DE1413849B2 - Steueranlage für einen Greifkran .zur gleichzeitigen Steuerung des Hub- und Schließvorgangs des Greifers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steueranlage für einen Greifkran zur gleichzeitigen Steuerung des Hub- und Schließvorgangs des Greifers mittels eines Steuerhebels, mit jeweils einem Hub- und einem Schließ-Gleichstromnebenschlußmotor konstanter Felderregung als Antrieb für eine Hub- und Schließtrommelwinde und mit einer gemeinsamen jeweils die Ankerspannung eines jedem Motor zugeordneten Generators beeinflussende Steuerschaltung.

Es ist bereits eine Steuerung für einen Greiferkran bekannt, dessen Greifer durch zwei unabhängig angetriebene Trommelwinden betätigt wird (USA.-Patentschrift 2 714 696). Als Antriebsmotoren dienen dabei zwei Gleichstrom-Nebenschlußmotoren mit konstanter Felderregung. Für jeden Motor ist zur Steuerung der Absolut- und Relativbewegung eine jeweils die Ankerspannung über einen zugeordneten Gleichstromgenerator beeinflussende Steuerschaltung vorgesehen. Diese Steuerschaltung wird jedoch als vergleichsweise kompliziert, dabei aber gleichwohl als relativ störanfällig empfunden, da spezielle Steuerorgane mit Gleitkontakten, Metadyne- oder Amplidyne-Verstärker sowie zahlreiche Relais mit entsprechenden Kontaktelementen verwendet werden.

Weiter ist aus der britischen Patentschrift 691 884 eine Steuereinrichtung für elektrisch angetriebene Fahrzeuge bekannt, bei der zur Steuerung der Absolut- und der Relativdrehzahl zweier Elektromotoren zwei Geber vorgesehen sind, die mit einem Betätigungshebel verbunden sind. Bei Tätigung des einen aus Widerständen bestehenden Gebers wird die Absolutdrehzahl beider Motoren gleichsinnig verändert, während bei Betätigung des anderen Gebers die Relativdrehzahl durch gegensinnige Drehzahlbeeinflussung der einzelnen Motoren einstellbar ist. Diese für relativ langsame Fahrzeuge konzipierte Steuerschaltung ist jedoch vor allem wegen der schaltungstechnisch bedingten Ver-

zögerung bei der Signalübertragung vom Steuerhebel auf die Motoren und wegen der Unmöglichkeit, Ungleichmäßigkeiten der einzelnen Motoren auszugleichen, um einen für Greiferkrane unabdingbar notwendigen Synchronismus von Hub- und Schließmotor

zu erreichen, für Krane der genannten Gattung nicht geeignet.

Der Erfindung liegt, ausgehend vom Gegenstand der obengenannten USA.-Patentschrift 2 714 696, die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung für Greifkrane

nach der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die von einem einzigen Steuerhebel aus ein synchrones, sofortiges Ansprechen der Arbeitsmaschinen zur Betätigung der Absolutbewegung des Greifers bzw. der

Relativbewegung der Greiferbacken gewährleistet und unter weitergehender Vermeidung beweglicher Kontakte einen einfachen Schaltungsaufbau, aufweist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß . dadurch, daß der Steuerhebel kardanisch frei bewegbar angeordnet ist und über zwei von ihm betätigte Drehtransformatoren als Steuergeber die Absolutbewegung des Greifers bzw. die Relativbewegung der Greiferbacken einstellt, daß die Drehtransformatoren bei Betätigung durch den Steuerhebel Steuersignale variabier Amplitude abgeben, welche in der Steuerschaltung gleichgerichtet werden, daß jedem Steuergeber ein vom Steuerhebel betätigter Schalter zur Änderung der Polarität des betreffenden gleichgerichteten Steuersignals zugeordnet ist, daß die Steuersignale zur Beeinflussung der Absolutbewegung des Greifers bzw. zur Beeinflussung der Relativbewegung der Greiferbacken in der Steuerschaltung überlagert werden und jeweils eine resultierende Steuerspannung liefern, welche die Ankerspannung des jeweils zugeordneten Motors beeinflußt.

Kardanisch gelagerte Steuerhebel zur gemeinsamen Betätigung zweier Steuerapparate für Hebezeuge sind an sich ebenso bekannt wie die Möglichkeit, Drehtransformatoren als Sollwertgeber in Steuerungsprozessen einzusetzen. Mit dieser Einzelkenntnis allein jedoch ist der Fachmann noch nicht in der Lage, die oben aufgezeigte Aufgabe bei einer rein elektrischen, für rauhen Baustellenbetrieb auszulegenden Steueranlage zu lösen.

Mit der erfindungsgemäßen Steueranlage kann ein Kranführer nun von einem einzigen Steuerhebel aus die gemeinsame Verbundssteuerung für einen Tragseil- und einen Zugseilmotor vornehmen, wobei der Steuerhebel wahlweise so gehandhabt werden kann, daß er den einen oder den anderen Motorregler oder beide Motorregler gleichzeitig betätigt. Ersichtlicherweise wird dadurch die Handhabung gegenüber einer Steuerung mit zwei getrennten Hebeln wesentlich vereinfacht und die Steuerung von Heb- bzw. Absenk- und Hubbewegung kann sehr präzise vorgenommen werden. Die beiden wahlweise mit gleicher oder verschiedener Geschwindigkeit zu betreibenden Motoren haben jeder seinen eigenen Speisekreis. Die an den Steuerhebeln angeschlossenen Motorregler weisen die erwähnten Drehtransformatoren als Stellgeneratoren auf, deren Ausgänge den Speisekreisen Steuersignale zuführen. Das Signal des einen Stellgenerators beeinflußt beide Motoren und steuert die Absolutgeschwindigkeit derselben gleichmäßig, während das vom anderen Generator erzeugte Signal einen ungleichmäßigen Einfluß auf die beiden Motore hat und demgemäß die Relativgeschwindigkeit bestimmt.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei den im folgenden in Einzelheiten beschriebenen beiden Ausführungsformen der Erfindung wird im einen Fall das vom zweitgenannten Generator erzeugte Signal gleichzeitig beiden Erregerkreisen aufgeprägt und wirkt auf diese Kreise jeweils im entgegengesetzten Sinn, während bei der anderen Ausführungsform das vom zweiten Generator erzeugte Signal nur dem einen der beiden Erregerkreise aufgeprägt wird.

