DE1814275A1

DE1814275A1 - Sicherheitseinrichtung fuer Hebezeuge

Info

Publication number: DE1814275A1
Application number: DE19681814275
Authority: DE
Inventors: Julius Brunner; Hermann Schlosser
Original assignee: ELBAG GmbH; HILGERS AG
Current assignee: ELBAG GmbH; HILGERS AG
Priority date: 1968-12-12
Filing date: 1968-12-12
Publication date: 1970-07-09
Also published as: CH520072A; DE1814275B2; SE374334B; FR2026005A1; BE737422A; NL6911573A

Description

.fa t e η t a η in e 1 ei u η μ- :

GmbH 5^21 Geisel üb. St. lioarshausen

Sieherneifcseinrichtun;- für Hebezeuge

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung für hebezeuge, mit der das cynariische Grenzvertialten eines mittels fein stufigem Thyristor-JJrehmomentenreglers für JJrehstromasynchronmotoren gesteuerten Hubwerks überwacht wird .

.bei Hebezeugen, vorzugsweise krananlagen, ist es erforderlich, das Hubwerk so zu steuern, daß beim Heben mit bzw. ohne Last ein stoßfreies Anfahren aus dem Ruhezustand mit stetiger oder stufenförmiger Beschleunigung bis zur maximalen Arbeits^eschwindifikeit und beim Senken mit bzw. ohne Last eine stetige oder stufenförmige Verzögerung bis zum Stillstand erzielt wird. Bei bekannten Ausführungen wird fiieses Arbeitsverfahren durch Strom—, Spannungs- oder Frequenzänderungen a:n Antriebsaggregat erreichte Hierbei hat sich wirtschaftlich die einfache Schlupfwiderstandssteuerung mit Jjrehstroniasynchronmotoren bewährt.

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'Bei dem vorbezeichneten Verfahren mit Drehstromasynchronmotoren muli jedoch die Steuerung für oas geringste Uistinoment, ct«h. für das Absenken des leeren liakens bei c.erinfstniöglicher beillänge bemessen sein. Hierdurch wirci zwangsweise beim Senken mit maximaler· Uxst aus einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit mit starker Breinsverzögerung abgebremst, bzw. beim Heben das schLaffhängende Seil, mit starter .Beschleunigung bis zum Lastpunkt eingefahren uno die Last momentartig· angehoben. Liese üynamischen Stoßmomente muß die Hebezeugkonstruktion auffangen, womit zwangsweise

ein erhöhter Sicherheits- bzw» bemessutifsf-rad vcrtmncüti ist, der zu kostenintensiver fertigung führt« Zusätzlich bewirken dynamische Stoßmomente beim Turmdrehkranen bzw. an langen Auslegern Pendelbewegungen und Schwinrer.schei™ nungen, axe einen erheblichen Fahrleistungsverlust bewirken und ein präzises Lastverfahren verhindern.

Ein verbesserter Arbeitsablauf wird mit dem Xntervaiiverfahren (Tippbetrieb) erzielt, wobei das Hubwerk in kurzen Zeitfolgen betrieben wird. Hierbei können technisch bis zu 1ooo Schaltungen pro Stunde realisiert werden» Ein wesentlicher Nachteil des IntervallVerfahrens ist der erhebliche Verschleiß an Schaltmitteln und die infolge der zahlreichen dynamischen Stoßbelastungen auftretenden Abnutzungserscheinungen an den mechanischen .bauteilen aes Hubwerks,

uie bestehenden Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch beseitigt, dai3 eine Sicherheitseinrichtung aas .Drehmoment-

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verhalten eines mittels Thyristor-Lastkreis im Drehstromasynchronmotor feinstufig gesteuerten Hubwerks ständig

überwacht und beim Annähern bzw. Überschreiten der wesentlich erhöhten Lastgrenzen mittels geregelter oder ungeregelter Bremskraft und zugehörigen Schaltgliedern das Hubwerk stillsetzt. Durch diese elektronisch gesteuerte Sicherheitseinrichtung kann einerseits der für manuellen Betrieb übliche Sicherheitsgrad der Grenzbelastung für das Hubwerk erheblich verringert werden, andererseits reduziert sich die dynamische StoiJbelastunf, so ctaii

a) ein größerer Sicherheitskoeffizient für uas Heoezeu/· erzie Luar ist,

b) die Bemessungewerte für die Konstruktion und damit die Fertigungskosten verringerbnr sind,

c) ein präzises Lastfahren sichergestellt ist und

ti) der Fahrleistungsverlust verringert und somit die Wirtschaftlichkeit gesteigert *ir<".

