DE19531513C2 - Elektrischer Lasthebemagnet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Lasthebemagneten mit bezüglich der Last positionierbaren Magnetpolflächen.

Als elektrische Lasthebemagnete dienen Gleichstrommagnete; sie werden in vie­ len Bereichen der Eisen- und Stahlindustrie für den Krantransport ferromagne­ tischer Lasten eingesetzt, so beim Heben von Brammen, Knüppeln sowie liegen­ den und stehenden Coils bis zu 50 t Gewicht. Im Vergleich zu anderen An­ schlagmitteln von Kränen, wie Haken oder Zangen, besitzen Lasthebemagnete den Vorteil einer größeren Lagerbelegung, von weniger Beschädigungen an der Last und eines schnelleren Anschlagens. Auch die Automatisierung des Lagers ist bei Lasthebemagneten einfacher als bei mechanisch wirkenden Kran-Anschlag­ mitteln.

Die Magnetkraft eines Lasthebemagneten hängt vom Positionieren bzw. An­ schlagen des Magneten an der jeweiligen 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.

Aus "Stahl und Eisen", 1994, Seiten 69 bis 71 ist bereits ein Lasthebemagnet be­ kannt, bei dem Nuten der Polflächen Meßschleifen angeordnet sind, deren Meß­ spannungen sich bei geeigneter Schaltung miteinander vergleichen lassen. Die sich dabei ergebende Vergleichsspannung dient zur Beurteilung der Positionie­ rung des Lasthebemagnets in Bezug auf das Transportgut. Wie die Meßschleifen im Einzelnen beschaffen und angeordnet sind, läßt sich der Veröffentlichung nicht entnehmen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, Lastabstürze infolge fehlerhaften Anschlagens des Magneten zu verhindern.

Die Lösung des erwähnten Problems besteht für die Vorrichtung entsprechend Anspruch 1 in einem elektrischen Lasthebemagnet mit bezüglich der Last posi­ tionierbaren Magnetpolflächen, bei dem erfindungsgemäß jede Magnetpolfläche aus mehreren Teilflächen mit jeweils einer senkrecht zum Magnetfluß orientierten Schleifenwicklung besteht und die Schleifenwicklungen auf ein Meßgerät ge­ schaltet sind, und besteht für das Verfahren in den Merkmalen des Anspruchs 9.

Die Schleifenwicklungen sind dabei in Bezug auf den Magnetfluß so orientiert, daß der sich (beispielsweise beim Einschalten) ändernde Magnetfluß eine so große Spannungen in der Schleifenwicklung induziert, daß meßbar ist, ob die je­ weilige Teilfläche annähernd vollflächig oder nur mit einem für die Sicherheit un­ zureichenden Flächenteil an der Last angreift. Die einzelnen Magnetpolflächen sind in zwei oder mehr Teilflächen unterteilt.

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, inwieweit die Schleifenwicklung von Eisen ausgefüllt ist. In einer Schleifenwicklung, deren umschlossene Teilfläche sich teil­ weise 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 selbsttätig das Anheben einer fehlerhaft angeschlagenen Last ausschließt. Die jeweilige Verriegelung des Krans kann beispielsweise durch Abschalten des Magnetisie­ rungsstroms oder durch Verriegeln des Hubwerks erfolgen. Wenn die Grenzwerte der Reihenspannungen von Form und Art der jeweils anzuhebenden Last abhän­ gen, kann es vorteilhaft sein, die Grenzwerte der Reihenspannungen bei der je­ weiligen Inbetriebnahme im Einzelfall einzumessen, um die Schaltung daraufhin zu eichen, wann die Automatik das Anschlagen des Magneten als ordnungsge­ mäß 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 be­ vorzugt 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 Magnetpol-Außen­ fläche sollen also beim Anschlagen Luftspalten, die durch die Schleifenwicklung begründet sind, nicht auftreten.

Letztlich schafft die Erfindung eine Überwachung, die es erlaubt, elektrisch zu re­ gistrieren, ob der Lasthebemagnet ordnungsgemäß oder fehlerhaft an einer Last angreift bzw. angeschlagen ist. Die Überwachung kann auch bei vorhandenen Magneten eingesetzt werden. Darüber hinaus erlaubt die Erfindung Einblick in die magnetischen Verhältnisse des Gesamtmagneten und besonders 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 U_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 aufliegende 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 ahne 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 Magnetpolflächen (5, 6), bei dem
jede Magnetpolfläche (5, 6) aus mehreren Teilflächen mit jeweils ei­ ner senkrecht zum Magnetfluß (9) orientierten Schleifenwicklung (10) besteht und
die Schleifenwicklungen auf ein Meßgerät schaltbar sind.

2. Elektrischer Lasthebemagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifenwicklungen (10a, 10b) bei magnetisch ungeteilter Außenflä­ che (16) in die Magnetpolflächen (5, 6) integriert sind.

3. Elektrischer Lasthebemagnet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Außenfläche (16) der jeweiligen Magnetpolflächen (5, 6) ungeteilt ist.

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

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

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

7. Elektrischer 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 Ein­ schalten des Magnetisierungsstroms induzierte Reihenspannung einen Ex­ tremwert erreicht.

8. Elektrischer Lasthebemagnet nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Mitteln zum automatischen Überwachen der Reihenspannung bei einer vorgegebenen Abweichung von einem Extremwert aktivierbare Schaltmittel zum Abschalten des Magnetisierungsstroms und/oder zum Verriegeln des Hubwerks und/oder zur Alarmgabe zugeordnet sind.

9. Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Lasthebemagneten nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß während des Ein­ schaltens des Magnetisierungsstroms in Schleifenwicklungen (10a, 10b) in­ duzierte Spannungen (U_N1, U_N2) überwacht werden und daß bei Abweichung um ein vorgegebenes Maß der induzierten Spannung von einem vorbestimmten Betrag das Anheben der Last verriegelt wird.