DE1266941C2 - Lastmomentbegrenzer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Sicherung gegen Überlast bei Auslegerkranen unter Verwendung eines elektrischen Rechenwerkes, in welches durch die geometrischen Daten des jeweiligen Kran-Betriebszustandes bedingte, relativ konstante Werte und als Meßwerte die Einziehseilkraft und die Auslegerneigung eingespeist werden und in welchem zwischen der zulässigen und der gemessenen Einziehseilkraft eine Differenz gebildet wird, deren Wert bei Unterschreitung einer bestimmten Größe einen weiterverwendbaren Schaltimpuls auslöst.

Bei Kranen mit verstellbaren und auch austauschbaren Auslegern ist es üblich. Einrichtungen vorzusehen, mittels welcher Überlastungen des jeweils benutzten Auslegers verhindert werden. Derartige Einrichtungen haben zugleich die Aufgabe, die optimale Ausnutzung eines Kranes zu gewährleisten, indem sie es gestatten, in jeder Auslegerstellung die höchstzulässige Last zu haben. Einrichtungen dieser Art beruhen im wesentlichen darauf, daß die von der Last und der Ausladung abhängigen Größen gemessen und beim Überschreiten von festgelegten Grenzwerten Warn- und/oder Abschaltmittei ausgelöst werden.

Es ist schon eine Überlastsicherung für Auslegerkrane bekannt, durch welche eine Überschreitung des zulässigen Lastmomentes verhindert werden soll. Dabei wird die Größe des jeweils zulässigen Lastmomentes unter Berücksichtigung von konstanten sowie inkonstanten Einflußgrößen, wie etwa Auslegerlänge, Lage des Ausleger-Anlenkpunktes, Anzahl der Seilstränge am Lasthaken, Ausleger-Wippwinkel, Oberwagen-Drehwinkel od. dgl., in einem Rechengerät selbsttätig ermittelt und das Verhältnis des jeweils vorhandenen Lastmomentes zum jeweils zulässigen Lastmoment aneezeiet.

Der bekannten Anordnung zufolge ist Jas Rechengerät mit einer Schaltvorrichtung verbunden, die beim Erreichen des zulässigen Lastmomentes die Antriebsmotoren des Kranes abschaltet Weiterhin wird nach der bekannten Anordnung jede Betriebsgröße durch eine Meßeinrichtung ermittelt Dabei wird der Logarithmus des jeweiligen Meßwertes in eine hierzu verhältniseleiche elektrische Größe umgewandelt. Die Summe der von den einzelnen Meßstellen gelieferten elektrischen Größen wird sodann in einem entsprechenden elektrischen Gerät gemessen. Dieses soll dem Vorschlag zufolge so ausgebildet sein, daß die Anzeige auf der ihm zugeordneten Skala dem Numerus Logarithmus dieser Summe verhältnisgleich ist.

Bekannt ist ebenfalls schon eine Sicherheitseinrichtung für Krane, Ladebäume od. dgl, bei der durch eine rein mechanisch wirkende Einrichtung sowohl das Einziehseil als auch der Ausleger über ein Hebelgestänge mit einem Zeiger verbunden ist, der entlang einer Skala gleitet. Diese Skala ist mit Hinweisen, wie etwa »Sicher«, »Maximum« und »Gefahr«, versehen. An der Stellung des Zeigers läßt sich mit Hilfe der auf der Skala angebrachten Hinweise der jeweilige Sicherheitszustand ablesen. Die Zeigersteliung wird durch die Einziehseilkraft sowie durch die Stellung des Auslegers beeinflußt; die beiden Kenngrößen überlagern sich dabei auf einer Art Steuerkurve, die ihrerseits über einen mit dem Zeiger verbundenen Hebelarm die Verstellung des Zeigers bewirkt, indem eine an diesem Hebelarm angeordnete Rolle auf der Steuerkurve abrollt.

Die geschilderten Einrichtungen vermögen nur recht unvollkommen die ihnen gestellte Aufgabe zu erfüllen.

