起重机的制作方法

1.本发明涉及一种具有高度可调节地安装的控制或载人平台的起重机，该控制或载人平台可以通过至少两个提升元件升高和降低，其中，这两个提升元件铰接到平衡摇臂，该平衡摇臂以能够围绕水平枢转轴线俯仰的方式安装在与控制或载人平台连接的摇臂轴承头上，其中，设置有用于监测和/或确保控制平台的安全的监测和/或安全装置。


背景技术：

2.例如，高度可调节的控制平台能够以能够纵向移动并因此能够调节高度的方式安装在起重机的塔架上，其中，这种起重机塔架能够以已知的方式承载吊臂，吊索可能通过可在吊臂上纵向移动的吊运车而从该吊臂延伸到负载钩。在此，所述塔架可伸缩地和/或可俯仰地安装在上部结构上，该上部结构可围绕竖直轴线安装在可在地面上移动的底盘上。这种起重机有时被称为移动式快速架设起重机。
3.然而，基本上，所述控制平台也可设置在传统的旋转塔式起重机或另一种类型的起重机上，其中，控制平台不必可移动地安装在塔架上，而是也能够以其他方式高度可调节地安装。
4.在此，控制和/或载人平台通常是轿厢形的或被构造为起重器操作员轿厢和/或升降机轿厢，其中，有利的是，对于起重机的不同起重任务，这种起重器操作员轿厢可被定位在不同的工作高度。
5.为了确保可调节高度的控制平台或升降机轿厢的安全，即使在高度调节过程中输送诸如起重机操作员等人员，也需要采取特别的安装措施。一方面，提供了两个并联的提升元件，以便能够实现必要的冗余。然而，另一方面，额外地监测所述提升元件的适当功能和控制平台的悬挂，以便能够及时检测到故障或甚至断裂。
6.通过将两个提升元件铰接在平衡摇臂上，可以提高调节舒适性，因为所述平衡摇臂平衡了提升元件的提升力，或可以在一定程度上平衡颠簸的或不完全同步的启动过程。在此，所述提升元件可以是从上方悬挂平衡摇臂和控制平台的吊索。然而，原则上也可以考虑将例如压力介质缸形式的调节致动器用作可将平衡摇臂拉到或推到期望位置的提升元件。
7.为了能够检测诸如缆索松弛、缆索断裂、缆索伸长或驱动缆索卷筒上的错误缠绕等功能性故障，已经提出了通过机械限位开关来监测平衡摇臂的角位置，当平衡摇臂到达预定的枢转或俯仰位置时，平衡摇臂的旋转臂驱动这些限位开关。所述平衡摇臂通常由一个或多个弹簧装置预张紧到不偏转的中立位置，使得所述平衡摇臂只有在由两个提升元件施加的力出现更大不均匀时才向上或向下俯仰，并将其旋转偏转到启动所述限位开关的程度。例如，如果其中一个吊索的缠绕速度明显快于另一个，则平衡摇臂的调节幅度会越来越大，其中，第一限位开关例如能够指示预临界状态。如果在收回速度更慢的吊索上形成松弛的缆索，或如果两个吊索中的一者完全断裂，使得只有另一吊索仍承载平衡摇臂并因此承载控制平台，则将出现最大旋转偏转，这可以通过另一开关指示。
8.另一方面，还应检测升降机轿厢的“正常”过载情况，例如，如果有人过多进入轿厢或平台，或有人携带过重的设备，以至于超过了或可能仅接近超过允许的载荷。在此，在吊索断裂时指示强烈倾斜的上述限位开关对这种接近过载没有反应，因此必须安装额外的传感器，以便能够检测到这种过载情况。
9.因此，通过巧妙地布置各种机械限位开关，可以检测和显示各种临界状态。
10.然而，迄今为止的安全和/或监测设备相对复杂。如果要区分不同的临界状态，则需要各种机械限位开关，其中，必须相应地调整平衡摇臂的弹簧加载。另一方面，即使更复杂地配置了安全和/或监测设备，迄今为止也难以对其进行足够精细的监测以便能够及时干预起重机的控制。


