DE1041669B

DE1041669B - Overload protection for jib cranes, especially with a rotating upper part

Info

Publication number: DE1041669B
Application number: DEM28902A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Heinz Roemmelt
Original assignee: Mohr und Federhaff AG
Current assignee: Mohr und Federhaff AG
Priority date: 1955-11-28
Filing date: 1955-11-28
Publication date: 1958-10-23

Description

DEUTSCHESGERMAN

&L.35L· 3/16& L.35L 3/16

INTERNAT. KL. B 66 CINTERNAT. KL. B 66 C

PATENTAMTPATENT OFFICE

M 28902 XI/35L·M 28902 XI / 35L

ANMEIDEIiG: 28. NOVEMBER 1955AVOIDANCE: NOVEMBER 28, 1955

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 23. O KTO B ER 1958NOTICE
THE REGISTRATION
AND ISSUE OF THE
EDITORIAL: 23. O KTO B ER 1958

Die Erfindung bezieht sich auf den Überlastungsschutz für Auslegerkrane, insbesondere solche mit drehbarem Oberteil.The invention relates to overload protection for jib cranes, especially those with rotatable upper part.

Zur Sicherung von Kranen, insbesondere Auslegerdrehkranen, gegen Überlastung und die damit verbundene Kippgefahr ist eine Reihe von Mitteln bekanntgeworden. Im einfachsten Falle wird ein Ende des Lastseiles mit einer Federwaage verbunden und die Überschreitung eines vorher eingestellten Federweges entsprechend der größten zulässigen Last zum Ausschalten des Hubwerkes benutzt. Wo dies nicht möglich ist, werden vielfach federbelastete Seilablenkwaagen benutzt. Bei Auslegerkranen mit veränderlicher Ausladung, insbesondere sogenannten Turmdrehkranen oder Wippkranen, muß außer der angehängten Last auch die veränderliche Ausladung, also das Lastmoment gemessen und begrenzt werden. Hierzu werden beispielsweise Überlagerungsgetriebe benutzt, die die Belastung mit der jeweils zulässigen Ausladung in Beziehung bringen und das Hubwerk bzw. Wippwerk im Falle der Gefahr abschalten. Solche Getriebeanordnungen sind vielteilig, umständlich und kostspielig und lassen sich vor allem nachträglich nicht oder nur unter großen Schwierigkeiten einbauen. Auch ist es vielfach nicht möglich, einen eindeutigen Angriffspunkt für die Messung der Last zu finden. Zudem vernachlässigen die Messungen das veränderliche Eigengewichtsmoment des Wippauslegers und der mit dem Ausleger verbundenen beweglichen Teile sowie den Einfluß der Beschleunigungen, insbesondere der Dreh- und Fahrbeschleunigungen, des Winddruckes, etwaiger Schrägstellungen u. dgl., also die Gesamtheit der Einflüsse, die für die Kippgefahr maßgebend sind.To secure cranes, especially jib cranes, A number of means have become known against overloading and the associated risk of tipping over. In the simplest case, one end of the load rope is connected to a spring balance and the Exceeding a previously set spring travel corresponding to the greatest permissible load to switch off of the hoist used. Where this is not possible, spring-loaded rope scales are often used used. For jib cranes with a variable radius, especially so-called tower cranes or luffing cranes, in addition to the attached load, the variable radius must also be the load torque can be measured and limited. For this purpose, for example, superposition gears are used, which relate the load to the respective permissible radius and the hoist or switch off the luffing gear in the event of danger. Such gear arrangements are multi-part, cumbersome and expensive and, above all, cannot be installed afterwards or can only be installed with great difficulty. In many cases it is also not possible to find a clear point of application for measuring the load. In addition, the measurements neglect the changing dead weight of the luffing jib and the moving parts connected to the boom and the influence of the accelerations, in particular the rotational and driving accelerations, the wind pressure, any inclinations and the like The entirety of the influences that are decisive for the risk of tipping over.

