真空管提升设备和提升软管以及用于控制真空管提升设备的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及真空管提升器、用于真空管提升器的提升软管以及用于以节能的方式控制真空管提升器的方法。
【背景技术】
[0002]常规真空管提升设备的示例具有柔性、竖向地放置的提升软管，提升软管悬挂于该提升软管的上端处并且连接至真空源以便调整提升软管中的压强。在提升软管的下端处设置有一些形式的提升工具。提升工具可以是能够连接至待被提升的载荷的钩或吸盘等。
[0003]此外，提升软管是可拉伸且可收缩的，即提升软管可以沿其纵向方向(竖向地)压缩和拉伸。可因此通过真空源来操纵提升软管使得:当提升物体时，将提升软管沿其长度堆积在一起使得提升软管最后集中在其悬挂点处，以及当降低物体时，软管被拉伸。为此，提升软管通常由呈螺旋弹簧形式的线型本体(通常被称作螺旋本体)以及封闭该本体的大致空气气密的柔性材料的护套而构成。
[0004]在一种类型的真空管提升设备中，提升软管设置有呈吸盘形式的提升工具，其利用提升软管中的真空将待被提升的物体牢固地吸住。该类型的提升设备具有以下优点:待被提升的物体可以通过调节提升软管和吸盘内的压强以简单且紧固的方式附接至提升软管以及相应地从提升软管释放。
[0005]SE 446621描述了以上引用的类型的已知的真空管提升器。该类型的真空管提升器的问题是:由于仅通过控制泄漏阀来调节提升软管中的压强水平而实现对提升运动的控制的事实，其中泄漏阀通过从环境泄漏空气来调节提升软管中的压强水平，而真空源不受控制且以恒定的排量操作，因此相对耗能。除了真空源的工作用于实现提升软管中的某个压强水平之外，真空源的工作的大部分因此以用于帮助调节压强水平的受控泄漏流的形式损失。
[0006]另一问题是由于来自泄漏阀的流动噪音而产生相对较高的噪音等级以及由于来自以非受控功率操作的真空源而产生高的噪音等级。除了在提升工作期间存在泄漏噪音和来自真空源的噪音的事实之外，当操作者开始提升工作周期时设计需要将真空源和泄漏阀用于真空管提升器的致动器并且将吸盘置于适合的开始高度。因此，即使当没有有效提升工作执行时也存在噪音。
[0007]SE 506243描述了另一已知的真空管提升器，由于可以调节真空源因此解决了上述问题中的一些问题。所描述的真空管提升器的问题是其不允许与载荷的操纵相关的自动地控制高度和速度的调节。这意味着，关于载荷的提升和放置操作者必须不断地调节提升速度和高度，这样经过一段时间会导致关于应力和疲劳的不期望的问题。由于没有手动地补偿的突然发生泄漏无意地导致载荷的下降的事实，因此提升的载荷不能处于无监控状
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[0008]另一问题是，对于操作者在其感觉其以符合要求的方式控制真空管提升的提升运动之前需要一些训练。
[0009]根据本发明的解决方案涉及一种完全地或部分地消除了这些问题的改进的、更节能的真空管提升器。
【发明内容】
[0010]通过根据所附权利要求的真空管提升器、用于真空管提升器的提升软管和用于控制真空管提升器的方法解决了上述问题。
[0011]在下文中，术语“真空源”涉及适用于产生负压的装置，例如压缩空气驱动喷射器、马达驱动真空栗或马达驱动风扇。因此，本发明适于不同类型的真空源。在下文中，对由真空源输送的负压/空气流的调节被描述为其排量的变化(增大/减小)。例如，对于真空栗，速度的增加意味着其排量的增大，由此更强的负压和/或气流可进入真空管提升器。通过真空源的排量以及从环境例如通过阀或通过提升载荷泄漏进入提升软管的空气的多少来确定提升软管中产生的压强水平。在下文中，术语“可调节的真空源”指的是配备有一些形式的功率调节单元的真空源。术语“功率调节单元”指的是在输入信号的帮助下通过对供给至真空源的动力进行控制而与所述输入信号的水平成比例地控制真空源的排量。供给的受控动力可包括例如电能、压缩空气或其他类型的能量。功率调节单元能够内置在真空源中或与真空源以可分开的方式连接。功率调节单元可包括例如频率控制器、晶闸管控制器、比例阀或内燃发动机的汽化器。术语“提升工具”指的是相邻于待被提升的载荷的装置。提升工具适合固定地或以可交换的方式安装在操纵装置上，操作者抓握该操纵装置来控制真空管提升器。操纵装置包括一个或更多个把手等，当将真空管提升器在各个位置之间移动时使用所述把手等。操纵装置还包括一个或更多个操纵致动器，通过所述一个或更多个操纵致动器操作者沿竖向控制真空管提升器。操纵致动器包括例如按钮、压力敏感开关、旋转开关、摇杆接触、操纵杆或任何其它合适的致动器，通过所述操纵制动器可以发送信号至控制单元以使真空管提升器上升或下降。用于使真空管提升器上升/下降的操纵致动器优选但非必须地是无级控制或以几个阶段控制的。在下文中，该类型的致动器将被称作“操纵致动器”。
