卷扬设备及升级方法、电磁制动器及监控设备和方法及方法执行设备

摘要

本发明涉及对制动器(400，500)的监控。制动器(400，500)包括第一和第二制动表面(204，206)以及磁化装置(210)，该磁化装置设置成使所述制动表面(204，206)移动到开启状态和闭合状态，在所述开启状态下所述制动表面(204，206)彼此分离，在所述闭合状态下所述制动表面(204，206)彼此连接。在所述制动器(400，500)进行监控期间，对从由所述磁化装置(210)引起的磁场的变化到所述制动表面(204，206)从一种状态向另一种状态的转变所经过的时间进行测量。

权利要求

1.一种用于监控制动器的方法，所述制动器包括:第一制动表面和第二制动表面，和

磁化装置，该磁化装置设置成使所述制动表面移动到开启状态和闭合状态，在所述开启状态下所述制动表面彼此分离，在所述闭合状态下所述制动表面彼此连接，所述方法包括:对从由所述磁化装置引起的磁场的变化到所述制动表面从一种状态向另一种状态的转变所经过的时间进行测量；

确定所述制动器的磁场的强度；并且

当所述磁化装置在所述制动表面的闭合状态下产生磁场时，确定所述制动器有故障。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括:对从由所述磁化装置引起的磁场的变化到所述制动表面从一种状态向另一种状态的转变所经过的时间执行多次测量；并且基于所述时间的变化确定所述制动器的状态。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包括:对从所述磁场的增强和所述制动表面从所述闭合状态向所述开启状态的转变所经过的时间执行多次测量；并且当所测得的时间增加时，确定所述制动器的状态的降级。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包括:对从所述制动器的磁场的减弱和所述制动表面从所述开启状态向所述闭合状态的转变的时间执行多次测量；并且当所测得的时间减少时，确定所述制动器的状态的降级。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包括:为从由所述磁化装置引起的磁场的变化到所述制动表面从一种状态向另一种状态的转变所经过的时间确定阈值；并且当所测得的时间超过所确定的阈值时，确定所述制动器有故障。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包括:确定所述制动器在所述制动表面的开启状态下的磁场的强度；并且当由所述磁化装置产生的磁场比所确定的所述制动器在所述制动表面的开启状态下的磁场小时，确定所述制动器有故障。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，受监控的制动器包括设置成随待减速的设备一起旋转的制动表面，所述方法包括:当在设置成随待减速的设备一起旋转的制动表面上测得非零的角速度并且由所述磁化装置产生的磁场的强度基本上为零时，确定所述制动器有故障。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包括:通知维修中心所述制动器的状态级别的变化和/或故障；并且在所述制动器具有故障的情况下执行紧急停止。

9.一种用于监控电磁制动器的设备，所述制动器包括能在开启状态与闭合状态之间移动的第一制动表面和第二制动表面，在借助所述制动器的磁场开启的所述开启状态下所述制动表面彼此不连接，在所述闭合状态下所述制动表面彼此连接，所述设备包括:用于从所述制动器的磁场接收能量的接收装置，并且所述设备设置成:对从由磁化装置引起的磁场的变化到所述制动表面从一种状态向另一种状态的转变的时间进行测量；并且当所述磁化装置在所述制动表面的闭合状态下产生磁场时，确定所述制动器有故障。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述设备设置成:对从由所述磁化装置引起的磁场的变化到所述制动表面从一种状态向另一种状态的转变所经过的时间执行多次测量；并且基于所述时间的变化确定所述制动器的状态。

11.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述设备设置成:对从所述制动器的磁场的增强和所述制动表面从所述闭合状态向所述开启状态的转变所经过的时间执行多次测量；并且当所测得的时间增加时，确定所述制动器的状态的降级。

12.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述设备设置成:对从所述制动器的磁场的减弱和所述制动表面从所述开启状态向所述闭合状态的转变的时间执行多次测量；并且当所测得的时间减少时，确定所述制动器的状态的降级。

13.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述设备设置成:为从由所述磁化装置引起的所述磁场的变化到所述制动表面从一种状态向另一种状态的转变所经过的时间确定阈值；并且当所测得的时间超过所确定的阈值时，确定所述制动器有故障。

14.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述设备设置成:确定所述制动器在所述制动表面的开启状态下的磁场的强度；并且当由所述磁化装置产生的磁场比所确定的所述制动器在所述制动表面的开启状态下的磁场的强度小时，确定所述制动器有故障。

15.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，受监控的制动器包括设置成随待减速的设备一起旋转的制动表面，所述设备设置成:当在设置成随待减速的设备一起旋转的制动表面上测得非零的角速度并且由所述磁化装置产生的磁场的强度基本上为零时，确定所述制动器有故障。

16.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述用于从所述制动器的磁场接收能量的接收装置包括转筒或霍尔传感器。

17.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于确定至少一个制动表面的角速度的脉冲传感器或双轴式加速度传感器。

18.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于确定所述制动表面从一种状态向另一种状态的转变的加速度传感器。

19.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述制动器的状态包括任一制动表面的状态。

20.一种设备，其包括设置成执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法的装置。

21.一种电磁制动器，其包括根据权利要求9至20中任一项所述的设备。

22.根据权利要求21所述的电磁制动器，包括具有凹部的壳体，计算机程序产品或根据权利要求9至20中任一项所述的设备安装在所述凹部中，所述计算机程序产品包括用于在被下载到所述设备中时使所述设备执行根据权利要求1-8中任一项所述的方法的程序指令。

23.一种卷扬设备，其包括根据权利要求22所述的电磁制动器。

24.根据权利要求23所述的卷扬设备，包括：缠绳筒，该缠绳筒功能性地连接至所述电磁制动器的至少一个制动表面，由此两者都设置成在负载被提升或降下时旋转；和多轴式加速度传感器，该多轴式加速度传感器设置在所述缠绳筒处以测量该缠绳筒的角速度。

25.根据权利要求24所述的卷扬设备，包括下述项中的至少一者：码头起重机和桥式起重机。

26.一种用于升级卷扬设备的方法，所述设备包括电磁制动器，该电磁制动器具有能在开启状态与闭合状态之间移动的第一制动表面和第二制动表面，在借助所述制动器的磁场开启的所述开启状态下所述制动表面彼此不连接，在所述闭合状态下所述制动表面彼此连接，所述方法包括：将电磁制动器与根据权利要求9至20中任一项所述的设备安装在一起。

说明书

卷扬设备及升级方法、电磁制动器及监控设备和方法及方法

执行设备

技术领域

[0001] 本发明涉及制动器的监控，具体涉及对电磁盘式制动器进行监控。

背景技术

[0002] 用于卷扬设备中的制动器在经济性和安全性两方面对卷扬设备的操作而言都是关键的。制动器的故障可能引起负载坠落，由此卷扬设备的其它部件可能损坏，并存在将使在附近的作业人员受伤的风险。

[0003] 用于卷扬设备中的制动器为常规的盘式制动器，其中随同电动机轴一起旋转的盘状摩擦材料压靠锚定板且发生减速。

[0004] 摩擦表面在减速期间磨损。如果摩擦表面磨穿，则制动器的制动效果显著降低且制动器无法再如设计那样操作。因而，制动器有故障。

[0005] 通常通过使用游标卡尺测量摩擦表面的厚度来人工地监控制动器的状态。为了能够测量摩擦表面，因而需要拆卸可能的制动器外壳，并且在测量和可能需要的制动器维护之后，需要再次关闭外壳。制动器监控因而需要耗时且容易出错的人力劳动。此外，在其中制动器位于高处的卷扬设备中——例如在港口起重机中，存在维护人员可能坠落的风险，且考虑这种情况会进一步增加执行维护所需的时间。