Es sind außerdem Einrichtungen bekanntgeworden, bei denen der ganze drehbare Oberteil kippbar an der Drehsäule aufgehängt ist und sich gegen Federn abstützt, die ein Maß für das Kippmoment bilden. Andere Konstruktionen lagern das ganze Kranoberteil kippbar auf einer besonderen nachgiebigen Plattform in Verbindung mit einem gefederten Anschlag oder bilden eine Drehrolle durch eine Abstützung auf Federn als Meßorgan aus. In allen Fällen handelt es sich um schwere, aufwendige und kostspielige, teilweise auch gefahrbringende Konstruktionen. Eine nachträgliche Anordnung an einem vorhandenen Bauwerk ist bei diesen von vornherein ausgeschlossen.There are also devices are known in which the entire rotatable upper part tiltable on the Rotary column is suspended and supported against springs, which form a measure of the overturning moment. Other Constructions store the entire upper part of the crane on a special, flexible platform so that it can be tilted in connection with a spring-loaded stop or form a rotating roller through a support Feathers as a measuring element. In all cases it is difficult, complex and costly, in some cases also dangerous constructions. A subsequent arrangement on an existing structure is excluded from the start with these.

Die Erfindung geht von der an sich bekannten Anordnung zweier korrespondierender Kraftmeßeinrichtungen an geeigneten, symmetrisch zur senkrechten Mittelebene des drehbaren Teiles gelegenen Angriffspunkten aus und besteht darüber hinaus darin, daß Bauteile des Kranes selbst als Kraftmeßorgane herangezogen werden in Verbindung mit an sich bekannten überlastungsschutz für Auslegerkrane,
insbesondere mit drehbarem OberteilThe invention is based on the per se known arrangement of two corresponding force measuring devices at suitable points of application located symmetrically to the vertical center plane of the rotatable part and, moreover, consists in the fact that components of the crane itself are used as force measuring elements in connection with per se known overload protection for jib cranes,
especially with a rotatable upper part

Anmelder:Applicant:

Mannheimer Maschinenfabrik
Mohr & Federhaff A. G., MannheimMannheim machine factory
Mohr & Federhaff AG, Mannheim

Dipl.-Ing. Heinz Römmelt, Mannheim,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Heinz Roemelt, Mannheim,
has been named as the inventor

Mitteln zur Überlagerung (Mittelwertbildung) der Anzeigen beider Kraftmeßeinrichtungen, derart, daß für die Lastbegrenzung und bzw. oder Kippmomentbegrenzung der Mittelwert der beiden Meßwerte bzw. ein diesen Mittelwert proportionaler Wert herangezogen wird.Means for superimposing (averaging) the displays of both force measuring devices in such a way that for load limitation and / or overturning torque limitation, the mean value of the two measured values or a value proportional to this mean value is used.

Weitere Erfindungsmerkmale benennen geeignete Glieder für die Kraft- oder Momentenmessung, wie zwei symmetrische Stäbe desAusIegerfachwerkes, zwei Drehrollenlager oder Wippen für Drehrollenpaare, zwei korrespondierende Zug- oder Druckfasern in der Drehsäule.Further features of the invention name suitable members for force or torque measurement, such as two symmetrical bars of the jib framework, two Rotating roller bearings or rockers for rotating roller pairs, two corresponding tension or compression fibers in the Rotating column.

Als Meßorgan wird zweckmäßig ein an sich bekannter elektrischer Geber benutzt, der die zu messende Formänderung in einen proportionalen Spannungswert umsetzt und an einem geeigneten Meßgerät erkennbar bzw. für Schaltvorgänge verwertbar macht. Die Mittelwertbildung aus zwei solchen Spannungsmessungen erfolgt in an sich bekannter Weise, etwa dadurch, daß beide Geber hintereinandergeschaltet werden, so daß die beiden Meßspannungen sich addieren und der Summenwert gleich dem doppelten Mittelwert beider Meßspannungen wird.As a measuring element, a known electrical transmitter is expediently used, which is to be measured The change in shape is converted into a proportional voltage value and applied to a suitable measuring device makes recognizable or usable for switching operations. The averaging of two such voltage measurements takes place in a manner known per se, for example in that both encoders are connected in series so that the two measuring voltages add up and the sum value is twice that The mean value of both measuring voltages is.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und schematisch veranschaulicht. Es zeigtThe invention is illustrated by way of example and schematically in the drawing. It shows

