DE19832756A1 - Überwachungs- und/oder Überlastungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das Überwachen und die Verhinderung der Überlast, wie beispielsweise von Seiltrommeln an Hebe­ zeugen und Kränen oder von Antriebsrollen an Fördersyste­ men.

Sowohl die Hebezeuge/Kräne als auch die Fördermittel sind so konstruiert, daß sie die von den British and Interna­ tional Standards festgelegten strengen Standards erfüllen, die die Anforderungen bezüglich der zulässigen Gebrauchs­ last beinhalten, die an das in Frage stehenden Gerät ange­ legt werden muß. Wird die zulässige Gebrauchslast oder zulässige Tragkraft überschritten und insbesondere bei wie­ derholtem Überschreiten, bedeutet es für das in der Nähe arbeitende Betriebspersonal nicht nur eine Gefahr an sich, sondern ist zum Ärger für den Betreiber auch eine häufige Ursache für größere Betriebsausfälle, die sich in den Kosten niederschlagen.

Bereits früher wurden viele Versuche unternommen zu gewähr­ leisten, daß das Gerät der oben erwähnten Art seine zuläs­ sige Gebrauchslast oder Tragkraft nicht überschreitet, und es wurde eine breite Vielzahl von theoretischen Tragkraft­ begrenzungseinrichtungen (häufiger als Überlasteinrichtung bezeichnet) vorgeschlagen. Bei Hebezeugen/Kränen waren es meistens dem Hebezeug-/Kran-Seil beigefügte mechanische Vorrichtungen, die so ausgelegt waren, daß sie auf die Last am Seil ansprachen.

Weitere Vorschläge bestanden darin, Lastmeßgeräte vorzuse­ hen, indem eine Meßdose direkt mit der Last oder mit einem an eine Seilscheibe des Hebezeugs/Krans oder an die Räder z. B. einer Laufkatze für die Bewegung des Hebezeugs/Krans auf Hängeschienen angepaßten Lastbolzen gekoppelt wird.

Bisher waren solche Vorrichtungen überwiegend zur Überwa­ chung der zulässigen Gebrauchslasten vorgesehen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine wirksame Ein­ richtung zur Gewährleistung dafür vorzusehen, daß die zulässige Gebrauchslast eines Hebezeugs/Krans, einer För­ dereinrichtung oder dergleichen nicht überschritten wird, was bedeutet, daß sie leicht umstellbar ist, um weitere wichtige Funktionen zu erfüllen.

Erfindungsgemäß umfaßt eine Antriebsrolle oder -trommel, an dessen Antriebswelle direkt oder indirekt ein Getriebe befestigt ist, eine von einem Mittel zum Widerstehen der Drehbewegung des Getriebes gebildete Überwachungseinrich­ tung, die zwischen dem Getriebe und einer daneben liegenden starren Struktur liegt, wobei das Mittel zwischen dem Getriebe und/oder der daneben liegenden starren Struktur beispielsweise so ist, daß ein begrenzter Bewegungsgrad des Getriebes möglich ist, und wobei eine Einrichtung vorhanden ist, um auf die Bewegung des mit dem Mittel zum Widerstehen der Drehbewegung gekoppelten Getriebes zu reagieren.

Das Mittel zur Reaktion auf die Drehbewegung des Getriebes können ein oder mehrere Mikroschalter sein, die durch die Drehbewegung des Getriebes betätigt werden, oder es kann ein Lastmeßgerät an oder in der Einrichtung zum Widerstehen der Drehbewegung des Getriebes sein. Je nach Wahl des Betreibers können sowohl Mikroschalter als auch ein Lastmeßgeräte vorgesehen sein.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Einrichtung zum Widerstehen der Drehbewegung des Getriebes eine mit einem Ende an einer daneben liegenden starren Struktur und mit dem anderen Ende am Getriebe an einem Punkt befestigte Schubstange, die von der Achse der Antriebswelle der Trom­ mel oder Rolle beabstandet ist. Beigefügt sein können der Verbindung zwischen Getriebe und Schubstange und/oder zwi­ schen Schubstange und daneben liegender starrer Struktur ein oder mehrere Mikroschalter, die geeicht sind, um auf die an sie durch die Drehung des Getriebes angelegte Last zu reagieren. Somit ist zu Beginn des Betriebes eines Hebe­ zeugs/Krans oder einer Fördereinrichtung der Grad, um den sich das Getriebe dreht, eine direkte Funktion der Last am Hebezeug/Kran oder auf der Fördereinrichtung und wird direkt in eine Drehkraft am Getriebe übersetzt. Sind eine Reihe von Mikroschaltern vorhanden, so können sie jeweils unterschiedlich geeicht sein, um Warnungen abzugeben, daß man sich der zulässigen Gebrauchslast der Anlage nähert, so daß die Anlage vor dem Auftreten eines Schadens oder über­ mäßigen Verschleißes ausgeschaltet und der Strom zum Motor unterbrochen werden kann, wenn die zulässige Gebrauchslast überschritten wird.

