本发明涉及监测制动器的状态。
背景技术：
在提升装置中所使用的制动器在经济以及安全性方面对提升装置的操作都是重要的。制动器的故障可能导致使负载掉落，由此可能损坏提升装置的其它部件并且存在在附近工作的人员将受伤的风险。
传统上，在提升装置中所使用的制动器为电磁盘式制动器，其中与马达轴一同旋转的并且包含摩擦表面的制动盘对锚定板加压，因此发生减速。马达轴以及制动盘经由齿轮接合相互连接，由此当马达旋转时，制动盘与所述轴一同旋转。在制动时，制动盘抵制所述轴的旋转并且因此停止所述轴的旋转。
关于每一制动事件，减速力的、从制动器至马达轴上的传递在马达与制动盘的边齿的齿轮接合之间发生。减速力磨损马达以及制动盘的边齿，这在将马达轴与制动盘连接的齿轮接合中引起空隙。当使用制动器仍然为安全的时，齿轮接合容许一定的特定于制动的磨损量，但是超出该限值将影响提升装置的安全操作。磨损太多的齿轮接合可能致使负载掉落。
技术实现要素：
本发明的一个目的因此是提供一种方法、一种实施所述方法的设备以及一种计算机程序，以便使得能够解决以上所提到的问题。通过一种方法、一种设备以及一种计算机程序(其特征在于在独立权利要求中所阐述的内容)实现本发明的目的。在从属权利要求中公开本发明的优选实施例。
本发明的某些实施例的优点在于，可在不需要将制动器打开的情况下确定制动器的空隙。
附图说明
现在结合优选实施例并且参考附图更具体地描述本发明，其中相同的参考编号表示相同的元件：
图1a示出设备的示例，其中制动器操作地联接至装置的轴；
图1b示出用于可远程控制的制动器状态监测的系统的示例；
图2示出根据一个实施例的方法；
图3示出根据一个实施例的方法；以及
图4示出根据一个实施例的制动器状态监测中的测量结果。
具体实施方式
以下内容描述对制动器的状态的监测。通过监测制动器的状态，可以获得与制动器的状态有关的信息，以便使得能够在制动器的故障发生之前安排对制动器的维修工作。当制动器发生故障时，它的制动功率可能减小。制动功率的减小可能是由制动器与轴之间的空隙引起的。
对制动器的状态的监测使得能够获得与制动器的受损状态有关的信息，以使得可基于制动器的实际状态使制动器经受预见性维修工作。可通过将所述空隙与一个或多个限值相比较确定制动器的实际状态。该限值可确定一个或多个制动器状态水平，在这种情况下，可通过将空隙与限值相比较确定制动器的状态。若空隙处于对应于特定的状态水平的一个或多个限值内，则可确定制动器的状态对应于该特定的状态水平。当空隙处于对应于最佳状态水平的一个或多个限值内时，可确定制动器的最佳状态水平。若制动器的状态水平不对应于最佳状态水平，则可将制动器的状态水平(通过按一定的顺序依序进行)与一个或多个下限状态水平相比较，在这种情况下，可确定这样的状态水平为制动器的状态水平：制动器的空隙在该状态水平的一个或多个限值内。这样的制动器状态水平可包含：“新的”、“磨损的”、“需要维修的”、以及“不能使用的”。当状态水平不是“新的”(其可对应于最佳状态水平)时，制动器的状态为受损的。当制动器状态水平为“不能使用的”时，它发生故障。在状态水平“新的”与“不能使用的”之间，制动器的性能已经受损，所以在状态水平“磨损的”下，制动器的状态比在状态水平“需要维修的”下更好。
图1a示出设备100的一个示例，其中制动器104经由齿轮接合操作地联接至一装置的轴106。该轴能沿两个不同的方向旋转。因此，将制动器启用将防止轴旋转。制动器可为例如在传统上在提升装置中所使用的制动器。所述设备设置有联接至所述装置以及制动器的控制件108“cntl”，以便使得能够控制所述轴的旋转以及所述制动器；进一步地，所述控制件还使得能够获得用于确定轴的位置角的信息。可通过控制件实施对轴以及制动器的使用。