Mit der mechanisch wirkenden Einrichtung läßt sich nur relativ grob ablesen, welchen Sicherheitszustand ein Kran unter bestimmten, von der jeweiligen Einziehseilkraft und Auslegerstellung abhängigen Betriebsvoraussetzungen hat. Bei dieser Einrichtung ist zudem nicht vorgesehen, daß die Kran-Antriebsmotoren nach Erreichen der Stellung »Maximum«, d. h. also nach Erreichen des zulässigen Lastmomentes, abgeschaltet werden. Es liegt auf der Hand, daß durch Bedienungsfehler, etwa beim Ablesen der Anzeigerskala, das zulässige Lastmoment überschritten werden kann und Unfälle damit möglich sind.

Bei der anderen bekannten Einrichtung sind mit dem Rechengerät Schaltmittel verbunden, die beim Erreichen des zulässigen Lastmomentes die Kran-Antriebsmotoren stillsetzen, jedoch erfordert diese Einrichtung, vor allem in bezug auf die Ermittlung der Krandaten sowie deren Umformung in elektrische Größen, einen relativ hohen mechanischen und auch schaltungstechnischen Aufwand, da die Krandaten auf recht unterschiedliche Weise gewonnen werden: So wird beispielsweise das zulässige Lastmoment aus dem Produkt zweier gemessener Betriebsgrößen berechnet und sodann der Quotient aus zulässigem und vorhandenem Lastmoment gebildet. Jede an der Produktenbildung beteiligte Betriebsgröße läßt sich dabei nur mit einer recht aufwendigen Meßeinrichtung ermitteln, da diese den Logarithmus des Meßwertes zunächst in eine proportionale elektrische Größe umwandelt, um sodann die Summe der von anderen Meßstellen gelieferten und auf gleiche Weise umgewandelten elektrischen Größen in einem entsprechenden elektrischen Gerät zu messen und derart umzuformen, daß die Anzeige auf der Skala dem Numerus Logarithmus dieser Summe proportional

Außerdem ist eine Einrichtung bekannt, bei der eine Wheatstonsche-Meßbrücke als Soll-Ist-Vergleicher als Lastmomentsicherung verwendet wird. Dabei wird die vorhandene Einziehseilkraft über eine Feder gemessen und der Federweg auf ein lineares Potentiometer übertragen, so daß der Meßwortausgang proportional der Einziehseilkraft ist. Der zweite Meßwert ergibt sich aus dem Winkel, den das Einziehseil gegenüber der Horizontalen einnimmt. Diese Messung erfolgt mit Hilfe eines am Stützbock befestigten Hebelsystems ebenfalls auf einem linearen Potentiometer. Der zweite Meßwert ist dabei abhängig von dem Hebelsystem, so daß dieses so ausgebildet sein muß, daß das aus der Konstruktion errechnete Diagramm - zulässige Einziehseilkraft in Abhängigkeit vom Einziehwinkel erreicht wird.

Besonders nachteilig ist dabei, daß schon bei der Änderung eines Konstruktionsmerkmals, z. B. der Auslegerlänge, des Gegengewichts oder der Abstützbasen, das gesamte Hebelsystem und damit die Lage des Meßwertabgriffs auf dem Potentiometer geändert werden muß. Diese Änderung erfolgt mit Hilfe von Probelasten. Die Umstellung ist daher mit erheblichem Zeitaufwand verbunden und erfordert das Vorhandensein ausreichend geschulten Personals wie auch der erforderlichen Probelasten auf der Baustelle.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine schnell und einfach an die jeweils erforderliche Abwandlung der Betriebszustände oder auch des Kransystems anzupassende Lastmomentbegrenzung zu entwickeln. Der Lastmomentbegrenzer nach der Erfindung bedarf deshalb zur Vornahme irgendwelcher Um- oder Einstellungen keines dementsprechend aus- bzw. vorgebildeten Spezialisten; die Um- oder Einstellung auf andere Betriebsverhältnisse kann somit auch der ohnehin vorhandene Kranführer vornehmen.

