DD221720A1

DD221720A1 - SELECTIVE HOOK LOAD MEASURING EQUIPMENT FOR HOISTS

Info

Publication number: DD221720A1
Application number: DD26074584A
Authority: DD
Inventors: Siegfried Dipl-Ing Ohnrich; Karlheinz Dipl-Ing Schulze; Hans-Joachim Mueller
Original assignee: Ohnrich Siegfried Dipl Ing; Schulze Karlheinz Dipl Ing; Mueller Hans Joachim
Priority date: 1984-03-09
Filing date: 1984-03-09
Publication date: 1985-05-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine selektive Hakenlastmesseinrichtung fuer Hebezeuge zur Ermittlung der tatsaechlichen Belastung. Sie ist insbesondere bei E-Zuegen, Hubwerken und Kranen zur stoerungsfreien Erfassung der angeschlagenen Last anwendbar. Mit der Erfindung soll eine robuste, zuverlaessige und weitgehend wartungsfreie Hakenlastmesseinrichtung geschaffen werden. Es liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lastmessglied nach festkoerpermechanischen Erkenntnissen so zu gestalten, dass definierte Belastungszonen entstehen, von denen durch Dehnungsmessstreifen Messgroessen hoher Genauigkeit abnehmbar sind. Dazu wird in der Mitte des Lastmessgliedes zwischen den beiden Befestigungen ein kreisrunder Durchbruch angeordnet, um den herum querschnittsverjuengende Ausnehmungen vorgesehen sind. Es entstehen Zonen maximaler positiver und negativer Dehnung, von denen die erforderlichen Belastungsgroessen abgenommen werden. Das Zugmessglied wird im unteren Bereich durch einen Selektor seitlich stabilisiert, der Freiheitsgrad in vertikaler Richtung bleibt jedoch bestehen. Der Einbau der erfindungsgemaessen Einrichtung erfolgt vorzugsweise in der Hebezeugtraverse. Fig. 2The invention relates to a selective hook load measuring device for hoists for determining the actual load. It is particularly applicable to E-trains, hoists and cranes for trouble-free detection of the ailing load. With the invention, a robust, reliable and largely maintenance-free hook load measuring device is to be created. It is the object of the invention to design a load-measuring element according to solid-state mechanical findings in such a way that defined stress zones are created, from which strain gauges of high accuracy can be removed. For this purpose, a circular opening is arranged in the middle of the load-measuring member between the two fasteners, are provided around the querschnittsverjuengende recesses. It creates zones of maximum positive and negative elongation, from which the required load sizes are removed. The Zugmessglied is laterally stabilized in the lower area by a selector, the degree of freedom in the vertical direction remains. The installation of the inventive device is preferably carried out in the hoist cross member. Fig. 2

Description

- 1 Anwendungsgebiet der Erfindung;- 1 application of the invention;

Die Erfindung betrifft eine selektive Hakenlastmeßeinrichtung für Hebezeuge zur Ermittlung der tatsächlichen BeIastung. Sie ist insbesondere bei Ε-Zügen, Hubwerken und Kranen zur störungsfreien Erfassung der angeschlagenen Last anwendbar.The invention relates to a selective Hakenlastmeßeinrichtung for lifting equipment for determining the actual BeIastung. It is particularly applicable to Ε-trains, hoists and cranes for trouble-free detection of the posted load.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:Characteristic of the known technical solutions:

