DE1147734B

DE1147734B - Procedure for limiting the load moment for hoists

Info

Publication number: DE1147734B
Application number: DES63497A
Authority: DE
Inventors: Guenther Petersson
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1959-06-18
Filing date: 1959-06-18
Publication date: 1963-04-25

Description

Verfahren zur Lastmomentbegrenzung bei Hebezeugen Bei Kranen und ähnlichen Hebezeugen ist es zur Vermeidung des Bruches von Kranteilen bzw. des Kippens erforderlich, einen Überlastungsschutz vorzusehen. Hierzu geeignete Einrichtungen sind bereits in verschiedenen Formen bekannt. Beispielsweise sind Reibungs- und Induktionskupplungen, Überlastschalter und Lastmomentsicherungen angewandt worden. Die Absicherung des höchstzulässigen Lastmomentes ist insbesondere bei Kranen mit veränderlicher Ausladung erforderlich, während bei gleichbleibender Ausladung die Erfassung der Last selbst genügt. Es ist auch bereits in Erwägung gezogen worden, die Absicherung durch eine Überwachung des Motorstromes herbeizuführen.Procedure for limiting the load moment in hoists for cranes and the like It is necessary to use lifting equipment to prevent parts of the crane from breaking or tipping over, to provide overload protection. Suitable facilities for this are already in place known in various forms. For example, friction and induction clutches, Overload switches and load torque fuses have been applied. Securing the The maximum permissible load torque is particularly important for cranes with a variable radius required, while the load itself is recorded when the radius remains the same enough. Consideration has also been given to providing coverage through a To bring about monitoring of the motor current.

Alle bekannten Schutzeinrichtungen haben jedoch eine Reihe von empfindlichen Nachteilen. In der Regel sind störanfällige Übertragungsorgane von den Last- und Auslegermeßeinrichtungen erforderlich, auf die beim Betrieb des Kranes Rücksicht genommen werden muß. Die Überwachung des Motorstromes führt schon deswegen nicht zum Ziel, weil beim Anlaufen des Motors hohe Ströme auftreten, die kein Anzeichen für eine unzulässige Belastung darstellen müssen.However, all known protective devices have a number of sensitive ones Disadvantages. As a rule, failure-prone transmission organs are from the load and Boom measuring devices required, which must be taken into account when operating the crane must be taken. For this reason alone, the motor current is not monitored to the goal, because when the motor starts high currents occur which are not a sign must represent an impermissible load.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Verfahren zur Lastbegrenzung bei Hebezeugen anzugeben, das von den genannten Nachteilen frei ist und ohne komplizierte Übertragungsleitungen für die einzelnen Meßwerte arbeitet. Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß aus dem höchstzulässigen Lastmoment, gegebenenfalls unter Berücksichtigung von Massenträgheiten im Antrieb, laufend der Augenblickswert einer Rechengeschwindigkeit ermittelt wird, mit der die zulässige Last vom Motor gehoben werden kann, und daß aus dem Vergleich dieser Rechengeschwindigkeit mit der Istgeschwindigkeit bei Zurückbleiben der letzteren ein überlastsignal abgeleitet wird.The invention is based on the object of a novel method to specify the load limitation for hoists that is free of the disadvantages mentioned and works without complicated transmission lines for the individual measured values. The method according to the invention is characterized in that from the highest permissible Load torque, if necessary taking into account the inertia in the drive, the instantaneous value of a computing speed is continuously determined with which the permissible load can be lifted by the engine, and that from the comparison of these Computation speed with the actual speed if the latter remains behind an overload signal is derived.

