DE19539927A1

DE19539927A1 - Load detection device for a hoist

Info

Publication number: DE19539927A1
Application number: DE19539927A
Authority: DE
Inventors: Steffen Ley; Heiko Fischer; Georg Gschloesl
Original assignee: MAN GHH Logistics GmbH
Current assignee: MAN GHH Logistics GmbH
Priority date: 1995-10-26
Filing date: 1995-10-26
Publication date: 1997-04-30
Also published as: EP0770573A3; EP0770573A2

Description

Die Erfindung betrifft eine Lasterfassungseinrichtung für ein Hubwerk, dessen Elektromotoranordnung wenigstens zwei Drehfeld wicklungen mit unterschiedlicher Polzahl aufweist, wobei aus wählbar eine der Drehfeldwicklungen für den Antrieb des Hub werks erregbar ist.The invention relates to a load detection device for a Hoist whose electric motor arrangement has at least two rotating fields has windings with different number of poles, whereby from selectable one of the three-phase windings for driving the hub factory excitable.

Hebezeuge und Krananlagen sind aus statischen Gründen in der Maximallast, die sie zu heben in der Lage sind, begrenzt. Ein Anheben von Lasten, die schwerer sind als diese Maximallast, kann zu einer Gefährdung der Strukturen der Krananlage sowie zu einer Gefährdung des Betriebspersonals führen und ist deshalb zu vermeiden. Da häufig Lasten mit nur ungenau oder nur schät zungsweise bekanntem Gewicht anzuheben sind, ist es somit wünschenswert, eine Krananlage mit einer Lasterfassungsein richtung auszustatten, welche eine Bestimmung des Gewichts einer Last während und insbesondere zu Beginn eines Hebevor gangs ermöglicht, um daraufhin zu entscheiden, ob der Hebevor gang fortgesetzt oder, aufgrund eines Überschreitens der Maxi mallast, abgebrochen werden soll. Ferner können aus den während des Betriebs auftretenden Gewichtswerten der durch die Kran anlage angehobenen Lasten sogenannte Lastkollektive erstellt werden, d. h. es kann die Stärke und die Häufigkeit der während des Betriebs auftretenden Belastungen protokolliert werden, um daraus auf eine betriebsbedingte Reduzierung der zu erwartenden Lebensdauer einzelner Komponenten der Krananlage schließen zu können.Hoists and crane systems are in the for static reasons Maximum load that they are able to lift is limited. On Lifting loads that are heavier than this maximum load, can endanger the structures of the crane system as well endanger the operating personnel and is therefore to avoid. Because loads are often inaccurate or only estimates to be known weight, so it is desirable to have a crane system with a load detection direction, which is a determination of the weight a load during and especially at the beginning of a lift gangs allowed to then decide whether to lift continued or due to the maxi being exceeded mallast to be canceled. Furthermore, from during the operating weight values of the crane so-called load collectives become, d. H. it can change the strength and frequency of during loads occurring during operation are recorded in order to from this to an operational reduction of the expected The service life of individual components of the crane system is closed can.

Berechnungsregeln hierfür sind beispielsweise aus "Die neuen Berechnungsregeln für Elektrozüge der F´d´ration Euro p´enne de la Manutention (FEM)", Fördern und Heben 19 (1969) Nr. 5, bekannt.Calculation rules for this are for example from "Die new calculation rules for electric trains of the F´d´ration Euro p´enne de la Manutention (FEM) ", conveying and lifting 19 (1969) No. 5, known.

Herkömmlicherweise werden zur Erfassung der von einer Kran anlage gehobenen Last Biegestäbe, Lastmeßdosen, Dehnungsmeß streifen oder ähnliches in den Kraftweg der Krananlage, bei spielsweise in eine Verankerung eines Hubseils an einem Hubwerk der Krananlage, eingefügt. Derartige Vorrichtungen haben den Nachteil, daß sie die maximale Hubhöhe verringern und ein nachträglicher Einbau nur schwer möglich ist. Aus DE 28 50 581 Al ist es bekannt, ein durch Dehnungsmeßstreifen erfaßtes elektrisches Lastsignal in einer elektronischen Schalteinrich tung zu filtern, um ein von Einschwingvorgängen bereinigtes Lastsignal zu erhalten.Traditionally used to capture the from a crane system lifted load bending rods, load cells, strain gauges streak or similar in the force path of the crane system, at for example in anchoring a hoist rope to a hoist the crane system, inserted. Such devices have the Disadvantage that they reduce the maximum lifting height and one retrofitting is difficult. From DE 28 50 581 Al it is known to be one detected by strain gauges electrical load signal in an electronic switchgear filtering in order to remove a settling process Get load signal.