[0006] 在卷扬设备的制动器的检查期间，安装有制动器的生产机器无法用于进行其常规作业。例如，进行制动器维修的港口起重机因而在制动器的检查期间停用。但是，就经济性而言，像港口起重机这样的昂贵设备的停机应该尽可能保持得次数少和时间短。因此，期望生产机器的运转中断尽可能短。通过制定生产中断的计划，可以缩短停机时间，因为可更好地计划维护作业。

[0007] 就安全性而言，卷扬设备制动器的磨损因提高了制动器故障的概率而带来了风险，这将在卷扬设备或其部件断裂或卷扬设备附近的人受伤或对生产线或其它财产造成毁损的情形下引起经济损失。例如，如果制动器不闭合，则卷扬设备的负载可能坠落。此外，如果制动器不闭合，则卷扬设备的电动机可能对抗制动器运行并且制动器可能过热并甚至爆裂。

发明内容

[0008] 以下是对本发明的简单概括，用以提供对本发明某些方案的基本理解。该发明内容并非对本发明的展开描述，且并非意在确定本发明的重要/关键要素或限定本发明的范围。该发明内容的唯一意图是以简化的形式作为对以下更详细的描述的介绍来呈现本发明的某些理念。

[0009] 本发明的目的是开发一种用以消除上述缺点的方案。本发明的目的通过以下设备、方法和计算机程序产品来实现。本发明的优选实施例在从属权利要求中公开。

[0010] 根据本发明的一方案，一种方法设置成用于监控制动器，所述制动器包括第一制动表面和第二制动表面以及磁化装置，所述磁化装置设置成使所述制动表面移动到开启状态和闭合状态，在所述开启状态下所述制动表面彼此不连接，在所述闭合状态下所述制动表面彼此连接。

[0011] 在一个优选实施例中，提供一种用于监控制动器的方法，所述制动器包括:第一制动表面和第二制动表面，和磁化装置，该磁化装置设置成使所述制动表面移动到开启状态和闭合状态，在所述开启状态下所述制动表面彼此分离，在所述闭合状态下所述制动表面彼此连接，所述方法包括:对从由所述磁化装置引起的磁场的变化到所述制动表面从一种状态向另一种状态的转变所经过的时间进行测量；确定所述制动器的磁场的强度；并且当所述磁化装置在所述制动表面的闭合状态下产生磁场时，确定所述制动器有故障。

[0012] 根据本发明的第二方案，一种方法设置成用于监控制动器，所述制动器包括第一制动表面和第二制动表面以及磁化装置，所述磁化装置设置成使所述制动表面移动到开启状态和闭合状态，在所述开启状态下所述制动表面彼此不连接，在所述闭合状态下所述制动表面彼此连接，所述方法对从由所述磁化装置产生的磁场的变化到所述制动表面从一种状态向另一种状态的转变的时间进行测量。

[0013] 根据本发明的另一方案，一种设备设置用于监控电磁制动器，所述制动器包括能在开启状态与闭合状态之间移动的第一制动表面和第二制动表面，在借助所述制动器的磁场开启的所述开启状态下所述制动表面彼此不连接，在所述闭合状态下所述制动表面彼此连接，所述设备包括用于从所述制动器的磁场接收能量的接收装置，并且所述设备设置成对从由所述磁化装置产生的磁场的变化到所述制动表面从一种状态向另一种状态的转变的时间进行测量。

[0014] 在一个优选实施例中，提供一种用于监控电磁制动器的设备，所述制动器包括能在开启状态与闭合状态之间移动的第一制动表面和第二制动表面，在借助所述制动器的磁场开启的所述开启状态下所述制动表面彼此不连接，在所述闭合状态下所述制动表面彼此连接，所述设备包括:用于从所述制动器的磁场接收能量的接收装置，并且所述设备设置成:对从由磁化装置引起的磁场的变化到所述制动表面从一种状态向另一种状态的转变的时间进行测量；并且当所述磁化装置在所述制动表面的闭合状态下产生磁场时，确定所述制动器有故障。

[0015] 根据本发明的另一方案，一种设备设置成包括设置成用于执行根据一方案的方法的装置。

[0016] 根据本发明的另一方案，一种计算机程序产品设置成包括程序指令，所述程序指令用于在被下载到设备中之后使该设备执行根据一方案的方法。

[0017] 根据本发明的另一方案，一种电磁制动器设置成包括根据一方案的设备。

[0018] 根据本发明的另一方案，一种卷扬设备设置成包括根据一方案的电磁制动器。

[0019] 根据本发明的另一方案，一种方法设置成用于升级卷扬设备，所述卷扬设备包括电磁制动器，所述电磁制动器具有能在开启状态与闭合状态之间移动的第一制动表面和第二制动表面，在借助所述制动器的磁场开启的所述开启状态下所述制动表面彼此不连接，在所述闭合状态下所述制动表面彼此连接，所述方法对从由所述磁化装置产生的磁场的变化到所述制动表面从一种状态向另一种状态的转变的时间进行测量。

[0020] 在一个优选实施例中，提供一种用于升级卷扬设备的方法，所述设备包括电磁制动器，该电磁制动器具有能在开启状态与闭合状态之间移动的第一制动表面和第二制动表面，在借助所述制动器的磁场开启的所述开启状态下所述制动表面彼此不连接，在所述闭合状态下所述制动表面彼此连接，所述方法包括：将电磁制动器与上述用于监控电磁制动器的设备安装在一起。

[0021] 本发明的一些方案使能够在不与制动器的控制系统连接的情况下监控电磁制动器的状态。

[0022] 本发明的一些方案使能够从制动器外壳外部监控电磁制动器的状态。

[0023] 本发明的一些方案使能够在不以任何方式打开制动器外壳或拆卸制动器的情况下监控电磁制动器的状态。

[0024] 本发明的其它优点在所附说明书中阐述。

附图说明

[0025] 在下文中，将借助优选实施例并参照附图更详细地描述本发明，在附图中：

[0026] 图1示出安装在卷扬设备的电动机上且可用于本发明的一些实施例中的制动器的分解图；

[0027] 图2a示出根据一实施例的开启时的制动器；

[0028] 图2b示出根据一实施例的闭合时的制动器；

[0029] 图3a示出根据一实施例的用于监控制动器的状态的设备；

[0030] 图3b示出根据一实施例的用于监控制动器的状态的设备；

[0031] 图4示出根据一实施例的装备有用于监控制动器的状态的设备的电磁制动器；

[0032] 图5示出根据一实施例的具有受监控的电磁制动器的卷扬设备；

[0033] 图6示出用于监控制动器的操作框图；

[0034] 图7a示出根据一实施例的用于监控制动器的状态的方法；

[0035] 图7b示出关于制动器的气隙的大小对随着制动表面从闭合状态向开启状态转变和从开启状态向闭合装置转变所经过的时间的影响的测量；

[0036] 图8示出根据一实施例的用于确定制动器的故障的方法；

[0037] 图9a示出根据一实施例的用于确定制动器的故障的方法；

[0038] 图9b示出根据一实施例的用于确定制动器的故障的方法；

[0039] 图10示出根据一实施例的用于确定制动器的故障的方法；

[0040] 图11示出根据一实施例的用于维持制动器的状态的方法；和

[0041] 图12示出当在4种情况下使用制动器时制动器的磁场的强度和从卷扬设备测得的角速度。

具体实施方式

[0042] 以下描述了对制动器的状态的监控。通过监控制动器的状态，可获得关于制动器的实际状态的信息，以使可以在制动器中发生故障且失效之前安排制动器的维修作业。当制动器发生故障时，可能削弱制动器的夹紧力和/或制动力。这可能是由例如制动器中的异物、制动表面变光滑、制动器的腐蚀和/或制动盘中的摩擦材料的磨损引起的。

