ES2849449T3

ES2849449T3 - Monitorización de frenos

Info

Publication number: ES2849449T3
Application number: ES13843237T
Authority: ES
Inventors: Aapo Jantunen
Original assignee: Konecranes Global Oy
Current assignee: Konecranes Global Oy
Priority date: 2012-10-03
Filing date: 2013-10-03
Publication date: 2021-08-18
Anticipated expiration: 2033-10-03
Also published as: EP2904699B1; EP2904699A1; BR112015007558B1; WO2014053704A1; RU2015114407A; BR112015007558A2; KR101786058B1; FI124062B; US20150252861A1; JP2015533206A; JP6050507B2; KR20150067276A; CN104838579A; RU2623505C2; EP2904699A4; FI20126034A; CN104838579B; US9803712B2

Abstract

Un método para monitorizar un freno (402) que comprende: una primera (202, 204) y segunda (206, 204) superficies de frenado, y medios de magnetización (210) que, en respuesta a la corriente eléctrica suministrada a ellos, están dispuestos para generar un campo magnético que está dispuesto para mover las superficies de frenado desde un estado cerrado, en el que las superficies de frenado están conectadas entre sí, a un estado abierto, en el que las superficies de frenado están separadas unas de otras; el método que comprende: determinar (504) la corriente eléctrica del freno a medida que las superficies de frenado comienzan a moverse desde el estado cerrado al estado abierto, caracterizado por determinar (502) la corriente eléctrica máxima de los medios de magnetización del freno en estado abierto; determinar (508) el estado del freno como una relación de corriente de la corriente eléctrica medida a medida que las superficies de frenado comienzan a moverse a dicha corriente eléctrica máxima.

Description

DESCRIPCIÓN

Monitorización de frenos

Campo de la invención

La presente invención se refiere a la monitorización de un freno y, en particular, a la monitorización de un freno electromagnético.

Antecedentes

Los frenos usados en dispositivos de elevación son críticos para la operación del dispositivo de elevación tanto en términos de economía como de seguridad. El mal funcionamiento de un freno puede conducir a la caída de la carga, por lo que otras partes del dispositivo de elevación se pueden dañar y hay un riesgo de que las personas que trabajen cerca se lastimen.

Los frenos usados en dispositivos de elevación son frenos de disco convencionales, en los que el material de fricción de tipo disco que gira junto con el eje del motor presiona entre una placa de anclaje y una placa de fricción y tiene lugar una desaceleración.

La superficie de fricción se desgasta durante la desaceleración. Si la superficie de fricción se desgasta, el efecto de frenado del freno disminuye significativamente y el freno ya no puede operar como se diseñó. De este modo, el freno funciona mal.

El estado de un freno se monitoriza típicamente manualmente midiendo el grosor de la superficie de fricción con un indicador deslizante. Para ser capaz de medir la superficie de fricción, necesita ser desmontada una posible carcasa de freno, y después de la medición y el mantenimiento del freno posiblemente requerido, la carcasa necesita ser cerrada de nuevo. La monitorización de frenos, de este modo, implica un trabajo manual que requiere mucho tiempo y está sujeto a errores. Además, en los dispositivos de elevación, en los que el freno está alto, como en las grúas portuarias, hay un riesgo de que la persona de mantenimiento pueda caerse, y teniendo esto en cuenta puede añadir además el tiempo requerido para realizar el mantenimiento. El documento EP2399799 describe un método para monitorizar un freno de carril magnético en vehículos ferroviarios que implica determinar un curso de corriente máxima local, un curso de corriente mínima y una vuelta a elevar del flujo de corriente para verificar un estado en espera activo del freno.

Durante la comprobación del freno del dispositivo de elevación, la máquina de producción en la que está montado el freno no está disponible para su uso en su trabajo convencional. Una grúa portuaria bajo mantenimiento de frenos, por ejemplo, está entonces fuera de uso durante la comprobación del freno. Sin embargo, en términos de economía, el tiempo de inactividad de un aparato costoso como una grúa portuaria se debería mantener tan poco frecuente y breve como sea posible. Por lo tanto, es deseable que las pausas en la operación de máquinas de producción sean tan breves como sea posible. Programando las pausas de producción, es posible acortar el tiempo de inactividad, en la medida que el trabajo de mantenimiento se puede planificar mejor.

En términos de seguridad, el desgaste de un freno de dispositivo de elevación causa un riesgo aumentando la probabilidad de un mal funcionamiento del freno, que puede causar pérdidas económicas, si el dispositivo de elevación o sus partes se rompen o personas en las inmediaciones del dispositivo de elevación se lastiman, o se causan daños a la línea de producción u otra propiedad. Por ejemplo, si el freno no se engancha, la carga del dispositivo de elevación puede caer. En otro ejemplo, si el freno no se libera, el motor del dispositivo de elevación puede funcionar contra el freno y el freno se puede sobrecalentar e incluso explotar. Funcionar contra el freno se refiere a hacer funcionar el motor con el freno enganchado, cuando el motor normalmente está apagado cuando el freno está enganchado. Funcionar contra el freno puede tener lugar durante el uso normal del freno, cuando el motor continúa funcionando después de que se haya enganchado el freno.

Típicamente, se usan varios frenos en los dispositivos de elevación para detener la carga que se maneja y mantenerla en su lugar. En un dispositivo de elevación, la carga se puede mover en muchas direcciones de movimiento diferentes. Por ejemplo, en las grúas portuarias, un contenedor se puede subir y bajar usando cuatro cables que se conectan a las esquinas del contenedor. El motor de cada cable se puede desacelerar por separado, lo que significa que se necesitan una serie de frenos correspondientes al de los motores, por ejemplo, cuatro. En otro ejemplo, en un puente grúa, la carga se mueve por medio de un carro, puente y montacargas en las direcciones de movimiento que permiten. Un movimiento seguro de la carga con los dispositivos de elevación puede, de este modo, requerir que los varios frenos que mueven la carga estén en orden. El mantenimiento de varios frenos es desafiante debido al número de frenos en los dispositivos de elevación y/o al tamaño de los dispositivos de elevación. El desafío del mantenimiento se aumenta además por las diferencias en los frenos, que se pueden deber a las diferencias en los modelos de los frenos, cuando proceden de diferentes fabricantes o son diferentes modelos del mismo fabricante, por ejemplo. Típicamente, los frenos de un mismo fabricante pueden diferir unos de otros en tamaño y/o tensión de suministro.

Breve descripción de realizaciones

Un objeto de la invención es, de este modo, proporcionar un método, dispositivo, producto de programa de ordenador y disposición para resolver los problemas antes mencionados. El objeto de la invención se logra mediante un método, dispositivo, producto de programa de ordenador y disposición, que se caracterizan por lo que se indica en las reivindicaciones independientes. Las realizaciones preferidas de la invención se describen en las reivindicaciones dependientes.

Según un aspecto, se dispone un método para monitorizar un freno, el freno que comprende una primera y una segunda superficies de frenado y unos medios de magnetización que, en respuesta a la corriente eléctrica que se les suministra, se disponen para generar un campo magnético que se dispone para mover las superficies de frenado de un estado cerrado, en el que las superficies de frenado están conectadas entre sí, a un estado abierto, en el que las superficies de frenado están separadas entre sí, el método que comprende: determinar la corriente eléctrica del freno a medida que las superficies de frenado comienzan a moverse desde el estado cerrado al estado abierto, determinando la corriente eléctrica máxima de los medios de magnetización del freno en el estado abierto, determinando el estado del freno como una relación de corriente de la corriente eléctrica medida a medida que el movimiento de las superficies de frenado comienza a dicha corriente eléctrica máxima.

Según otro aspecto, se dispone un dispositivo para monitorizar un freno electromagnético, el freno que comprende una primera y una segunda superficies de frenado y unos medios de magnetización que, en respuesta a la corriente eléctrica que se les suministra, están dispuestos para generar un campo magnético que se dispone para mover las superficies de frenado de un estado cerrado, en el que las superficies de frenado están conectadas entre sí, a un estado abierto, en el que las superficies de frenado están separadas unas de otras, el dispositivo que está dispuesto para: determinar la corriente eléctrica del freno a medida que las superficies de frenado comienzan a moverse desde el estado cerrado al estado abierto, determinar la corriente eléctrica máxima de los medios de magnetización del freno en el estado abierto, determinar el estado del freno como una relación de corriente a partir de la corriente eléctrica medida a medida que el movimiento de las superficies de frenado comienza a dicha corriente eléctrica máxima.

Según otro aspecto, se dispone un producto de programa de ordenador que comprende instrucciones de programa para hacer que un dispositivo ejecute un método según cualquier aspecto cuando se descarga en el dispositivo. Según otro aspecto, se dispone un dispositivo que comprende medios para realizar un método según cualquier aspecto.

Según otro aspecto, se dispone una disposición que comprende un dispositivo según cualquier aspecto.

Según otro aspecto, se dispone un método para modernizar un dispositivo de elevación que comprende un freno electromagnético que comprende una primera y una segunda superficies de frenado y medios de magnetización que, en respuesta a la corriente eléctrica que se les suministra, se disponen para generar un campo magnético que se dispone para mover las superficies de frenado de un estado cerrado, en el que las superficies de frenado están conectadas entre sí, a un estado abierto, en el que las superficies de frenado están separadas unas de otras, el método que comprende la instalación de un dispositivo según cualquier aspecto del freno electromagnético.

Algunas realizaciones pueden facilitar la monitorización de varios frenos diferentes y la determinación de su estado y/o necesidad de mantenimiento. El mismo valor de umbral para la relación de corriente se puede establecer para diferentes frenos, lo que simplifica la monitorización de varios frenos diferentes. De esta forma, un dispositivo que usa diferentes frenos se puede mantener en producción durante períodos más largos, lo que también significa ahorros en los costos de mantenimiento. Ventajas y/o beneficios adicionales se describen en la siguiente descripción, en la que se describen con mayor detalle diferentes realizaciones.

Breve descripción de las figuras

La invención se describirá ahora con más detalle en conexión con las realizaciones preferidas y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1 muestra una vista despiezada de un freno que está montado en un motor de un dispositivo de elevación y se puede monitorizar según las presentes realizaciones;

Las Figuras 2a y 2b muestran un freno según una realización en sus diferentes estados;

Las Figuras 3a y 3b muestran dispositivos para monitorizar el estado de un freno según algunas realizaciones; La Figura 4a muestra un dispositivo de elevación con un freno electromagnético que se monitoriza según una realización;

La Figura 4b muestra un dispositivo de elevación con un freno electromagnético que se monitoriza según una realización;

La Figura 5 muestra un diagrama de bloques operativo para monitorizar un freno;

La Figura 6 muestra un método para monitorizar el estado de un freno según una realización;

La Figura 7a ilustra diferentes corrientes eléctricas medidas desde los medios de magnetización de un freno electromagnético en función del tiempo, y derivadas de tiempo de las corrientes eléctricas medidas según una realización;

La Figura 7b ilustra el estado de un freno electromagnético por medio de corriente eléctrica medida desde los medios de magnetización del freno electromagnético y una relación de corriente calculada para el freno;

La Figura 7c muestra un cambio en la relación de corriente del freno en función del tiempo que se mide desde dos frenos diferentes según una realización;

La Figura 8a muestra la corriente eléctrica medida con los medios de magnetización de un freno electromagnético, cuando se suministra corriente a los medios de magnetización desde un circuito con un elevador de corriente;

La Figura 8b muestra un circuito de suministro de energía de un freno electromagnético con un elevador de potencia;

La Figura 9 ilustra un cambio en el nivel de la corriente máxima del freno en base a la temperatura;

La Figura 10a muestra la desviación de las corrientes de liberación de un freno en un freno que funciona normalmente; y

La Figura 10b muestra la desviación de las corrientes de liberación de un freno en un freno que funciona mal.

