DE1943275B2 - Elektronischer lastmomentbegrenzer fuer fahrzeugkrane u dgl - Google Patents

Description

Damit ist ein elektronischer Lastmomentbegrenzer für Arbeitsgeräte mit Teleskopausleger gefunden, dessen Analogrechner nur drei Drehköpfe besitzen muß; die Anzahl der Bedienungs- bzw. Einstellvorgänge ist somit auf ein Minimum beschränkt. Hierbei wird mit dem einen Drehknopf die Steigung der Näherungskennlinienstrahlen eingestellt, mit einem zweiten Drehknopf werden die Näherungskennlinien \ertikal verschoben, wobei ihre Abstände zueinander konstant bleiben, und schließlich wird mit einem dritten Drehknopf der Abstand der Näherungskennlinien zueinander in Abhängigkeit vom Einfluß der Auslegerlänge durch mehr oder weniger starke Raffung geändert.

Der Lastmomentbegrenzer spricht an, sobald der Analogrechner einen Wert errechnet, der gemäß der Gleichung

A ■ X — C ■ I —

g 0

P 7.Ul.

Hierin sind A, B und C Einstellgrößen, während \. / und /igom. Meßwerte sind.

Die Umstellung des Lastmomentbegrenzers auf andere Betriebszustände — also die Betätigung des Drehknopfes für die Einstellgrößen B — ist nur bei geänderten äußeren Verhältnissen erforderlich, wie z. B. beim Wechsel eines auf Rädern frei verfahrbaren Krans auf für einen am Boden abgestützten Kran geltende Bedingungen, oder wenn zur optimalen Ausnutzung der Krankapazität die in bestimmten Sektoren des Drehbereichs größere oder kleinere Standfestigkeit des Arbeitsgerätes berücksichtigt werden muß. Eine zusätzliche Umstellung des Lastmomentbegrenzers kann auch durch den Umstand notwendig werden, daß in verschiedenen Ländern unterschied'iche Vorschriften z. B. über den Ausnutzungsgrad zwischen der Kran-Nutzlast und der Kran-Kipplast gelten. Die Vorrechnung für das jeweilige Gerätesystem und dersen verschiedene Betriebszustände erfolgt vorzugsweise mittels elektronischer Datenverarbeitungsmaschinen nach einer programmierten Rechenmethode.

Zweckmäßig werden die der Anzapfung des Winkelmeßpotentiometers beigeordneten Widerstände so gewählt, daß die Steigung der Kennlinienstrahlen beiderseits des Knickpr.nktcs gleich ist. Diese Widerstände können aber auch so ausgelegt werden, daß die Steigv.ng der Kenniinienslrahlen beiderseits des Knickpunktes unterschiedlich ist. Diese letztere Bauart ist aber nur dann von Vorteil, wenn durch sie eine bessere Annäherung an die theoretische Kennlinie erreicht wird.

Eine Weiterbildung der Erfindung wird dadurch erzielt, daß durch Kurzschließen t'cr Widerstände des Winkclmcßpotciitiomctcrs ein zur Abszisse paralleler oder nahezu paralleler, vom Auslcgerwinkcl abhängiger Nüherungskcnnlinienabschnitt erreichbar ist, der somit durch zwei Knickpunkte begrenzt ist. Damit kann besonders bei in Abszissennähe relativ flachem Verlauf der theoretischen Kennlinie eine bessere Annäherung an diese erreicht werden als mit einer Näherungikennlinie, die nur einen Knickpunkt aufweist.

Zwecks ständiger Messung der jeweiligen Auslegerlänge ist zweckmäßig zwischen das erste und letzte Glied des Teleskopausleger ein aufspulbares Zugorgan gespannt, das mittels einer federvorgespannten Trommel gestrafft ist, deren Drehung von einem Potentiometer als der Länge bzw. der Längenänderung des Auslegers entsprechende elektrische Werte — vorzugsweise .Spannungswerte — gemessen und

dem Analogrechner zugeführt werden. Hierbei kann als Zugorgan beispielsweise ein der Hubwerks-End· schaltung dienendes Steuerkabel benutzt werden.