[0043] 当检测出制动器的状态已恶化时，可对制动器实施预见性维修。预见性维修是一种基于设备的实际状态的维修方法。通过随着部件磨损而改变的变量对设备或其构件的状态进行测量。测量变量被限定为极限值，所述设备在该极限内以期望方式工作，而在这个极限被超过时，部件将进行维修或更换。

[0044] 借助本发明的一些实施例，除了其它优点之外还实现了以下优点：制动器监控设备允许卷扬设备的成本经济的运转；当将线圈用在监控制动器中时，无需为其设置电压馈送；可没有坠落风险地监控制动器的状态；可不依赖于每种制动器专用的测量或结构地设置许多制动器；可远程监控制动器的状态；可在预定时间安排制动器维修；本发明的制动器监控允许以低成本使用大量关于制动器的性能的信息。

[0045] 以下说明描述了对卷扬设备中的制动器、诸如盘式制动器的状态的监控。例如，这种类型的卷扬设备在图5中示出，其中制动器被显示为与从电动机到负载提升装置的动力传递装置连接。

[0046] 能按级别确定卷扬设备的制动器的状态。所述状态级别可以是：新的、磨损的、需要更换的和失效的。当制动器的状态级别不是“新的”时，制动器的状态已削弱。当制动器已“失效”时，其具有故障。

[0047] 应注意的是，用于以下描述中的实施例的实施中的变量的数值可以是正的或负的。在以下描述中，假设所述数值是正的，除非另外指出。但是，对本领域的技术人员来说明显的是，当使负的数值变成绝对值时也可在以下实施例中使用负的数值。

[0048] 在一实施例中，可通过测量从制动器的磁场的变化到制动表面的状态变化的时间来确定制动器的状态级别。所确定的时间与制动器的气隙的大小成比例，例如，如以下描述和图7b所揭示的那样。根据气隙的大小的变化，进而又可确定制动器的可归咎于制动器的机械和/或电气缺陷的状态级别的下降。制动器的机械缺陷包括摩擦材料的磨损，以及制动器的阻塞和腐蚀。制动器的电气缺陷包括制动器的电流供给的干扰和制动器的磁化装置——诸如线圈——的故障(例如，击穿)。

[0049] 在一实施例中，当通过测量从制动器的磁场变化到制动表面状态的变化的时间来监控制动器的状态级别时，可检测过小和/或过大的制动器的气隙。因为所测得的时间与制动器的气隙的大小成比例——例如如以下说明和图7b所揭示的那样，所以可根据所测得的时间来检测出制动器的气隙过大或过小。典型地，制动器的气隙可以在0.4至1.2mm的范围内。在本发明的实施例中，当测得和与为制动器限定的典型气隙对应的开启或闭合时间不同的时间间隔时，可确定制动器故障。

[0050] 图1示出根据本发明实施例的制动器的分解图，该制动器安装至卷扬设备的电动机且可被监控。图1示出电动机102，该电动机利用安装在其中的制动器结构来减速。所述制动器结构包括制动盘104、锚定板(anchor plate)106和制动器框架/制动器转子108。使用例如螺钉114将锚定板112紧固在制动器110内部。所述制动器结构还包括风扇116和风扇壳体118。所述制动器结构可在电动机102内安装在电动机轴103上。所述制动器壳体(即，制动器外壳)可延伸以保护风扇和制动器结构两者。

[0051] 当制动器安装在电动机轴上时，制动器的至少一个制动表面——例如制动盘——可安装成随电动机轴旋转。当利用图1的制动器制动时，制动表面彼此挤压，由此制动盘压至摩擦板105且锚定板通过连接到摩擦板的锚定板压至该摩擦板。

[0052] 图2a和图2b示出根据一实施例的处于不同状态的制动器。制动器的状态可从该制动器的制动表面的状态确定。图2a示出了根据一实施例的制动器，其中制动器开启。图2b示出根据一实施例的制动器，其中制动器闭合。

[0053] 现在将参考图2a和图2b两者描述制动器的不同状态，图中的制动器包括第一制动表面202、204和第二制动表面206、204以及磁化装置210，所述磁化装置设置成使所述制动表面移动到开启状态和闭合状态，在所述开启状态下制动表面202、204、206彼此分离，在所述闭合状态下制动表面202、204、206彼此连接。当所述制动表面处于闭合状态时，它们彼此挤压。

[0054] 磁化装置210可包括在被供给电流、诸如直流时产生磁场的线圈、磁体或某一其它装置。所述磁化装置可以安装在支承结构208上，所述支承结构可以包括例如图1中的制动器110。

[0055] 弹簧214和216紧固在制动表面206上，以在未向磁化装置供给电流并且不存在由该磁化装置产生的磁场时朝向制动表面202和204推动制动表面206由此使制动表面彼此挤压贴靠。

[0056] 在图2a中，电流供给至磁化装置并且磁化装置产生磁场，所述磁场对制动表面产生了力，该力抵抗弹簧214、216的力并因而保持制动表面彼此分离。于是在制动表面之间形成了气隙b、c。典型的组合气隙b+c在0.4至1.2mm的尺寸范围内。制动器因此以期望方式工作，即，其制动效果不削弱。如果气隙更大，则制动器的制动盘磨损并需要更换以实现制动器的期望操作。制动器于是可被确定为故障。如果气隙小于期望气隙，则制动器可能甚至在驱动期间也以非期望的方式接触。这可能引起能量损失、制动材料磨损和/或变得光滑，以及引起制动器积尘。

[0057] 制动使制动盘的摩擦材料磨损并因而扩大制动器的气隙。制动器的气隙指的是，当制动器开启时在制动器内部的气隙b+c。在开启期间，制动器的磁体牵拉锚定板使之离开制动盘，从而使电动机能自由旋转。如果气隙过大，则磁化装置无法将锚定板拉向该磁化装置并且制动器不开启。这也可由气隙的错误调节引起。

[0058] 气隙也可能过小。如果气隙过小，则制动器无法恰当地开启，由此可能至少在一定程度上发生对抗着(逆着)制动器(的作用)的驱动(例如，贴靠着制动器进行驱动)。气隙过小也可由错误的气隙调节引起。

[0059] 在一实施例中，可通过测量气隙来确定制动器的摩擦材料的磨损。例如，在图2a中，制动盘204的磨损可作为制动器的气隙b+c的增大而被检测到。摩擦材料的厚度可以决定制动器的状态。在极端的情况下，摩擦材料可能磨穿，这种情况下制动器失效且故障。气隙因而处于其最大值并超过了制动器中的典型气隙的最高值1.2mm。在另一极端情况下，当摩擦材料的厚度最大时，制动器的状态是新的或相当于新的。气隙因而处于其最小值，例如处于上述典型气隙的最低极限值0.4mm。

