DE2107196A1

DE2107196A1 - Measuring device for detecting the deformation of a carrier subjected to tension, compression or bending

Info

Publication number: DE2107196A1
Application number: DE19712107196
Authority: DE
Inventors: Hans Joachim 5201 Lohmar Eberhard
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-02-15
Filing date: 1971-02-15
Publication date: 1972-08-31

Description

Meßvorrichtung zum Erfassen der Verformung eines auf Zug, Druck oder Biegung beanspruchten Trägers.Measuring device for detecting the deformation of a train, pressure or Bending stressed beam.

B Erfindung bezieht sich auf eine Meßvorrichtung zum Erfassen der Verformung eines auf Zug, Druck oder Biegung beanspruchten Trägers, insbesondere des Grundauslegers eines Teleskopkrænsw Es sind Überlastsicherungen für Auslegerkrane und insbesondere für Teleskopkrane bekannt, die einen Geber zum Messen der Verformung des Auslegers umfassen, Das Ausgangs signal dieses Gebers ist ein Maß für die Belastung des Krans.B invention relates to a measuring device for detecting the Deformation of a carrier subjected to tension, compression or bending, in particular of the basic jib of a telescopic crane. There are overload protection devices for jib cranes and in particular known for telescopic cranes that have an encoder for measuring the deformation of the boom, the output signal of this encoder is a measure of the load of the crane.

Ein bekannter Geber umfaßt ein brückenartlges Bauteil, das mit seinen Stützenden an dem zu vermessenden Träger befestigt ist und einen.dbschnitt geringer Steifigkeit aufweist, auf den Dehnungsmeßstreifen aufgeklebt sind.A well-known encoder includes a bridge-type component that with his Supporting ends is attached to the beam to be measured and a section less Has rigidity, are glued to the strain gauges.

Insbesondere bei dem Gruridausleger eines Teleskopkrans ist es problematisch, für die Anbringung des bekaruiten Gebers einen geeigneten Ort zu finden. Beim Uberfahren der Meßstelle durch die Gleitschuhe der inneren Teleskop ergeben sich durch örtliche Verformungen des Grundauslegers unter den Gleitschuhen Meßfehler. Das Meßergebnis hängt ferner ab von der Art der Krafteinleitung und damit von der Lage der inneren teleskop im Grundausleger. Schließlich führen in der Praxis nicht zu vermeidende Temperaturunterschiede zwischen Ober-, Unter- und Seitengurten des Grundauslegers zu Verfälschungen des Meßez gebnisses.In particular with the grurid boom of a telescopic crane, it is problematic To find a suitable place for the attachment of the well-known encoder. When run over the measuring point through the sliding shoes of the inner telescope result from local Deformations of the main boom under the sliding shoes. Measurement error. The measurement result also depends on the type of force application and thus on the position of the inner telescope in the main boom. After all, in practice lead unavoidable Temperature differences between the top, bottom and side chords of the main boom to falsifications of the measurement result.

Das Ausgangssignal der Dehnungsmeßstreifen muß verstärkt werden, was die bekannten aus einer Verstärkuiig resultierenden Nachteile wie Np-Drift, Temperaturabhängigkeit usw. mit sich bringt. Außerdem wird der ohnehin schon bei einer Meßanordnung mit Dehnungameßstreifen vorhandene Aufwand durch den Verstärker noch erhöht.The output of the strain gauges needs to be amplified, what the known disadvantages resulting from an amplification such as Np drift, temperature dependence etc. brings with it. In addition, it is already used in a measuring arrangement with Strain gauges increase the existing effort by the amplifier.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Meß-Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der das Meßergebnis nicht mehr von der Art der Krafteinleitung und von örtlich wechselnden Beanspruchungen des zu vermessenden Trägers, wie sie beim Ausfahren der Teleskop eines Teleskopkrans am Grundausleger auftreten, beeinflußt wird. The invention is based on the object of a simple measuring device to create the type mentioned, in which the measurement result is no longer of the Type of force application and of locally changing loads of the to be measured Carrier, as it is when extending the telescope of a telescopic crane on the main boom occur, is influenced.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß ein längs des Trägers mittels einer Feder gespannter Draht oder dergleichen (Stahldraht), der mit seinen Enden am Träger befestigt ist und ein Meßgeber zum Messen der Längsverschiebung zwischen Draht und Träger, der im Bereich des mit der Feder verbundenen Drahtendes am Träger angeordnet ist, vogesehen sind. To solve this problem it is provided according to the invention that a wire or the like (steel wire) stretched along the beam by means of a spring, which is attached with its ends to the carrier and a measuring transducer for measuring the longitudinal displacement between the wire and the carrier, in the area of the wire end connected to the spring is arranged on the carrier, are provided.