Diese beiden beispielsweisen Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen typischen Zweiseilgreifer, wie er bei Laufkranen verwendet wird,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Bewegungsbilds für den Steuerhebel sowie ein Spannungsdiagramm der von den an Steuerhebel angeschlossenen Stellgeneratoren abgegebenen Spannungen,

Fig. 3 ein vereinfachtes elektrisches Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 ein vereinfachtes elektrisches Schaltbild einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines für das Schaltbild gemäß Fig. 4 geeigneten Steuerhebel-Bewegungsbilds,

Fig. 6 eine Aufsicht auf den Steuerhebel, aus der dessen Zusammenhang mit den beiden von ihm gesteuerten Drehtransformatoren ersichtlich ist,

Fig. 7 einen lotrechten Querschnitt durch den Steuerhebel, welcher Einzelheiten des Innenaufbaus dieses Steuerhebels darstellt,

Fig. 8 einen Querschnitt längs der Linie VIII-VIII in Fig. 7.

■ Zunächst sei die im Schaltbild gemäß Fig. 3 beschriebene Ausführungsform der Erfindung erläutert. Die Darstellung eines typischen Greifers gemäß Fig. 1 und der physikalische Aufbau des Reglers, der als Steuergeber verwendeten Drehtransformatoren usw. gemäß Fig. 7 und 8 sind für alle Ausführungsformen dieselben.

Der in Fig. 1 dargestellte herkömmliche Zweiseilgreifer weist zwei Greiferbacken 1, 2 auf, die mittels Scharnierstifte 3 an einem Rollkloben 8 schwenkbar gelagert sind und weiterhin schwenkbar mit den Armen 4, 5 eines Anhebbügels 6 befestigt sind. Beim öffnen und Schließen der Greiferbacken 1 und 2 verschwenken sich einzelne Teile um Drehzapfen 7, 9 und 10.

Das Gewicht des Greifers und der von ihm gehaltenen Last wird zum Teil vom Hubseil 11, das bei 12 fest am Anhebbügel 6 befestigt ist, und zum Teil vom Schließseil 13 aufgenommen, welches über Seilscheiben 151, 152 mit dem Greiferbacken-Rollkloben 8 und dem Anhebbügel 6 verbunden ist. Die Greiferbacken werden durch Einziehen des Schließseils 13 gegenüber dem Bügel 6 geschlossen. Wenn die Greiferbacken vollständig geschlossen sind, unterstützt ein weiteres Anheben des Hubseils 13 die Aufwärtsbewegung des Greifers, wobei die Konstruktion so getroffen ist, daß die Seile 11 und 13 bei der Aufwärtsbewegung die Last praktisch zu gleichen Teilen aufnehmen sollen. Beim öffnen des Greifers wird das Schließseil 13 gelockert, wodurch sich die Greiferbacken 1,2 unter ihrem eigenen Gewicht öffnen und ihren Inhalt entleeren. Bei diesem Arbeitsschritt muß das gesamte Gewicht des Greifers und der Last vom Hubseil 11 gehalten werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß das Anheben und Absenken des Greifers die Betätigung von zwei durch Hubmotoren gesteuerte Winden erfordert, nämlich eine für jedes Seil 11 bzw. 13, und daß beim öffnen oder Schließen des Greifers die Winde für das Schließseil 13 mit einer anderen Geschwindigkeit betätigt werden muß, als die Winde für das Hubseil 11, damit zwischen beiden Seilen eine Relativgeschwindigkeit der Bewegung eingeführt wird.

Der Steuerhebel 14 ist innerhalb eines in Fig. 2 schematisch dargestellten Quadrats bzw. Bewegungsdiagramms 15 frei bewegbar. Der Aufbau des Steuerhebels 14 und seine Ankopplung an die Drehtransformatoren 20, 21 ist genauer in den Fig. 6 bis 8 dargestellt. Zur Vereinfachung der Erläuterung sind im

5 6

Diagramm 15 die beiden Hauptachsen der Steuerhebel- der Steuerhebel 14 in Richtung des Pfeils 16 bewegt bewegung als die Anhebachse 51 und die öffnungs- wird, laufen sowohl das Schließseil als auch das Hubachse 23 bezeichnet. seil ab. Wenn dagegen der Steuerhebel 14 in Richtung

Wie am besten aus Fig. 8 ersichtlich ist, kann der des Pfeils 17 bewegt wird, werden beide Seile 11, 13 Steuerhebel 14 auf einem Kugelgelenk 90 bewegt 5 aufgespult.

werden, das in einem Kugellager 91 gelagert ist, Wenn der Hebel 14 eine Bewegungskomponente welches seinerseits in einem in der oberen Wand 92 längs der Öffnungsachse besitzt, führt der an ihn angedes Gehäuses der Steuereinrichtung 93 vorgesehenen schlossene Drehtransformator 21 dem in Fig. 3 dar-Gestell gelagert ist. Ein am Steuerhebel 14 vorgesehener gestellten Steuerkreis ein Signal zu, das die Relativ-Ansatz 94 steht abwärts über die Kugel 90 hinaus und io geschwindigkeit der Seile 11,13 ändert. Wenn beispielserfaßt zwei um Querachsen schwingende Bügel 95, 96, weise der Steuerhebel 14 in Richtung des Pfeils 18 bevon denen sich der Bügel 95 um axial auf den Dreh- wegt wird, gibt der Drehtransformator 21 unabhängig mittelpunkt der Kugel 90 ausgerichtete Drehzapfen 97 davon, ob in diesem Augenblick die Seile 11 und 13 dreht und an einem Schenkel einen Zahnradsektor 98 ablaufen oder aufgewickelt werden, ein Signal an den trägt, dessen Zähne konzentrisch zur Achse der Dreh- 15 Steuerkreis für die an die Hubwinde und an die Schließzapfen 97 liegen und mit einem auf der Welle 100 des winde angekoppelten Motoren ab, so daß das Schließ-Drehtransformators 21 angeordneten Zahnrad 99 seil gegenüber dem Hubseil abläuft und sich der Greifer kämmen. öffnet. Wenn dagegen der Hebel 14 in Richtung des

