СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАБОЧЕЙ МАШИНЫ
CONTROL METHOD OF WORKING MACHINE

Изобретение касается способа контроля рабочей машины, в частности крана, которая снаряжается из двух или нескольких отдельных элементов для использования в данных работах.
Оснастка определенных рабочих машин составляется из множества элементов машин, чтобы адаптировать машину, в зависимости от применения, к цели предстоящего использования. Примером служат краны, в частности решетчатые краны, которые могут гибко компоноваться из любого количества решетчатых элементов, благодаря чему высота башни, длина стрелы и вид стрелы могут особенно просто согласовываться с соответствующей целью применения. Под элементами, наряду с решетчатыми частями, могут также пониматься другие элементы машин, оснащение которыми осуществляется вариабельно и непосредственно перед каждым использованием крана. В качестве другого неокончательного примера называются балластные элементы, количество и общий вес которых определяются в зависимости от воспринимаемой нагрузки, соответственно, геометрии крана.
Как правило, эксплуатационники таких рабочих машин имеют наготове в своем парке подвижного состава множество элементов для быстрой и гибкой компоновки машин, в зависимости от требуемой цели использования. Требуемая компоновка данной рабочей машины транспортируется к месту использования и монтируется на месте. Наличие наготове больших количеств возможных элементов оснастки приводит к тому, что с годами они имеют различные сроки использования, так как обычно не все имеющиеся наготове элементы используются единым образом. Помимо этого, различные цели использования означают отличающиеся нагрузки для отдельных элементов, например, решетчатые элементы для крановой башни, соответственно, стрелы не обязательно монтируются в одном и том же положении для применения в каждых работах. Следовательно, возникают различные нагрузки применяемых элементов. Поэтому износ и вместе с тем будущая несущая способность элементов для всех элементов индивидуальны и обозримы только с трудом. Без точного документирования вручную сроков использования и нагрузок в течение срока службы отдельных элементов не может осуществляться точная оценка каждого элемента в отношении его срока службы. Поэтому в целях безопасности элементы должны заменяться преждевременно.
Другой аспект при монтаже рабочей машины, в частности крана, заключается в том, что элементы рабочих машин собираются в соответствии с данными в BAL (балансировке), и затем подходящая кривая нагрузки определяется вручную и настраивается в управлении крана. Однако этот метод требует много времени и сопряжен с ошибками, так как в связи с участием крановщика нельзя исключить путаницы и неправильного ввода данных.
Поэтому настоящее изобретение занимается задачей, раскрыть подходящий способ, позволяющий автоматически контролировать рабочую машину, т.е. снаряжаемые элементы.
Решается эта задача с помощью способа в соответствии с признаками п.1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления способа являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
В соответствии с изобретением предлагается способ контроля рабочей машины, в частности крана, особенно предпочтительно башенного крана, мобильного крана или гусеничного крана, которая снаряжается двумя или несколькими отдельными элементами для использования в работе. Соответствующие отдельные элементы представляют собой, например, решетчатые элементы для сооружения крановой стрелы, крановой башни, соответственно, возможные другие компоненты рабочей машины, такие как балластные элементы, оттяжные части, опорные элементы, навесные орудия и пр., которые могут монтироваться в соответствии с потребностью в зависимости от использования машины.
Дополнительно на рабочей машине предусмотрено средство контроля, которое однозначно идентифицирует один или несколько снаряженных элементов и срок их использования. Срок использования представляет собой предпочтительно срок, в течение которого данный отдельный элемент пребывает в снаряженном состоянии на рабочей машине. К тому же возможна запись фактической продолжительности эксплуатации на рабочей машине под влиянием нагрузки.
Идентификация снаряженных элементов и последующее назначение индивидуального срока использования для каждого снаряженного (установленного) элемента предоставляют многочисленные возможности для контроля рабочей машины, соответственно, отдельных элементов. Также в соответствии с изобретением определенный срок использования по меньшей мере одного элемента вместе с его идентификационной информацией передается запоминающему средству для составления истории использования этого элемента. История использования содержит не только недавно найденный срок использования, но и, к тому же, сроки использования в предыдущих случаях использования машины, либо с той же самой рабочей машиной, либо с какой-либо другой рабочей машиной.
