DE2105641C3 - Overload protection for jib cranes, especially telescopic cranes - Google Patents

Overload protection for jib cranes, especially telescopic cranes

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DE2105641C3 DE2105641A DE2105641A DE2105641C3 DE 2105641 C3 DE2105641 C3 DE 2105641C3 DE 2105641 A DE2105641 A DE 2105641A DE 2105641 A DE2105641 A DE 2105641A DE 2105641 C3 DE2105641 C3 DE 2105641C3
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Hans-Joachim 5201 Lohmar Eberhard
Knud Dipl.-Ing. 7500 Karlsruhe Overlach
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Dr-Ing Ludwig Pietzsch & Co 7505 Ettlingen GmbH
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    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
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    • B66C23/88—Safety gear
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Description

Die Erfindung betrifft eine Überlastsicherung für Auslegerkrane, insbesondere 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 das sich hauptsächlich aus dem Gewichtsmoment des Auslegers und 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 ggf. für den jeweiligen Teleskopbereich bzw. die jeweilige Teleskopstufe zulässigen Grenzmoment proportional sind, nach Patent 19 58 256.The invention relates to an overload protection device for jib cranes, in particular telescopic cranes, with encoders for recording the outreach and the load as well as with an analog computer in which the over the Outreach predetermined limit load values with those of the encoder for detecting the load, which the Mainly composed of the weight moment of the boom and the load moment measures, delivered measured values are compared and if the measured values are identical with the limit load values an overload signal is triggered, with the limit load values preprogrammed in the analog computer that for the respective projection and, if applicable, for the respective telescope area or the permissible limit torque are proportional to the respective telescope stage, according to patent 19 58 256.

Die Erfindung nach dem Hauptpatent löst dieThe invention according to the main patent solves the

Aufgabe, eine Überlastsicherung zu schaffen, bei der die Kippsicherheit des Kranes beeinträchtigende Einflüsse wie Windkräfte, Schrägzug, zu starke Beschleunigung und insbesondere das veränderliche Gewichtsmoment des Auslegers miterfaßt werden.The task of creating an overload protection system in which the tilting safety of the crane has a negative impact such as wind forces, diagonal pull, excessive acceleration and especially the variable weight moment of the boom can also be detected.

Bei der Erfindung nach dem Hauptpatent werden das Gewichtsmoment des Auslegers und das von der Hakenlast herrührende Moment stets nur gemeinsam erfaßt, ohne daß dabei die jeweiligen Anteile des Auslegers und der Hakenlast am Gesamtmoment festgestellt werden. Aus dem Gesamtmoment kann daher nicht auf die Hakenlast geschlossen werden. Nach amtlichen Vorschriften, insbesondere im Ausland, wird jedoch häufig eine Abschaltung des Krans in Abhängigkeit von der Hakenlast gefordert. Diese Forderung kannIn the invention according to the main patent, the weight moment of the boom and that of the The moment resulting from the hook load is only recorded together, without the respective proportions of the The boom and the hook load can be determined at the total moment. From the total moment can therefore the hook load cannot be deduced. According to official regulations, especially abroad, however, a shutdown of the crane depending on the hook load is often required. This requirement can

mit der Überlastsicherung nach dem Hauptpatent nicht erfüllt werden.cannot be met with the overload protection according to the main patent.

Bei der Überlastsicherung nach dem Hauptpatent wird ebenso wie bei anderen bekannten Überlastsicherungen über die ganze Ausladung ein konstanter »Schwellwert« vorgegeben. Der Schwellwert ist z. B. das Differenzmoment, das zwischen Vorwarnung und Abschaltung liegt. Da sich das Gesamtmoment über der Ausladung aber stark verändert, ist der auf das jeweilige Gesamtmoment bezogene Schwellten und damit dieWith the overload protection according to the main patent, as with other known overload protection A constant "threshold value" is specified over the entire projection. The threshold is e.g. B. the differential torque that lies between the pre-warning and switch-off. Since the total moment is above the However, the overhang has changed significantly, is the threshold related to the respective total moment and thus the

4c Schallgenauigkeit ebenfalls stark veränderlich.4c sound accuracy also highly variable.

Die Funktion der bekannten IJberlastsicherungen wird normalerweise dadurch geprüft, daß geeichte Gewichte an den Kranhaken angehängt werden und festgestellt wird, ob die Überlastsicherung bei den entsprechenden Ausladungen richtig abschaltet. Die Eichgewichte müssen am Kran mitgeführt werden.The function of the known overload protection devices is normally checked by calibrating Weights are attached to the crane hook and it is determined whether the overload protection at the correctly switches off the corresponding projections. The calibration weights must be carried on the crane.

