用于工具的平衡器的制作方法

本发明涉及用于工具(tools)的平衡器(balancer)。

已知，在现有技术中(并且因而在本讨论中)，术语“平衡器”表示在车间和生产区域中使用的装置，用于向利用任何形式的工具来执行各种性质的工作的操作员提供帮助。

更详细地说，平衡器包括悬挂在天花板上的可旋转滚筒，缆绳卷绕在该滚筒上；缆绳的一端固定到卷筒本身，而另一端设有钩子，以便工具可以附接在其上。

平衡器还具有弹簧，通常是螺旋形的，卷绕在滚筒的旋转轴线上：解绕缆绳，随之滚筒旋转且工具下降，从而产生弹簧的约束反作用力，约束反作用力与工具本身的重量相平衡(或超过工具本身的重量)。

在一些应用中，弹性反作用力的任务仅仅是将工具保持在期望的竖直高度，从而使操作者能够不费力地操作甚至非常重的器械。

在其他情况下，例如，当若干工具服务于同一个工作站并且通常被保持在专门的席位上时，它们中的每一个都与相对应的平衡器相关联。因此，操作者可以容易地取回他/她需要的工具并将其用于期望的目的，并且当他/她已经完成时，每个弹簧的弹性反作用力介入以将工具重新定位在席位中，从而确保唯一的正确放置并确保工作站总是保持整洁。

然而，这样实现的解决方案并非没有缺陷。

随着时间的推移，由于缆绳的反复解绕和卷绕循环，缆绳本身和其他相关部件会逐渐劣化。如果操作者在将工具从钩子上脱开后没有伴随着缆绳的返回，这种现象(以及更一般地，故障和损坏的频率)会加剧。事实上，有时弹簧产生的弹性反作用力相当大，并且因此在返回过程中，钩子会明显加速，并会猛烈撞击滚筒和/或悬挂在天花板上的其他部件，产生明显的不良后果。

还应该注意的是，为了能够改变弹簧的弹性反作用力的强度，平衡器通常设置有用于调节弹簧本身的预加载的装置。此外，除了这种装置的可靠性自然和逐渐丧失之外，在它们的使用中也经常看到滥用，这增加了损坏或故障的风险，或者进一步缩短了平衡器的使用寿命。

然而，要防止损坏是极其困难的，并且一般来说，要在规定的时间内进行维护和预防性或纠正性操作也是极其困难的，这既是因为问题往往是隐藏的(直到发生严重的损坏)，也是因为平衡器很少引起相关部门工作人员的注意，原因是这种装置有时会被(错误地)认为是次要的和不重要的。

本发明的目的是通过提供一种用于工具的平衡器来解决上述问题，该用于工具的平衡器提供有监测其一个或更多个部件的可靠性和磨损/劣化状态的有效方法。

在这个目的内，本发明的目标是提供一种平衡器，其被提供有有效的自主监测方法，也就是说，能够在不需要能量源作为其动力的情况下运行。

本发明的另一个目标是提供一种平衡器，该平衡器能够监控其各种运行和功能参数，而同时确保计划有效的预防性维护行动的可能性。

本发明的另一个目标是提供一种平衡器，其能够实现监测和处理其操作参数的实用方法，也是远程的。

本发明的另一个目标是提供一种平衡器，该平衡器采用常规平衡器的技术和结构构架的替代技术和结构构架。

本发明的另一个目标是提供一种平衡器，该平衡器能够利用市场上容易获得的元件和材料容易地实施。

本发明的另一个目标是提供一种平衡器，该平衡器成本低且应用安全。

这个目的以及这些和其他目标将在下文中变得更加明显，这个目的以及这些和其他目标通过一种用于工具的平衡器来实现，该平衡器包括旋转滚筒和弹簧，旋转滚筒用于卷绕和解绕缆绳，该缆绳适于通过其自由端支撑工具，弹簧围绕所述滚筒的主旋转轴线卷绕，该弹簧适于产生与所述缆绳的解绕相对立的弹性反作用力，其特征在于，该平衡器包括用于测量与所述滚筒绕所述主轴线的旋转相关的至少一个参数的测量换能器以及用于向所述换能器提供电能的相应组件。