Bei einer Dehnung des Trägers aufgrund einer Biege- oder Zugbeanspruchung lenkt der Draht die Feder aus, wobei er selbst durch die Dehnung des Trägers ungelängt bleibt. Der von dem nit der Feder verbundenen Draht ende gegenüber dem Träger zurückgelegte Weg wird von dem am Träger angeordneten MeB-geber erfaßt und ggf. in ein für die Belastung des Trägers charakteristisches Signal umgeformt. When the beam is stretched due to bending or tensile stress the wire deflects the spring, whereby it itself is not elongated due to the stretching of the carrier remain. The end of the wire connected to the spring opposite the carrier Path is detected by the encoder arranged on the carrier and, if necessary, in a for the The load on the wearer transforms the characteristic signal.

Je großer der Abstand zwischen den beiden Befestigungsstellen des Drahtes am Träger ist, desto größer ist auch die Auslenkung, die das mit der Feder verbundene Drahtende bei einer Biegebeanspruchung beschreibt. Deshalb ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß der Draht sich über einen großen Teil der Länge oder über die ganze Länge des Trägers erstreckt. Die auf dies Weise erzielbare große Auslenkung ermöglicht ein Erfassen auch schon sehr kleiner Biege- bzw. Zugbeanspruchungen des Trägers bzw. eine Herabsetzung der Empfindlichkeit des Meßgebers.The greater the distance between the two attachment points of the The wire is on the carrier, the greater the deflection that is with the spring describes connected wire ends under a bending load. That's why after one Further development of the invention provides that the wire extends over a large part the length or the entire length of the carrier. The one achievable in this way Large deflection enables even very small bending or tensile loads to be recorded of the carrier or a reduction in the sensitivity of the transducer.

1 des Trägers Bei einer vorteilhaften konstruktiven Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Draht in einem am Träger befestigten Schutzrohr angeordnet und mit seinem vom Meßgeber entfernten Ende stabil und wasserdicht mit dem Schutzrohr verbunden ist, während das mit dem Meßgeber zusammenwirkende, mit der Feder verbundene Drahtende aus dem Schutzrohr herausragt.1 of the carrier With an advantageous constructive Embodiment of the invention it is provided that the wire is attached to the carrier in a Protective tube arranged and stable and watertight with its end remote from the transducer is connected to the protective tube, while the cooperating with the transducer, Wire end connected to the spring protrudes from the protective tube.

Um eine Gleitreibung des Drahtes im Schutzrohr und damit verbundene Hysteresefehler zu vermeiden, kann der Draht dabei innerhalb des Schutzrohres von einem Kunststoffrohr umgeben sein, demgegenüber Draht und Schutzrohr freie Längebewegungen ausführen können.To a sliding friction of the wire in the protective tube and related To avoid hysteresis errors, the wire can be placed inside the protective tube of be surrounded by a plastic tube, on the other hand wire and protective tube free length movements can perform.

Zweckmäßigerweise ist eine für den Grundausleger des Teleskopkrans zu verwendende Meßvorrichtung am Obergurt des Grundauslegers angeordnet, und zwar mit dem am Schutzrohr befestigten Drahtende benachbart dem freien Ende des Grundauslegers und mit dem mit der Feder verbundenen Drahtende benachbart dem Anlenkende des Grundauslegers am Drehtisch des Krans.One is expediently for the base boom of the telescopic crane to be used measuring device arranged on the upper chord of the main boom, namely with the wire end attached to the protective tube adjacent to the free end of the base arm and with the wire end connected to the spring adjacent to the articulation end of the base jib on the turntable of the crane.