Die ArI oitpvcise der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen beispielsweise dargestellt. Es zeigti

Fig. 1 Prinzipdarstellung eines Hubwerks, Fig. 2 Funktionsschaltbild der sicherheitseinrichtung, Fi fr. 3 Diagramm der Di ff er enzverstärker-Ausgangs spannung,

Fig. μ Fahrdiagramm eines Hubwerks mit erfindungsgemäüer Sicherheitseinrichtung.

Die Fig. 1 zeisrt in J?rinzipaarstellung die Arbeitsweise eines

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Hubwerks mit erfindungsgemäßer Sicherheitseinrichtung. Das Drehmoment des Drehstromasynchronmotors 1 wird über die Welle 2 und die Kupplung 3 auf die Getriebewelle k mit den Zahnrädern 5 übetragen, welche entsprechend der Stellung durch die Getriebeumschaltung 14 in die korrespondierenden Zahnräder 15 der umsteuerbaren Getriebewelle 13 eingreifen. Über das Zahnrad 16 und den auf der Getriebewelle 6 fest aufmontierten Zahnräder 7 wird das Drehmoment über das Zahnrad 18 der Seiltrommelachse 17 auf die Seiltrommel 1 S> übertragen und schließlich über das Seil 20 am Haken 21 wirksam. An der Seiltrommelachse 17 ist eine weitere Kupplung 22 für einen wahlweisen Verbundantrieb vorgesehen. An der Getriebewelle 6 ist kraftschlüssig der aktive Meßwertgenerator 12 bzw. passive Meßwertumformer 12 angeordnet und gleichzeitig die Bremse 8, welche in der Bremskraft von einem Bremsmagneten 10 und einem zentralwirksamen Federsystem 11 gesteuert ist, mit dem Bremsbelag 9 über die Bremstrommel wirksam.

In Fig. 2 ist beispielsweise das FunktionsschaubiId der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung dargestellt. Der Ständerkreis fies Drehstromasynchronmotors 1 ist über die Wendeschützsteuerung 23a, 23b und die Sicherungen 22 an das Drehstromnetz angeschaltet. Im Läuferkreis beliebiger Schaltungsart sind ein- oder mehrstufige Schlupfwiderstände 25 entsprechend vorgegebenen Drehmomentenstufen angeordnet.

Der dem Sternpunkt naheliegende, in Sonderfällen dem Läuferkreis naheliegende Schlupfwiderstandskreis 28 ist durch

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einen in Reihen-, Gegenparallel- oder beliebig kombinierter Schaltung ausgelegten Thyristor-lastkreis 27 mit den Thyristoren 29 ersetzt. Der ggf. aus Sicherheitsgründen vorgeschriebene Sternpunkt-Abschlußwiderstandskreis 2Ö kann dem Thyristor-Lastkreis 27 parallelgeschaltet werden. Parallel ist phasensynchron ein Thyristor-Steuergerät, bestehend aus Steuertrafo mit Gleichrichterteil 3O, Sollwertsteuergerät 32, uii'i'erenzverstärker 37» drehsynchrongesteuerter Gleichrichterkreis 33 und Impulssteuerteil 31 angeschaltet, welches den Thyristor-Lastkreis 27 im Sperr- bzw ο Durchlaßverhalten steuert ir

iuit Gern JJrehstromasynchronmotor 1 ist über das üubwerkgetriebe ein jMeßwertgenerator 12 kraftschlüssig verbunden, dessen neßwerte einem Istwertsteuergerät 36 zugeführt sind. Gleichzeitig erhält dieses Istwertsteuergerät 3° über das Steuergerät "}h keßwerte von dem im Ständerkreis angeoruneten Meßfühler 35. Die Ausgangswerte des Istwertsteuergeräts 3υ sind dem Differenzverstärker 37 zugeführt.

Die mechanisch wirksame Bremse 8 wird von einem dynamisch regelbaren Bremsmagnet 1O betätigt, welcher über aas"Schaltschütz k'J der Bremseinrichtung kZ an das Netz im Ständerkreis über die bicherungen k'j oder direkt über die Zuleitung kk angeschlossen ist. Das Schaltschütz 43 wird von einem direktgesteuerten Überwachungsrelais 39 oder über einen zeitregelbaren Schwellwertverstärker kü betätigt. Diese Schaltverstärkereinheit 30 ist über uie Sicherungen kl netzgespeist.