当制动器已经被启用时，制动器可被说成是闭合的。当制动器不被启用时，制动器可被说成是打开的。制动器在它被供应以电流时可为打开的。相似地，制动器在电流的供应被关掉时可为闭合的。
可通过设置有边齿的连接部件112实施所述轴与制动器之间的联接，轴的旋转因此经由边齿与制动器接合。连接部件可集成至制动器。连接部件使得能够将要与轴联接的制动器启用和/或不启用，使制动器的操作能够被传递至轴。还可以在不具有单独的连接部件的情况下实施制动器，在这种情况下，制动盘可设置有边齿以与轴接合。
可以以很多不同的方式实现轴的旋转。轴例如可为设置有转子102b以及定子102a的电动马达的部分。电动马达的转子可布置于轴上，以使得至定子的电流的供应使转子旋转以及因此也使紧固至转子的轴旋转。
轴可设置有联接至其的编码器110，以提供与轴的位置角有关的信息。与轴的位置角有关的这样的信息可被传送至控制件，在所述控制件中可处理所述信息以便确定制动器的齿轮接合的空隙。编码器可紧固至轴的任一端部，与轴的中心对准。编码器的框架被紧固至非旋转结构，比如马达框架，而编码器的旋转部分被紧固至所述轴。
编码器可为能够产生与轴的位置角有关的信息的任何装置。与轴的位置角有关的信息可为相对信息或绝对信息。例如，由编码器所产生的、与位置角有关的绝对信息可表明轴的位置角的、在度数方面的值。由编码器所产生的、与位置角有关的相对信息可表明轴的位置角的、相对于先前的位置角的改变。可用度数或者用百分数表示轴的位置角的、相对于先前的位置角的改变。
编码器的示例为脉冲传感器。脉冲传感器可用于产生与轴的位置角有关的相对信息以及用于以旋转所引起的脉冲的数量为基础计算轴的位置角。脉冲传感器生成脉冲，并且每一脉冲可对应于轴的位置角的、例如在度数方面的改变，在这种情况下，由脉冲传感器所生成的脉冲的数量表明轴的位置角的、相对于起始状况的改变。例如可在测量位置角时计算脉冲的数量。
脉冲传感器可为单通道或双通道。对于轴的每一转动圈，单通道脉冲传感器可产生1200脉冲。脉冲传感器可为双通道，在这种情况下，对于轴的每一转动圈，该双通道的脉冲传感器在每一通道中可产生600脉冲，以使得通道具有90度的相互相移。
增量传感器为具有测量旋转角的光学装置的脉冲传感器。增量传感器可通过脉冲盘传递例如一接收二极管所收集的led(发光二极管)光。脉冲盘以有规律的间隔具有半透明的以及不透明的内衬并且它在所测量的装置的轴上旋转。当光撞击半透明的内衬时，二极管收集光并且使其成为脉冲，该脉冲被转变成方波。当脉冲之间的时间以及脉冲盘中的内衬之间的距离为已知的时，可以以时间为基础确定轴的旋转速度。借助于脉冲间隔，只要初始位置为已知的，还可以确定旋转位置。若脉冲盘具有两个半透明的内衬环，则还知道旋转方向。每一内衬环可因此用于在一个通道中生成脉冲。具有一个半透明的内衬环的脉冲传感器为单通道而具有两个半透明的内衬环的脉冲传感器为双通道。可基于是所述通道中的哪一个在开始驱动所述轴时首先接收到脉冲而从由不同的内衬环所生成的脉冲推断出所述轴的旋转方向。因此，若通道(在开始驱动所述轴之后首先从其接收到脉冲)已经相对于开始驱动所述轴的先前的事件改变，则可确定轴的方向的改变。
绝对传感器为使得能够相对应地测量旋转的另一种类型的脉冲传感器。不同于脉冲传感器(例如增量传感器)，绝对传感器不断地提供精确的位置信息。在绝对传感器中，脉冲盘具有用于每一位置的单独的多位式位置信息。这需要更多的发光二极管(led)以及接收二极管，以便能够阅读二进制代码。
可将设备中的连接实施为电连接，经由所述电连接供应电流以控制所述装置和/或制动器。对装置以及制动器的控制可包括例如接通以及关断电流，和/或调节电流的频率。电流可为交流电或直流电。例如可通过自动化系统的现场总线通过一个或多个数据传送连接传递信息。