[0060] 在一制动盘中，材料的厚度在制动盘为新的时可以是11.15mm，而在制动盘磨穿时可以是10.4mm。材料的这个厚度是制动盘的铁质材料和在两侧上的摩擦材料的厚度之和。材料厚度在磨损方向上的比例(摩擦材料：铁质材料：摩擦材料)是大约1:1:1。

[0061] 在图2b中，电流未被引导至磁化装置，由此磁化装置不产生会保持制动表面分离的磁场。弹簧214和216因而使制动表面彼此压靠。

[0062] 在一实施例中，制动表面202可以是摩擦板，制动表面204可以是制动盘，而制动表面206可以是锚定板。制动盘优选由具有高摩擦(系数)的材料制成，以使当制动器如图2b所示闭合时制动是有效的。当制动表面如图2b所示处于闭合状态时锚定板使制动盘压靠摩擦板，由此全部制动表面彼此贴靠。制动盘因而被挤压在锚定板与摩擦板之间，从而使锚定板和摩擦板接合。图3a和图3b各自示出根据一实施例的用于监控制动器的状态的设备。虽然所述设备被显示为一个单元，但可将不同的模块和存储器实施为一个或多个逻辑单元。

[0063] 图3a的设备300包括处理单元302、存储器310、用于接收来自磁场的能量的装置304、和至少包括用于确定制动器的状态的装置的一个或多个传感器306、308。所有单元都彼此电连接。所述存储器可包含可由处理单元执行的一个或多个程序。

[0064] 用于从磁场接收能量的装置304将所接收的能量作为电信号传送到处理单元302。处理单元可根据所接收的电信号将接收到的能量的大小确定为电量。所确定的电量可以是例如电压。在一实施例中，用于从磁场接收能量的装置包括线圈。所述线圈在其输出部提供电压，该电压取决于引导到线圈的磁场的变化。因而，当电流接通至制动器磁化装置并形成磁场时可检测线圈的输出电压。当制动器的控制电流包括全波或半波整流DC(直流)电压时，例如由制动器线圈产生的磁通量具有可在感应电压中检测出的大量时变谐波。

[0065] 在一实施例中，用于从磁场接收能量的装置包括霍尔传感器。霍尔传感器检测霍尔效应，所述霍尔效应是基于洛伦兹力的电磁效应，利用所述洛伦兹力可确定磁场的强度。所述霍尔传感器在其输出部提供取决于引导到霍尔传感器的磁场的强度的电压。在一实施例中，用于确定制动器的状况的装置包括加速度传感器。加速度传感器优选是双轴式加速度传感器。加速度传感器检测制动器的机械开启和闭合，其中制动表面在开启状态与闭合状态之间转换。制动表面的开启和闭合形成了加速度传感器所检测的振动。加速度传感器将所述振动转换为传送到处理单元的电信号，该处理单元可由从所述加速度传感器接收的信号的值来确定制动表面已移动离开彼此或贴靠彼此。

[0066] 可由加速度传感器的冲击(bang)来检测制动器的机械开启。由加速度传感器中的冲击引起的振动在冲击的那一刻非常强，然后缓慢衰减。

[0067] 可由下式定义制动器的机械运动时刻tmk:

[0068]

[0069] 其中tmk代表制动器的开启或闭合的加速度测量的最小时间点，输出电压Ukh(t)由此与其零电位Ukh0相差0.5V。在此选择的偏差0.5V是卷扬设备规定值，其可选择成超过测量和干涉振动的噪音水平，并且本领域的技术人员有能力做出该选择。

[0070] 在一实施例中，传感器包括用于确定至少一个制动表面的角速度的脉冲传感器或双轴式加速度传感器。双轴式加速度传感器优选安装在卷扬设备滚筒的内圆周上。卷扬设备滚筒通常是中空圆柱体，例如可通过将加速度传感器旋拧至滚筒的内表面而将该加速度传感器安装在所述中空圆柱体内部。通过考虑滚筒和电动机的传动比，可由滚筒的旋转来确定制动表面的角速度。因为双轴式加速度传感器在滚筒上旋转，所以其应该是无线的。脉冲传感器优选安装在电动机轴上。脉冲传感器可安装在例如所述轴的任一端。脉冲传感器的旋转部分可被紧固成随所述轴一起旋转，并且脉冲传感器的框架的其余部分被紧固至卷扬设备的非旋转结构。

[0071] 处理单元可包含一组寄存器、算术逻辑单元和控制单元。所述控制单元由从存储器传送到处理单元的一系列程序指令控制。所述控制单元可包含用于基础功能的大量微指令。微指令的实施根据处理单元的构型可变化。所述程序指令可用编程语言编码，所述编程语言可以是高级编程语言——例如C语言和Java，或低级编程语言——例如机器语言或汇编语言。所述存储器可以是非永久性存储器或永久性存储器，例如EEPROM、ROM、PROM、RAM、DRAM、SRAM、固件和可编程逻辑。

[0072] 图3b的设备320包括用于监控电磁制动器的设备322——例如，图3a的设备300。用于传送和/或接收信息的数据传送装置与用于监控电磁制动器的设备322电连接。所述数据传送装置可包括例如用于提供网络与设备320之间的数据传送的调制解调器单元。所述网络可以是无线网络，其中信息在所述网络的无线电频带上无线地传送。数据传送装置于是可包括必要的用于无线电频率数据传送的装置，例如用于转换在基础频率与网络的无线电频带之间传送的信息的天线转换器。

[0073] 一实施例在分配介质上提供计算机程序并且包括程序指令，所述程序指令在被下载到电子设备中时使处理单元执行根据本发明的实施例。

[0074] 所述计算机程序可以呈源代码格式、目标代码格式或某种中间格式，并且可以被存储在传送介质上，所述传送介质可以是能够存储所述程序的任何实体或设备。这种类型的传送介质包括例如存储介质、计算机存储器、只读存储器、电载波、数据通信信号和软件分发包。

[0075] 设备300也可实施为一个或多个集成电路，例如专用集成电路ASIC。其它实施方案也是可以的，例如由单独的逻辑元件制成的电路。这些不同的替代实施方案的组合也是可以的。由逻辑元件制成的电路的示例是FPGA(现场可编程门阵列)电路。

[0076] 对本领域技术人员来说明显的是，图3a和图3b所示的设备也可包含不同于上述部件的部件，但其对本发明来说不是必不可少的并因此已被省略用以使陈述更清楚。

[0077] 在图3a和图3b的设备中，用于从磁场接收能量的装置可包括例如具有约10mm的直径和约20mm的长度的线圈。

[0078] 在图3a和图3b的设备中，用于确定制动器的状态的装置可包括加速度传感器，例如具有与线圈的尺寸对应的尺寸的压阻式、压电式或电容式传感器。

[0079] 在图3a和图3b的设备中，霍尔传感器可以是约为晶体管的尺寸那么大的MEMS(微电子机械系统)传感器，其主尺寸为3至4mm。

[0080] 待被监控的典型的制动器的直径为150至250mm且在轴向上的高为100至150mm。尺寸差异提供了使传感器以最佳方式定位在相当多的制动器类型和主体中的可能性。尺寸差异留出了用于封装传感器以保护其不受工业环境中的冲击和灰尘影响的空间。

[0081] 图4示出根据一实施例的装备有用于监控制动器的状态的设备406的电磁制动器400。用于监控制动器的状态的设备406——也就是监控设备，可以是根据图3a或图3b的具有用于从制动器的磁场接收能量的设备。用于监控制动器的状态的设备因而优选设置在制动器外壳402之外，由此该设备的安装是快速的并且无需为了开始监控制动器而打开和关闭制动器外壳。制动器外壳可以是例如图1所示的风扇壳体118，其也伸出以保护制动器。