Soll ein schon bestehendes Hubwerk mit einer Einrichtung zur Lasterfassung ausgestattet werden, so weisen die obengenannten Vorrichtungen den Nachteil auf, daß diese Einrichtungen in den Kraftweg des Hubwerks eingefügt werden müssen, was unter Um ständen mit konstruktiven Änderungen an dem schon bestehenden Hubwerk verbunden ist. Zudem muß das damit am Hubwerk entste hende elektrische Lastsignal durch speziell hierfür vorgesehene Leitungsverbindungen einer von dem Hubwerk möglicherweise entfernt angeordneten Hubwerksteuerung zugeführt werden. Insbesondere bei Krananlagen, wie etwa Brückenkränen oder Turmdrehkränen, bei denen das Hubwerk relativ zu einer das Hubwerk steuernden und den oder die Elektromotore des Hubwerks mit Erregungsleistung versorgenden Schaltanordnung beweglich angeordnet ist, stellt das Bereitstellen einer zusätzlichen elektrischen Leitungsverbindung zwischen Hubwerk und Schalt anordnung einen relativ hohen Montageaufwand dar.Should an existing hoist with a device for Load detection can be equipped, so the above mentioned Devices have the disadvantage that these devices in the Force path of the hoist must be inserted, what under Um stand with constructive changes to the existing one Hoist is connected. In addition, this must occur on the hoist existing electrical load signal through specially provided Line connections may be one of the hoist remotely located hoist controls are fed. Especially with crane systems, such as bridge cranes or Tower cranes where the hoist is relative to one of the Hoist controlling and the electric motor (s) of the hoist switching arrangement supplying excitation power is movable is arranged provides an additional electrical line connection between the hoist and switch arrangement is a relatively high effort.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mit geringem Aufwand an einem Hubwerk installierbare Lasterfassungseinrich tung bereitzustellen.It is an object of the present invention, one with little Load-sensing device that can be installed on a hoist to provide.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Lasterfassungseinrichtung für ein Hubwerk, dessen Elektromotoranordnung wenigstens zwei Drehfeldwicklungen mit unterschiedlicher Polzahl aufweist, wobei auswählbar eine der Drehfeldwicklungen für den Antrieb des Hubwerks erregbar ist und wobei die Lasterfassungseinrich tung Mittel zur Erfassung eines in einer anderen als der erreg ten Drehfeldwicklung bei Rotation induzierten Signals und Mittel zur Bestimmung der Momentanfrequenz einer vorbestimmten Spektralspitze des Frequenzspektrums des induzierten Signals als ein Maß für die momentane Belastung des Hubwerks umfaßt.The task is solved by a load detection device for a hoist whose electric motor arrangement has at least two Has three-phase windings with different numbers of poles, selectable one of the three-phase windings for the drive the hoist is excitable and the load sensing device means to detect one in another than the excitation th phase field winding with rotation induced signal and Means for determining the instantaneous frequency of a predetermined one Spectral peak of the frequency spectrum of the induced signal as a measure of the momentary load on the hoist.

Elektromotoranordnungen mit mehreren Drehfeldwicklungen werden insbesondere bei Hubwerken eingesetzt, die mit mehreren Hubge schwindigkeiten betrieben werden sollen. Die einzelnen Dreh feldwicklungen weisen dabei beispielsweise jeweils unterschied liche Wicklungskonfigurationen auf und werden wahlweise erregt, um das Hubwerk anzutreiben. So kann beispielsweise eine Dreh feldwicklung für einen langsamen Feinhub und eine andere der Drehfeldwicklungen für einen schnelleren Grobhub vorgesehen sein.Electric motor arrangements with multiple rotating field windings especially used in hoists with multiple hoists speeds are to be operated. The individual shoot Field windings each have a difference, for example winding configurations and are optionally excited, to drive the hoist. For example, a spin field winding for a slow fine stroke and another of the Three-phase windings are provided for a faster rough stroke be.

In den beim Betrieb wahlweise nicht erregten Drehfeldwicklungen der Elektromotoranordnung werden bei deren Rotation Signale induziert, die sich aus verschiedenen Komponenten zusammen setzen können. Beispielsweise können Komponenten auf das in der erregten Drehfeldwicklung erzeugte Drehfeld oder auf das durch einen rotierenden Läufer der Elektromotoranordnung erzeugte Drehfeld zurückführbar sein. Um dieses bei Rotation induzierte Signal zu erfassen, sind hierfür vorgesehene Mittel der Last erfassungseinrichtung mit einer anderen als der erregten Dreh feldwicklung koppelbar. Diese Mittel können das induzierte Signal z. B. als Spannungswert oder als Stromwert erfassen. Das aus eventuell mehreren Komponenten zusammengesetzte Signal weist bei Rotation der Elektromotoranordnung ein Frequenzspek trum auf, welches aus mehreren Frequenzkomponenten zusammen gesetzt ist. Damit zeigt die Intensitätsverteilung der Fre quenzkomponenten bei bestimmten Frequenzen Intensitätsmaxima, die sich als Spektralspitzen aus dem Frequenzspektrum abheben. Die Lage wenigstens einer dieser Spektralspitzen, d. h. deren Momentanfrequenz, ist von der momentanen Belastung des Hubwerks abhängig und die Lasterfassungseinrichtung weist Mittel zur Bestimmung der Momentanfrequenz wenigstens einer vorbestimmten Spektralspitze des Frequenzspektrums auf. Aus dieser Momentan frequenz kann somit ein Maß für die momentane Belastung des Hubwerks abgeleitet werden.In the three-phase windings, which are optionally not excited during operation signals of the electric motor arrangement as they rotate induced that is composed of different components can put. For example, components on the in the excited rotating field winding or generated by the generated a rotating rotor of the electric motor assembly Field of rotation can be traced. Around this induced on rotation The means of the load intended for this purpose are to acquire the signal Detection device with a rotation other than the excited field winding can be coupled. These agents can do the induced Signal z. B. as a voltage value or as a current value. The signal composed of possibly several components exhibits a frequency spec with rotation of the electric motor arrangement on which is composed of several frequency components is set. The intensity distribution of the Fre frequency components at certain frequencies, intensity maxima, which stand out as spectral peaks from the frequency spectrum. The location of at least one of these spectral peaks, i.e. H. their Instantaneous frequency, is from the momentary load on the hoist dependent and the load detection device has means for Determination of the instantaneous frequency of at least one predetermined one Spectral peak of the frequency spectrum. From this moment frequency can thus be a measure of the current load on the Hoist are derived.