Das Verfahren nach der Erfindung benötigt also überhaupt kein Gerät zur Messung der angehängten Last. Es läßt sich in jedem Betriebsfall aus dem für den Kran höchstzulässigen Lastmoment die entsprechende Maximallast ermitteln. Diese Maximallast kann nun vom Motor mit einer bestimmten, durch seine Leistungsfähigkeit gegebenen Geschwindigkeit gehoben werden. Ist die Last kleiner, so ergibt sich eine entsprechend größere Hubgeschwindigkeit. Sollte die Last jedoch zu groß gewählt worden sein, so wird die Hubgeschwindigkeit unterhalb der für zulässige Last ermittelten Geschwindigkeit bleiben. Aus dem Unterschied der beiden Geschwindigkeiten ergibt sich das überlästsignal, das zur Abschaltung des Antriebsmotors herangezogen werden kann. Die Hubgeschwindigkeit bei der jeweils maximal zulässigen Last stellt eine reine Rechengröße dar und wird daher mit dem Ausdruck Rechengeschwindigkeit bezeichnet. Sie kann auch als Sollwert aufgefaßt werden, und zwar in dem Sinne, daß der Istwert der Hubgeschwindigkeit den Sollwert übersteigt, wenn der Kran im zulässigen Bereich betrieben wird.The method according to the invention therefore requires no device at all for measuring the suspended load. In every operating case, the corresponding maximum load can be determined from the maximum permissible load moment for the crane. This maximum load can now be lifted by the motor at a certain speed, given its performance. If the load is smaller, the result is a correspondingly larger stroke speed. However, if the selected load is too high, the lifting speed will remain below the speed determined for the permissible load. The overload signal, which can be used to switch off the drive motor, results from the difference between the two speeds. The lifting speed at the maximum permissible load in each case represents a pure calculation variable and is therefore referred to by the term calculation speed. It can also be understood as a setpoint, in the sense that the actual value of the hoisting speed exceeds the setpoint when the crane is operated in the permissible range.

Bei Kranen mit unveränderlichem Lastarm ergibt sich die maximal zulässige Last unmittelbar aus dem zulässigen Lastmoment. Bei beweglichem Ausleger muß diese Last, die der Ermittlung der Rechengeschwindigkeit zugrunde liegt, aus dem zulässigen Lastmoment und der Auslegerstellung abgeleitet werden.For cranes with an unchangeable load arm, the maximum permissible results Load directly from the permissible load torque. In the case of a movable boom, this must Load on which the calculation of the calculation speed is based, from the permissible Load torque and the boom position can be derived.

Wenn vor dem Anheben einer Last das Seil durchhängt, muß es gestraft werden. Diese Straffung erfolgt mit verringertem Motormoment. Um zu gewährleisten, daß nach durchgeführter Straffung die Rechengeschwindigkeit vom Wert Null ansteigt, ist dafür zu sorgen, d'aß erst in diesem Zeitpunkt das ,Rechengerät zur Ermittlung dieser Geschwindigkeit anläuft.If the rope sags before lifting a load, it must be punished will. This tightening takes place with reduced engine torque. To ensure, that after the tightening, the computing speed increases from zero, It is to be ensured that only at this point in time the calculating device for the determination this speed starts up.

Bei Drehmomenthubmotoren werden in der Regel dieLäuferwidersttändiehintereinanderkurzgeschlossen. Jeder dieser Schaltstufen führt zu einem anderen Verhalten des Motors und dadurch zu einem anderen Geschwindigkeitsverlauf beim Anheben einer zulässigen Last. Es ist daher bei solchen Motoren erforderlich, das Rechengerät zugleich mit der Umschaltung der Läuferwiderstände ebenfalls umzuschalten.In torque stroke motors, the rotor resistors are usually short-circuited. Each of these switching stages leads to a different behavior of the motor and therefore to a different speed curve when lifting a permissible load. It is therefore necessary with such motors, the computing device at the same time with the switch the To switch rotor resistances as well.