Descripción detallada de realizaciones

Lo siguiente describe la monitorización de un freno. Monitorizando el estado de un freno, es posible obtener información sobre el estado del freno. De esta forma, el trabajo de mantenimiento del freno se puede programar antes de que ocurra un mal funcionamiento en el freno y falle.

La invención es especialmente adecuada para su uso en monitorización del estado de los frenos de disco electromagnéticos. Según la invención, es posible implementar un método y dispositivo de monitorización instalados de manera fija, y en base al mismo, también es posible construir un dispositivo de monitorización portátil para el personal de mantenimiento, por ejemplo. La invención es capaz indicar el desgaste y/o mal funcionamiento de un freno.

Cuando se detecta que el estado del freno se ha deteriorado, es posible aplicar un mantenimiento predictivo al freno. El mantenimiento predictivo es un método de mantenimiento basado en el estado real de un dispositivo. El estado del dispositivo o su componente se mide mediante variables que cambian a medida que se desgastan las piezas. Las variables de medición son límites definidos, dentro de los cuales el dispositivo funciona de la manera deseada, y cuando se excede este límite, las piezas serán reparadas o sustituidas.

En la siguiente descripción, la relación de corriente se refiere a la relación de corrientes eléctricas medidas en diferentes momentos desde los medios de magnetización de un freno electromagnético. La corriente eléctrica se puede medir a medida que las superficies de frenado comienzan a moverse desde su estado cerrado a su estado abierto y hasta la corriente eléctrica máxima de los medios de magnetización en el estado abierto. La relación de corriente se obtiene a medida que el movimiento comienza a partir de la relación entre la corriente eléctrica medida y la corriente eléctrica máxima.

La Figura 1 muestra una vista despiezada de un freno electromagnético que se monta en un motor de un dispositivo de elevación y se puede monitorizar según las presentes realizaciones. La Figura 1 muestra un motor 102 que se desacelera con una estructura de freno instalada en él. La estructura de freno comprende un disco de freno 106, una placa de fricción 104 y un bastidor de freno 108. Una placa de anclaje 112 está sujeta al bastidor de freno 108 con tornillos 114, por ejemplo. La estructura de freno también comprende un ventilador 116 y una carcasa de ventilador 118. La estructura de freno se puede montar en el motor 102, en el eje del motor 103. La carcasa de freno se puede extender para proteger tanto el ventilador como la estructura de freno.

En un freno electromagnético típico, la placa de fricción sirve como contrapieza cuando se cierra a presión el freno. El movimiento de la placa de fricción cuando se usa el freno es pequeño o la placa de fricción no se mueve en absoluto. El disco de freno contiene superficies de fricción y está conectado al eje del motor. De esta forma, el disco de freno gira con el motor, cuando el freno está en estado abierto, y evita que el eje gire, cuando el freno está en estado cerrado. En la operación típica descrita anteriormente, se supone que el freno está en orden y opera sin problemas.

La placa de anclaje del freno está contra el bastidor del freno. En el estado cerrado, los resortes presionan la placa de anclaje hacia el disco de freno y la placa de fricción. El freno se libera cuando un rodillo tira de la placa de anclaje hacia el bastidor del freno, por lo que se permite que el disco de freno gire libremente en el estado abierto.

Cuando el freno está montado en el eje del motor, al menos una de las superficies de frenado del freno, por ejemplo, el disco de freno, se puede montar para girar con el eje del motor. Cuando se frena con el freno de la Figura 1, las superficies de frenado se presionan unas contra otras, por lo que el disco de freno 106 se presiona entre la placa de fricción 104 y la placa de anclaje 112. La fuerza de compresión se puede lograr mediante resortes, por ejemplo, como se muestra mediante los resortes 214 y 216 en las Figuras 2a y 2b.

Las Figuras 2a y 2b muestran un freno según una realización en sus diferentes estados. Los estados de un freno se pueden determinar a partir de los estados de sus superficies de frenado. La Figura 2a muestra un freno según una realización con el freno liberado. La Figura 2b muestra un freno según una realización con el freno enganchado. Los diferentes estados del freno se describirán ahora con referencia a las Figuras 2a y 2b, en las que el freno comprende una primera 202, 204 y una segunda superficie de frenado 206, 204 y medios de magnetización 210 que se disponen en respuesta a la corriente eléctrica que se les suministra para generar un campo magnético para mover las superficies de frenado desde el estado cerrado, en el que las superficies de frenado están conectadas entre sí, al estado abierto, en el que las superficies de frenado 202, 204, 206 están separadas unas de otras. Cuando las superficies de frenado están en el campo magnético generado por los medios de magnetización, se les dirige una fuerza para separar las superficies de frenado. Las superficies de frenado se abren entonces, como en la Figura 2a. Cuando las superficies de frenado están en el estado cerrado, como en la Figura 2b, no hay campo magnético generado por los medios de magnetización y las superficies de frenado se presionan unas contra otras. Los medios de magnetización 210 pueden comprender una bobina, un imán o algún otro dispositivo, por ejemplo, que genere un campo magnético cuando se le suministra corriente eléctrica, tal como corriente continua. Los medios de magnetización se pueden montar en una estructura de soporte 208 que puede comprender el bastidor de freno 108, por ejemplo, como en la Figura 1.

Los resortes 214 y 216 se sujetan a la superficie de frenado 206 para empujar la superficie de frenado 206 hacia las superficies de frenado 202 y 204, por lo que presionan unas contra otras, cuando no se suministra corriente a los medios de magnetización y no hay ningún campo magnético generado por los medios de magnetización.

En la Figura 2a, se suministra corriente eléctrica a los medios de magnetización y generan un campo magnético que genera en las superficies de frenado una fuerza que resiste la fuerza de los resortes 214, 216 y mantiene de este modo las superficies de frenado separadas unas de otras. La superficie de frenado 206 está entonces a una distancia r de la estructura de soporte 208. Los resortes 214 y 216 se pueden disponer para incrustarse en la estructura de soporte 208, en cuyo caso la superficie de frenado 206 se puede mover para estar contra la estructura de soporte 208. En el estado abierto, la superficie de frenado 206 está contra la estructura de soporte, por ejemplo, el bastidor de freno. La distancia r de la superficie de frenado 206 a la estructura de soporte se puede hacer tan pequeña como sea posible, r=0.

En la Figura 2b, no se suministra corriente eléctrica a los medios de magnetización, así que no generan un campo magnético para separar las superficies de frenado unas de otras. Las superficies de frenado 206, 204, 202 luego se presionan entre sí bajo la fuerza de los resortes 214 y 216 y se forma un entrehierro b entre las superficies de frenado y el bastidor de freno 208 desde la placa de anclaje al bastidor de freno. Un entrehierro b típico está en el rango de 0.4 a 1.2 mm. Entonces, el freno funciona de la manera deseada, es decir, su efecto de frenado no disminuye. Cuando se ensancha el entrehierro b en el freno, las superficies de frenado se alejan de los medios de magnetización y la fuerza del campo magnético generado por los medios de magnetización y dirigida a las superficies de frenado disminuye. Como consecuencia, necesita ser suministrada incluso más corriente eléctrica a los medios de magnetización para producir una fuerza en las superficies de frenado que las mueva del estado cerrado al estado abierto. En el peor de los casos, el entrehierro b es tan ancho que las superficies de frenado 204, 206 no se abren completamente o en absoluto, en cuyo caso es posible funcionar contra el freno. Cuando el entrehierro es demasiado ancho, es posible que la bobina pueda no ser capaz de tirar del freno para abrirlo.

Si el entrehierro es más ancho que un entrehierro típico en el freno, el disco de freno del freno está desgastado y necesita ser sustituido para lograr la operación deseada del freno. El freno se puede definir entonces como que funciona mal. Si el entrehierro supera el nivel deseado, es posible que el freno esté en contacto de una manera no deseada incluso durante el accionamiento. Esto puede conducir a pérdidas de energía, desgaste del material de freno y/o cristalización, así como que el freno acumule polvo.

La desaceleración desgasta el material de fricción del disco de freno y, de este modo, ensancha el entrehierro del freno. El entrehierro del freno se refiere al entrehierro, b, dentro del freno, cuando el freno está enganchado. Durante la liberación, el imán del freno tira de la placa de anclaje lejos del disco de freno, permitiendo de este modo la rotación libre del motor. Si el entrehierro es demasiado ancho, los medios de magnetización no pueden tirar de la placa de anclaje hacia ellos y el freno no se libera. Esto también se puede causar por un ajuste defectuoso del entrehierro.

El entrehierro también puede ser demasiado estrecho. Si el entrehierro es demasiado estrecho, el freno no se puede liberar correctamente, por lo que puede ocurrir un accionamiento contra el freno, al menos en cierta medida. Un entrehierro demasiado estrecho también se puede causar por un ajuste defectuoso del entrehierro.

En una realización, es posible determinar el desgaste del material de fricción del freno a partir de la relación de corriente medida de los medios de magnetización del freno. La medición de la relación de corriente se describirá con más detalle más adelante. Por ejemplo, en la Figura 2a, el desgaste de la superficie de frenado 204 se puede detectar como un aumento en el entrehierro b del freno. El grosor del material de fricción puede determinar el estado del freno. En un caso extremo, el material de fricción se puede desgastar, en cuyo caso el freno es defectuoso y funciona mal. El entrehierro está entonces en su punto más ancho y supera el valor más alto, 1.2 mm, del entrehierro típico en un freno, por ejemplo. En el otro extremo, el estado del freno es nuevo o correspondiente a nuevo, cuando el espesor del material de fricción es máximo. El entrehierro está entonces en su punto más estrecho, por ejemplo, en el límite más bajo, 0.4 mm, del entrehierro típico mencionado anteriormente.

En un disco de freno, el espesor del material puede ser de 11.15 mm cuando está nuevo y de 10.4 mm cuando está gastado. Este espesor del material es el total de los espesores del material de hierro del disco de freno y el material de fricción en ambos lados. Las proporciones de los espesores del material (fricción: hierro: fricción) en la dirección de desgaste son aproximadamente 1: 1: 1.