本发明的另外的特性和优势将从下面的根据本发明的用于工具的平衡器的优选但非排他的实施例的详细描述变得更加明显，该实施例在附图中通过非限制性示例的方式被图示，在附图中：

图1是根据本发明的平衡器的示意性透视图；

图2是图1中的平衡器的大体上从不同角度看到的部分分解透视图；

图3是图1的平衡器的大体上局部截面透视图，其中一些元件被移除；

图4是图1的平衡器的一些部件的透视图。

参考附图，附图标记1总体上表示用于工具的平衡器，其包括用于卷绕和解绕缆绳3的旋转滚筒2。

通过缆绳3的自由端(在滚筒2的另一端上)，缆绳3适于支撑任何种类、重量、形状和/或功能的工具。

此外，平衡器1包括围绕滚筒2的主旋转轴线a卷绕的弹簧4(为了简单起见，主轴线a仅在图3和图4中示出)。

弹簧4适于产生弹性反作用力，该反作用力与缆绳3的解绕相对立；因此，在缆绳3解绕后，它能够导致缆绳3的回绕。

到目前为止，平衡器1是常规类型的，并且可以用于(优选地但不排他地)向需要在利用工具时执行各种性质的任务的操作者提供有价值的帮助，该工具可以暂时地钩在缆绳3上(例如通过弹簧夹5)。

事实上，平衡器1通常悬挂在天花板上，例如借助于钩子6来悬挂在天花板上，钩子6联接到用于容纳滚筒2的壳体7，并且弹簧4的弹性反作用力(通常是但不仅仅是螺旋型的)减少或抵消了工具的重量，即使这是相当大的重量，从而便于其使用。此外，或者作为替代，在一些应用中，当操作者释放工具时，弹簧4的弹性反作用力用于将工具返回到搁置站(reststation)。

平衡器1还可以设置有其他常规部件和装备，以便赋予其其他有用的功能。例如，平衡器1可以包括用于调节弹簧4的预加载的装置和/或用于制动缆绳3的装置，以便减缓其回绕。

滚筒2可以是圆柱形或圆锥形/截头锥体形状(如附图所示，其中缆绳3围绕它的侧向圆锥形部分2a卷绕)，或者是其他形状，同时仍在本文要求的保护范围内。

优选地，滚筒2还一体地安装在主轴8上，主轴8沿着主轴线a延伸(并限定主轴线a)。

根据本发明，用于工具的平衡器1包括测量换能器9，用于测量与滚筒2绕主轴线a的旋转相关的至少一个参数。

此外，平衡器1包括用于向换能器9供应电能的组件10。

换能器9的存在使得从这一点开始实现设定的目的成为可能，因为与滚筒2的旋转相关的数据的获取使得能够获得关于平衡器1的磨损/劣化状况以及总体上关于其可靠性的信息。

特别地，虽然不排除其他实际解决方案，但是在优选实施例中，换能器9是编码器，适于测量滚筒2绕主轴线a的旋转和/或转数。更一般地，编码器用于测量滚筒2的角位置，该角位置由于滚筒2绕主轴线a的旋转而是可变的。

进一步参考优选实施例，用于供应电能的组件10包括电容器11，该电容器11适于积聚电能并将其传输到换能器9。因此，电容器11用于累积以各种方式获得的电能，并且它可以由内部或外部电源供电；在任何情况下，该电能然后被逐渐传输到换能器9，从而使其能够完全运行。向电容器11供电的任何方法在任何情况下都应该被认为保持在本文要求的保护范围内。电容器11可以安装在电子卡11a上，电子卡11a设置有其他部件和附件，例如举例来说充电控制芯片11b。