Bei Teleskopkranen ergibt sich beim Teleskopieren die gewünschte Übereinstimmung zwischen dem Meßwert und dem vorprogrammierten Grenzbelastungs-With telescopic cranes, telescoping results in the desired correspondence between the measured value and the preprogrammed limit load

wert bei bekannten Überlastsicherungen und bei der Überlastsicherung nach dem Hauptpatent nur dann, wenn das Austeleskopieren in der vom Hersteller vorgeschriebenen Weise erfolgt. Weicht der Kranführer von der vorgeschriebenen Bedienungsweise ab, fährt ervalue with known overload protection devices and with the overload protection device according to the main patent only then, if the telescoping out takes place in the manner prescribed by the manufacturer. The crane operator gives way deviates from the prescribed operating mode, he drives

z. B. das schwächste Teleskop zuerst aus, so darf er nur eine erheblich geringere Grenzlast heben als die Überlastsicherung sie zuläßt, weil der Kran sonst unzulässig belastet würde.z. If, for example, the weakest telescope is switched off first, it may only lift a considerably lower limit load than that Overload protection, it allows, because the crane would otherwise be overloaded.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieThe invention is based on the object

Überlastsicherung nach dem Hauptpatent so auszugestalten, daß die erwähnten Nachteile sämtlich vermieden werden.To design overload protection according to the main patent so that the disadvantages mentioned are all avoided will.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist nach der Erfindung vorgesehen, daß Grenzbelastungswerte auch für das vom unbelasteten Ausleger erzeugte Moment im Analogrechner als Funktion des Auslegerneigungswinkels vorprogrammiert sind.To solve this problem it is provided according to the invention that limit load values also for the The moment generated by the unloaded boom in the analog computer as a function of the boom inclination angle are preprogrammed.

Bei den meisten Auslegerkranen, wie Gittermastkra-Most jib cranes, such as lattice boom cranes

nen, ist das Moment des unbelasteten Auslegers eine lineare Funktion über dem Sinus des Auslegerneigungswinkels. Zweckmäßigerweise ist deshalb gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Grenzbelastungswerte als lineare Funktion vom Sinus des Auslegerneigungswinkels des unbelasteten Auslegers vorprogrammiert sind und den Ausgangssignalen eines Sinusgebers für den Sinus des Auslegerneigungswinkels zugeordnet sind.nen, the moment of the unloaded boom is a linear function over the sine of the boom inclination angle. It is therefore expediently provided according to a development of the invention that the Limit load values as a linear function of the sine of the boom inclination angle of the unloaded boom are preprogrammed and the output signals of a sine encoder for the sine of the boom inclination angle assigned.

Apparativ kann die Erfindung dadurch verwirklicht werden, daß die Grenzbelastungswerte des unbelasteten Auslegers an Speiseanzapfungen eines Potentiometers eingespeist werden, dessen Schleifer in Abhängigkeit vom Auslegerneigungswinkel gedreht wird und dessen Ausgangsgröße mit dem zugehörigen Meßwert verglichen wird. Dadurch kann die Grenzbelastungskurve für das Gewichtsmoment des Auslegers in einfacher Weise mit dem Sinus des Neigungswinkels zum Lot als linear veränderliche Größe vorgegeben werden.In terms of apparatus, the invention can be implemented in that the limit load values of the unloaded Cantilever to feed taps of a potentiometer are fed, its wiper as a function is rotated by the boom inclination angle and its output variable with the associated measured value is compared. This allows the limit load curve for the weight moment of the boom in a simpler Way can be specified with the sine of the angle of inclination to the perpendicular as a linearly variable variable.