En una realización, la superficie de frenado 202 puede ser una placa de fricción 104, la superficie de frenado 204 puede ser un disco de freno 106 y la superficie de frenado 206 puede ser una placa de anclaje 112, como en la Figura 1. El disco de freno está hecho preferiblemente de un material con un alto coeficiente de fricción, de modo que cuando el freno se engancha en la Figura 2b, el frenado sea efectivo. Cuando las superficies de frenado están en estado cerrado, en la Figura 2b, la placa de anclaje presiona el disco de freno contra la placa de fricción, por lo que todas las superficies de frenado están unas contra otras. Luego se presiona el disco de freno entre la placa de anclaje y la placa de fricción, combinando de este modo la fuerza entre la placa de anclaje y la placa de fricción. En la situación de la Figura 2b, la monitorización del estado del freno es posible usando medios de la técnica anterior midiendo el entrehierro b del freno con un indicador de espacio libre. El entrehierro b es entonces la distancia directa entre la superficie de frenado 206 y el bastidor de freno 208.

Las Figuras 3a y 3b muestran, cada una, un dispositivo para monitorizar el estado de un freno según una realización. Incluso aunque los dispositivos se muestran como una unidad, se pueden implementar diferentes módulos y memoria como una o más unidades lógicas.

El dispositivo 300 de la Figura 3a comprende una unidad de procesamiento 302, una memoria 310 y medios 304 para recibir corriente eléctrica desde los medios de magnetización de un freno electromagnético. Todas las unidades están conectadas eléctricamente entre sí. La memoria puede contener uno o más programas que son ejecutables por la unidad de procesamiento. La unidad de procesamiento puede actuar bajo el control de instrucciones de programa almacenadas en la memoria y recibir información concerniente a la corriente eléctrica que circula en los medios de magnetización del freno electromagnético para determinar, de este modo, el estado del freno. De esta forma, la unidad de procesamiento, la memoria y los medios para recibir corriente eléctrica de los medios de magnetización del freno electromagnético pueden formar medios para determinar el estado del freno electromagnético.

Los medios 304 para recibir corriente eléctrica desde los medios de magnetización del freno electromagnético transfieren información sobre la magnitud de la corriente recibida como una señal eléctrica a la unidad de procesamiento 302. La unidad de procesamiento puede determinar la magnitud de la corriente recibida a partir la señal eléctrica recibida como una cantidad eléctrica. La cantidad eléctrica que se determina puede ser tensión o corriente eléctrica, por ejemplo.

En una realización, los medios para recibir corriente eléctrica de los medios de magnetización del freno electromagnético comprenden un circuito de acoplamiento galvánico que suministra electricidad a los medios de magnetización, tales como la bobina, del freno. En otra realización, los medios para recibir corriente eléctrica desde los medios de magnetización del freno electromagnético comprenden medios para recibir energía de un campo magnético generado por los medios de magnetización del freno. El campo magnético del freno se puede recibir por un dispositivo que se acerca al freno y en el que el campo magnético del freno induce corriente. Preferiblemente, los medios para recibir corriente eléctrica desde los medios de magnetización del freno electromagnético comprenden un circuito de acoplamiento no galvánico que suministra electricidad a los medios de magnetización, tales como la bobina, del freno. Este tipo de dispositivo es, por ejemplo, un receptor que recibe la energía del campo magnético y se dispone alrededor de un conductor que suministra corriente a los medios de magnetización del freno. De esta forma, la corriente que circula en el conductor se puede medir en base al campo magnético que genera.

La unidad de procesamiento puede contener un conjunto de registros, una unidad aritmética lógica y una unidad de control. La unidad de control está controlada por una secuencia de instrucciones de programa que se transfieren a la unidad de procesamiento desde la memoria. La unidad de control puede contener numerosas microinstrucciones para funciones básicas. La implementación de las microinstrucciones puede variar dependiendo de la configuración de la unidad de procesamiento. Las instrucciones de programa pueden estar codificadas en un lenguaje de programación, que puede ser un lenguaje de programación de alto nivel, tal como C o Java, o un lenguaje de programación de bajo nivel, tal como un lenguaje de máquina o ensamblador. La memoria puede ser una memoria volátil o una memoria no volátil, tal como EEPROM, ROM, PROM, RAM, DRAM, SRAM, microprograma y lógica programable.

El dispositivo 320 de la Figura 3b comprende un dispositivo 322 para monitorizar un freno electromagnético, por ejemplo, el dispositivo 300 de la Figura 3a. Los medios de transmisión de datos 324 para transmitir y/o recibir información están conectados eléctricamente al dispositivo 322 para monitorizar el freno electromagnético. Los medios de transmisión de datos pueden comprender una unidad de módem, por ejemplo, para proporcionar transmisión de datos entre la red y el dispositivo 320. La red puede ser una red inalámbrica, en la que la información se transmite de manera inalámbrica en la banda de radiofrecuencia de la red. Los medios de transmisión de datos pueden comprender entonces medios necesarios para la transmisión de datos por radiofrecuencia, por ejemplo, una antena, para transformar la información entre la banda de radiofrecuencia y la banda base.

Una realización proporciona un programa de ordenador en un medio de distribución y que comprende instrucciones de programa que cuando se descargan en un dispositivo electrónico hacen que la unidad de procesamiento ejecute una realización según la presente invención.

El programa de ordenador puede estar en formato de código fuente, formato de código objeto o en un formato intermedio, y se puede almacenar en un medio de transferencia que puede ser cualquier entidad o dispositivo que sea capaz de almacenar el programa. Los medios de transferencia de este tipo incluyen un medio de almacenamiento, memoria de ordenador, memoria de solo lectura, onda portadora eléctrica, señal de comunicación de datos y paquete de distribución de software, por ejemplo.

El dispositivo 300 también se puede implementar como uno o más circuitos integrados, tales como un circuito integrado de aplicaciones específicas, ASIC. También son posibles otras implementaciones, tales como un circuito hecho de componentes lógicos separados. También es posible un híbrido de estas diferentes alternativas de implementación. Un ejemplo de circuitos hechos de componentes lógicos es el circuito de FPGA (Agrupación de Puertas Programables en Campo).

Es evidente para un experto en la técnica que los dispositivos mostrados en las Figuras 3a y 3b también pueden contener otras partes distintas de las descritas anteriormente, pero que no son esenciales para la invención y, por lo tanto, se han omitido para hacer la presentación más clara.

En una realización, los dispositivos de las Figuras 3a y 3b pueden contener un dispositivo de visualización, tal como una pantalla LCD (Visualizador de Cristal Líquido). El dispositivo de visualización puede ser una pantalla táctil, en cuyo caso se pueden recibir instrucciones del usuario a través de la pantalla. También se pueden usar otros medios de entrada de datos con el dispositivo de visualización. Los datos a ser introducidos pueden comprender un valor de umbral de la relación de corriente para uno o más frenos, por ejemplo. La información recibida en el valor de umbral se puede almacenar en la memoria y usar para monitorizar los frenos.

El dispositivo de visualización se puede conectar sobre un acoplamiento eléctrico, por ejemplo, a la unidad de procesamiento que a través del acoplamiento puede controlar la pantalla para mostrar información sobre el estado de uno o más frenos. La información sobre el estado del freno puede comprender el nivel de estado del freno y/o la relación de corriente medida desde el freno, que la unidad de procesamiento ha calculado según las instrucciones que han sido almacenadas en la memoria, por ejemplo, y que puede comprender un valor de umbral para la relación de corriente. Además, a partir de la relación de corriente del freno, la unidad de procesamiento puede calcular un tiempo de mantenimiento del freno, que puede comprender la vida útil del freno. Se pueden usar datos históricos de la relación de corriente del freno, así como una estimación de los valores futuros de la relación de corriente para calcular el tiempo de mantenimiento. La vida útil se puede definir como un número de desaceleraciones, una fecha, un número de días o una combinación de estos, por ejemplo. El número de desaceleraciones se puede calcular de manera acumulativa desde el mantenimiento anterior, por ejemplo, o es posible calcular el número restante de desaceleraciones antes de que el freno requiera mantenimiento. Al igual que el número de desaceleraciones, el número de días se puede calcular de manera acumulativa a partir del mantenimiento anterior o como días restantes antes del mantenimiento. La fecha puede comprender la fecha del mantenimiento.

La Figura 4a muestra un mecanismo de elevación 400 con un freno electromagnético 402 que se monitoriza según una realización. En el mecanismo de elevación de la Figura 4a, los medios de elevación de carga 410, tales como un tambor de cable, están conectados funcionalmente al freno electromagnético 402 mediante los medios de transmisión de potencia 405, 408.

El motor 404 del mecanismo de elevación genera un movimiento de rotación mecánico que se transmite al tambor de cable 410 a través de los medios de transmisión de potencia. Los medios de transmisión de potencia 405 pueden comprender un eje de motor 405, por ejemplo, con el cual la potencia acoplada al movimiento de rotación del eje se transmite desde el motor. Cuando el eje del motor gira, el movimiento de rotación del eje se transmite a los dispositivos, tal como el tambor de cable 410, acoplado a él. Cuando el motor acciona el tambor de cable de esta manera, se mueve la carga acoplada al tambor de cable.

En una realización, los medios de transmisión de potencia comprenden un eje de motor 405 y un engranaje de transmisión 408, con los que se puede ajustar la potencia del motor para accionar los medios de elevación de carga 410 o bien para levantar o bien para bajar la carga. Además, el motor se puede usar para ajustar la velocidad, mediante la cual los medios de elevación de carga mueven la carga.

El mecanismo de elevación 400 puede comprender un acoplamiento 406, con el cual el motor se puede acoplar al engranaje de transmisión 408. Después de que el motor se ha acoplado al engranaje de transmisión, la potencia del motor se puede transferir al tambor de cable 410 y la carga movida.

En una realización, el mecanismo de elevación comprende un freno 402 que está acoplado al motor, por lo que el freno puede desacelerar y/o detener el movimiento mecánico transmitido desde el motor o medio de elevación de carga a los medios de transmisión de potencia. El freno se puede acoplar al eje del motor, por ejemplo, como se muestra en la Figura 1, donde el disco de freno está instalado en el eje del motor. En tal caso, durante el frenado, las superficies de frenado cambian al estado cerrado mostrado en la Figura 2b, por lo que el freno resiste el movimiento transmitido desde el eje.

En un ejemplo, el movimiento de los medios de transmisión de potencia puede originarse desde el motor, cuando está funcionando y proporciona el movimiento de rotación mecánico del eje. El movimiento también puede originarse en el mecanismo de elevación que está acoplado al eje a través del engranaje de transmisión, por ejemplo, y le proporciona una fuerza mecánica, la magnitud de la cual está determinada por la masa de la carga conectada al mecanismo de elevación. Cuando el motor está funcionando y hace funcionar los medios de transmisión de potencia con el freno enganchado, se puede decir que el motor funciona contra el freno.