In Sonderfällen ist es denkbar, d'aß eine bereits angehobene Last nach Schwenken eines Auslegers zu einem unzulässigen Lastmoment führt. Solche Probleme treten beispielsweise bei Schienenkranen auf, da bei diesen die Kippkante in der Auslegerstellung senkrecht zum Gleis meist weiter vom Auslegerende entfernt ist als in Gleisrich tung. Da beim Schwenken des Auslegers die Last nicht mehr gehoben wird, kann über die Rechengeschwindigkeit keine Einflußnahme mehr stattfinden. In solchen Fällen ist es zweckmäßig, den Unterschied der tatsächlichen Hubgeschwindigkeit gegenüber der Rechengeschwindigkeit zu speichern, da dieser Unterschied ein Maß dafür ist, um wieviel der Lastarm vergrößert werden kann, ohne d'aß das zulässige Lastmoment überschritten wird.In special cases it is conceivable that a load has already been raised leads to an impermissible load torque after swiveling a boom. Such problems occur, for example, with rail cranes, since with these the tilting edge in the The boom position perpendicular to the track is usually further away from the end of the boom than in the direction of the track. Since the load is no longer lifted when the boom is swiveled there can be no more influence on the computing speed. In in such cases it is useful to note the difference in the actual lifting speed compared to the computation speed, since this difference is a measure it is how much the load arm can be increased without the admissible Load torque is exceeded.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung sei im folgenden ein Anwendungsbeispiel beschrieben, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist.For a more detailed explanation of the invention, an application example is given below described, which is shown schematically in the drawing.

Fig. 1 zeigt zunächst die Prinzipschaltung eines Motorkreises, bei dem das Verfahren nach der Erfindung angewandt wird. Dem Beispiel liegt ein Drehstromhubmotor 1 zugrunde, in dessen Läuferkreis Widerstände 2, 3, 4 und 5, 6, 7 angeordnet sind. Die Widerstände werden mit Hilfe eines Anlassers stufenweise kurzgeschlossen. Dies ist in Fig. 1 durch die Schützkontakte 8; 9, 10 und 11 angedeutet. In einer Phasenzuleitung des Motors 1 kann ein Stromwandler 12 angeordnet sein, dessen Sekundärstrom einem Meßgerät 13 zugeführt wird. -Dieses Meßgerät ist mit einem Schaltkontakt 14 versehen und dient dazu, nach Straffen des Seiles und entsprechender Zunahme des Wandlerstromes das Kurzschließen weiterer Läuferwiderstandsteile freizugeben und das Rechengerät einzuschalten.Fig. 1 first shows the basic circuit of a motor circuit in which the method according to the invention is applied. The example is a three-phase hoist motor 1, in the rotor circuit of which resistors 2, 3, 4 and 5, 6, 7 are arranged. The resistors are gradually short-circuited with the help of a starter. this is in Fig. 1 by the contactor contacts 8; 9, 10 and 11 indicated. In a phase lead of the motor 1, a current transformer 12 can be arranged, the secondary current of which a Measuring device 13 is supplied. -This measuring device is provided with a switching contact 14 and is used after the rope has been tightened and the converter current has increased accordingly to release the short-circuiting of further rotor resistance parts and the computing device to turn on.

