CN111867963B - 在提升机中用于负载测量的测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在基于提升线缆的提升机中、特别是起重机中用于负载感测的测量装置(100)，该测量装置具有：至少一个滑轮(101)，其用于使提升机的提升线缆(4)偏转；线缆圈(104)形式的固定装置，滑轮安装在固定装置的端部以便可绕其滚轮轴线旋转；以及至少一个测量元件(105)，其用于感测施加在滑轮上的力。

Description

在提升机中用于负载测量的测量装置

技术领域

本发明涉及一种在基于提升绳索的提升装置中用于负载检测的测量装置。

背景技术

由于在提升装置中，特别是在具有越来越复杂的起重机控制的起重机中的自动化程度的提高，对负载的精确测量变得越来越重要。更精确的测量方法可以增加有效负载，因为可以更好地利用允许的有效负载范围。

到目前为止，已通过张力负载传感器测量牵拉力来对桁架式起重机进行负载称重。然后在起重机控制中使用这些力来计算负载，同时考虑动臂的几何形状。使用伸缩式起重机时，会检测出变幅连杆中的液压压力，并使用起重机几何形状计算负载。

同样存在一些系统，例如通过安装在提升绳索锚点处的合适的测量元件来测量提升绳索的最后的绳线的绳索的拉力，并通过支索计算负载。最后的绳线从最后的绳索滑轮延伸到提升绳索的锚定点。还已知测量第一绳线的绳索的拉力的系统。在此观察中，提升绳索的第一线从提升机绞盘经过臂架系统的臂架头顶部滑车轮上方，再经过滑轮头处的绳索滑轮，直至钩块处的绳索滑轮。

最后，在市场上已知在吊钩中已经集成了测量系统的系统。

根据现有技术的现有方案存在一个大问题，即在具有多个支索的提升绳索系统中，负载测量的精度可能取决于测量装置在提升绳索处的特定位置。然而，测量装置在提升绳索处的最佳位置取决于负载运动，例如取决于负载是被升高还是降低。

图1a、1b旨在利用具有多个支索的力分布来简要说明该问题。在静止状态下，负载的重力均匀地分布在所有线上。但是，在提升运动过程中，第一线中的最大力会随着绳索数量的增加而减小（见图1a）。降低负载后情况恰好相反，即在最后的线中出现最大的力（见图1b）。其原因是在提升或降低负载期间绳索滑轮中的摩擦。在提升的情况下，绳线1至4在相应的绳索滑轮中通过摩擦而额外地受拉，而在下降的情况下，绳线1至4在相应的绳索滑轮中通过摩擦而释放。

发明内容

本发明的目的是发现一种改进的测量装置，该测量装置还能够在考虑到上述问题的同时尽可能精确地在提升装置中进行负载测量。另一个目的包括希望能够简单且廉价地用相应的测量装置来改造现有设备。

该目的通过根据本发明的一个方面的测量装置来实现。该测量装置的有利实施例是本发明另一方面。

因此，提出了一种在基于提升绳索的提升装置中用于负载检测的测量装置。起重机尤其应被视为提升装置。然而，通常也可以考虑将测量装置与其他作业机械或建筑机械一起使用，在其他作业机械或建筑机械中，相应的负载借助于绳索系统移动。

根据本发明，测量装置包括转向滑轮，该转向滑轮用于在负载测量期间使提升装置的提升绳索偏转。此外，提供了一种固定装置，在该固定装置的端部，转向滑轮绕其滑轮轴线被可旋转地支撑。借助于固定装置，测量装置可以特别简单地安装，特别是悬挂在现有的机器结构上。这允许利用根据本发明的测量装置简单地改装现有的提升装置。此外，测量装置在提升装置上的精确定位可以特别简单和快速地改变，以便例如能够针对负载运动的种类而利用相应的最佳位置。

仅仅需要改变提升绳索的范围，使得其在提升绳索的转向滑轮上延伸，以便将测量装置安装在提升装置的现有结构上。转向滑轮在这里可以代替提升装置的现有滑轮，或者可以在提升绳索的范围内集成为附加的转向滑轮。

此外，提供至少一个测量元件，其检测施加到转向滑轮上的力并基于其进行负载测量。

已经证明，环体作为固定装置是特别有利的，理想地是绳索环的形式。由此，不仅极大地简化了测量装置的安装，而且由于在提升装置的结构上绝对不需要相应的互补连接装置，因此证明了其极为灵活。

