用于起重机的长度角度传感器的智能的电机制动器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及按照各独立权利要求的相应的前序部分特征的一种长度传感器、一种用于操作长度传感器的方法和一种起重机，长度传感器应用在这种起重机中。
【背景技术】
[0002]用于现代的可移动的机械如起重机或挖掘机的包括集成的安全电子器件的传感器部件的开发按照工业安全标准EN61326和IEC61508进行。
[0003]为了起重机的稳定的操作此外需要众多的传感器的信息。测量多个长度、不同的角度、压力和力并且在一个跨界的数学模型中被计算。紧接着研究该模型的不稳定性和安全距离并且引起和监视相应的推荐、建议或直接的反应。
[0004]由DE10 2012 221 909 A1已知一种起重机，其具有底座件和可偏转的和可伸缩的悬臂以及至少另一悬臂元件，其中设置长度角度传感器，其具有至少一个缆线，借助于该缆线检测可伸缩的悬臂的相应的长度，其中设置为缆线配置的力传感器，借助于该力传感器检测在缆线上在其轴向上作用的力。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，提供一种起重机的长度传感器、特别是长度角度传感器、一种相应的用以操作这样的长度传感器的方法以及长度传感器在起重机中的应用，其相对用于产生复位系统复位力的纯机械的弹簧系统是改进的。
[0006]通过各独立权利要求的特征达到该目的。
[0007]关于长度传感器、特别是长度角度传感器，按照本发明设定，复位系统具有可控制的电机，虽然在纯机械作用的复位系统中利用弹簧来产生复位力，但按照本发明通过可控制的电机施加该力。由此以针对的方式通过借助于控制单元的相应的控制可以针对地影响复位力。这样基于电机的控制可以例如当在起重机中移出或移进伸缩悬臂时，总是利用恒定的、优选几乎恒定的力将缆线卷绕到卷筒上或从其上退绕。由于该作用到缆线上的几乎恒定的力，不管是将缆线卷绕到卷筒上或从卷筒上退绕，可以明显减少在工作期限内的磨损。对此这样控制电机，即例如在卷绕到卷筒上时电机作为驱动电机起作用，反之在从卷筒上退绕缆线时电机作为发电机起作用。当然在从卷筒上退绕缆线时电机也可以作为发电机起作用。
[0008]通常这样的长度传感器是紧凑的组合部件，其各构件安装在一壳体内。因此在按照本发明的长度传感器中或电机以其驱动轴直接设置在与卷筒相同的轴上或电机间接地经由传动装置连接于卷筒。按照电机的构造方式、功率等有利地将其直接或间接经由传动装置连接于卷筒。电机与卷筒的直接连接具有特别紧凑的构造方式的优点，从而由此长度传感器的整个壳体在结构上也可以构成紧凑的。电机经由传动装置与卷筒的间接连接的优点是，由此可以实施电机的灵敏度显著较高的控制并从而作用到缆线上的力的校准。此外在两种情况下(电机轴在卷筒轴上的直接连接或间接连接)电机确保，在卷筒上卷绕缆线时提供必需的力，以便将缆线卷绕到卷筒上。
[0009]在发明的进一步构成中长度传感器具有自身的供电源。通常电机、正如用于对其控制的控制单元经由外部电源、例如经由例如起重机等的外部电源供电。然而如果该供电源失效，可以使用长度传感器的自身的供电源，以便操作至少电机、但也可能控制单元。这在安全性方面、特别在起重机中是特别重要的。
[0010]此外为了达到上述目的，设定一种用以操作长度传感器的方法，其中复位系统具有已描述的可控制的电机并且这样控制电机，即当缆线从卷筒上退绕和/或卷绕到卷筒上时，产生缆线的可预定的力变化曲线。通过电机的相应的控制从而确保，缆线(例如在移进或移出悬臂时借助于该缆线确定伸缩悬臂的长度)总是具有相同的机械张力，以便由此尽可能准确地探测伸缩悬臂的长度。