Abb. 1 die Anordnung eines Überlastungsschutzes in einem normalen Drehkran mit Fachwerkausleger,Fig. 1 the arrangement of an overload protection in a normal slewing crane with truss boom,

Abb. 2 an einem Turmdrehkran mit veränderlicher Ausladung,Fig. 2 on a tower crane with a variable radius,

SOS 659/97SOS 659/97

Abb. 3 an der Drehrollenlagerung eines solchen ; Kranes,Fig. 3 on the rotating roller bearing of such; Crane,

Abb. 4 an in Wippen gelagerten Drehrollenpaaren undFig. 4 on pairs of rotating rollers mounted in rockers and

Abb. 5 an einem Säulenwippdrehkran.Fig. 5 on a pillar luffing crane.

Der nach der Erfindung benutzte elektrische Geber, der etwa induktiver Art sein kann, ist als bekannt vorausgesetzt und nicht besonders dargestellt, ebenso nicht die zugehörige Schaltanordnung zur Einwirkung auf das Hubwerk und bzw. oder das Wippwerk. Der normale Auslegerdrehkran in Fachwerkbauweise besitzt ein drehbares Oberteil mit Maschinenhaus 1, einen Ausleger 2, eine Schnabelrolle 3, über die das Lastseil 4 läuft und die Last P trägt. Das ganze Kranoberteil dreht sich mit Drehrollen 6 auf dem feststehenden Schienenring 7. Die Belastung P bzw. das Lastmoment entsprechend Last P mal Ausladung α ist nun proportional, beispielsweise mit der Spannung der oberen Gurtstäbe 8 und 9. Durch Messung dieser Stabspannungen kann das Lastmoment bestimmt bzw. begrenzt werden. Solange der Kran in Ruhe ist und die Last senkrecht hängt, werden die Spannungen der Stäbe 8 und 9 gleich groß sein. Wird jedoch der Kran durch Drehen in Pfeilrichtung 10 beschleunigt, so wird die Zugspannung in 9 größer, in 8 um denselben Betrag kleiner als der ruhenden Last entspräche. Mißt man also den Mittelwert beider Spannungen oder einen diesem Mittelwert proportionalen Wert, etwa die Summe beider Werte 8 und 9, so ist dies wieder ein Maß für die Größe der Last bzw. des Lastmomentes.The electrical transmitter used according to the invention, which may be of an inductive type, is assumed to be known and not specifically shown, nor is the associated switching arrangement for acting on the lifting mechanism and / or the luffing mechanism. The normal jib crane in half-timbered construction has a rotatable upper part with a machine house 1, a jib 2, a beak pulley 3 over which the load rope 4 runs and carries the load P. The entire upper part of the crane rotates with rotating rollers 6 on the stationary rail ring 7. The load P or the load moment corresponding to the load P times the projection α is now proportional, for example with the tension of the upper chord bars 8 and 9. The load moment can be determined by measuring these bar tensions or limited. As long as the crane is at rest and the load is hanging vertically, the tensions of the bars 8 and 9 will be the same. If, however, the crane is accelerated by turning it in the direction of arrow 10, the tensile stress in 9 becomes greater, and in 8 less by the same amount than would correspond to the static load. If one measures the mean value of the two voltages or a value proportional to this mean value, for example the sum of the two values 8 and 9, then this is again a measure of the size of the load or the load moment.

Zur Messung der Spannungen 8 und 9 kann erfindungsgemäß entweder an die Stäbe ein an sich bekannter Kraftmesser mit elektrischem Geber angeschlossen, oder die Spannung der Stäbe selbst kann gemessen werden, indem deren elastische Formänderung unier Last durch Dehnungsmesser b und c bestimmt wird. Hierzu eignen sich die an sich bekannten elektrischen Dehnungsmesser, wie Dehnungsmeßstreifen u. dgl., besonders aber solche mit induktivem Geber, die die gemessene Formänderung unmittelbar in eine proportionale Spannung umwandeln. Der Meßwert wird in dem Anzeigegerät in bekannter Weise durch eine Kontaktanordnung begrenzt und durch diese die Winde im Hubsinn abgeschaltet, so daß ein Anheben unzulässig großer Last verhindert wird.To measure the tensions 8 and 9, according to the invention, either a known dynamometer with an electrical transmitter can be connected to the rods, or the tension of the rods themselves can be measured by determining their elastic deformation under the load using strain gauges b and c . The electrical strain gauges known per se, such as strain gauges and the like, are suitable for this purpose, but especially those with an inductive transmitter which convert the measured change in shape directly into a proportional voltage. The measured value is limited in the display device in a known manner by a contact arrangement and by this the winch is switched off in the lifting direction, so that an unacceptably large load is prevented from being lifted.