Zur Messung des jeweiligen Auslegerwinkels gegen die Horizontale ist ein in an sich bekannter Weise

ίο mit Pendel und Potentiometer ausgerüstetes Winkelmeßgerät vorgesehen, das die Winkeländerungen ebenfalls als elektrische Werte — vorzugsweise Spannungswerte — dem Analogrechner zuführt.

Der Lastmomentbegrenzer ist besonders gut für Arbeitsgeräte mit durch einen oder mehrere von Druckmittel beaufschlagte Zylinder in senkrechter Ebene schwenkbarem Teleskop-Ausleger geeignet. Es kann dann zur Messung der Gerätebelastung durch Ausleger-Eigengewicht. u:-.'l anhängende Nutzlast der jeweils in den Druckzyliudern zum Heben und Senken des Auslegers herrschende Druck dienen, wofür ein Druckmeßgerät angeordnet ist, das mit einem die Meßwerte in elektrische Werte umsetzenden Potentiometer verbunden ist. Selbstverständlich kann zur Messung der Gerätebelastung durch Ausleger-Eigengewicht und anhängende Nutzlast aber auch ein hiervon abhängiger anderer Wert statt des Öldruckes benutzt werden, beispielsweise der auf ein Lager der Stützzylinder ausgeübte Druck.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für einen Fahrzeugkran mit hydraulischem Teleskop-Ausleger dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines mit den erforderlichen Meßgeräten ausgerüsteten Fahrzeugkran,

F i g. 2 ein Diagramm für die zulässige Nutzlast bei vier verschiedenen Auslegerlängen,

F i g. 3 ein Diagramm mit den ideellen Kennlinien für den jeweils zulässigen Öldruck in den Druckzylindern zum Schwenken des Teleskop-Auslegers in senkrechter Ebene, in Abhängigkeit vom Auslegerwinkel, und

F i g. 4 den Verlauf von Näherungskennlinienstrahlen bei gleicher Steigung beiderseits eines Knickpunktes;

F i g. 5 zeigt den Verlauf von Näherungskennlinienstrahlen, deren Steigung beiderseits des Knickpunktes unterschiedlich is', und

F i g. 6 Nähorungskennlinien mit zwei Knickpunkten;

F i g. 7 stellt eine weitere Variante des Verlaufs der Näherungskennlinien dar;

F i g 8 zeigt schematisch eine Abwandlung für die Messung des Stützzylinderdruckes.
Auf einem Fahrgestell 1 ist ein auf einem Drehkranz 2 um eine senkrechte Achse drehbarer Kran 14 angeordnet, der einen Teleskop-Ausleger 3 aufweist. Dieser Teleskop-Ausleger 3 besteht aus vier ineinandergesteckten Gliedern 3a, 3b, 3c uad 3d, die mittels in ihrem Inneren untergebrachter Einrichtungen relativ zueinander mit oder ohne anhängendet Nutzlast versch'ebbar sind. Am Kopf des letzten Gliedes 3d ist ein Steuerkabel 4 fest angeschlossen, dessen anderes Ende auf eine Trommel 5 aufgespult ist, die nahe dem Fußende des ersten Auslegergliedes3d angeordnet und mittels einer Feder zum Straffhalten des Steuerkabels 4 vorgespannt ist. Somit dient das Steuerkabel 4 in Verbindung mit der Trommel 5 gleichzeitig als Meßgerät für die Auslegerlänge,

5 6

dessen Meßwerte mittels eines Potentiometers als Knickpunkt K aus unter gleich großen Winkeln zui

elektrische Werte an einen in der Krankabine 6 Horizontalen; also /?, gleich ß₂

angeordneten Analogrechner 7 weitergegeben werden. Ist die theoretische Kennlinie z. B. mit wachsendem