Gelöst wird diese Erfindungsaufgabe bei einer eingangs dargelegten Einrichtung im wesentlichen dadurch, daß durch das als Analogrechner ausgebildete Rechenwerk die mathematischen Gleichungen unter einzelner Verwertung der geometrischen Daten des Kransystems und der Gewichte als konstante Einstellgrößen und unter Verwertung der zulässigen Tragkraftkurve zur Bestimmung der zulässigen Einziehseilkraft unter Berücksichtigung der Auslegerneigung ausgewertet werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung verringert sich durch Zusammenfassung der einzugebenden konstanten Daten die Anzahl der Einstellgrößen am Analogrechner. Es erfolgt dadurch eine Näherungsrechnung, aus der sich im einfachsten Fall d'e Gleichung einer Geraden mit zwei Konstantwerten ergibt.

Durch Anordnung einer Einrichtung nach der Erfindung sind außer den schon genannten weitere beträchtliche Vorteile zu erreichen:

Das als Analogrechner ausgebildete Rechenwerk läßt sich relativ klein und unaufwendig ausbilden. Durch die Kleinheit sind die besten Voraussetzungen dafür gegeben, es im Führerstand eines Kranes so anzuordnen, daß es auch zur Instandhaltung jederzeit gut zugänglich ist. Eine besondere Stromversorgung braucht der Analogrechner nicht, er wird an die Batterie des dem Kranantrieb dienenden Dieselmotors angeschlossen. Die Aufladung der Batterie erfolgt dabei in der bei Kraftfahrzeugen üblichen Weise.

Besonders vorteilhaft wirkt sich aus, daß bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Einrichtung nicht die 941

Last, sondern die Seilkraft im Einziehwerk gemessen wird. Diese Messung entspricht weit mehr den wirklichen Verhältnissen. Sie ist somit exakter, weil sie die Störfunktion durch das Ausleger-Eigengewicht mit berücksichtigt. Hinzu kommt, daß eine exakte Messung der Last aus Raumgründen meist nur unter Inkaufnahme von Schwierigkeiten vorgenommen werden kann, da diese Messung praktisch nur am Lasthaken selbst möglich ist. Das Ergebnis einer solchen Messung muß

ίο über alle Drehachsen des Auslegersystems, und zwar über die gesamte Auslegerlänge hinweg, zur Meßstelle geleitet werden, was wiederum Anlaß zu Fehlanzeigen oder Ausfällen geben kann, da ja die Ausleger relativ häufig gegeneinander ausgetauscht werden müssen.

Die Erfindung geht deshalb auch von einem Einziehseilkraft-Auslegerwinkel-Diagramm aus. Eine derartige Anordnung hat den funktionswichtigen Vorteil, daß beide das Kippen des Kranes fördernden Größen, nämlich Last und Eigengewicht, laufend gemessen und weiterverarbeitet werden.

Ein weiterer Vorteil des Messens gerade der Einziehseilkraft gegenüber dem Messen nur der Last liegt darin, daß auch das Verhältnis der Maximal- und Minimal-Meßwerte wesentlich günstiger wird, was wiederum eine wesentlich größere Meßgenauigkeit zur Folge hat.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Kranes mit Einrichtung nach der Erfindung dargestellt. Die einzige Figur zeigt dabei einen Auslegerkran bekannter Bauart mit einem in diesem installierten Analogrechner in schematischer Darstellung.

Auf einem drehbaren Oberwagen 1 eines mit einem Kran-Dieselmotor ausgerüsteten fahrbaren Auslegerkrans ist ein Führerstand 2 angeordnet und ein Ausleger 3 angelenkt. Der Oberwagen 1 trägt ferner ein Stützgerüst 4 für ein Ausleger-Einziehseil.

Als Stromquelle für einen im Führerstand 2 angeordneten Analogrechner 6 dient eine zum Anlassen des Kran-Dieselmotors erforderliche Batterie 5, die ihre Aufladung in einer bei Kraftfahrzeugen üblichen Weise erhält. Der Analogrechner 6 ist mit Drehknöpfen 7, 8 versehen. An deren Stelle (oder auch zusätzlich) können Druckkr.öpfe, Tasten, Hebel oder in gerader bzw. in gekrümmter Bahn bewegliche Schieber mit entsprechenden Skalen oder sonstigen Markierungen angeordnet sein. In einem Ruhestromkreis 9 befinden sich Geber, z. B. solche elektrohydraulischer Art, die ein Warnsignal auslösen und/oder die Abschaltung der Antriebsmotoren bei einer gefährlichen Kranbewegung bewirken.