Bei der weiteren Anwendung nach Abb. 2, bei einem Turmdrehkran mit veränderlicher Ausladung a, stützt sich der Ausleger 11 über Drehrollen 12, 13 auf dem Schienenring 14 des feststehenden Turmes 15. Damit bildet beispielsweise der Druck der Drehrollen 12 ein Maß für das Lastmoment P mal a. Die beiden vorderen Drehrollen 12, die sich in der Ansicht decken, liegen symmetrisch zur Auslegermittelebene. Bei Drehbeschleunigung, bei Fahrbeschleunigung senkrecht zur Auslegerrichtung, bei Wind u.dgl. wird die eine Drehrolle stärker belastet als die andere. Immer aber ist der Mittelwert beider Drehrollendrücke ein Maß für das jeweilige Lastmoment. Zudem enthält die Messung der Drehrollendrücke den Einfluß des Eigengewichtsmomentes der wandernden Laufkatze sowie den Einfluß von Beschleunigungs- und Windkräften, soweit sie in der Momentenebene wirken und zur Erhöhung der Kippgefahr beitragen.In the further application according to Fig. 2, in a tower crane with a variable reach a, the cantilever supports 11 on rotating rollers 12, 13, 15 on the rail ring 14 of the fixed tower Thus, for example, the pressure of the rotating rollers 12 provides a measure of the load torque P times a. The two front rotating rollers 12, which coincide in the view, are symmetrical to the center plane of the boom. In the case of angular acceleration, in the case of acceleration perpendicular to the direction of the boom, in wind and the like, one roller is more heavily loaded than the other. However, the mean value of the two rotating roller pressures is always a measure of the respective load torque. In addition, the measurement of the rolling roller pressures contains the influence of the dead weight of the moving trolley as well as the influence of acceleration and wind forces, insofar as they act in the moment plane and contribute to increasing the risk of tipping.

Die Art der Messung des Drehrollendruckes nach Abb. 3 und 4 zeigen in Abb. 3 bei einer Drehrolle 12 deren Abstützung beispielsweise auf einen Biegeträger 16, dessen Durchbiegung Unter Last mit einem elektrischen Dehnungsmesser ä, wie oben beschrieben, gemessen und zur Lastmomentbegrenzung verwendet wird. Bei in Wippen gelagerten Doppelrollen 12 nach Abb. 4 dient die Durchbiegung der Wippe YI, gemessen durch den Formänderungsmesser e, als Maß für die Belastung. Die weitere Summierung beider Meßwerte und Einwirkung auf Hub- und Wippwerk entspricht dem oben geschilderten Vorgang.The type of measurement of the rotary roller pressure according to Figs. 3 and 4 is shown in Fig. 3 in the case of a rotary roller 12 whose support, for example, on a bending beam 16, the deflection of which is measured under load with an electrical extensometer, as described above, and used to limit the load moment. In the case of double rollers 12 mounted in rockers according to Fig. 4, the deflection of the rocker YI, measured by the deformation meter e, serves as a measure of the load. The further summation of both measured values and the effect on the hoist and luffing gear corresponds to the process described above.