Bei einer zweiten Ausführungsform, bei der wiederum eine Schubstange zwischen Getriebe und einer daneben liegenden starren Struktur vorgesehen ist, ist ein auf der Schub­ stange angeordnetes Lastmeßgerät oder eine Lastanzeige vor­ gesehen, oder die Schubstange kann als Lastmeßgerät oder Lastanzeige konstruiert sein, und der Hauptzweck, einen begrenzten Drehbewegungsgrad des Getriebes zu ergeben, besteht darin zu gewährleisten, daß die Vorderseite der Last auf dem Meßgerät oder der Anzeige einen 90°-Winkel mit der Wirkungslinie vom Antriebswellenmittelpunkt zum Getrie­ bedrehpunkt bildet. Hier wird das Anbringen der Last an das Hebezeug/den Kran oder an die Fördereinrichtung permanent überwacht, damit sich geeignete Signale ausgeben lassen, wenn man sich der zulässigen Gebrauchslast nähert, und damit sich der Strom zum Motor abschalten läßt, wenn die zulässige Gebrauchslast überschritten wird.

Vorzugsweise bilden die Mikroschalter Teil einer Lastanzei­ geeinheit, die aus einem rundlichen Graphiteisengußkörper mit einem Mittel für seine drehbare Befestigung an einem angrenzenden Rahmen bestehen kann, in dessen Inneren sich eine mit PTFE überzogene Bürste befindet, in der ein Stahl­ kolben entlanggleiten gelassen wird, wobei der Kolben mit einer Platte verbunden ist, die über Einstellschrauben mit einer Anzahl von Begrenzungsschaltern verbunden ist und die diese auszulösen vermag. Vorzugsweise befindet sich hinter dem Kolben eine Anzahl von Scheibenfedern, die dazu dienen, der an die Einheit angelegten Kraft Widerstand entgegenzu­ setzen. Außerdem ist der Kolben vorzugsweise noch über eine Schraube mit einem Stabendanschluß verbunden, der Teil des mit dem Getriebe verbundenen Drehpunktes bildet. Es ist offensichtlich, daß das Vorladen der Einheit durch Vorladen der Schraube erreicht werden kann und daß die Lastanzeige in Betrieb ist, wenn die an die Federn angelegte Last zu ihrer Kompression führt, mit einer resultierenden Auslösung der Mikroschalter zur Signalisierung, daß man sich der zulässigen Gebrauchslast nähert oder daß sie überschritten worden ist.

Bei der Ausführungsform mit einem Lastmeßgerät ist es bevorzugt, daß es aus einer theoretisch flachen Stange aus geeignetem Metall besteht, ausgestattet mit Drehpunkt bil­ denden Löchern an jedem Ende, und daß entlang der Länge der Stange ein oder mehrere Lastmeßelemente befestigt sind. Es ist selbstverständlich, daß eine an die Stange angelegte Last (Zug oder Druck) die Stange belastet, damit es zu einer Stromausgabe aus dem Meßgerät kommt, um ein wirksames Ausgangssignal bereitzustellen, das von einem geeigneten Verstärker in geeigneter Weise verstärkt wird. Das Ausga­ besignal aus dem Lastmeßgerät kann eine Anzahl von Mikro­ schaltern passieren, die sich ihrerseits in dem Verstärker befinden können, um Alarm- oder Anzeigesignale bereit zu­ stellen oder um ein Abschaltsignal aus zugeben, um den Strom beim Eintreten eines Überlastzustandes von der Anlage weg­ zunehmen.

