真空管提升設備和提升軟管以及用于控制真空管提升設備的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及真空管提升器、用于真空管提升器的提升軟管以及用于以節能的方式控制真空管提升器的方法。
【背景技術】
[0002]常規真空管提升設備的示例具有柔性、豎向地放置的提升軟管，提升軟管懸掛于該提升軟管的上端處并且連接至真空源以便調整提升軟管中的壓強。在提升軟管的下端處設置有一些形式的提升工具。提升工具可以是能夠連接至待被提升的載荷的鉤或吸盤等。
[0003]此外，提升軟管是可拉伸且可收縮的，即提升軟管可以沿其縱向方向(豎向地)壓縮和拉伸。可因此通過真空源來操縱提升軟管使得:當提升物體時，將提升軟管沿其長度堆積在一起使得提升軟管最后集中在其懸掛點處，以及當降低物體時，軟管被拉伸。為此，提升軟管通常由呈螺旋彈簧形式的線型本體(通常被稱作螺旋本體)以及封閉該本體的大致空氣氣密的柔性材料的護套而構成。
[0004]在一種類型的真空管提升設備中，提升軟管設置有呈吸盤形式的提升工具，其利用提升軟管中的真空將待被提升的物體牢固地吸住。該類型的提升設備具有以下優點:待被提升的物體可以通過調節提升軟管和吸盤內的壓強以簡單且緊固的方式附接至提升軟管以及相應地從提升軟管釋放。
[0005]SE 446621描述了以上引用的類型的已知的真空管提升器。該類型的真空管提升器的問題是:由于僅通過控制泄漏閥來調節提升軟管中的壓強水平而實現對提升運動的控制的事實，其中泄漏閥通過從環境泄漏空氣來調節提升軟管中的壓強水平，而真空源不受控制且以恒定的排量操作，因此相對耗能。除了真空源的工作用于實現提升軟管中的某個壓強水平之外，真空源的工作的大部分因此以用于幫助調節壓強水平的受控泄漏流的形式損失。
[0006]另一問題是由于來自泄漏閥的流動噪音而產生相對較高的噪音等級以及由于來自以非受控功率操作的真空源而產生高的噪音等級。除了在提升工作期間存在泄漏噪音和來自真空源的噪音的事實之外，當操作者開始提升工作周期時設計需要將真空源和泄漏閥用于真空管提升器的致動器并且將吸盤置于適合的開始高度。因此，即使當沒有有效提升工作執行時也存在噪音。
[0007]SE 506243描述了另一已知的真空管提升器，由于可以調節真空源因此解決了上述問題中的一些問題。所描述的真空管提升器的問題是其不允許與載荷的操縱相關的自動地控制高度和速度的調節。這意味著，關于載荷的提升和放置操作者必須不斷地調節提升速度和高度，這樣經過一段時間會導致關于應力和疲勞的不期望的問題。由于沒有手動地補償的突然發生泄漏無意地導致載荷的下降的事實，因此提升的載荷不能處于無監控狀
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[0008]另一問題是，對于操作者在其感覺其以符合要求的方式控制真空管提升的提升運動之前需要一些訓練。
[0009]根據本發明的解決方案涉及一種完全地或部分地消除了這些問題的改進的、更節能的真空管提升器。

【發明內容】

[0010]通過根據所附權利要求的真空管提升器、用于真空管提升器的提升軟管和用于控制真空管提升器的方法解決了上述問題。
[0011]在下文中，術語“真空源”涉及適用于產生負壓的裝置，例如壓縮空氣驅動噴射器、馬達驅動真空栗或馬達驅動風扇。因此，本發明適于不同類型的真空源。在下文中，對由真空源輸送的負壓/空氣流的調節被描述為其排量的變化(增大/減小)。例如，對于真空栗，速度的增加意味著其排量的增大，由此更強的負壓和/或氣流可進入真空管提升器。通過真空源的排量以及從環境例如通過閥或通過提升載荷泄漏進入提升軟管的空氣的多少來確定提升軟管中產生的壓強水平。在下文中，術語“可調節的真空源”指的是配備有一些形式的功率調節單元的真空源。術語“功率調節單元”指的是在輸入信號的幫助下通過對供給至真空源的動力進行控制而與所述輸入信號的水平成比例地控制真空源的排量。供給的受控動力可包括例如電能、壓縮空氣或其他類型的能量。功率調節單元能夠內置在真空源中或與真空源以可分開的方式連接。功率調節單元可包括例如頻率控制器、晶閘管控制器、比例閥或內燃發動機的汽化器。術語“提升工具”指的是相鄰于待被提升的載荷的裝置。提升工具適合固定地或以可交換的方式安裝在操縱裝置上，操作者抓握該操縱裝置來控制真空管提升器。操縱裝置包括一個或更多個把手等，當將真空管提升器在各個位置之間移動時使用所述把手等。操縱裝置還包括一個或更多個操縱致動器，通過所述一個或更多個操縱致動器操作者沿豎向控制真空管提升器。操縱致動器包括例如按鈕、壓力敏感開關、旋轉開關、搖桿接觸、操縱桿或任何其它合適的致動器，通過所述操縱制動器可以發送信號至控制單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/下降的操縱致動器優選但非必須地是無級控制或以幾個階段控制的。在下文中，該類型的致動器將被稱作“操縱致動器”。