Der Teleskop-Ausleger 3 ist in vertikaler Ebene Auslegerwinkel χ oberhalb 45° stärker ansteigend um eine Achse 8 am Stützbock 9 mittels zweier 5 als vorher bis zum Umkehrpunkt abfallend, se Hydraulikzylinder 10 schwenkbar. Zum Messen des erhalten die beiden Näherungskennlinienstrahlen entjeweiligen Auslegerwinkels gegen die Horizontale ist sprechend F i g. 5 durch Wahl geeigneter unterem mit einem Pendel 11 ausgerüstetes Winkelmeß- schiedlicher Widerstände für das Winkelmeßgerät \1 gerät 12 ebenfalls nahe dem Fußende des ersten verschiedene Steigungswinkel ß_x und ß_t.
Ausle.gergliedes 3a vorgesehen. Die vom Pendel 11 io Die Abweichungen der Näherungskennlinien vor gemessenen Winkelwerte werden mittels eines Po- den theoretischen Kennlinien lassen sich auf sehi tentiometers ebenfalls als elektrische Werte dem einfache Weise noch dadurch verkleinern, daß di« Analogrechner 7 zugeleitet. Näherungskennlinien gemäl? F i g. 6 auf einer voir

Schließlich ist ein Öldruckmanometer 13 an einen Auslegerwinkel \ abhängigen Strecke parallel odei der Hydraulikzylinder 10 angeschlossen, deren Druck- 15 nahezu parallel zur Abszisse verlaufen und somil kraft durch die jeweilige Kranbelastung — bestehend jede Näherungskennlinie zwei Knickpunkte K₁ unci aus anhängender Nutzlast und Ausleger-Eigenlast — λ", erhält. Erreicht wird dies durch Kurzschließer beeinflußt wird. Der Manometer 13 ist gleichfalls der Widerstände des VVinkelmeßpotentiometers inner mit einem Potentiometer verbunden, der die Druck- halb eines mittleren Größenbereichs des Auslegerwerte als elektrische Werte in den Analogrechner 7 20 winkeis \, beispielsweise zwischen 35 und 55^.
eingibt. Eine weitere Variante für den Verlauf der Nähe-

Die von den Meßgeräten 5, 12 und 13 bzw. deren rungskennlinien zeigt F i g. 7, in der der Knickpunki

Potentiometern dem Analogrechner 7 zugeführten so weit nach rechts weggerückt ist, daß im prak-

elektrischen Werte werden darin derart verarbeitet, tischen Bereich des Auslegerwinkels α (0 bis 80°

daß eine für die jeweilige Auslegerlänge und den 25 die Näherungskennlinien aus nur je einer Gerader

jeweiligen Auslegerwinkel unzulässige Kranbelastung bestehen. Entsprechendes gilt auch für die Verschie

angezeigt und/oder durch Einfluß auf die Antriebs- bung des Knickpunktes nach links; die Steigung

Steuerorgane vermieden wird. der Geraden ist dann umgekehrt.

Das in F i g. 2 dargestellte Diagramm deutet die Der — wie oben beschrieben — errechnete zu

GröPenunterschiede der maximal zulässigen Nutzlast 30 lässige Druck ρ_?Λί\. wird im Las'.momentbegrenzei

bei vier verschiedenen konstanten Auslegerlängan in bekannter Weise mit dem ebenfalls als Meßweri

unter verschiedenen Auslegerwinkeln an. und zwar dienenden tatsächlijhen Druck verglichen. Bei Über

ist I_x die kürzeste und /₄ die größte Auslegerlänge. schreiten des zulässigen Wertes wird ein Ausgangs

Um Unfälle auszuschließen, müssen also alle Kran- impuls abgegeben, wodurch zunächst ein Warnsigna

belastungen unterbunden werden, die über die in 35 und bei starker oder anhaltender Überschreitung

einem Diagramm nach F i g. 2 ermittelten Werte der Antrieb abgeschaltet wird.

hinausgehen. Aus diesem Diagramm lassen sich die Der zulässige und der tatsächliche Stützdrucl·

zulässigen Stützdrücke p_za\. errechnen, deren Werte können auch durch davon abhängige Größen ersetz,

theoretische Kennlinien nach F i g. 3 ergeben. werden. So kann beispielsweise — wie F i g. 8 sehe

