DE2002484C3 - Überlastsicherung für Teleskopkrane - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Überlastsicherung für Teleskopkrane mit Gebern zum Erfassen der Ausladung und der Last sowie mit einem Analogrechner, in dem ständig die über der Ausladung vorgegebenen Grenzbelastungswerte mit den von dem Geber zum Erfassen der Last, der mindestens näherungsweisc das sich hauptsächlich aus dem Gewichtsmoment des Auslegers und dem Lastmoment zu- jammensetzcnde Gesamtmoment mißt, gelieferten Meßwerten verglichen werden und bei Gleichheit der Meßwerte mit den Grenzbelastungswerlen ein Überlastsignal ausgelöst wird, wobei die in dem Analogrechner vorprogrammierten Grenzbelastungswerte dem für die jeweilige Ausladung und für den jeweiligen Teleskopbereich bzw. die jeweilige Teleskopslufe zulässigen Grenzmoment proportional sind und der Geber zum Erfassen der Last als Geber zum Messen des Biegemomentes oder einer diesem proportionalen Größe ausgebildet und am Grundausleger angeordnet ist, nach Patent 1 958 265.

Bei einer derartigen Überlastsicherung hat sich herausgestellt, daß bei gleicher Ausladung, jedoch unier schiedlichen Auslegerlängen, unterschiedliche Mu mente gemessen werden, obwohl theoretisch gleich« Momente gemessen werden müßten.

Messungen und theoretische Überlegungen hahei gezeigt, daß der Meßfehler mit zunehmender Ausleger länge zunächst stark und dann einem festen Grenzwer zustrebend sich vergrößert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eint Überlastsicherung der eingangs genannten A^rt so η verbessern, daß bei konstanter Ausladung bei aller einstellbaren Auslegerlängen und gleicher Last stet> etwa das gleiche Moment gemessen wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Meßwerte für die Gesamtmomente umgekehrt proportional oder die vorgegebenen Grenzmomente proportional zur Änderung der Teleskoplänge veränderbar sind.

In Zusammenhang mit einer Uberlasf^chcruricr .'st unter anderem bereits vorgeschlagen worden, die beiden an einen Lastgeber und einen Weggeber angeschlossenen Zeigermeßgeräte derart auszubilden, daß das eine den Wert der Spannung des Weg- oder Lastgebers und das andere den Kehrwert der Spannung des Last- oder Weggebers logarithmiert (deutsches Gebrauchsmuster 1 945 3K)). Hierdurch soll hauptsächlich eine besonders sinnfällige Anzeige für den Kranführer geschaffen werden, aus der er mit einem Blick erkennen kann, ob er in die Nähe des maximal zulässigen Lastmomentes kommt.

Demgegenüber wird bei einer nach der Erfindung gestalteten Überlastsicherung für Teleskopkrane die mit zunehmender Auslegerlänge ansteigende Meßwert-Überhöhung durch die entsprechend verringerten Ut- oder Sollwerte gerade wieder ausgeglichen.

Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung: ist voi oder hinter den Lastgeber ein Widerstand eingeschaltet, dessen Größe proportional der Teleskoplänge veränderbar ist. und ist ferner parallel zu dem veränderbaren Widerstand ein Festwiderstand geschaltet.

Bei dieser Ausführung wird mit zunehmender Teleskopauslegerlänge die Ausgangsspannung der Schaltung umgekehrt proportional dem Meßwert für Jas Gesamtmoment verändert. Die Lösung mit den parallelgeschalteten Widerständen ist gerätetechnisch besonders einfach. Sie erübrigt die Verwendung eines Funktionswiderstandes mit einer an die Meßfehlerfunktion angepaßten Wicklung, weil die angegebene Schaltung von Natur aus Ausgangsspannungen liefert. die den sich mit der Teleskopauslegerlänge ändernden Mcßwertüberhöhungcn gerade umgekehrt proportional sind.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand schema! ischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Teleskopkran in zwei Stellungen zusammen mit einer Traglastkurve.