更一般地，应当注意，换能器9本身可以以任何方式(即，即使不使用电容器11)供电，并且例如通过外部电源供电，例如通过将其连接到干线电源，或者通过为平衡器1提供电子或其他类型的蓄电池，在任何情况下都被置成与换能器9操作性连接。

在本发明的应用的优选但非限制性的实施例中，用于供应电能的组件10包括用于回收和/或转换在滚筒2旋转期间(或更一般地在平衡器1本身运行期间)产生的能量的一部分的设备。

选择使用这种设备被发现具有毫无疑问的实际意义，因为它使换能器9有效地自给自足，并且它消除了为其电源提供特定装置和装备的需要。

应该注意的是，该设备可以是任何类型的，并且特别是它可以被设计用于回收和/或转换在滚筒2旋转期间产生的任何形式的能量，无论是热能、光能、机械能等。

在任何情况下都不限制本发明的应用的具有重要实际意义的实施例中，该设备包括将在滚筒2旋转期间产生的机械能转换成电能的转换器12。

应该注意的是，在正常运行过程中，无论在缆绳3被解绕(在联接到弹簧夹5的工具的重量下和/或借助于操作者的动作)时还是在被卷绕(由弹簧4的弹性反作用力引起)时，滚筒2都旋转：因此，在所有这些情况下，一部分机械能被转换器12转换成电能，转换器12例如可以是发电机或其他高速马达(或类似物)。

应该强调的是，在优选实施例中，转换器12向电容器11供电，如已经看到的，电容器11又向换能器9传输电能。然而，不排除将从转换器12获得的电能传输到换能器9的其他方法。

转换器12以任何方式与主轴8相关联，直接或间接，但仍保持在本文要求的保护范围内。

在优选实施例中，根据本发明的用于工具的平衡器1方便地包括齿轮装置13，该齿轮装置13置于主轴线a(主轴8)和转换器12的输入轴之间，用于改变(并且优选增加)转数。

特别地，在可能的实施例中，该实施例是说明性的，并且不限制本发明的应用，装置13包括：滚筒2的侧向带，该侧向带设置有相应的齿部2b(为了简单起见，仅在图4中示出)；以及与齿部2b啮合的齿轮14。

齿轮14键接在平行于主轴线a(主轴8)的辅助轴15上，并且布置成直接或间接地与转换器12的输入轴连通。

在转换器12和齿轮14和/或主轴线a之间可以置入另外的带齿元件。

有利的是，平衡器1包括电子数据处理模块，该电子数据处理模块至少适于获取和处理由换能器9检测到的数据。

这种电子数据处理模块可以有效地成为结合在换能器9中的或者在任何情况下结合在平衡器1中(在平衡器1的部件之一中)的电子控制器或其他电子单元。然而，不排除在平衡器1中实施可重编程或不可重编程的其他类型的硬件平台的可能性，所述硬件平台设置有或不设置有微处理器，并结合或定义上述电子模块。

具体地，电子模块设置有指令，以便基于滚筒2绕主轴线a的转数来确定缆绳3的解绕和卷绕循环的数量和/或缆绳3的绝对位置。

一个解绕和卷绕循环是指缆绳3进行一轮解绕和回绕(返回)，并且即使缆绳3在单轮内没有完全解绕，也可以被计入。

事实上，在任何情况下，处理模块都能够基于由换能器9执行的对滚筒2绕其自身主轴线a的旋转的测量来确定循环的数量。

监测循环数量(并且通常是从缆绳3的任何一点和/或从弹簧夹5移动的距离)是非常重要的，因为通过比较在足够数量的平衡器1上获得的类似信息，并考虑故障和崩溃的报告，可以确定平衡器1的平均可靠性。这显然使正确地规划预防性维护计划成为可能。

除了上述内容之外，或者作为上述内容的替代，处理模块可以设置有指令，以便基于滚筒2绕主轴线a的转数来确定弹簧4的预加载力。

弹簧4的预加载实际上还与滚筒2(弹簧4卷绕在滚筒2上)的旋转相关联，并且因此借助于换能器9，也可以获得关于该参数的有用信息，尤其是当平衡器1包括用于调节预加载的装置时。

