DE1151645B

DE1151645B - Device for overload and tipping protection of hoists, in particular jib cranes, excavators and the like. like

Info

Publication number: DE1151645B
Application number: DEE16049A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Walter Sussebach; Heinrich Dick
Original assignee: ELMEG Elektro Mechanik GmbH
Current assignee: ELMEG Elektro Mechanik GmbH
Priority date: 1958-06-25
Filing date: 1958-06-25
Publication date: 1963-07-18

Description

Einrichtung zur Überlast- und Kippsicherung von Hebezeugen, insbesondere von Auslegerkranen, Baggern u. dgl. Bei Hebezeugen, insbesondere bei Auslegerkranen, Baggern, u. dgl. wird gefordert, daß sowohl die Lastgröße als auch das durch die Last auf das Hebezeug ausgeübte Moment auf einen maximalen Wert begrenzt werden. Während die Lastgröße durch eine einfache Lastwaage gemessen und zur Auslösung eines Warnsignals oder eines Schaltbefehls benutzt werden kann, ist es erheblich schwieriger, das auf das Hebezeug durch die Last einwirkende Moment zu erfassen und zu begrenzen.Device for overload and tipping protection of lifting equipment, in particular of jib cranes, excavators and the like. For hoists, especially jib cranes, Dredging, and the like. It is required that both the load size and that by the The moment exerted on the hoist load can be limited to a maximum value. While the load size is measured by a simple load scale and used to trigger a Warning signal or a switching command can be used, it is much more difficult to to detect and limit the moment acting on the hoist due to the load.

Es sind Einrichtungen zur Kippsicherung von Auslegerkranen bekannt, bei denen Meßtransformatoren nach Art bekannter Tauchkernspulen den Auslegerwinkel und die Last am Kranhaken in elektrische Größen umformen. Die Meßtransformatoren sind elektrisch in Reihe geschaltet; das Produkt der elektrischen Größen wird einem einfachen Meßgerät zugeführt, das anspricht, wenn das Produkt einen vorgegebenen Wert überschreitet. Es wurde auch schon die Verwendung von Produktenmeßwerken bei Lastmomentsicherungen vorgeschlagen. Bei diesen Anordnungen sind aber die Meßwerke in Reihe geschaltet und bilden selbst das Produkt aus den Meßgrößen, das dann einem einfachen Meßgerät zugeführt wird. Damit ist der Nachteil verbunden, daß die gesamte Einrichtung nicht auch als überlastsicherung dienen kann. Kleine Auslegerwinkel lassen hierbei eine Belastung des Kranhakens zu, die schon die für den Kran durch seine Konstruktion und durch die Seilstärke begrenzte Maximallast überschreiten könnte, bevor die Sicherungseinrichtung anspricht. Dieser Nachteil wird durch die Erfindung vermieden.There are known devices to prevent jib cranes from tipping over, in which measuring transformers in the manner of known plunger coils determine the boom angle and convert the load on the crane hook into electrical quantities. The measuring transformers are electrically connected in series; the product of the electrical quantities becomes one a simple measuring device that responds when the product reaches a specified level Value exceeds. The use of product measuring mechanisms was also used Load torque safeguards suggested. In these arrangements, however, are the measuring mechanisms connected in series and form the product of the measured variables themselves, which then becomes a simple measuring device is supplied. This has the disadvantage that the entire Facility cannot also serve as overload protection. Small boom angles allow a load on the crane hook that is already through for the crane exceed its construction and the maximum load limited by the rope strength before the safety device responds. This disadvantage is caused by the Invention avoided.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur überlast- und Kippsicherung von Hebezeugen, insbesondere von Auslegerkranen, Baggern od. dgl. durch Auslösen eines Warnsignals oder eines Schaltbefehls, wenn die Lastgröße einen durch den jeweiligen Auslegerwinkel gegebenen zulässigen Grenzwert überschreitet, bei der zwei aus induktiven Drehgebern bestehende Meßsysteme vorgesehen sind, von denen eines die Lastgröße und das andere den Auslegerwinkel in eine proportionale elektrische Größe umwandelt, wobei erfindungsgemäß die elektrischen Größen parallel und unabhängig voneinander einem Vergleichsmeßwerk zugeführt werden, das bei überschreiten des zulässigen Grenzwertes das Warnsignal oder den Schaltbefehl auslöst.The invention relates to a device for overload and tilt protection of hoists, in particular jib cranes, excavators or the like. By triggering a warning signal or a switching command, if the load size is due to the respective Cantilever angle exceeds given allowable limit at the two out of inductive Encoders existing measuring systems are provided, one of which is the load size and the other converts the boom angle into a proportional electrical quantity, whereby according to the invention the electrical quantities are parallel and independent of one another be fed to a comparative measuring mechanism, which is triggered when the permissible limit value is exceeded the warning signal or the switching command is triggered.

Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung. Darin zeigt Fig. 1 eine Schaltung gemäß der Erfindung, bei der die Meßwerte von induktiven Drehgebern geliefert und einem polarisierten Relais zugeführt werden, Fig.2 den Verlauf des Momentes bzw. der von einem Drehgeber gelieferten Spannung in Abhängigkeit vom Auslegerwinkel eines Kranes, Fig: 3 eine Schaltung gemäß der Erfindung, bei der die den Meßwerten proportionalen Spannungen einem Produktenmeßwerk zugeführt werden, Fig. 4 den Verlauf der Meßspannung, der Last und des Momentes in Abhängigkeit vom Auslegerwinkel eines Kranes.The drawing shows two exemplary embodiments of the invention. In this Fig. 1 shows a circuit according to the invention, in which the measured values of inductive Rotary encoders are supplied and fed to a polarized relay, Fig.2 the Course of the torque or the voltage supplied by an encoder as a function from the boom angle of a crane, FIG. 3 shows a circuit according to the invention which supplies the voltages proportional to the measured values to a product measuring mechanism 4 shows the course of the measuring voltage, the load and the moment as a function from the boom angle of a crane.

Die z. B. am Kranhaken hängende Last wird auf irgendeine bekannte Weise, z. B. mittels einer Federwaage, gemessen und in eine mechanische Bewegung umgewandelt. Diese Bewegung wird auf den induktiven Drehgeber 10 übertragen, der primärseitig von dem Wechselstromnetz 11 gespeist wird. Sekundärseitig liefert dieser Drehgeber 10 eine Wechselspannung, deren Höhe von dem Drehwinkel des Läufers und damit von der Lastgröße abhängt. Diese Wechselspannung wird durch den Gleichrichter 12 gleichgerichtet und der Wicklung 13 eines polarisierten Relais zugeführt.The z. B. hanging on the crane hook load is on any known Way, e.g. B. by means of a spring balance, measured and in a mechanical movement converted. This movement is transmitted to the inductive rotary encoder 10, the is fed on the primary side from the alternating current network 11. This delivers on the secondary side Rotary encoder 10 an alternating voltage, the level of which depends on the angle of rotation of the rotor and thus depends on the load size. This alternating voltage is generated by the rectifier 12 rectified and fed to the winding 13 of a polarized relay.

