DE19531513A1 - Elektrischer Lasthebemagnet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Lasthebema­ gneten mit bezüglich der Last positionierbaren Magnet­ polflächen, deren Außenflächen die Last berühren.

Als elektrische Lasthebemagnete dienen Gleichstromma­ gnete; sie werden in vielen Bereichen der Eisen- und Stahlindustrie für den Krantransport ferromagnetischer Lasten eingesetzt, so beim Heben von Brammen, Knüppeln sowie liegenden und stehenden Coils bis zu 50 t Ge­ wicht. Im Vergleich zu anderen Anschlagmitteln von Krä­ nen, wie Haken oder Zangen, besitzen Lasthebemagnete den Vorteil einer größeren Lagerbelegung, von weniger Beschädigungen an der Last und eines schnelleren An­ schlagens. Auch die Automatisierung des Lagers ist bei Lasthebemagneten einfacher als bei mechanisch wirkenden Kran-Anschlagmitteln.

Die Magnetkraft eines Lasthebemagneten hängt vom Posi­ tionieren bzw. Anschlagen des Magneten an der jeweili­ gen Last ab. Bei fehlerhaftem Anschlagen stehen an der Last einzelne Magnetpolflächen unterschiedlich weit über; die Summe der Magnetkräfte nimmt ab, und bei dem anschließenden Anheben der Last besteht die Gefahr eines Lastabsturzes mit hohem Sach- oder gar Personen­ schaden.

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, Lastab­ stürze infolge fehlerhaften Anschlagens des Magneten zu verhindern. Die Lösung dieses Problems basiert auf dem Gedanken, das Anschlagen des Magneten, das heißt, die Positionierung des Magneten in bezug auf die Last, betrieblich zu erfassen und ein fehlerhaftes Anschlagen zu erkennen, um ein Anheben der Last auszuschließen.

Im einzelnen besteht die Lösung darin, daß wenigstens ein Teil der Magnetpolflächen aus durch im wesentlichen senkrecht zum Magnetfluß orientierten, auf ein Meßgerät geschalteten Schleifenwicklungen besteht. Senkrecht zum Magnetfluß des aktivierten Lasthebemagneten orientiert bildet die von der Schleifenwicklung umschlossene Flä­ che jeweils eine Teilfläche. "Im wesentlichen" senk­ recht zum Magnetfluß heißt dabei, daß der sich (beispielsweise beim Einschalten) ändernde Magnetfluß eine so große Spannungen in der Schleifenwicklung indu­ ziert, daß meßbar ist, ob die jeweilige Teilfläche annähernd voll flächig oder nur mit einem für die Sicherheit unzureichenden Flächenteil an der Last angreift. Die einzelne Magnetpolfläche sollte in zwei oder mehr Teilflächen unterteilt werden.

Die Erfindung benutzt die Tatsache, daß ein sich änderndes Magnetfeld in einer Schleifenwicklung eine Spannung induziert. Die Größe dieser Spannung hängt von der Größe der magnetischen Induktion (und der Zahl der Windungen der Schleifenwicklung) sowie davon ab, inwie­ weit die Schleifenwicklung von Eisen ausgefüllt ist. In einer Schleifenwicklung, deren umschlossene Teilfläche sich teilweise oder ganz neben der Last befindet, wird daher eine geringere Spannung induziert als in einer Schleifenwicklung, deren Fläche vollständig auf der Last liegt.

Ein Vergleich der jeweiligen in den Schleifenwicklungen induzierten Spannungen gegeneinander zeigt, ob der Lasthebemagnet ordnungsgemäß oder fehlerhaft an der anzuhebenden Last angreift bzw. angeschlagen ist. Hier­ bei wird der Vergleich bevorzugt so ausgeführt, daß zumindest während des Einschaltens des Magnetisierungs­ stroms in den Schleifenwicklungen induzierte Spannungen überwacht werden und bei einer Abweichung der induzier­ ten Spannungen voneinander, die einen vorbestimmten Wert übersteigt, das Anheben der Last, vorzugsweise automatisch unterbunden wird.

Bei dem Vergleich müssen die einzelnen Wicklungsspan­ nungen nicht direkt geprüft werden. So kann es genügen, verschiedene ausgewählte Schleifenwicklungen einer Magnetpolfläche oder mehrerer Magnetpolflächen in Reihe zu schalten und die Schaltung so auszuführen, daß bei ordnungsgemäßem Anschlagen der Last die Reihenspannun­ gen (eine oder mehrere) ein Minimum ergeben und bei fehlerhaftem Anschlagen der Last das Minimum übertrof­ fen wird. Grundsätzlich können die induzierten Spannun­ gen auch so in Reihe geschaltet werden, daß sich bei ordnungsgemäßem Aufsetzen eine maximale Reihenspannung ergibt und bei fehlerhaftem Anschlagen die Reihenspan­ nung unterhalb des Maximums liegt. Hiernach genügt es, die Reihenspannungen zumindest beim Anschlagen bis zum Anheben der Last fortlaufend im Hinblick auf das Ein­ halten des Grenz- bzw. Extremwertes der Reihenspannung zu überwachen.