Gemäß der Erfindung erfolgt die Errechnung im 40 matisch zeigt — die Stützzylinderlagerung auf cinei

Rechengerät 7 nach Näherungskennlinien, wie sie Wippe 15 oder Schwinge angeordnet sein, die siel

F i g. 4, 5, 6 und 7 zeigen. F i g. 4 zeigt für Ausleger- über eine Druckmeßdose 16 am drehbaren Kran

längen /, bis /₄ Näherungskennlinien, die zwecks oberteil 14 abstützt.

guter Anpassung an die gestrichelt gezeichneten Der Betriebszusland des Mobilkranes ändert siel

theoretischen Kennlinien einen Knickpunkt K auf- 45 z. B. dann, wenn einige oder alle Bodenstützen Γ

weisen. Die beiden Kennlinienstrahlen verlaufen vom ausgefahren werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1999

Claims (4)

i 943 275 ι Festwert berücksichtigt zu werden, weil die jeweilige Patentansprüche: Auslegerlänge während eines vorgesehenen Kraneinsatzes unverändert bleibt. Muß die Auslegerlänge

1. Elektronischer Lastmomentbegrenzer für Fahr- vergrößert oder verkürzt werden, so erfordert dies zeiigkrane u. dgl., deren Teleskopausleger stufenlos 5 Umbauarbeiten, während oder nach denen die neue verlängerbar und durch einen oder mehrere Be- Auslegerlänge bzw. deren entsprechender Festuert tätigungszylinder in senkrechter Ebene schwenkbar in die Sicherheitseinrichtung eingegeben wird.

ist, der mit einem als Analogrechner ausgebildeten Eine solche elektronisch oder auch elektro.neeha-

Rechenwerk verbunden ist, das den jeweils zu- nisch arbeitende Sicherheitseinrichtung genügt jedoch

lässigen Druck des oder der Betätigungszylinder io nicht bei einem Arbeitsgerät, beispielsweise einem

aus dem Winkel des Auslegers zur Horizontalen, Kran, dessen Teleskop-Ausleger während einer .Ar-

der jeweiligen Länge des Auslegers oder aus von beitsphase — also gegebenenfalls auch unter Last —

diesen zwei Meßgrößen abhängigen Werten und vom Bedienungsmann im Fahrerhaus lediglich durch

konstanten Einstellgrößen Näherungskennlinien Knopfdruck oder Handhebel kraftschlüssig hydrau-

errechnet, wobei für die Messung des Ausleger- 15 lisch oder auch mechanisch in seiner Länge stufenlos

winkeis ein Winkelmeßpotentiometer verwendet veränderbar ist.

ist. dadurch gekennzeichnet, daß Für Lastmomentbegrenzer von Kranen ist es der Analogrechner Näherungskennlinien errech- bekannt, zum Messen des Auslegereigengewichts und net. die das je .eilige Gerätesystem und dessen der anhängenden Last den in den hydraulischen Betriebszustand charakterisierenden Einstellgrößen 20 Ausleger-Stützzylindern herrschenden Öldruck zu \er- A. B und C entsprechen, wobei A die Steigung wenden. Es kann somit der für die Stützzylindcr (/j'i und /J₂) des Kennlinienstrahles beiderseits eines jeweils zulässige maximale Öldruck als von dor durch eir.c Anzapfung des Winkelmeßpotentio- jeweiligen Auslegerlänge und dem jeweiligen Ausmeters fixierten Knickpunktes (K) ist, B die ver- legervvinkel abhängige Funktion ausgedrückt werden, tikale Verschiebung der Kennlia^:sn darstellt und 25 Der Idealzustand wäre demzufolge mii einer Sicher- C eine entsprechend dem Einfluß der Ausleger- heitseinrichtung erreichbar, die bei den jeweiligen Längenänderungen mehr oder weniger starke Auslegerlängen und unter dem jeweiligen Ausleger-Raffung der Kennlinien bedeutet. Neigungswinkel den zulässigen Grenzwert des Öl-

2. Lastmomeptbegrcnzer nach Anspruch 1, druckes für die Stützzylinder voll ausnutzen, ihn dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung (/^₁ 30 jedoch nicht überschreiten läßt.