根据特别优选的实施例，测量装置借助于环体被悬挂在现有的滑轮处，特别是提升机装置的转向滑轮处，即，环体围绕现有的滑轮的运行表面而被放置。因此，测量装置被悬挂地安装在滑轮处，其优点是，测量装置总是可以始终沿负载方向对准。

理想地由塑料绳索形成的绳圈是特别合适的。塑料绳索的更大的灵活性和柔韧性不仅方便了安装过程，而且还可以将提升高度损失保持在尽可能低的水平。因此，自然也可以减小测量装置的总重量。

各种测量传感器可以用作测量元件。在此以示例的方式参考吊秤和/或塞规和/或测量环。测量元件可以完全由这些元件之一形成，或者可以包括这些元件之一。

测量元件的固定优选通过至少一个连接装置在测量装置的转向滑轮处或在固定装置处、特别是在测量装置的环体处进行。在这里，明智的做法是使用摇臂，通过该摇臂将测量元件固定到测量设备的环体上。

测量装置借助于环体悬挂在提升装置的现有的转向滑轮上的优点在于，测量装置由此自动地沿负载方向对准。在某些起重机应用或提升作业中，负载可能会相对于垂直线发生偏转。在此可以将使用两个提升钩或提升机绞盘的提升操作作为示例。在这种情况下，为测量设备配备附加的位置传感器，尤其是角度发送器，是明智的，以便可以在测量以及随后的测量信号评估中考虑测量设备相对于垂直线的定向。

例如，可以使用这些测量数据来检测和校正施加到提升装置的扭矩。

对于提供测量数据而言合理地制定了规定，测量装置配备有至少一个用于将测量数据发送到外部接收单元的通信模块。在此，可以考虑将测量数据传输到提升装置的可能的机器控制装置上。通信模块可以适用于有线或无线数据传输。当然，支持两种传输技术的通信模块也是可能的。

对于有线传输，测量设备提供一个或多个连接点，用于在硬件侧处连接可能的通信线路。在无线通信方法的情况下，通信模块包括一个或多个天线，用于基于一种或多种传输标准进行数据传输。

测量装置还提供了用于能量供应的相应接口，用于连接到可能的供应线路。也可以考虑在测量装置中集成至少一个内部能量源。例如可充电电池或可替换能量源。

除了根据本发明的测量装置之外，还要求一种提升装置，尤其是具有至少一个根据本发明的测量装置的起重机。因此，根据本发明的提升装置的特征在于相同的优点和特性，如上面参考提升装置已经呈现的那样。由于这个原因，省去了重复的描述。

此外可以规定，测量装置借助于固定装置，尤其是环体而悬挂在提升装置的至少一个滑轮上，其中，提升装置的提升绳索通过测量装置的至少一个转向滑轮偏转。如上所述，测量装置的转向滑轮在这里可以代替提升装置的现有转向滑轮，或者可以附加地集成在绳索的范围内。如果测量装置布置在提升装置的滑轮头的转向滑轮上，则是特别有利的。在提升绳索的绳索范围的多个支索的情况下，特别优选的是，将测量装置悬挂在支索的中心转向滑轮上。在这种情况下，不需要通过计算消除作用程度。

同样有利的是，提升装置具有多个负载测量装置，其中这些负载测量装置中的至少一个根据按照本发明的测量装置来构造。

对于多个绳索支索，特别有利的是，在支索的前部布置测量装置，而在支索的端部附接至少一个第二测量装置。由此消除了在引言部分中描述的作用程度的问题。

至少两个测量装置有利地根据按照本发明的测量装置来设计；然而，至少一个安装的测量装置也可以以传统的负载传感器或张力负载传感器的形式固定地集成在绳索中。

在替代实施例中，根据本发明的提升装置以平行的提升绳索操作来工作，即，提升装置包括多于一个的提升绳索，可选地，每个提升绳索具有单独的提升机绞盘。在此有意义的是，每个提升索都被设计为具有至少一个测量装置，尤其是根据按照本发明的测量装置的测量装置。

如果测量设备通过有线或无线连接与提升装置的机器控制装置进行通信，则对于随后的数据评估或精确的负载确定是理想的。根据优选实施例，对测量数据的最终评估仅在机器控制装置中进行，即，精确的负载计算由机器控制装置进行。但是，替代地，存在将负载计算转换到测量设备本身中的可能。

此外可以想到的是，借助于提升装置的能量源在相应的供应线路上向测量装置供应电能。自从随后将测量装置定位成直接临近机器结构，对于将测量装置布置在提升装置的滑轮头的区域中，能量供应特别简单。这同样适用于提升装置和测量设备之间的通信，因为可以进行使用而不会出现有线通信连接的问题。无线连接特别容易受到包括金属薄板或具有钢结构的提升装置的干扰。

