotřebení vodicích válců pomocí vzdálenosti senzoru od kolejového vedení, po kterém se vodicí válec odvaluje. Tato vzdálenost je přímo úměrná opotřebení vodicích válců, neboť opotřebováním vodicích válců se zmenšuje jejich průměr a tím i vzdálenost mezi snímačem pro měření vzdálenosti a kolejovým vedením. Výhoda tohoto řešení spočívá v tom, že oproti přímému měření opotřebení pomocí např. 3D skenu povrchu vodicích válců je možné identifikovat i zaseknutí cizího předmětu ve vodicích válcích nebo například lokální opotřebení kolejového vedení.

Průběžné sledování opotřebení umožňuje určit postupné i nenadálé opotřebení a tím se snižuje riziko náhlých poruch, které by mohly vést k výpadkům zařízení a nepředvídatelným prostojům zvedacího zařízení. Díky průběžnému sledování je možné efektivně rozvrhnout údržbu nebo

- 1 CZ 37324 U1 výměnu vodicích válců, aby se minimalizovalo riziko poruchy a zároveň bylo dosaženo maximálního využití životnosti vodicích válců. Na základě informací získaných průběžným dlouhodobým sledováním opotřebení je také možné optimalizovat návrh nových vodicích válců.

Kolejové vedení například obsahuje svislou kolejnici, po které se pohybují vodicí válce, či pár takových válců. Snímač je tedy nepohyblivý vůči zvedáku, např. je k němu přilepen. Zahrnuje-li zařízení vícero vodicích válců, může být snímačem vzdálenosti nasměrovaným na odpovídající část kolejového vedení a propojeným s řídicí jednotkou opatřen každý z těchto válců. Možné je však i snímačem opatřit pouze některé válce.

Zvedák například obsahuje zvedací plošinu, kladkový systém a vodicí válce. Zvedací plošina slouží k přepravě nákladů mezi jednotlivými patry. Zvedací plošina je rotačně spojena s vodicími válci pomocí os, přičemž osou se rozumí nerotující hřídel umožňující otáčení vodicího válce, ale nepřenášející žádný krouticí moment. Kladkový systém zahrnuje kladky, pásy a protizávaží. Zvedací plošina je s protizávažím spojena pásem, který je veden přes kladky.

S výhodou se využívá, že snímač je orientován kolmo na povrch, se kterým je vodicí válec v kontaktu, čímž se snižuje odchylka měření i riziko špatného vyhodnocení řídicí jednotkou.

S výhodou se využívá, že systém pro sledování opotřebení vodicích válců může obsahovat rameno, pomocí kterého je snímač připevněný ke zvedáku. Rameno poskytuje výhodu v tom, že snímač je umístěn blíže ke kolejovému vedení a tím se zvyšuje přesnost měření a snižuje šance na špatné vyhodnocení řídicí jednotkou.

S výhodou se využívá, že řídicí jednotka obsahuje modul pro porovnání hodnoty kritického opotřebení (např. dané jako hraniční vzdálenost snímače od povrchu kolejového vedení) a vzdálenosti naměřené snímačem mezi ním a kolejovým vedením. Řídicí jednotka může porovnávat i naměřené hodnoty v čase mezi sebou.

Pokud se měřená vzdálenost skokově změní, řídicí jednotka situaci např. vyhodnotí jako zaseknutý předmět v rolně a spustí příslušné výstražné zařízení, které varuje obsluhu, aby mohlo být zvedací zařízení bezpečně zastaveno a nedošlo k poškození zařízení.

Pokud naměřená vzdálenost překročí hodnotu kritické hodnoty opotřebení, spustí řídicí jednotka např. výstražné zařízení upozorňující obsluhu na nadměrné opotřebení vodicích válců. Obsluha může následně zařízení odstavit a opotřebované vodicích válce vyměnit, tak aby nešlo k poškození zvedacího zařízení.

S výhodou se využívá, že výstražné zařízení obsahuje ovládací displej, na kterém se zobrazí zpráva upozorňující obsluhu na zaseknutý předmět ve vodicím válci nebo na nadměrné opotřebení vodicího válce.

S výhodou se využívá laserový snímač pro měření vzdálenosti, který je schopen měřit s velmi vysokou přesností. To snižuje riziko na špatné vyhodnocení řídicí jednotkou a zvyšuje spolehlivost zařízení.