Um eine erhöhte Empfindlichkeit der Mittel zur Bestimmung der Momentanfrequenz wenigstens einer vorbestimmten Spektralspitze des Frequenzspektrums zu erreichen, werden bevorzugterweise bestimmte Spektralbereiche in dem induzierten Signal unter drückt und damit für die Weiterverarbeitung gesperrt. Insbeson dere werden hierbei Spektralbereiche, in denen sich keine Spektralspitzen, welche als Maß für die momentane Belastung des Hubwerks dienen, befinden und Spektralbereiche, in denen sich Spektralspitzen hoher Intensität, welche jedoch nicht wesent lich von der Belastung des Hubwerks abhängen, unterdrückt und für die Weiterverarbeitung gesperrt. Dies sind beispielsweise Spektralbereiche unterhalb der Frequenz der zur Erregung der Drehfeldwicklung verwendeten Spannung, beispielsweise der 50 Hz-Frequenz. Insbesondere ist auch vorgesehen, Harmonische oder/und Subharmonische dieser Frequenz zu unterdrücken.To increase the sensitivity of the means for determining the Instantaneous frequency of at least one predetermined spectral peak of the frequency spectrum are preferred certain spectral ranges in the induced signal presses and thus blocked for further processing. In particular these become spectral ranges in which there are none Spectral peaks, which are a measure of the current load on the Hoist serve, are located and spectral ranges in which Spectral peaks of high intensity, which however are not essential depend on, suppressed and blocked for further processing. These are, for example Spectral ranges below the frequency of excitation Rotary field winding used voltage, for example the 50 Hz frequency. In particular, harmonics are also provided or / and to suppress subharmonics of this frequency.

Bevorzugterweise umfassen die Mittel zur Bestimmung der Momen tanfrequenz der vorbestimmten Spektralspitze des Frequenzspek trums wenigstens einen Bandpaßfilter. Mit einem Bandpaßfilter ist es möglich, auf einfache Weise das Auftreten einer Spek tralspitze in einem vorbestimmten Spektralbereich, dem Durch laß-Frequenzbereich des Bandpaßfilters, zu erfassen. The means for determining the moments preferably comprise Tan frequency of the predetermined spectral peak of the frequency spec at least one bandpass filter. With a bandpass filter it is possible to easily detect a spotting tralspitze in a predetermined spectral range, the through let frequency range of the bandpass filter to be detected.

Ebenfalls bevorzugt ist eine Lasterfassungseinrichtung, welche mehrere Bandpaßfilter mit zueinander gestaffelten Mittenfre quenzen aufweist, wodurch es möglich ist, die Lage der vor bestimmten Spektralspitze des Frequenzspektrums genauer zu bestimmen als mit nur einem Bandpaßfilter. Vorteilhafterweise sind die Durchlaßfrequenzbänder der einzelnen Bandpaßfilter hierbei derart gewählt, daß die Durchlaßfrequenzbänder der einzelnen Bandpaßfilter einen vorbestimmten, breiteren Fre quenzbereich im wesentlichen überdecken.Also preferred is a load detection device which several bandpass filters with staggered center fre has sequences, which makes it possible to locate the front certain spectral peaks of the frequency spectrum determine than with just a bandpass filter. Advantageously are the pass frequency bands of the individual bandpass filters here chosen such that the pass frequency bands of single bandpass filter a predetermined, wider Fre essentially cover the frequency range.

Für eine präzise Erfassung der Momentanfrequenz der vorbestimm ten Spektralspitze ist ebenfalls vorgesehen, das induzierte Signal mittels eines Analog-Digitalwandlers zu digitalisieren und einer Digital-Recheneinheit, wie beispielsweise einer Mikroprozessor-Recheneinheit, zuzuführen, welche beispielsweise mittels digitaler Filter oder mittels der Berechnung der Fou rier-Transformierten des indizierten Signals eine Bestimmung der Momentanfrequenz der vorbestimmten Spektralspitze ermög licht.For a precise detection of the instantaneous frequency of the predetermined th spectral peak is also provided, the induced Digitize signal using an analog-digital converter and a digital computing unit such as one Microprocessor computing unit, which, for example by means of digital filters or by calculating the Fou rier transforms the indexed signal a determination the instantaneous frequency of the predetermined spectral peak light.

Bevorzugterweise erzeugt die Lasterfassungseinrichtung ein Überlastsignal, wenn die Momentanfrequenz einer vorbestimmten Spektralspitze des Frequenzspektrums unterhalb eines vorbe stimmten Frequenz-Schwellenwertes liegt. Das Überlastsignal kann als Eingangssignal für eine Sperrschaltung verwendet werden, welche das weitere Anheben der Last verhindert. Der Frequenz-Schwellenwert läßt sich relativ einfach mit Hilfe eines Bandpaßfilters erfassen, dessen Durchlaßfrequenzband mit einem Rand im Bereich des vorbestimmten Schwellenwertes liegt. Stehen zur Bestimmung der vorbestimmten Spektralspitze mehrere Bandpaßfilter mit verschiedenen Mittenfrequenzen zur Verfügung, so ist eine Klassifizierung der von dem Hubwerk gehobenen Lasten nach deren Gewicht möglich. Insbesondere ist hierbei ein Tabellenspeicher vorgesehen, welcher zu einer Mehrzahl vor gegebener Werte der Momentanfrequenz der vorbestimmten Spek tralspitze jeweils entsprechende, die momentane Belastung des Hubwerks repräsentierende Werte enthält. The load detection device preferably generates a Overload signal when the instantaneous frequency of a predetermined Spectral peak of the frequency spectrum below a vorbe tuned frequency threshold. The overload signal can be used as an input signal for a blocking circuit which prevents further lifting of the load. Of the Frequency threshold is relatively easy to use of a bandpass filter, whose pass frequency band with an edge is in the range of the predetermined threshold. There are several to determine the predetermined spectral peak Bandpass filters with different center frequencies are available, this is a classification of those lifted by the hoist Loads possible according to their weight. In particular, here is a Table memory provided, which to a plurality given values of the instantaneous frequency of the predetermined spec tralspitze each corresponding, the current load of the Contains hoist representative values.

