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Sicherheitsvorrichtung zum Melden und/oder Beeinflussen von unerwünschten
oder gefährlichen Bewegung von Gegenständen, insbesondere schweren Lasten Die vorliegende
Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung zum Melden und/oder Beeiflussen von
unerwünschten oder gefährlichen Bewegungen von Gegenständen, insbesondere schweren
Lasten.
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Es ist oft erforderlich, die Bewegungen von Gebäuden oder hoch aufgestappelten
Gegenständen zu messen und, wenn diese Bewegungen ein unerwünschtes oder gefährliches
Maß erreichen, entsprechende Maßnahmen zu er-greifen. Dies gilt auch für durch Transportvorrichtungen
oder Hebezeuge bewegte Lasten. Dabei kann die Bewegung eine Gefährdung für die Last
bedeuten oder aber auch der im Bewegungsbereich der Last beschäftigten Personen.
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Insbesondere iii Arbeitsbereich der Hebezeuge erleiden die hier beschäftigten
Personen immer wieder Unfälle durch Einklemmen beim Verfahren und Absenken der Lasten.
Besonders bei Stapelgreifern in Anlagen zum Transport und Stapeln von Formsteinen,
bei denen die in Pressen geformten Steine von einem Förderband mittels der Stapelgreifer
auf einen Transportwagen gesetzt werden, kommt es häufig vor, daß Steine aus detn
Grefer herausbröckeln und auf den Transportwagen fallen. Diese Steine müssen, bevor
die noch im Stapelgreifer befindlichen Steine abgesetzt werden vom Transportwagen
entfernt werden, damit ein einwandfreies Stapeln der Steine erfolgen kann. Es entsteht
dadurch ein erhöhtes Gefahrenmoment für die mit dieser Aufgabe betrauten Personen
wegen der noch schwebenden Last. Gemäß den Unfallverhütungsvorschriften müssen Sicherheitsvorrichtungen
vorgesehen sein, die dieses Gefahrenmoment möglichst herabsetzen.
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Bisher wurden als Sicherheitsvorrichtugen Lichtschranken vorgesehen,
die den gesamten Arbeitsbereich absperren, während der Bewegung der Last. Mittels
dieser Lichtschranken wurde erreicht daß der Stapelgreifer sofort zum Stillstand
kam, wein der Bereich der Lichtschranken durchb rochen wurde.
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Auf diese Weise wurden die Personen zwar von1 Gefahrenbereich ferngehalten,
solange die Last sich bewegte, es war jedoch unmögliche, herausgefallene Steine
vom Förderwagen zu entfernen, ohne die Anlage zum Stillstand zu bringen.
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Da dies ei ne nicht unerhebliche Herabsetzung der Produktivität der
Anlage zur Folge hatte, ist es vielfach vorgekommen, daß die Lichtschranken-Sicherheitsvorrichtung
abgeschaltet wurde und die Anlage ojne diese Sicherheitsvorrichtung betrieben wurde,
was natürlich völlig gegen die Unfallverhütungsvorschriften verstieß. Ferner waren
diese Sicherheitsvorrichtungen noch unvollkommen insofern, als die Bewegung der
Last zwar gestoppt wurde, wenn die Grenzen des Gefahrenbereichs überschritten wurden,
es war aber keine Bewegungsumkehr vorgesellen, so daß auch noch Unfälle eintreten
konnten, obwohl die Sicherheitsvorrichtung ordnungsgemäß fnktionierte.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Nachteil
zu vermeiden und eine Sicherheitsvorrichtung zu schaffen, die einfach im Aufbau
ist, sich ohne große 11nderungen in schon vorhandene Anlagen einbauen läßt und auf
geringe Störkräfte, bedingt durch Hindernisse, einwandfrei anspricht.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst,
daß zwischen dem Gegenstand und mindestens einem von den unterwünschten oder gefährlichen
Bewegungen unabhängigen Fixpunkt mindestens ein mit elektrischen Meßfühlern versehenes
elastisches Zwischenglied angeordnet ist, und daD die durch die unerwünschten oder
gefährlichen Bewegungen erzeugten Meßsignale eine Alarmanlage und/oder eine Steuervorrichtung
zum Beeinflussen dieser Bewegungen betätigen.
Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform, die insbesondere für Stapelgreifer in Anlagen zum Transport und
Stapeln von Formsteinen vorgesehen ist, ist vorgesehen, daß mindestens drei, nahe
den Außenkanten cjcs Stapelgreifers in gleichem Abstand voeneinsander angeordnete
elastische Zwischenglieder in die Aufhängungsvorrichtung des Stapelgreifers eingesetzt
sind, und zwar so, daß sie in der Höhe nahe dem Schwerpunkt des Stapelgreifers liegen,
und daß diese elastischen Zwi schlenglieder mit elektrischen Meßfühlern versehen
sind zur Bestimmung der durch die am Stapel3reilCer angreifenden Kräfte bedingten
Dehnungen, wobei die durch die Meßfühler erzegten Meßsignale auf einen elektronischen
Komparator geleitet werden, der bei Belastungsänderungen, bedingt durch Hindernisse,
ein Abbremsen bis zum Stillstand des Stapelgreifers und/oder eine Bewegungsumkehr
auslöst.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfidnung ist vorgesehen, daß die elastischen
Zwischenglieder in Forr;i von Biegefedern ausgebildet sind und die Meßfühler, vorzugsweise
Dehnungsmeßstreifen, auf dcn Biegefedern an der Stelle größter Biegung angeordnet
sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Biegefedern mit
ihren inneren Enden mit dem Greiferoberteil des aus einem Oberteil und einem Unterteil
bestehenden Stapelgreifers verschraubt, während die äußeren Enden mittels Zugschrauben
unter Zwischenschaltung einer balligen Unterlegscheibe mit den Unterteil verbunden
sind.
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Um die Biegefedern gegen überbelastung sowohl in Druckwie auch in
Zugrichtung zu schützen, ist eine Zugb ruchsicherung vorgesehen i in Foril von zwischen
dem Oberteil und dem Unterteil angeordneten Zugankern mit Anschlägen, an die das
Obertei bei Oberschreiten einer bestimmten Belastung des Stapelgreifers zur Anlage
Kommt, sowie eine Druckbruchsicherung in Form von Distanzstücken zwisehen
Oberteil
und Unterteil des Stapelgreifers, die zur Übertragung von Druckkräften zwischen
Oberteil und Unterteil dienen.
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Zur Erhöhung der Ansprechempfindlichkeit der Sicherheitsvorrichtung
ist vorgesehen, die Dicke der Biegefeder in ihrem mittleren Bereich herabzusetzen
u-nd je einen Dehnungsmeßstreifen auf der Oierseite und auf der Unterseite des mittleren
Bereichs anzuordnen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Sicherheitsvorrichtung
sind vier elastische Zwischengliedere zwischen den Oberteil und dem Unterteil des
Stapel greifers angeordnet und die zugehörigen elektrischen Meßfühler zu einer einzigen
Vollbrückenschaltung zusammengefaßt, wobei die zusammengehörigen [)ehnungsmeß.strei
fen auf der Oberseite und der Unterseite einer Biegefeder jeweils mit demselben
Eckpunkt der Brückenschaltung verbunden sind, aber auf verschiedenen Zwei gen derselben
angeordnet sind.
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In weiterer Ausgestaltung der Sicherheitsvorrichtung ist eine elektronische
MeR- und Steuervorrichtung zur Verarbeitung der durch die Meßfühler erzeugten Meßsignale
vorgesehen, bestehend aus einem Trägerfrequenzmeßverstärker mit zugeordnetem Abgleichautomaten
zur automatischen Tarierung, einem Tiefpaßfilter zur Unterdrückung von unerwünschten
Schwingungen und dem elektronischen Komparaior, dabei ist der Abgleichautomat mit
einer Maschinensteuerung für die Anlage gekoppelt, derart, daß in der oberen Edstellung
des Stapelgreifers ein Nullabgleich der BrUckenschaltung erfolgt und daß die Sicherheitsvorrichtung
während der Beschleunigungs- und Brenis vorgänge des Stapelgreifcrs umw irksam bleibt,
indem ein Schalterelement vorgesehen ist, das ebenfalls mit der Mashinensteuerung
gekoppelt ist.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer in den Zeichnungen gezeigten
beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:
Fig.
1 eine Anlage zum Transport und Stapeln von Formsteinen in perspektivischer Darstellung;
Fig. 2 ein Blockschaltbild der Meß- und Steuervorrichtungen und Fig. 3 die Verbindung
des Greiferoberteils mit dem Greiferunterteil mittels einer Biegefeder als elastisches
Zwischenglied.