Der Bügel 96 dreht sich um ebenfalls axial auf den Pfeils 19 bewegt wird, wird das Schließseil 13 gegen-Drehmittelpunkt der Kugel 90 ausgerichtete Dreh- 20 über dem Hubseil 11 angezogen und der Greifer

zapfen 103 und trägt an einem Schenkel einen Zahn- geschlossen.

radsektor 104, dessen Zähne konzentrisch zur Achse Zur Erleichterung der Erläuterung wird im folgen-

derjDrehzapfen 103 liegen und mit einem auf der Welle den der auf Bewegungen des Steuerhebels längs der

106 des Drehtransformators 20 angeordneten Zahnrad Anhebeachse 51 ansprechende Drehtransformator 20

105 kämmen. 35 als der Drehtransformator für die Absolutbewegung

Die Bügel 95, 96 sind mit Schlitze aufweisenden und der auf die Bewegung des Steuerhebels längs der

bogenförmigen Brückenabschnitten 107, 108 versehen, Öffnungsachse 23 ansprechende Drehtransformator 21

welche beide konzentrisch zur Kugeldrehachse liegen als der Drehtransformator für die Relativbewegung

und in denen sich die Lagerscheiben 109 und 110 des bezeichnet.

Steuerhebelansatzes 94 bewegen. Wenn daher der 30 Die Drehtransformatoren 20, 21 geben je nach der Steuerhebel 14 durch Erfassen seines Griffs 113 längs durch einen nicht homogenen Rotor geänderten gegender Anhebeachse 51 des Diagramms 15 in Fig. 2 seitigen Induktivität ihrer stationären Spulen eine bewegt wird, wodurch der Bügel 96 verschwenkt und veränderbare Wechselspannung ab, welche durch die Welle des Drehtransformators 20 verdreht wird, Gleichrichterbrücken 67, 68 (Fig. 3) in Gleichspangleitet die auf dem Wellenansatz 94 sitzende Scheibe 35 nungen umgewandelt werden. Der Drehtransformator 109 einfach in den im Mittelabschnitt 107 des Bügels für die Absolutbewegung 20 befindet sich im NuIl-95 vorgesehenen Schlitz, ohne diesem eine Bewegung punkt, an einer beliebigen Stelle längs der öffnungszu erteilen. Wenn der Steuerhebel 14 längs der öff- achse 23 des Diagramms 15. Wenn der Steuerhebel 14 nungsachse 23 des Diagramms 15 gemäß Fig. 2 bewegt längs der Anhebachse 52 in Richtung des Pfeils 16 und dadurch der Bügel 95 verschwenkt und die Welle 40 bewegt wird, wird eine zunehmende positive Gleich-100 des Drehtransformators 21 verdreht werden, gleitet spannung erzeugt, die im Spannungsdiagramm 22 die Scheibe 110 lediglich in den Schlitz des Mittelteils durch die Linie 24 angegeben ist.Wenn der Steuerhebel 108 des Bügels 96, ohne diesem eine Bewegung zu längs der Anhebachse 51 in Richtung des Pfeils 17 erteilen. Wenn dagegen der Steuerhebel 14 eine Bewe- bewegt wird, wird eine entsprechend zunehmende gungskomponente sowohl in Richtung der Anhebachse 45 positive Gleichspannung erzeugt, die im Diagramm 22 51 als auch in Richtung der Öffnungsachse 23 erhält, durch die Linie 25 angegeben ist. Diese Spannung wird werden beide Bügel gleichzeitig um ihre Drehzapfen jedoch durch einen herkömmlichen Umkehrschalter 69 verschwenkt, wodurch über ihre Zahnradsektoren den (Fig. 3) umgekehrt, so daß die vom Drehtransforma-Wellen 100, 106 gleichzeitig eine Bewegung aufgeprägt tor 20 bei einer Bewegung des Steuerhebels 14 in wird. Die Schenkel der Bügel 95, 96 sind mit An- 50 Richtung des Pfeils 17 abgegebene Spannung tatsächschlägen 116 bzw. 117 versehen, welche zwecks Be- lieh eine durch die Linie 26 im Diagramm 22 angegegrenzung der Bügelverschwenkung und Drehung der bene zunehmende negative Spannung ist. Der Schalter Wellen 100, 106 gegen einstellbare Stellschrauben 118 69 ist mit dem Steuerhebel 14 gekoppelt und kehrt das anstoßen. vom Drehtransformator 20 gelieferte Spannungssignal

Die Wellen der Drehtransformatoren 20, 21 weisen 55 um, sobald sich der Steuerhebel unterhalb der öff-

je einen Nutenabschnitt 114 zur Aufnahme einer feder- nungsachse 23 im Diagramm 15 gemäß Fig. 2 befindet,

belasteten Kugel 115 auf, um dem Kranführer die Dasselbe gilt für die vom Drehtransformator für die

Einstellung der Nullage zu erleichtern. Der Abschnitt Relativbewegung 21 abgegebene Spannung, die im

114 kann auch mehr als eine Nut aufweisen, um außer Diagramm 27 von Fig. 2 dargestellt ist. Wenn der

der Nullstellung auch noch andere Stellungen der 60 Steuerhebel 14 längs der Öffnungsachse 23 in Richtung

Drehtransformatoren anzuzeigen. des Pfeils 18 bewegt wird, wird eine positive Spannung

Wenn der Steuerhebel 14 eine Bewegungskompo- abgegeben, die als Kurve 76 eingezeichnet ist. Wenn

nente längs der Anhebachse 51 besitzt, gibt der an ihn dagegen der Steuerhebel längs der Öffnungsachse 23

angeschlossene Drehtransformator 20 ein Signal ab, in Richtung des Pfeils 19 bewegt wird, wird eine

das dem in Fig. 3 dargestellten Steuerkreis zugeführt 65 positive Spannung abgegeben, die als Kurve 78 einge-

wird und die Absolutgeschwindigkeit der Seile 11, 13 zeichnet ist. Mit dem Steuerhebel 14 ist jedoch ein

ändert. Diese Steuerwirkung wird praktisch gleichmäßig Schalter 70 gekoppelt, der die vom Drehtransformator

auf beide Seile 11, 13 übertragen. Wenn beispielsweise 21 abgegebene Spannung umkehrt, sobald der Steuer-

hebel nach der linken Seite der Anhebachse 51 (Fig. 2) bewegt wird.