[0082] 在图4中，用于监控制动器的状态的设备设置在外壳402中的凹部404内。这种类型的凹部可具有这样的深度，即，使得所述设备可整个地嵌入在该凹部中，以使所述凹部保护所述设备不受可能的外力——诸如，冲击——的影响。所述凹部也可以比监控设备406的总高度浅，在这种情况下，监控设备的一部分——诸如天线——可伸出到凹部之外。这样，能确保比在所述设备完全嵌在所述凹部内的情况中到监控设备和/或来自监控设备的数据传送连接更好的质量。

[0083] 用以安装制动器的监控设备406的凹部404可允许监控设备406的安装(位置)更靠近制动器的磁化装置，这种情况下，由监控设备接收到的磁场比在制动器外壳的表面上的其它点处接收到的强。当将监控设备安装在凹部的底部时，监控设备及其用于从磁场接收能量的装置因而比在将该监控设备安装在制动器表面上的其它位置时更靠近制动器的磁化装置。

[0084] 凹部404因而可有利地提供制动器的用于由监控设备接收的强磁场。因此，对监控设备的接收灵敏度的要求可更灵活，并且监控设备可由更便宜的构件制成。此外，凹部可为监控设备提供抗冲击保护。可能的是，所述凹部无法始终以对制动器磁场的接收有利的方式定位。然而，在这种状况下，凹部同样为监控设备提供保护。

[0085] 图5示出根据一实施例的具有受监控的电磁制动器502的卷扬设备500。以下通过示例的方式利用图5的卷扬设备的结构对图5的卷扬设备的结构和制动器的典型运转状况——例如故障——以及使用该制动器的卷扬设备进行描述。应注意的是，所示的运转状况并不仅限于图5的卷扬设备，并且其它结构也是可能的。

[0086] 在图5的卷扬设备中，缠绳筒510通过动力传动装置505、508可操作地联接至电磁制动器502。

[0087] 卷扬设备的电动机504产生通过动力传动装置传递至缠绳筒510的机械运动。动力传动装置505可包括例如电动机轴505，利用该电动机轴从电动机传递与所述电动机轴的旋转运动相关的动力。当所述电动机轴旋转时，该轴的旋转运动被传递到与其联接的设备——例如负载提升装置510。当电动机因此驱动负载提升装置时，附接至该负载提升装置的负载移动。

[0088] 在一实施例中，动力传动装置包括电动机轴505和传动齿轮508，可利用所述传动齿轮设定来自电动机的动力以驱动负载提升装置510提升或降低负载。此外，传动齿轮可用于调节负载提升装置使负载移动的速率。

[0089] 在一实施例中，负载提升装置可包括缠绳筒510。当动力传动装置包括传动齿轮时，可对缠绳筒的旋转方向和/或速率进行调节。可由缠绳筒的角速度ω来测量旋转速率(即，转速)。

[0090] 卷扬设备500可包括开关506，所述电动机可利用所述开关而与传动齿轮508联接或断开联接。在电动机已与传动齿轮联接之后，电动机的动力可传递至缠绳筒510并使负载移动。当电动机已与传动齿轮解除联接时，电动机的动力不被传递至缠绳筒并且无法使负载移动。

[0091] 在一实施例中，卷扬设备包括联接至电动机的动力传动装置505的制动器502，由此所述制动器可使从电动机或负载提升装置传递至动力传动装置的机械运动减速和/或停止。制动器可联接至例如如图1所示的电动机轴，其中制动盘安装在该电动机轴上。这种情况下，在制动期间，制动表面转换为图2b所示的闭合状态，由此制动器阻止从所述轴传递的运动。

[0092] 在一示例中，动力传动装置的运动可源自运行时提供所述轴的机械旋转运动的电动机。所述(动力传动装置的)运动也可源自例如通过传动齿轮联接至所述轴并为其提供机械力的卷扬设备，所述机械力的大小由与卷扬设备连接的负载的质量确定。当从电动机或卷扬设备传递至动力传动装置的力超过制动力时，可以说制动器打滑。当电动机运行并在制动器闭合的情况下使动力传动装置运行时，可以说电动机对抗着(逆着)制动器(的作用)运行。

[0093] 对抗制动器过度运行减弱了制动器的操作并且可导致负载坠落以及甚至导致制动器爆裂。此外，对抗制动器运行可使电动机损坏。当对抗制动器运行时，制动器可使从动力传动装置传递的运动减慢或完全停止。对抗制动器运行可由制动器的腐蚀、制动器卡住、过大或过小的气隙或电气故障导致。对抗制动器运行可分为电气故障和机械故障。

[0094] 制动器打滑可包括通常不是由制动器的正常磨损引起的制动器故障。这些故障由内部或外部因素或甚至由使用者引起。因为故障出乎意料地出现并且或者使制动器立即打滑或者打滑可发生较长的时间而不引起任何实际的危险状况，所以难以监控故障的发展。然而，对缓慢进行的打滑而言负载也可能坠落，所以需要立即维修。制动器打滑可能存在许多原因，例如灰尘积聚、油积聚、变湿、过热、变光滑和熔化。当制动器打滑时负载可能坠落，这就是为何应立即维修打滑的制动器的原因。

[0095] 在一实施例中，卷扬设备500包括用于监控制动器的状态的监控设备512。所述监控设备可以是例如图3a和图3b所示的监控设备。所述监控设备可以监控设备安装在图4中的制动器中的方式安装在卷扬设备中的制动器中。参照图5，当监控制动器502时，监控设备基于由连接至监控设备的传感器提供的信息提供关于制动器的状态的信息。

[0096] 图6示出用于监控制动器的操作框图。所述制动器可以是例如电磁制动器，其制动表面处于如图2a所示的开启状态和如图2b所示的闭合状态。所述制动器可包括磁化装置，该磁化装置设置成使制动表面移动至开启状态和闭合状态，在所述开启状态中制动表面彼此分离，在所述闭合状态中制动表面彼此连接。

[0097] 制动器的监控可包括基于制动表面的磨损来监控制动器的状态。作为制动表面磨损的结果，制动表面之间的气隙在制动器处于开启状态时变得更大。制动表面的气隙可包括如图2a中的若干气隙之和，其中气隙包括间隙b和c，且总气隙为b与c之和。

[0098] 图6所示的框图可通过例如图3a和图3b的设备来实施，所述设备包括用于从磁场接收能量的装置和检测制动器的状态的传感器，并且处理单元因而可基于由与该处理单元连接的设备提供的信息来执行图6中的框图的操作。

[0099] 该框图的框602确定制动器的磁化装置的磁场φ改变时的时间点tφ。制动器状态变化的时间点t开启/闭合在框604中确定。所确定的时间点之间的差606提供了从由磁化装置引起的磁场的变化到制动表面从一种状态向另一种状态的转变所经过的时间608：Δt＝tφ-t开启/闭合(即，时间608——所确定的时间点之间的差606——是从由磁化装置引起的磁场发生变化的时间点到制动表面从一种状态向另一种状态发生转变的时间点所经过的时间)。

[0100] 图7a示出根据一实施例的用于监控制动器的状态的方法。可使用图3a和图3b所示的用于监控制动器的状态的监控设备来执行该方法。待被监控的制动器可以是根据图2a和图2b的电磁制动器。