技术实现要素：

11.因此，本发明的目的在于提供一种改进的上述类型的起重机，其避免了现有技术的缺点并以有利的方式进一步发展了现有技术。特别地，应通过简单的方式实现对可调节高度的控制和/或载人平台的悬挂和操作的灵敏监测，该监测可以区分不同的临界状态，以便不仅能够紧急关闭，而且起重机的控制装置采取预先措施，例如阻止驱动器的启动或维护通知。
12.根据本发明，所述目的通过根据权利要求1所述的起重机来实现。本发明的优选实施例是从属权利要求的主题。
13.因此，提出了将控制平台悬挂装置的监测集成到枢转轴中，该枢转轴将平衡摇臂以能够俯仰的方式安装在与控制平台连接的摇臂轴承部上。在此，枢转轴一方面用于平衡摇臂的可枢转安装，并且同时实现对摇臂轴承的载荷状态的检测，因此枢转轴实现了双重功能。根据本发明，枢转轴被构造为测量轴，其用于检测平衡摇臂的可俯仰轴承(lagerung)的载荷状态并向监测和/或安全装置提供载荷信号。所述测量轴特别可以被构造为测力螺栓，其将平衡摇臂可枢转地连接到摇臂轴承头并至少检测横向于枢转轴的横向力。
14.由于枢转轴不是普通的轴螺栓，而是用作测量螺栓或测量轴，因此控制平台的悬挂装置可以更紧凑地构造，并且需要更少的部件。同时，可以灵敏地检测在平衡摇臂和摇臂轴承头之间作用的力。
15.为了能够用这种简单的测量轴区分正常的过载情况(例如，轿厢内的人过多)与提升元件和平衡摇臂上的机械不均匀性(例如，电缆断裂或错误缠绕)，在本发明的改进示例中，平衡摇臂和/或摇臂轴承头和/或测量轴可以被指定有杠杆机构，该杠杆机构将平衡摇臂和/或摇臂轴承头的超过预定量的倾斜运动转换为作用在测量轴上的载荷或作用在测量轴上的轴承力的可感知或可检测的变化。特别地，所述杠杆机构可被构造为将在阻止和/或制动平衡摇臂相对于摇臂轴承头的相对旋转时出现的或为此所需的保持和/或制动力矩转换为作用在测量轴上的轴承力。例如，如果其中一个吊索或提升元件断裂，平衡摇臂本身将旋转，直到由其余提升元件施加的保持力垂直穿过测量轴。然而，如果预先制动或阻止该旋转，则为此所需的保持或制动力矩可以通过所述杠杆机构转化为明显改变作用在测量轴上的载荷的力。
16.所述杠杆机构可以特别包括枢转限制器(schwenkbegrenzer)，该枢转限制器允许在正常操作期间在平衡摇臂和摇臂轴承头之间出现的特定枢转，但当达到特定枢转角度时
限制和/或制动该枢转，以便产生所述保持和/或制动力矩并将其转换为测量轴载荷的改变。
17.在本发明的有利改进示例中，可以在平衡摇臂和摇臂轴承头上设置枢转止动件，其限制平衡摇臂相对于摇臂轴承头的可能的枢转运动。特别地，在平衡摇臂和摇臂轴承头上的所述枢转止动件可被布置为，使得枢转止动件在平衡摇臂的未偏转的中间位置处脱离，并仅在平衡摇臂相对于摇臂轴承头到达预定的旋转位置时才接合并阻止超出该位置的进一步旋转运动。
18.当枢转止动件接合时，可以通过这种枢转止动件在测量轴上产生更大的载荷状态变化，因为它们的杠杆作用改变了测量轴上的载荷状态。
19.特别地，通过这种枢转止动件和由此产生的测量轴上的载荷变化，可以确定哪个提升元件发生故障或被阻碍，或者一般来说，故障是什么性质的，即使测量轴并非被构造用于检测载荷方向(例如，如果测量轴不是不可旋转)，但这也可以与枢转止动件配合使用。由于枢转止动件的已知几何结构和提升元件的铰接以及平衡摇臂的几何结构，可以由测量轴载荷状态的变化推断出悬挂装置发生的变化。