En una realización, el mecanismo de elevación 400 comprende un dispositivo de monitorización 412 para monitorizar el estado del freno. El dispositivo de monitorización puede ser el dispositivo de monitorización mostrado en las Figuras 3a y 3b, por ejemplo.

La Figura 4b muestra un dispositivo de elevación 450 con un freno electromagnético que se monitoriza según una realización. El dispositivo de elevación del ejemplo de la Figura 4b es un puente grúa que se muestra en su entorno operativo, que en este ejemplo es un edificio de almacenamiento 470. El puente grúa comprende un puente 476 con un carro 472 montado en la parte superior. El carro comprende un mecanismo de elevación 400 para levantar y bajar una carga. El mecanismo de elevación puede ser como se muestra en la Figura 4a, por ejemplo, con un dispositivo de monitorización 480, como el mostrado en las Figuras 3a y 3b, instalado en él. El carro es movible entre las paredes del edificio de almacenamiento. El puente es movible en la dirección de profundidad del edificio de almacenamiento. De esta forma, la carga 474 acoplada al puente grúa se puede mover con el mecanismo de elevación 400, el carro y/o el puente en sus direcciones de desplazamiento. Como se ha descrito anteriormente en conexión con la Figura 4a, el mecanismo de elevación 400 comprende un freno. Además del freno del mecanismo de elevación, el puente grúa también comprende un freno 477, que cuando se engancha detiene el movimiento del puente. El puente grúa comprende además un freno 473, que cuando se engancha detiene el movimiento del carro. Los frenos mencionados anteriormente pueden ser todos frenos electromagnéticos que se monitorizan por un dispositivo de monitorización 480. Los frenos del mecanismo de elevación, el puente y el carro desaceleran cada uno el movimiento de las partes respectivas.

En una realización, se monitorizan varios frenos electromagnéticos 402, 477, 473 en base al mismo valor de umbral de relación de corriente. La relación de corriente se puede determinar como se muestra en la Figura 5, bloque 508. Debido a que, al monitorizar varios frenos, es posible usar el mismo valor de umbral de relación de corriente, tal como el valor de umbral de relación de corriente que corresponde al nivel de estado del freno como se describe en la Figura 5, bloque 510, es más fácil monitorizar los frenos del dispositivo de elevación. El nivel de estado del freno define para cada freno un requisito de mantenimiento, por lo que la monitorización de varios frenos diferentes en el dispositivo de elevación llega a ser más fácil.

La Figura 5 muestra un diagrama de bloques operativo para monitorizar un freno. El freno puede ser, por ejemplo, el freno electromagnético descrito en las realizaciones mostradas en las Figuras 2a y 2b.

La monitorización del freno puede comprender la monitorización del estado del freno en base al desgaste de las superficies de frenado. Como resultado del desgaste de las superficies de frenado, el entrehierro b entre la superficie de frenado 206 y el bastidor de freno 208 llega a ser más ancho cuando el freno está en el estado cerrado.

En una realización, la monitorización del estado del freno comprende monitorizar la adecuación de la corriente eléctrica suministrada al freno en base a la relación de corriente. La relación de corriente se puede definir como la relación de corriente eléctrica medida cuando comienza el movimiento de las superficies de frenado con relación a la corriente eléctrica máxima de los medios de magnetización en el estado abierto del freno.

En una realización, el dispositivo de elevación, tal como el mostrado en la Figura 4b, se actualiza con el dispositivo de monitorización según la Figura 3a o 3b o con un software de ordenador que implementa las funciones del dispositivo de monitorización. El dispositivo de monitorización se puede instalar en el dispositivo de elevación, como se muestra en la Figura 4a. Si el dispositivo de elevación tiene varios frenos, se pueden instalar dispositivos de monitorización separados para monitorizar cada uno de ellos. El software de ordenador se puede almacenar en la memoria del dispositivo de elevación, por lo que se puede ejecutar todo el tiempo o temporizar durante instantes de tiempo seleccionados. De esta forma, los equipos antiguos y los dispositivos de elevación ya en uso se pueden monitorizar según la invención.

Los diagramas de bloques mostrados en la Figura 5 pueden ser implementados por los dispositivos de las Figuras 3a y 3b, por ejemplo, que contienen medios para recibir corriente eléctrica desde los medios de magnetización del freno, y la unidad de procesamiento puede realizar de este modo las operaciones del diagrama de bloques en la Figura 5 en base a la información proporcionada por los dispositivos conectados a él.

En el bloque 502, la corriente eléctrica máxima de los medios de magnetización del freno se determina en el estado abierto. La corriente eléctrica máxima se puede determinar como la corriente eléctrica más grande de los medios de magnetización, cuando el freno se mueve desde el estado cerrado de la Figura 2b al estado abierto de la Figura 2a. Para determinar la corriente eléctrica máxima, el dispositivo de monitorización está conectado para recibir información sobre la corriente que circula en el circuito de los medios de magnetización. La conexión se puede implementar o bien de manera galvánica o bien no galvánica, como se describe en conexión con la Figura 3a. La medición de la corriente eléctrica de los medios de magnetización se puede iniciar simultáneamente a medida que se da al freno un comando de control para liberarlo. La medición puede tardar 1 s, por ejemplo, durante cuyo tiempo se libera un freno típico. El valor de corriente eléctrica más alto, en amperios (A), por ejemplo, detectado durante la medición define la corriente máxima del freno.

En el bloque 504, se determina el valor de la corriente eléctrica suministrada a los medios de magnetización del freno, cuando las superficies de frenado comienzan a moverse desde el estado cerrado al estado abierto. El valor se puede presentar como amperios (A), por ejemplo. El tiempo de inicio del movimiento se puede determinar a partir de la vibración del freno mediante sensores, por ejemplo.

En una realización, el inicio del movimiento de las superficies de frenado desde el estado cerrado al estado abierto se determina en base a una derivada de tiempo de la corriente eléctrica medida desde los medios de magnetización del freno. La derivada de tiempo define un cambio en la corriente eléctrica en función del tiempo. Como un resultado del movimiento de las superficies de frenado, se induce a los medios de magnetización una corriente eléctrica que es opuesta a la suministrada a los medios de magnetización. El aumento de la corriente eléctrica medida desde los medios de magnetización entonces se ralentiza, se detiene o incluso disminuyen los valores de la corriente eléctrica. El movimiento de las superficies de frenado se detiene cuando se libera el freno, como se muestra en la situación de la Figura 2a. Después de esto, el valor de la corriente eléctrica aumenta continuamente hasta su valor máximo. La desaceleración, detención y disminución del aumento de la corriente eléctrica se pueden definir a partir de la derivada de tiempo de la corriente eléctrica en base a un punto mínimo local de la derivada de tiempo. El inicio del movimiento de las superficies de frenado se define preferiblemente en base a un punto mínimo local de la derivada de tiempo de la corriente eléctrica. La medición de la derivada de tiempo de la corriente eléctrica es independiente del grado de desgaste de los diferentes frenos y/o freno. De esta forma, monitorizar el estado de diferentes frenos que tienen diferentes grados de desgaste es simple.

Cuando la corriente eléctrica disminuye como resultado del movimiento de las superficies de frenado, como en la curva 702 de la Figura 7a después del instante de tiempo t¹², el valor pico de la corriente eléctrica se forma en el instante de tiempo t¹²que precede a la disminución del valor de la corriente eléctrica y el punto mínimo de la derivada de tiempo de la corriente eléctrica en el instante de tiempo t13.

Cuando el aumento de la corriente eléctrica se ralentiza o se detiene como resultado del movimiento de las superficies de frenado, como en la curva 706 después del instante de tiempo t²¹antes del punto mínimo local de la derivada de tiempo 708 en el instante de tiempo t²², el valor pico de la corriente eléctrica se forma en el instante de tiempo t²²del mínimo local de la derivada de tiempo. Se debería observar que a medida que el aumento de la corriente eléctrica se detiene y/o permanece casi igual, el mínimo de la derivada de tiempo de la corriente eléctrica es en el período de tiempo correspondiente a la parada, en cuyo caso el valor pico de la corriente eléctrica se puede definir como un valor pico en ese período de tiempo de la derivada de tiempo.

Con referencia a la Figura 5, la relación de la corriente eléctrica definida 504 en el bloque a la corriente eléctrica máxima definida en el bloque 502 se define en los bloques 508 y 506. La relación se puede definir 508 calculando en el bloque 506 una inversa a la corriente eléctrica máxima definida en el bloque 502 y multiplicando la inversa calculada en el bloque 506 por la corriente eléctrica definida en el bloque 504.

El bloque 508 produce la relación de corriente, en base a la cual se define la adecuación de la corriente eléctrica suministrada al freno 510.

En una realización, la adecuación de la corriente eléctrica suministrada al freno para liberar el freno se define en el bloque 510.

En una realización, la adecuación de la corriente eléctrica suministrada al freno se define en base a uno o más valores de umbral th en el bloque 510. El valor de umbral puede definir el nivel de estado del freno. El freno puede tener varios niveles de estado, en cuyo caso un valor de umbral corresponde a cada nivel de estado. El nivel de estado puede comprender los siguientes niveles, por ejemplo: “en orden”, “necesita mantenimiento”, “defectuoso”.

Cuando la relación de corriente excede el valor de umbral, el nivel de estado correspondiente al valor de umbral th define el estado del freno.

La Figura 7a ilustra diferentes corrientes eléctricas medidas desde los medios de magnetización de un freno electromagnético como una función de tiempo, y derivadas de tiempo de las corrientes eléctricas medidas según una realización. Las corrientes eléctricas se pueden medir con los dispositivos de la Figura 3a o 3b, por ejemplo. En la Figura, las curvas 702, 706 y 709 muestran corrientes eléctricas medidas de diferentes frenos o del mismo freno en diferentes grados de desgaste, y las curvas 704, 708 y 710 muestran las correspondientes derivadas de tiempo de las curvas 702, 706 y 709. En las curvas 702, 706 y 709, se ha medido la corriente eléctrica cuando las superficies de frenado se mueven desde el estado cerrado de la Figura 2b al estado abierto de la Figura 2a. No se suministra corriente a los medios de magnetización de los frenos para mover las superficies de frenado durante el tiempo anterior a los instantes de tiempo tu , t21 y t³¹. Se suministra corriente eléctrica a los medios de magnetización comenzando desde los instantes de tiempo t11, t21, t31.

En el instante de tiempo t12, la curva 702 de la corriente eléctrica alcanza su valor más alto hasta ahora antes de que el valor de la corriente eléctrica comience a disminuir. El valor más alto de la corriente eléctrica en el instante de tiempo t12 se alcanza antes del valor mínimo local de la derivada de tiempo de la curva 702 en el instante de tiempo t¹³.

