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Die
Neuerung betrifft eine Überlastsicherung eines
Hubwerkes, insbesondere eines Containerkrans zum Heben von Lasten
mit zumindest einer motorisch angetriebenen Seiltrommel und mit
Mitteln zur Erfassung einer Überlast
an einem Seil der Seiltrommel.
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Bei
heutigen Hubwerken wird als Überlastsicherung
meist eine Wiegeeinrichtung eingesetzt, welche die Gesamtlast aller
Seile an den Seiltrommeln wiegt. Eine Überlast, wenn die Last eine
vorgesehene Last überschreitet,
wird von der Wiegeeinrichtung erfasst und führt zum Abschalten der Motoren.
Nachteilig bei der bekannten Überlastsicherung ist
jedoch, dass die Auswertung der Signale der Wiegeeinrichtung Zeit
benötigt,
während
die Last nachläuft.
Die bekannte Überlastsicherung
weist zudem den weiteren Nachteil auf, dass Motoren zum Antrieb der
zumindest einen Seiltrommel durch ihre Massenträgheit nachlaufen und damit
das Hubwerk beschädigt
werden kann.
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Der
Neuerung liegt das Problem zugrunde, eine Überlastsicherung der eingangs
genannten Art so zu gestalten, dass sie eine Beschädigung des Hubwerkes
oder eine Gefährdung
von Personen bei Überlast
zuverlässig
verhindert.
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Dieses
Problem wird neuerungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Mittel zur Erfassung der Überlast eine an dem Seil angeordnete Überlasteinrichtung
aufweisen und dass die Überlasteinrichtung
ein in einem Stromkreis angeordnetes und bei Erreichen einer vorgesehenen
Last schaltendes Schaltelement aufweisen.
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Durch
diese Gestaltung benötigt
die neuerungsgemäße Überlastsicherung
keine aufwändige Wiegeeinrichtung.
Die Überlast
wird durch die Überlasteinrichtung
unmittelbar an dem Seil erfasst und in eine Schaltstellung des Schaltelementes
umgewandelt. Mittels dieser Schaltstellung lassen sich die sicherheitsrelevanten
Einrichtungen des Hubwerks unmittelbar schalten. Hierdurch wird
eine Zeitspanne zwischen Erreichen der Überlast an dem Seil und der Aktivierung
der sicherheitsrelevanten Einrichtungen besonders gering gehalten.
Zudem wird eine Beschädigung
des Hubwerkes oder eine Gefährdung von
Personen bei Überlast
zuverlässig
verhindert.
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Häufig weisen
Hubwerke Sicherheitsbremsen auf, welche im bestromten Zustand offen
sind und eine Bewegung der Last ermöglichen. Bei einer Trennung
der Sicherheitsbremse von dem Stromnetz greifen die Sicherheitsbremsen
und haltern die Last. Die Ansteuerung einer solchen Sicherheitsbremse gestaltet
sich besonders einfach, wenn das Schaltelement in einer Stromzufuhr
zu einer zur Halterung der Last ansteuerbaren Sicherheitsbremse
angeordnet ist. Damit kann bei geeigneter Auslegung des Schaltelementes
die Stromzufuhr zu der Sicherheitsbremse bei Erreichen der Überlast
an dem Seil einfach unterbrochen werden.
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Zur
weiteren Erhöhung
der Sicherheit beim Betrieb des Hubwerks trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften
Weiterbildung der Neuerung bei, wenn das Schaltelement zur Ansteuerung
eines das Seil zum Absenken der Last nachgebenden Hydraulikzylinders
ausgebildet ist.
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Die Überlast
jedes einzelnen von mehreren Seilen lässt sich gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Neuerung einfach vermeiden, wenn
bei mehreren Seilen an jedem der Seile des Hubwerkes jeweils eine
der Überlasteinrichtungen mit
jeweils einem Schaltelement angeordnet ist. Durch diese Gestaltung
werden Lasten einzelner Seile von den Überlasteinrichtungen erfasst.
Bei Überlast
nur eines der Seile werden automatisch Sicherheitseinrichtungen
des Hubwerkes ausgelöst und
ein weiterer Antrieb der Seiltrommeln durch die Motoren unterbunden.
Wenn die Sicherheitsbremsen zur Halterung der Last bei Überlast
angesteuert werden, wird der Motor gegen die Sicherheitsbremsen arbeiten
und die Verbindung der Motoren mit den Seiltrommeln lösen. Eine
Weiterbewegung der Last durch Massenträgheit wird dank der Neuerung
vermieden.