通常优选将测量装置布置在滑轮头上或直接布置在提升装置的结构上。然而，同样有可能在钩块的支索中部署根据本发明的测量装置。然而，就此而言，将必须找到足够的性能水平以及替代的能量供应以用于与机器控制装置的通信。

提升装置的机器控制装置有利地适合于确定利用由测量装置测量的力并考虑到提升绳索的围而承受的负载的重量。可选地，提升装置的可能的结构参数可以进入计算。特别地，在考虑具有多个支索的绳索范围时考虑绳线的数量。如果测量设备可选地配备有相应的位置传感器，特别是角度传感器，则这些测量值也可以用于通过机器控制装置进行负载计算。

附图说明

下面将参考附图中更详细示出的实施例更详细地说明本发明的其他优点和特性。示出如下：

图1a和图1b：在提升或降低过程期间各个绳索中的力分布的示意图。

图2：根据本发明的测量装置的侧视图。

图3：根据本发明的安装有测量装置的不带起重机的飞臂的滑轮头的详细图示。

图4：根据本发明的安装有测量装置的起重机的绳索范围的概括示意图。

图5：根据本发明的安装有测量装置的没有起重机的飞臂的臂架末端的放大图；和

图6：根据本发明的起重机的又一实施例，其具有提升钩的两种图示，在左侧没有对角拉力，而在右侧有对角拉力。

具体实施方式

从图2中可以详细地看到根据本发明的测量装置100。其包括转向滑轮101，该转向滑轮101适于使起重机的提升绳索4偏转，以代替附接在根据本发明的起重机的滑轮头102（图3）中的转向滑轮。由此可以在支索中的任何位置处使用测量装置。

例如，在图4中可以容易地识别出带有已安装的测量装置100的提升绳索4的示意绳索范围。此处，提升绳索4从提升机绞盘延伸到臂架末端，在臂架末端处，提升绳索4被引过动臂架头顶部滑车轮2到达滑轮头102。在滑轮头102和钩块之间存在提升绳索4的多个支索并在滑轮头102处和在钩块的区域中提供四个相应的转向滑轮。在所示的图4的实施例中，滑轮头102的倒数第二个转向滑轮例如从绳索范围中取出，并且代替地用作根据本发明的测量装置100的悬挂装置。提升绳索4代替地在测量装置100的一体的转向滑轮101上延伸回到钩块。从图3和图5可以看到臂架末端的详细图示。

测量装置100到滑轮头102的转向滑轮的固定是通过放置成绕在滑轮头102的转向滑轮上的绳圈104实现的。绳圈优选地由塑料绳形成。两个环的端部通过摇臂106连接到测量设备100。通过测量设备100的柔性悬挂，借助绳索环104保证了测量设备在承受负载的方向上被自动对齐。

转向滑轮101和相关的滑轮支架经由测量元件105连接到摇臂106，使得由提升绳索4施加到转向滑轮101的力可以由测量元件105检测。测量元件例如可设计为吊秤，塞规或测量环。在所示的实施例中，专门使用了塞规。

为了消除上述作用程度的问题，除了图3-5所示的测量装置100之外，还可以使用同样引入滑轮头102的第二测量装置。在这种情况下，将一个测量装置100集成到支索中的最前面，而将另一个测量装置100集成到支索中的最后面是有意义的。第二测量装置也可以以常规测量装置的形式设计，例如通过在绳索锚定点9的区域中的简单的负载传感器或塞规来设计。

测量数据的传输是通过有线连接而到达起重机控制装置。测量设备100的能量供应也从起重机的中央能量源经由供应管线进行。至少一个测量装置100将其数据传递给起重机控制装置。可选地，附加的常规张力负载传感器将其数据传递给起重机控制装置。然后，起重机控制装置使用滑轮头102和钩块103之间的已知数量的绳线以及测得的力来计算负载的重量。在最简单的情况下，可以假定线性关系。

图6示出了具有两个提升钩和两个绞盘的起重机的实施例（2钩操作）。在附图中仅画出了一根提升绳索4，其位于起重机塔架顶部、水平变幅臂架的枢轴点。由于多个提升绳索的平行操作，可能会发生提升钩从垂直对齐的位置移动到相对于所述垂直对齐的位置的枢转位置。但是，在这种情况下，有必要在计算负载时考虑提升钩的特定对准。在这种情况下明智的是，在测量装置100中还集成有角度发送器110。由此可以确定负载相对于垂直线的偏转并且同样将其传输给起重机控制装置。由此可以借助于这些数据来检测和校正施加到起重机上的扭矩。根据本发明的测量装置100或根据本发明的起重机的优点可以在下面再次简要地总结。