La curva 706 continúa aumentando entre los instantes de tiempo t21 y t22, cuando la derivada de tiempo 708 correspondiente a la curva es mayor o igual que cero. El valor más alto de la curva 706 desde el instante de tiempo t21 hasta el instante de tiempo t22 del valor mínimo local de la derivada de la curva se obtiene en el instante de tiempo t22 del valor mínimo local de la derivada.

El mínimo local de la derivada de tiempo se puede definir en base al cambio en los valores consecutivos de la derivada de tiempo. Se pueden formar valores consecutivos de la derivada de tiempo muestreando la derivada de tiempo, por ejemplo, en cuyo caso el mínimo local se puede definir para un instante de tiempo, cuando el medio de tres muestras consecutivas temporalmente es menor que la primera y la última muestras. En las Figuras 704 y 708, el mínimo local de la derivada de tiempo es en un tiempo que está entre los picos p1, p2, p³, p⁴de las curvas de derivada de tiempo. El mínimo local de la curva de derivada de tiempo 704 es en el instante de tiempo t¹³, en cuyo tiempo el valor de la derivada de tiempo es menor que la muestra antes o después del instante de tiempo t13, por ejemplo, el pico p1 que precede al mínimo local y el pico p2 que sigue al mínimo local. El mínimo local de la curva de derivada de tiempo 708 es en el instante de tiempo t22, en cuyo tiempo el valor de la derivada de tiempo es menor que la muestra antes o después del instante de tiempo t22, por ejemplo, el pico p3 que precede al mínimo local y el pico p⁴que sigue al mínimo local.

Incluso aunque la definición de instante de tiempo del mínimo local de derivada de tiempo se ha descrito anteriormente usando tres muestras, también es posible usar más muestras que éstas para la definición de la derivada de tiempo, por lo que las malas interpretaciones causadas por la interferencia de la señal de medición se pueden evitar y mejorar de este modo la precisión de la definición. Por ejemplo, el instante de tiempo del mínimo local se puede definir que es en un instante, cuando la muestra es menor que cinco muestras anteriores y posteriores a ella.

En una realización, las curvas 702 y 706 representan corrientes eléctricas medidas desde diferentes frenos electromagnéticos. Los frenos electromagnéticos pueden diferir en sus propiedades eléctricas y/o magnéticas. Las propiedades eléctricas también pueden diferir en términos de tensión (voltios), corriente (amperios) y/o impedancia (ohmios) de la corriente eléctrica suministrada al freno. Las propiedades magnéticas pueden diferir en los materiales y/o el tamaño de las piezas del freno. Como resultado de las diferencias, diferentes frenos electromagnéticos requieren corrientes de diferente magnitud para generar el campo magnético que mueve las superficies de frenado.

Generalmente, las curvas de las corrientes eléctricas medidas desde los medios de magnetización de los frenos electromagnéticos pueden cambiar a medida que se desgastan las superficies de frenado de los frenos. Cuando las superficies de frenado se desgastan, el entrehierro en el freno electromagnético se ensancha. La distancia entre las superficies de frenado y los medios de magnetización también aumenta y se requiere un campo magnético más fuerte para mover las superficies de frenado desde la posición cerrada de la Figura 2b a la posición abierta de la Figura 2a.

En la Figura 7a, el momento de inicio del movimiento de las superficies de frenado se determina en base a los instantes de tiempo t12 y t22. Cuando las superficies de frenado comienzan a moverse desde la posición cerrada a la posición abierta, una corriente en dirección opuesta se induce en los medios de magnetización del freno electromagnético y su efecto sobre la corriente eléctrica a ser medida está en su máximo en los instantes de tiempo t¹³y t22 del mínimo local de la derivada de tiempo de cada curva de corriente eléctrica. Cuando finaliza el movimiento de las superficies de frenado, ya no se induce una corriente en dirección opuesta en los medios de magnetización. Como resultado de esto, la corriente eléctrica medida desde los medios de magnetización aumenta, como se puede ver en las curvas 702 y 706 como un aumento de la corriente eléctrica después del mínimo local t¹³, t22 de la derivada de tiempo.

La curva 709 aumenta continuamente entre los instantes de tiempo t³ i, t³³. En el instante de tiempo t³³, la curva 709 alcanza su valor máximo. La derivada de tiempo 710 de la curva 709 no tiene un valor mínimo local entre los instantes de tiempo t31 y t33, a diferencia de las derivadas de tiempo de las curvas 702 y 706 en los instantes de tiempo t13 y t22. Debido a que no se forma un mínimo local en la derivada de tiempo de curva 709, se puede determinar que las superficies de frenado no se abrieron. En lugar del mínimo local, la derivada de tiempo muestra solamente un pico t32 entre los instantes de tiempo t31 y t33. La liberación del freno no ha producido entonces la corriente eléctrica opuesta a la corriente suministrada a los medios de magnetización e inducida a los medios de magnetización como consecuencia del movimiento de las superficies de frenado, cuya corriente eléctrica opuesta se detectaría como una ralentización o parada del aumento de la corriente eléctrica o incluso como una disminución del valor de la corriente eléctrica en la forma de curva de la corriente eléctrica entre los instantes de tiempo t³¹y t³². En base a la curva 709 y su derivada de tiempo, es posible determinar que las superficies de frenado no se han movido mucho o en absoluto desde el estado cerrado. En otras palabras, el freno está enganchado. En el caso del freno correspondiente a la curva 709, la corriente eléctrica suministrada a los medios de magnetización del freno no es, de este modo, suficiente para liberar el freno. La curva 709 y su derivada de tiempo son típicas de un freno desgastado.

En el freno mostrado por la curva 702, el movimiento de las superficies de frenado se puede detectar como una disminución en la corriente eléctrica entre los instantes de tiempo t12 y t¹³. En el freno mostrado por la curva 706, el momento de inicio del movimiento de las superficies de frenado se puede detectar como una ralentización del aumento de la corriente eléctrica antes de que la derivada de tiempo de la corriente eléctrica alcance su mínimo local en el instante de tiempo t22. La curva 706 crece continuamente después del instante de tiempo t22 hasta que la corriente eléctrica alcance su valor máximo. El momento de inicio del movimiento se puede determinar a partir de la curva 702 en el momento que precede al valor mínimo local de la derivada de tiempo de la corriente eléctrica y cuando la corriente eléctrica ha alcanzado su valor más alto. Entonces se puede ver un pico separado de corriente eléctrica en la curva 702, y los valores de la corriente eléctrica en ambos lados del instante de tiempo t12 del valor pico son menores que el valor pico.

La curva 706 no muestra un pico separado, antes y después del cual el valor de la corriente eléctrica es menor que el valor de la corriente eléctrica en el pico. El momento de inicio del movimiento de las superficies de frenado se puede definir entonces como el instante de tiempo t22, en el que la derivada de tiempo de la corriente eléctrica tiene un mínimo local.

En una realización, las curvas 702 y 706 pueden mostrar las corrientes eléctricas medidas desde el mismo freno y derivadas 704 y 708 de las corrientes medidas. Las curvas 702 y 704 representan entonces un freno, en el que las superficies de frenado están más desgastadas que en las curvas 706 y 708 medidas desde el mismo freno antes de que se desgastaran las superficies de frenado. Como resultado del desgaste del freno, se puede detectar un pico separado en la curva 702 de la corriente eléctrica en el instante de tiempo t12.

En una realización, las curvas 702 y 706 pueden mostrar corrientes eléctricas medidas desde diferentes frenos y derivadas 704 y 708 de las corrientes medidas. Los frenos pueden diferir en sus propiedades eléctricas, propiedades magnéticas y/o tamaño, por ejemplo. Entonces las curvas 702 y 704 típicamente representan curvas medidas desde el freno más grande, mientras que las curvas 706 y 708 representan curvas medidas desde el freno más pequeño.

La Figura 7b ilustra el estado de un freno electromagnético por medio de una corriente eléctrica medida desde los medios de magnetización del freno electromagnético y una relación de corriente calculada para el freno. La relación de corriente se forma, cuando comienza el movimiento de las superficies de frenado, de la relación de la corriente eléctrica medida a la corriente eléctrica máxima en el estado abierto del freno.

La figura muestra las corrientes eléctricas medidas desde los medios de magnetización del freno, en los que la curva 714 representa un freno que no está sustancialmente desgastado, tal como un freno nuevo. La curva 712 representa un freno desgastado. Las curvas 712 y 714 crecen continuamente, en cuyo caso los valores de corriente eléctrica medidos consecutivamente son o bien más altos unos que otros o bien esencialmente iguales en tamaño. La derivada de la corriente eléctrica de la curva 714 entonces es siempre positiva, como la curva 706 de la corriente eléctrica y su derivada 708 en la Figura 7a. La derivada de tiempo de la curva 712 sigue la derivada de tiempo 710 de la curva 709 en la Figura 7a, que es típica de un freno desgastado que no se libera.

El desgaste del freno se ve en las corrientes eléctricas medidas desde el freno, cuando el freno se ha desgastado. La Figura 7b muestra diferentes corrientes eléctricas medidas desde los medios de magnetización de un freno electromagnético, así como relaciones de corriente a diferentes grados de desgaste del freno según una realización. La curva 714 que muestra una relación de corriente del 30% corresponde al menor desgaste del freno y la curva que muestra una relación de corriente del 80% corresponde al mayor desgaste del freno. Las curvas de relaciones de corriente del 40%, 50% y 60% corresponden al creciente desgaste del freno. Las curvas de relación de corriente del 30%, 40%, 50%, 60% y 80% alcanzan su primer valor pico, cuando las superficies de frenado se están abriendo desde la posición cerrada. El valor pico, I30, I40, I50, I60 e I80, correspondiente a cada curva de corriente eléctrica se ilustra en el eje vertical en la Figura 7b. Un desgaste creciente del freno aumenta de este modo la corriente eléctrica requerida para que comience el movimiento de las superficies de frenado, en cuyo caso los valores pico I30, I40, I50, 160 e I80 aumentan como resultado del desgaste del freno. Las curvas de corriente eléctrica correspondientes a las relaciones de corriente del 40%, 50%, 60% y 80% y sus derivadas siguen la forma de la curva de corriente eléctrica 702 y su derivada 704 de la Figura 7a, en la que el pico de la corriente eléctrica en el instante de tiempo t i2 precede al mínimo local en el instante de tiempo t¹³. Cuando las superficies de frenado se mueven después del instante de tiempo t12, el valor de la corriente eléctrica disminuye debido a la corriente en dirección opuesta inducida por las superficies de frenado en movimiento. Cuando la derivada de la corriente eléctrica alcanza su mínimo en el instante de tiempo t¹³, el movimiento de las superficies de frenado se ha detenido. Después de esto, la corriente eléctrica aumenta hacia el valor máximo de la corriente eléctrica.