Es ist eine Lastmeßeinrichtung (DE-OS 2823401) bekannt, bei der ein Zugmeßstab in der Traverse eines Hebezeuges angelenkt wird. Er weist mittig einen Durchbruch auf, der als Langloch ausgebildet ist und an dessen Wandung vier in Brücke geschaltete Dehnungsmeßstreifen angeordnet sind. Nachteilig wirkt sich dabei die unzweckmäßige Gestaltung des Zugmeßstabes aus, wodurch keine optimalen Meßwerte zu erwarten sind. Sie sind meist zu niedrig, weshalb die Meßverstärker empfindlicher eingestellt werden müssen. Als Folge dieser Maßnahme reagiert die Lastmeßeinrichtung stärker auf Drifterscheinungen der Meßschaltelemente, wodurch das Meßergebnis verfälscht wird.It is a load measuring device (DE-OS 2823401) is known in which a Zugmeßstab is articulated in the traverse of a hoist. He has centered on a breakthrough, which is designed as a slot and on the wall of four connected in bridge strain gauges are arranged. A disadvantage is the inappropriate design of the Zugmeßstabes, whereby no optimal measurements are to be expected. They are usually too low, which is why the measuring amplifier must be set more sensitive. As a result of this measure, the load measuring device reacts more strongly to drift phenomena of the Meßschaltelemente, whereby the measurement result is falsified.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Hubhöhe um den Abstand zwischen den beiden Bohrungen für die Anlenkpunkte des Zugmeßstabes reduziert wird.Another disadvantage is that the lifting height is reduced by the distance between the two holes for the articulation points of Zugmeßstabes.

Ziel der Erfindung:Object of the invention:

Es ist Ziel der Erfindung, eine robuste und wartungsarme Hakenlastmeßeinrichtung zu schaffen, die Hebezeuge zuverlässig vor zu hohen Beanspruchungen schützt und im Zusammenwirken mit bereits bekannten elektronischen Bewertungsschaltungen die am Haken angeschlagene Last klassiert. Sie soll universell einsetzbar und zur Nachrüstung bestehender Anlagen geeignet sein. Die Hubhöhe darf nicht beeinträchtigt werden.It is an object of the invention to provide a robust and low-maintenance hook load measuring device that reliably protects hoists against excessive loads and classifies the load hooked on the hook in cooperation with previously known electronic evaluation circuits. It should be universally applicable and suitable for retrofitting existing systems. The lifting height must not be impaired.

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Darlegung des Wesens der Erfindung:Explanation of the essence of the invention:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hakenlastmeßeinrichtung für Hebezeuge zu entwickeln, bei der durch ein Lastmeßglied mittels Dehnungsmeßstreifen mit hoher Selektivität die zu messende Größe erfaßt wird und parasitäre Einflüsse auf den Meßwert unter der zulässigen Fehlergrenze bleiben. Das Lastmeßglied ist dabei so auszubilden, daß definierte Zonen maximaler positiver und negativer Dehnung mit deutlichen belastungsabhängigen Erscheinungen, die meßbar sind, entstehen. Die Anordnung des Lastmeßgliedes muß dabei so erfolgen, daß keine Hubhöheneinschränkung eintritt.The invention has for its object to develop a Hakenlastmeßeinrichtung for lifting equipment, in which by means of strain gauges by means of strain gauges with high selectivity, the quantity to be measured is detected and parasitic influences on the measured value below the allowable error limit. The load measuring element is designed in such a way that defined zones of maximum positive and negative elongation with distinct load-dependent phenomena that are measurable arise. The arrangement of the load measuring element must be made so that no Hubhöheneinschränkung occurs.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Zugmeßglied an seiner oberen Bohrung in der Traverse des Hebezeuges aufgehangen und an seiner unteren Bohrung das Zugorgan angelenkt wird. Ein an der Traverse befestigter Selektor ist mit dem unteren Bereich des Zugmeßgliedes verbunden und fixiert ihn in der Traverse in einer horizontalen Zwangslage, während in vertikaler Richtung eine ungehinderte Längung möglich ist. Dabei wird das mit der oberen Bohrung im Zugmeßglied gebildete Gelenk ausgeschaltet, während das Gelenk zwischen unterer Bohrung und Zugorgan wirksam bleibt. Dadurch kann das Zugraeßglied zum Erreichen einer maximalen Hubhöhe in der Traverse so hoch angeordnet werden, daß sich die untere Bohrung mit ihrer Mittellinie in einem definierten Abstand unterhalb der Schwenkachse der Traverse befindet.According to the invention the object is achieved in that a Zugmeßglied suspended at its upper bore in the traverse of the hoist and at its lower bore the tension member is articulated. A selector fastened to the cross member is connected to the lower portion of the Zugmeßgliedes and fixes it in the traverse in a horizontal predicament, while in the vertical direction unhindered elongation is possible. In this case, the joint formed with the upper hole in the Zugmeßglied is turned off while the joint between the lower bore and tension member remains effective. As a result, the Zugraeßglied can be arranged to reach a maximum lifting height in the crosshead so high that the lower bore with its center line is located at a defined distance below the pivot axis of the crosshead.

