一种用于操作绞车的方法和一种绞车，该绞车包括绞车筒(10)、导引构件(20)和电动驱动件(50、51、70)，绞车筒(10)用于缠绕可缠绕介质(30)，其中，绞车筒能够绕第一轴线(100)旋转，导引构件(20)用于引导可缠绕介质(30)，其中，导引构件能够沿着第二轴线(200)在两个端部位置(41、42)之间延伸，电动驱动件(50、51、70)包括第一电动马达(50)，该第一电动马达(50)用于在可缠绕介质(30)的绕进或绕出期间朝向两个端部位置(41、42)中的一个端部位置驱动导引构件(20)，其中，电动驱动件构造成在所检测的第一电动马达(50)的转矩或表示转矩的量超过预定阈值时改变导引构件(20)的驱动方向。
1.一种用于操作绞车的方法，所述绞车包括绞车筒(10)和导引构件(20)，所述绞车筒(10)用于缠绕可缠绕介质(30)，其中，所述绞车筒能够绕第一轴线(100)旋转，所述导引构件(20)用于引导所述可缠绕介质，其中，所述导引构件能够沿着第二轴线(200)在两个端部位置(41、42)之间移动，所述方法包括：在所述可缠绕介质(30)的绕进或绕出期间，通过第一电动马达(50)朝向所述两个端部位置(41、42)中的一者驱动所述导引构件(20)；以及在所述导引构件被判定为已经到达所述两个端部位置(41、42)中的一者的附近时，改变所述导引构件(20)的驱动方向，其特征在于，所述方法包括：对所述第一电动马达(50)的转矩或表示所述转矩的量进行监测；以及
在所述第一电动马达(50)的转矩或表示所述转矩的量超过预定阈值时，判定所述导引构件(20)已经到达所述两个端部位置(41、42)中的一者的附近。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二轴线(200)与所述第一轴线(100)大致平行。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述绞车筒(10)在所述可缠绕介质(30)的绕进或绕出期间通过第二电动马达(60)绕所述第一轴线(100)旋转。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，表示所述第一电动马达(50)的转矩的量为所述第一电动马达的电流。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述导引构件(20)接合沿着所述第二轴线(200)在所述两个端部位置(41、42)之间延伸的螺杆(40)，其中，朝向所述两个端部位置中的一者驱动所述导引构件通过借助所述第一电动马达(50)旋转所述螺杆来执行。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述导引构件(20)的所述驱动方向的改变包括使所述导引构件的所述驱动停止预定时间段。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预定时间段对应于所述绞车筒(10)旋转一圈的时间。
绞车筒(10)，所述绞车筒(10)用于缠绕可缠绕介质(30)，其中，所述绞车筒能够绕第一轴线(100)旋转；
导引构件(20)，所述导引构件(20)用于引导所述可缠绕介质(30)，其中，所述导引构件能够沿着第二轴线(200)在两个端部位置(41、42)之间移动；以及电动驱动件(50、51、70)，所述电动驱动件(50、51、70)包括第一电动马达(50)，所述第一电动马达(50)用于在所述可缠绕介质(30)的绕进或绕出期间朝向所述两个端部位置(41、42)中的一者驱动所述导引构件(20)，其中，所述电动驱动件构造成在所述导引构件被判定为已经到达所述两个端部位置(41、42)中的一者的附近时改变所述导引构件(20)的驱动方向，其特征在于，所述电动驱动件包括：用于监测所述第一电动马达的转矩或表示所述转矩的量的装置(70)，
其中，所述电动驱动件(50、51、70)构造成在所监测的所述第一电动马达(50)的转矩或表示所述转矩的量超过预定阈值时判定所述导引构件(20)已经到达所述两个端部位置中的一者的附近。
9.根据权利要求8所述的绞车，其特征在于，所述第二轴线(200)与所述第一轴线(100)大致平行。
10.根据权利要求8或9所述的绞车，其特征在于，所述绞车包括第二电动马达(60)，所述第二电动马达(60)构造成在所述可缠绕介质(30)的绕进或绕出期间使所述绞车筒(10)绕所述第一轴线(100)旋转。