Der induktive Drehgeber 14 wird primärseitig ebenfalls von dem Wechselstromnetz 11 oder einem mit diesem synchronisiertem Netz gespeist. Er wird in Abhängigkeit von der Winkellage des nicht dargestellten Auslegers angetrieben und liefert sekundärseitig eine der Winkellage des Auslegers proportionale Wechselspannung. Dieser sekundärseitigen Wechselspannung des induktiven Drehgebers 14 ist eine konstante Wechselspannung überlagert, die von dem ebenfalls aus dem Netz 11 gespeisten Transformator 15 geliefert wird. Der Einfluß dieser konstanten Wechselspannung ist mit Hilfe des Widerstandes 16 einstellbar. Die resultierende Spannung wird nun mit Hilfe von Dioden, Glimmröhren, Gleichrichtern od. dgl. bekannten Mitteln auf einen bestimmten einstellbaren Wert begrenzt. In der Zeichnung sind zwei gegensinnig parallel geschaltete Gleichrichter 17 dargestellt. Die an den Gleichrichtern 17 liegende Wechselspannung wird durch den Gleichrichter 18 gleichgerichtet und der Wicklung 19 eines polarisierten Relais: zugeführt. Die beiden Wicklungen 13 und 19 gehören einem Relais an und werden gegensinnig erregt.The inductive rotary encoder 14 is also fed on the primary side by the alternating current network 11 or a network synchronized with it. It is driven as a function of the angular position of the boom, not shown, and on the secondary side supplies an alternating voltage proportional to the angular position of the boom. This secondary-side alternating voltage of the inductive rotary encoder 14 has a constant alternating voltage superimposed on it, which is supplied by the transformer 15, which is also fed from the network 11. The influence of this constant alternating voltage can be adjusted with the aid of the resistor 16. The resulting voltage is now limited to a certain adjustable value with the aid of diodes, glow tubes, rectifiers or similar known means. In the drawing, two rectifiers 17 connected in parallel in opposite directions are shown. The alternating voltage applied to the rectifiers 17 is rectified by the rectifier 18 and fed to the winding 19 of a polarized relay. The two windings 13 and 19 belong to a relay and are excited in opposite directions.

In. Fig. 2 ist die von dem induktiven Drehgeber 14 sekundärseitig gelieferte Spannung in Abhängigkeit von dem Auslegerwinkel eines Kranes mit 20 dargestellt. Bei dem mit der Linie 21 bezeichneten Auslegerwinkel ist diese Spannung Null. Da aber der vom Drehgeber 14 gelieferten Spannung die von dem Transformator 15 gelieferte konstante Spannung überlagert ist, liegt bei diesem Auslegerwinkel an den Gleichrichtern 17 diese konstante Wechselspannung. Auf diesen Spannungswert wird auch die am Gleichrichter 18 liegende Wechselspannung durch die Gleichrichter 17 begrenzt, so daß bis zu dem durch die Linie 21 bezeichneten Auslegerwinkel die an dem Gleichrichter 18 liegende Wechselspannung konstant bleibt (Gerade 22) Bei größer werdendem Auslegerwinkel liefert der induktive Drehgeber 14 wiederum eine Wechselspannung, die jedoch nunmehr um 180° phasenverschoben ist, so daß sie von der konstanten Spannung 22 subtrahiert wird. Am Gleichrichter liegen somit in Abhängigkeit vom Auslegerwinkel die durch die stark ausgezogene Kurve angegebenen Spannungswerte. Diese Spannungswerte entsprechen nun den zulässigen Lastwerten eines Kranes. Bis zu einem bestimmten Auslegerwinkel ist hier eine bestimmte Grenzlast zugelassen, welche sich aus -der Festigkeit des Kranes ergibt. Mit wachsendem Auslegerwinkel und damit zunehmendem Hebelarm nimmt die zulässige Last aber infolge des größer werdenden Momentes und der wachsenden Kippgefahr des Kranes ab, und zwar entsprechend er Spannung am Gleichrichter 18 mit dem Sinus des Auslegerwinkels. Die Kurve 23 zeigt den entsprechenden Verlauf des am Kran angreifenden Momentes in Abhängigkeit vom Auslegerwinkel.In. Fig. 2 is that of the inductive rotary encoder 14 on the secondary side The voltage supplied as a function of the boom angle of a crane is represented by 20. At the boom angle indicated by the line 21, this tension is zero. There but the voltage supplied by the rotary encoder 14 is the voltage supplied by the transformer 15 constant voltage is superimposed, at this cantilever angle is due to the rectifiers 17 this constant alternating voltage. This voltage value is also applied to the rectifier 18 lying AC voltage limited by the rectifier 17, so that up to the The cantilever angle indicated by the line 21 is that lying on the rectifier 18 AC voltage remains constant (straight line 22) with increasing boom angle the inductive rotary encoder 14 again supplies an alternating voltage, which, however, is now is 180 ° out of phase so that it is subtracted from the constant voltage 22 will. Depending on the angle of the boom, the are therefore on the rectifier the strong curve indicated voltage values. These voltage values correspond now the permissible load values of a crane. Up to a certain boom angle a certain limit load is permitted here, which results from the strength of the Crane results. With increasing boom angle and thus increasing lever arm increases the permissible load, however, as a result of the increasing moment and the growing Risk of the crane tipping over, depending on the voltage on the rectifier 18 with the sine of the boom angle. The curve 23 shows the corresponding course of the moment acting on the crane as a function of the boom angle.