20.在本发明的有利改进示例中，所述旋转止挡可布置在围绕测量轴的部分圆上(teilkreis)，特别是直接与所述测量轴的外圆周相邻地布置的部分圆上，因此当力通过枢转止动件传递时，相对于枢转轴的相对较短的杠杆臂会导致载荷状态发生更大的变化。
21.有利地，所述枢转止动件可布置在围绕测量轴的部分圆上，该部分圆的直径小于所述测量轴的外直径的300％或也小于该外直径的200％或小于150％。
22.在本发明的有利改进示例中，所述枢转止动件可布置在以横向于提升元件的有效轴线的方式延伸的水平面中。特别地，在从枢转轴的方向上看时，所述枢转止动件可布置在大约2点钟至5点钟的范围内或在大约8点钟至10点钟的范围内。
23.枢转止动件可布置为使得当枢转止动件接合时由枢转止动件传递的力大致在提升元件的驱动力和/或控制平台的重力的方向上延伸。
24.为了能够区分各种临界状态，在本发明的改进示例中，可以设置有用于评估测量轴的测量信号的评估装置，该评估装置被配置为根据测量轴的测量信号的电平和/或变化来确定控制和/或载人平台的悬挂装置的各种临界状态。特别地，所述评估装置可被构造为将测量轴的测量信号与不同的阈值进行比较，以便根据超出或未达到阈值来确定载荷状态。
25.例如，评估装置可以使用处于控制和/或载人平台的允许载荷范围内或表征测量轴上的载荷的第一阈值，如果低于该第一阈值，则可以推断为正常运行状态，如果超过该第一阈值，则可以推断为“正常”超出了允许的载荷。换句话说，所述第一阈值可以表征以下运行状态，在该运行状态中，发生了仍可承受的载荷和过高载荷之间的过渡，但平衡摇臂相对于摇臂轴承头还未发生异常旋转。
26.替代地或补充地，评估装置可以将测量轴信号与第二阈值进行比较，该第二阈值表征测量轴上的仅在平衡摇臂相对于摇臂轴承头异常旋转时出现的载荷，特别是由于限制了平衡摇臂相对于摇臂轴承头的枢转运动的所述枢转限制器并由于控制和/或载人平台的重力(包括载荷)增大了悬挂装置的载重量而导致的载荷。
27.在本发明的改进示例中，所述第二阈值可大于测量轴上的如下载荷的20％以上或
40％以上，当平衡摇臂不偏转或仅轻微偏转时或在提升元件的正常运行状态下，在控制和/或载人平台的最大允许载荷下出现该载荷。由于(如在缆索断裂或错误缠绕的情况下出现的)平衡摇臂的过度偏转而在测量轴上的最大正常载荷和过高载荷之间存在这种缓冲窗口，因此评估装置能够可靠地区分由于过多人导致的正常过载和悬挂装置的损坏，而无需所述测量轴之外的其他传感器。
28.所述评估装置可以是电子化设计的，例如包括集成在测量轴传感器系统中的开关元件。替代地或补充地，评估装置也可以是电子控制装置的一部分，该电子控制装置例如可以包括处理器和可存储有所述阈值的存储器。例如，所述评估装置可以是电子起重机控制装置的一部分。
29.原则上，所述测量轴可以不同地构造，以便检测作用在测量轴上的横向力的大小和/或方向。例如，测量轴可以被指定有用于检测测量轴的弹性变形的检测装置。例如，可以将一个或多个应变仪安装在所述测量轴上，以检测测量螺栓的变形。
30.替代地或补充地，测量轴可以设置有表面涂层，当测量螺栓变形时，该表面涂层表现出电阻的变化。这种表面涂层例如可被构造为薄膜涂层的形式或薄膜传感器的形式。
31.替代地或补充地，测量轴可以被指定有基于磁场的传感器系统，以便检测变形和/或作用力或作用在测量螺栓中的应力。例如，测量轴可用作变压器电路的铁芯，因此测量轴的应变会影响磁性，从而影响次级线圈上的电压。