图1b示出用于可远程控制的制动器状态监测的系统的一个示例。所述系统使得能够可远程控制地实施制动器状态监测。制动器可设置于图1a中所示的设备100中。状态监测中心122可连接至所述设备，以获得表明联接至装置的制动器的状态的信息。状态监测中心可为计算机或服务器。状态监测中心可维持与关于一个或多个制动器的信息片段(比如状态)有关的信息。状态监测中心与设备之间的连接可为通信连接，例如经由因特网124或者相对应的网络。在一个示例中，可通过为状态监测中心以及控制件提供必需的连接装置而在设备的控制件与状态监测中心之间实施通信连接。连接装置的示例包括数据传送模块以及调制解调器。状态监测中心与设备之间的连接可完全地或者部分地为无线连接，比如移动网络的数据连接或者基于ieee802.11通讯协议族的无线局域网络连接。还可在状态监测中心与设备之间利用有线连接。从短距离(例如在无线局域网络的覆盖范围内)或者在其中状态监测中心处于单个无线局域网络的覆盖范围外部的长距离处(例如在几千米的距离处)所进行的远程控制因此可为可能的。通信连接可因此在一个或多个网络中包括一个或多个数据传送链路。
表明已被联接至装置的制动器的状态的信息可包括与轴的位置角有关的信息和/或与制动器的齿轮接合的空隙有关的信息。信息可包含时间标识或者它可在状态监测中心中被提供以时间标识，在这种情况下，所述信息以及进一步地制动器的状态可能与时间方面的特定的时刻有关。状态监测中心可储存在所述装置上所获得的信息。
在一个实施例中，状态监测中心可以可远程控制地实行制动器状态监测。在这样的情况下，状态监测中心在设备中实施用于制动器状态监测的方法，以提供表明联接至所述装置的制动器的状态的信息。在远程控制中，状态监测中心可建立至设备的连接并且发送指令以提供用于制动器状态监测的方法。
图2示出根据一个实施例的方法。所述方法包括监测制动器的状态，所述制动器通过齿轮接合操作地联接至装置的轴。图1a示出在所述方法中所使用的制动器以及设备(可在其中实施所述方法)的一个示例。当制动器已经联接至所述装置时，所述方法可开始202，可将制动器启用，并且可使装置的轴旋转。
所述方法包括在制动器已经被启用时沿第一旋转方向驱动204所述装置的轴。
测量206所述装置的位置角。可将所述位置角测量为绝对值或者相对值。位置角可用度数或者用弧度表示。例如可通过编码器(比如增量传感器)将位置角测量为相对测量，或者通过绝对传感器将位置角测量为绝对测量。作为位置角的绝对测量的一个示例，可在沿第一旋转方向驱动所述装置的轴之前记录所述轴的在起始状况中的位置角。当沿第一方向对所述轴的驱动结束时，可记录新的位置角。作为位置角的相对测量的一个示例，可记录轴的位置角的、从对轴的驱动开始的时刻至对轴的驱动结束的时刻的改变。当沿第一方向对轴的驱动结束时，轴处于它的极限位置中。
所述方法包括在制动器已经被启用时沿第二旋转方向驱动208所述装置的轴。因此相对于首次驱动204所述轴所沿的方向转变所述轴的旋转方向。如以上沿第一旋转方向在步骤206中所描述的那样，可沿第二旋转方向测量210所述装置的轴的位置角。因此与使轴旋转以及制动器已经被启用在同一时间实行对轴的位置角的测量206、210，使得能够为了监测制动器的状态的目的而检测位置角的改变。根据位置角的测量方法，测量不必为连续的，但是连续的测量为可取的，以便确保测量的精确度。
优选地，为了驱动204所述轴的目的，将制动器启用(turnedon)，并且在转换轴的旋转方向时，制动器并非为打开的。制动器因此在测量206、210所述位置角时一直启用。因此，测量时间并不由于使用(例如，启用和/或关断)制动器而增加。