Bei modernen Teleskopkranen liegt die Materialdehnung unter Last in der Größenordnung von 1 so . Dies entspricht bei üblichen Auslegerlängen einer Wegauslenkung des Drahtes von etwa 5 bis 10 mm. Für die Messung von Längenänderungen die ser Größenordnung sind zahlreiche Meßfühler bekannt , die mit hinreichender Genauigkeit und Auflösung arbeiten. Für die Erfindung besonders geeignet ist ein Meßgeber in Form eines berührungefreien induktiven Weggebere oder in Form eines FilmpoXentiometere, dessen Schleifer an dem mit der Feder verbundenen Drahtende angeordnet ist.In modern telescopic cranes, the material expansion under load is in of the order of 1 so. With normal boom lengths, this corresponds to a deflection of the wire from about 5 to 10 mm. For measuring changes in length of this order of magnitude numerous sensors are known that have sufficient accuracy and resolution work. A measuring transducer in the form of a contactless one is particularly suitable for the invention inductive displacement transducers or in the form of a film poXentiometer whose slider is on the wire end connected to the spring is arranged.

Das Material des Drahtes wird zweckmäßigerweise eo gewählt, daß es denselben Temperaturausdehnungskoeffizienten wie das Material des Grundauslegers hat. Für den Fall, daß infolge geringfügigen Abweichens der Ausdehnungskoeffizienten des Drahtes und des Grundauslegers noch Meßfehler auftreten, können diese dadurch kompensiert werden, daß der an einem Gurt des Trägers isoliert angeordnete Draht einen Brückenzweig in einer Wheats tone-Brückens chal tung bildet, deren restliche drei Brückenzweige von Festwiderständen oder von an den drei anderen sorten des Trägers angeordneten Thermistoren gebildet sind. Eine Temperaturänderung verstimmt die jirückenschaltung und liefert eine temperaturproportionale Spannung, die mit einem ßkalenfaktor versehen dem Signal des Meßfühlers derart überlagert wird, daß das Meßsignal unabhängig von der Temperatur bleibt.The material of the wire is expediently chosen eo that it the same coefficient of thermal expansion as the material of the main boom Has. In the event that as a result of a slight deviation in the expansion coefficient of the wire and the base arm, measurement errors can occur as a result be compensated that the insulated on a belt of the wearer arranged wire a bridge branch forms in a Wheats Tone bridge splitting, the remaining three bridge branches of fixed resistors or of the other three Sorts of the carrier arranged thermistors are formed. A change in temperature detunes the back circuit and supplies a temperature proportional voltage, which are provided with a scale factor superimposed on the signal from the sensor is that the measurement signal remains independent of the temperature.

Eine andere Möglichkeit zur Temperaturkompensatlon besteht darin, daß je eine der beschriebenen Meßvorrichtungen an zwei oder sn ilen vier Gurten des Trägers vorgesehen ist, deren Ausgangssignale zur Xemperaturkompensation überlagert werden.Another possibility for temperature compensation is to that one of the described measuring devices on two or sn ilen four belts of the carrier is provided, the output signals of which are superimposed for temperature compensation will.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind im folgenden anhand einer Zeichnung an einem Ausführungebeispiel erläutert.The invention and advantageous details of the invention are in The following is explained with the aid of a drawing using an exemplary embodiment.

Die Zeichnung zeigt schematisch den Drehtisch 1 eines Teleskrans mit einem daran bei 2 angelenkten und über einen Wippzylinder 3 ausschwenkbaren Teleskopausleger 4.The drawing shows schematically the turntable 1 of a telescopic crane a telescopic boom which is hinged to it at 2 and which can be swiveled out via a luffing cylinder 3 4th

Am Obergurt 5 des Grundauslegere 6 des Teleskopauslegers 4 ist eine insgesamt mit dem Bezugsseichen 7 versehene Meßvorrichtung zum Erfassen der Verformung des Grundauslegers 6 aufgrund einer Belastung des Teleskopauslegers 4 angeordnet.On the top belt 5 of the basic boom 6 of the telescopic boom 4 is a Overall measuring device provided with the reference number 7 for detecting the deformation of the basic boom 6 arranged due to a load on the telescopic boom 4.