Bevorzugterweise weist die Lasterfassungseinrichtung einen Speicher zum Speichern von Lastkollektiven des Hubwerks auf. Damit kann aus den während eines bestimmten Zeitraums ausge führten Last spielen auf eine Ermüdung der Strukturen des Hub werks oder/und der Krananlage geschlossen werden. Insbesondere ist dabei vorgesehen, die auftretenden möglichen Belastungen des Hubwerks in eine Mehrzahl vorbestimmter Bereiche zu unter teilen, beispielsweise in die Bereiche 0%-20%, 20%-40%, 40%-60%, 60%-80% und 80% bis 100%, bezogen auf die Maximal belastung des Hubwerks. Einem jeden dieser Bereiche ist ein in dem Speicher vorgesehener Akkumulatorspeicher zugeordnet, in welchem die Zeitdauer akkumuliert wird, in der das Hubwerk mit einer Belastung aus dem zugeordneten Bereich belastet ist. Durch eine geeignete Mittelwertbildung aus den Inhalten der einzelnen Akkumulatorspeicher kann somit eine die Ermüdung der Strukturen des Hubwerks oder/und der Krananlage repräsentierende Größe gebildet werden.The load detection device preferably has one Storage for storing load spectra of the hoist. It can be used for a certain period of time led load play on fatigue of the structures of the hub factory or / and the crane system. Especially the possible loads that occur are provided of the hoist in a plurality of predetermined areas divide, for example into the ranges 0% -20%, 20% -40%, 40% -60%, 60% -80% and 80% to 100%, based on the maximum load on the hoist. Each of these areas is unique assigned to the memory provided accumulator memory in which accumulates the time period in which the hoist with a charge from the assigned area is charged. By a suitable averaging from the content of the individual accumulator memory can thus reduce fatigue Representing structures of the hoist and / or the crane system Size.

Bevorzugterweise weist die Elektromotoranordnung wenigstens zwei getrennte Elektromotoren auf, deren Läufer drehfest mit einander gekuppelt sind. Andererseits ist ebenfalls vorgesehen, daß die Elektromotoranordnung als polumschaltbarer Elektromo tor, insbesondere als polumschaltbarer Asynchronmotor, ausge bildet ist.The electric motor arrangement preferably has at least two separate electric motors, the rotor of which rotates with are coupled together. On the other hand, it is also provided that the electric motor arrangement as a pole-changing electromo gate, especially as a pole-changing asynchronous motor forms is.

Für Hubwerke, welche selbst relativ zu einer das Hubwerk steu ernden und die Drehfeldwicklungen mit Erregungsleistung ver sorgenden Schaltanordnung beweglich sind, wie das etwa bei Brückenkränen oder bei Turmdrehkränen der Fall ist, ist vor gesehen, daß jeder Drehfeldwicklung eine gesonderte Leitungs anordnung zugeordnet ist, welche einerseits mit der Drehfeld wicklung und andererseits mit der Schaltanordnung verbunden ist, und daß die Mittel zur Erfassung des induzierten Signals mit dem der Schaltanordnung nahen Ende wenigstens einer der Leitungsanordnungen verbindbar sind. Dadurch werden die ohnehin zur Versorgung der Drehfeldwicklungen mit Erregungsleistung vorhandenen Leitungsanordnungen zur Übertragung des induzierten Signals verwendet und eine Montage einer separaten Leitung zur Übertragung eines Meßsignals vom Hubwerk zur Schaltanordnung ist damit nicht notwendig. Eine derartige Lasterfassungsein richtung ist somit besonders geeignet, schon bestehende Hub werke mit einer Lasterfassungseinrichtung auszustatten. Ins besondere bei Brückenkrananlagen ist dabei vorgesehen, daß die Schaltanordnung an einem an Hauptträgern verschiebbar gehalte nen Brückenträger angeordnet ist und das Hubwerk an einer an dem Brückenträger verschiebbar angebrachten Laufkatze ange bracht ist. Hierbei wird der relativ zu den Hauptträgern beweg lich angeordneten Schaltanordnung über ein flexibles Kabel elektrische Leistung zugeführt. Zur Verbindung der Schaltanord nung mit dem relativ zur Schaltanordnung beweglichen Hubwerk sind die Leitungsanordnungen dabei ebenfalls flexibel ausge führt.For hoists that themselves control the hoist relative to one ground and ver the rotating field windings with excitation power caring switching arrangement are movable, such as the Bridge cranes or tower cranes is the case seen that each induction winding has a separate line arrangement is assigned, which on the one hand with the rotating field winding and on the other hand connected to the switching arrangement and that the means for detecting the induced signal with the end close to the switching arrangement at least one of the Line arrangements are connectable. This will make them anyway to supply the induction windings with excitation power existing line arrangements for transmission of the induced Signals used and an assembly of a separate line for Transmission of a measurement signal from the hoist to the switching arrangement is therefore not necessary. Such a load detection direction is therefore particularly suitable, already existing stroke plants to be equipped with a load detection device. Ins in the case of overhead crane systems in particular, it is provided that the Switching arrangement on a slidably held on main supports NEN bridge girder is arranged and the hoist on one the truss slidably attached trolley is brought. Here, the is moved relative to the main beams Lich arranged switching arrangement via a flexible cable electrical power supplied. To connect the switching arrangement voltage with the lifting mechanism movable relative to the switching arrangement the line arrangements are also flexible leads.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:In the following an embodiment of the invention with reference to Drawings explained in more detail. Here shows:

Fig. 1 eine Brückenkrananlage mit einer Lasterfassungsein richtung, Fig. 1 is a bridge crane direction with a Lasterfassungsein,

Fig. 2 eine schematische Darstellung von Komponenten der Brückenkrananlage und der Lasterfassungseinrichtung aus Fig. 1 und Fig. 2 is a schematic representation of components of the overhead crane system and the load detection device from Fig. 1 and

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Frequenzspektrums eines in einer Drehfeldwicklung des Hubwerks der Fig. 1 bei Rotation induzierten Signals. Fig. 3 is a schematic representation of a frequency spectrum of a signal induced in a rotating field winding of the hoist of Fig. 1 during rotation.