[0012]本发明涉及真空管提升设备，也称作真空管提升器，该真空管提升设备包括提升软管，该提升软管具有用于附接提升软管的第一端和用于连接至设置成将提升软管联接至载荷的装置的第二端。所述装置可优选包括呈例如一个或更多个吸盘的形式的提升工具，其利用提升软管中的真空牢固地吸住待被提升的物体。提升工具安装在操纵装置上，该操纵装置包括至少一个操纵致动器、可手动地或电力地控制以实现下降运动的第一阀或下降阀和可控的第二阀或底阀。当提升工具未操作时底阀关闭以保持提升软管中的负压，当提升工具牢固吸住并且提升物体时底阀打开。作为第一阀被放置在操纵装置中的替代性实施方案，第一阀可以放置在如下的其他地方:其中，出口端口连接至提升软管并且入口端口连接至环境，例如在提升软管的上部固定第一端处。作为第二阀被放置在操纵装置中的替代性实施方案，第二阀可以放置在如下其他地方:其中，入口端口连接至吸盘并且出口端口连接至提升软管，例如第二阀可以放置在吸盘中。提升软管适于连接至可调节的真空源并且控制单元设置成在输入信号的帮助下通过调节真空源的排量和/或下降阀的开度来调节提升软管内的压强，以产生提升软管的拉伸或收缩移位运动从而使载荷沿竖向移动。设备包括设置成对以下参数以不间断的方式进行检测的机构:所述参数为与提升软管的瞬时长度成比例的参数或与提升软管的瞬时长度的变化成比例的参数，该测量可以以不间断和/或间歇的方式进行。该机构设置成发出至少第一信号，该第一信号被控制单元使用来获得实际值，控制单元设置成其后自动地调节真空源和/或第一阀用以将提升软管的长度从瞬时实际值调节至期望的目标值。
[0013]第一信号可以以许多不同的方式产生，从以下给定的示例将变得明显。第一信号可包括检测到的与提升软管的长度成比例并且控制单元可将其用作实际值的参数。第一信号还可以包括若干检测到的参数，所述若干检测到的参数由控制单元加权在一起以被用作实际值。替代性地，第一信号可包括检测到的与提升软管的长度变化成比例的参数。在该情况下，控制单元必须在信号可用作实际值之前对信号进行处理。最后提到的替代性示例是由许多脉冲表示的长度变化。控制单元将这些脉冲与控制单元中存储的已知位置结合使用以计算新位置，该新位置表示提升软管的长度。
[0014]根据第一示例，该机构包括测距仪，该测距仪包括机械测量单元，例如拉线编码器。拉线编码器包括卷绕在其上的线或丝的卷轴以及用于检测卷轴旋转的传感器。线的第一端固定在卷轴上。然后，线的另一端从卷轴拉出，从而卷轴沿第一方向旋转。卷轴设置有弹簧，从而当线的端部朝向卷轴被释放返回时卷轴沿第二方向旋转。设置用于检测卷轴的旋转的传感器发出信号，该信号可用于计算在此刻有多少线退绕。以此方式获得距离测量值。在本申请中，拉线编码器附接至位于与提升软管的固定第一端相距一定距离的基准位置，并且拉线编码器的第二可拉伸端附接至位于距提升软管的可移动第二端给定距离处的位置。替代性地，拉线编码器附接至与提升软管的可移动第二端相距给定距离处的基准位置，并且拉线编码器的第二可拉伸端附接至与提升软管的固定第一端相距给定距离的位置。绝对传感器可用于拉线编码器中以直接产生与提升软管的瞬时长度成比例的输出信号。替代性地，脉冲发生器可用于拉线编码器中。脉冲发生器通过在具有卷绕的线的拉线编码器的卷轴每旋转预定角度时发射短时信号一一在下文中也被称作脉冲一一测量提升软管长度的变化。例如，发生器可以设置成当卷轴旋转每度时发出脉冲，即对于每转旋转发出360个脉冲。卷轴的周长是已知的，这意味着可以计算出退绕线的长度。对于卷轴每转旋转通过选择来获得足够大量的脉冲，用于提升软管的瞬时长度的测量值将具有期望的准确性。脉冲发生器可使用例如光学或磁性传感器。可以在脉冲发生器中的电路或者可分开地连接的计算电路或控制单元中执行将包括来自脉冲发生器的脉冲的测量值转译成提升软管的瞬时长度的长度值。在本示例中，提升软管的瞬时长度存储在控制单元中，其中，指示瞬时长度变化的脉冲用于计算新的瞬时长度，该新的瞬时长度可用于将提升软管的长度调节至期望的目标值。
[0015]根据第二示例，该机构包括非接触式测距仪，该非接触式测距仪设置成测量提升软管的在提升软管的可移动第二端与基准位置之间的长度。基准位置可(优选但非必须地)包括环境中大致水平的基准表面。这种非接触式测距仪的示例是其中通过例如激光或超声波来测量两个位置之间的距离的计量器。
[0016]根据第三示例，该机构包括至少一个测力传感器，该至少一个测力传感器设置成产生与提升软管的在提升软管的固定第一端与可移动第二端之间的长度成比例的信号。例如，测力传感器可以在提升软管的可移动端与基准位置之间联接至线性柔性或弹性元件，例如螺旋弹簧，该线性柔性或弹性元件至少部分地沿提升软管的竖向延伸部延伸。测力传感器测量柔性元件中的弹簧力并且产生