32.在此，所述测量轴能够以不能旋转的方式紧固在摇臂轴承头上，其中，平衡摇臂可以相对于测量轴可旋转地保持在所述测量轴上。替代地，也可以将所述测量轴以不能旋转的方式紧固在平衡摇臂上，使得它跟随平衡摇臂的枢转运动并相对于摇臂轴承头旋转。
33.通过指定测量轴的预定旋转位置，可以确定作用在测量轴上的力的方向和/或确定横向力至少主要作用在测量轴的哪个区段上。根据横向力作用在哪个区段上的信息，可以确定平衡摇臂所处的相对于摇臂轴承头的相对旋转或摆动位置。从平衡摇臂和摇臂轴承头相对彼此的所述旋转位置，可以推断出载荷状况，特别是两个提升元件的例如由于异步调节而导致的不平衡的位置。
34.然而，原则上，例如如果仅检测或监测由测量轴在平衡摇臂和摇臂轴承头之间传递的力的绝对量以例如实现过载保护，没有必要以不能旋转的方式固定测量轴。例如，如果过多人进入控制平台或起重机操作员轿厢的引导件卡住，则这种过载保护可以触发或进行干预。
35.在本发明的有利改进示例中，所述摇臂轴承头可以刚性地连接到控制平台。有利地，所述摇臂轴承头可以直接紧固在控制平台的机架上。然而，原则上，也可以例如通过将摇臂轴承头保持在控制平台上的链接装置来将所述摇臂轴承头间接地铰接在控制平台上。
36.在本发明的改进示例中，所述提升元件是柔性松弛的牵引元件，特别是吊索的形式。也可以考虑拉链或皮带。
37.替代地，所述提升元件也可被构造为致动器的形式，例如液压缸，其中，在这种情况下，例如在向上压力的意义上，平衡摇臂也可被加压。
附图说明
38.下面件参考优选的示例性实施例和相关附图更详细地说明本发明。
39.图1示出了根据本发明的有利实施例的被构造为旋转塔式起重机的快速架设起重机的示意性侧视图，其起重器操作员轿厢以能够调节高度的方式安装在起重机的塔架上。
40.图2示出了图1的起重器操作员轿厢及其悬挂装置的立体图。
41.图3示出了图2的起重器操作员轿厢的悬挂装置的立体图，其示出了具有两个与其铰接的吊索的平衡摇臂以及测量轴，平衡摇臂通过该测量轴可枢转地铰接在悬挂装置的摇臂轴承头上。
42.图4示出了上述附图的平衡摇臂和悬挂装置的测量轴的俯视图，其中平衡摇臂处于枢转止动件脱离的未偏转的中间位置。
43.图5示出了类似于图4的平衡摇臂和测量轴的俯视图，其中，平衡摇臂被示出在由于其中一个吊索断裂或松弛而已经旋转的位置，在该位置，枢转止动件已接合。
具体实施方式
44.如图1所示，起重机1可被构造为旋转塔式起重机，并具有在操作中直立并承载悬臂式吊臂3的塔架2。塔架2可以利用下端部位于旋转平台4上，该旋转平台可围绕竖直轴线旋转并支撑在底盘5上，底盘5可被构造为载重汽车或能够以其他方式移动，但必要时也可形成刚性且不可移动的支撑基座。
45.可借助于吊运车缆索8来回移动的吊运车7能够以能够纵向移动的方式安装在吊臂3上。带有负载钩的吊索6可以在吊运车7上运行。
46.起重机1包括被构造为起重器操作员或升降机轿厢10的控制和/或载人平台9。在此，所述控制和/或载人平台9以能够调节高度的方式安装。特别地，所述起重机操作员或升降机轿厢10可以例如通过在塔架型材(例如，其纵向弦杆)上引导的轿厢行驶机构以能够纵向移动的方式安装在塔架2上。
47.如图2至图5所示，控制和/或载人平台9可以通过悬挂装置11保持并被带到不同的高度位置，该悬挂装置可与机架(chassis)接合，特别是与起重机操作员或升降机轿厢10的上侧接合。在此，所述轿厢10可以例如通过沿着塔架的滚轮引导件或导轨引导件在塔架2的外侧上下移动。然而，必要时，例如当轿厢只用作用于到达吊臂的上升辅助装置或布置在顶部处的控制平台且塔架型材的体积足够大时，该轿厢也可布置在塔架型材的内部。