En una realización, el momento inicial del movimiento del freno se define como un máximo de la corriente eléctrica en el instante de tiempo del mínimo local de la derivada de tiempo de la corriente de freno o en un tiempo que precede al mínimo local. Este valor de la corriente eléctrica se puede usar en el bloque 504 de la Figura 5. El mínimo local sigue el inicio del movimiento del freno desde el estado cerrado al estado abierto, como se ve a partir de los instantes de tiempo t 12 y t¹³y t22 de la Figura 7a.

En una realización, a medida que las superficies de frenado comienzan a moverse del estado cerrado al estado abierto, la corriente eléctrica se define como un valor de la corriente eléctrica medida desde los medios de magnetización del freno en un momento cuando la derivada de tiempo de la corriente eléctrica está en su mínimo local después del inicio del movimiento de las superficies de frenado. Entonces es posible determinar también la relación de corriente de frenos pequeños, frenos nuevos y/o frenos desgastados, incluso aunque la corriente eléctrica que se mide no disminuya como resultado del inicio del movimiento, como se muestra en la curva 706 en la Figura 7a y la curva 714 de la Figura 7b.

Por medio del mínimo local de la derivada de tiempo de la corriente eléctrica, la definición de la corriente eléctrica, a medida que las superficies de frenado comienzan a moverse desde el estado cerrado al estado abierto, llega a ser más fácil. De esta forma, se puede determinar la relación de corriente para el momento de inicio del movimiento de las superficies de frenado, cuando también se conoce la corriente máxima. De esta forma, se puede obtener también la relación de corriente para el freno, incluso aunque su corriente eléctrica aumente continuamente, y no se detecten puntos de pico separados antes de la corriente máxima, como en la curva 706 de la Figura 7a.

El valor máximo de la corriente eléctrica de la curva 702 sigue al mínimo de la derivada de tiempo en el instante de tiempo t¹³y se alcanza en el instante de tiempo tu. Entre tu y t¹³, la curva de la corriente eléctrica crece continuamente.

De manera correspondiente, el valor máximo de la corriente eléctrica de la curva 706 sigue al mínimo de la derivada de tiempo en el instante de tiempo t22 y se alcanza en el instante de tiempo t²³. Entre t21 y t²³, la curva de la corriente eléctrica crece continuamente.

El valor máximo de la corriente eléctrica de la curva 709 se alcanza en el instante de tiempo t³³, que sigue al pico de la derivada en el instante de tiempo t32.

En una realización, la corriente eléctrica de los medios de magnetización del freno, a medida que las superficies de frenado están moviéndose, se determina en base a la derivada de tiempo de los medios de magnetización. El valor de la corriente eléctrica en el tiempo en que las superficies de frenado comienzan a moverse se puede definir como el valor de la corriente eléctrica como la corriente eléctrica máxima en el tiempo que precede al mínimo local de la derivada de tiempo, como en la Figura 704, o el valor de la corriente eléctrica en el mínimo local de la derivada de tiempo, como en la Figura 708.

La Figura 6 muestra un método para monitorizar el estado de un freno según una realización. El método se puede realizar con el dispositivo de monitorización del estado de un freno mostrado en las Figuras 3a y 3b. El freno que se monitoriza puede ser el freno electromagnético mostrado en las realizaciones anteriores.

El método comienza en el paso 602, en el que el dispositivo de monitorización se conecta al freno para recibir la corriente suministrada a los medios de magnetización del freno. El dispositivo de monitorización se puede conectar a un circuito que suministre corriente eléctrica, tal como un conductor de un circuito. La conexión puede ser galvánica o no galvánica. Una conexión galvánica se puede implementar mediante una resistencia en derivación, por ejemplo. Una conexión no galvánica se puede implementar mediante un receptor de campo magnético montado alrededor del conductor.

El paso 604 define la relación de corriente eléctrica definida, cuando las superficies de frenado comienzan a moverse de su estado cerrado a su estado abierto, a la corriente eléctrica máxima de los medios de magnetización del freno en el estado abierto. Esto se puede hacer como se describe en la Figura 5, bloques 508 y 506, por ejemplo. Al definir la corriente eléctrica, la corriente eléctrica suministrada a los medios de magnetización del freno se puede medir durante un tiempo adecuado, 1 s, por ejemplo, durante el cual se libera el freno. Los valores de la corriente eléctrica medida se pueden muestrear y procesar además de formas para determinar la corriente máxima, la relación de corriente y la derivada de tiempo de la corriente eléctrica conocidas por un experto en la técnica.

La relación de la corriente eléctrica se puede comparar 606 con un valor de umbral th. El valor de umbral puede comprender un valor de umbral para la relación de corriente, 80% por ejemplo. El valor de umbral puede ser el mismo para varios frenos que son diferentes en sus propiedades eléctricas y/o magnéticas, por ejemplo. De este modo, el valor de umbral no es dependiente del tamaño del freno, sino que es un porcentaje, por ejemplo, y el mismo porcentaje se puede usar en frenos de diferentes tamaños y de diferentes fabricantes. El valor de umbral se puede establecer por el cliente, por ejemplo, el usuario de la grúa portuaria, en cuyo caso se usa el mismo valor de umbral en todos los frenos de la grúa portuaria. Cuando la relación de corriente definida en el paso 604 excede el valor de umbral th, el método continúa al paso 608. Si el valor de umbral no se excede 606, el método puede continuar al paso 604, en el que la relación de corriente del freno se puede monitorizar aún más.

En el paso 608, se determina el estado del freno. El estado del freno se puede determinar en base a la relación de corriente definida en el paso 604. El estado del freno se puede determinar cómo se describe en el bloque 510 de la Figura 5. Cuando se ha determinado el estado del freno 610, el método termina. El método podría continuar con una definición de un plan de mantenimiento de freno, por ejemplo. Esto se puede hacer en base al estado del freno. El plan de mantenimiento puede incluir la definición de un tiempo de mantenimiento del freno, la definición del ciclo de mantenimiento y/o el cálculo de la vida útil.

Se debería observar que, incluso aunque el método se ha descrito anteriormente para un freno, es posible usar el método para monitorizar varios frenos que pueden diferir unos de otros. El método se puede usar entonces por separado para cada freno.

En una realización, la relación de corriente medida en el paso 604 define el entrehierro de las superficies de frenado del freno. La superación 606 del valor de umbral th de la relación de corriente puede definir entonces el nivel de estado del freno y el entrehierro correspondiente.

Diferentes frenos pueden tener diferentes entrehierros que definen el estado del freno, es decir, si el freno necesita mantenimiento o ha fallado y, de este modo, tiene un mal funcionamiento. En una realización, se define un valor de umbral para una relación de corriente que define el nivel de estado y el entrehierro correspondiente para varios frenos. El nivel de estado puede ser “necesita mantenimiento”, por ejemplo, en cuyo caso el entrehierro puede ser el más ancho permitido para cada freno. La correspondencia entre la relación de corriente y el entrehierro de diferentes frenos se muestra en la Figura 7c.

La Figura 7c muestra el cambio en la relación de corriente del freno como una función de tiempo que se mide en dos frenos diferentes según una realización. La relación de corriente de cada freno se muestra en su propia curva 732 y 734. Se ha definido una relación de corriente para los frenos para definir un valor de umbral para los frenos. El valor de umbral representa el entrehierro, en el cual el freno necesita ser reparado o ha fallado.

Las curvas de relación de corriente 732 y 734 de los frenos comprenden los valores de medición de las relaciones de corriente hasta el instante de tiempo 738, después del cual se estiman las relaciones de corriente futuras para cada freno. La estimación se puede hacer, por ejemplo, definiendo la función matemática que mejor corresponda a los resultados de medición y aplicando la función definida a los resultados de medición. Por medio de la estimación, los tiempos de mantenimiento 740, 742 se pueden definir para cada freno en los tiempos cuando las curvas de relación de corriente estimadas se cruzan con el valor de umbral de la relación de corriente.

La curva 732 alcanza el valor de umbral 736 de la relación de corriente en el instante de tiempo 740, y la curva 734 alcanza el valor de umbral 736 de la relación de corriente en el instante de tiempo 742. En el instante de tiempo 740, el freno correspondiente a la curva 732 ha alcanzado un entrehierro, en el que dicho freno requiere mantenimiento. Es posible usar el mismo valor de umbral de la relación de corriente para ambos frenos para definir el entrehierro de las superficies de frenado del freno.

El valor de umbral 736 de la relación de corriente puede definir un valor de umbral que indica que el freno requiere mantenimiento o ha fallado.

Se debería observar que la estimación del tiempo de mantenimiento de los frenos no es obligatoria. También es posible definir la relación de corriente del freno y determinar nivel de estado del freno de la manera mostrada en las realizaciones descritas anteriormente, cuando la relación de corriente medida desde el freno alcanza el valor de umbral 736 establecido para ella.

En una realización, la vida útil del freno se calcula en base a una o más relaciones de corriente. En base a los valores de medición de las relaciones de corriente, es posible estimar 732, 734 los valores futuros de la relación de corriente, en cuyo caso el instante de tiempo, cuando la estimación de la relación de corriente 732, 734 alcanza el valor de umbral establecido para la relación de corriente, es la vida útil del freno. Por ejemplo, con un valor de umbral del 100%, se obtiene toda la vida útil restante, después de la cual el freno llega a estar inoperativo. El nivel de estado del freno es entonces “defectuoso”. La vida útil también se puede calcular para el siguiente mantenimiento y/o el siguiente nivel de estado, por ejemplo, cuando la vida útil del freno desde el nivel de estado “en orden” hasta el nivel de estado “necesita mantenimiento”.

La vida útil se puede definir como un número de desaceleraciones o días hasta que se alcanza el valor de umbral de la relación de corriente. Además, la vida útil también se puede definir para una cierta fecha calculando la fecha de la vida útil como un número de días, por ejemplo, y desde la fecha actual. La vida útil del freno también se puede definir como una combinación del número de días, el número de desaceleraciones y la fecha cuando se puede detectar un requisito de mantenimiento para el freno, y también es posible definir el tiempo para mantenimiento, cuando la estimación de la relación de corriente excede el valor de umbral en relación con cualquier número de días o desaceleraciones y fecha.

Las curvas de relación de corriente 732 de los frenos se pueden medir de diferentes frenos o de frenos similares, en los que el freno correspondiente a la curva 734 se desgasta más lentamente. El desgaste más lento se puede deber a un menor uso.

La Figura 8a muestra la corriente eléctrica 852 medida con los medios de magnetización de un freno electromagnético, cuando se suministra corriente a los medios de magnetización desde un circuito con un elevador de corriente. Se puede usar un elevador de corriente para suministrar corriente eléctrica a los medios de magnetización del freno de manera potenciada. Un elevador de corriente se usa normalmente para el suministro de corriente potenciada tan pronto como se ha de soltar el freno, por ejemplo, moviendo las superficies de frenado de la situación de la Figura 2b a la situación de la Figura 2a o más cerca de la situación que se muestra en la Figura 2a, cuando las superficies de frenado están separadas unas de otras. Cuando se ha formado un entrehierro en el freno, la superficie de frenado 206 en la Figura 2a está más cerca de los medios de magnetización 210 que en la situación mostrada en la Figura 2b, y la corriente eléctrica suministrada al freno se puede reducir apagando el elevador de corriente. Esto se puede hacer a más tardar, cuando el freno esté completamente liberado. La corriente eléctrica reducida suministrada a los medios de magnetización es entonces suficiente para mantener el freno liberado.