11.根据权利要求8或9所述的绞车，其特征在于，表示所述第一电动马达(50)的转矩的量为所述第一电动马达的电流。
12.根据权利要求8或9所述的绞车，其特征在于，所述绞车包括螺杆(40)，所述螺杆(40)沿着所述第二轴线(200)在所述两个端部位置(41、42)之间延伸并且接合所述导引构件(20)，其中，所述第一电动马达(50)构造成通过旋转所述螺杆朝向所述两个端部位置中的一者驱动所述导引构件。
13.根据权利要求8或9所述的绞车，其特征在于，所述可缠绕介质(30)为缆、绳、线或链。
14.根据权利要求8或9所述的绞车，其特征在于，所述绞车为起锚绞车、系泊绞车、坡道绞车或拖缆绞车。
绞车和操作绞车的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种绞车和操作绞车的方法。
背景技术
[0002] 绞车可以与许多应用相关联地使用。示例包括轮船起锚绞车、系泊绞车、坡道绞车或拖缆绞车。
[0003] 绞车通常包括能够绕轴线旋转并且用于缠绕诸如缆、绳、线或链之类的可缠绕介质的绞车筒。绞车还可以包括导引构件，该导引构件用于在将可缠绕介质绕进或绕出期间引导可缠绕介质。引导构件的目的为根据绞车的构型在可缠绕介质的缠绕期间将伸出绞车筒的可缠绕介质与绞车筒的旋转轴线之间的角度保持在诸如大约90度的预定限制内。为了达到该目的，导引构件沿着与绞车筒的旋转轴线通常大致平行的轴线在轴线的两端位置之间移动。包括导引构件的绞车的示例在EP1786716中公开。
[0004] 导引构件的操作可以是手动控制的或是自动的。在自动操作中，绞车导引构件优选地在两个端部位置之间自动地移动，使得在可缠绕介质的缠绕期间，伸出绞车筒的可缠绕介质与绞车筒的旋转轴线之间的角度保持在适合的限制内。例如，当可缠绕介质正在被缠绕在绞车筒上或正从绞车筒绕出时，导引构件朝向两个端部中的一个端部移动直到绞车筒上的一层可缠绕介质被绕进或绕出为止，并且随后改变导引构件的移动方向并且开始朝向两个端部中的另一端部移动以绕进或绕出下一层可缠绕介质。
[0005] 在绞车导引构件例如由电动马达经由接合导引构件的螺杆驱动时，导引构件的移动方向的改变可以例如通过改变马达的旋转方向或通过使可能安装在马达与螺杆之间的齿轮箱或类似装置反向来完成。导引构件的移动方向的改变优选地在导引构件到达两个端部位置中的一个端部位置的附近时执行。导引构件的移动方向的这种控制需要以某种方式检测所述的与两个端部位置中的一个端部位置的接近。一个可能的解决方案为在两个端部位置处使用接近开关或传感器以检测导引构件已经到达两个端部位置中的一个端部位置的附近。
[0006] 与接近开关或传感器的使用有关的问题在于例如在海上或类似环境的应用中，恶劣的环境条件可能会给接近开关或传感器的可靠操作带来问题。
发明内容
[0007] 因此本发明的目的为提供一种方法和用于实施该方法的装置以解决或至少减少上述问题。本发明的目的通过独立权利要求所述的方法和绞车来实现。本发明的优选实施方式在从属权利要求中进行描述。
[0008] 本发明基于检测驱动导引构件的电动马达的转矩或表示转矩的量并且在电动马达的转矩或表示转矩的量超过预定阈值时判定导引构件已经到达两个端部位置中的一个端部位置的附近的理念。
[0009] 本发明的优势在于能够在不使用诸如接近开关或传感器之类的任何附加的外部部件的情况下检测与两个端部位置中的一个端部位置的接近。这提高了绞车的操作的可靠性。
附图说明
[0010] 在下文中，将参照附图并结合优选实施方式对本发明进行更详细地描述，其中：
[0011] 图1示出了根据实施方式的绞车的图示。
具体实施方式
[0012] 图1示出了根据实施方式的绞车的简化图示。该图仅示出了用于理解本发明的必要的部件。示例性绞车包括用于缠绕可缠绕介质30的绞车筒10，该绞车筒10能够绕第一轴线100旋转。可缠绕介质30可以为例如缆、绳、线或链。示例性绞车还包括用于引导可缠绕介质30的导引构件20，该导引构件能够沿着第二轴线200在两个端部位置41、42之间移动。第二轴线200优选地与第一轴线100大致平行。导引构件20优选地包括用于接合可缠绕介质30的叉状或圈状部21或其他适合的结构。导引构件20用于在可缠绕介质30的绕进或绕出期间引导可缠绕介质30。导引构件的目的为在可缠绕介质30的缠绕期间将可缠绕介质的伸出绞车筒10的部分31与绞车筒的旋转轴线100之间的角度优选地保持在预定限制内。所述预定限制可以变化并且例如取决于所涉及的绞车和可缠绕介质的性能。该预定限制可以限定在例如大约90度的范围。因此，该预定限制可以是90°-x及90°+x，其中，x限定了例如自90度变化的适合的角度。在该情形中，参数x取决于绞车的构型和性能。为了将所述角度保持在预定限制内，导引构件20优选地适于在可缠绕介质30的缠绕期间以适合的速度在两个端部位置之间移动。导引构件20的移动速度优选地取决于可缠绕介质30正绕进或正绕出的速度。也可以通过使用适合的测量系统例如在绞车筒和导引构件两者上的激光测量装置或编码器来监测伸出绞车筒10的可缠绕介质相对于绞车筒的旋转轴线100的角度，并且随后根据测量信息控制导引构件20的移动速度。