Fig. 1 zeigt eine Brückenkrananlage 1 mit einer Laufkatze 3, welche an einem Brückenträger 5 in eine Querrichtung verschieb bar aufgehängt ist. Der Brückenträger 5 wiederum ist an zwei Hauptträgern 7, z. B. zwei an einer Gebäudedecke befestigten Hängebahnträgern, in eine senkrecht zur Querrichtung verlau fende Längsrichtung verschiebbar aufgehängt, womit die Lauf katze 3 in zwei unabhängigen Richtungen in der Ebene über einem Arbeitsbereich positionierbar ist. An der Laufgekatze 3 ist ein Hubwerk 9 mit einem polumschaltbaren Asynchronmotor 11 ange bracht, dessen Welle über ein Getriebe 13 eine Seiltrommel 15 antreibt. Ein auf der Seiltrommel 15 aufgewickeltes Seil 17 ist durch die Umlenkrolle eines Kranhakens 19 geführt und an dem Hubwerk 9 festgelegt. Eine Rotation des Asynchronmotors 11 in die eine oder andere Drehrichtung führt damit zu einem Heben bzw. Senken des Kranhakens 19. Fig. 1 shows a bridge crane system 1 with a trolley 3 , which is suspended on a bridge beam 5 in a transverse direction bar. The bridge beam 5 is in turn on two main beams 7 , z. B. suspended on a building ceiling monorail supports, slidably suspended in a longitudinal direction perpendicular to the transverse direction, so that the cat 3 can be positioned in two independent directions in the plane above a work area. On the trolley 3 , a hoist 9 with a pole-changing asynchronous motor 11 is introduced , the shaft of which drives a cable drum 15 via a gear 13 . A rope 17 wound on the rope drum 15 is guided through the deflection roller of a crane hook 19 and fixed to the lifting mechanism 9 . A rotation of the asynchronous motor 11 in one or the other direction of rotation thus leads to a lifting or lowering of the crane hook 19 .

Ein Drehstromkabel 22 führt elektrische Betriebsleistung einem an dem Brückenträger 5 gehaltenen Schaltkasten 21 zu, von welchem aus zu einem Kabelstrang 23 gebündelte elektrische Versorgungsleitungen zur Laufkatze 3 führen. Das Drehstromkabel 22 und der Kabelstrang 23 sind dabei in regelmäßigen Abständen an Rollen 25 an einem der Hauptträger 7 bzw. an dem Brücken träger 5 derart aufgehängt, daß die quer- und längsbewegliche Verschiebbarkeit der Laufkatze 3 an dem Brückenträger 5 und den Hauptträgern 7 über dem Arbeitsbereich nicht beschränkt ist.A three-phase cable 22 supplies electrical operating power to a switch box 21 held on the bridge girder 5 , from which electrical supply lines bundled to a cable harness 23 lead to the trolley 3 . The three-phase cable 22 and the cable harness 23 are suspended at regular intervals on rollers 25 on one of the main carrier 7 or on the bridge carrier 5 such that the transverse and longitudinally movable displaceability of the trolley 3 on the bridge carrier 5 and the main carriers 7 above Work area is not limited.

Wie schematisch in Fig. 2 dargestellt, weist der Asynchron motor 11 zum Antrieb der Seiltrommel 15 zwei Drehfeldwicklungen 27 und 28 auf, wobei die beiden Drehfeldwicklungen 27 und 28 mit unterschiedlicher Polzahl, beispielsweise 12-polig und 2-polig, ausgeführt sind. Damit dreht sich der Läufer des Asyn chronmotors 11 bei Erregung der Drehfeldwicklung 27 mit netz frequentem Drehstrom mit einer anderen Geschwindigkeit, als bei Erregung der Drehfeldwicklung 28 mit Drehstrom gleicher Fre quenz. Auf diese Weise werden zwei Hub- bzw. Senkgeschwindig keiten für den Kranhaken 19 bereitgestellt. Die beiden Dreh feldwicklungen 27 und 28 werden jeweils unabhängig voneinander über gesonderte dreiphasige Leitungsanordnungen 30 bzw. 31, welche die Drehfeldwicklungen 27 bzw. 28 mit einer in dem Schaltungskasten 21 angeordneten Schaltanordnung 33 verbinden, mit Drehstrom versorgt. Die Leitungsanordnungen 30 und 31 verlaufen zur Überbrückung des veränderlichen Abstands zwischen dem Schaltungskasten 21 und der Laufkatze 3 zum Teil in dem an den Rollen 25 aufgehängten Kabelstrang 23. As shown schematically in FIG. 2, the asynchronous motor 11 for driving the cable drum 15 has two rotating field windings 27 and 28 , the two rotating field windings 27 and 28 having different numbers of poles, for example 12-pole and 2-pole. Thus, the rotor of the Asyn chron motor 11 rotates when the three-phase winding 27 is energized with network-frequent three-phase current at a different speed than when the three-phase winding 28 is excited with three-phase current of the same frequency. In this way, two lifting or lowering speeds are provided for the crane hook 19 . The two rotating field windings 27 and 28 are each independently supplied with three-phase current via separate three-phase line arrangements 30 and 31 , which connect the rotating field windings 27 and 28 to a switching arrangement 33 arranged in the circuit box 21 . To bridge the variable distance between the circuit box 21 and the trolley 3, the line arrangements 30 and 31 run partly in the cable harness 23 suspended from the rollers 25 .

