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Sicherheitseinrichtung für Arbeitsgeräte, insbesondere Hebezeuge Die
Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung für Arbeitsgeräte, insbesondere Hebezeuge,
gegen das überschreiten von zulässigen Grenzbedingungen oder das Ausführen von gefährlichen
Bewegungen; die Vorrichtung wirkt in der Weise, daß bei Erreichen von Grenzbedingungen
die Verbindung zwischen einem Stellmittel, insbesondere einem Handsteuerhebel, und
einem Steuergerät entriegelt wird. Hierdurch wird beispielsweise beim Erreichen
eines Grenzlastmomentes der Ausleger eines Krans festgehalten oder eine zu schwere
Last nicht angehoben.
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Es sind, unter anderem bei Hebezeugen mit hydraulisch bewirkten Arbeitsbewegungen,
Mittel bekannt, die in den Druckmittelkreislauf unmittelbar eingreifen, z. B. durch
Öffnen eines Bypaßventils in der Zuleitung zum lasthebenden Kraftgerät bei überlast.
Bei einer anderen Einrichtung wird die Pumpenfördermenge bei Annäherung an einen
Maximaldruck entgegen der Handsteuerung verändert, eventuell bis zur Nullförderung.
Eine Eignung für alle Bewegungsarten von Hebezeugen besitzen indessen beide Einrichtungen
nicht, und auch der nachträgliche Einbau in ältere Hebezeuge stößt auf Schwierigkeiten,
da in jedem Fall umfangreiche Eingriffe in das Druckmittelsystem vorgenommen werden
müssen. Von entscheidendem Nachteil ist jedoch, daß von den zwei das Lastmoment
bestimmenden Größen nur die eine, nämlich die Last, kontrollierbar ist, so daß in
Wirklichkeit nur eine überlastungssicherung, nicht aber eine Kippsicherung vorliegt,
von der im übrigen auch noch die entsprechend dem Schwenkbereich veränderliche wirksame
Kippkante berücksichtigt werden muß.
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Eine andere Gruppe von Sicherheitseinrichtungen greift unmittelbar
in das Stellmittel oder in das Verbindungsgestänge vom Stellmittel zum Steuerorgan
für eine Arbeitsbewegung ein. Bekannt ist hier vor allem die Zwangsrückführung von
Handsteuerhebeln in eine Neutralstellung durch Langlochösen, die die Handsteuerhebel
umgreifen und bei überschreiten einer Betriebsgrößengrenze so verstellt werden,
daß der Handsteuerhebel entweder in Neutralstellung vollständig verriegelt oder
nur noch in die Steuerstellung bewegbar ist, in der eine der ursprünglichen Arbeitsrichtung
entgegengesetzte eingeleitet werden kann. Als trennbare Verbindungsmittel für das
Gestänge sind elektromagnetisch betätigte Sperrstifte oder -klinken sowie in das
Gestänge kraftschlüssig eingefügte Druckmittelzylinder oder Haftmagnete bekannt.
Das durch das Ansprechen von überwachungsgeräten an Gefahrengrenzen verursachte
Verschwinden der Schließkraft löst die starre Verbindung zum Steuerorgan und ermöglicht
es, daß dieses mittels Rückstellfedern in eine Mittelstellung gebracht wird.
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Störend bei den letztgenannten Bauarten ist ihre Abhängigkeit von
der Betriebsbereitschaft des Druckmittelkreislaufs bzw. des Stromkreislaufs. Kraftschlüssige
Gestängekupplungen nehmen insbesondere bei großen Stellkräften oder bei vertikaler
Anordnung Baugrößen an, die die Stehkraft weiter erhöhen und eine Zwangsrückführung
des Stellorgans wesentlich erschweren, so daß sich auch der Bauaufwand für das Gestänge
und das Steuergerät vergrößert.
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Von einer Steuereinrichtung für Druckluftbremsen her ist ein Stellhebel
für einen Bremsdruckregler bekannt, an dessen beiden Enden Stellkräfte angreifen,
die bei jeweils feststehendem anderen Hebelende ein Verstellen des Reglers herbeiführen.
Und zwar ist am einen Ende das zu einem Handbremshebel führende Gestänge und am
anderen Ende die Kolbenstange eines pneumatisch gehaltenen Schaltkolbens angelenkt.
Bei Handbremsung stützt sich also der Stellhebel auf dem Schaltkolben ab, bei einer
Sicherheitsbremsung, bei der der Druck im Schaltzylinder zusammenbricht, wird der
Stellhebel von einer Rückholfeder am Schaltkolben um seine andere Anlenkachse in
Bremsstellung geschwenkt (deutsche Patentschrift 954 006).