La curva 852 de la Figura 8a muestra una curva de corriente eléctrica filtrada. Típicamente, la forma de curva de la corriente eléctrica contiene una forma de onda oscilante dependiente de la frecuencia de la corriente de red. Típicamente, durante el uso de un elevador de corriente, la frecuencia de esta oscilación es dos veces la frecuencia de la corriente de red, y después de que el elevador de corriente se ha apagado, la frecuencia de la corriente de red. En frenos sin elevador de corriente en uso, esta forma de onda típicamente oscila todo el tiempo a la frecuencia de la corriente de red. Para los algoritmos usados, esta oscilación necesita ser filtrada lejos del descriptor de la curva de corriente, y normalmente se usa filtración paso bajo para esto. Se ha usado filtración en la curva 852 de la Figura 8a y en las formas de onda de las Figuras 7a y 7b.

La curva 852 de corriente eléctrica corresponde a la curva 702 de la Figura 7a con la excepción de que la corriente máxima medida desde los medios de magnetización del freno, la corriente eléctrica medida en el instante de tiempo t14 en la Figura 7a, por ejemplo, disminuye después del instante de tiempo 856 a un nivel inferior 854. La disminución de la corriente eléctrica es un resultado del apagado del elevador de corriente. Si hay una perturbación en el suministro de corriente, posiblemente se pueda detectar por el hecho de que la corriente eléctrica no alcanza su nivel máximo, tal como el nivel máximo de corriente que precede a la disminución de corriente 852 en la Figura 8a. Esto puede ser un resultado de un mal funcionamiento en el suministro de corriente, por ejemplo, en el que se suministra corriente rectificada de media onda en lugar de corriente rectificada de onda completa.

Si ocurre una perturbación, tiene un efecto de salto en el cambio en la relación de corriente en pasos, por ejemplo 30% puede cambiar a 45%, debido a que el denominador, es decir, la corriente máxima, en el cálculo de la relación de corriente disminuye repentinamente. Se puede detectar un mal funcionamiento en varias desaceleraciones consecutivas, y el cambio de tipo salto se puede detectar en base a las desaceleraciones cuando se comparan las relaciones de corriente de las desaceleraciones unas con otras. El mal funcionamiento también se puede detectar a partir de una única curva de desaceleración de corriente, si se obtiene de otro modo una señal fiable o información sobre el uso o la intención de usar un elevador de corriente. El mal funcionamiento se puede detectar entonces en el uso del elevador de corriente en base a una disminución de corriente que falta. En la presente memoria, la suposición es que el momento de medición de la corriente máxima es el momento cuando la disminución de corriente 854 también es visible.

La Figura 8b muestra un circuito de fuente de alimentación de un freno electromagnético 882 con un elevador de potencia 874. El circuito de fuente de alimentación está dispuesto para suministrar corriente eléctrica al freno 882 a diferentes potencias. La corriente eléctrica obtenida de una fuente de tensión 870 a baja potencia se suministra al freno 882 sin potenciar. Cuando no se ha encendido el elevador, la fuente de tensión no se ha conectado al elevador de corriente y el interruptor 873 está abierto.

La tensión obtenida de la fuente de tensión es típicamente tensión alterna, como se ilustra en el elemento 876. Para obtener baja potencia, la tensión alterna obtenida de la fuente de tensión se rectifica en un rectificador 872. El rectificador 872 puede ser un rectificador de media onda, por ejemplo. Se suministra tensión rectificada al freno usando los medios de magnetización del freno, en cuyo caso el freno se puede liberar junto con el movimiento de las superficies de frenado, por ejemplo, desde el estado de la Figura 2b al estado de la Figura 2a. Cuando el interruptor 873 está abierto, solo se añade tensión del rectificador 872 al freno 882 a través de un sumador 878.

Cuando se cierra el interruptor 873, el rectificador 874 que actúa como el elevador de corriente recibe tensión de la fuente de tensión. El rectificador 874 entonces transforma la tensión recibida en una tensión rectificada. La tensión obtenida de ambos rectificadores 872 y 874 se añade entonces al freno 882 a través del sumador 878. Entonces se potencia el suministro de corriente del freno. Cuando el interruptor 873 está cerrado, los rectificadores pueden operar juntos para formar un rectificador de onda completa para la tensión obtenida desde la fuente de tensión.

Los rectificadores 874 y 872 se pueden implementar como rectificadores de media onda, por ejemplo. Cuando ambos rectificadores suministran corriente eléctrica al freno 882, se obtiene una tensión de salida según el elemento 880 desde el sumador 878. La corriente máxima formada en los medios de magnetización del freno se alcanza como se muestra en la Figura 8a y las curvas 702 y 706 de Figura 7a. Cuando el rectificador se desconecta de la fuente de tensión 870 con el interruptor 873, la corriente eléctrica formada en los medios de magnetización del freno cae 852 a un nivel inferior 854.

Normalmente, un elevador de corriente se usa cuando se libera el freno para mejorar el movimiento del freno desde el estado cerrado al estado abierto. Cuando las superficies de frenado del freno se han movido a la posición abierta o casi abierta, la superficie de frenado está cerca de los medios de magnetización del freno, como en la Figura 2a, la superficie de frenado 206 está cerca de los medios de magnetización 210. Debido a que la superficie de frenado está más cerca de los medios de magnetización en la posición abierta que en la posición cerrada de las superficies de frenado, las superficies de frenado se pueden mantener en la posición abierta con una corriente eléctrica menor que la requerida para moverlas desde la posición cerrada a la posición abierta, y se puede apagar el elevador de corriente.

Se debería observar que el circuito de fuente de alimentación de la Figura 8b también se puede implementar sin una fuente de tensión, en cuyo caso, en lugar de la fuente de tensión, el circuito de fuente de alimentación comprende una conexión a una fuente de potencia.

La Figura 9 ilustra el cambio en el nivel de la corriente máxima en el freno en base a la temperatura. El efecto de la temperatura en el valor de relación de corriente se ve como un cambio en el nivel de la corriente máxima. En el ejemplo de la figura, el freno se pone en funcionamiento en frío, pero comienza a calentarse durante el uso. La figura muestra el comportamiento de la corriente de frenado a diferentes temperaturas T. La resistencia de una bobina de freno fría es menor que la de una bobina de freno caliente, en cuyo caso el valor máximo de la corriente es más alto con un freno frío que con un freno caliente. En la figura, las temperaturas aumentan T1, T2, T3, T4, T5 en orden ascendente.

Se ha detectado, de este modo, una dependencia de temperatura en la corriente máxima del freno, y la variación en la tensión de alimentación también afecta a la corriente máxima. El aumento de la tensión de alimentación aumenta la corriente máxima. Ambas de éstas pueden sumarse a la variación en la corriente máxima. La invención, a su vez, funciona a pesar de estos fenómenos, debido a que la corriente máxima se incluye como tal en el cálculo del valor de relación de corriente. Por ejemplo, si el freno está a una temperatura alta (la situación está llegando a ser más crítica en términos del freno y de la seguridad), la potencia máxima permanece más baja y el valor de relación de corriente llega a ser más alto. De este modo, el límite crítico para el valor de relación de corriente se aborda antes, es decir, la situación es más segura en términos del freno y de la seguridad del dispositivo de elevación.

De la manera descrita anteriormente, la temperatura del freno afecta a la corriente máxima, y esto causa un cambio en el valor de relación de corriente a medida que cambia la temperatura. En cambio, no se ha detectado que la temperatura tenga ningún efecto significativo sobre el nivel de la corriente de liberación del freno. Según una realización, la determinación y monitorización de la desviación en la corriente de liberación entre mediciones consecutivas o muy cercanas a consecutivas a menudo dan una indicación del estado del freno.

La corriente de liberación del freno tiene una desviación natural que se causa por pequeños cambios en la posición del disco de freno entre diferentes tiempos de medición, por ejemplo. Esto causa una desviación en la corriente de liberación. El tamaño de la desviación depende del tamaño del freno, y la desviación está típicamente en el intervalo de /- 0.5% de la corriente máxima, /- 0.25 mA, por ejemplo. Un aumento repentino en la desviación entre desaceleraciones indica un cambio en la operación del freno. La Figura 10a muestra la desviación Var(I)a de corrientes de liberación para un freno que funciona normalmente; y la Figura 10b muestra la desviación Var(I)b de corrientes de liberación para un freno defectuoso. Se debería observar que las desviaciones mostradas en las figuras no están en una escala exacta unas con respecto a otras. En la situación de mal funcionamiento, la desviación es 8 veces mayor que en una situación normal. Un aumento en la desviación puede indicar desprendimiento y rotura del material de fricción, por ejemplo, lo que requiere un mantenimiento inmediato del freno. Otras causas pueden ser un movimiento limitado de la placa de anclaje del freno debido a una obstrucción mecánica, partículas extrañas o acumulación de polvo causada por el desgaste del disco de freno. Esta operación inusual se puede detectar y, a su vez, puede crear una notificación sobre un mal funcionamiento del freno.

En una realización, la monitorización del freno comprende medir un cambio en la desviación de la corriente de freno, y cuando la desviación de la corriente de liberación excede un límite en mediciones consecutivas o muy cercanas a consecutivas, el freno se puede definir como defectuoso. La definición se puede hacer con el dispositivo de monitorización descrito anteriormente, que puede alertar o advertir a través de un mensaje transmitido a través de medios de transmisión de datos, por ejemplo. La alerta o advertencia también se puede dar a través de una interfaz conectada al dispositivo de monitorización. El límite que hace que causa que la alerta o advertencia sea dada se puede establecer en base a las diferencias en las desviaciones de un freno defectuoso y que opera normal, como se ha tratado anteriormente.

La secuencia de tiempo de los pasos y las funciones descritas en las Figuras 5 y 6 no es absoluta, y algunos pasos y/o funciones se pueden realizar simultáneamente o en un orden diferente que el descrito. También se pueden realizar otras funciones entre los pasos y/o funciones descritos, o se pueden incluir en los pasos y/o funciones descritos. Algunos pasos y/o funciones también se pueden omitir o se pueden sustituir con un paso y/o función correspondiente. La funcionalidad del dispositivo de monitorización se puede implementar en una o más unidades físicas o lógicas.

La presente invención es aplicable a cualquier dispositivo de monitorización, dispositivo de manejo de carga, dispositivo de elevación, grúa, puente grúa, grúa portuaria, carretilla puente o cualquier combinación de diferentes dispositivos que tengan un freno de disco electromagnético, en el que las superficies de frenado pueden estar en un estado abierto o cerrado.