以测量装置100形式的根据本发明的方案能够对现有的起重机或提升装置进行特别简单的改装，因为它们可以特别简单地附接到起重机或提升装置的现有绳索滑轮。在本发明中，钩负载的测量是通过提升绳索4的绳索的拉力进行的。由于线数量的原因，对于相对较小的力仅需要一个测量元件105，并且通过支索自动进行定标（Skalierung）。根据本发明的方案可以有利地用于具有两个提升绳索和两个绞盘的操作中。在此，在两个提升绳线中都存在相应的测量装置100。因此，每个提升绳索中的力是已知的，并且通过校正绞盘驱动，控制装置可以将两个提升绳索中的力保持为大致相同。因此防止了底部钩块的不恰当的倾斜。

本发明的另一个优点包括，在测量装置100的整体上，绳索偏转的数量保持相同，由此，提升绳索4不会受到更大的磨损。由于测量装置100总是附接到臂架头102，即使绳索锚定点Is位于底部钩块处，也不需要例如借助无线电的更长距离的信号传输。由于相对较小的力，可以使用标准测量元件105，由此测量单元非常便宜。悬挂在滑轮头10上的总重量（包括底部钩块103和任何其他重量）可以通过测量设备100进行检测。

Claims (23)

1.一种在基于提升绳索的提升装置中用于负载测量的测量装置，所述测量装置具有：至少一个转向滑轮，其用于使所述提升装置的所述提升绳索偏转；固定装置，在所述固定装置的端部处，所述转向滑轮被以围绕其滑轮轴线能够旋转的方式支撑；以及至少一个测量元件，其用于检测施加到所述转向滑轮上的力，其中，所述测量装置通过环体悬挂在臂架系统的滑轮头的至少一个转向滑轮上，其中，在滑轮头的情况下，所述臂架系统的滑轮头的居中布置的转向滑轮用于悬挂所述测量装置。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述固定装置是环体。

3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述环体是绳圈。

4.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述环体是塑料绳索的环体。

5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量元件包括吊秤和/或塞规和/或测量环。

6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量元件通过至少一个连接装置连接至所述固定装置。

7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，所述连接装置为摇臂，所述固定装置为环体。

8.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置包括至少一个位置传感器。

9.根据权利要求8所述的测量装置，其特征在于，所述位置传感器是角度发送器。

10.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置包括至少一个通信模块，所述通信模块用于将测量数据发送到接收单元。

11.根据权利要求10所述的测量装置，其特征在于，所述接收单元为适用于有线和/或无线通信的测量模块。

12.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述提升装置为起重机。

13.一种提升装置，其具有至少一个根据权利要求1至12中的任一项所述的测量装置。

14.根据权利要求13所述的提升装置，其特征在于，所述测量装置通过所述固定装置而悬挂在所述提升装置的至少一个滑轮处，并且，所述提升装置的所述提升绳索借助于所述测量装置的所述至少一个转向滑轮而偏转。

15.根据权利要求14所述的提升装置，其特征在于，所述固定装置为环体。

16.根据权利要求13至15中的任一项所述的提升装置，其特征在于，在所述提升装置处设置至少一个另外的负载测量装置。

17.根据权利要求16所述的提升装置，其特征在于，第二测量装置被紧固在所述提升绳索的不同于第一测量装置的区域中。

18.根据权利要求17所述的提升装置，其特征在于，所述测量装置中的一个布置在所述滑轮头的多个支索的起始处，而所述另外的负载测量装置被安装在所述多个支索的端部处。

19.根据权利要求16所述的提升装置，其特征在于，所述提升装置包括至少两个提升绳索，并且，每个提升绳索设置有至少一个测量装置。

20.根据权利要求13所述的提升装置，其特征在于，所述测量装置通过有线通信与所述提升装置的机器控制装置通信，并且/或者所述测量装置通过线路由所述提升装置的能量源供应电能。

21.根据权利要求13或14所述的提升装置，其特征在于，所述测量装置布置在钩块处。

22.根据前述权利要求20所述的提升装置，其特征在于，所述机器控制装置适于利用通过所述测量装置测量的力并考虑到具有多个支索的绳线的数量来计算承受的所述负载的重量。

23.根据权利要求13所述的提升装置，其特征在于，所述提升装置为起重机。

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