Der Steuerkreis für den Hubmotor 30 und den Schließmotor 31 dieser Ausführungsform ist in vereinfachter Form in Fig. 3 dargestellt. Die Wellen der Motoren 30, 31 sind mit der Hub-Windentrommel 33 bzw. der Schließ-Windentrommel 34 gekuppelt. Die Motoren 30, 31 sind Gleichstrom-Nebenschlußmotoren, deren Nebenschluß-Feldwicklungen 85,86 durch eine herkömmliche getrennte Stromquelle in gleichbleibender Weise erregt werden. Beispielsweise kann hierfür die in Fig. 3 eingezeichnete Batterie 87 verwendet werden. Der Anker des Hubmotors 30 wird durch den Hubmotor-Generator 35 erregt, während der Anker des Schließmotors 31 durch den Schließmotor-Generator 36 erregt wird. Die Generatoren 35, 36 werden mit konstanter Geschwindigkeit durch den Wechselstrommotor 37a gedreht. Die Gesamtbelastung des Motors 37a ergibt sich aus der Summe der Belastungen der Motoren 30, 31 auf der Basis ihrer Erregung durch die entsprechenden Generatoren 35, 36. Ersichtlicherweise handelt es sich hierbei also um eine Art Ward-Leonard-Steuerung.

Die Generatoren 35, 36 haben getrennt erregte Gleichstrom-Feldwicklungen 37 bzw. 38, deren Erregung durch Verstärker 39, 40 mit Gleichstromausgang gesteuert wird. Die Verstärker 39, 40 sind von herkömmlicher Bauart und können beispielsweise elektronische oder Magnetverstärker sein. Der Grad der Erregung der Feldwicklungen 37, 38 beeinflußt die von den Generatoren 35, 36 an die Anker der zugehörigen Motoren 30, 31 abgegebenen Leistungen und somit die Geschwindigkeit der Zugseil- und Tragseilmotoren sowie die Geschwindigkeit dieser Seile 11, 13 selbst.

Betrachtet man zunächst nur den Einfluß des Drehtransformators 20, so erkennt man, daß die von den Verstärkern 39, 40 abgegebene Leistung von der auf den Schaltkreis durch den Drehtransformator für die Absolutbewegung 20 und die »Rückkopplungs«- Spannungen der Widerstände 46, 47, 48, 49 aufgeprägten Spannung abhängt. Beide Verstärker 39, 40 werden bei einer Änderung im vom Drehtransformator 20 kommenden Signal in gleicher Weise beeinflußt, so daß sie die Absolutgeschwindigkeit der Motoren 30, 31 entsprechend steuern.

Das vom Drehtransformator 20 abgegebene Signal wird einem die Widerstände 41, 42 aufweisenden Widerstandskreis aufgeprägt. Der durch diese Widerstände fließende Strom bewirkt in ihnen einen Spannungsabfall, der den Verstärkern 39, 40 aufgeprägt wird und die Feldwicklungen 37, 38 entsprechend erregt. Die durch die Verstärker 39, 40 fließenden Kreisströme sind in Fig. 3 allgemein durch die Kreispfeile 43, 44 angedeutet und durchfließen Teile der einstellbaren Widerstände 46, 47 und der einstellbaren Widerstände 48, 49 sowie den einstellbaren Widerstand 50 im gemeinsamen Schenkel der beiden geschlossenen Kreise 43, 44.

Die vorerwähnten »Rückkopplungs«-Spannungen stammen aus mehreren Quellen. Die über den Widerständen 46, 47 auftretenden Rückkopplungsspannungen beruhen auf dem über diese Widerstände fließenden Strom, der durch die von den Generatoren 35, 36 abgegebene Spannung herrührt. Die über den Widerständen 48, 49 auftretenden Rückkopplungsspannungen entstehen dagegen durch den über die Anker der Motoren 30, 31 fließenden Strom, der zwar selbstverständlich ebenfalls aus den Generatoren 35, 36 abgeleitet ist, aber wegen des Spannungsabfalls in den Ankern der Motoren 30,31 und in den Schaltelementen zwischen den Generatoren und den Motoren usw. einen anderen Wert hat als die über die Widerstände 46, 47 fließenden Ströme. In den Kreisschleifen 43, 44 wirken die über den Widerständen 48, 49 auftretenden Rückkopplungsspannungen den über den Widerständen 46, 47 auftretenden Rückkopplungsspannungen entgegen, wodurch die Geschwindigkeit der Motoren 30, 31 beeinflußt wird, da die erstgenannten Rückkopplungsspannungen den Verstärkern 39, 40 in den Kreisschleifen 43, 44 überlagert werden.