Sofern die Momente des unbelasteten Auslegers nur zeitweilig für Prüf- und justieraufgaben benötigt werden, genügt die Verwendung eines einzigen angezapften Potentiometers für Grenzmomentkurve und Auslegerkurve des unbelasteten Auslegers in Verbindung mit einem Umschalter. Zu diesem Zweck werden an dem Potentiometer außer den Grenzbelastungswerten für die Kurve des unbelasteten Auslegers auch die Grenzbelastungswerte für die Lastmomentkurve eingespeist und über die Schleiferstellungen in eine mit einem Last-Meßwert zu vergleichende Ausgangsgröße verwandelt. Soll jedoch eine ständige Anzeige und Kontrolle sowohl des Lastmomentes als auch des Auslegermomentes verwirklicht werden, so werden zweckmäßig für die Ausleger- und Lastmoment-Grenzbelastungswerte gesonderte Potentiometer verwendet, deren Schleifer auf einer Welle sitzen. Dabei läßt sich ohne apparativen Aufwand die Differenz der beiden Schleiferspannungen und damit das reine Lastmoment als Differenz zwischen dem Gesamtmoment und dem AuslegermoTient gewinnen. Dividiert man diese Differenz noch durch die jeweilige Ausladung, so gewinnt man in einfachster Weise ein Maß für die am Kran hängende Last, die unmittelbar angezeigt werden kann.If the moments of the unloaded boom are only needed temporarily for testing and adjustment tasks it is sufficient to use a single tapped potentiometer for the limit torque curve and boom curve of the unloaded boom in connection with a switch. To this end are displayed on the potentiometer in addition to the limit load values for the curve of the unloaded boom The limit load values for the load torque curve are also fed in and converted into a converted output variable to be compared with a load measurement value. However, it should be a permanent display and control of both the load torque and the boom torque can be realized It is advisable to use separate potentiometers for the jib and load torque limit load values, whose grinder sit on a shaft. The difference between the two can be determined without the need for equipment Wiper voltages and thus the pure load torque as the difference between the total torque and the Win an interpreter. If you divide this difference even by the respective outreach, you can easily get a measure for that on the crane hanging load that can be displayed immediately.

Bei der Überlastsicherung nach der Erfindung ist eine sehr einfache Kontrolle der Funktionsfähigkeit möglich, wobei anstelle einei vom Kran mitzuführenden Eichlast das Auslegergewicht als konstante, bekannte Prüflast verwendet wird. Mit der Überlastsicherung nach der Erfindung ist ferner ei ie Abschaltung des Krans in Abhängigkeit von der Hakenlast realisierbar, obwohl die Überlastsicherung auf dem Prinzip der Momentenmessung beruht, bei der nicht unmittelbar die Hakenlast gemessen wird.With the overload protection according to the invention, a very simple control of the functionality is possible, instead of a calibration load to be carried by the crane the boom weight is used as a constant, known test load. With the overload protection after the The invention can also be implemented as a function of the hook load, although the crane can be switched off the overload protection is based on the principle of torque measurement, in which the hook load is not directly affected is measured.

Ferner ist es bei der Überlastsicherung nach der Erfindung möglich, den Schwellwert in Abhängigkeit von der reinen Hakenlast zu verändern und damit die Schaltgenauigkeit der Überlastsicherung zu verbessern. Vorzugsweise ist dazu der zwischen Vorwarnung und Abschaltung zu überbrückende Schwellwert des Grenzmomentes proportional zu dem allein von der Hakenlast herrührenden Moment veränderbar.Furthermore, in the case of the overload protection device according to the invention, it is possible to set the threshold value as a function to change from the pure hook load and thus improve the switching accuracy of the overload protection. For this purpose, the threshold value of the limit torque to be bridged between the prewarning and shutdown is preferably changeable proportionally to the moment originating solely from the hook load.

Mit der Überlastsicherung nach der Erfindung können die erwähnten Bedienungsfehler, die beispielsweise beim Ausfahren der Teleskope eines Teleskopkrans in unvorschriftsmäßiger Reihenfolge entstehen $5 können, zuverlässig vermieden werden. Fährt r. B. der Kranführer zuerst das schwächste Teleskop aus, das eine erheblich geringere Grenzlast als das nach Vorschrift ausfahrbare Teleskop hat, so mißt d.e Überlastsicherung durch die unterproportionale Schwerpunktsverschiebung ein zu geringes Auslegermoment des unbelasteten Auslegers und meldet dieses optisch oder akustisch. Das Fehlersignal kann auch zur automatischen Verringerung der Tragfähigkeit des Krans verwendet werden.With the overload protection device according to the invention, the mentioned operating errors, which can arise, for example, when the telescope of a telescopic crane is extended in an improper sequence, can be reliably avoided. Drives r. If, for example, the crane operator first selects the weakest telescope, which has a significantly lower load limit than the telescope that can be extended according to the regulations, the overload protection measures a too low boom moment of the unloaded boom due to the disproportionate shift in the center of gravity and reports this visually or acoustically. The error signal can also be used to automatically reduce the lifting capacity of the crane.