48.所述悬挂装置11可以特别包括平衡摇臂12，两个吊索形式的提升元件13可以铰接在该平衡摇臂12上，该提升元件可以通过适用的提升机构驱动器升高和降低。例如，可以设置有两个可缠绕和退绕这两个吊索的缆索卷筒。
49.所述平衡摇臂12通过枢转轴14可枢转地安装在摇臂轴承头15上，该枢转轴水平延伸并接合平衡摇臂12的中心部分，该摇臂轴承头可刚性地连接到控制平台9，特别是紧固在轿厢10的机架上。
50.如图3所示，所述摇臂轴承头15可以例如形成轴承轭，平衡摇臂12的轴承部插入在轴承轭的腿部之间，其中，摇臂轴承头15的腿部和平衡摇臂12的轴承部可具有对齐的枢转轴承孔，所述枢转轴14延伸穿过枢转轴承孔。然而，原则上，也可以以相反的方式进行布置，例如在平衡摇臂12的轴承部上设置两个轭腿，摇臂轴承头15在它们之间延伸。其他构造也是可能的，例如悬臂式枢转轴承连接的方式。
51.在此，所述枢转轴14被构造为测量轴16，以便能够检测作用在枢转轴14上的横向
力。在此，所述测量轴16能够以测力螺栓的方式构造，其中，在测量轴16上设置有适用的传感器系统，该传感器系统能够检测作用在螺栓上的所述承载力和载荷。如上所述，所述传感器系统17可以例如包括测量轴上的应变仪或涂覆到其上的薄膜涂层，以便能够测量变形量并因此测量载荷。
52.如图4和5的比较所示，所述测量轴16能够以不能旋转的方式保持在摇臂轴承头15上，使得它不参与平衡摇臂12的旋转运动。替代地，测量轴16也可以以能够相对于摇臂轴承头15和/或平衡摇臂12旋转的方式安装，使得它不处于预定的旋转位置。
53.有利地，平衡摇臂12相对于摇臂轴承头15的可枢转性可通过枢转止动件18限制，这些枢转止动件可设置在平衡摇臂12和摇臂轴承头15上。特别地，所述枢转止动件18可以在枢转轴14的外圆周附近布置在枢转轴14周围，即，尤其布置在枢转轴14所延伸穿过的轴承孔周围。
54.例如，所述枢转止动件18可由形成在平衡摇臂12和摇臂轴承头15上的突起形成，以便当平衡摇臂12相对于摇臂轴承头15枢转时它们相互碰撞。
55.如图4和图5所示，在图4中所示的平衡摇臂12的未偏转的中间位置，所述枢转止动件18在此可以彼此脱离，使得平衡摇臂12可以不受阻碍地旋转离开该中间位置。另一方面，当平衡摇臂已进行了预定的枢转运动，例如大约枢转了 /
‑
10
°
至 /
‑
20
°
的角度时，枢转止动件18接合。
56.如图5所示，如果枢转止动件18例如由于其中一个提升元件13断裂或退绕过多而相互接合，则测量轴16上的载荷状况显著改变。偏心布置的枢转止动件18和由此传递的力在枢转轴14上施加必须补偿杠杆情况的额外力。一旦枢转止动件18接合，在测量轴16上检测到的载荷，特别是横向力和/或弯曲力矩经历显著的变化。这种变化原则上可以是能在测量轴上检测到的减载荷(entlastung)或额外载荷。
57.有利地，所述枢转止动件18被构造为使得在接合的止挡面上产生接合力，该接合力相对于枢转轴14是偏心的和/或具有杠杆臂，以便在测量轴上产生反作用力。特别地，当枢转止动件接合时，产生的接合力可以偏心地作用于测量轴。