Die vom Gleichrichter 18 gleichgerichtete Spannung dient nun zur Erregung der Wicklung 19 eines polarisierten Relais, -welches dadurch angezogen werden möge. Die zweite Wicklung 13 des polarisierten ; Relais wird nun durch die von dem induktiven Drehgeber 10 gelieferten, der Lastgröße proportionalen, vom Gleichrichter 12 gleichgerichteten Spannung gegensinnig erregt. Erreicht oder übersteigt nun diese der Lastgröße proportionale Spannung die Höhe der an der Wicklung 19 liegenden Spannung, so fällt das polarisierte Relais ab; wodurch ein Warnsignal oder ein Schaltbefehl ausgelöst werden kann.The voltage rectified by the rectifier 18 is now used to excite the winding 19 of a polarized relay, which may be attracted by it. The second winding 13 of the polarized; Relay is now excited in opposite directions by the voltage supplied by the inductive rotary encoder 10 , proportional to the load size and rectified by the rectifier 12. If this voltage, which is proportional to the load size, reaches or exceeds the level of the voltage applied to winding 19, the polarized relay drops out; whereby a warning signal or a switching command can be triggered.

Fig.3 zeigt eine Schaltung in welcher für die Überlagerung der dem Auslegerwinkel und. der Lastgröße proportionalen elektrischen Spannungen ein Produktenmeßwerk verwendet wird, in welchem zur Bestimmung des Lastmomentes das Produkt aus Lastgröße und Hebelärm gebildet wird. Als Meßwerk kann z. B. ein elektrodynamisches Leistungameßwerk 24 verwendet werden, das bei einem bestimmten einstellbaren Momentenwert ein Warnsignal oder einen Schaltbefehl auslöst. Als Meßsysteme für die Lastgröße und den Auslegerwinkel sind hier wiederum induktive Drehgeber 10 und 14 vorgesehen, die von dem Netz 11 primärseitig gespeist werden. Die sekundärseitige Spannung des Meßsystems, welche dem Auslegerwinkel proportional ist, ist über einen veränderbaren Widerstand 25 an eine Spule des elektrodynamischen Meßwerkes 24 gelegt. Die sekundärseitige Spannung des Meßsystems 10, welche der Lastgröße entspricht, ist an die zweite Spule des elektrodynamischen Meßwerkes 24 gelegt. Dieses Meßwerk 24 löst ein Warnsignal oder einen Schaltbefehl aus, wenn das Produkt aus Auslegerwinkel bzw. Hebelarm und Last einen bestimmten Wert übersteigt. Zur Lastbegrenzung bei geringem Auslegerwinkel ist parallel zu dem Meßsystem 10 ein Relais 26 mit veränderbarem Vorwiderstand 17 geschaltet, das bei Überschreitung der maximal zulässigen Last ein Warnsignal oder einen Schaltbefehl auslöst. Das Meßsystem 14 für den Auslegerwinkel bzw. die Hebelarmlänge wird so mit der Meßwelle verbunden, daß die von ihm abgegebene Spannung bei dem Auslegerwinkel Null ebenfalls etwa Null ist und mit größer werdendem Winkel zunimmt, wie es in Fig. 4 Kurve 28 dargestellt ist. Die Kurve 29 zeigt den Verlauf der höchstzulässigen Spannung, die von dem Lastmeßsystem 10 abgegeben werden kann, bzw. den Verlauf der höchsten Lastwerte, die in Abhängigkeit von dem Auslegerwinkel bzw. dem Hebelarm zulässig sind. Das Produkt der Kurven 28 und 29, also der Momentenverlauf, ist in der Kurve 30 dargestellt.Fig.3 shows a circuit in which for the superposition of the Boom angle and. electrical voltages proportional to the load size a product measuring mechanism is used in which the product of the load size is used to determine the load torque and lever noise is formed. As a measuring mechanism z. B. an electrodynamic power meter 24 can be used, which gives a warning signal at a certain adjustable torque value or triggers a switching command. As