Благодаря этому существует возможность, чтобы в запоминающем средстве имелись полностью документированные сроки использования сборочного элемента в течение его срока службы. Весь процесс полностью автоматизирован, и в запоминающем средстве имеется в готовности информация на случай запроса для последующей обработки и анализа. Идеальным образом возможна идентификация всех или по меньшей мере большей части подлежащих снаряжению (установке) элементов, так что пользователю машины может предоставляться всеобъемлющая информация о его элементах. Это облегчает весь менеджмент подвижного состава его автопарка. Идеальным образом эта предпосылка позволяет прогностически исследовать все имеющиеся в распоряжении элементы на их возможную долговечность.
Применяемое запоминающее средство может находиться либо в центральном блоке управления, который находится в коммуникационной связи с одним или несколькими средствами контроля различных рабочих машин. Это целесообразно, в частности, тогда, когда рабочая машина и центральный блок управления находятся в ведении пользователя подвижного состава. При этом возможно управление элементами всех рабочих машин. Центральный блок управления мог бы, разумеется, также предлагаться со стороны изготовителя.
Альтернативно возможно, чтобы запоминающее средство было инсталлировано на самой рабочей машине. Представима интеграция отдельных запоминающих средств непосредственно в каждый элемент, так чтобы каждый сборочный элемент сам мог управлять своей составленной историей использования и держать ее наготове на случай внешнего запроса. Также ничто не мешает интегрировать запоминающее средство в средство контроля.
Средство контроля является предпочтительно компонентом управления рабочей машины.
Для анализа сборочных элементов целесообразно, наряду со сроком использования, предоставлять в распоряжение другую информацию. В этой связи центральное значение имеет, например, точное положение встраивания сборочного элемента на рабочей машине во время эксплуатации машины. Его учет позволяет делать точное заключение о возникающей во время эксплуатации машины нагрузке элемента. Предпочтительно средство контроля определяет точное положение встраивания сборочного элемента на рабочей машине для каждой эксплуатации крана. Эта информация о положении передается средством контроля вместе со сроком использования и идентификационной информацией запоминающему средству.
Наряду с этим целесообразно, если, к тому же, средством контроля регистрируются одна или несколько совокупных нагрузок по меньшей мере для некоторой части снаряженных элементов и передаются запоминающему средству. Совокупные нагрузки имеют значительное влияние на фактическую нагрузку снаряженных (установленных) элементов и в значительной мере определяют долговечность этих элементов.
Для дальнейшей обработки заложенных в запоминающем средстве данных может быть предусмотрен блок аналитической обработки. Предпочтительно блок аналитической обработки производит обусловленный нагрузкой анализ состояния отдельных сборочных элементов для оценки их будущей грузоподъемности/несущей способности. При этом водитель может иметь под рукой портативную информацию об отдельных элементах. Эта информация позволяет делать заключение, пригодны ли еще отдельные элементы для дальнейших запланированных случаев использования рабочей машины, не идя на риск для безопасности во время эксплуатации машины. В противном случае пользователю машины может рекомендоваться замена элементов, о которых идет речь.
В частности, целесообразно, если в блоке аналитической обработки имеется информация, которая описывает нагрузку снаряженного (установленного) элемента за одно применение в эксплуатации, соответственно, общую нагрузку за весь срок использования. В частности, нагрузка может определяться на основании зарегистрированного положения встраивания на рабочей машине, а также другой, описывающей рабочую эксплуатацию информации. Фактическая нагрузка может либо определяться и сообщаться блоку аналитической обработки средством контроля, либо, альтернативно, рассчитываться только в самом блоке аналитической обработки.
Существенными факторами анализа нагрузки являются общая нагрузка машины, т.е., например, от подвешенного груза, а также полная конфигурация машины и выполняемые движения машины. Также могут играть роль внешние влияния. Нагрузка для отдельных элементов может либо рассчитываться, либо считываться по заложенной таблице нагрузок.
Наряду с анализом состояния элементов в блоке аналитической обработки альтернативно или дополнительно может также осуществляться оценка экономичности одного или нескольких элементов. Для этого также привлекаются данные, заложенные в запоминающем средстве, причем, в частности, на основании заложенного срока использования определяется, достаточно ли используется соответствующий сборочный элемент. Экономичность может также определяться в комбинации с заложенной информацией относительно достигнутых доходов на отдельный сборочный элемент. Отсюда, например, явствует, является ли использование данного элемента в течение данной продолжительности использования действительно рентабельным.