S výhodou se využívá. zvedací zařízení zahrnující hydraulický pohon, řídicí systém a nepohyblivou konstrukcí. Hydraulický pohon zajišťuje pohyb zvedáku. Řídicí systém slouží k ovládání hydraulického pohonu, se kterým je komunikačně propojen. Nepohyblivá konstrukce je pevně ukotvena např. do země nebo stropu výrobní haly a slouží k upevnění kolejového vedení a hydraulického pohonu. K horní části nepohyblivé konstrukce jsou otočně připevněny kladky.

- 2 CZ 37324 U1

Objasnění výkresů

Podstata technického řešení je dále objasněna na příkladech jeho uskutečnění, které jsou popsány s využitím připojených výkresů, kde:

obr. 1 představuje schematické znázornění části zvedacího zařízení se systémem pro sledování opotřebení; a obr. 2 představuje schematické znázornění příkladného provedení zvedacího zařízení dle předkládaného technického řešení.

Příklady uskutečnění technického řešení

Uvedená uskutečnění znázorňují příkladné varianty provedení technického řešení, která však nemají z hlediska rozsahu ochrany žádný omezující vliv. Příkladem předkládaného řešení je zvedací zařízení vyobrazené na Obr. 2. Zařízení obsahuje kolejové vedení 1, systém pro sledování opotřebení vodicích válců 3, nepohyblivou konstrukci 9, hydraulický pohon 10, řídicí systém 11 a zvedák 2 zahrnujícího vodicí válce 3.

Kolejové vedení 1 obsahuje čtveřici vodicích kolejnic s profilem ve tvaru písmene U. Alternativně může kolejové vedení 1 zahrnovat alespoň jednu kolejnici, která může mít libovolný tvar průřezu.

Zvedák 2 obsahuje, zvedací plošinu 12, kladkový systém a vodicí válce 3.

Zvedací plošina 12 je otevřená plošina uzpůsobená pro přepravu nákladů, palet nebo vozíků apod. V jiných alternativních provedeních může být plošina vybavena bezpečnostním zábranami, zábradlím nebo se může jednat o uzavřenou kabinu, tak aby se zabránilo pádu nákladu při přepravě.

Kladkový systém zahrnuje protizávaží 13, čtyři kladky 14 a čtyři pásy 15. Protizávaží 13 je kvádr o přibližně stejné hmotnosti jako zvedací plošina 12, čímž se zmenší síla potřebná ke zvedání břemena. Každou kladkou 14 je veden jeden pás 15, který je na jednom konci uchycen k protizávaží 13 a druhým koncem ke zvedací plošině 12. Kladky 14 jsou otočně spojeny s nepohyblivou konstrukcí 9 v její horní části. Alternativně může být počet kladek 14 a pásů 15 libovolný. Jeden pás 15 může být veden více kladkami 14, přičemž některé kladky mohou být volné a připevněné ke zvedací plošině 12. Tím se sníží síla potřebná k uzvednutí břemena. Protizávaží 13 a zvedací plošina 12 mohou být také spojeny řetězem, lanem nebo jiným vázacím prostředkem. Protizávaží 13 může mít libovolný tvar a hmotnost.

Zvedák 2 zahrnuje v příkladném provedení osm vodicích válců, přičemž každá vodicí kolejnice je v kontaktu se dvěma vodícími válci 3. Zvedák 2 je rotačně spojen s vodícími válci 3 pomocí os 4, přičemž osou 4 se rozumí nerotující hřídel umožňující otáčení vodicího válce 3, ale nepřenášející žádný krouticí moment. V jiných alternativních provedeních může být počet vodicích válců 3 i počet vodicích válců 3 v kontaktu s jednou vodicí kolejnicí libovolný, nejméně však zvedák 2 zahrnuje alespoň jeden vodicí válec 3.