F i g. 2 eine sogenannte Abschaltkurve eines TcIeskopkranes,

Fig. 3 einen Teleskopkran nach F i g. 1 mit den Bereichen, in denen ein Dehnungsmeßgeber angeordnet wird,

F i g. 4 und 5 in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht und einer Draufsicht einen Dehnungsmeßgeber,

F i g. 6 ein Momentschema des Teleskopauslegers und

F i g. 7 und 8 je eine Schaltung zur Korrektur des Momentenmeßfehlers.

ziigt verwendete Dehnungsmeßgeber im einzelnen dargestellt.

Der Dehnungsmeßgeber umfaßt einen Träger 14, der mit seinen Enden jeweils zwischen eine flache Platte 15 und einen Klotz 16 mittels Schrauben 17 eingespannt ist. Die Hache Platte erstreckt sich über einen \ergleichsweise großen Bereich, der in seinen Abmessungen das Trägerende wesentlich überschreitet, damit die Beanspruchung des Grundauslegers einwandfrei und h Völb i d btiligten Bauteile in den

gj_n niil dem Rezugszeichen 3 bezeichneter Teleskopkrun ist in F i g. 1 in seiner Arbeitsstellung mit seitlich ausgefflhrencn Stützen 4 dargestellt. Der Teleskopausleser umfaßt einen Grundausleger 5, welcher bei A um Drehtisch 6 und bei B am Wippzylinder 7 angelenkt kt sowie zwei Teleskopzylinder 8 und').

Der Ausleger ist in Fig. 1 in zwei Stellungen »1« und »2« dargestellt, wobei in beiden Fällen der erste

Teleskopzylinder 8 ausgefahren ist, der Kran sich mit- Beanspruchung des Grundauslegers ei hin im ersten Teleskopbercich belindet. In der Stel- io ohne Verwölbung eines der beteiligten Bauteile in den • _n„ „-)<, jst der Ausleger steiler geneigt als in der Träger 14 eingeleitet werden kann. Stellung»!«· Jedoch ist der Teleskopzylinder 8 weiter Zwischen jedem Klotz 16 und den Köpfen der

ausgefahren, so daß sich dieselbe Ausladung ergibt. Schrauben 17 befinden sich Tellerfedern 18, welche üa'n'i isv auch das im wesentlichen aus dem Ausleger- eine eventuelle Lockerung bzw. Vorspannungsandemomeni und dem Moment der Last Q zusammenge- 15 rung der Schrauben infolge von Rüttelbewegungen Gesamtmoment in cien Stellungen I und 2 gleich oder Temperaturänderungen kompensieren sollen.

Der Träger 14 behält bis zum Abstand c von1 jedem Befestigungsende zunächst gleichen Querschnitt, um sich dann in der Draufsicht gesehen in einem an den Bereich c anschließenden Bereich d von beiden bellen her mit sanfter Krümmung zu verjüngen. Eine weuer·.

i i Beich c dun η

Infolgedessen entspricht den Stellungen 1 und 2 ein eemeinsamer Punkt auf der dem Teleskopkran nach pi π 1 unterlegten Traglastkurve T, von der über tier Ausladung die zulässigen Traglasten für einen TeIefkopbereich abgreifbar sind. H au riß ist bei Teleskopkränen jedem Teleskopbereich eine gesonderte Traghstkiirve zugeordnet, wodurch unter anJerem die wachsende Knickgefahr des Auslesers mit zunehmender Auslegerlänge berücksichtigt wird. Der größeren übersichtlichkeit wegen ist jedoch in F i g. 1 nur die Traalastkurve für die erste Teleskopstufe cingc-

g g

Verjüngung des Trägers 14 ist in -m Bereich c dun. η eine Verringerung seiner Stärke ebenfalls unter du seiiiaer sanfter Krümmung vorgenommen (s. 1 g· ■ Jeweils zwei Dehnungsmeßstreifen sind in dei Mindes Trägeis an seiner Stelle mit dem kle.nsten ^Un geis an seiner Stell

schniii (angedeutet durch das Rechteck «*> ^a ' Seite des Trägers 14 gegenüberliegend au gckLb

SnCt ^{in einer} Brückenschaltung derart geschaltet, daß

Mit 5 ist der Schwerpunkt des Auslegers bezeichnet. 30 sich in der Brücke gegenüberhegenden Dennungsmeuist aus F i g. 1 ersichtlich, daß bei gleichbleibender streifen auf die cmc Seite und d.e bciucn ^andt™ * _ß_ Ö ^{ih d i d} Sll: i de Brücke gegenüberliegenden ^l nungsn