以所测量的位置角的差为基础确定212所述制动器的齿轮接合的空隙。可通过将位置角的差与缺省值或者新的制动器的值相比较而确定空隙。可在已经获得测量结果之后确定空隙。当以位置角的绝对值为基础确定空隙时，记录起始状况中的位置角并不是必需的，但是可根据所述轴的位置角的、沿所述轴的两个驱动方向的极限位置计算得出空隙。当通过位置角的相对测量确定空隙时，可通过测量轴的位置角的、在轴的极限位置之间的改变获得位置角的差。
当已经确定制动器的空隙时，所述方法可结束214。制动器的空隙使得能够通过将空隙与一个或多个限值相比较确定制动器的状态水平。所述限值可对应于制动器的不同的状态水平，比如“新的”、“磨损的”、“需要维修的”、以及“不能使用的”。
在一个实施例中，所述装置设置有用于制动器状态监测的操作参数。因此，在实施制动器状态监测时，则使用在装置的正常操作中不使用的特定的操作参数。
用于制动器状态监测的这样的操作参数使得能够大致相同地重复制动器状态监测，例如图2的步骤，其中可以将在状态监测中所获得的信息片段与彼此相比较。操作参数可包括以下中的至少一个：操作时间，扭矩，例如20％，以及旋转速度，例如5％。操作时间可确定例如沿所选择的旋转方向驱动所述轴的时间值。扭矩以及旋转速度也可被用作限值，在该限值内实施制动器状态监测。可根据装置的、用于讨论中的参数的标称值计算得出所述参数的相对值。
图3示出根据一个实施例的方法。所述方法包括监测制动器的状态，所述制动器通过齿轮接合操作地联接至装置的轴。图1a示出在所述方法中所使用的制动器以及设备(可在其中实施所述方法)的一个示例。当制动器已经联接至装置时，所述方法可开始302，可将制动器启用，以及可使装置的轴旋转。所述方法包括在制动器已经被启用时驱动304所述装置的轴。可沿所述轴的任一可能的旋转方向驱动所述装置的轴。如关于图2的方法的步骤206和210所描述的，可测量轴的位置角。
在一个实施例中，在双通道增量传感器被用于测量位置角时，测量可包含确定所述轴的旋转方向的改变。在这样的情况下，若在这样的时间期间从一个通道接收到顺序脉冲边缘，则可确定轴的方向的改变：在该时间之间，在另一个通道中未接收到单脉冲边缘。以下在图4中示出这一点。
可设定用于沿所选择的旋转方向驱动所述轴的一个或多个限值。可监测306所设定的限值。当达到308所设定的限值时，可停止312沿所选择的旋转方向驱动所述轴。这使得能够防止相对于制动器的过度的驱动。若未达到一个所设定的限值，则可在沿所选择的旋转方向驱动所述轴时继续对限值的监测306。优选地，继续所述监测直至已经达到所有的所设定的限值。
若310未沿两个旋转方向驱动所述轴以便测量位置角，则可沿与轴的先前的旋转方向相反的旋转方向驱动304所述轴。这使得能够沿第二旋转方向实行对位置角的测量，如在图2的方法的步骤208和210中所描述的。若310已经沿两个旋转方向驱动所述轴以便测量位置角，比如在图2的步骤208以及210之后，则所述方法可结束312并且可停止对所述轴的驱动。
除了单个限值之外，可一同使用多个限值，在这种情况下，可仅仅在达到所有限值之后停止沿所选择的旋转方向驱动所述轴。用于制动器状态监测的操作参数或者从操作参数所获得的值可被用作限值。这使得能够以在对操作参数的监测中所使用的数据为基础监测限值。例如可通过根据操作参数的量产生测量结果的传感器获得在对操作参数的监测中所使用的数据。
作为将操作时间用作限值的示例，可在已经使轴沿所选择的旋转方向旋转达对应于操作时间的持续时间时测量轴的位置角。
作为将扭矩用作限值的示例，可在轴的扭矩达到在操作参数中所确定的扭矩的限值时测量所述轴的位置角。
作为将旋转速度用作限值的示例，可在轴的旋转速度与由操作参数所确定的旋转速度不同时测量所述轴的位置角。因此可以从旋转速度获得用于旋转速度的限值或者从被设定为操作参数的旋转速度获得用于旋转速度的差的限值。旋转速度的限值例如可为零度/秒。