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Bei gelöster Bremse 8 wird lastabhängig das Drehmoment des Drehstromasynchronmotors 1 von dem im Läuferkreis wirksamen Stromintergral bestimmt, weiches kontinuierlich aurch den impuls^esteuerten Thyristor-Lastkreis 2/ im Nut.-'-Verhältnis "Gefordertes .Drehmoment / Erreichtes Drehmoment" variierbar bzw. stufenförmig aurch Zu- und Abschalten von Schlupfwiderständen 25 veränderbar ist. wird durch äußere Einflüsse das Lastmoment am Ilaken 21 so verändert, aaii die zuLässigen und vorein^esteiLten Kegelbereichs-Grenzwerte des Hubwerks (Lastmoment, Antriebsgeschwinaigkeit od.dpi.) über- oder unterschritten werden, so steuert die AuHjanpsspannung des Differenzverstärkers 37» vom Istwertsteuergerät 36 (Drehmomentverhalten, Stromlastverhalten) urimärbeeinfluUt, die Überwachungseinrichtung 3Ö derart, oali axe bremse 8 mit geregeltem oder ungeregeltem ivraftmoment wirksam wird. Bei maximaler negativer Beschleunigung &z.h. Notbremsung) wird im Überlappungsbetrieb zeitverzögert (..ie Stromzufuhr für den Drehstroma synchronmotor 1 cxbr-esciialtet, womit beispielsweise beim Senken einer Last eine riaximalnutzung· des ivlotorgegendrehmoments mit Bremszeitverkürzung erfolgt.

Bie erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung bleibt auch bei einer Betriebsart des Hubwerks mittels üurch Schaltschütz £b kurzgeschlossenem Läuferkreis des Ürehstromasynchronmotors wirksam· Ebenso erzielt die vorzugsweise Anordnung des keßwertgenerators 12 bzw. des Meßwertumformers 12 an den Getriebewellen 6, 17 eine automatische Kontrolle des kraft schlüssigen Getriebe- bzw. Kupplungeeingriffs. Gleichzeitig

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wird mit dieser Sicherheitseinrichtung eine ständige Überwachung der Stromphasen bzw· der bauelemente erreicht und bei auftretenden Störungen selbsttätig eine Notbremsung eingeleitet.

In Vervollkommnung der Erfindung ist der aktive Meßwertgenerator 12 mit einer elektrisch wirksamen Funktions- unn Überdrehzahlkontrolleinrichtung ausgestattet, deren Meßsignale für eine optische Kontrolleinrichtung (Drehzahl, Drehmoment, Lastlage usw.) im Führerstand nutzbar sind.

In Fig. 3 ist beispielsweise das Diagramm der Jüifferenzverßtärkerausgangsspannung dargestellt, welche beim Senken mit der Amplitude 4b und beim Heben mit der Amplitude 47 den Thyristor—Lastkreis 27 und somit über das wirksame Stromintegral das Drehmomentverhalten des Drehstromasynchfonmotors 1 steuert. Der bei einem Hubwerk mit erfindungsgemäßer Sicherheitseinrichtung erzielbare Übersteuerungsbereich für Senken ist mit der Diagrammfläche 4°- und derselbe für Heben ist mit der Diagrammflache 51 ausgewiesen, die von der Notbremsamplitude 48 bzw. 50 begrenzt sind. Beim Ausfall einer Stromphase bzw. eines Bauteils erfolgt sofortige Notbremsung im Amplitudenbereich 53 mit Grenzwert 52.

Im Fahrdiagramm nach Fig. 4 ist beispielsweise die Arbeitsgeschwindigkeit ν mit Last abhängig von der Stellung des Steuerschalters und des Kegelvolumens dargestellt. Die Kennlinien 5^Γι und 57 entsprechen einem Hubwerk ohne Sicherheitseinrichtung. Hingegen kennzeichnen die Kennlinien 5ö und 5ö das Betriebsverhalten eines Hubwerks mit erfindungsgemäßer Sicherheitseinrichtung. Das dynamisch wesentlich verbesserte Betriebsverhalten und die erzielte Übersteuercharakteristik wird durch die üiagrammflächen 54 und 59 ausgewiesen.

Patentansgrüchej»

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Claims

Patentansprüche t

1.) Sicherungseinrichtung für Hebezeuge» dadurch gekennzeichnet, daß ein an beliebiger Stelle des Hubwerks kraftschlüssig oder drehzahlsynchron angeordneter Meßwertgenerator (12) bzw. Meßwertuniformer (12) das Drehzahlverhalten des Hubwerks und ein im Ständerkreis angeordneter aktiver oder passiver Meßwertfühler (35) das Stromlastverhalten des Drehstromasynchronmotors (1) kontrolliert, so daß durch deren Impuls-, Spannungs-, Strom- oder Frequenzausgangswerte (34, 36) und durch die von einem manuell, fernbedienbaren oder programmierten Sollwertsteuergerät (32) angelieferten analogcharakteristischen oder digitalen Ausgangswerte mittels eines ItLfferenzverstärkers (37) bzw. differenzsignalbildenden Einrichtung den im Läuferkreis des Drehstromasynchronmotors (1) in beliebiger Wirkschaltung angeordneten Thyristor-Lastkreis (27) bzw. Kegler steuert und ständig aas Jjrehmomentverhalten des Hubwerks überwacht und beim Annähern bzw. beim Über- oder Unterschreiten der Grenzwerte ein nachgeschalteter, regelbarer Schaltverstärker (38) mittels dynamisch geregelter oder ungeregelter Bremseinrichtung (42) beliebiger Bauweise und Schaltgliedern bekannter Ausführung (23a, 23b) das Hubwerk stillsetzt.