Die Form des Zugmeßgliedes wird nach festkörpermechanischen Gesichtspunkten optimal gestaltet. Ein Überschreiten der zulässigen Beanspruchungen des eingesetzten Werkstoffes darf in keinem Bereich erfolgen. Die Anordnung der Dehnungsmeßstreifen ist im Durchbruch des Zugmeßgliedes auf der Grundlage der auftretenden Spannungen bei den an die erforderliche Tragkraft angepaßten ZugmeßgliedernThe shape of the Zugmeßgliedes is optimally designed according Festkörpermechanischen aspects. Exceeding the permissible stresses of the material used must not be made in any area. The arrangement of the strain gauges is in the breakthrough of the Zugmeßgliedes on the basis of the stresses occurring in the adapted to the required load capacity Zugmeßgliedern

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in den Bereichen der maximalen positiven und negativen Dehnung vorgesehen« Um den Durchbruch werden Ausnehmungen definierter Größe zur Querschnittsverringerung so angeordnet, daß die Punkte der maximalen positiven Dehnung symmetrisch rechtwinklig zur Längsachse des Zügmeßgliedes in der Mittellinie des Durchbruchs entstehen. Die Punkte der maximalen negativen Dehnungen liegen ebenfalls symmetrisch zur Längsachse der Zugmeßlasche mit einem Winkel gegen die Längsachse geneigt. Der Winkel <c ist abhängig von der jeweiligen Form des Zugmeßgliedes und beträgt 0° bis 25°. Die vier Dehnungsmeßstreifen werden als volle Brücke geschaltet. Zur Kompensation der Temperatureinflüsse auf den elektrischen Widerstand der Dehnungsmeßstreifen ist es erforderlich, entsprechende Widerstände zwischenzuschalten. Die Symmetrierung des elektrischen Widerstandes auf den Wert Null erfolgt unter der Wirkung der Tara-Grundmasse. Die Meßgrößen werden einer elektronischen Auswerteeinheit zugeführt. Der Durchbruch wird beiderseitig durch Abdeckungen gegen störende Einflüsse geschützt. Die Dehnungsmeßstreifen stehen mit dem oberhalb des Meßgliedes außerhalb des sensitiven Bereiches befestigten Anschlußkasten leitungsmäßig in Verbindung.provided in the regions of maximum positive and negative elongation. Around the aperture, recesses of defined size for reduction in cross-section are arranged such that the points of maximum positive elongation symmetrically perpendicular to the longitudinal axis of Zügmeßgliedes arise in the center line of the aperture. The points of maximum negative strains are also inclined symmetrically to the longitudinal axis of the Zugmeßlasche at an angle to the longitudinal axis. The angle <c depends on the particular shape of the Zugmeßgliedes and is 0 ° to 25 °. The four strain gauges are switched as a full bridge. To compensate for the effects of temperature on the electrical resistance of the strain gauges, it is necessary to interpose corresponding resistors. The symmetrization of the electrical resistance to zero takes place under the effect of the tare base. The measured variables are fed to an electronic evaluation unit. The breakthrough is protected on both sides by covers against disturbing influences. The strain gauges are in line with the attached above the measuring element outside the sensitive area terminal box.