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Es leuchtet ein, daß die zuletzt beschriebene Einrichtung dann nicht
geeignet ist, wenn z. B. mit dem Steuergerät entgegengesetzte Arbeitsbewegungen
gesteuert werden sollen, die beide einen gefährlichen Grenzzustand herbeiführen
können. Auch ist, wie schon vorher ausgeführt, ihre Funktionsfähigkeit von
der
Anwesenheit eines pneumatischen Druckes abhängig, der zudem im allgemeinen bei den
fraglichen Arbeitsgeräten nicht vorhanden ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitseinrichtung
zu schaffen, die bei möglichst geringem Bauaufwand unabhängig von der Anwesenheit
eines Energieträgers im Grenzfall für alle vorkommenden Bewegungen des Arbeitsgerätes,
insbesondere aber für solche, die in entgegengesetzter Richtung zu Grenzbedingungen
führen, geeignet ist. Es ist ferner erwünscht, daß die neue Einrichtung möglichst
ohne Eingriffe in das Energieträgersystem des Arbeitsgerätes auskommt, damit ein
nachträglicher Einbau erleichtert wird. Auch sollen Eingriffe in das Schaltgestänge
von Steuergeräten vermieden werden, die deren Leichtgängigkeit beeinträchtigen können.
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Ausgehend von einer Einrichtung zur Sicherung gegen ein Ineinschaltstellungbringen
oder Ineinschaltstellunghalten eines von einem Handsteuerhebel betätigten Steuergerätes
beim Überschreiten von Grenzbedingungen an Arbeitsgeräten, insbesondere an Hebezeugen,
deren Arbeitsbewegungen durch das Steuergerät gesteuert werden, wobei die Schwenkachse
des Handsteuerhebels auf nachgiebigen Widerlagern abgestützt ist, deren Haltekraft
beim Erreichen einer Grenzbedingung verschwindet, wird die genannte Aufgabe gemäß
der Erfindung dadurch gelöst, daß die Schwenkachse des Handsteuerhebels in Normalstellung
von zwei in den beiden Schwenkrichtungen seitlich neben ihr angeordneten Haftankern
von erregten Elektromagneten gehalten wird, in deren Speisestromkreisen je ein bei
Erreichen einer der beiden entgegengesetzen Grenzbedingungen öffnender Schalter
liegt. Ist, wie das normalerweise der Fall ist, das Steuergerät mit Federn zum Rückstellen
des Steuerorgans in die Mittelstellung ausgerüstet, dann wird durch das Abschalten
eines der beiden Elektromagneten dieses Steuerorgan sofort ohne zusätzliche Hilfsmittel
in die neutrale Stellung zurückgeschoben. Hiernach kann, da das zweite Widerlager
fest bleibt, eine aus dem gefährlichen Grenzbereich herausführende Bewegung des
Arbeitsgerätes eingeleitet werden.
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Ein weiterer Vorteil gegenüber dem bekannten Stand der Technik ist
darin zu sehen, daß die Vorrichtung auch in Vervielfachung, beispielsweise in Verbindung
mit kombinierten Dreh-Längssteuerschiebern angewendet werden kann. Auch ein nachträglicher
Einbau in vorhandene Arbeitsgeräte verursacht keine Schwierigkeiten, da die Steuergeräte
und das Schaltgestänge unberührt bleiben. Die Einrichtung ist feinfühlig und leichtgängig.
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Eine besonders raumsparende Bauart ergibt sich, wenn die Haftanker
der Elektromagneten quer zur Wirkrichtung der Stützkraft verschiebbar sind und dann
am Kopf der Haftanker eine schräge Stützfläche aufweisen, durch die von der Stützkraft
eine Kraftkomponente in Bewegungsrichtung des Haftankers erzeugt wird. Durch diese
Aufteilung der Stützkraft braucht die Haftkraft des Haftankers nur wesentlich geringeir
zu sein, so daß kleinere Elektromagnete ausreichend sind. Alle Elektromagneten können
sich dann dicht nebeneinander liegend in Längsrichtung des Stellhebels erstrecken.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert, in der mehrere
Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Es zeigt A b b. 1 eine Steuereinrichtung
gemäß der Erfindung im Längsschnitt, A b b. 2 eine Abwandlung der Ausführung nach
A b b. 1 und A b b. 3 einen Querschnitt durch das Stehorgan eines Mehrfachsteuergerätes.