und ßn) der Kennlin „nslrahlei' beiderseits des Natürlich ist für eine solche Sicherheitseinrichtung

Knickpunktes (K) gleich ist (F i g. 4). auch ein Analogrechner denkbar, in welchem zur

3. Lastmomentbegrenzer nach Anspruch 1, Berechnung der theoretisch genauen jeweils zulässigen dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Grenzdrücke pin Abhängigkeit vom Auslegerwinkel * Kennlinienstrahlen beiderseits des Knickpunktes 35 und der Auslegerlänge / entsprechend den gegebenen (A') unterschiedlich ist, wofür verschiedenwertige Krandaten oder Traglastkurven Konstantwerte einWiderstände an der Anzapfung im Winkelmeß- gegeben werden. Es würde dann rvar die genaue potentiometer (12) angeordnet sind (F i g. 5). Kennlinie für die Ausnutzung der zulässigen Trag-

4. Lastmomentbegrenzer nach den Ansprüchen fähigkeit des Krans erreicht, jedoch bedarf eine 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Kurz- 40 solche Einrichtung sehr vieler Einstellwerte, nämlich schließen der Widerstände des Winkelmeßpotentio- ungefähr fünfzig. Abgesehen davon, daß dies einen meters (12) ein zur Abszisse paralleler, vom Aus- zu großen Aufwand bedeutet, würde auch der Belegerwinkel (t\) abhängiger Kennlinienabschnitt dienungsmann durch die oft große Vielzahl der noteinstellbar ist. der durch zwei Knickpunkte wendigen Einstellungen überfordert.

(K₁, K₂) begrenzt ist. 45 Es hat sich aber gezeigt, daß die sich bei der Verwendung von Näherungskennlinien ergebenden Ab-

. weichungen in vertretbaren Grenzen liegen und eine

praktisch ausreichend genaue Arbeitsweise der Sicherheitseinrichtung bei guter Ausnutzung der Geräte-

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Last- 50 kapazität gewährleisten.

momcntbegrenzcr für Fahrzcugkranc u. dgl., deren Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Teleskopausleger stufenlos verlängerbar und durch elektronischen Lastmomentbegrenzer zu schaffen, einen oder mehrere Betätigungszylinder in senk- dessen Analogrechner bei Beschränkung auf eine rechter Ebene schwenkbar ist, der mil einem als möglichst geringe Anzahl von Bcdienurg>- bzw. Analogrechner ausgebildeten Rechenwerk verbunden 55 Einstcllvorgängcn mit wenigen, auf einfache Weise ist, das den jeweils zulässigen Druck des oder der den theoretischen Kennlinien mannigfacher Geräte-Betätigungszylinder aus dem Winkel des Auslegers zustände anpaßbaren Nähcrungskennliiiien auskommt, zur Horizontalen, der jeweiligen Länge des Auslegers Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch oder aus von diesen zwei MergröL'en abhängigen gelöst, daß der Analogrechner Näherung'kennlinien Werten und konstanten EinstellgröCen Nähcrungs- 60 errechnet, die das jeweilige Gerätesystem und dessen kennlinien errechnet, wobei für die Messung des Betriebszustand charakterisierenden EinstellgrößenA, Auslegerwinkels ein Winkelmeßpotentiometer ver- B und C entsprechen, wobei A die Steigung (/S₁ und wendet ist. /J₂) des Kennlinienstrahles beiderseits eines durch Für Krane mit Gittermastauslc£ern, deren Länge eine Anzapfung des Winkelmeßpotentiometers fixierdurch den Ein- und Ausbau eines oder mehrerer 65 ten Knickpunktes (K) ist, B die vertikale Verschie-Schüsse stufenweise veränderbar ist, braucht in der bung der Kennlinien darstellt und C eine entsprechend an sich bekannten Sicherheitseinrichtung für jede dem Einfluß der Ausleger-Längenänderungen mehr der möglichen Auslegerlängen nur ein bestimmter oder weniger starke Raffung der Kennlinien bedeutet.