measuring systems for the load size and the boom angle Inductive rotary encoders 10 and 14 are again provided here, which are supplied by the network 11 are fed on the primary side. The secondary-side voltage of the measuring system, which is proportional to the boom angle is via a variable resistor 25 placed on a coil of the electrodynamic measuring mechanism 24. The secondary-side tension of the measuring system 10, which corresponds to the load size, is connected to the second coil of the electrodynamic measuring mechanism 24 placed. This measuring mechanism 24 triggers a warning signal or a switching command if the product of the boom angle or lever arm and load exceeds a certain value. To limit the load when the boom angle is small A relay 26 with a variable series resistor 17 is parallel to the measuring system 10 switched, which generates a warning signal or if the maximum permissible load is exceeded triggers a switching command. The measuring system 14 for the boom angle or the lever arm length is so connected to the measuring shaft that the voltage delivered by it at the Boom angle zero is also approximately zero and increases with increasing angle, as shown in FIG. 4 curve 28. The curve 29 shows the course of the maximum permissible Voltage that can be output by the load measuring system 10, or the course of the highest load values that depend on the boom angle or the lever arm are permitted. The product of curves 28 and 29, i.e. the torque curve, is in the curve 30 shown.

Die beschriebene Einrichtung ist für alle Geräte verwendbar, bei denen ein in seiner vertikal veränderbarer, unterschiedlich belasteter Ausleger vorgesehen ist..The device described can be used for all devices for which a vertically changeable, differently loaded boom is provided is..

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for overload and tilt protection of Hoists, in particular jib cranes, excavators or the like. By triggering a Warning signal or a switching command, if the load size is affected by the respective Cantilever angle exceeds given allowable limit at the two out of inductive Encoders existing measuring systems are provided, one of which is the load size and the other the. Converts the boom angle into a proportional electrical quantity, characterized in that the electrical quantities are parallel and independent of one another a comparison measuring unit (19, 13, 24) are supplied, which when the permissible limit value triggers the warning signal or the switching command.

2. Establishment according to claim 1, characterized in that the comparative measuring mechanism is a polarized Relay (13, 19) is used.

3. Device according to claim 1, characterized in that that a product measuring unit (24) is used as a comparative measuring unit.

4. Establishment according to claim 1, characterized in that the angle proportional to the boom angle Size a constant electrical size is superimposed.

5. Device according to claim 4, characterized in that the sum of the boom angle proportional electrical Size and the constant electrical size by means of diodes (17) or other known ones Switching means is limited to a certain adjustable value: 6th Device according to Claim 1, characterized in that for overload limitation a special relay (26) influenced by the voltage of the load measurement system it is provided that at an adjustable value a warning signal or a switching command triggers. Publications considered: German Auslegeschriften No. 1029 547, 1021992. Earlier patents considered: German Patent No. 1049 555.