Die erfindungsgemäße Einrichtung hat den Vorteil, daß eine hohe Meßgenauigkeit erzielt wird. Parasitäre Einflüsse aus Reibung oder schräger Krafteinleitung bleiben unwirksam. Die maximale Hubhöhe wird durch die besondere Anordnung des Zugmeßgliedes nicht reduziert.The device according to the invention has the advantage that a high measurement accuracy is achieved. Parasitic influences from friction or oblique force application remain ineffective. The maximum lifting height is not reduced by the special arrangement of Zugmeßgliedes.

Mit der optimalen Gestaltung des Zugmeßgliedes werden eindeutige Belastungsverhältnisse unterhalb der Proportionalitätsgrenze geschaffen, die verwertbare Meßgrößen liefern. Es ist möglich, bereits vorhandene Hebezeuge mit der erfindungsgemäßen Einrichtung nachzurüsten.With the optimal design of the Zugmeßgliedes unique load ratios are created below the proportionality limit that deliver usable measurements. It is possible to retrofit existing hoists with the device according to the invention.

AusführungsbeispielίAusführungsbeispielί

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. The accompanying drawings show:

Fig. 1: ein Zugmeßglied in der Gesamtansicht, Fig. 2: die Anordnung des Zugmeßgliedes in der Traverse des Hebezeuges, Fig. 3: das Schaltbild der Dehnungsmeßstreifen.Fig. 1: a Zugmeßglied in the overall view, Fig. 2: the arrangement of the Zugmeßgliedes in the traverse of the hoist, Fig. 3: the circuit diagram of the strain gauges.

Das Zugmeßglied 1 weist nach Fig. 1 eine obere und eine untere Bohrung 2 und 3 auf. Dazwischen ist mittig der gleichfalls als Bohrung ausgebildete Durchbruch 4 vorgesehen. Die Bohrungen 2 und 3 sowie der Durchbruch 4 befinden sich gemeinsam auf einer flittelsenkrechten. Um den Durchbruch 4 sind an den beiden vertikalen Außenkanten des Zugmeßgliedes 1 je zwei Ausnehmungen 5 zur Querschnittsverringerung symmetrisch angeordnet. Abmessungen und Form des Zugmeßgliedes 1 werden nach festkörper-mechanischen Gesichtspunkten so gestaltet, daß in keinem Bereich eine Überschreitung der zulässigen Beanspruchungen des eingesetzten Werkstoffes erfolgen kann. Im Bereich der Ausnehmungen bestehen alternierend Zonen mit positiver und negativer Dehnung annähernd gleicher zahlenmäßiger Größe, Die Abmessungen werden in Abhängigkeit von der möglichen maximalen Belastung so gewählt, daß eine Auslastung des vergüteten Werkstoffes unterhalb der Proportionalitätsgrenze erfolgt.The Zugmeßglied 1, according to Fig. 1 has an upper and a lower bore 2 and 3. In between, the breakthrough 4, which is also designed as a bore, is provided in the center. The holes 2 and 3 and the opening 4 are located together on a vertical plane. To the breakthrough 4 are arranged symmetrically symmetrical to the two vertical outer edges of the Zugmeßgliedes 1 two recesses 5 for cross-sectional reduction. Dimensions and shape of the Zugmeßgliedes 1 are designed according to solid-mechanical point of view, that in any area can exceed the allowable stresses of the material used. In the region of the recesses alternating zones with positive and negative elongation of approximately the same numerical size, the dimensions are chosen depending on the possible maximum load so that a utilization of the coated material below the proportional limit occurs.

Die Anordnung des Zugmeßgliedes 1 in einer Traverse 6 des Ε-Zuges ist nach Fig. 2 dargestellt. Durch einen · Bolzen 7 wird das Zugmeßglied 1 an seiner oberen Bohrung 2 mit der Traverse 6 verbunden. Ein Bolzen 8 verbindet das Zugmeßglied 1 an seiner unteren Bohrung 3 mit dem Keilseilschloß 9. Er hat gegenüber der Traverse 5 einen ausreichenden Spielraum, um Nebenwirkungen auszuschließen, die das Meßergebnis verfälschen könnten.The arrangement of the Zugmeßgliedes 1 in a traverse 6 of the Ε-train is shown in FIG. 2. By a bolt 7, the Zugmeßglied 1 is connected at its upper bore 2 with the cross member 6. A bolt 8 connects the Zugmeßglied 1 at its lower bore 3 with the wedge cable lock 9. He has compared to the traverse 5 sufficient scope to exclude side effects that could distort the measurement result.