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Ein Handsteuerhebel1, der um eine Schwenkachse 11 schwenkbar ist,
ist durch eine Gelenkachse 12 gelenkig mit einem Führungsbolzen 2 verbunden. Der
Führungsbolzen 2 ist in Gleitführungen 31, 32 verschiebbar gelagert, die Teile eines
ortsfesten Schaltgehäuses 3 sind, in dem der Handsteuerhebel 1 gegen Verdrehung
gesichert in einem Langloch 39 mit Endanschlägen 37, 38 geführt ist. Die Schalthübe
des Führungsbolzens 2 werden durch eine Gelenkstange 25 auf eine Stellstange 7 eines
Stellorgans 6 übertragen, das in einem Gehäuse 5 eines Steuergerätes gegen den Druck
zweier Rückstellfedern 8, 9 verschiebbar ist. Die Schwenkachse 11 des Handsteuerhebels
1 wird von einer Kugel gebildet, die sich auf Köpfen 45, 46 zweier elektromagnetischer
Haftanker 41, 42 mit Magnetspulen 4, 40 abstützt. Die Magnetspulen 4; 40 sind so
angeordnet, daß die Wirkrichtung der jeweiligen Stützkraft mit der Längsachse des
Haftankers 41, 42 etwa zusamnienfällt. Das rückwärtige Ende der Haftanker 41, 42
wird von Ankerplatten 43, 44 gebildet, die den Hauptanteil der Haft- und damit der
Stützkraft aufbringen. Die Magnetspulen 4, 40 sind durch Gehäuse 33, 34 gegen äußere
Einwirkungen geschützt. Im stromlosen Zustand der Magnetspulen 4, 40 werden die
Haftanker 41, 42 von einer am Handsteuerhebel l angreifenden Betätigungskraft zurückgeschoben,
bis ihre Ankerplatten 43, 44 sich gegen Anschläge 28, 29 anlegen. Bei diesem Vorgang
hat sich der Handsteuerhebel1 um eine an dem Endanschlag 38 bzw. 39 zu denkende
Schwenkachse in eine Lage I' gedreht, wobei gleichzeitig der Führungsbolzen 2 und
mit ihm das Stellorgan 6 in ihre gemeinsame Mittelstellung gelangt sind. Da die
Betätigungskraft der Bedienungsperson und die Rückstellkraft der gespannten Rückstellfeder
8 bzw. 9 gleichsinnig wirken und sich daher unterstützen, verläuft der Vorgang schlagartig,
wodurch eine instinktive, schädliche Gegenreaktion derBedienungsperson nicht erfolgen
kann.
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Beide Magnetspulen 4, 40 werden von einer gemeinsamen Stromquelle
gespeist; in ihre Zuführungsleitungen ist je ein Schalter 13, 14 eingefügt, der
bei Erreichen einer Grenzbedingung von einem nicht dargestellten Überwachungsgerät
betätigt wird. Durch einen Hauptschalter 10 kann die ganze Vorrichtung außer
Betrieb gesetzt werden, so daß über den Handsteuerhebel1 keine Bewegung des Arbeitsgerätes
eingeleitet werden kann. Führt man diesen Hauptschalter 10 in der Offenstellung
verriegelt und verschließbar aus, so ist damit außerdem eine einfache Sicherung
gegen Bedienung durch unbefugte Personen vorhanden.
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Das Ausführungsbeispiel nach Ab b. 2 unterscheidet sich von dem beschriebenen
dadurch, daß die Magnetspulen 4', 40' um 90° gedreht und mit zueinander parallelen
Längsachsen angeordnet sind. Die Köpfe 45', 46' ihrer Haftanker 41', 42' sind an
den einander zugewandten Seiten mit abgeschrägten Stützflächen 48, 49 versehen zu
dem Zweck, eine axial gerichtete Komponente der Stützkraft zu erzeugen, die den
Haftanker 41' bzw. 42' entgegen der
Kraft einer Rückstellfeder 47
beim Verschwinden der Haftkraft nach unten gegen einen Anschlag 28' bzw. 29' drückt.
Diese Maßnahme wirkt sich günstig auf die Baugröße der Haftmagneteinrichtung aus,
da die Haftkraft jetzt nur noch einen geringen Teil der Stützkraft zu betragen braucht.
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Damit beim Verschwinden der Haftkraft der Handsteuerhebel 1' nicht
über die der Mittelstellung des Führungsbolzens 2' entsprechende Lage I' bzw. I1'
hinausgeschwenkt wird, muß ein Anschlag 50 bzw. 51 vorhanden sein, der nach dem
linken Teil der Abbildung mit der als Kugel ausgebildeten Schwenkachse 11' oder
nach dem rechten Teil mit dem Schaft des Handsteuerhebels 1' zusammenwirken kann.
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Für ein Mehrfachsteuergerät, beispielsweise einen Dreh-Längsschieber,
wird die beschriebene Stützlageranordnung in mehreren radial zum Führungsbolzen
2" angeordneten Schaltebenen in ein Gehäuse 35 eingebaut. Die Schnittzeichnung in
A b b. 3 zeigt die Anordnung für zwei Schaltebenen, wobei von den insgesamt notwendigen
vier Haftmagneten und vier Unterbrecherschaltern nur jeweils zwei 4", 40" bzw. 13",
14" dargestellt sind.