Beispielsweise bewirkt die Summe der Spannungen über den Widerständen 50 und 41 in der Kreisschleife 43, daß über den Verstärker 39 ein Steuerstrom fließt, der die Stärke des Generatorfeldes 37 bestimmt. Die sich hieraus ergebende Ausgangsspannung des Generators 35 besitzt eine solche Polarität, daß der vom Generator 35 abgegebene, durch den Widerstand 46 in der Kreisschleife 43 fließende Strom in diesem Widerstand 46 eine Rückkopplungsspannung entwikkelt, deren Polarität der Summe der Spannungsabfälle über den Widerständen 50, 41 entgegengerichtet ist und dadurch den Stromfluß durch den Verstärker 39 herabsetzt. Auf diese Weise wird der vom Generator 35 abgegebene Strom durch die gemeinsame Wirkung der Drehtransformatoren für die Absolutbewegung 20 und für die Relativbewegung 21 auf die Widerstände 41, 50 gesteuert, wobei die über dem Widerstand 46 auftretende Rückkopplungsspannung die Steuerströme im Kreis 43 auf brauchbare Werte stabilisiert.

Zum Ausgleich der in den Schaltelementen und Verbindungen zwischen dem Generator 35 und dem Motor 30 auftretenden Verlusten erhöht sich die über dem Widerstand 48 auftretende Rückkopplungsspannung mit zunehmender Abgabeleistung des Generators 35, wobei dieser Zuwachs diesselbe Polarität besitzt wie die von den Widerständen 50, 41 abgenommene zusammengesetzte Spannung. Der Widerstand 48 kann so eingestellt werden, daß sein Spannungsabfall genau den im Kreis vom Generator 35 zum Motor 30 durch den Laststrom hervorgerufenen Spannungsabfall ausgleicht, wodurch der Einfluß derartiger Verluste ausgeschaltet wird. Die Widerstände 47 und 49 wirken in entsprechender Weise in der Stromschleife 44.

Die durch die in den Ankern der Motoren 30, 31 umlaufenden Kreisströme hervorgerufenen Rückkopplungs-Spannungsabfälle in den Widerständen 48, 49 sowie die durch die von den Generatoren 35, 36 abgegebenen Leistungen hervorgerufenen Rückkopplungs-Spannungsabfälle über den Widerständen 46, 47 erhöhen die Spannungsabfälle über den Widerständen 41, 42. Die algebraische Summe aller dieser Spannungen wird den Verstärkern 39 bzw. 40 aufgeprägt. Die Größe der über den Widerständen 46, 47, 48, 49 auftretenden Rückkopplungsspannungen kann durch Einstellen der Größe dieser Widerstände geregelt werden, so daß die den Motoren 30, 31 aufgeprägte Spannung unabhängig vom durch diese Motoren fließenden Strom ist.

Die Widerstände 46, 47, 48 und 49 werden so eingestellt, daß die Winden 33, 34 stillstehen, wenn sich der Steuerhebel 14 genau in der Mitte des Bewegungsdiagramms 15 befindet. Zum Festsetzen der Winden 33, 34 in dieser Stellung können herkömmliche mechanische Bremsen vorgesehen sein. Wenn sich der Steuerhebel 14 an einer anderen Stellung auf der Öffnungsachse 23 befindet, bleibt zwar der Drehtransformator

409 518/106

20 in einer neutralen Stellung, doch bewirkt der Drehtransformator 21, wie sich aus der folgenden Beschreibung ergibt, eine Relativbewegung der Seile 11, 13.

Bei der sich im wesentlichen auf die Wirkung des Drehtransformators für die Absolutbewegung 20 beziehenden Beschreibung wurde angenommen, daß der Steuerhebel 14 nur längs der Anhebachse 51 des Bewegungsbilds 15 bewegt wird. Wenn jedoch der Steuerhebel 14 eine Bewegungskomponente längs der Öffnungsachse 23 in Richtung des Pfeils 18 oder des Pfeils 19 besitzt, prägt der Drehtransformator für die Relativbewegung 21 dem Widerstand 50 (Fig. 3) eine Spannung auf, wodurch die in den beiden Stromschleifen 43, 44 fließenden Ströme sowie die den Verstärkern 39, 40 aufgeprägten Absolutspannungen geändert werden. Wenn infolge einer durch den Drehtransformator 21 an den Widerstand 50 gelegten Spannung ein Strom durch diesen Widerstand fließt, ergibt sich in den Kreisschleifen 43, 44 und in den zugehörigen Verstärkern 39, 40 eine gleiche, jedoch entgegengesetzt gerichtete Wirkung.

Wenn beispielsweise der Steuerhebel 14 längs der Öffnungsachse 23 in Richtung des Pfeils 18 bewegt wird, wird dem Widerstand 50 eine in einer Richtung gepolte Spannung aufgeprägt, wodurch der Verstärker 40 erregt wird und der Schließmotor gegenüber dem Hubmotor schneller läuft, so daß die Greiferbacken 1,2 geöffnet werden. Wenn beispielsweise angenommen wird, daß durch das dem Steuerkreis durch den Drehtransformator 20 zugeführte Signal beide Seile 11, 13 ablaufen, wodurch der Greifer abgesenkt wird, dann bewirkt eine Bewegung des Steuerhebels 14 längs der Öffnungsachse 23 in Richtung des Pfeils 18 ein schnelleres Ablaufen des Schließmotors 31 als des Hubmotors 30, wodurch der Greifer geöffnet wird. Wenn andererseits unter dieser Voraussetzung der Steuerhebel 14 längs der Öffnungsachse 23 in Richtung des Pfeils 19 bewegt wird, während sich der Greifer senkt, läßt der Schließmotor 31 das Seil 13 langsamer ablaufen, als der Hubmotor 30 das Hubseil 11 ablaufen läßt, wodurch sich der Greifer bei seiner Abwärtsbewegung schließt.

Beim Schließen des Greifers hat der Spannungsabfall über dem Widerstand 50 die durch den Pfeil 52 in Fig. 3 angedeutete Polarität, während beim öffnen die Polarität des Spannungsabfalls über dem Widerstand 50 die durch den Pfeil 53 angegebene Richtung hat. Im einen Fall erhöht sich der im einen der beiden Kreisschleifen 43, 44 fließende Gesamtstrom gegenüber dem im anderen Kreis fließenden Strom, während im anderen Fall die umgekehrten Verhältnisse herrschen, wodurch eine Relativbewegung zwischen den Seilen 11 und 13 hervorgerufen wird.