Die Schaltanordnung 33 reagiert auf vom Benutzer der Brücken krananlage 1 über ein Schaltpult 35 vorgegebene Steuersignale 36 und führt den aus einer Drehstromversorgung 37 entnommenen Drehstrom in der für eine bestimmte Drehrichtung nötigen Pha senfolge über die Leitungsanordnung 30 oder 31 der einen oder der anderen Drehfeldwicklung 27 bzw. 28 zu. Welche der beiden Drehfeldwicklungen 27 und 28 mit Drehstrom erregt wird, hängt davon ab, ob der Benutzer schnelles oder langsames Heben bzw. Senken des Kranhakens 19 wünscht. Im folgenden sei angenommen, daß die Drehfeldwicklung 27 zum Antrieb ausgewählt ist, womit diese durch die Schaltanordnung 33, wie strichliert angedeutet, mit der Drehstromversorgung 37 verbunden ist. Die nicht mit Antriebsleistung versorgte Drehfeldwicklung 28 ist, wie eben falls strichliert angedeutet, durch die Schaltanordnung 33 mit einer ebenfalls in dem Schaltungskasten 21 angeordneten Last erfassungseinrichtung 39 verbunden. Hiermit kann ein in der Drehfeldwicklung 28 bei Rotation des Asynchronmotors 11 indu ziertes Signal 40 der Lasterfassungseinrichtung 39 zugeführt werden, in der es durch Mittel 41 erfaßt wird. Diese Mittel 41 erfassen den Spannungsverlauf des induzierten Signals 40 bei spielsweise über einen hochohmigen Eingang und einen Spannungs verstärker.The switching arrangement 33 responds to control signals 36 specified by the user of the bridge crane system 1 via a control panel 35 and carries the three-phase current drawn from a three-phase supply 37 in the phase sequence necessary for a specific direction of rotation via the line arrangement 30 or 31 of one or the other rotating field winding 27 or 28 to. Which of the two three-phase windings 27 and 28 is excited with three-phase current depends on whether the user desires fast or slow lifting or lowering of the crane hook 19 . In the following it is assumed that the rotating field winding 27 is selected for driving, with which it is connected to the three-phase power supply 37 by the switching arrangement 33 , as indicated by dashed lines. The rotating field winding 28, which is not supplied with drive power, is, as just indicated by dashed lines, connected by the switching arrangement 33 to a load detection device 39 likewise arranged in the circuit box 21 . With this, an induced signal 40 in the rotating field winding 28 upon rotation of the asynchronous motor 11 can be fed to the load detection device 39 , in which it is detected by means 41 . These means 41 detect the voltage profile of the induced signal 40, for example via a high-resistance input and a voltage amplifier.