Можно также привлекать для этой оценки возникающие затраты для данного элемента, например, затраты на необходимую замену и/или пусконаладку и/или техническое обслуживание элемента. На основании этого анализа пользователь машины может устанавливать, рентабельны ли для него отдельные сборочные элементы с экономической точки зрения или должны ли они, возможно, быть заменены в целях безопасности.
Дополнительно или альтернативно блок аналитической обработки может также применяться для того, чтобы проверять текущую установленную конфигурацию оснастки рабочей машины на ее надежность, в частности в том отношении, выполняет ли она предписанное постановление о безопасности. В этой связи, например, проверяется, могут ли все снаряженный элементы непосредственно и однозначно идентифицироваться средством контроля. Если идентификация отдельных подлежащих снаряжению элементов, например, невозможна, то это могло бы интерпретироваться как указание на подделку.
Далее, может, кроме того, проверяться и констатироваться, являются ли идентифицированные снаряженные элементы надежными в их данном положении встраивания. В общем случае существует возможность точного и автоматизированного нахождения конкретного состояния снаряжения рабочей машины. Релевантные для эксплуатации, зависящие от снаряжения управляющие данные, которые нужны управлению машины для эксплуатации машины, могут предоставляться автоматически на основе этой информации, так, например, требуемая таблица грузоподъемности для эксплуатации рабочей машины. В принципе, любые, зависящие от снаряжения данные, в зависимости от предоставленной средствами контроля информации, могут предоставляться в распоряжение управлению рабочей машины.
В случае, когда средством контроля распознается элемент, идентификация которого невозможна, могут приниматься различные меры, например, это событие может закладываться в запоминающее средство и предоставляться в случае позднейшего запроса. Возможна также генерация соответствующего предупредительного указания машинисту. Идеальным образом средство контроля, соответственно, управление машины требует в этом случае ручного разрешения эксплуатации машинистом, так что гарантировано, что он будет поставлен в известность.
Идентификация подлежащих снаряжению элементов может осуществляться, например, на основании кодированной информации, которая целесообразным образом имеется прямо и непосредственно у отдельных элементов. Передача соответствующей информации может, например, осуществляться посредством световодов, которые предоставляют путь передачи от отдельных элементов к средству контроля. Обмен информацией по световодам может быть также предусмотрен между отдельными элементами, так что перенос информации средству контроля осуществляется путем передачи с многократным переприемом информации.
В этой связи возможно, чтобы применялись световоды, имеющие призматическое ответвление для каждого отдельного подлежащего снаряжению элемента. Идентификационная информация собирается в средстве контроля и при необходимости передается дальше посредством другой коммуникационной связи центральному блоку аналитической обработки. Этот путь передачи может осуществляться по кабелю или же на основе беспроводной связи. Возможны все известные технологии передачи.
Альтернативно передача идентификационной информации от подлежащих снаряжению элементов к средству контроля может тоже осуществляться на основе беспроводной связи, например, посредством бесконтактной передачи энергии.
Настоящее изобретение касается также рабочей машины, в частности крана, особенно предпочтительно башенного крана, мобильного крана или гусеничного крана, имеющей средство контроля и один или несколько идентифицируемых сборочных элементов. Соответственно этому, рабочая машина надлежащим образом оборудована соответствующими средствами для выполнения способа в соответствии с настоящим изобретением. Следовательно, преимущества и свойства рабочей машины соответствуют уже поясненным свойствам предлагаемого изобретением способа, поэтому повторное описание здесь опускается.
Для передачи кодированной идентификационной информации от снаряженных (установленных) элементов средству контроля могут быть, например, инсталлированы один или несколько световодов, которые предпочтительно закреплены на отдельных элементах. Обмен информацией по световодам может быть также предусмотрен между отдельными элементами, так что перенос информации средству контроля осуществляется путем передачи с многократным переприемом информации. Так, например, кодированная идентификационная информация какого-либо элемента может передаваться средству контроля опосредствованно через несколько находящихся между ними подлежащих снаряжению элементов.