Das untere Ende des Zugmeßgliedes 1 wird durch den Selektor 10 über die an der Traverse 6 angebrachten Klemme tue Ice 11 so in seiner Lage fixiert, daß Schwenkbewegungen um den durch den oberen Bolzen 7 gebildeten Drehpunkt ausgeschlossen sind und die funktionsbedingte Längenänderung desrZugmeßgliedes 1 nicht behindert wird· Das untere, durch den Bolzen 8 gebildete Gelenk bleibt wirksam· Das hat zur Folge, daß das Zugmeßglied 1 mit seiner oberen Bohrung 2 in der Traverse 6 oberhalb der durch die Mittellinie der Drehzapfen gebildeten Schwenkachse angebracht werden kann· Dadurch befindet sich der durch den Bolzen 8 gebildete Aufhängepunkt für das Keilseilschloß 9 in einer solchen Position, die eine Gewährleistung der maximalen Hubhöhe sichert·The lower end of the Zugmeßgliedes 1 is fixed by the selector 10 via the attached to the crossbar 6 clamp tue Ice 11 in its position that pivoting movements are excluded by the pivot pin formed by the upper pin 7 and the functionally induced change in length desrZugmeßgliedes 1 is not hindered · The lower hinge formed by the pin 8 remains effective · This has the consequence that the Zugmeßglied 1 can be mounted with its upper bore 2 in the crossmember 6 above the pivot axis formed by the center line of the pivot pin · This is the through Bolt 8 formed suspension point for the wedge cable lock 9 in such a position that ensures a guarantee of the maximum lifting height ·

Der Selektor 10 besteht aus einem relativ dünnen Federstahl· Es ist jedoch auch möglich, beiderseits des parallele Außenkanten aufweisenden Zugmeßgliedes 1 je eine an der Traverse 6 befestigte Führungsrolle anzuordnen· | Die vier Dehnungsmeßstreifen 12 bis 15 werden an der IVandung des Durchbruches 4 in den Bereichen der maximalen positiven und negativen Dehnung angeordnet. Die Punkte der maximalen positiven Dehnung liegen infolge der Ausnehmungen 5 symmetrisch rechtwinklig zur Längsachse des Zugmeßgliedes 1 in der Mittellinie des Durchbruches 4, die Punkte der maximalen negativen Dehnung liegen ebenfalls symmetrisch zur Längsachse des Zugmeßgliedes 1, sie sind jedoch mit einem Winkel o£ gegen die Längsachse geneigt· Der Winkel c£ beträgt in Abhängigkeit von den spezifischen Bedingungen zwischen 0 und 25 · Die Anordnung der Dehnungsmeßstreifen 12 bis 15 in diesen Punkten gewährleistet das Erzielen eines hohen Meßeffektes bei der Einhaltung einer Werkstoffbeanspruchung ohne wesentliche Kriecheinflüsse. Die Schaltungsanordnung der Dehnungsmeßstreifen ist nach Fig· 3 dargestellt· Sie sind als volle Brücke geschaltet.The selector 10 is made of a relatively thin spring steel. However, it is also possible to arrange one guide roller attached to the traverse 6 on each side of the tension measuring member 1, which has parallel outer edges The four strain gauges 12 to 15 are placed at the junction of the aperture 4 in the regions of maximum positive and negative elongation. The points of maximum positive strain are due to the recesses 5 symmetrically at right angles to the longitudinal axis of the Zugmeßgliedes 1 in the center line of the opening 4, the points of maximum negative strain are also symmetrical to the longitudinal axis of the Zugmeßgliedes 1, but they are at an angle o £ against the Longitudinal axis inclined · The angle c £ is between 0 and 25 depending on the specific conditions · The arrangement of the strain gages 12 to 15 in these points ensures the achievement of a high measuring effect in the maintenance of a material stress without significant creep influences. The circuit arrangement of the strain gauges is shown in FIG. 3. They are connected as a full bridge.