[0012]本發明涉及真空管提升設備，也稱作真空管提升器，該真空管提升設備包括提升軟管，該提升軟管具有用于附接提升軟管的第一端和用于連接至設置成將提升軟管聯接至載荷的裝置的第二端。所述裝置可優選包括呈例如一個或更多個吸盤的形式的提升工具，其利用提升軟管中的真空牢固地吸住待被提升的物體。提升工具安裝在操縱裝置上，該操縱裝置包括至少一個操縱致動器、可手動地或電力地控制以實現下降運動的第一閥或下降閥和可控的第二閥或底閥。當提升工具未操作時底閥關閉以保持提升軟管中的負壓，當提升工具牢固吸住并且提升物體時底閥打開。作為第一閥被放置在操縱裝置中的替代性實施方案，第一閥可以放置在如下的其他地方:其中，出口端口連接至提升軟管并且入口端口連接至環境，例如在提升軟管的上部固定第一端處。作為第二閥被放置在操縱裝置中的替代性實施方案，第二閥可以放置在如下其他地方:其中，入口端口連接至吸盤并且出口端口連接至提升軟管，例如第二閥可以放置在吸盤中。提升軟管適于連接至可調節的真空源并且控制單元設置成在輸入信號的幫助下通過調節真空源的排量和/或下降閥的開度來調節提升軟管內的壓強，以產生提升軟管的拉伸或收縮移位運動從而使載荷沿豎向移動。設備包括設置成對以下參數以不間斷的方式進行檢測的機構:所述參數為與提升軟管的瞬時長度成比例的參數或與提升軟管的瞬時長度的變化成比例的參數，該測量可以以不間斷和/或間歇的方式進行。該機構設置成發出至少第一信號，該第一信號被控制單元使用來獲得實際值，控制單元設置成其后自動地調節真空源和/或第一閥用以將提升軟管的長度從瞬時實際值調節至期望的目標值。
[0013]第一信號可以以許多不同的方式產生，從以下給定的示例將變得明顯。第一信號可包括檢測到的與提升軟管的長度成比例并且控制單元可將其用作實際值的參數。第一信號還可以包括若干檢測到的參數，所述若干檢測到的參數由控制單元加權在一起以被用作實際值。替代性地，第一信號可包括檢測到的與提升軟管的長度變化成比例的參數。在該情況下，控制單元必須在信號可用作實際值之前對信號進行處理。最后提到的替代性示例是由許多脈沖表示的長度變化。控制單元將這些脈沖與控制單元中存儲的已知位置結合使用以計算新位置，該新位置表示提升軟管的長度。
[0014]根據第一示例，該機構包括測距儀，該測距儀包括機械測量單元，例如拉線編碼器。拉線編碼器包括卷繞在其上的線或絲的卷軸以及用于檢測卷軸旋轉的傳感器。線的第一端固定在卷軸上。然后，線的另一端從卷軸拉出，從而卷軸沿第一方向旋轉。卷軸設置有彈簧，從而當線的端部朝向卷軸被釋放返回時卷軸沿第二方向旋轉。設置用于檢測卷軸的旋轉的傳感器發出信號，該信號可用于計算在此刻有多少線退繞。以此方式獲得距離測量值。在本申請中，拉線編碼器附接至位于與提升軟管的固定第一端相距一定距離的基準位置，并且拉線編碼器的第二可拉伸端附接至位于距提升軟管的可移動第二端給定距離處的位置。替代性地，拉線編碼器附接至與提升軟管的可移動第二端相距給定距離處的基準位置，并且拉線編碼器的第二可拉伸端附接至與提升軟管的固定第一端相距給定距離的位置。絕對傳感器可用于拉線編碼器中以直接產生與提升軟管的瞬時長度成比例的輸出信號。替代性地，脈沖發生器可用于拉線編碼器中。脈沖發生器通過在具有卷繞的線的拉線編碼器的卷軸每旋轉預定角度時發射短時信號一一在下文中也被稱作脈沖一一測量提升軟管長度的變化。例如，發生器可以設置成當卷軸旋轉每度時發出脈沖，即對于每轉旋轉發出360個脈沖。卷軸的周長是已知的，這意味著可以計算出退繞線的長度。對于卷軸每轉旋轉通過選擇來獲得足夠大量的脈沖，用于提升軟管的瞬時長度的測量值將具有期望的準確性。脈沖發生器可使用例如光學或磁性傳感器。可以在脈沖發生器中的電路或者可分開地連接的計算電路或控制單元中執行將包括來自脈沖發生器的脈沖的測量值轉譯成提升軟管的瞬時長度的長度值。在本示例中，提升軟管的瞬時長度存儲在控制單元中，其中，指示瞬時長度變化的脈沖用于計算新的瞬時長度，該新的瞬時長度可用于將提升軟管的長度調節至期望的目標值。
[0015]根據第二示例，該機構包括非接觸式測距儀，該非接觸式測距儀設置成測量提升軟管的在提升軟管的可移動第二端與基準位置之間的長度。基準位置可(優選但非必須地)包括環境中大致水平的基準表面。這種非接觸式測距儀的示例是其中通過例如激光或超聲波來測量兩個位置之間的距離的計量器。
[0016]根據第三示例，該機構包括至少一個測力傳感器，該至少一個測力傳感器設置成產生與提升軟管的在提升軟管的固定第一端與可移動第二端之間的長度成比例的信號。例如，測力傳感器可以在提升軟管的可移動端與基準位置之間聯接至線性柔性或彈性元件，例如螺旋彈簧，該線性柔性或彈性元件至少部分地沿提升軟管的豎向延伸部延伸。測力傳感器測量柔性元件中的彈簧力并且產生