事实上，执行了初始校准，由此在弹簧4的预加载状态和编码器(优选为绝对编码器)的旋转之间建立关联。通过校准，则可以确定由弹簧4产生的弹性反作用力的值，并且这使得可以辨别任何过载或预加载的突然丧失。同样，然后这些信息可以用来进行预防性维护。

当然，根据本发明的用于工具的平衡器1包括至少一个存储单元，该至少一个存储单元适于存储由换能器9检测到的数据。

存储单元的电路(可以是常规的)优选地被配置为即使在没有电能的情况下也能正确地保持所存储的数据，以便在电容器11的电荷丢失时防止数据的丢失。

方便地，根据本发明的平衡器1包括与存储单元相关联的至少一个用户界面；用户界面被配置成使得有可能将操作者提供的信息存储在存储单元中。

例如，在平衡器1的测试(或每次测试)期间输入一些信息，例如测试的序列号和日期。

有利地，根据本发明的平衡器1包括至少一个收发器模块16(例如，安装在电子板11a上的芯片)。收发器模块16与换能器9和/或与存储单元和/或与电子处理模块相关联。收发器模块16可以是常规的，并且优选地但不排他地，能够建立与互联网的连接，以便通过互联网传输数据。例如，为了允许收发器模块16执行其功能，可以存在连接到干线电源的数据转换系统。

在任何情况下，收发器模块16被配置成与远程数据库和/或远程电子处理单元建立通信会话，至少用于换能器9所检测到的数据的远距离发送。

远程数据库和远程电子单元可以例如位于制造平衡器1的公司(或者在任何情况下由该平衡器1的公司管理)，使得该公司可以在安装在不同环境中的多个平衡器1上积累数据，获得统计数据，并对部件的寿命和可靠性进行预测，以便最好地制定预防性维护计划和/或采取必要的对策来延长平衡器1本身的寿命。

应当注意，作为电子处理模块的替代或补充，远程电子单元同样可以执行已经针对电子处理模块描述的功能。

方便地，根据本发明的平衡器1包括温度传感器，以监测周围环境状况。

在具有重要实际意义的实施例中，平衡器1包括加速度计，该加速度计适于测量缆绳3和/或滚筒2的加速度曲线(和/或检测与其相关联的部件的任何振动)。

温度传感器和/或加速度计又可以与存储单元、与电子数据处理模块和/或与收发器模块16相关联，以便能够存储、处理和/或传输它们所获取的数据。

同样应该注意的是，上述部件中的其他部件(温度传感器、加速度计等)，以及换能器9，可以由电容器11和/或由回收和/或转换设备直接或间接供电，以保持平衡器1的能量消耗低(或甚至为零)。

因此，根据本发明的平衡器的运行从以上段落的讨论中变得明显。

根据本身已知的方法，并且例如借助于钩子6，平衡器1可以悬挂在房间的天花板(或墙壁)上，在该房间中，操作者希望利用任何类型的工具来实施活动。

该工具实际上可以暂时联接到弹簧夹5，弹簧夹5安装在缆绳3的一端，该缆绳3又可以至少部分地从卷筒2上解绕，以便将弹簧夹5移动到操作者可触及的范围内。

在实施活动的过程中，弹簧4的弹性反作用力可以补偿工具的重量，从而便于操作者的工作。替代地，或者除了这种功能之外，弹簧4的弹性反作用力可以决定在活动结束时缆绳3的回绕。这可以发生在弹簧夹5与工具脱离之后，或者实际上使它们相互联接之后，在这种情况下，平衡器1的功能是将工具适当地返回到预定的搁置位置并将其保持在那里。