Systém pro sledování opotřebení vodicího válce 3 zahrnuje snímače 5 pro měření vzdálenosti, řídicí jednotku 6 a výstražné zařízení 7. Snímače 5 jsou pomocí ramena 8 připevněny ke zvedáku 2 v blízkosti osy 4 odpovídajícího vodicího válce 3, jehož opotřebení má být daným snímačem 5 měřeno. Např. je dané rameno 8 ke zvedáku 2 uchyceno blíže k ose 4 odpovídajícího vodicího válce 3 než k ose 4 kteréhokoliv jiného vodicího válce 3. V zobrazeném provedení je rameno 8 uchyceno ke zvedáku 2 tak, že osa 4 daného vodicího válce 3 prochází i částí ramena 8. Rameno 8 umožňuje snížit vzdálenost mezi snímačem 5 a kolejovým vedením 1, čímž se sníží odchylka měření. Alternativně může být rameno 8 připevněno ke zvedáku 2 nebo může být snímač 5 pro měření vzdálenosti připevněn přímo ke zvedáku 2.

- 3 CZ 37324 U1

Výhodně jsou snímače 5 pro měření vzdálenosti laserové, protože laserové snímače poskytují vysokou přesnost měření. V jiných alternativních provedeních může být vyžito i jiných typů snímačů 5 např. ultrazvukové, infračervené, optické apod.

Snímače 5 jsou orientovány kolmo na povrch kolejového vedení 1, se kterým jsou vodicí válce 3 v kontaktu. Tím je dosaženo vyšší přesnosti snímačů 5. Alternativně mohou být snímače 5 orientovány na povrch kolejového vedení 1, se kterým jsou vodicí válce 3 v kontaktu, pod jakýmkoliv úhlem.

Řídicí jednotka 6 obsahuje modul pro porovnávání referenční hodnoty s hodnotou naměřenou snímačem 5 pro měření vzdálenosti a pro porovnávání naměřených hodnot v čase. Řídicí jednotka 6 je výhodně počítač, který je součástí řídicího systému 11 zvedacího zařízení. V jiných alternativních provedeních může být řídicí jednotka 6 samostatnou jednotkou.

Řídicí jednotka 6 je propojena komunikačním elektrickým kabelem se snímači 5 a výstražným zařízením 7. Alternativně může být komunikační propojení uskutečněno bezdrátově či např. optickým kabelem apod. Jedna řídicí jednotka 6 tedy může zpracovávat data ze všech snímačů 5 pro všechny vodicí válce 3 daného zařízení. Společné pro všechny vodicí válce 3 pak může být i výstražné zařízení 7, přičemž informace o výstraze pak může i obsahovat identifikaci vodícího válce 3, u něhož byla identifikována závada.

Za provozu pak může zvedací zařízení, zejména tedy jeho systém pro sledování opotřebení, fungovat s následujícími kroky:

- měření vzdálenosti snímačem 5;

- odesílání dat ze snímače 5 do řídicí jednotky 6;

- porovnání referenční hodnoty a přijatých dat řídicí jednotkou 6 a/nebo porovnání přijatých dat s dříve přijatými daty; a

- spuštění výstražného zařízení 7 řídicí jednotkou 6.

Řídicí jednotka 6 porovnává referenční hodnotu s přijatou naměřenou hodnotou. Zároveň porovnává přijatou naměřenou hodnotu s dříve přijatými naměřenými hodnotami. Tím je řídicí jednotka 6 schopna vyhodnotit i rychlost změny naměřené vzdálenosti v čase. V jiných alternativních provedeních může být řídicí jednotka 6 schopna rozpoznat lokální opotřebení vodicího válce 3 pomocí cyklicky se opakující výchylky naměřené vzdálenosti s periodou odpovídající obvodu vodicího válce 3. Řídicí jednotka 6 může být schopná rozpoznávat lokální opotřebení na kolejovém vedení 1 pomocí cyklicky se opakující výchylky naměřené vzdálenosti v závislosti na poloze zvedáku 2.

Ke spuštění výstražného zařízení 7 dojde, pokud dojde k zaseknutí cizího předmětu ve vodicím válci 3 a měřená vzdálenost se skokově změní nebo pokud naměřená vzdálenost překročí hodnotu kritického opotřebení vodicího válce 3.