[0013] 在图1的示例中的导引构件20通过电动马达50来驱动。电动马达50可以旋转带螺纹的螺杆40，该带螺纹的螺杆40在两个端部位置41、42之间沿着轴线200延伸并且能够绕轴线200旋转。当导引构件20包括适合的相反螺纹时，导引构件20可以接合螺杆40并且螺杆40绕轴线200的旋转因此引起导引构件根据螺杆40的旋转的方向而朝向两个端部位置41、42中的一个端部位置移动。应当注意的是，电动马达50可以通过使用代替螺杆40的其他类型的传动装置来驱动导引构件20。例如包括导引构件20和螺杆40的缠绕导引装置还可以包括诸如支承结构之类的未在图中示出的其他元件和部件。
[0014] 驱动导引构件20的电动马达50可以是诸如感应马达的异步AC马达、同步AC马达或DC马达之类的任何类型。此外，本发明的使用不限于采用任何特定基本频率或任何特定电压级别的系统。在图1的示例中，电动马达50为通过换流器51从DC电源90供给的感应马达。换流器为用于例如控制马达的装置。电动马达50的控制可以通过换流器51可靠地实施以使马达精确地实施例如所需的速度或转矩指令。示例性实施方式还包括单独的控制单元70，该控制单元70可以用于控制电动马达50并且用于操作导引构件20。控制单元70还可以是例如换流器51的一部分或一些其他单元。控制单元70可以通过诸如键盘和显示器单元或可以以有线或无线的方式连接至控制单元的其他端子之类的I/O(输入-输出)装置80访问。因此，系统的操作者可以通过I/O装置80操作导引构件。控制单元70还可以包括代替单独的I/O装置80的适合的I/O装置，或者，控制单元70可以除了包括单独的I/O装置80，还另外包括适合的I/O装置。电动马达50、换流器51和控制单元70可以形成电动驱动件或者可以是电动驱动件的一部分。
[0015] 在图1的示例中，绞车筒10通过第二电动马达60旋转。驱动绞车筒的第二电动马达60可以是诸如感应马达的异步AC马达、同步AC马达或DC马达之类的任何类型。在图1的示例中，第二电动马达60为通过换流器61从DC电源90供给的感应马达。第二电动马达60可以通过与第一电动马达50相同的控制单元70来控制或通过另一控制单元来控制。
[0016] 导引构件20的朝向端部位置41、42中的一者的运动可以控制成使得在可缠绕介质30的缠绕期间导引构件的速度取决于可缠绕介质30正被缠绕的速度以在绞车筒上一层一层地将可缠绕介质30绕进或从绞车筒一层一层地将可缠绕介质30绕出。可缠绕介质30的缠绕速度又取决于绞车筒10的旋转速度。如果为马达50、60两者使用共用的控制装置70，则导引构件20的适合速度可以通过同样了解绞车筒10的旋转速度的所述共用的控制装置70来控制。如果单独的控制装置用于马达50、60，则控制装置优选地同步化以控制导引构件20的运动速度。在这种情况下，控制装置中的一者例如第一电动马达50的控制装置可以用作主动器而另一控制装置例如第二电动马达60可以用作从动器。导引构件20朝向两个端部位置
41、42中的一个端部位置的运动可以以另一方式来控制，例如通过观察可缠绕介质的伸出绞车筒10的部分31与绞车筒的旋转轴线100之间的角度并且通过使导引构件20朝向两个端部位置41、42中的一个端部位置移动以使得所述角度保持在预定限制内来进行控制。
[0017] 根据实施方式，当导引构件20正朝向两个端部位置41、42中的一个端部位置被驱动并且被确定为已经到达两个端部位置中的一个端部位置的附近时，改变导引构件的驱动方向。换言之，如果导引构件20朝向第一端部位置41被驱动并且导引固件20到达第一端部位置41的附近，则改变导引构件的运动并且使导引构件20开始朝向第二端部位置42被驱动。以对应的方式，当导引构件20朝向第二端部位置42被驱动并且导引构件20到达第二端部位置42时，则改变导引构件的运动并且使导引构件20开始朝向第一端部位置41被驱动。根据实施方式，驱动导引构件20的电动马达50的转矩或表示转矩的量被监测，并且当电动马达50的转矩或表示转矩的量超过预定阈值时，判定导引构件已经到达两个端部位置中的一个端部位置的附近。换言之，导引构件20的驱动方向的改变可以响应于超过预定阈值的电动马达的转矩或表示转矩的量来执行。根据实施方式，表示驱动导引构件20的电动马达