Das bei Rotation des Asynchronmotors 11 in der Drehfeldwicklung 28 induzierte Signal 40 ist aus zwei verschiedenen Komponenten zusammengesetzt, von denen eine eine von der Belastung des Hubwerks 9 unabhängige Zeitabhängigkeit aufweist und die andere eine von der Belastung des Hubwerks 9 charakteristische Zeit abhängigkeit zeigt. Diese charakteristische Zeitabhängigkeit wird am deutlichsten in einem in der Fig. 3 dargestellten Frequenzdiagramm sichtbar, bei dem auf der Abszisse die Fre quenz f und auf der Ordinate der relative Intensitätsanteil I der Frequenzkomponenten am gesamten induzierten Signal 40 aufgetragen ist. Mit durchgezogener Linie ist in dem Diagramm der Fig. 3 ein Frequenzspektrum 43 des induzierten Signals 40 bei unbelastetem Hubwerk 9 schematisch dargestellt. Das Fre quenzspektrum 43 zeigt vier Spektralspitzen 45, 46, 47 und 48, wobei die Spektralspitze 45 eine durch den Strom in der erreg ten Drehfeldwicklung 27 hervorgerufenen Anteil des in der Drehfeldwicklung 28 induzierten Signals 40 repräsentiert. Die Spektralspitze 45 liegt bei einer Frequenz von 50 Hz, der Netz frequenz, die Spektralspitze 46 liegt bei einer Frequenz von 150 Hz und repräsentiert eine harmonische Oberschwingung der Netzfrequenz. Diese beiden Spektralspitzen 45 und 46 stammen damit von einer Komponente des induzierten Signals 40, welche von der Belastung des Hubwerks 9 unabhängig ist. Anders ist dies bei den Spektralspitzen 47 und 48, welche von einer Kom ponente des in der Drehfeldwicklung 28 induzierten Signals 40 abhängen, die selbst von der Belastung des Hubwerks 9 abhängig ist. Diese Komponente ist durch ein durch den Läufer des Asyn chronmotors 11 erzeugtes Drehfeld in der Drehfeldwicklung 28 induziert und ist damit von der Drehzahl des Asynchronmotors 11 abhängig. Da die Drehzahl eines Asynchronmotors von dem durch den Asynchronmotor abgegebenen Drehmoment und damit von der an den Asynchronmotor angreifenden Belastung abhängig ist, stellen die Momentanfrequenzen 50 und 51 der Spektralspitzen 47 bzw. 48 ein Maß für die Belastung des Hubwerks 9 dar. Strichliert ist in dem Diagramm der Fig. 3 ein Frequenzspektrum bei Belastung des Hubwerks 9 mit Nennlast dargestellt. Die Spektralspitzen 45 und 46 sind dabei im wesentlichen unverändert, die beiden Spektralspitzen 47 und 48 aus dem Frequenzspektrum 43 bei unbelastetem Motor hingegen sind zu Spektralspitzen 47′ bzw. 48′ an jeweils niedrigeren Frequenzwerten 50′ bzw. 51′ hin verschoben. Die Spektralspitze 47 weist eine höhere relative Intensität als die Spektralspitze 48 auf und wird deshalb zur Weiterverarbeitung in der Lasterfassungseinrichtung 39 ausge wählt.The signal 40 induced in rotation of the asynchronous motor 11 in the rotating field winding 28 is composed of two different components, one of which has a time dependency that is independent of the load on the hoist 9 and the other shows a time dependence that is characteristic of the load on the hoist 9 . This characteristic time dependency is most clearly visible in a frequency diagram shown in FIG. 3, in which the frequency f is plotted on the abscissa and the relative intensity component I of the frequency components of the entire induced signal 40 is plotted on the ordinate. A solid line in the diagram in FIG. 3 schematically shows a frequency spectrum 43 of the induced signal 40 when the lifting mechanism 9 is unloaded. The frequency spectrum 43 shows four spectral peaks 45 , 46 , 47 and 48 , the spectral peak 45 representing a portion of the signal 40 induced in the rotating field winding 28 caused by the current in the excited rotating field winding 27 . The spectral peak 45 is at a frequency of 50 Hz, the network frequency, the spectral peak 46 is at a frequency of 150 Hz and represents a harmonic harmonic of the network frequency. These two spectral peaks 45 and 46 thus originate from a component of the induced signal 40 which is independent of the load on the lifting mechanism 9 . This is different with the spectral peaks 47 and 48 , which depend on a component of the signal 40 induced in the rotating field winding 28 , which is itself dependent on the load on the lifting mechanism 9 . This component is induced by a rotating field generated by the rotor of the asyn chron motor 11 in the rotating field winding 28 and is therefore dependent on the speed of the asynchronous motor 11 . Since the speed of an asynchronous motor is dependent on the torque delivered by the asynchronous motor and thus on the load acting on the asynchronous motor, the instantaneous frequencies 50 and 51 of the spectral peaks 47 and 48 represent a measure of the load on the hoist 9 9 is shown the diagram of FIG. 3, a frequency spectrum under load of the hoist with the rated load. The spectral peaks 45 and 46 are essentially unchanged, the two spectral peaks 47 and 48 from the frequency spectrum 43 when the motor is not loaded, however, are shifted towards spectral peaks 47 'and 48 ' at lower frequency values 50 'and 51 ', respectively. The spectral peak 47 has a higher relative intensity than the spectral peak 48 and is therefore selected for further processing in the load detection device 39 .

Hierzu wird das in den Mitteln 41 erfaßte Signal in einen Analog-Digitalwandler 53 digitalisiert und einer Mikroprozes sor-Recheneinheit 55 zugeführt. Diese bestimmt durch Fourier- Transformation das Frequenzspektrum 43 des induzierten Signals 40 und aus diesem die Momentanfrequenz 50 der ausgewählten Spektralspitze 47. Aus der Momentanfrequenz 50 wird durch einen Vergleich mit Einträgen in einem Tabellenspeicher 57 von der Recheneinheit 55 ein Lastwert 58 ermittelt, der die von dem Hubwerk 9 momentan gehobene Last in kg repräsentiert. Die Einträge in dem Tabellenspeicher 57 wurden durch Experimente mit Lasten bekannten Gewichts bei der Installation der Last erfassungseinrichtung ermittelt.For this purpose, the signal detected in the means 41 is digitized in an analog-digital converter 53 and fed to a microprocessor computing unit 55 . This determines the frequency spectrum 43 of the induced signal 40 and from this the instantaneous frequency 50 of the selected spectral peak 47 by Fourier transformation. From the instantaneous frequency 50 by the arithmetic unit 55, a load value 58 is determined by comparing with entries in a table memory 57 which represents the currently elevated by the lifting mechanism 9 load in kg. The entries in the table memory 57 were determined by experiments with loads of known weight during the installation of the load detection device.

Die während des Betriebs der Brückenkrananlage 1 auftretenden Lastwerte 58 werden zur Erstellung von Lastkollektiven in einer Speichereinrichtung 59 archiviert, um die Ermüdung der Struktu ren der Brückenkrananlage 1 überwachen zu können.The load values occurring during operation of the bridge crane system 1 58 are archived for the creation of load spectra in a memory device 59 to the fatigue of the struc the bridge crane system 1 to be able to monitor ren.

Unterschreitet der Lastwert 58 während des Betriebs einen vorbestimmten Schwellenwert und damit die Frequenz 50 der ausgewählten Spektralspitze einen vorbestimmten Schwellenwert 60, der der höchtszulässigen Belastung des Hubwerks 9 ent spricht, so gibt die Recheneinheit 55 ein Überlastsignal 61 aus, welches der Schaltanordnung 33 zugeführt wird, und diese veranlaßt, nur ein Absenken der Last zu ermöglichen und ein weiteres Heben der Last durch Unterbrechen der Leistungszufüh rung zu verhindern.If the load value 58 falls below a predetermined threshold value during operation and thus the frequency 50 of the selected spectral peak falls below a predetermined threshold value 60 , which corresponds to the maximum permissible load on the lifting mechanism 9 , the computing unit 55 outputs an overload signal 61 , which is fed to the switching arrangement 33 , and this causes only to lower the load and prevent further lifting of the load by interrupting the power supply.