Stand der Technik und Erfindung sind im folgenden anhand zweier Diagramme erläutert. In den Diagrammen sind die von den Kranherstellern vorgegebenen Traglastkurven Tund die entsprechenden Momente M über dem Sinus des Auslegerneigungswinkels α eines Auslegerkrans aufgetragen. Sinus * ist bei konstant bleibender Auslegerlänge direkt proportional der Ausladung des Auslegers.The prior art and the invention are explained below with the aid of two diagrams. In the diagrams, the load-bearing capacity curves T and the corresponding moments M given by the crane manufacturers are plotted against the sine of the jib inclination angle α of a jib crane. Sinus * is directly proportional to the boom length if the boom length remains constant.

Das Diagramm in F i g. 1 zeigt die Traglastkurve 71 und die zugehörigen Grenzmomentkurven CMA\ für Abschaltung und GMV\ für Vorwarnung. Bei allen Ausladungen ist der Schwellwert <jMA\ — GMV} bei den bekannten Überlastsicherungen konstant Welche Anteile die durch die Hakenlast und durch das Auslegereigengewicht erzeugten Moment at; dem Gesamtmoment GM haben, läßt sich aus Fig. 1 nicht ermitttrti. Es läßt sich daher auch im Betrieb nicht unmittelbar von dem Gesamtmoment auf die zugehörige Hakenlast schließen.The diagram in FIG. 1 shows the load curve 71 and the associated limit torque curves CMA \ for shutdown and GMV \ for advance warning. The threshold value <jMA \ - GMV } with the known overload protection devices is constant for all projections. Which proportions do the moment at; the total moment GM cannot be determined from FIG. Therefore, even during operation, it is not possible to infer the associated hook load directly from the total torque.

Fig.2 zeigt ein Diagramm für Traglast und Moment über Sinus λ für eine Überlastsicherung nach der Erfindung. Tz ist die vom Kranhersteller vorgegebene Traglastkurve, während GMAi die Grenzmomentkurve für Abschaltung und GMV2 die Grenzmomentkurve für Vorwarnung darstellen. Jeder Punkt dieser beiden Grenzmomentkurven läßt sich bei einem entsprechenden Wert für Sinus « durch die Summe des reinen Auslegermomentes AM und des reinen Lastmomentes LM darstellen, wobei für das reine Lastmomen.t auch wieder zwei Kurven eingetragen sind, nämlich die Lastmomentkurve LMA für Abschaltung und Lastmomentkurve LMV für Vorwarnung. Beispielsweise ergibt sich an einer Stelle Sinus λ gleich I für das Gesamtmoment bei VorwarnungFIG. 2 shows a diagram for load capacity and moment over sine λ for an overload protection device according to the invention. Tz is the load curve specified by the crane manufacturer, while GMAi represents the torque limit curve for shutdown and GMV2 represents the torque limit curve for advance warning. Each point of these two limit torque curves can be represented with a corresponding value for sine «by the sum of the pure cantilever torque AM and the pure load torque LM , with two curves again being entered for the pure load torque, namely the load torque curve LMA for disconnection and the load torque curve LMV for advance warning. For example, sinus λ results at one point equal to I for the total torque in the case of advance warning

und für das Gesamtmoment bei Abschaltung
GMA1 = AM, +LMAi and for the total torque at shutdown
GMA 1 = AM, + LMAi

Durch zusätzliches Erfassen des reinen Auslegermomentes AM ist man also ohne weiteres in der Lage, durch Differenzbildung das allein durch die Hakenlast erzeugte Moment zu erfassen. Es gilt also allgemein:By additionally recording the pure boom moment AM , one is thus easily able to record the moment generated solely by the hook load by forming the difference. The following applies in general:

LM=M-AMLM = M-AM

Hat man aber das allein durch die Hakenlast verursachte Moment LM einmal ermittelt, so kann durch Division durch die entsprechende Ausladung ohne großen apparativen Aufwand auf die entsprechende Hakenlast geschlossen werden. Die Auslegerkurve AM kann mittels einer automatischen Nullkompensation parallel zu sich selbst verschoben werden. Die Nullkompensation schaltet sich ein, sobald z. B. aufgrund von äußeren Einwirkungen auf die Meßgeber, wie Temperatureinflüssen, die Grenzbelastungswerte von dem gemessenen Alisiegermoment abweichen. However, once the moment LM, which is caused solely by the hook load, has been determined, the corresponding hook load can be deduced by dividing it by the corresponding overhang without great expenditure on equipment. The cantilever curve AM can be shifted parallel to itself by means of an automatic zero compensation. The zero compensation switches on as soon as z. B. due to external influences on the transducer, such as temperature influences, the limit load values deviate from the measured Alisiegermoment.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (7)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Überlastsicherung für Auslegerkrane, insbesondere 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 das sich hauptsächlich aus dem Gewichtsmoment des Auslegers und 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 ggf. für den jeweiligen Teleskopbereich bzw. die jeweilige Teleskopstufe zulässigen Grenzmoment proportional sind, nach Patent 195S256, dadurch gekennzeichnet, daß Grenzbelastungswerte auch für das vom unbelasteten Ausleger erzeugte Moment im Analogrechner als Funktion des Auslegerneigungswinkels vorprogrammiert sind.1. Overload protection for jib cranes, in particular Telescopic cranes with encoders for recording the outreach and the load as well as with an analog computer, in which the limit load values specified above the projection are constantly matched with those of the encoder for detecting the load, which is mainly made up of the weight moment of the boom and the total torque composing the load torque measured, compared delivered measured values and if the measured values are equal to the limit load values, an overload signal is triggered , whereby the limit load values preprogrammed in the analog computer correspond to those for the respective outreach and, if applicable, for the respective telescope area or the respective telescope stage permissible limit torque are proportional, according to patent 195S256, characterized that limit load values also for the moment generated by the unloaded boom in the analog computer are preprogrammed as a function of the boom tilt angle. 2. Überlastsicherung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzbelastungswerte der Kurve für den unbelasteten Ausleger an Speiseanzapfungen eines Potentiometers eingespeist werden, dessen Schleifer in Abhängigkeit vom Auslegerneigungswinkel gedreht wird und dessen Ausgangsgröße mit dem Meßwert verglichen wird.2. Overload protection device according to claim I, characterized in that the limit load values of the Curve for the unloaded boom are fed in at the feed taps of a potentiometer, whose grinder is rotated depending on the boom inclination angle and its output size is compared with the measured value. 3. Überlastsicherung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzbelastungswerte als lineare Funktion vom Sinus des Auslegerneigungswinkels des unbelastete., Auslegers vorprogrammiert sind und den Ausgangssignalen eines Sinusgebers für den Sinus des Auslegerneigungswinkels zugeordnet sind.3. Overload protection according to claim I or 2, characterized in that the limit load values are preprogrammed as a linear function of the sine of the boom inclination angle of the unloaded., Boom and are assigned to the output signals of a sine encoder for the sine of the boom inclination angle. 4. Überlastsicherung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Potentiometer auch die Grenzbelastungswerte für das Lastmoment eingespeist und über die Schleiferstellung in eine mil. einem Lastmeßwert zu vergleichende Ausgangsgröße verwandelt werden.4. Overload protection device according to claim 2 or 3, characterized in that on the potentiometer the limit load values for the load torque are also fed in and converted into a mil. an output variable to be compared to a load measurement value. 5. Überlastsicherung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kurve des unbelasteten Auslegers und für die Lastmoment-Grenzbelastungswerte gesonderte Potentiometer verwendet werden, deren Schleifer auf einer Welle sitzen.5. Overload protection device according to claim 2 or 3, characterized in that for the curve of the unloaded boom and separate potentiometers for the load torque limit load values can be used whose grinder sit on a shaft. 6. Überlastsicherung nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine selbsttätige Nullkompensation vorgesehen ist, die bei Abweichung der Grenzbelastungswerte von dem durch den unbelasteten Ausleger tatsächlich erzeugten Moment betätigt wird.6. Overload protection device according to one of claims I to 5, characterized in that an automatic Zero compensation is provided, which occurs when the limit load values deviate from the the moment actually generated by the unloaded boom is actuated. 7. Überlastsicherung nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen Vorwarnung und Abschaltung zu überbrückende Schwellwert des Grenzmomentes proportional zu dem allein von der Hakenlast herrührenden Moment (LMA) veränderbar ist.7. Overload protection according to one of claims I to 6, characterized in that the between Pre-warning and shutdown to be bridged threshold value of the limit torque proportional to the moment (LMA) that is solely due to the hook load can be changed.
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Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: DR.-ING. LUDWIG PIETZSCH GMBH & CO, 7505 ETTLINGEN

8340 Patent of addition ceased/non-payment of fee of main patent