[0101] 所述方法开始于步骤702，其中监控设备安装在制动器中。

[0102] 在704，监控设备对从由磁化装置引起的磁场变化(的时间点)到制动表面从一种状态转变为另一种状态(的时间点)的时间Δt进行测量。控制电流分别在制动器开启和闭合时与制动器的磁化装置的连接和断开连接引起了磁场的变化。制动表面从开启状态到闭合状态或从闭合状态到开启状态的转变可由对制动表面的运动做出反应的加速度传感器来检测。

[0103] 在一实施例中，可如图6中所示的执行测量步骤704。

[0104] 如果执行多于一次的测量，则可重复步骤704的测量，并且所述方法从706返回704。当已在704中完成期望次数的测量时，所述方法从706继续到708，以基于所进行的测量来确定制动器的状态。

[0105] 在一实施例中，在对从由磁化装置引起的磁场变化到制动表面从一种状态向另一种状态转变的时间进行若干次测量之后，可基于测得的时间Δt来确定制动器的状态。

[0106] 测得的时间Δt的变化对制动器的气隙的影响在图7b中示出，其中，第一曲线722显示出制动表面的开启时间与制动表面的气隙的关系，第二曲线724显示出制动表面的闭合时间与制动表面的气隙的关系。

[0107] 制动表面的气隙在一个或多个制动表面随着制动器使用而磨损时变得越来越大。当制动表面为新的时，制动表面的气隙最小，因为制动表面尚未磨损。随着制动表面在使用中磨损，气隙变得越来越大。因而，制动表面的气隙显示了制动表面的状态并因此还显示了制动器的状态。

[0108] 参考图2a和图2b，制动盘204的磨损使制动表面的气隙b+c在制动器开启时变宽。参考图7b，由于制动表面的磨损，制动器的开启时间增加了，如曲线722所示。曲线724显示，例如由于磨损而变宽的气隙减少了闭合时间。

[0109] 在一实施例中，可基于在步骤704中测得的一个或多个时间而在708中将制动器的状态确定为处于不同的状态级别。所述状态级别可以是：新的、磨损的、需要更换的和失效的。当制动器已是“失效的”时，其具有故障。

[0110] 在一实施例中，在704中对从制动器的磁场的增强到制动器从闭合状态向开启状态的转变的时间进行多次测量，并在所测得的时间之差增加时于708中确定制动器状态的降级。

[0111] 在一实施例中，在704中对从制动器的磁场的减弱到制动器从开启状态向闭合状态的转变的时间进行多次测量，并在所测得的时间减少时于708中确定制动器状态的降级。

[0112] 在一实施例中，在确定制动器的状态降级之后，可通过将在步骤704中测得的制动器的开启和/或闭合时间同与制动器的不同状态级别对应的开启和/或闭合时间的时间限制进行比较来确定制动器的状态级别。例如，当制动器的状态级别为“新的”——这意味着其摩擦材料基本上尚未磨损——时，制动器的开启时间可以是90ms。当制动器的状态级别为“磨损的”——这意味着摩擦材料的厚度与新的制动器相比会减小——时，所述开启时间可以是110ms。当制动器的状态级别为“需要更换的”时，所述开启时间可以是160ms。当制动器的状态级别为“失效的”时，所述开启时间可以是160ms。

[0113] 在一实施例中，当在步骤704中测得的时间不同于为制动器限定的时间范围时，可确定制动器的状态级别。如在图7b可见的，制动器的典型气隙可以是例如0.4至1.2mm。于是可限定与制动器的典型气隙的最高值和最低值对应的开启和闭合时间。当在步骤704中测得的时间不同于为制动器限定的时间范围时，可在708中确定制动器的状态的降级。因而制动器可被确定为故障。

[0114] 当已确定制动器的状态时，所述方法在710结束。

[0115] 图8示出根据一实施例的用于确定制动器的故障的方法。所述方法对从由磁化装置引起的磁场变化到制动表面从一种状态向另一种状态转变所经过的时间进行测量。

[0116] 可使用例如图3a和图3b的设备执行所述方法。当监控设备已安装在制动器中并且制动器的磁化装置的磁场可接收时，所述方法开始于802。

[0117] 在步骤804中，测量从由磁化装置引起的磁场变化到制动表面从一种状态向另一种状态转变所经过的时间(即，时间差)。可从制动器的磁场的增强的时间以及制动表面从闭合状态向开启状态的转变(的时间)、或从制动器的磁场的减弱以及制动表面从开启状态向闭合状态的转变(的时间)测得时间(差)，如上文在图7a中并结合步骤704所描述的。可如图6所示测量时间。

[0118] 可为在步骤804中测得的时间Δt设定阈值tth。在806中，如果测得的时间Δt超过阈值tth，则在808确定制动器故障。在806中，如果测得的时间Δt不超过所设定的阈值tth，则所述方法在810结束。tth可以是例如1s，或者其可基于与制动器的典型气隙对应的开启和闭合时间来确定，如上文结合图7a所解释的。

[0119] 图9a示出根据一实施例的用于确定制动器的故障的方法。可使用例如图3a和图3b的设备来执行所述方法，在所述设备中可测得制动器的磁场的强度。可由例如从磁场接收的作为电压的能量来测量磁场强度。当监控设备已被设定成测量制动器的磁场强度时，所述方法于902开始。

[0120] 在步骤904中确定制动器的磁场的强度。可以在制动器的开启或闭合状态下测量制动器的磁场的强度，所述状态的示例在图2a和图2b中示出。

[0121] 在一实施例中，可例如在制动器的状态从闭合状态变成开启状态之后在904中测量磁场的强度。例如，可例如通过加速度传感器在图6的框604中检测状态变化的时间。

[0122] 在一实施例中，可在给定时间之后在904中测量磁场的强度，在所述给定时间期间制动器必须在其状况良好时开启并满足为制动器的操作设定的要求。

[0123] 在一实施例中，为从由磁化装置引起的磁场的变化到制动表面从一种状态向另一种状态的转变所经过的时间tth设定阈值。tth可为例如约1s，这由磁场的形成的开始时间tφ测得。在906中，如果在该时间tth已经过之后，磁场的强度不高于所设定的阈值，制动器在从磁场的形成的开始时间起的一秒之后尚未开启，则可在908中确定制动器故障。由于制动器未开启，故可将其状态级别记录为“失效的”。

[0124] 在906中，当制动器的磁场的强度Uφ高于为它设定的阈值Uth时，所述方法进行至910结束。

[0125] 其中在制动器的状态从闭合状态变成开启状态之后于904中测量磁场的强度的实施例中，优选以这样的方式设定阈值Uth，即，使得制动器在磁场的强度Uφ超过阈值Uth时开启。当磁场的强度Uφ低于或等于阈值Uth时，制动器开启，制动表面彼此分离，并且不可对抗制动器运行。阈值Uth可以是例如在0至0.7V的范围内的电压值。应注意的是，用于在制动器的状态从开启位置到闭合位置以及从闭合位置到开启位置变化时制动器的磁场的强度的阈值Uth优选被设定为不相等。Uth于是可被设定为在制动器的状态从闭合变成开启时高且更接近制动器的磁场的最高值。制动器的磁场的最高值与在制动器开启且制动表面彼此分离时获得的值对应。当制动器的状态从开启变成闭合时，磁场切断，并且Uth可被设定为低且更接近制动器的磁场的最小值，该最小值基本上为零或接近零(例如，0.1V至0.01V)。