Werden entweder mechanisch ausgelöste Mikroschalter oder Lastmeßgeräte/Lastanzeigen eingesetzt, so kann eine Daten­ speichervorrichtung vorgesehen sein, um die Signale von ihnen zu empfangen, um eine Aufzeichnung darüber zu lie­ fern, wie viele Male eine Annäherung an die zulässige Gebrauchslast erfolgte oder wie viele Male sie überschrit­ ten wurde. Ist eine Datenspeichervorrichtung vorgesehen, so kann noch weitere wertvolle Information gespeichert werden, wie beispielsweise Motortemperatur, Bremsenverschleiß, Anzahl der Startphasen, Betriebsdauerzeiten und (bei Hebe­ zeugen/Kränen) Hubhöhe.

In ihrer optimalen Form, beim Einsatz von Lastmeßgeräten und Mikroschaltern, wobei eine Datenspeichervorrichtung zum direkten Laden ihrer Information auf einen geeigneten Aus­ wertungscomputer beigefügt ist, sieht die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht nur eine Signalgebung an dem Punkt vor, an dem man sich der zulässigen Gebrauchslast nähert und sie überschritten wurde, sondern ermöglicht auch die Speiche­ rung und Auswertung weiterer Daten, wie Motortemperatur, Bremsenverschleiß und Betriebszeiten, wie bereits zuvor erwähnt. Dies liefert darum die Möglichkeit, daß sofort eine Vollast-Spektrumsauswertung zusammen mit einer genauen Information darüber verfügbar ist, ob die Anlage zur War­ tung und Reparatur abgeschaltet werden muß, bevor ein Scha­ den eintritt, mit dem eine erzwungene und potentiell län­ gere Ausfallzeit einhergeht.

Es werden nun zwei Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht der Antriebsrolle/-trommel eines Hebezeugs oder Krans mit einer beigefügten erfindungsgemäßen Lastüberwa­ chungsvorrichtung ist;

Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht eines Lastmeßgerätes ist, das beim Aufbau von Fig. 1 verwendet werden kann;

Fig. 3 eine Querschnittansicht einer erfindungsgemäßen Lastanzeigeeinheit ist.

In Fig. 1 ist eine Antriebsrolle oder -trommel 1 eines Hebezeugs oder Krans auf einer Montageplatte 2 befestigt, auf der ein beigefügtes Getriebe 3 angeordnet ist, wobei Getriebe 3 eine Antriebswelle 4 aufweist, die zur Rolle/Trommel 1 verläuft. Wie angedeutet, weist Getriebe 3 einen beigefügten Antriebsmotor 5 auf.

Am Getriebe ist an dessen einer Seite ein Paar von paralle­ len Hebelarmen 6 befestigt, zwischen deren Enden eine Schubstange 7 drehbar angeordnet ist. Das gegenüberliegende Ende der Schubstange 7 ist drehbar mit einer daneben lie­ genden starren Struktur 8 verbunden, die ein auf der Fuß­ platte 2 befestigter Pfosten sein kann.

An der Schubstange ist eine Einrichtung 9 angeordnet, die in der Lage ist, den Grad zu ertasten, um den sich das Getriebe unter Last bewegt.

In Betrieb treibt der Motor 5 die Welle 4 und daher die Rolle/Trommel 1 an, um ein auf der Rolle/Trommel aufge­ wickeltes Seil oder eine Kette auf- oder abzuwickeln. Die Last an dem Seil/der Kette und der vom Motor verliehene Antrieb führen zu einer Reaktion am Getriebe, bei der ver­ sucht wird, das Getriebe zum Drehen zu bringen, wobei eine solche Neigung zur Rotation in eine Bewegung der Hebelarme 6 übersetzt wird, der von der zwischen Hebelarmen 6 und starrer Struktur 8 angeordneten Schubstange 7 Widerstand entgegengesetzt wird. Je größer die Last an der Rolle/Trommel 1 ist, desto größer ist die Neigung des Getriebes um die Welle 4 zu rotieren und um so größer ist die Last auf der Schubstange 7.

Durch Bereitstellen einer Sensoreinrichtung an der Schub­ stange, kann ein Mittel zur Signalgebung bereitgestellt werden, um darüber zu informieren, daß die zulässige Gebrauchslast oder Tragkraft des Hebezeugs oder Krans über­ schritten wurde.