Wenn andererseits angenommen wird, daß der Steuerhebel 14 zwecks Anhebung beider Seile 11, 13 in Richtung des Pfeils 17 und gleichzeitig zwecks Schließung der Greiferbacken 1, 2 in Richtung des Pfeils 19 bewegt wird, heben sowohl das Schließseil 13 als auch das Hubseil 11 gemeinsam den Greifer an, bis dieser geschlossen ist. Da jedoch der Schließmotor wegen seiner größeren Erregung schneller umläuft als der Hubmotor, nimmt der Schließmotor das Gesamtgewicht der Last auf, und das Hubseil wird schlaff. Damit der Schließmotor und der Hubmotor aber gleiche Last tragen, muß der Steuerhebel längs der Achse 51 im Bewegungsdiagramm vorgerückt werden. Wenn diese Bewegung auf der linken Seite der Achse 51 des Bewegungsdiagramms vorgenommen wird, versucht das Schließseil den Greifer selbst anzuheben, während bei einer Bewegung auf die rechte Seite der Achse 51 des Bewegungsdiagramms 15 der Greifer geöffnet wird und das Hubseil das Gewicht des Greifers und der Last hält, bis die Last herausfällt.

Zwecks Gewährleistung einer gleichmäßigen Belastung der beiden Motoren 30, 31 und ihrer Seile 11 bzw. 13 bei einer Bewegung des Steuerhebels 14 längs der Achse 51 des Bewegungsdiagramms 15 ist der

ίο Schaltkreis gemäß Fig. 3 durch die Widerstände 64, 65 erweitert, welche die Widerstände 48, 49 in den Kreisschleifen 43, 44 als Rückkopplungsspannung-Widerstände ersetzen, wenn der Schalter Sl offen ist. Der Schalter Sl ist mit dem Steuerhebel 14 verbunden und öffnet sich, sobald der Steuerhebel 14 unter die Öffnungsachse 23 des Bewegungsdiagramms 15 bewegt wird. Die Widerstände 48, 49 verbleiben in den Ankerkreisen des Motors 30, 31, doch bleiben nur diejenigen Teile in den Kreisschleifen 43, 44, weiche zwischen ihren Abgreifkontakten 79, 80 und den Verbindungen mit den Widerständen 60, 65 liegen.

Bei geöffnetem Schalter S1 ergibt sich ein durch die Summe der Spannungsabfälle über den Widerständen 48 und 49 hervorgerufener absoluter Spannungsunterschied, wodurch in der die Widerstände 48, 49, 64, 65 enthaltenden Kreisschleife ein Kreisstrom fließt. Bei gleichem Ohmwert der Widerstände 64, 65 teilt sich der durch diesen Kreisstrom hervorgebrachte Spannungsabfall immer gleichmäßig auf die Widerstände 64, 65 auf, so daß die den Kreisschleifen 43, 44 und schließlich den Verstärkern 39, 40 aufgeprägte, Verluste ausgleichende Rückkopplungsspannung in beiden Kreisschleifen 43, 44 bei offenem Schalter Sl gleich ist, bei geschlossenem Schalter Sl jedoch verschieden sein kann.

Wenn beispielsweise der Hubmotor 30 stärker belastet ist als der Schließmotor 31, wodurch im Stromkreis für den Motor 30 ein größerer Verlust auftritt als im Stromkreis für den Motor 31, ist der Spannungsabfall über dem Widerstand 48 größer als derjenige über dem Widerstand 49. Wenn der Schalter Sl geschlossen wäre, würde das dem Verstärker 39 zugeführte Signal gegenüber dem dem Verstärker 40 zugeführten Signal erhöht und dadurch die vom Generator 35 an den Motor 30 abgegebene Leistung erhöht werden, welche die größere Verluste im Kreis für den Motor 30 ausgleicht, so daß der Motor 30 weiterhin die größere Last aufnehmen könnte. Wenn jedoch der Schalter Sl geöffnet ist, ist bei gleich großen Widerständen 64, 65 die an den Kreis 43 zurückgespeiste Spannung nicht größer als die an den Kreis 44 zurückgespeiste Spannung, wodurch dem Verstärker ein Rückkopplungs-Spannungssignal zugeführt wird, welches nicht ausreicht, die im Kreis für den Motor auftretenden Verluste zu kompensieren. Demgemäß sinkt die dem Anker des Motors 30 zugeführte Spannung entsprechend ab und verlangsamt diesen Motor. Umgekehrt wird der Schließmotor 31 beschleunigt, bis die von beiden Motoren 30, 31 getragenen Lasten gleich sind.

Wie im Bewegungsdiagramm 15 angedeutet, bleibt das Hubseil stehen bzw. besitzt die Geschwindigkeit Null, wenn sich der Steuerhebel 14 irgendwo auf der »O-Halten«-Linie 55 befindet. Umgekehrt bleibt das Schließseil stehen bzw. besitzt die Geschwindigkeit Null, wenn sich der Steuerhebel 14 irgendwo auf der »O-Schließen«-Linie befindet. Am Schnittpunkt dieser beiden Linien im Nullpunkt des Bewegungsdiagramms

stehen beide Seile still. Wenn sich der Steuerhebel 14 an einer sonstigen Stelle im Bewegungsdiagramm 15 befindet, bewegen sich das Hubseil und .das Schließseil je nach der Stellung des Steuerhebels entweder auf-■ oder abwärts. Zum Zweck der Erläuterung seien im folgenden einige spezielle vereinfachte Beispiele angegeben, in denen die Parameter von Geschwindigkeit und Spannung auf den Wert 1 normiert sind, so daß alle unter dem Maximalwert liegenden Werte in Bruchteilen von 1 angegeben sind. w

1. Wenn sich der Steuerhebel 14 im Punkt L des Bewegungsdiagramms 15 gemäß Fig. 2 befindet, stehen der Drehtransformator 20 auf V₃ Anheben und der Drehtransformator 21 auf V₃ Schließen. Über den Widerständen im Schaltbild gemäß Fig. 3 ergeben sich folgende Spannungsabfälle:

Widerstand 41: V₃ V, plus links,
Widerstand 42: V₃ V, plus links,
Widerstand 50: ¹J₃ V, plus oben.