Bei der Anwendung an einem Säulenwippdrehkran nach Abb. 5 ist an der Drehsäule 18, deren Oberteil beispielsweise in Form zweier Blechträger 19 ausgebildet sein kann, der Wippausleger 20 mit der Schnabelrolle 21 angelenkt. Das Lastseil 22 führt von der nicht gezeichneten Winde über eine Umlenkrolle 23 im Säulenkopf nach einer Umlenkrolle 24 im Ausleger, von da zurück zu einer weiteren Umlenkrolle 23 und schließlich über Schnabelrolle21 zur Last/³. Hierbei erfährt das Säulenoberteil eine Biegebeanspruchung, deren Größe dem Lastmoment P mal α unmittelbar proportional ist und darüber hinaus Einflüsse der Schwerpunktsverlagerung der beim Wippen bewegten Teile, Einflüsse von Beschleunigungen, Windkräfte usw., soweit sie sich in der Kippebene auswirken, einschließt. Erfindungsgemäß wird diese Durchbiegung ermittelt, indem beispielsweise die Verkürzung der Druckfasern der beiden Blechträger 19 ermittelt wird. Dies geschieht dadurch, daß an den Druckgurten korrespondierende Dehnungsmesser / angesetzt werden. Der weitere Vorgang vollzieht sich, wie bereits geschildert.When used on a pillar luffing slewing crane according to FIG. 5, the luffing boom 20 is articulated with the beak roller 21 on the rotating column 18, the upper part of which can be designed, for example, in the form of two sheet metal girders 19. The load rope 22 leads from the winch (not shown) via a pulley 23 in the column head to a pulley 24 in the boom, from there back to a further pulley 23 and finally over a beak pulley 21 to load / ³ . The upper part of the column is subjected to bending stress, the magnitude of which is directly proportional to the load moment P times α and also includes the effects of the shift in the center of gravity of the parts moving during rocking, the effects of acceleration, wind forces, etc., insofar as they affect the tilting plane. According to the invention, this deflection is determined in that, for example, the shortening of the compression fibers of the two sheet metal supports 19 is determined. This is done by attaching corresponding strain gauges / to the pressure belts. The further process takes place as already described.

Der Vorteil der Anordnung gegenüber dem Bekannten besteht in der außerordentlichen Einfachheit der Anbringung, die auch an vorhandenen Anlagen jederzeit nachträglich möglich ist, sowie in der hohen Genauigkeit, da die Einflüsse der senkrecht zur Momentenebene gerichteten Dreh- und Fahrbeschleunigung sowie des einseitigen Winddruckes ausgeschaltet werden. Umgekehrt werden aber auch alle Einflüsse, die zur Erhöhung der Kippgefahr beitragen, wie etwa Verschiebung des Schwerpunktes der beweglichen Teile, Wind oder Beschleunigungskräfte in der Momentenebene-sowie Neigung des ganzen Krans in der Ebene infolge ungleicher Fahrbahnhöhe u. dgl., in ihrer Größe eindeutig erfaßt und zur Kippmomentbegrenzung mit herangezogen.The advantage of the arrangement over the known is the extraordinary simplicity the attachment, which can also be retrofitted to existing systems at any time, as well as in the high Accuracy, since the influences of the turning and driving acceleration directed perpendicular to the moment plane as well as the one-sided wind pressure can be switched off. Conversely, however, all influences are also which contribute to increasing the risk of tipping, such as shifting the center of gravity of the movable ones Parts, wind or acceleration forces in the moment plane as well Inclination of the entire crane on the level due to uneven road height and the like, in their size clearly recorded and used to limit the overturning moment.

Claims

Patent claims:

1. Overload protection for jib cranes, especially those with a rotating upper part, where two force measuring devices at suitable symmetrical to the vertical center plane of the rotatable Partly located points of application are arranged, characterized in that the force measuring devices of the components of the crane itself in connection with means for their deformation measurement and means known per se for superimposition (Averaging) of the displays of both measuring devices are formed in such a way that for the load limitation and / or overturning torque limitation the mean value of the two measured values or a value proportional to this mean value is used.

2. Overload protection according to claim 1, characterized in that in the case of cranes in half-timbered construction two symmetrically arranged truss rods are provided with strain gauges.

3. Overload protection according to claim 1, characterized in that the means for slewing cranes for deformation measurement on the supporting members of two symmetrically arranged rotating rollers or Pairs of rotating rollers are attached.

4. Overload protection according to claim 3, characterized in that when using in Rocker mounted pairs of rotating rollers provide the means for deformation measurement on two symmetrical ones arranged rockers are attached.

5. Overload protection according to claim 1, in particular for slewing column cranes, characterized by arranging two corresponding strain gauges on the tension-compression belts the rotating column.

and or or

Considered publications: German Patent Specifications Nos. 678 797, 573 743; French Patent No. 1,086,700; British Patent No. 233 158.

1 sheet of drawings