Das erfindungsgemäße Überwachen der Grenzwerte kann automatisch derart erfolgen, daß die Automatik selbst­ tätig das Anheben einer fehlerhaft angeschlagenen Last ausschließt. Die jeweilige Verriegelung des Krans kann beispielsweise durch Abschalten des Magnetisierungs­ stroms oder durch Verriegeln des Hubwerks erfolgen. Wenn die Grenzwerte der Reihenspannungen von Form und Art der jeweils anzuhebenden Last abhängen, kann es vorteilhaft sein, die Grenzwerte der Reihenspannungen bei der jeweiligen Inbetriebnahme im Einzelfall einzu­ messen, um die Schaltung daraufhin zu eichen, wann die Automatik das Anschlagen des Magneten als ordnungsgemäß und wann als fehlerhaft registrieren und gegebenenfalls melden soll.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sollten nicht zu einer Beeinträchtigung der Hebekapazität führen. Aus diesem Grunde werden die Schleifenwicklungen bevorzugt so in die jeweiligen Magnetpolflächen integriert, daß die Außenfläche, das heißt die eigentliche Anschlagfläche des Magnetpols, magnetisch ungeteilt bleibt. An dieser mit der Last unmittelbar in Berührung kommenden Magnet­ pol-Außenfläche sollen also beim Anschlagen Luftspalten die durch die Schleifenwicklung begründet sind, nicht auftreten.

Letztlich schafft die Erfindung eine Überwachung, die es erlaubt, elektrisch zu registrieren, ob der Lasthe­ bemagnet ordnungsgemäß oder fehlerhaft an einer Last angreift bzw. angeschlagen ist. Die Überwachung kann auch bei vorhandenen Magneten eingesetzt werden. Dar­ über hinaus erlaubt die Erfindung Einblick in die ma­ gnetischen Verhältnisse des Gesamtmagneten und beson­ ders der Pole. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht demgemäß darin, daß die Unterteilung der Pol­ flächen durch die Schleifenwicklungen (mit zugeordneten Meßmitteln) die Möglichkeit eröffnet, die Pole optimal so auszulegen, daß die Magnetkraft abhängig vom Magne­ tisierungsstrom maximal wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des nähe­ ren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen zweipoligen Lasthebemagneten auf einem stehenden Coil;

Fig. 2 die Draufsicht auf den ordnungsgemäß auf eine Last aufgesetzten Magneten der Fig. 1;

Fig. 3 die Draufsicht auf den fehlerhaft auf einer Last positionierten Magneten der Fig. 1;

Fig. 4 einen senkrechten Schnitt durch den Bereich eines Magnetpols von Fig. 1 in der Nähe von dessen Magnetpolfläche;

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4;

Fig. 6 die gegenseitige Zuordnung von Last und feh­ lerhaft angeschlagenem Magneten mit erfin­ dungsgemäß in den Magnetpolflächen integrier­ ten Schleifenwicklungen und

Fig. 7 den zeitlichen Verlauf von zwei ausgewählten Wicklungsspannungen U nach Einschalten des Magnetisierungsstroms.

In den Fig. 1 bis 3 ist ein zweipoliger Lasthebemagnet 1 auf einer Last 2 in Gestalt eines stehenden Coils mit dem Coilauge 7 sowie mit den beiden Magnetpolen 3 und 4 dargestellt, dessen Magnetpolflächen 5 und 6 einmal, nämlich in Fig. 2, ordnungsgemäß und im anderen Fall, nämlich in Fig. 3, fehlerhaft auf einer Last 2 positio­ niert ist.

Nach Fig. 4 bis 6 besteht erfindungsgemäß jede der Magnetpolflächen 5 und 6 von Fig. 1 bis 3 aus Teilflä­ chen 8a und 8b, die durch senkrecht zum Magnetfluß 9 orientierte, auf ein nicht dargestelltes Meßgerät geschaltete Schleifenwicklungen 10a und 10b begrenzt werden. Die beim Einschalten des Magnetisierungsstroms bzw. beim Ansteigen des Magnetflusses 9 in den Schlei­ fenwicklungen 10a und 10b induzierten Wicklungsspannun­ gen U_N1 und UN_N2 bzw. U_S1 und U_S2 (Fig. 5 und 6) sind bei gleichgroßer Schleifenfläche bzw. Teilfläche 8, glei­ cher Windungszahl der Wicklungen 10 und gleichem, von der jeweiligen Schleifenwicklung umschlossenem Eisen­ kern im wesentlichen gleich. Unterschiede ergeben sich - im vorliegenden Zusammenhang - vor allem dann, wenn der von der jeweiligen Wicklung 10 umschlossene Eisen­ kern von Teilfläche zu Teilfläche 8 variiert. Das ist der Fall, wenn die Teilflächen gemäß Fig. 6 zum Teil (8b) auf der Last 2 und zum Teil (8a) neben der Last positioniert sind. In diesem Fall ist die Wicklungs­ spannung, die in der die ganz auf der Last 2 auflie­ gende Teilfläche 8b umgebenden Schleifenwicklung 10b induziert wird (U_N2) deutlich größer als die in der einer Nut 15 teilweise auf der Last 2 aufliegenden Teilfläche 8a umgebenden Schleifenwicklung 10a indu­ zierte Spannung U_N1 (Fig. 7).