Die Hubseilgeschwindigkeit ist proportional zur Summe der Spannungen über den Widerständen 41 und 50, d. h. + V₃ — Vs ^v = Geschwindigkeit 0.

Die Schließseilgeschwindigkeit ist proportional zur Summe der Spannungen über den Widerständen 50 und 42, d. h. + Vs ^v + Va ^v = Geschwindigkeit + ²/₃-

Am Punkt L befindet sich also das Hubseil in Ruhe, während sich das Schließseil mit einer Verhältnisgeschwindigkeit von ²/₃ schließt.

2. Wenn sich der Steuerhebel am Punkt M des Bewegungsdiagramms 15 befindet, stehen der Drehtransformator 20 auf V3 Anheben und der Drehtransformator 21 auf ²/₃ Schließen. Über den Widerständen treten folgende Spannungsabfälle auf:

Widerstand 41: V₃ V, plus links,
Widerstand 42: V₃ V, plus links,
Widerstand 50: ²/₃ V, plus oben.

40

Die Hubseilgeschwindigkeit ist proportional zur Summe der Spannungen über den Widerständen 41 und 50, d. h. V₃ V - % V = -V₃ Geschwindigkeit. Die Schließgeschwindigkeit ist proportional zur Summe der Spannungen über den Widerständen 50 und 42, d. h. ²/₃ V + V₃ ^v = Geschwindigkeit 1.

Demzufolge wird das Hubseil am Punkt M abgelassen, während das Schließseil angehoben wird.

3. Wenn sich der Steuerhebel 14 am Punkt N befindet, stehen der Drehtransformator 20 auf Null und der Drehtransformator 21 auf V₃ offen. Über den Widerstanden treten folgende Spannungen auf:

Widerstand 41: 0 V,

Widerstand 42: 0 V, Widerstand 50: ¹I₃V, plus unten.

Die Hubseilgeschwindigkeit ist proportional zur Summe der Spannungen über den Widerständen 41 und 50, d. h. 0 V + V₃ V = Geschwindigkeit V₃-

Die Öffnungsgeschwindigkeit ist proportional zur Summe der Spannungen über den Widerständen 50 und 42, d. h. -V₃ V + 0 V = Geschwindigkeit -V₃.

Demgemäß wird am Punkt N das Hubseil angehoben, während das Schließseil abgelassen wird, wodurch der Greifer geöffnet wird.

Ähnliche Beispiele könnten für jeden Punkt des Bewegungsdiagramms 15 gegeben werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 der Drehtransformator für die Relativbewegung 21 praktisch die gleichen, jedoch entgegengesetzte Wirkungen auf beide Motoren 30,31 für die Seile 11,13 hat. Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung beeinflußt der Drehtransformator 21 nur den Motor 31 für da"> Schließseil 13 und hat keinen Einfluß auf den Motor 30 für das Hubseil 11. Trotzdem werden die Relativgeschwindigkeiten der beiden Seile 11, 13 beeinflußt.

Die Teile des Schaltbilds gemäß Fig. 4, welche ebenfalls im S haltbild gemäß Fig. 3 eingezeichnet sind, werden nicht noch einmal beschrieben. In dieser Figur sind entsprechende Teile mit gleichen Bezugsziffern belegt.

Im Schaltbild gemäß Fig. 4 fehlt der Widerstand 50 aus Fig. 3. Statt dessen wird die vom Drehtransformator 21 abgegebene Leistung einem veränderbaren Widerstand 60 aufgeprägt, der in einem in Reihe mit dem Widerstand 42 liegenden geschlossenen Kreis 44 angeordnet ist. Zum Abgleich des Widerstands 60 ist der Kreis 43 mit einem zusätzlichen Widerstand 61 versehen.

Die Drehtransformatoren 20 und 21 können wie die vorstehend beschriebenen Generatoren aufgebaut sein und die gleichen Spannungen abgeben, wie sie bei 22, 27 in Fig. 2 eingezeichnet sind. Diese Kurven sind daher in Fig. 5 nicht wiedergegeben.

Wenn der Steuerhebel 14 längs der Öffnungsachse 23 in Richtung der Pfeile 18 oder 19 bewegt wird, wird dem Widerstand 60 in der Kreisschleife 44 eine Spannung aufgeprägt. Diese Bewegung hat keinen Einfluß auf den geschlossenen Kreis 43, so daß bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 durch den Drehtransformator 21 nur die Absolutgeschwindigkeit des Motors 31 beeinflußt wird.

Die praktische Auswirkung der Schaltung gemäß Fig. 4 gegenüber der eingangs beschriebenen Ausführungsform besteht darin, daß die »O-Halten«-Linie aus ihrer diagonalen Lage gemäß Fig. 2 in die Lage gemäß Fig. 5 verdreht wird, wo sie mit der Öffnungsachse 23 zusammenfällt. Dies hat gewisse Vorteile, insbesondere, wenn der Greifer durch Bewegen des Steuerhebels 14 nach rechts längs der Öffnungsachse 23 geöffnet wird, wie dies normalerweise der Fall ist. Bei der Schaltung gemäß Fig. 4 wird hierdurch automatisch der Steuerhebel längs der »O-Halten«-Linie bewegt. Normalerweise ist die Hubseilbremse angezogen, sobald sich der Steuerhebel 14 auf der Öffnungsachse 23 befindet, so daß der Hubmotor 30 unbelastet ist. Es sei daran erinnert, daß im Punkt N des Bewegungsschemas gemäß Fig. 2 das Hubseil aufwärts läuft, während das Schließseil abläuft. Bei einem entsprechenden Punkt N. im Bewegungsschema 15 gemäß Fig. 5 hat das Hubseil am Punkt N die Geschwindigkeit Null, während das Schließseil abläuft, wodurch die Gesamtbelastung des Hubmotors 30 verringert wird.