Wie in Fig. 2 angedeutet, kann die Schubstange als ebene Platte mit Drehlagern an jedem Ende zur Befestigung der flachen Stange zwischen den Hebelarmen 6 und der starren Struktur 8 von Fig. 1 geformt sein. Die ebene Platte ist mit einem Lastmeßgerät oder einer Lastanzeige 10 ausgestat­ tet, die ein Signal bereitzustellen vermag, das eine direk­ te Funktion der durch die Bewegung des Getriebes an die ebene Platte angelegten Last ist.

Vorzugsweise und wie in Fig. 3 gezeigt, ist das der Schub­ stange beigefügte Mittel eine Lastanzeigeeinheit 11. Die Einheit umfaßt ein Mittelstück 12 aus rundlichem Graphit­ gußeisen mit einem Fortsatz 13 mit einer Drehverbindung 14 zum Anbringen an eine starre Struktur. Zur axialen Bewegung in Relation zu Mittelteil 12 und 13 ist eine Querplatte 15 angeordnet, die durch ein Loch in dem Fortsatz verläuft, wobei die Querplatte 15 durch die hochverschleißfesten Schrauben 16 an einem im Mittelstück liegenden Stahlkolben 17 befestigt ist und das Mittelstück eine Auskleidung 18 aus einem Material mit einem niedrigen Reibungskoeffizien­ ten, wie beispielsweise PTFE, aufweist. Der Kolben 17 liegt auf einer Stange 18, wobei die Stange einen Kopf 19 zum Eingreifen in den Kolben aufweist und sich durch und über die Druckfedern 20 im Mittelstück hinaus ausdehnt und aus dem Mittelstück austritt und in einer Drehverbindung 21 zur Befestigung am Getriebe eines Hebezeugs/Krans endet.

Die Stange 18 besitzt eine Gewindeverbindung 22 zu dem End­ abschnitt, der den Drehpunkt 21 trägt, wodurch mittels der Einstellmuttern 23 eine Einstellung der Spannung in den Federn 20 möglich ist.

Auf dem Mittelteil 12 ist eine Anzahl von Mikroschrauben 24 (zwei abgebildet) montiert, und auf der Querplatte 15 befindet sich eine entsprechende Anzahl von einstellbaren Kontakten 25.

In Betrieb und wie es oben erläutert wurde, verursacht eine Last auf einer Antriebsrolle oder -trommel eines Hebezeugs oder Krans eine versuchte Drehbewegung des Getriebes, wenn die Einheit zwischen einem Getriebe und einer daneben lie­ genden starren Struktur angeschlossen ist. Als Folge wird die Vorbelastung der Federn 20 durch eine anschließende Bewegung des Kolbens überwunden, um die Kontakte 25 zu einem Eingreifen in ihre entsprechenden Mikroschalter 24 zu bringen. Mittels geeignetem Vorspannen der Federn 20 und unterschiedlicher Einstellungen der Kontakte 25 kann eine anschließende Auslösung der Mikroschalter 24 erfolgen, um den Aufbau einer Last auf der Antriebsrolle oder -trommel zu ertasten und um eine Annäherung an und eine Überschrei­ tung der zulässigen Gebrauchslast oder Tragkraft des Hebe­ zeugs oder Krans anzuzeigen.

Wünschenswerterweise wird die Ausgabe z. B. des Lastmeßgerä­ tes oder der Lastanzeige 10 oder der Mikroschalter 24 an eine Informationsspeichereinheit oder einen Mikroprozessor 26 weitergeleitet, wie es schematisch in Fig. 3 angedeutet ist.

Eine solche Speichereinheit oder ein solcher Mikroprozessor kann dem Zweck dienen, ein hörbares oder sichtbares Signal auszugeben oder zu warnen, wenn man sich der zulässigen Gebrauchslast nähert oder sie überschritten wird, und kann automatische Abschalteinrichtungen einschließen, um das Überladen des Hebezeuges oder Krans zu verhindern. Glei­ chermaßen kann eine solche Einheit Information speichern, um eine genaue Aufzeichnung darüber bereitzustellen, wie viele Male während einer zuvor festgelegten Zeit man sich der zulässigen Gebrauchslast angenähert hat oder wie viele Male sie überschritten wurde. Gleichermaßen können auch weitere wichtige Parameter wie Motortemperatur, Bremsenver­ schleiß und Betriebsstunden aufgezeichnet und gespeichert werden, um einen sofortigen Zugriff auf die Vollast und die Arbeitsparameter einer Last oder eines Hebezeugs bereit zu­ stellen, wovon eine genaue Information darüber verfügbar ist, ob ein Kran oder Hebezeug abgeschaltet werden muß, um eine wichtige Wartung und Reparatur eines Krans oder Hebe­ zeugs zu ermöglichen, bevor irgendein Schaden verursacht wird, der zu einer ungeplanten, erzwungenen und möglicher­ weise längeren Abschaltzeit führt.