50的转矩的量为电动马达的电流。也可以利用其他可能的表示电动马达50的转矩的量。电动马达50的转矩或表示转矩的量——例如电动马达50的电流——的监测可以例如通过可以容易地接收来自换流器51的信息的控制单元70来执行。电动马达50的转矩或表示转矩的量的预定阈值的值取决于所涉及的系统的性能。当导引构件20到达端部位置41、42中的一个端部位置且被机械地停止时，螺杆40的旋转被机械地停止，并且因此，电动马达50的旋转也被机械地停止。因此，电动马达50的转矩开始从它在导引构件20朝向两个端部位置41、42中的一个端部位置移动时具有的值开始增大。因此，电动马达50的转矩或表示转矩的量的阈值的适合的值可以是大于在导引构件20朝向两个端部位置41、42中的一个端部位置移动期间的转矩或表示转矩的量的值。
[0018] 根据实施方式，导引构件20的驱动方向的改变包括使导引构件的驱动停止预定时间段。根据实施方式，该预定时间段可以大约对应于绞车筒10旋转一圈的时间。这样，当可缠绕介质30的层由于导引构件20的驱动方向的改变而改变时，在导引构件20开始向另一方向移动之前，在绕进的情况下一整圈的可缠绕介质30缠绕在新层上、或者在绕出的情况下一整圈的可缠绕介质30从新的层上绕出。
[0019] 根据上述实施方式中的任一个实施方式或其组合而实施控制功能的装置可以实施为一个单元或构造成实施各种实施方式的功能的两个或更多个单独的单元。此处，术语“单元”通常指的是物理上或逻辑上的实体，例如物理装置或其一部分或者软件程序。一个或更多个这种单元例如控制单元70可以位于电动驱动件或其部件例如换流器50中。
[0020] 根据实施方式中的任一个实施方式的诸如控制单元70之类的装置可以例如至少部分地通过一个或更多个计算机或设置有适合的软件的相应的数据信号处理(DSP)设备来实施。这种计算机或数据信号处理设备优选地包括提供用于算数运算的存储区域的至少一个工作存储器(RAM)和诸如通用数据信号处理器之类的中央处理器单元(CPU)。该CPU可以包括一组寄存器、算数逻辑单元和CPU控制单元。该CPU控制单元通过从RAM传递到CPU的一系列程序指令来控制。该CPU控制单元可以包括用于基本操作的许多微指令。微指令的执行可以根据CPU的设计来改变。程序指令可以通过诸如C语言、Java语言之类的高级编程语言的编程语言来编码，或通过诸如机器语言或汇编程序之类的低级编程语言来编码。计算机还可以具有可以为计算机程序提供由编程指令编写的系统服务的操作系统。实施本发明或其一部分的计算机或其他装置还可以包括用于接收例如测量和/或控制数据的适合的输入装置，以及用于输出例如控制数据的输出装置。还可以使用用于实施根据实施方式中的任一个实施方式的功能的特定的一个或多个集成电路或离散的电子部件和装置。
[0021] 根据实施方式中的任一个实施方式或其任意组合的本发明可以在例如换流器或频率换流器或者类似的装置之类的电动驱动件或其部件之类的目前系统元件中实施，或者通过以集中或分配的方式使用单个专用元件或装置来实施。对于诸如换流器和频率换流器之类的电子部件的目前的装置通常包括在功能上可以根据本发明的实施方式来利用的处理器和存储器。因此，例如在目前的装置中的对于实施本发明的实施方式所需的所有改型和构型可以执行为软件程序，这可以实施为添加的或升级的软件程序。如果本发明的功能由软件来实施，则该软件可以设置为包括计算机程序代码的计算机程序产品，当该计算机程序代码在计算机上运行时，该计算机程序代码会使计算机或相应的装置执行如上文所述的根据本发明的功能。该计算机代码可以存储在或通常嵌在诸如适合的存储器之类的计算机可读介质上——例如闪速存储器或磁盘存储器，该计算机程序代码能够从其上下载到执行程序代码的一个或多个单元。此外，实施本发明的计算机程序代码可以经由例如适合的数据网络下载到执行计算机程序代码的一个或多个单元，并且该计算机程序代码可以对可能存在的程序代码进行替换或升级。
[0022] 对本领域技术人员而言明显的是随着技术进步，本发明的基本构思可以以各种方式实施。因此，本发明及其实施方式不限于上述实施方式，而可以在权利要求的范围内改变。