Es folgen einige typische, vereinfachte Beispiele ■ ähnlich denjenigen, wie sie vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 2 gegeben wurden. Bei diesen sich auf Fig. 5 beziehenden Beispielen sind die Parameter ebenfalls wieder auf einen Maximalwert 1 normiert.

1. Wenn sich der Steuerhebel 14 in Stellung 0 im Bewegungsdiagramm 15 gemäß Fig. 5 befindet, stehen der Drehtransformator 20 auf Null und der Drehtransformator 21 auf V₃ Schließen. Über den Wider-

ständen im Schaltbild gemäß Fig. 4 treten folgende Spannungsabfälle auf:

Widerstand 41: OV,
Widerstand 42: 0 V,
Widerstand 60: V₃ V, plus links.

Die Hubseilgeschwindigkeit ist proportional zur Spannung über dem Widerstand 41, d. h. 0 V = Geschwindigkeit 0.

Die Schließgeschwindigkeit ist proportional zur Summe der Spannungen über den Widerständen 60 und 42, d.h. V3V + OV = Geschwindigkeit V₃.

Demgemäß steht das Hubseil am Punkt O still, während sich das Schließseil mit der Geschwindigkeit V₃ in Schließrichtung bewegt.

2. Wenn der Steuerhebel 14 in den Punkt P des Bewegungsschemas gemäß Fig. 5 bewegt wird, stehen der Drehtransformator 20 auf V₃ Anheben und der Drehtransformator 21 auf V₃ öffnen. Über den Widerständen im Schaltbild gemäß Fig. 4 treten folgende Spannungen auf:

Widerstand 41: V₃ V, plus links,
Widerstand 42: V₃ V, plus links,
Widerstand 60: V₃ V, plus rechts.

Die Hubseilgeschwindigkeit ist proportional zur Spannung über dem Widerstand 41, d. h. V₃ V = Geschwindigkeit V₃-

Die Öffnungsgeschwindigkeit ist proportional zur Summe der Spannungen über den Widerständen 60 und 42, d. h. — V₃ V + V₃ V = Geschwindigkeit 0.

Demgemäß wird das Hubseil am Punkt P mit der Geschwindigkeit Vs angehoben, während das Schließseil stillsteht.

Ähnliche Beispiele könnten für jeden Punkt des Bewegungsdiagramms gemäß Fig. 5 angegeben werden.

Bei praktischen Ausführungsformen der Erfindung

können die Schaltelemente beispielsweise folgende Werte haben: Widerstände 48 und 49 je 0,01 Ω, Widerstände 46 und 47 je 600 Ω, Widerstände 64, 65 je 10 Ω, Widerstände 41, 42, 50, 60 und 61 je 1000 Ω.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Steueranlage für einen Greifkran zur gleichzeitigen Steuerung des Hub- und Schließvorgangs des Greifers mittels eines Steuerhebels, mit jeweils einem Hub- und einem Schließ-Gleichstromnebenschlußmotor konstanter Felderregung als Antrieb für eine Hub- und Schließtrommelwinde und mit einer gemeinsamen jeweils die Ankerspannung eines jedem Motor zugeordneten Generators beeinflussende Steuerschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerhebel (14) kardanisch frei bewegbar angeordnet ist und über zwei von ihm betätigte Drehtransformatoren (20, 21) als Steuergeber die Absolutbewegung des Greifers bzw.die Relativbewegung der Greiferbacken einstellt, daß die Drehtransformatoren bei Betätigung durch den Steuerhebel Steuersignale variabler Amplitude abgeben, welche in der Steuerschaltung gleichgerichtet werden, daß jedem Steuergeber ein vom Steuerhebel betätigter Schalter (69, 68) zur Änderung der Polarität des betreffenden gleichgerichteten Steuersignals zugeordnet ist, daß die Steuersignale zur Beeinflussung der Absolutbewegung des Greifers bzw. zur Beeinflussung der Relativbewegung der Greiferbacken in der Steuerschaltung überlagert werden und jeweils eine resultierende Steuerspannung liefern, welche die Ankerspannung des jeweils zugeordneten Motors (30, 31) beeinflußt.

2. Steueranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung eingangsseitig zwei jeweils einem Motor (30, 31) zugeordnete einstellbare Widerstände (41, 42) aufweist, welche von dem vom Drehtransformator (20) zur Einstellung der Absolutbewegung erzeugten Signal beaufschlagt werden.

3. Steueranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Widerstand (41, 42) mit einem Verstärker (39, 40) verbunden ist, welcher an die Feldspule (33, 34) des Generators (35 bzw. 36) zu dessen Erregung sowie an einen parallel zu jedem Generator liegenden weiteren einstellbaren Widerstand (46 bzw. 47) zur Beeinflussung der Ankerspannung des Motors (30 bzw. 31) angeschlossen ist.

4. Steueranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Ankerkreis jedes Motors (30, 31) ein einstellbarer Rückkopplungswiderstand (46 bzw. 49) vorgesehen ist und eine Rückkopplungs-Spannung zur Kompensation der Verluste im Ankerkreis erzeugt, wobei die Rückkopplungs-Spannung den Absolut- und Relativsteuersignalen überlagert wird.

5. Steueranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter (51) vorgesehen ist, welcher bei Betätigung des Steuerhebels (14) zum Anheben des Greifers geöffnet wird, und daß die Steuerschaltung gleich große Widerstände (64, 65) aufweist, welche beim öffnen des Schalters an Stelle der Rückkopplungs-Widerstände (48, 49) zum gleichmäßigen Verteilen von auf die beiden Motoren (30, 31) wirkende Lasten eingeschaltet werden.

6. Steueranlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen weiteren einstellbaren Widerstand (50 bzw. 60) aufweist, welcher eine dem Steuersignal des Drehtransformators (21) zur Einstellung der Relativbewegung entsprechende Spannung liefert.

7. Steueranlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Widerstand (50) dem Ankerkreis beider Motoren (30, 31) zugeordnet ist.

8. Steueranlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Widerstand (60) dem Ankerkreis des Schließ-Motors (31) zugeordnet ist.