Mit dem Antriebsmotor 1 ist eine Tachometermasohine 15 gekuppelt, deren Spannung der Drehzahl des Antriebsmotors proportional ist. Diese Spannung wird, z. B. über einen Transformator 16, einer Brückenschaltung zugeführt, in deren Diagonalzweig ein polarisiertes Relais 17 liegt. Die übrigen Zweige der Brücke enthalten jeweils ein Ventil 18 bis 21 sowie gegebenenfalls Vorschaltwiderstände 22 bis 25. über den Transformator 26 wird in die Brücke eine Spannung eingespeist, die der bereits erwähnten Rechengeschwindigkeit proportional ist. Die Spannung der Tachometermasehine 15 muß im zulässigen Betriebsbereich des Kranes größer als die vom Transformator 26 gelieferte Spannung sein. In diesem Fall bleibt das Relais 17 in seiner einen Ruhelage. Sobald jedoch die tatsächliche Geschwindigkeit des Hubmotors unter die Rechengeschwindigkeit sinkt, schlägt das Relais in die andere Ruhelage um, worauf der Hubvorgang unterbrochen wird. Falls erforderlich, kann in die Brückendiagonale ein Verstärker geschaltet werden, an den das Relais 17 angeschlossen wird.A tachometer machine 15 is coupled to the drive motor 1, the voltage of which is proportional to the speed of the drive motor. This voltage is e.g. B. via a transformer 16, fed to a bridge circuit, in the diagonal branch of which a polarized relay 17 is located. The remaining branches of the bridge each contain a valve 18 to 21 and, if necessary, series resistors 22 to 25. A voltage is fed into the bridge via the transformer 26 which is proportional to the calculation speed already mentioned. The voltage of the tachometer set 15 must be greater than the voltage supplied by the transformer 26 within the permissible operating range of the crane. In this case, the relay 17 remains in its one rest position. However, as soon as the actual speed of the lifting motor falls below the computing speed, the relay switches to the other rest position, whereupon the lifting process is interrupted. If necessary, an amplifier can be switched in the bridge diagonal to which the relay 17 is connected.

Die Ausbildung des Rechengerätes zur Ermittlung der Rechengeschwindigkeit ist grundsätzlich beliebig.' In der Regel wird man ein Analog-Rechengerät benutzen, in das das maximale Lastmoment und die Ausladung bzw. - bei festem Ausleger - die maximale Last eingegeben wird. Ferner wird das Trägheitsmoment des Getriebes und der übrigen Teile des Antriebes sowie gegebenenfalls die Schaltstufe des Motors zu berücksichtigen sein. Rechengeräte, die aus diesen Daten die Geschwindigkeit des Antriebsmotors bestimmen können, sind an sich bekannt.The design of the computing device to determine the computing speed is basically arbitrary. ' As a rule, you will use an analog computing device, into which the maximum load moment and the radius or - with a fixed boom - the maximum load is entered. Furthermore, the moment of inertia of the gearbox and the other parts of the drive and, if applicable, the switching stage of the motor to be taken into account. Computing devices that derive the speed from this data the drive motor can determine are known per se.

Am übersichtlichsten ist ein als Analog-Rechengerät arbeitender Modellmotor, wie er in Fig. 2 schematisch dargestellt ist. An das Drehstromnetz ist ein kleiner Motor 27 angeschlossen, dessen Läuferkreis analog dem des Motors 1, jedoch mit Ausnahme der nur für das Seilstraffen benötigten Widerstände 5, 6, 7 aufgebaut ist. Es sind wieder Kontakte 28, 29; 30 zum Kurzschließen der Läuferwiderstände vorgesehen. Diese Kontakte sind mit den Kontakten 9, 10 und 11 des Hubmotors gekuppelt.The clearest is a model motor working as an analog computing device, as shown schematically in FIG. A small one is connected to the three-phase network Motor 27 connected, its rotor circuit analogous to that of motor 1, but with the exception the resistors 5, 6, 7 required only for the rope tensioning are built up. There are again contacts 28, 29; 30 is provided for short-circuiting the rotor resistors. These Contacts are coupled to contacts 9, 10 and 11 of the lifting motor.

Auf der Welle des Motors 27 ist eine Schwung-Scheibe 31 angeordnet, die den jeweiligen vom Hubmotor zu beschleunigenden Massen im Antrieb angepaßt ist. Der Modellmotor 27 treibt eine Tachometermaschine 32, deren Ausgangsspannung der Rechengeschwindigkeit proportional ist und dem Transformator 26 in Fig. 1 zugeführt wird.A flywheel 31 is arranged on the shaft of the motor 27, which is adapted to the respective masses to be accelerated by the lifting motor in the drive. The model motor 27 drives a tachometer machine 32, the output voltage of which is Computation speed is proportional and fed to the transformer 26 in FIG will.