Die Meßvorrichtung 7 umfaßt einen nahezu über die ganze Länge des Grundaualegers 6 gespannten Stahldraht 8, der mit seinem dem Anlenkpunkt 2 zugewandten Ende über eine Feder 9 und mit seinem dem freien Ende des Grundauslegers 6 benachbarten Ende bei 10 am Grundausleger 6 befestigt ist. Die Feder9, die der Einfachheit halber in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Zugfeder angeordnet ist, vorzugsweise jedoch eine Druckfeder ist, spannt den Draht mit einer an der Feder einstellbaren Vorspannung (nicht gezeigt). Der Draht 8 ist über den größten Teil seiner Länge in einem am Grundausleger 6 befestigten Schutzrohr aufgenommen, mit dem er bei 10 stabil und wasserdicht verbunden ist. Zur Vermeidung von Gleitreibung des Drahtes 8 im Schutzrohr ii ist der Draht innerhalb des Schutzrohres ii von einem nicht gezeigten Rohr aus Teflon umgeben, das in dem Schutzrohr diesem und dem Draht 8 gegenüber axial beweglich angeordnet ist. Der Draht 8 ragt mit seinem unteren, über die Feder 9 am Grundausleger 6 befestigten Ende aus dem Schutzrohr i1 um einen Meßabschnitt 8' heraus . Längs dieses Meßabschnittes ist ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 12 versehener induktiver Geber am Grundausleger 6 angeordnet, der berührungsfrei einen Weg des Meßabschnittes 8' erfaßt und in ein der Belastung des Grundauslegers 6 entsprechendes Signal umformt.The measuring device 7 comprises a nearly the entire length of the Grundaualegers 6 tensioned steel wire 8, with its pivot point 2 facing End via a spring 9 and with its adjacent to the free end of the base boom 6 The end at 10 is attached to the base boom 6. The spring9, for the sake of simplicity is arranged as a tension spring in the embodiment shown, but preferably is a compression spring, tensions the wire with an adjustable preload on the spring (Not shown). The wire 8 is over most of its length in an am Base boom 6 attached protective tube added, with which he was stable at 10 and connected in a watertight manner. To avoid sliding friction of the wire 8 in the protective tube ii is the wire inside the protective tube ii from a tube not shown Surrounded by Teflon, which is axially movable in relation to this and the wire 8 in the protective tube is arranged. The wire 8 protrudes with its lower, over the spring 9 on the main boom 6 attached end out of the protective tube i1 by a measuring section 8 '. Along this measuring section is an inductive one provided overall with the reference numeral 12 Encoder arranged on the base boom 6, the contact-free a path of the measuring section 8 'is detected and converted into a signal corresponding to the load on the base boom 6.

Claims

Expectations

1. Measuring device for detecting the deformation of a train, compression or bending stressed girders, especially the base boom of a 'telescopic crane, G e k e n n -z e i c h n e t through a length of the carrier (6) by means of a spring (9) tensioned wire or the like (steel wire 8) with its ends on the support Is attachedSund a measuring transducer (12), which is connected to the spring in the area Wire end is arranged on the carrier.

2. Measuring device according to claim 1, d a d u r to e h g ek e n n z e i c h n e t that the wire (8) extends over a large part of the length or over the the entire length of the carrier (6) extends.

3. Measuring device according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the wire (8) in a protective tube attached to the carrier (6) (11) arranged and stable and watertight with its end remote from the measuring transducer (12) is connected to the protective tube (at 10), while the one that interacts with the transducer, Wire end connected to the spring protrudes from the protective tube.

4. Measuring device according to claim 3, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t that the wire (8) inside the protective tube (11) of a plastic tube is surrounded, on the other hand wire and protective tube can perform free longitudinal movements.

5. Measuring device for detecting the deformation of the bending stressed Basic boom of a telescopic crane according to one of Claims 3 or 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i to ¢ h e t that it is attached to the top chord of the main boom (6) is arranged, namely with the wire end attached to the protective tube (11 adjacent the free end of the main boom (at 10) and the one connected to the spring (9) Wire end adjacent to the articulating end of the ßrundauslegerx (at 2) on the turntable of the Crane. v

6. Measuring device according to one of claims 1 to 5, d a -d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the encoder (12) is a non-contact is an inductive encoder.

7. Measuring device according to one of claims 1 to 5, d a -d u r c h G e n n n s i c h n e t that the encoder is a film potentiometer, its The wiper is arranged on the wire end connected to the spring (9).

8. Measuring device according to one of claims 1 to 7, d a -d u r c h it is noted that the material of the wire (8) has the same temperature expansion coefficient like the carrier material.

9. Measuring device according to one of claims 1 to 8, d a -d u r c h it is noted that the isolated on a strap of the wearer Wire (8) forms a bridge branch in a Wheatetone bridge circuit, whose remaining three bridge branches from fixed resistors or from the three other belts of the carrier arranged thermistors are formed.

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