Часто отдельные элементы смонтированы друг за другом, например, при сооружении крановой башни или стрелы из нескольких решетчатых частей. При этом световоды отдельных элементов закреплены таким образом, что при монтаже элементов собирается сплошной путь передачи световода. Для этого световоды имеют предпочтительно надлежащие сцепляющие средства, которые допускают разъемные соединения световодов различных элементов.
В этой связи возможно, чтобы применялись световоды, имеющие призматическое ответвление для каждого отдельного подлежащего снаряжению элемента, причем это призматическое ответвление отображает кодированную информацию.
Альтернативно может быть предусмотрена система бесконтактной беспроводной передачи между средством контроля и снаряженными (установленными) элементами. Такая система беспроводной передачи основывается, например, на принципе системы RFID или системе LWID (RuBee) или какой-либо сравнимой системы. Возможно также использование систем передачи на основе WLAN, соотв., Bluetooth. Предпочтительно средством контроля и подлежащими снаряжению элементами создается сеть Ad-hoc, так что достаточны небольшие участки передачи между отдельными элементами, соответственно, элементами и средством контроля.
Наконец, изобретение включает в себя систему, состоящую из центрального блока управления, а также по меньшей мере одной рабочей машины в соответствии с настоящим изобретением, предназначенной для выполнения предлагаемого изобретением способа.
Другие преимущества и свойства изобретения необходимо пояснить подробнее далее на одном из примеров осуществления, изображенном на чертежах.
Показано:
фиг.1: эскизное изображение предлагаемого изобретением башенного крана для выполнения предлагаемого изобретением способа;
фиг.2: кран в соответствии с фиг.1 с применением системы световодов для передачи кодированной идентификационной информации; и
фиг.3: кран в соответствии с фиг.1 с бесконтактной передачей энергии для пересылки кодированной идентификационной информации.
На фиг.1 показано эскизное изображение предлагаемого изобретением башенного крана 10, крановая башня 20 которого обычно скомпонована из отдельных решетчатых элементов 21. В головной части 22 башни находится стрела 30 с консолью 32 противовеса, которые посредством поворотной платформы 25 закреплены с возможностью вращения на головной части 22 башни. Стрела 30 также состоит из отдельных решетчатых частей 31. На консоль 32 противовеса, в зависимости от длины стрелы и восприятия нагрузки, навешивается желаемое количество балластных элементов 40. В реальности башенный кран 10 состоит из множества других элементов оснастки, которые тоже могут включаться в предлагаемый изобретением контроль. Простоты ради, ниже изобретение поясняется на решетчатых элементах 21, 31, однако ни в коем случае не должно пониматься как ограниченное только этими элементами.
Решетчатые части 21, 31 крана оснащены информационной системой. Эта информационная система должна каскадами передавать информацию о смонтированных решетчатых частях 21, 31 центральному управлению крана. Чтобы можно было однозначно идентифицировать смонтированные решетчатые части 21, 31, они включают в себя каждая индивидуальную кодированную идентификационную информацию 50, 51, которая имеется на самой решетчатой части 21, 31. Эта информация позволяет однозначно идентифицировать сборочные элементы 21, 31. К тому же путем обмена данными между управлением крана и сборочными элементами 21, 31 может устанавливаться их конкретное положение встраивания на кране 10.
Пересылка кодированной идентификационной информации 50 в примере осуществления в соответствии с фиг.2 осуществляется по световодам 60. При этом отдельные световоды решетчатых частей 21, 31 расположены таким образом, что при монтаже башни или стрелы они образуют сплошной путь передачи к блоку 70 приема-передачи управления крана. При необходимости для стрелы 30 и крановой башни 20 могут применяться отдельные световые контуры.
Для каждой решетчатой части 21, 31 существуют характерные призматические ответвления, которые образуют для каждой решетчатой части 21, 31 индивидуальную идентификационную информацию 50. Это ответвление влияет, таким образом, на световые сигналы, которые рассылаются управлением крана посредством блока 70 приема-передачи по путям 60 световодов, так что может распознаваться, какие решетчатые части 21, 31 привязаны к световодам 60, и в каком положении они находятся в крановой башне 20, соотв., стреле 30.