Der Zug im Ausleger-Einziehseil wird von einem elektrischen Kraftmeßgerät 10 ermittelt, während die Auslegerstellung von einem elektrischen Meßgerät 11 ermittelt wird.

Die Batterie 5 liefert die Energie für den Eigenbedarf des Analogrechners 6 und die Energie für den Ruhestromkreis 9.

Die Gerade als Näherungsfurktion der zulässigen Lastmomente läßt sich durch die Gleichung

= a

■+■ b

darstellen. Die Werte a und b kennzeichnen den jeweiligen Betriebszustand; sie können mittels der Drehknöpfe 7, 8 am Analogrechner 6 eingestellt werden. Der Wert α ist eine von der Auslegerstellung abhängige Spannung. Mit den Werten s, b und λ wird im Analogrechner 6 nach der vorstehenden Gleichung die

dem zulässigen Lastmoment Mm\ zugeordnete Spannung berechnet. Diese Spannung wird im Rechner 6 ständig mit einer zweiten Spannung verglichen, die vom vorhandenen Lastmoment abhängig ist, dessen Faktoren laufend von den Meßgeräten 10 und 11 gemessen werden. Überschreitet die dem gemessenen Lastmoment entsprechende Spannung diejenige des zulässigen Lastmomentes, so wird der Ruhestromkreis 9 unterbrochen und zugleich ein Warnsignal beliebiger Art ausgelöst.

Der Analogrechner 6 ist geschützt im Führerhaus 2 untergebracht. Die Drehknöpfe 7, 8, an welchen der Kranführer jede Änderung der Werte a und b unter Zuhilfenahme einer Tabelle einstellen kann, befinden sich in bequemer Reichweite des Kranführers.

Der Analogrechner 6 kann kompakt gebaut und auf einfache Weise gekapselt sein; er kann erschütterungsunempfindlich sein, so daß er selbst rauhestem Baustellenbetrieb gewachsen ist, und kann zudem trägheitslos arbeiten.

Ein grundsätzlich gleiche Einrichtung läßt sich wählen, wenn außer der Auslegerstellung auch noch weitere Veränderliche Berücksichtigung finden sollen. Bei Fahrzeugkranen ist dies zum einen die Drehbewegung des Oberwagens um eine senkrechte Achse und zum anderen die mögliche Schräglage des ganzen Kranes bei unebenem Boden. Im erstgenannten Fall kann sich bei unterschiedlichen Lagen der Kippkanten bei verschiedenen Stellungen des Oberwagens das zulässige Lastmoment verändern; im zweiten Fall können durch Verlagerungen der Schwerpunkte gleiche, mindestens aber ähnliche Veränderungen eintreten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Sicherung gegen Überlast bei Auslegerkranen unter Verwendung eines elektrisehen Rechenwerkes, in welches durch die geometrischen Daten des jeweiligen Kran- Betriebszustandes bedingte, relativ konstante Werte und als Meßwerte die Einziehseilkraft und die Auslegerneigung eingespeist werden und in welchem zwischen der zulässigen und der gemessenen Einziehseilkraft eine Differenz gebildet wird, deren Wert bei Unterschreitung einer bestimmten Größe einen weiterverwendbaren Schaltimpuls auslöst, dadurch gekennzeichnet, daß durch das als Analogrechner (6) ausgebildete Rechenwerk die mathematischen Gleichungen uraer einzelner Verwertung der geometrischen Daten des Kransystems und der Gewichte als konstante Einstellgrößen (Drehknöpfe 7, 8) und unter Verwertung der zulässigen Tragkraftkurve zur Bestimmung der zulässigen Einziehseilkraft unter Berücksichtigung der Auslegerneigung (Meßgerät 11) ausgewertet werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Zusammenfassung der einzugebenden konstanten Daten sich die Anzahl der Einstellgrößen (Drehknöpfe 7,8) am Analogrechner (6) verringert und dadurch eine Näherungsrechnung erfolgt, wobei sich im einfachsten Fall die Gleichung einer Geraden mit zwei Konstantwerten ergibt.