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Die Überlasteinrichtung
gestaltet sich gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Neuerung konstruktiv besonders
einfach, wenn das Schaltelement von einem Federelement in eine den
Stromkreis schließende
Stellung vorgespannt ist und wenn ein Ende des Schaltelementes an
einem der Seile mittelbar oder unmittelbar befestigt ist und das
andere Ende des Schaltelementes an einem feststehenden Bauteil befestigt
ist. Durch diese Gestaltung lässt sich
die Last, bei der das Schaltelement gegen die Kraft des Federelementes
geschaltet wird, einfach festlegen. Hierdurch wird zuverlässig eine
Trennung des Motors von der Seiltrommel bewirkt und zudem sichergestellt,
dass unterhalb der vorgesehenen Last das Schaltelement von dem Federelement
für den vorgesehenen
Betrieb des Hubwerkes gegeneinander vorgespannt ist. Weiterhin wird
das Schaltelement wieder in die Grundstellung zurückgedrückt, wenn
die Last verringert wird, so dass nach Beseitigung eines Fehlers
das Hubwerk wieder einsatzbereit ist. Diese Überlasteinrichtung lässt sich
als einzelnes Bauteil einfach fertigen und zudem einfach bei vorhandenen
Hubwerken nachrüsten.
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Ein
Schalten des Schaltelementes lässt
sich gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Neuerung ohne aufwändige Steuerelektronik
besonders schnell erfassen, wenn das Schaltelement aneinander liegende,
elektrische Kontakte aufweist. Der Vorteil ist hier, dass keine
elektronische Steuerung den Wert der Überlast auswerten, verarbeiten
und weiterleiten muss, was zu einem Zeitverlust von 50 bis 100 Millisekunden
führen
würde,
bis die Sicherheitsbremsen angesprochen werden. Durch eine reine
Stromunterbrechung kann man die Sicherheitsbremsen sofort einfallen
lassen. Heutige Sicherheitsbremsen sind in der Regel nur geöffnet, wenn
sie bestromt sind. Die Überlasteinrichtungen
sind im einfachsten Fall in Reihe geschaltet. Die Schnelligkeit des
Schaltens des Schaltelementes dient damit zur weiteren Erhöhung der
Sicherheit des Hubwerkes. Hierbei können wahlweise die elektrischen
Kontakte von dem Federelement unmittelbar gegeneinander vorgespannt
sein oder das Federelement kann einen Magneten vorspannen, dessen
Position im einfachsten Fall von einem Reetschalter erfasst wird.
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Alternativ
zu der Anordnung mit den elektrischen Kontakten ist das Schaltelement
gemäß einer anderen
vorteilhaften Weiterbildung der Neuerung unempfindlich gegen Verschmutzung,
wenn das Schaltelement einen induktiven Sensor hat.
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Ein
schlagartiges Schalten des Schaltelementes beim Erreichen der vorgesehenen
Last lässt sich
gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Neuerung einfach erreichen,
wenn das Federelement der Überlasteinrichtung
als Tellerfeder ausgebildet ist. Vorzugsweise weist die Überlasteinrichtung
mehrere, in einer Reihe angeordnete Tellerfedern auf.
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Die Überlasteinrichtung
gestaltet sich konstruktiv besonders einfach, wenn das Federelement der Überlasteinrichtung
als Wendelfeder ausgebildet ist. Weiterhin wird hierdurch der Einfluss
der Reibung an dem Federelement besonders gering gehalten.
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Zur
weitern Vereinfachung der Einstellung der Last, bei der das Schaltelement
schaltet, trägt
es gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Neuerung bei, wenn die Überlasteinrichtung
zwischen dem Seil und dem Schaltelement eine Hebelanordnung aufweist.
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Die
Vorspannung des Federelementes lässt sich
gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Neuerung einfach mit einer
besonders hohen Genauigkeit einstellen, wenn das Schaltelement einen
Schraubbolzen hat und wenn sich das Federelement an einem Kopf des
Schraubbolzens abstützt.
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Die
Neuerung lässt
zahlreiche Ausführungsformen
zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon
in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese
zeigt in
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1 einen
Teilbereich eines Hubwerkes zum Heben von Lasten,
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2 eine
perspektivische Darstellung eines Teilbereichs des Hubwerkes aus 1 mit
einer neuerungsgemäßen Überlastsicherung,
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3–7 verschiedene
Ausführungsformen
von Überlasteinrichtungen
der Überlastsicherung
aus 2.