Es ist aus F g g

Last 0 - O₁ = Ö-. ^{sich trotz dcs in der} Stellung: teer nach außen in Auslegerlängsrichtung verschic-Senden Schwerpunkts S das Auslegermoment um den Fußpunkt A des Auslegers Ms₁ = Ms_t bleibt. Da das Gesamtmoment die Summe des Auslegermoments Λ/, und des Lastmoments M_q ist, gilt, daß das Cicsamtmoment M₁ in Stellung 1 gleich dem Ciesamtmoment

cn ^a _ß_

^l nungsn

Grenzmomentkurve, d, gemäß ₄„ in der Brücke gegenüberliegenden streifen auf die andere Seite ^e werden mehl zu vermeidende, bei d Träger 14 eingeprägte

Zur Montage werden /unac «l <h _;

He, 20 ,m vor hege-"den Fall .aujΓ dw Un μ ^

dessen Bere.ch A (s h . g 3 Φ^ ; _mul

- LhrauWn Π gegen

gestalten ist in F i g. 3 nochmals der Teleskopkran nach Fig. 1. hier allerdings nur in einer einzigen S-e!-

!f^Tfsind die Bereiche angegeben, in denen em oder mehrere Dehnun.smeßgeber mit Dehnungsmeßstreifen zum Erfassen des Biegemoments des Grundauslegcrs ,ngcordnet werden, so daß alle eventuell das Kippln des Krans herbeiführenden Größen maerfaßt

^NV Wird der Dehnungsmeßgeber (in F , g. 3 nicht dareestellt s Fig. 4 und 5) auf dem Obergurt K) des Grundauslegers 5 angeordnet, so ist er im Bereich α Sin dem von einer Rolle gebildeten oberen Ab-Stützpunkt C für die Teleskopzylinder 8, 9 am GrunduXer5u„dd_emAnl_enkpt!nkt_Äde_SWip_Pzylinders7 auf dem Obergurt des Grundauslegers 5 befest.gt.

45 stark und dann einer feMC.i vcgroDert.^ ^ ^ _}. . ^ ₍

Teleskopausleger in zwei f

Dort ist der

50 gefahrener Stellung mit der Längt /üargesieiu. im Abstand /.· vom Drehpunkt A ist der Lastgeber Π mit den Dehnmeßstreifen 19 am Grundausleger 5 angeordnet. Die Anordnung nach F i g. 6 gilt nur für eine bestimmte Ausl idung und für eine bestimmte Last. 55 Auf der Höhe des Punktes /1 ist senkrecht /um Teleskopausleger das \on dieser Last am Drehpunkt.! wirkende Moment m aufgetragen, das für alle A-:slegerlängen wegen der gleichbleibenden Ausladung gleichbleibt. Von dem Endpunkt E der Strecke m ist 60 jeweils eine Linie zu den Angriffspunkten F₀ und F₁ j. t :„:»„ Von-1 j_eweil_s

zwei unterschiedliche Momente, naumw, *.„„

In₀ für die eingezogene Stellung des Auslegers und das ■ '·■·— ^J:- ""H -..iciTAfahrene Stellung des Aus-

Größe des Momentes /Ji₁ und /M_n beruht auf Hcbclvcrhältnissen und ist maßgebend für das Entstehen und die Größe des Meßfehlers des Lastgebers 13. Dieser Meßfehler läßt sich durch folgende Formel darstellen:

m{x)

k χ I h

In Gleichung (1) ist χ einein Richtung des Tclcskopauslegers in F i g. 6 nach rechts weisende Koordinate, die an der Stelle F₀ des Teleskopauslegers beginnt.

Gleichung (11 stellt eine Hyperbel dar.

In F i g. 7 ist eine Schaltung dargestellt, bei weichet dem Lastgeber 13 mit den Dehnungsmeßstreifen 19, die in einer Brückenschaltung geschaltet sind, ein mit der Länge des Teleskopausleger proportional sich verändernder Widerstand R(x) vorgeschaltet ist, zu dem parallel ein Widerstand R₁ geschaltet ist. Die Schaltung wird mit einer konstanten Spannung U gespeist.