[0126] 在906中，当制动器的磁场的强度低于所设定的阈值Uth时，制动器的磁场不足以大到开启所述制动器并进而使制动表面彼此分离。制动器的磁化装置因而未正常工作，并且可在908中将制动器确定为具有故障。在步骤908中确定的故障可以是例如制动器中的在向磁化装置供电时的电气故障的结果。当已确定故障时，所述方法在910中结束。

[0127] 图9b示出根据一实施例的用于更精确地确定制动器的故障的方法。图9a和图9b中标有相同的附图标记的步骤彼此对应。与图9a不同的是，图9b利用与卷扬设备的动力传动装置是否在使用中有关的信息。当动力传动装置在使用中时，例如图5所示的动力传动装置的部件将动力从电动机或卷扬设备传递给制动器。在图9b的方法中，可由电动机或卷扬设备的角速度ω来检测动力传动。

[0128] 步骤912测量角速度ω。在912中，可在卷扬设备、例如图5的卷扬设备中直接从电动机504或缠绳筒510测量角速度。

[0129] 当测得的角速度ω比所设定的阈值ωth大时，所述方法继续至步骤904，在该步骤904中如上文结合图9a所描述地对制动器的磁场强度进行测量。此后，图9b的方法与图9a的方法的描述一致。

[0130] 应该指出的是，在图9b所示的方法中，相对于图9a而言增加的步骤也可在图9a的方法结束之前、例如在步骤906之后执行。

[0131] 利用图9a和图9b的方法，可检测所谓的对抗制动器运行和/或制动器的打滑。这样，可获得关于制动器的操作的更精确的信息并利用该信息来确定制动器的状态。利用图9a的方法，可检测特别是由制动盘的磨损引起的所谓的对抗制动器运行和/或打滑。利用图
9b的方法，还可检测由电气故障引起的对抗制动器运行。

[0132] 应注意的是，结合图8、图9a和图9b所描述的时间的阈值和/或磁场强度的阈值以及它们在确定制动器故障中的用途也可用于例如图10中的其它实施例中。

[0133] 图10示出根据一实施例的用于确定制动器的故障的方法。可使用例如图3a和图3b的设备来执行所述方法，其中可测量制动器的磁场的强度。磁场的强度可作为例如电压来测量。当监控设备已被安装成用于测量制动器的磁场的强度时，所述方法开始于1002。

[0134] 在步骤1004中，确定制动器的磁场的强度。可在制动器的例如如图2b所示的闭合状态下确定制动器的磁场的强度。制动器的磁场的强度可以作为电压Uφ测量，例如如图9的步骤904中那样。参考图10，当磁场的强度低于为其设定的阈值Uth时，所述方法进行到1014结束。优选以使得检测到的制动器的磁场强度为零的方式来设定阈值Uth。可采用这样的方式校准所使用的测量仪器，即，使得可将由所述测量仪器在制动器的磁化装置不产生磁场时提供的值、诸如电压值Uφ限定为制动器的磁场的零级别(零电位)。

[0135] 在1006中，当制动器的磁场的强度Uφ低于所设定的阈值Uth时——这与制动器的磁化装置不产生磁场的情况对应，所述方法继续到步骤1008以测量角速度ω。可从卷扬设备的电动机或缠绳筒测得角速度。在1006中，如果制动器的磁场的强度Uφ高于或等于阈值Uth，则可将制动器记录为开启，这种情况下可认为制动器状况良好并且所述方法在1014结束。

[0136] 在一实施例中，可在卷扬设备中、例如图5的卷扬设备中根据从卷扬设备的电动机、频率变换器、缠绳筒或甚至绳滑轮接收到的信息测量角速度。提供关于角速度的信息的不同的设备和/或传感器可直接地或通过单独的设备——诸如编码器，关于角速度的信息也可通过与该编码器联接的设备获得——联接至卷扬设备或起重机的自动化系统。制动器的状态的监控设备因而也可与卷扬设备或起重机的输送相结合地供给并安装。

[0137] 在1008中，可在卷扬设备、诸如图5的卷扬设备中例如直接地从电动机504或缠绳筒510测量角速度。在测量电动机的转速时，使用脉冲传感器是明智的，因为其能够检测高转速。此外，脉冲传感器被设计成用于测量电动机的转速，脉冲传感器易于购买并安装在其被设计用于其中的设备中。

[0138] 由于电动机的旋转传动比，当从缠绳筒测量时所述转速比电动机的转速低。使用脉冲传感器检测低转速是不精确的，并且由于所述筒的中空圆柱形式的原因，以可靠的方式将脉冲传感器紧固在筒轴上通常是不可能的。在缠绳筒上，使用基于多轴式加速度传感器的角度传感器更有意义。使用加速度传感器更精确地检测到角度的缓慢变化。由于在轴上旋转对于加速度传感器而言也是困难的或不可能的，因此将加速度传感器紧固在缠绳筒的圆周上更明智。在低速下，不认为切向加速度明显干扰角度的确定。

[0139] 在一实施例中，所述脉冲传感器可以是例如带有测量卷绕的角度的光学设备的增量式传感器。所述增量式传感器通过脉冲盘LED(发光二极管)传播由接收二极管收集的光。所述脉冲盘以规则间隔具有半透明和不透明的线，并且该脉冲盘在所测量的设备的轴上旋转。随着光撞击半透明线，二极管收集所述光，并使光形成为变换成方波的脉冲。当脉冲之间的时间和脉冲盘中的线之间的距离已知时，可基于时间来确定转速。只要已知初始位置，则还可以利用脉冲间隔确定旋转位置。如果脉冲盘具有两个不透明线圆环，则旋转方向也是已知的。可基于哪个脉冲首先到来而由在不同阶段的线确定旋转方向。

[0140] 在一实施例中，所述脉冲传感器可以是绝对式传感器。与增量式传感器不同的是，绝对式传感器始终提供精确的位置信息。在绝对式传感器中，脉冲盘具有用于每个位置的多比特独立地理信息。这要求更多的发光二极管(LED)和接收二极管，以便能读取二进制代码。

[0141] 在步骤1010中，所述方法确定是否检测出步骤1008中的角速度ω。如果在1010中未检测到角速度，则所述方法在1014中结束。如果检测到在1008中从电动机或缠绳筒测得的角速度，则所述方法继续到步骤1012。当在1008中检测出角速度ω时，其具有大于0的值。当在步骤1012中时，制动器的磁场φ在1006中未接通并且其强度低于所设定的阈值Uth(实际为零)时，制动器的磁化装置未操作。当磁场未接通时，制动器的磁化装置不产生用于保持制动器的制动表面分开的动力，并且制动器如图2b中所示地闭合。当制动表面彼此贴靠时，制动器阻止运动并减速。因此，在步骤1008中测量并在1010中记录的角速度表明动力可从卷扬设备的动力传动装置传递至制动器，这意味着存在对抗制动器运行或制动器打滑的危险。这种情况下，可在1012中确定制动器具有故障。当已确定制动器故障时，所述方法然后在步骤1014结束。应注意的是，结合图10描述的用于测量角速度的功能和装置以及角速度的确定制动器中的故障的用途也可适用于其它实施例，例如图9a、图9b和图8所示的实施例。

[0142] 图11示出根据一实施例的用于维持制动器的状态的方法。可使用例如图3a和图3b的设备来执行所述方法，其中可测量制动器的磁场。当监控设备已被安装成测量制动器的磁场的强度时，所述方法在1102开始。