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Ein
in der 1 dargestelltes Hubwerk hat zwei Motoren 1, 1', die jeweils über Antriebswellen 2, 2', Kupplungen 3, 3' mit angesetzten
Bremsscheiben 4, 4' oder
Bremstrommeln, Bremsen 14, 14' und über Getriebeeingangswellen 5, 5' mit einem Getriebe 6 verbunden
sind. Das Getriebe 6 treibt über Getriebeausgangswellen 7, 7' und Kupplungen 8, 8' Seiltrommeln 9, 9' an. Die Seiltrommeln 9, 9' haben einen Seilzug 12, 12' mit angesetzten
Bremsscheiben 10, 10' oder Bremstrommeln und Sicherheitsbremsen 11, 11'. Neuerungsgemäß hat das
Hubwerk in den Antriebswellen 2, 2' Einrichtungen 13, 13', die bei einer
eine vorgesehene Last übersteigenden Überlast die
Verbindung zwischen den Motoren 1, 1' und den Seiltrommeln 9, 9' ganz oder teilweise
trennen. Damit wird verhindert, dass der Antrieb durch die Überlast ganz
oder teilweise zerstört
wird. Mit der Trennung der Motoren 1, 1' von den Seiltrommeln 9, 9' durch die Einrichtungen 13, 13' werden einige
oder alle Bremsen 11, 11', 14, 14' aktiviert,
wodurch die zu hebende Last gehalten wird. Durch die Trennung der Motoren 1, 1' vom Getriebe 6 wird
auch die Einleitung von kinetischer Restenergie nach einem Abschalten der
Motoren 1, 1' in
die Seiltrommeln 9, 9' verhindert. In weiteren, nicht
dargestellten Ausführungsformen kann
die Einrichtung 13, 13' auch innerhalb des Getriebes 6 oder
vor den Seiltrommeln 9, 9' angeordnet sein.
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Weiterhin
hat das Hubwerk zwei Steuereinheiten 15, 15' zur Ansteuerung
der Bremsen 11, 11', 14, 14'. Zur Erkennung
der Schaltung der Einrichtung 13, 13' werden folgende
zwei Varianten bevorzugt eingesetzt:
Die Steuereinheiten 15, 15' sind mit auf
beiden Seiten der als Kupplung ausgebildeten Einrichtungen 13, 13' angeordneten
Bewegungssensoren 16, 16' verbunden. Die Einrichtungen 13, 13' weisen einander
gegenüberstehende
Kupplungsscheiben 17, 17' mit auf dem Umfang angeordneten
Zähnen 18, 18' auf. Die Bewegungssensoren 16, 16' zählen ein
Vorbeibewegen der Zähne 18, 18' der Kupplungsscheiben 17, 17'. Die Steuereinheiten 15, 15' vergleichen die
Anzahl der vorbeibewegten Zähne 18, 18' während einer
vorgesehenen Zeitspanne und ermitteln daraus die Bewegungen der
Kupplungsscheiben 17, 17'. Bei einer unbeabsichtigten Differenz
der Bewegungen der Kupplungsscheiben 17, 17' steuert die Steuereinheit
einen Teil oder sämtliche
Bremsen 11, 11', 14, 14' an, worauf
diese die Seiltrommeln 9, 9' anhalten. Die Bewegungssensoren 16, 16' sind vorzugsweise
als Näherungsschalter
ausgebildet.
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Die
Steuereinheiten sind zudem mit Drehzahlsensoren 19, 19', 20, 20' der Motoren 1, 1' und der Seiltrommeln 9, 9' verbunden.
Damit können
vor dem Betrieb des Hubwerkes die Bremsen 11, 11' 14, 14' der Reihe nach
getestet werden, indem die Steuereinheiten 15, 15' zunächst die
Bremsen 11, 11' 14, 14' ansteuern,
wodurch die Bewegung der entsprechenden Bremsscheiben 4, 4', 10, 10' blockiert ist. Anschließend wird
der Motor 1, 1' gestartet
und die Drehzahlen der Seiltrommeln 9, 9' und gegebenenfalls
der Motoren 1, 1' erfasst.