Claims (12)

1. Überwachungsvorrichtung, beispielsweise für einen Kran oder ein Hebezeug mit einer Antriebsrolle oder -trommel 1 und einem Getriebe 3, das direkt oder indirekt mit seiner Antriebswelle 4 verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung durch ein Mittel 7 gebildet ist, das der Drehbewegung des zwischen Getriebe 3 und einer daneben liegenden starren Struktur 8 liegenden Getriebes Widerstand ent­ gegensetzt, wobei das Mittel 7 zwischen Getriebe und daneben liegender starrer Struktur so ist, daß ein begrenzter Bewegungsgrad des Getriebes möglich ist, und daß ein Mittel 9 zur Reaktion auf die Bewegung des Getriebes vorhanden ist, das dem Mittel zum Widerstand Leisten gegen die Drehbewegung beigefügt ist.

2. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Reaktion auf die Drehbewegung des Getriebes 3 aus einem oder mehre­ ren Mikroschaltern 24 besteht, die durch die Bewegung des Getriebes betätigt werden.

3. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Reaktion auf die Drehbewegung des Getriebes ein Lastmeßgerät 10 auf oder in dem Mittel 7 zum Widerstand Leisten gegen die Drehbewegung ist.

4. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Widerstand Leisten gegen die Drehbewegung des Getriebes eine Schubstange 7 ist, die an einem Ende mit einer daneben liegenden starren Struktur 8 und am anderen Ende mit dem Getriebe 3 an einem Punkt verbunden ist, der von der Achse der Antriebswelle der Trommel oder Rolle beabstandet ist.

5. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindung zwischen Getriebe 3 und Schubstange 7 und/oder zwischen Schub­ stange 7 und daneben liegender starrer Struktur 8 ein oder mehrere Mikroschalter 24 beigefügt sind, die zur Reaktion auf die auf sie durch die Bewegung des Getrie­ bes angelegte Last geeicht sind.

6. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Reaktion auf die Bewegung des Getriebes mit einem Mit­ tel 26 zur Ausgabe eines Warnsignals verbunden ist.

7. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Reaktion auf die Bewegung des Getriebes mit einer Informationsspeichereinheit oder einem Mikroprozessor 26 verbunden ist.

8. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinheit oder der Mikroprozessor 26 mit anderen Signalgebungseinrichtun­ gen verbunden ist, wodurch weitere, mit dem sicheren Funktionieren der Kräne oder Hebezeuge in Beziehung stehende Parameter zur Auswertung aufgezeichnet und gespeichert werden.

9. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lastanzeige­ einheit 11 zwischen Getriebe 3 und daneben liegender starrer Struktur 8 vorgesehen ist, wobei die Einheit ein rundliches Graphitgußeisen-Mittelstück 12 umfaßt, das ein Mittel 13, 14 für seine drehbare Befestigung an einem angrenzenden Rahmen 5 aufweist, in dessen Innerem sich eine PTFE überzogene Bürste 18 befindet, in der ein Stahlkolben 17 gleiten gelassen wird, wobei der Kolben 17 mit einer Platte 15 verbunden ist, die über die Einstellschrauben 25 an eine Anzahl von Begren­ zungsschaltern 24 angefügt ist und sie zu auszulösen vermag.

10. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich hinter dem Kolben 17 eine Anzahl von Scheibenfedern 20 befindet, die dazu dienen, der an die Einheit angelegten Kraft Widerstand entge­ genzusetzen.

11. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben 17 über eine Schraube 22 mit einem Stabendanschluß verbun­ den ist, das Teil des mit dem Getriebe verbundenen Drehpunktes bildet.

12. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubstange 7 durch eine theoretisch flache Stange aus einem geeigne­ ten Metall geformt ist, die an jedem Ende mit Dreh­ punkt-bildenden Löchern versehen ist, und daß entlang der Länge der Stange ein oder mehrere Lastmeßelemente 10 montiert sind, deren Ausgabe eine Funktion der Last auf der flachen Stange ist.