Výstražné zařízení 7 je příkladně displej, který je součástí počítače řídicího systému 11. V případě aktivace je na displeji zobrazena chybová zpráva upozorňující obsluhu. Alternativně může být výstražné zařízení 7 samostatným displejem, světelným indikátorem nebo zvukovou sirénou apod. Výstražným zařízením 7 může být i uživatelské zařízení, např. telefon, chytré hodinky či tablet, a to alternativně či navíc k výstražnému zařízení umístěnému staticky v dané výrobní hale, jako je např. monitor počítače. Je tak možné obsluhu upozornit okamžitě, i když se zrovna nenachází v blízkosti daného zvedacího zařízení.

Nepohyblivá konstrukce 9 je pevně spojena se zemí, se stropem atd. Může jít například o ocelové profily zabudované do výrobní haly a nesoucí kolejové vedení 1, kladky, hydraulický pohon atd.

- 4 CZ 37324 U1

Hydraulický pohon 10 obsahuje hydraulický píst, který je jedním koncem připevněn k nepohyblivé konstrukci 9 a druhým koncem k protizávaží 13. V jiných alternativních provedeních je počet hydraulických pístů libovolný, nebo může být zvedák 2 poháněn elektrickým motorem nebo jiným typem pohonu. Hydraulický píst může být také připevněn jedním koncem k nepohyblivé konstrukci 9 a druhým ke zvedací plošině 12.

Řídicí systém 11 zahrnuje počítač. Řídicí systém 11 je komunikačně propojen elektrickým kabelem s hydraulickým pohonem 10, který ovládá. V jiných alternativních řešeních může řídicí systém 11 místo počítače zahrnovat například programovatelný logický automat apod. Komunikační propojení může být uskutečněno bezdrátově či např. optickým kabelem apod.

Řídicí systém 11, řídicí jednotka 6 nebo výstražné zařízení 7 mohou být umístěna např. na zvedák 2, na nepohyblivou konstrukci 9 nebo mohou být umístěna zcela mimo zvedací zařízení např. v kanceláři obsluhy atd. Ve výrobní hale s vícero zvedacími zařízeními může být řídicí jednotkou 6 i centrální ovládací systém společný pro vícero zvedacích zařízení.

Snímače 5 pro měření vzdálenosti, řídicí jednotka 6, řídicí systém 11 a výstražné zařízení 7 mohou být napájena elektrickou energií ze sítě nebo pomocí baterií apod. Napájení elektrických spotřebičů umístěných na pohybujícím se zvedáku může být uskutečněno pomocí volně uložených elektrických kabelů, umístěním baterií na zvedák nebo kartáčovým kontaktem s vodivou kolejnicí atp.

Claims (7)

1. Zvedací zařízení, zahrnující kolejové vedení (1) a zvedák (2) zahrnující vodící válec (3) pohyblivý po kolejovém vedení (1) a systém pro sledování opotřebení vodícího válce (3) zvedáku, přičemž vodící válec (3) zahrnuje osu (4) a tento vodící válec (3) je osou (4) spojen se zvedákem (2), vyznačující se tím, že systém pro sledování opotřebení vodícího válce (3) zvedáku zahrnuje alespoň jeden snímač (5) pro snímání vzdálenosti ke kolejovému vedení (1); řídicí jednotku (6), komunikačně spojenou se snímačem (5); a výstražné zařízení (7), komunikačně spojené s řídicí jednotkou (6), přičemž snímač (5) je připojen ke zvedáku (2) a orientován na kolejové vedení (1).

2. Zvedací zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že snímač (5) pro snímání vzdálenosti je orientován na stěnu kolejového vedení (1) v kontaktu s vodícím válcem (3).

3. Zvedací zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že systém pro sledování opotřebení vodícího válce (3) zvedáku dále zahrnuje rameno (8), přičemž snímač (5) pro snímání vzdálenosti je připojen pomocí ramena (8) ke zvedáku (2).

4. Zvedací zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že řídící jednotka (6) zahrnuje modul pro porovnání referenční hodnoty vzdálenosti a vzdálenosti naměřené snímačem (5).

5. Zvedací zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že výstražné zařízení (7) zahrnuje displej.

6. Zvedací zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že snímač (5) pro snímání vzdálenosti je laserový senzor.

7. Zvedací zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že dále zahrnuje hydraulický pohon (10) pro pohánění zvedáku, řídicí systém (11) pro ovládání hydraulického pohonu (10) a nepohyblivou konstrukci (9), k níž je připevněno kolejové vedení (1).