En una realización, el dispositivo de monitorización según la realización descrita anteriormente se aplica a un dispositivo de elevación que está conectado a un centro de mantenimiento. El dispositivo de monitorización puede determinar entonces el estado del freno y enviar información sobre él al centro de mantenimiento. La conexión con el centro de mantenimiento se puede implementar mediante los medios de transmisión de datos 324 del dispositivo según la Figura 3b, por ejemplo. Se debería observar que la información a ser enviada al centro de mantenimiento puede comprender el nivel de estado del freno definido en el dispositivo de monitorización o dispositivo de elevación en base a la relación de corriente obtenida del dispositivo de monitorización. También es posible que la información enviada al centro de mantenimiento comprenda la relación de corriente definida desde el freno, lo que hace posible determinar el estado del freno. De esta forma, no necesita ser hecha la determinación del nivel de estado en el dispositivo de monitorización y la implementación del dispositivo de monitorización es más simple. Además, cuando el nivel de estado se determina en el centro de mantenimiento que recibe información de varios dispositivos de elevación, los valores de relación de corriente de diferentes dispositivos de elevación y frenos se pueden comparar y determinar el nivel de estado con más precisión.

Los dispositivos, tales como dispositivos de monitorización, dispositivos de manejo de carga, dispositivos de elevación, grúas, puentes grúa, grúas portuarias, carretillas puente, que implementan la funcionalidad del dispositivo según las realizaciones descritas anteriormente, comprenden no solo los medios de la técnica anterior, sino también medios para definir la corriente eléctrica máxima de los medios de magnetización del freno en el estado abierto y para definir el estado del freno como una relación de corriente de la corriente eléctrica medida a medida que las superficies de frenado comienzan a moverse a la corriente eléctrica máxima. Más específicamente, pueden comprender medios para implementar la funcionalidad del dispositivo descrito en la realización descrita anteriormente, y pueden comprender medios separados para cada función separada, o los medios se pueden disponer para realizar dos o más funciones. Los dispositivos conocidos comprenden procesadores y memoria que se pueden utilizar para una o más funcionalidades descritas en las realizaciones descritas anteriormente. Por ejemplo, el dispositivo de monitorización puede comprender un programa de aplicación o un módulo o una unidad capaz de una función aritmética, o un programa (que incluye una rutina de software añadida o actualizada) que se puede ejecutar por un procesador, por ejemplo. El software, que también se puede denominar productos de software, incluyendo rutinas de programa, mini aplicaciones y macros, se puede almacenar en cualquier medio de almacenamiento de datos legible por el dispositivo y contienen instrucciones de programa para ejecutar tareas específicas. Todos los cambios y disposiciones que se necesitan para implementar la funcionalidad de la presente realización se pueden ejecutar por rutinas que se pueden implementar o bien como rutinas de software añadidas o bien actualizadas, circuitos de aplicaciones específicas (ASIC) y/o circuitos programables. Además, las rutinas de software se pueden descargar en un dispositivo según la realización descrita. El dispositivo, tal como un dispositivo de monitorización, se puede implementar por un ordenador o como un microprocesador, tal como un elemento de ordenador de un chip, que contiene al menos memoria para proporcionar un área de almacenamiento para uso en operaciones aritméticas y un procesador para realizar operaciones aritméticas. Un ejemplo de un procesador es una unidad de procesamiento central (CPU). La memoria se puede unir de manera desmontable al dispositivo.

En una realización, el dispositivo de monitorización de frenos que implementa una o más realizaciones descritas anteriormente, está en conexión remota con el centro de mantenimiento. De esta forma, el estado de los frenos se puede enviar al centro de mantenimiento, donde se puede crear un plan de mantenimiento para el freno e implementarlo definiendo un tiempo de mantenimiento, por ejemplo. Además, el plan de mantenimiento de los frenos se puede incluir en el plan de mantenimiento del dispositivo que contiene los frenos, tal como el de una grúa portuaria. De esta forma, tanto los planes de mantenimiento, sus ciclos y tiempos de mantenimiento, por ejemplo, se pueden programar de modo que la grúa portuaria se pueda mantener en operación, manteniendo de este modo su tiempo fuera de producción corto.

Será evidente para un experto en la técnica que a medida que avanza la tecnología, la idea básica de la invención se puede implementar de muchas formas diferentes. La invención y sus realizaciones no se restringen, de este modo, a los ejemplos descritos anteriormente, sino que pueden variar dentro del alcance de las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para monitorizar un freno (402) que comprende:

una primera (202, 204) y segunda (206, 204) superficies de frenado, y

medios de magnetización (210) que, en respuesta a la corriente eléctrica suministrada a ellos, están dispuestos para generar un campo magnético que está dispuesto para mover las superficies de frenado desde un estado cerrado, en el que las superficies de frenado están conectadas entre sí, a un estado abierto, en el que las superficies de frenado están separadas unas de otras; el método que comprende: determinar (504) la corriente eléctrica del freno a medida que las superficies de frenado comienzan a moverse desde el estado cerrado al estado abierto, caracterizado por

determinar (502) la corriente eléctrica máxima de los medios de magnetización del freno en estado abierto; determinar (508) el estado del freno como una relación de corriente de la corriente eléctrica medida a medida que las superficies de frenado comienzan a moverse a dicha corriente eléctrica máxima.

2. Un método según la reivindicación 1, en donde, para el cálculo de la relación de corriente, la corriente eléctrica máxima del freno se determina en el instante de tiempo del mínimo local de la derivada de tiempo de la corriente de freno o en un tiempo que precede al mínimo local.

3. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la adecuación de la corriente eléctrica suministrada al freno se determina (510) en base a dicha relación de corriente.

4. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el entrehierro (b) entre las superficies de frenado se determina en base a dicha relación de corriente.

5. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la relación de corriente se determina (508) una vez o varias veces; y

el estado del freno se determina (510) en base a una o más relaciones de corriente determinadas.

6. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde se determina una perturbación en la fuente de alimentación del freno en base al cambio en las relaciones de corriente determinadas a partir de varias, por ejemplo dos, liberaciones de freno consecutivas.

7. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el estado del freno se determina (510), cuando la relación de corriente del freno excede un valor de umbral establecido para la relación de corriente.

8. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el estado del freno se determina en base a dicha relación de corriente y un valor de umbral de relación de corriente definido para varios frenos que difieren en sus propiedades eléctricas y/o magnéticas.

9. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde varios frenos se monitorizan usando el mismo valor de umbral de relación de corriente.

10. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la vida útil del freno se calcula en base a una o más relaciones de corriente, y la vida útil comprende un número de desaceleraciones, fecha, número de días o combinación de los mismos.

11. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la vida útil del freno se calcula en base a una o más relaciones de corriente y la vida útil se muestra en una pantalla.

12. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde se da una advertencia o alerta cuando un aumento en la desviación de la corriente de apertura en mediciones consecutivas o muy cercanas a consecutivas excede un límite dado.

13. Un dispositivo (300,320) para monitorizar un freno electromagnético (402) que comprende una primera (202, 204) y una segunda (206, 204) superficies de frenado y medios de magnetización (210) que, en respuesta a la corriente eléctrica que se les suministra, están dispuestos para generar un campo magnético que está dispuesto para mover las superficies de frenado desde un estado cerrado, en el que las superficies de frenado están conectadas entre sí, a un estado abierto, en el que las superficies de frenado están separadas unas de otras, el dispositivo que está dispuesto para:

determinar la corriente eléctrica del freno a medida que las superficies de frenado comienzan a moverse desde el estado cerrado al estado abierto, caracterizado por que el dispositivo está dispuesto para determinar la corriente eléctrica máxima de los medios de magnetización del freno en estado abierto; determinar el estado del freno como una relación de corriente de la corriente eléctrica medida a medida que las superficies de frenado comienzan a moverse a la corriente eléctrica máxima.

14. Un dispositivo según la reivindicación 13, en donde, para el cálculo de la relación de corriente, la corriente eléctrica máxima del freno se determina en el instante de tiempo del mínimo local de la derivada de tiempo de la corriente de freno o en un tiempo que precede al mínimo local.

15. Un dispositivo según la reivindicación 13 o 14, en donde el dispositivo está dispuesto para determinar la adecuación de la corriente suministrada al freno en base a dicha relación de corriente.

16. Un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, en donde el dispositivo está dispuesto para determinar un entrehierro (b) entre las superficies de frenado en base a dicha relación de corriente.

17. Un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, en donde el dispositivo está dispuesto para determinar una relación de corriente que se mide una vez o varias veces; y

para determinar el estado del freno en base a una o más relaciones de corriente determinadas.

18. Un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17, en donde el dispositivo está dispuesto para determinar una perturbación en la fuente de alimentación del freno en base a un cambio en las relaciones de corriente determinadas de varias, por ejemplo dos, liberaciones de freno consecutivas.

19. Un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 18, en donde el dispositivo está dispuesto para determinar el estado del freno, cuando la relación de corriente del freno excede un valor de umbral establecido para la relación de corriente.

20. Un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 19, en donde el dispositivo está dispuesto para determinar el estado del freno en base a dicha relación de corriente y un valor de umbral determinado para varios frenos que difieren en sus propiedades eléctricas y/o magnéticas.

21. Un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 20, en donde el dispositivo está dispuesto para monitorizar varios frenos usando el mismo valor de umbral de la relación de corriente.

22. Un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 21, en donde la vida útil del freno se calcula en base a una o más relaciones de corriente, y la vida útil comprende un número de desaceleraciones, fecha, número de fechas, o combinación de los mismos.

23. Un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 22 precedentes, en donde la vida útil del freno se calcula en base a una o más relaciones de corriente, y la vida útil se muestra en una pantalla.

24. Un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 23 precedentes, en donde el dispositivo está dispuesto para dar una advertencia o alerta, cuando un aumento en la desviación en la corriente de apertura en mediciones consecutivas o muy cercanas a consecutivas excede un límite dado.

25. Un producto de programa de ordenador que comprende instrucciones de programa para hacer que un dispositivo ejecute un método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 cuando se descarga en el dispositivo (300, 320).

26. Una disposición (400) que comprende un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 24.

27. Una disposición según la reivindicación 26, en donde la disposición comprende uno o más frenos electromagnéticos (402) o dispositivos de elevación (450), o una combinación de los mismos.

28. Un método para modernizar un dispositivo de elevación (450) que comprende un freno electromagnético (402) que comprende una primera (202, 204) y segunda (206, 204) superficies de frenado y medios de magnetización (210) que, en respuesta a la corriente eléctrica que se les suministra, están dispuestos para generar un campo magnético que está dispuesto para mover las superficies de frenado desde un estado cerrado, en el que las superficies de frenado están conectadas entre sí, a un estado abierto, en el que las superficies de frenado están separadas unas de otras, el método que comprende:

instalar el dispositivo (200, 320) según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 24 o un producto de programa de ordenador según la reivindicación 25 en conexión con dicho freno electromagnético (402).