Die vorangehend beschriebene Lasterfassungseinrichtung ermög licht die Erfassung von Lasten an Hubwerken mit mehreren Dreh feldwicklungen und benötigt keine in den Kraftweg des Hubwerks einzufügenden Elemente und ebenfalls keine gesonderten elek trischen Verbindungen zwischen dem Hubwerk und einer das Hub werk steuernden Schaltanordnung. Dadurch ist diese Lasterfas sungseinrichtung insbesondere für Hubwerke geeignet, welche relativ zu der Schaltanordnung beweglich sind und dabei ins besondere für schon bestehende Hubwerke, welche mit einer Lasterfassungseinrichtung nachgerüstet werden sollen.The load detection device described above enables light the detection of loads on hoists with multiple rotations field windings and does not require any in the force path of the hoist elements to be inserted and also no separate elec trical connections between the hoist and one the hub factory controlling switching arrangement. This makes this vice solution device particularly suitable for hoists, which are movable relative to the switching arrangement and ins especially for already existing hoists, which with a Load detection device to be retrofitted.

Claims

1. load detecting device for a lifting mechanism (9), the sen electric motor assembly (11) comprises at least two rotary field windings (27, 28) number of different pole, said selected one of the rotating field windings (27, 28) for the drive of the lifting gear (9) is excitable, characterized by

- Means ( 41 ) for detecting a signal ( 40 ) induced in a rotation field winding ( 27 , 28 ) other than the excited one when rotating
- Means ( 55 ) for determining the instantaneous frequency ( 50 ) of a predetermined spectral peak ( 47 ) of the frequency spectrum ( 43 ) of the induced signal ( 40 ) as a measure of the instantaneous load on the hoist ( 9 ).

2. Load detection device according to claim 1, characterized in that the means ( 55 ) for determining the instantaneous frequency ( 50 ) of the predetermined spectral peak ( 47 ) filter means for suppressing certain spectral ranges in the induced Si signal ( 40 ), in particular means for suppressing a Spectral range below the frequency of the voltage used to excite the rotating field winding or / and a harmonic or / and a subharmonic of this frequency.

3. Load detection device according to claim 1 or 2, characterized in that the means ( 55 ) for determining the instantaneous frequency ( 50 ) of the predetermined spectral peak ( 47 ) comprise at least one bandpass filter.

4. Load detection device according to claim 3, characterized in that the means ( 55 ) for determining the instantaneous frequency ( 50 ) of the predetermined spectral tip ( 47 ) comprise a plurality of bandpass filters with staggered center frequencies.

5. Load detection device according to claim 4, characterized characterized in that the pass frequency bands of the Bandpass filter in a predetermined frequency range essential covering.

6. Load detection device according to one of the preceding claims, characterized in that the means ( 55 ) for determining the instantaneous frequency ( 50 ) of the predetermined spectral peak ( 47 ) an analog / digital converter ( 53 ) and a digital computing unit ( 55 ) include.

7. Load detection device according to one of the preceding claims, characterized in that the load detection device ( 39 ) generates an overload signal ( 61 ) when the instantaneous frequency ( 50 ) of a predetermined spectral peak ( 47 ) is below a predetermined frequency threshold ( 60 ).

8. Load detection device according to one of the preceding claims, characterized in that the load detection device ( 39 ) has a memory ( 59 ) for storing load collectives of the hoist ( 9 ).

9. Load detection device according to claim 8, characterized in that each area from a plurality of predetermined areas of the load on the lifting mechanism ( 9 ) is assigned a storage accumulator memory provided in the memory ( 59 ), in which the time period in which the Hoist ( 9 ) is loaded with a load from the assigned area.

10. Load detection device according to claim 9, characterized in that the areas, based on the maximum load of the hoist ( 9 ), the areas 0% -20%, 20% -40%, 40% -60%, 60% -80% and Correspond to 80% - 100%.

11. Load detection device according to one of the preceding claims, characterized in that each rotating field winding ( 27 , 28 ) is assigned a separate line arrangement ( 30 , 31 ), each of which on the one hand with the associated rotating field winding ( 27 , 28 ) and on the other hand with a switching arrangement ( 33 ) is connected, which supplies the selected rotating field winding ( 27 , 28 ) via the associated line arrangement ( 30 , 31 ) with excitation power, and that the lifting mechanism ( 9 ) is movable relative to the switching arrangement and the means ( 41 ) for detecting the induced signal with the end of the switching arrangement ( 33 ) near at least one of the line arrangement ( 30 , 31 ) can be connected.

12. Load detection device according to one of the preceding claims, characterized in that the switching arrangement ( 33 ) on one of the main supports ( 7 ) of a bridge crane system ( 1 ) slidably held bridge support ( 5 ) is arranged and the lifting mechanism ( 9 ) on one on the bridge support ( 5 ) slidably mounted trolley ( 3 ) is attached.

13. Load detection device according to one of the preceding claims, characterized in that the elec tromotor arrangement ( 11 ) has at least two separate electric motors, the rotors of which are rotatably coupled to one another.

14. Load detection device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the Elektromo gate arrangement ( 11 ) is designed as a pole-changing electric motor, in particular as a pole-changing asynchronous motor ( 11 ).

15. Load detection device according to one of the preceding claims, characterized in that the means ( 55 ) for determining the instantaneous frequency ( 50 ) of the predetermined spectral peak ( 47 ) have a table lens memory ( 57 ) in which a plurality of predetermined values of the instantaneous frequency the predetermined spectral peak, corresponding values representing the instantaneous loading of the hoist are stored.