2. Sicherungseinrichtung für Hebezeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltverstärker (38) zeitvariabel wirksam ist.

3. Sicherungseinrichtung für Hebezeuge nach Anspruch 1 und

2, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungsrelais (39) ohne Schaltverstärker (38) direkt vom Differenzverstärker (37) gesteuert ist.

4. Sicherungseinrichtung für Hebezeuge nach Anspruch 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftwirkung der Bremse (8) über einen Bremsmagneten (lü) dynamisch gesteuert ist.

5. Sicherungseinrichtung für Hebezeuge nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Bremseinrichtung (42) eine

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Regel- oder Schleifbremseinrichtung beliebiger Bauart über den Thyristor-Hegler gesteuert ist.

6. Sicherungseinrichtung für Hebezeuge nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgenerator (12) bzw. der Meßwertumformer (i2) vorzugsweise kraftschlüssig an der Brerasgetriebewelle (b) angeordnet ist.

7. Sicherungseinrichtung für Hebezeuge nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgenerator (12) bzw. der ileßwertumformer (12) kraftschlüssig den Antriebswellen (2, 4, 13, 17) oder abrollend dem Seil (20) züge ordne t is t.

8. Sicherungseinrichtung für Hebezeuge nach Anspruch 1 bis 7f dadurch gekennzeichnet, daß der ^ßwertgenerator (12) bzw. der Meßwertumformer (12) als elektrisch, mechanisch, magnetisch, optisch oder chemisch wirksames Bauelement dem Hubwerk oder dem Läuferkreis des Drehstromasynchronmotors (1) zugeordnet ist.

9. Sicherungseinrichtung für Hebezeuge nach Anspruch 1 bis ö, dadurch gekennzeichnet, daß der aktive oder passive Meßwertfühler (35) als elektrisch, mechanisch, magnetisch, optisch oder chemisch wirksames Bauelement im Stromzufüh- ι rungskreis oder innerhalb des Ständerkreises des Drehstromasynchronmotor s (1) angeordnet ist.

10. Sicherungseinrichtung für Hebezeuge nach Anspruch 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe simultan von einer überwachungseinrichtung (3^p 35) für das Stromlastverhalten oder einer Überwachungseinrichtung (12) für das Urehzahlverhalten gesteuert ist.

11. Sicherungseinrichtung für Hebezeuge nach Anspruch 1 bis 1u, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung (k'd) beim Ausfall einer oder mehrerer ötromphasen oder eines beliebigen Bauelements anspricht.

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12. Sieherungseinrichtung für Hebezeuge nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristor-Lastkreis (27) über einen drehsynchrongesteuerten Gleichrichterkreis (33) impulsgetastet ist.

13· Sicherungseinrichtung;· für Hebezeuge nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, ctaü dieselbe i'ür alle Testen, stufenförmig geschalteten oder stetig geregelten üetriebsverfahren mit Urehstromasynchronmotoren (1) im Läuier-, im Stänaerkreis ooer kombiniert anwendbar ist.

14. Sicherungseinrichtung für Hebezeuge nach Anspruch 1 bis 13, daaurch gekennzeichnet, daß Antriebsaggregat, uetriebe und Kupplungen auf kraftschlüssige Verbindung kontrolliert sino-

15· Sicherungseinrichtung für Hebezeuge nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremswirkung vor dem Abschalten des Antriebsaggregats (1) erfolgt (Überlappungsbetrieb).

16. Sieherungseinrichtung für Hebezeuge nach Anspruch 1 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß diese auch für ein Intervallverfahren (Kurzzeit- oder Impuls-Tippbetrieb) geeignet ist.

17. Sicherungseinrichtung für Hebezeuge nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der aktive xHeßwertgenerator (12) mit einer elektrisch wirksamen Funktions- und Überdrehzahlkontrolleinrichtung versehen ist.

18. Sicherungseinrichtung für Hebezeuge nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die weßsignale des Meßwertgenerators (12) bzw. des Meßwertumformers (12) für eine im Führerstand angeordnete optisch oder akustisch wirksame Kontrolleinrichtung genutzt sind.

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