Wenn beispielsweise trotz angezogener Bremsen 11, 11' 14, 14' die an der Seiltrommel 9, 9' angeordneten
Drehzahlsensoren 20, 20' eine Bewegung der Seiltrommel 9, 9' über das normale
Spiel hinaus erfassen, reicht die Bremsleistung für einen
sicheren Betrieb des Hubwerkes nicht aus. In diesem Falle wird eine
Anzeigeeinheit 21, 21' für den Bediener des Hubwerkes
aktiviert und ein Neustart des Hubwerkes verhindert oder ausschließlich ein
Notbetrieb des Hubwerkes ermöglicht.
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2 zeigt
schematisch einen Teilbereich des Hubwerkes mit den Seiltrommeln 9, 9' und einer zu
hebenden Last 22 mit einer Überlastsicherung 23. Die
insgesamt vier Seile 12, 12' der Seiltrommeln 9, 9' sind jeweils
an einer Überlasteinrichtung 24, 24' der Überlastsicherung 23 angebunden.
Die Überlasteinrichtungen 24, 24' selbst sind
an feststehenden Bauteilen des Hubwerkes befestigt. Bei Überschreitung
einer vorgesehenen Last an den einzelnen Seilen 12, 12' erzeugen die Überlasteinrichtungen 24, 24' ein elektrisches
Signal, welches unmittelbar auf die Sicherheitsbremsen 11, 11' einwirken kann.
Im einfachsten Fall sind die Sicherheitsbremsen 11, 11' im geöffneten
Zustand an dem Stromnetz angeschlossen. Die Überlasteinrichtungen 24, 24' sind dann in
einer Reihe in den Anschlussleitungen der Sicherheitsbremsen 11, 11' angeordnet
und unterbrechen die Stromzuführung
zu den Sicherheitsbremsen 11, 11'. Damit stoppen alle Sicherheitsbremsen 11, 11' die Seiltrommeln 9, 9', wenn nur eines
der Seile 12, 12' eine Überlast
hat.
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3 zeigt
eine der Überlasteinrichtungen 24 aus 2 in
einer Schnittdarstellung. Hierbei ist zu erkennen, dass die Überlasteinrichtung 24 ein
von einem Federelement 25 vorgespanntes Schaltelement 26 aufweist.
Das Schaltelement 26 verbindet in der dargestellten Stellung
zwei elektrische Kontakte 27, 28 miteinander.
Das Federelement 25 ist als Tellerfeder ausgebildet und
stützt
sich an einem Kopf 29 eines Schraubbolzens 30 ab.
Der Schraubbolzen 30 hat eine Mutter 31 zur Einstellung.
Bei Überlast
wird der Schraubbolzen 30 gegen die Kraft des Federelementes 25 von
dem einen elektrischen Kontakt 27 weg gezogen. Damit sind
die elektrischen Kontakte voneinander getrennt und das Schaltelement
geschaltet. Die elektrischen Kontakte 27, 28 sind
hier als Gehäuseplatten
ausgebildet und von ebenfalls als Gehäuseplatten ausgebildeten Isolatoren 32 voneinander
getrennt.
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4 zeigt
eine weitere Ausführungsform der Überlasteinrichtung 24,
welche sich von der aus 3 nur dadurch unterscheidet,
dass das Federelement 25 als Wendelfeder ausgebildet ist.
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5 zeigt
eine weitere Ausführungsform der Überlasteinrichtung 24,
welche sich von der aus 3 nur dadurch unterscheidet,
dass der elektrischer Kontakt 27 des Schaltelementes 26 in
einem Gehäuse
angeordnet und der Schraubbolzen 30 selbst als zweiter
elektrischer Kontakt 28 ausgebildet ist.
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6 zeigt
eine weitere Ausführungsform der Überlasteinrichtung 24,
welche sich von der aus 5 nur dadurch unterscheidet,
dass das Federelement 25 als Wendelfeder ausgebildet ist.
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7 zeigt
eine weitere Ausführungsform, bei
der das Schaltelement 26 über eine Hebelanordnung 33 geschaltet
wird. Ein Ende eines Hebels 34 der Hebelanordnung 33 ist
mit dem Seil 12 verbunden, während das andere Ende des Hebels 34 mit der Überlasteinrichtung 24 verbunden
ist. Ansonsten kann die Überlasteinrichtung 24 wie
in den Ausführungsformen
zu den 3 bis 6 beschrieben, aufgebaut sein.
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In
einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform können die
elektrischen Kontakte 27, 28 des Schaltelementes 26 in
einem Reedschalter angeordnet sein und von einem nicht dargestellten, an
dem Schraubbolzen 30 angeordneten Magneten geschaltet werden.