In die Magnetpolflächen 5 und 6 sind die Schleifenwick­ lungen 10 integriert; sie sind dort bevorzugt so unter­ gebracht, daß sie gegen äußere Einwirkungen geschützt sind. Auch die Ableitungen 11 der Schleifenwicklungen 10 sind durch eine Bohrung im Magnetpol 5, 6 geschützt zum jeweiligen Meßgerät geführt.

Nach Fig. 4 und 5 sind auf den Magnetpolflächen 5 und 6 Polplatten 12, vorzugsweise aus Dynamostahl, möglichst ohne Luftspalt, insbesondere mittels Schrauben 13 befe­ stigt. In der am jeweiligen Magnetpol 3 (oder 4) anlie­ genden Innenseite 14 der Polplattenseite 12 befinden sich in Längs- und in Querrichtung verlaufende Nuten 15, deren Querschnitt gerade ausreicht, Schleifenwick­ lungen 10 aufzunehmen. Die Nuten 15 bzw. die darin lie­ genden Schleifenwicklungen 10 grenzen die Teilflächen 8 der Magnetpolflächen 5, 6 gegeneinander ab. Die Außen­ fläche 16 der Polplatten 12, die der jeweiligen Last 2 zugewandt ist, sollte ungeteilt sein, an der Außenflä­ che 16 sind daher die Teilflächen 8 bzw. deren Begren­ zungen nicht (beispielsweise durch einen Luftspalt dar­ stellende Vertiefungen) erkennbar. Vorzugsweise ist die Außenfläche 16 trotz integrierter Schleifenwicklungen 10 so glatt, daß eine flächige Anlage der Magnetpolflä­ chen 5, 6 an der jeweiligen Last 2 begünstigt wird.

Claims (9)

1. Elektrischer Lasthebemagnet (1) mit

• - bezüglich der Last (2) positionierbaren Magnet­ polflächen (5, 6), bei dem
• - wenigstens ein Teil der Magnetpolflächen (5, 6) aus einer durch je eine senkrecht zum Magnetfluß (9) orientierten, Schleifenwicklung (10) begrenz­ ten Teilflächen (8) besteht und
• - die Schleifenwicklung auf ein Meßgerät geschaltet ist.

2. Lasthebemagnet nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schleifenwicklungen (10a, 10b) bei magnetisch ungeteilter Außenfläche (16) in die Magnetpolflächen (5, 6) integriert sind.

3. Lasthebemagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Außenfläche (16) der jeweili­ gen Magnetpolflächen (5, 6) ungeteilt ist.

4. Lasthebemagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Magnetpolflä­ chen (5, 6) Polplatten (12) angeordnet sind und daß sich in der an der Magnetpolfläche (5, 6) anliegen­ den Innenfläche (14) der Polplatte (12) Nuten (15) befinden, die Teilflächen (8) begrenzen und jeweils die Schleifenwicklung (10a, 10b) enthalten.

5. Lasthebemagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifenwicklungen (10a, 10b) jeweils eine gleiche Windungszahl besitzen.

6. Lasthebemagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifenwicklungen (10a, 10b) aus isoliertem elektrisch leitfähigem Material bestehen.

7. Lasthebemagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Schleifenwicklungen (10a, 10b) wenigstens einer Magnetpolfläche (5, 6) so in Reihe geschaltet ist, daß die bei symmetrischer Auflage der Magnetpole (3, 4) auf einer Last (2) beim Einschalten des Magnetisierungsstroms induzierte Reihenspannung einen Extremwert erreicht.

8. Lasthebemagnet nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Mitteln zum automatischen Überwachen der Reihenspannung bei einer vorgegebenen Abwei­ chung von einem Extremwert aktivierte Schaltmittel zum Abschalten des Magnetisierungsstroms und/oder zum Verriegeln des Hubwerks und/oder zur Alarmgabe zugeordnet sind.

9. Verfahren zum Betrieb des elektrischen Lasthebema­ gneten nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß während des Einschaltens des Magnetisierungsstroms in den Schleifenwicklungen (10a, 10b) induzierte Spannungen (U_N1, U_N2) überwacht werden und daß bei Abweichung um ein vorgegebenes Maß der induzierten Spannung von einem vorbestimm­ ten Betrag das Anheben der Last verriegelt wird.