在任何情况下，缆绳3的解绕和回绕对应于滚筒2(缆绳卷绕在滚筒2上)的旋转(以及滚筒2一体地安装在其上的主轴8的旋转)。

即使在打算给弹簧4提供确定的预加载，或者随后改变该确定的预加载时，也存在滚筒2围绕主轴线a的旋转，因为弹簧4在任何情况下都卷绕在主轴8上。

因此，滚筒2的旋转程度和/或其转数被换能器9测量，这因此使得能够以实用和简单的方式获得关于平衡器1的运行和可靠性的基本信息。

事实上，已经示出了关于转数的信息如何使得能够发现和跟踪缆绳3的卷绕和解绕循环次数，以及更简单地说，即时的缆绳3的位置。此外，借助于换能器9，可以知道施加在弹簧4上的预加载力。

首先，换能器9因此使得有可能获得关于平衡器1的当前状况的信息(缆绳3的位置、施加在弹簧4上的力等)，这出于各种原因是有用的(甚至仅仅是为了在适合的显示器上查看信息)。滚筒2的旋转速度也可以通过换能器9容易地获得。

除了准确的数据之外，上述信息一旦被汇总并与关于发生任何故障和劣化的信息相关联，特别是当与从其他平衡器1获得的信息进行比较时，就具有关键的相关性。

事实上，以这种方式，可以得出系统可靠性和部件平均寿命的主要指标，显然包括根据它们或多少的正常使用(regularuse)而定。

当平衡器1还包括诸如加速度计和温度传感器之类的其他测量部件时，显然可以获得进一步的信息，这些测量部件对于构建平衡器1随时间的行为的更详细的图像是有用的，该图像也是根据特定模式和使用条件而定。

这种信息实际上是自动收集的，并提供给相关方，而不需要使用平衡器1的人的任何具体干预，从而将这些人从他们通常不想要并且不构成他们正常活动的一部分(并且很可能他们会忽略执行)的责任中解放出来。

应当注意，显然，本发明还允许对任何滥用进行指示，例如当换能器9提供频繁且过多动作的指示以调节弹簧4的预加载时，或者当加速度计检测到过快的返回行程时，其结果将可能是弹簧夹5猛烈冲击在壳体7上。

同样，这些信息使得重要的分析成为可能，例如推断故障或损坏的原因。

所有信息都可以有效地存储在存储单元中和/或供远程用户使用，该远程用户可以访问远程数据库和/或远程电子处理单元，平衡器1通过收发器模块16功能性地连接到该远程电子处理单元。

并行地，选择在不使用外部能源的情况下给换能器9供电是极其重要的。

事实上，以这种方式，无需向所需的电气/电子部件提供特定的电源就可以获得上述特殊的功能，并且因此在任何情况下都可以保持系统的低成本和低能耗，并确保易于安装和使用。

这种结果可以通过电容器11获得，电能由用于回收和/或转换在滚筒2旋转期间产生的机械能的一部分的设备提供给电容器11，或者甚至以另一种方式提供，但仍然在本文要求的保护范围内。

因此，已经表明，平衡器1借助于测量换能器9及其用于供应电能的组件10，使得监测其一个或更多个部件的可靠性和磨损/劣化状态成为可能。

这种监测是自动进行的，不需要电源为其供能。

由换能器9(以及可能存在的其他部件)收集的数据使得有可能监控其各种运行和功能参数，同时确保计划有效的预防性维护行动的可能性。

此外，后一种活动可以远程有效地进行。

如此设想的本发明容许多种修改和变化，所有修改和变化都在所附的权利要求的范围内。此外，所有的细节可以被其他的、在技术上等效的要素代替。

在所示的实施例中，与具体示例相关示出的各个特性实际上可以用存在于其他实施例中的其他不同特性代替。

在实践中，所采用的材料以及尺寸可根据要求和现有技术是任意的。

在任何权利要求中提及的技术特征后面是附图标记的情况下，这些附图标记被包括的唯一目的是增加权利要求的可理解性，并且因此，此类附图标记对由此类附图标记以示例方式表示的每个元素的解释不具有任何限制作用。

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