[0143] 在步骤1104中，监控制动器。制动器监控可以包括例如图6中的框图的方法，其中对从由磁化装置引起的磁场变化到制动表面从一种状态向另一种状态转变所经过的时间进行测量。制动器监控可包括根据图7a、图8、图9或图10的用于监控制动器的方法。制动器的状态于是在步骤1104中确定为状态级别，例如，如结合步骤708所述。利用图8、图9和图10的方法，可将制动器的状态确定为失效的，换言之，确定为制动器具有故障。

[0144] 在一实施例中，步骤1104确定制动器是否具有故障。如果在步骤1104中确定的制动器的状态包括故障，则所述方法继续到步骤1108，在该步骤1108中可对制动器执行紧急停止。在紧急停止中，卷扬设备的电动机在制动器闭合之前工作，此后不久电动机停止。可通过将制动器的监控设备连接到制动器的控制器来完成所述紧急停止。制动器于是可停止并避免由制动器的状态引起的可能损害。在紧急停止中，电动机的运动尽可能快地停止。这可以例如通过对电动机和制动器断电来完成。

[0145] 当已在步骤1108中通过紧急停止来停止制动器时，在1110中制动器的监控设备可将制动器的状态通知给维修中心，由此获得关于维修制动器的需求的信息，并且可安排维修。

[0146] 如果在1106中制动器尚未发生故障，亦即，制动器的状态比在上述的其中发现制动器已发生故障的情况中好，则所述方法继续到步骤1110，在该步骤1110中将制动器的状态通知给维修中心。可例如利用多级指示灯系统——诸如交通灯型组合——来通知制动器的状态，在所述多级指示灯系统中使用一个灯或多个灯的组合和/或替代地以数值标尺(数值刻度)来指示制动器的状态。

[0147] 传送到维修中心的关于制动器的状态的信息可包括制动器的状态级别。制动器的状态级别可作为如结合图7a的步骤708所描述的由监控设备确定的状态级别通知给维修中心。这样，可保持传送到维修中心的数据量小，由此相应地监控设备所需的能量不大。根据监控设备所使用的数据传输方法，要传输的数据的大小也可反映在由数据传输引起的成本上，这就是为何要保持数据量尽可能小的原因。

[0148] 通知给维修中心的制动器的状态信息——其代替由监控设备确定的状态级别——包括关于制动器的性能信息，诸如从制动器的开启和/或闭合测得的时间。这样，维修中心可基于从监控设备接收的信息对制动器维修的必要性进行评估，并且可保持监控设备中的数据处理容量更小。因而，可保持监控设备的实施简单并，且因此保持其价格低。

[0149] 当已执行紧急停止和/或对制动器的状态给出建议时，所述方法在步骤1112中结束。

[0150] 图12示出使用制动器时制动器的磁场的强度Uφ和从卷扬设备测得的角速度。图12示出状况I-IV，其示出在每种状况下制动器的磁场的强度和角速度ω。可通过根据上述实施例的设备诸如图3a和图3b的设备来获得图12中的不同状况的曲线。图2a和图2b图解了在图12的不同状况下制动器的状态。

[0151] 状况I示出在运动中对抗制动器运行。通过可从缠绳筒或电动机测量的角速度ω来测量所述运动。当制动器的磁场切断且其强度Uφ降低时，制动器的制动表面移动成闭合状态。参考图12和状况I，在磁场的强度降低为基本上零的时刻，角速度下降但不降为零。电动机的传递到卷扬设备的动力传动装置的动力于是可对抗制动器运行。这种情况下，动力也可从卷扬设备经动力传动装置传递到制动器，由此可以说卷扬设备对抗因为不存在磁场而处于闭合状态的制动器运行。

[0152] 状况II示出在制动器闭合并且制动器的磁场的强度Uφ基本上为零时制动器的打滑。在状况II下，打滑例如作为经卷扬设备的动力传动装置从卷扬设备的负载传递到制动器的动力的结果而发生。制动器的动力于是不足以抵抗从卷扬设备传递的动力并且制动器打滑，这可如前面的描述所述作为偏离零(非零)的角速度而被检测到。这可能引起负载的坠落。

[0153] 状况III示出在卷扬设备电动机的起动期间对抗制动器运行。制动器的磁场的强度Uφ基本上为零，这意味着制动器中不存在磁场并且致动器保持闭合。可由从电动机测得的角速度ω来检测卷扬设备电动机的起动。由于制动器不具有磁场，因此制动器闭合，电动机的动力经动力传动装置传递到制动器，并且电动机对抗制动器运行。

[0154] 状况IV示出在电动机通过动力传动装置运行卷扬设备时执行的紧急停止。制动器的磁场的强度Uφ于是下降到基本为零并且制动器不具有磁场且因此闭合。由于制动器闭合，所以角速度ω在制动器的作用下下降到零。此后，制动器中可能发生如状况II所示的打滑。

[0155] 图6、图7a、图8、图9a、图9b、图10和图11中所述的步骤和功能的时间顺序不是绝对的，并且一些步骤和/或功能可同时或以与所描述的不同的顺序执行。其它功能也可在所述的步骤和/或功能之间执行或者可以被包括在所述步骤和/或功能中。一些步骤和/或功能也可省略或者可被对应的步骤和/或功能代替。监控设备的功能可在一个或多个物理或逻辑单元中实施。

[0156] 本发明适用于任何监控设备、具有其中制动表面可处于开启或闭合状态的电磁盘式制动器的负载处理设备、卷扬设备、起重机、桥式起重机、码头起重机/海岸起重机或不同设备的任意组合。

[0157] 实现根据上述实施例的设备的功能的设备——诸如监控设备、负载处理设备、卷扬设备、起重机、桥式起重机和码头起重机——不仅包括现有技术装置，而且包括用于测量从由磁化装置引起的磁场变化到制动表面从一种状态向另一种状态转变的时间的装置。此外，这些设备可包括用于基于测得的时间的变化来确定制动器的状态的装置。更具体地，这些设备可包括用于实施任意上述实施例中所述的设备的功能的装置，并且这些设备可包括用于各个单独功能的单独的装置，或者所述装置可设置成执行两个或更多功能。现有技术设备包括可用于上述实施例中所述的一个或多个功能的处理器和存储器。例如，所述监控设备可包括能具有算术函数的应用程序或模块或单元，或可由例如处理器执行的程序(包括增加或更新的软件程序)。软件——其也可称为包括调试程序、小程序和宏指令的软件产品——可存储在可由所述设备读取的任何数据存储介质上，并且其包含用于执行特定任务的程序指令。实现本发明的实施例的功能所需的所有变化和布置可由程序执行，所述程序可作为增加或更新的软件程序、专用集成电路(ASIC)和/或可编程电路如FPGA(现场可编程门阵列)电路实施。此外，可将软件程序下载到根据所述实施例的设备中。所述设备、诸如监控设备可由计算机实现或作为诸如单片计算机元件的微处理器实现，所述微处理器至少包含用以提供用于算术运算的存储区和用于执行算术运算的处理器。处理器的一个示例为中央处理单元(CPU)。所述存储器可以可分离地附接至所述设备。

[0158] 对本领域的技术人员来说将明显的是，作为技术进步，可采用许多不同的方式实现本发明的基本思想。本发明及其实施例因而不局限于上述示例，而是可在权利要求的范围内变化。