在一个实施例中，制动器状态监测确定制动器发生故障。当驱动304所述轴并且在确定时间内(例如在被设定为操作参数的操作时间内)未达到为驱动所述轴所设定的限值时，可确定制动器的故障。若在确定时间内未达到一个或多个或所有的其它限值，则制动器可被认为是发生故障。若速度在所确定的时间之后高于零度/秒，则制动器的故障可能表明例如制动器的滑动。
图4示出根据一个实施例的制动器状态监测中的测量结果。例如可通过结合图2所描述的方法实施制动器状态监测。测量结果示出轴的、作为时间“t”的函数的位置角402。在图4中，在位置角之下示出从双通道脉冲传感器的通道所接收的脉冲a和b。可通过所接收的脉冲的上升的边缘以及下降的边缘形成位置角，其用虚线示出。
当沿第二旋转方向驱动所述轴时，脉冲传感器生成表明轴的位置角的、相对于起始状况403的改变的脉冲。位置角的、由所接收的脉冲表明的改变被增加至起始状况，在这种情况下，位置角增加。可从脉冲的上升的边缘以及下降的边缘检测到位置角的改变。轴的旋转的结束可被检测为在位置角的上升的部分之后的均匀的部分408。轴因此已经达到它的极限位置。接下来，沿相反的旋转方向驱动所述轴，在这种情况下，位置角的、由所接收的脉冲表明的改变使位置角的值降低。如上所述，可从脉冲的上升的边缘以及下降的边缘检测到位置角的改变。当轴从极限位置旋转至结束状况405(其中轴已经停止并且已经达到轴的、沿相反的旋转方向的极限位置)时，可从脉冲的边缘数n边缘计算得出制动器的齿轮接合的空隙。若脉冲传感器的分辨率为0.15度/脉冲，则位置角的改变为1/4*0.15*n边缘度。
在一个实施例中，若在这样的时间期间从一个通道接收到顺序脉冲边缘，则可确定轴的方向的改变：在该时间之间，在另一个通道中未接收到单脉冲边缘。在图4中示出这一点，其中在位置角的均匀的部分408之前首先在通道a中检测到脉冲的下降的边缘，并且接下来在检测到下降的边缘之前在通道b中检测到脉冲的上升的边缘。
在一个实施例中，当正在监测制动器的状态时，防止制动器被打开。在这样的情况下，不可从控制件为制动器提供制动器打开指令。例如可通过连接至装置的用户界面提供打开指令，所述用户界面包括用户界面构件，其在被用户选择时使制动器打开。若未监测制动器的状态，则选择用户界面构件可因此使打开指令被发送至制动器。用户界面可进一步设置有用于闭合制动器的用户界面构件，其在被用户选择时使制动器闭合。选择这样的用户界面构件可使例如闭合指令被发送至制动器。另一方面，可通过一个用户界面构件实施制动器的打开和闭合功能，其中选择所述用户界面构件使制动器被交替地闭合和打开。因此，同一个用户界面构件可用于将闭合的制动器打开以及用于将打开的制动器闭合。可防止在制动器状态监测期间选择用户界面构件，或者可在制动器状态监测期间防止由用户界面构件所引起的功能，比如发送打开指令。可通过软件实施这样的防止措施，在这种情况下，未接收到对用户界面构件的选择或者未实施由对用户界面构件的选择所引起的功能。
用户界面构件的示例包括图标、键盘、按钮以及键。可通过显示器实施用户界面构件。显示器可为触摸式屏幕，在这种情况下，可通过屏幕接收用户所进行的选择。另一方面，可通过计算机配件(比如键盘以及鼠标)访问显示器(包括触摸式屏幕)。进一步地，可通过电开关实施用户界面构件(比如按钮)，如在提升装置的控制件中常见的一样。
在一个实施例中，以确定的时间间隔监测制动器的状态。可在装置的控制件108中局部地确定时间间隔，或者可在状态监测中心122中确定时间间隔。局部确定的优点是，可相对于局部地改变的状态(比如装置的工作负载)在最方便时实行状态监测。通过状态监测中心所确定的时间间隔的优点是，可以以从多个制动器所接收到的状态监测数据为基础确定时间间隔。状态监测中心因此可与设置有制动器(可监测它的状态)的多个设备联系，例如如结合图1a和1b所描述的。可在状态监测中心中分析从制动器所接收到的状态监测数据，并且可为所有制动器或者某一制动器类型确定要在制动器状态监测中遵循的时间间隔。