Bei Kranen mit unveränderlicher Ausladung kann die zulässige Last durch mechanische oder elektrische Bremsung des Modellmotors 27 berücksichtigt werden. Bei veränderlicher Ausladung kann man an den Motor einen kleinen Generator 33 anschließen, dessen Belastungswiderstand 34 entsprechend der zulässigen maximalen Belastung eingestellt wird. Der Schleifer 35 kann zu diesem Zweck mit dem Wippwerk oder einem anderen, die Ausladung verändernden Antrieb gekuppelt sein.For cranes with a fixed radius, the permissible load can be be taken into account by mechanical or electrical braking of the model motor 27. If the radius changes, a small generator 33 can be connected to the motor, whose load resistance 34 is set according to the maximum permissible load will. The grinder 35 can be used for this purpose with the luffing mechanism or another the drive that changes the radius must be coupled.

Die in Fig. 2 dargestellte Einrichtung arbeitet demnach als Analog-Rechengerät, das sich grundsätzlich ebenso wie der eigentliche Antrieb verhält und eine Rechengeschwindigkeit ermittelt, die der Hubmotor beim Anheben der maximalen Last in den einzelnen Schaltstufen unter Berücksichtigung des höchstzulässigen Lastmomentes erreichen würde.The device shown in Fig. 2 therefore works as an analog computing device, which basically behaves like the actual drive and a computing speed determines which the lift motor is when lifting the maximum load in the individual switching stages taking into account the maximum permissible load torque.

Wie bereits erwähnt, stellt die Ausbildungsform des Rechengerätes nach Fig. 2 nur ein Beispiel dar, das vor allem der Anschaulichkeit wegen gewählt wurde. In der Regel wird es zweckmäßig sein, das Rechengerät kontaktlos und ohne bewegliche Teile auszubilden.As already mentioned, the form of the computing device represents according to Fig. 2 is only an example, which was chosen primarily for the sake of clarity became. As a rule, it will be expedient to use the computing device in a contactless manner and without to train moving parts.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. A method for limiting the load moment in hoists, characterized in that the instantaneous value of a computing speed with which the permissible load can be lifted by the motor is continuously determined from the maximum permissible load moment, possibly taking into account inertia in the drive, by means of a computing device, and that an overload signal is derived from the comparison of this computation speed with the actual speed if the latter remains behind.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the tightening of the hoist rope takes place with reduced engine torque and that the Calculating device only starts when the hoist rope is taut.

3. The method according to claim 1 or 2 for hoists with three-phase motors, characterized in that the computing device is switched at the same time as the motor resistors are switched.

4. Procedure according to one of claims 1 to 3 for hoists with variable boom position, characterized by the computing device from the highest permissible Load moment and the overhang determines the permissible load that the determination of the Calculation speed is based.

5. The method according to claim 1 or 2 in the case of hoists with luffing boom, characterized in that the difference in the actual speed compared to the computation speed is stored and serves as a measure for it to how much the load arm can be increased without exceeding the permissible load torque is.

6. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that that they have a bridge circuit to compare the computing speed and the actual speed in the form of proportional voltages across a relay, preferably a polarized one Relay (17), which is in control connection with the hoist drive.

7. Establishment according to claim 6, characterized in that the voltages to be compared are alternating voltages and are connected to the comparison device via transformers and rectifiers. B.

Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that that it contains a model motor (27) as a computing device, which simultaneously with the Hoist motor (1) is switched, with a mass model to be accelerated by it Flywheel (31) is coupled and a tachometer machine (32) drives which a voltage proportional to the computing speed, preferably alternating voltage, supplies.

9. Device according to claim 8, characterized in that with the model engine (27) a load that can be changed according to the size of the overhang is coupled is.

10. Device according to claim 9, characterized in that as a load a generator (33) is used, its load resistance (34) depending on the Outreach is adjustable.

11. Facility for carrying out the procedure according to Claim 2, characterized by a preferably current-dependent sehlappseil switch (13), the one with the arithmetic unit as well as with the switching means for the hoist motor is in control connection.