[0011]在本发明的进一步构成中为此设定，这样控制电机，即当将缆线从卷筒上退绕和/或卷绕到卷筒上时，产生缆线的几乎恒定的力变化曲线。通过缆线的该恒定的、特别是几乎恒定的力变化曲线确保，使得缆线在两个终点(伸缩起重机臂可以在这两个终点之间运动)之间总是在缆线内存在相同的机械应力。这特别是以有利的方式导致，缆线(其通常大致平行于伸缩悬臂设置)不往下垂或不值得一提地往下垂。
[0012]为了在伸缩悬臂的较大的长度时补偿因缆线的往下垂引起的长度误差，对此可以考虑这样控制电机，即随着渐增的长度、亦即随着伸缩悬臂进一步移出，通过电机的相应的控制提高作用到缆线上的力。由此缆线在其延伸中张紧并且避免往下垂。电机的相应的控制可以由控制单元实施并且也可以当确定退绕的缆线的长度并从而移出的伸缩悬臂的长度时被考虑。
[0013]在发明的进一步构成中利用力传感器测量作用到缆线上的力。这一方面具有优点，根据力测量不仅可以相应地控制电机，而且可以确定缆线在其轴向延伸中是否往下垂或不往下垂。由于缆线从卷筒上渐增的退绕出现缆线(其如上所述几乎平行于伸缩悬臂设置)的往下垂，从而随着伸缩悬臂的增多的移出必须设定较大的力，以便避免缆线往下垂。通过测量的力和电机的控制的关联因此可以确保，缆线在其轴向延伸中不往下垂或不值得一提地往下垂。另一方面利用力测量确保，识别在退绕时和/或向卷筒卷绕缆线时的问题。特别是由此可以很准确地检测缆线断裂或缆线阻塞。如果由于测量的力突然减小，可以由此探测到存在缆线断裂。但如果作用到缆线上的力上升超过可预定的阈值，则由此认为涉及缆线阻塞。这可以通过力测量相应地探测并对其做出反应，这又在操作起重机时的安全性方面是特别重要的。
[0014]在本发明的进一步构成中考虑其它的工作参数用以控制电机，这些工作参数是装置的这样的工作参数，借其通过长度传感器检测长度。对此一典型的示例是具有可伸缩的悬臂的起重机，其中这样改变伸缩悬臂的长度，即设置一固定的悬臂元件并由其出发可以移出或移进至少一个另外的伸缩元件。按照起重机的工作模式可以相应地控制电机。
[0015]如上所述，本发明从长度传感器开始，其具有卷筒，从卷筒上可以退绕缆线或可以向其上卷绕缆线，以便由此直接确定缆线的卷绕的或退绕的长度，其中该长度是另一元件、特别是伸缩悬臂的尺度。但实际上已表明合适的是，不仅单独使用包括机械作用的复位系统的至今纯机械作用的长度传感器，而且在其中结合角度传感器。利用角度传感器测量伸缩悬臂的角度，伸缩悬臂从底座件开始以该角度调整。但特别有利的是，不仅角度测量而且按照本发明的电作用的复位系统集成在长度角度传感器中。全部为此必需的元件、特别是角度传感器本身、卷筒、电机和其它的必需的元件安装在一个壳体中，该壳体可以在合适的位置设置在起重机，特别是其伸缩悬臂上。
[0016]因此本发明为长度角度传感器(LWG)实现智能的电机制动器，作为机械的弹簧系统的替代方案。由于如上所述在至今的长度角度传感器中使用纯机械的弹簧系统用以产生复位力。这样典型的复位系统应该保证接近恒定的力变化曲线并且不仅相对于环境影响而且相对安全性要求是表现稳定的。
[0017]寻找一种电的可参数化的方案，其灵活地对改变的应用要求做出反应并且有助于成本降低而且有助于重量降低。在该范围内也可以得出多个工作，特别在方案制定(关键词模拟模型)、方案草案以及实现和紧接的评估方面。
[0018]理念描述:
[0019]一借助于“智能的”电机模拟特征曲线“力变化曲线-弹簧系统”；
[0020]— “识别”起重机状况(向前、向后、停留、离开等)和定义制动器的相应的属性(缓慢的、快速的、测试中、停留中等)；