В управлении крана к этой принятой информации добавляется другая информация, которая включает в себя, в том числе, срок использования решетчатых частей 21, 31 на кране 10, т.е. срок эксплуатации и срок вне эксплуатации крана 10. Дополнительно эта информация пополняется также информацией о совокупных нагрузках, которые имелись во время эксплуатации крана на каждой решетчатой части 21, 31.
Этот связанный пакет данных, т.е. идентификационная информация, а также дополнительная информация относительно срока использования, совокупных нагрузок, а также положения встраивания, доставляется управлением крана через коммуникационный модуль 70 центральному, не изображенному банку данных для последующей аналитической обработки. Передача может осуществляться на основе беспроводной связи или посредством проводной связи. Банк данных может быть реализован в центральном блоке управления, который инсталлирован на стороне изготовителя или же у самого собственника крана. Наряду с банком данных, предусмотрен блок аналитической обработки, который составляет из пересылаемых данных точную историю использования и нагрузки для каждой отдельной решетчатой части 21, 31 крана 10.
Так как каждая решетчатая часть 21, 31 при использовании подвергается различным нагрузкам, напр., башенный элемент 21' вблизи основания башни нагружается значительно сильнее, чем башенный элемент 21'' в непосредственной близости к вершине башни, важно, чтобы сроки использования и нагрузки документировались для каждого отдельного элемента 21, 31 отдельно и достаточно точно, так как иначе нельзя надежно судить о будущей долговечности/несущей способности решетчатых частей 21, 31, и при определенных обстоятельствах не будет своевременно обнаружена необходимость замены. Если арендодатель располагает многими элементами 21, 31 одинаковой конструкции, то может случиться, что всегда будет применяться один элемент 21, в то время как другие элементы 21 будут находить применение реже или никогда.
Теперь предлагаемым изобретением способом очень точно и автоматически может выноситься решение о технической годности отдельных решетчатых элементов 21, 31 в течение их срока службы.
Опционально существует возможность коммерческой оценки имеющегося кранового подвижного состава (парка) у собственника. Путем сравнения срока использования каждой решетчатой части 21, 31 и достигнутой с ее помощью прибыли для каждого отдельного элемента 21, 31 (элемента системы, элемента башни) может рассчитываться его экономичность. Собственник получает поддержку при принятии им решения о возможных инвестициях или распродаже.
Помимо этого, существует возможность, на основе пересылаемых данных регистрировать и впоследствии подтверждать фактическую конфигурацию крана 10. В частности, на основании этой информации может автоматически находиться конкретная компоновка башни или стрелы, консоль противовеса и противобалластировка и рассчитываться, соответственно, предоставляться подходящая для них кривая нагрузки. Этот автоматизированный метод предотвращает возможные ошибки обслуживания из-за неправильных вводов данных крановщиком.
К тому же предлагаемый изобретением способ затрудняет применение подделок отдельных элементов 21, 31. Если на кране 10 находятся, например, элементы 21, 31, идентификация которых невозможна, это событие автоматически регистрируется и записывается, и разрешение эксплуатации должно вручную подтверждаться крановщиком. Благодаря этому эксплуатационник крана автоматически ставится в известность об элементах крана 10, идентификация которых невозможна.
Одна из альтернативных возможностей коммуникации посредством световодов заключается в применении бесконтактной передачи энергии между отдельными сборочными элементами 21, 31, как это схематично пояснено с помощью фиг.3. Между отдельными решетчатыми элементами 21, 31 осуществляется бесконтактная беспроводная передача кодированной идентификационной информации 51, которая для каждого решетчатого элемента 21, 31 заложена в отдельном блоке 51 памяти рассматриваемого решетчатого элемента 21, 31.
Так как решетчатые части 21, 31 этим путем могут также поддерживать связь между собой, обмен информацией крайнего нижнего решетчатого элемента 21' может также осуществляться по наиболее дальнему пути передачи к блоку 71 приема-передачи путем передачи с многократным переприемом информации с помощью находящихся между ними решетчатых элементов 21, 21''. Следовательно, решетчатыми элементами 21, 21'' и блоком 71 приема-передачи создается сеть Ad-hoc.
Возможные системы бесконтактной передачи энергии могут, например, основываться на известной RFID-технологии. Возможны также системы на основе WLAN, соотв., Bluetooth, а также возможные другие надлежащие, основанные на беспроводной связи системы передачи.