在一个实施例中，可在测量时间期间实行制动器状态监测，根据其中已经确定空隙的一个或多个先前所执行的制动器状态监测确定所述测量时间。测量时间可确定用于测量的一个或多个时间点。一个或多个先前所执行的状态监测可提供与每一空隙的大小有关的以及与每一空隙的确定时刻有关的信息。可从先前的制动器状态监测推断出作为时间的函数的空隙的大小的改变，在这种情况下，可预测下一个制动器状态监测的时刻，以对应于监测制动器的状态的可能的需要。这使得能够安排制动器状态监测时机以在必要时进行，在这种情况下，状态监测对装置的操作的影响可保持为小的。
应当指出的是，可以使装置的服务数据与从制动器状态监测所获得的数据结合。例如可从控制所述装置的控制件和/或此外从编码器获得装置的这样的服务数据。可在一定的时间段期间收集装置的服务数据，在所述时间段期间，通过除了制动器状态监测参数之外的参数使用所述装置。这样的装置服务数据的示例包括服务小时数以及轴的旋转圈数。
一个实施例涉及设备100，其包括装置以及通过齿轮接合操作地联接至所述装置的轴106的制动器104，其中将制动器启用防止轴旋转，以及用于提供根据实施例中的任一个所述的功能的、连接至所述制动器以及所述装置的控制件。
一个实施例包括计算机程序，其包括程序代码，其在被实施于计算机上时实施根据上述实施例中的任一个所述的功能。计算机程序可包含于计算机可读存储介质中，例如包含于非易失性存储器中。
一个实施例包括计算机程序产品，其包括根据一个实施例所述的、用于实施根据上述实施例中的任一个所述的功能的计算机程序。
在一个实施例中，所述装置可为提升装置。提升装置可为设备100的部分，例如负载搬运装置，比如起重机。起重机可为集装箱起重机、龙门起重机、跨运车、桥式起重机或者港口起重机。
在一个实施例中，控制件可为频率转换器，其可联接至所述装置以及制动器，以便能够控制所述轴的旋转以及制动器；控制件还使得能够获得用于确定轴的位置角的信息。频率转换器可为制动器以及所述装置供应操作电压作为交流电。频率转换器可设定要被供应至所述装置以及制动器的操作电压的特性(比如频率)，以使得根据所期望的参数使用所述装置以及制动器。频率转换器可因此转换交流电的频率以及电压。所期望的参数包括例如操作时间、旋转速度以及轴的扭矩。对于状态监测，可确定专用的参数。还可通过接通以及关断操作电压控制所述装置以及制动器的操作。例如，可在制动器被供应以操作电压时将制动器打开。可在操作电压被关断时将制动器闭合。
在一个实施例中，所述设备包括传感器，其被布置成测量所述设备的、经受操作参数的部件，以便监测操作参数。传感器可产生例如时间信息、扭矩信息以及速度信息。
在一个实施例中，所述设备包括被构造成实施在一个实施例中所描述的功能的处理装置。处理装置可充当用于实施程序代码的计算机。处理装置可包括至少一个处理器、存储器以及能够实施程序代码的程序平台。
可将实施例实施为由计算机程序所限定的计算机工艺。计算机程序可呈源代码格式、目标代码格式或者中间格式，并且计算机程序可储存于存储介质(其可为能够储存计算机程序的任何部件或设备)上。例如，计算机程序可储存于可被计算机或处理器读取的计算机程序分发介质上。计算机程序分发介质可包括例如存储介质、计算机存储器、只读存储器(rom)、电力载波、通信信号、以及软件分发包。
本发明所属领域的技术人员将明显地发现的是：随着技术进步，可以以很多不同的方式实施本发明的基本思想。本发明以及它的实施例因此并不限于上述示例而是可在权利要求的范围内变化。