Im Anschlußkasten 16, der über den Tragstab 17 mit dem oberen Bereich des Zugmeßgliedes 1 verbunden ist, sindIn the connection box 16, which is connected via the support rod 17 with the upper portion of the Zugmeßgliedes 1, are

Klemmplatte und Abgleichwiderstände zur elektrischen Symmetrierung und Empfindlichkeitsanpassung angeordnet. Zur Kompensation der Temperatureinflüsse werden entsprechende Kompensationsschaltungselemente unmittelbar neben den Dehnungsmeßstreifen 12 bis 15 im Durchbruch 4 vorgesehen. Der Durchbruch 4 wird beiderseitig durch die Deckel 18 und 19 abgeschlossen. Um eine möglichst hohe Schutzwirkung zu erzielen, ist es vorteilhaft, zusätzlich eine elastische Dichtmasse, wie beispielsweise Silikonkautschuk, zu verwenden. Der Deckel 18 weist eine öffnung mit einem zum Anschlußkasten 16 führenden Kabelkanal 20 auf.Clamp and balancing resistors arranged for electrical balancing and sensitivity adjustment. To compensate for the effects of temperature corresponding compensation circuit elements are provided immediately adjacent to the strain gauges 12 to 15 in the opening 4. The opening 4 is closed on both sides by the lid 18 and 19. In order to achieve the highest possible protective effect, it is advantageous to additionally use an elastic sealing compound, such as silicone rubber. The lid 18 has an opening with a cable channel 20 leading to the connection box 16.

Claims

Invention claim:

1. Selective Hakenlastmeßeinrichtung for lifting equipment with a Zugmeßglied, each having a hole above for attachment to a fixed point of the traverse and below for connection to a tension member for the load-receiving means and between the upper and lower bore a breakthrough is arranged on the wall of four are provided in bridge connected strain gauges, which are connected via fitting members with an electronic evaluation unit, from which a Hubwerksbeeinflussung and a load indicator is provided, characterized in that the arrangement of the Deh¬ nungsmeßstreifen (12 to 15) on the wall of a circular trained Breakthrough (4) are provided in the areas of greatest positive and negative elongation and the Zugmeßglied (1) in the lower region by a fixed to the crossbar (G) selector (10) relative to the crossmember (6) pendulum-resistant and friction in the vertical lengthable disposed is · Vi

2. Selective Hakenlastmeßeinrichtung according to item 1, characterized in that the measuring element (1) around the opening (4) cross-section defining recesses (5) load-dependent size and shape

3. Selective Hakenlastmeßeinrichtung according to the points and 2, characterized in that the two points of the maximum positive strains symmetrically arranged at right angles to the longitudinal axis of the Zugmeßgliedes (1) in the center line of the aperture (4) and the two points of maximum negative strains symmetrical to the longitudinal axis of the Zugmeßgliedes (1) are inclined by the angle oC against the longitudinal axis and the

Angle «: depending on the load between 0 ° and 25 °«

4 » Selective Hakenlastmeßeinrichtung according to the points 1 to 3, characterized in that the given with the upper pin (7) suspension of Zugmeßgliedes (1) above and with the lower bolt (8) given suspension for receiving the lifting member below the pivot axis of Traverse (6) is arranged.

5. Selective Hakerilastraeßeinrichtung according to points 1 to 4, characterized in that the connection box (16) for the strain gauges (12 to 15) above the Zugmeßgliedes (1) is arranged in the sensitive area.

For this 2 sheets of drawings