58.如图4和图5所示，枢转止动件18可以包括两对枢转止动件18，它们布置在测量轴16的相对侧上，优选地大致(至少近似)在水平延伸穿过枢转轴14的平面中。例如，当在枢转轴14的轴向方向观察该枢转轴时，枢转止动件18可在2点钟至4点钟或8点钟至10点钟的范围内延伸。
59.在此，枢转止动件18有利地布置为使得根据平衡摇臂的倾斜运动，只有一对止动件在枢转轴14的一侧接合。
60.枢转止动件18形成杠杆机构，该杠杆机构将在限制平衡摇臂12的枢转运动时出现的扭矩或保持力矩转换为测量轴16上的载荷的显著变化。特别地，由枢转止动件18形成的杠杆机构可以使由轿厢引入到悬挂装置中的载荷成倍增加，从而使得测量轴16上的载荷显著增大，特别是比仅略微超过允许载荷的情况(例如当有额外的人进入舱时)更多地增加。
61.如图5所示，如果在平衡摇臂相应地进一步旋转时一对枢转止动件接合，则一方面可以存在着测量轴或穿过测量轴的轿厢载荷相对于一对接合的枢转止动件的杠杆臂，另一方面可以存在着仍在支撑的缆索13相对于该一对枢转止动件18的杠杆臂，其中，所述杠杆臂可以分别基本上对应于测量轴中心和枢转止动件的接合点之间的水平距离，或缆索拉力
作用线和枢转止动件18的接合点之间的水平距离。
62.由于仍在支撑的缆索13中的缆索力对应于轿厢的载荷加上载荷和附件，因此可存在垂直的力平衡，从而可以通过所述杠杆臂的长度来控制出现在测量轴上的载荷变化。
63.例如，可以通过适当地设计平衡摇臂和摇臂轴承头的几何结构，特别是通过适当地设计平衡摇臂上的提升元件13的铰接点和枢转止动件18的布置来形成所述杠杆臂的长度，使得当所述枢转止动件18通过平衡摇臂12的相应转动而接合时，测量轴16上产生并因此测量的载荷增大50％以上。例如，如果轿厢10的重量连同最大允许载荷为1000kg，则所述杠杆臂可被设置为使得当枢转止动件18接合时在测量轴16上产生1500kg的载荷。在这方面，很容易区分正常过载和缆索断裂或错误缠绕，例如，如果已经超过了1050公斤的第一阈值，并还未超过例如1400公斤的第二阈值，因此可以推断为正常过载，而悬挂装置仍可以正常工作，如果超过例如1400kg的所述第二阈值，则可以推断缆索断裂或错误缠绕。所述值仅被理解为示例。
64.分配给测量轴16的传感器系统17发出载荷信号，该载荷信号表征测量轴16上的载荷情况，特别是指示在此产生的横向力的大小和/或方向。
65.传感器系统17的所述载荷信号可由起重机1的控制装置20评估，该控制装置20是电子化设计的并可以包括例如微型处理器，该微型处理器可以处理存储在存储器中的控制程序。
66.所述控制装置20可以包括评估装置19，该评估装置以所述方式评估测量轴16的测量信号，特别是将其与两个阈值进行比较，这两个阈值一方面表征从正常的、允许的载荷到过载的正常过渡，另一方面表征枢转止动件18的接合以及因此测量轴上的相关载荷变化。
67.在此，如果传感器系统17的载荷信号表明存在异常载荷情况(例如，测量轴上有过大的横向力)，则所述控制装置20一方面可以发出警告信号和/或关闭起重机的至少一个驱动器，特别是关闭用于控制平台9的高度调节的提升机构驱动器。
68.然而，替代地或补充地，所述控制装置20必要时也可以预防性地干预驱动器的驱动。如果传感器系统17确定例如平衡摇臂倾斜地过大，则控制装置20可以尝试重新调节过松或过紧地退绕吊索的提升机构驱动器。
69.替代地或补充地，如果传感器系统17的载荷信号还未指示临界状态，但在新状态下已显示出相对于原始载荷谱的明显变化，则控制装置20也可以发出预防性维护信号。