Der Zusammenhang zwischen der konstanten Spannung U und der Brückenspeisespannung U{x) lautet:

1 -I-

(1 4- R₁)IR(X) ■ Rnr

In der Gleichung (2) ist Λ«_Γ der Gesamtwiderstand der Lastbrücke. Auch Gleichung (2) stellt eine Hyperbel dar.

Von dem Meßverfahren mit in einer Meßbrücke geschalteten Dehnungsmeßstreifen her ist die folgende Beziehung vorgegeben:

Unr ----- K₁ · U(x) ■ f. . (3)

In Gleichung (3) ist Unr die am Ausgang der Schaltung anfallende Istwert-Spannung, k_t eine Konstante und c die mit dem Fehler der Momcntenmcssimg behaftete Dehnung, die dem Moment proportional ist. Wenn der Fehler bei der Momentenmessung ausgeglichen werden soll, muß also die folgende Bedingung erfüllt werden:

rn (λ) · U(x) ^ konst.

d. h., die Hyperbeln nach den Gleichungen (1) und (2) müssen zueinander reziprok verlaufen.

Diese Bedingung ist auf Grund Parallelschaltung der Widerstände Λ(.ν) und R₁ in F i g. 7 erfüllt.

Hs kommt nur noch auf die richtige Wahl der Größe dieser Widerstände an, um zu erreichen, daß die Meßfehlerkurve (Gleichung 1) gerade durch die Spannungskorrekturkurvc (Gleichung 2) so ausgeglichen wird, daß bei allen Auslcgerlängcn und gleicher Last und gleicher Ausladung stets das gleiche Moment gemessen wird.

Die Schaltung nach F i g. 8 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 7 dadurch, daß die Widerstände R(x), R₁ der Lastbrücke 13 nachgeschaltet sind, wobei zwischen den Widerständen und der Lastbrückc ein Verstärker V vorgesehen ist; ferner ist den Widcrständen R(x) und R₁ ein Widerstand R₂ unveränderlicher Größe riachgeschaltct, an dem die korrigierte Istwert-Spannung Un_r abgreifbar ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Überlastsicherung für Teleskopkran mit Gebern zum Erfassen der Ausladung und der Last sowie mit einem Analogrechner, in dem ständig die über der Ausladung vorgegebenen Grenzbelastungswerte mit den von dem Geber zum Erfassen der Last, der mindestens näherungsweise das sich hauptsächlich aus dem Gewichtsmoment des Auslegers and dem Lastmoment zusammensetzende Gesamtmoment mißt, gelieferten Meßwerten verglichen werden und bei Gleichheit der Meßwerte mit den Grenzbelastungswerten ein Überlastsignal ausgelöst wird, wobei die in dem Analogrechner vorprogrammierten Grenzbelastungswerte dem für die jeweilige Ausladung und für den jeweiligen Teleskopbereich bzw. die jeweilige Teleskopstufe zulässigen Grenzmoment proportional sind und der Geber zum Erfassen der Last als Geber zum Messen des Biegemom<:_ues oder einer diesem proportionalen Größe ausgebildet und am Grundausleger angeordnet ist, nach Patent 1 958 256, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte für die Gesamtmomente umgekehrt proportional oder die vorgegebenen Grenzmomente proportional zur Änderung der Teleskoplänge veränderbar sind.

2. Überlastsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Lastgeber (13) ein Widerstand [R (x)] geschaltet ist, dessen Größe proportional der Teleskoplänge veränderbar ist und daß parallel zu dem veränderbaren Widerstand [Λ(.ν)] ein Festwiderstand (."J₁) geschaltet ist.

3. Überlastsicherung nach Ansp-uch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand [R (.v)] hinter den Lastgeber (13) geschaltet ist, dessen Größe proportional der Teleskoplänge veränderbar ist, daß parallel zu dem veränderbaren Widerstand [R (v)] ein Festwiderstand (R₁) geschaltet ist und daß diesen Widerständen ein weiterer Widerstand (A₂) nachgeschaltet ist, an dem die Istwert-Ausgangsspannung abgreifbar ist.