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Wie man in Fig. 1 erkennen kann, besteht die Anlage zum Transport
und Stapeln von Formsteinen aus einem Portal 2 für den Stapelgreifer, das ein Förderband
32 und einen auf Schienen laufenden Transportwagen, bestehend aus Ladefläche 46
und dem Fahrgestell 48, übergreift. Eine Laufkatze 4 mit Rädern 6 kann zwischen
dem Förderband 32 und dem Transportwagen hin und her gefahren werden. Eine Antriebsvorrichtung
8 ist auf der Laufkatze 4 angeordnet, die zum Verfahren der Laufkatze dient sowie
zum Heben und Senken des Stapelgreifers. Der Stapelgreifer ist an einem Trag- und
Fiihrungsrohr 12 befestigt, daß von der Antriebsvorrichtung 8 mittels der Zahnstange
14 auf und ab bewegt werden kann und oberhalb der Laufkatze durch einen Schutzmantel
10 abgedeckt ist. Die Aufhängevorrichtung des Stapelgreifers, die im nachfolgenden
Greiferoberteil 20 genanntird, ist mittels der Schrauben 18 am Flansch 16 des Trag-
und FUhrungsrohrs 12 befestigt. Am Greiferunterteil 22 sind die Klemmbacken 24 angeordnet,
die hydraulisch oder pneumatiscli auf nicht dargestellte Weise betätigt werden und
die Formsteine 34 vom Förderband abnehmen und auf der Ladefläche 46 des Transportwagens
absetzen. Das Greiferunterteil 22 ist mit dem Greiferoberteil 20 unter Zwischenschaltung
von elastischen Zwischengliedern in Form von Biegefedern 26 verbunden, und zwar
sind die Biegefedern mit ihren inneren Enden drittels der Schrauben 66 mit dem Greiferoberteil
20 verschraubt, während eine Zugsehraube 28 durch eine Bohrung an den äußeren Enden
der Biegefeder 26 hindurchgesteckt ist und mittels der Muttern 30 mit dem
Greiferunterteil
22 verschraubt ist. Der Kopf der Zugschraube 28 ruht auf dem äußeren Ende der Biege
Feder 26 unter Zwischenschaltung einer balligen Unterlegscheibe jD um Biegemomente
von der Zugschraube 28 fernzuhalten.
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Zur Erhöhung der Ansprechempfindlichkeit der Sicherheitsvorrichtung
ist die Dicke der Biegefeder 26 in ihrem mittleren Bereich herabgesetzt, um bei
einer gegebenen Belastung eine möglichst große Biegung zu erzielen, und je ein Dehnungsmeßstreifen
64a und 64b ist auf der Oberseite und auf der Unterseite des mittleren Bereichs
aufgeklebt.
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Zur Vermeidung von Überlastungen der Biegefeder 26 durch Zug- oder
Druckkräfte, ist eine Zug-. und Druckbruchsicherung vorgesehen, bestehend aus einem
Zuganker 38, dem Distanzstück 70 und den Muttern 37. Diese Elemente sind zwischen
dem Greiferoberteil 20 und dem Greiferunterteil 22 im Bereich des inneren Endes
der Biegefeder 26 angeordnet, und ziar ist die Lage der tiuttern 37 und die Lange
des Distanzstückes 70 so bestimmt, daß bei normaler Belastung des Stapelgreifers
das Spiel a zwischen den lluttern 37 und dem Greiferoberteil 20 vorliegt und dasselbe
Spiel a zwischen dem Distanzstück 70 und dem inneren Ende der Biegefeder 26. Dieses
Spiel a ist so bestimmt, daß bei Oberschreiten der zulässigen Belastung des Stapelgreifers
die Muttern 37 auf dem Greiferoberteil 20 zur Anlage kommen und die Zugbelastung
dann über die Muttern in den Zuganker 38 Geleitet werden, so daß die Biegefedern
26 von diesem Moment an keine zusätzliche Belastung mehr erfahren. Ebenso kommt
umgekehrt bei Oberschreiten einer bestimmten Druckbelastung des Stapelgreifers das
Distanzstück 70 zur Anlage an das innere Ende der Biegefeder 26 und übjerträgt die
dann auftretenden Druekkräfte.
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Die Dehnungsmeßstreifen G4a und G4b des vorzugsweise mit vier Biegefedern
versehenen Stapelgreifers sind gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsforln
zu einer einzigen Vollbrückenschaltung
zusammengefaßt, und zwar,
indem die Dehnungsmeßstreifen 64a und 64t) derselben Biegefeder 26 jeweils ril t
demselben Brückeneckpunkt verbu sind, jedoch auf verschiedenen Zweigen der Brückenschaltung
G4 angeordnet sind.
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Es ergibt sich damit, daß sich innerhalb der Vollbrückenschaltung
64 acht Dehnungsmeßstreifen befinden, die bei der Verformung der Biegefedern 26
durch die Belastung eine Verstimmung der Brückenschaltung bewirken und dadurch ein
Meßsignal erzeugen, das im Trägerfrequenzmeßverstärker 60 verarbeitet wird. Das
Meßsignal gelangt über einen Tiefpaßfilter 58 und ein Schalterelement 56 auf den
elektronischen Komparator 54, dessen Aufgabe es ist, bei Belastungsänderung, bedingt
durch Hindernisse, auf die Maschinensteuerung 50 einzuwirken und ein Abbremsen des
Stapelgreifers bis zun.-Stillstand und eine Bewegungsumkehr hervorzurufen. Der Tiefpaßfilter
SP> ist vorgesehen, um Schwingungen im Aufhängungssystem, die von den Dehnungsmeßstreifen
registriert werden, zu unterdrücken und ic an den elektronbischen Komparator 54
gelangen zu lassen. Das Schalterelement 5G wird durch das Steuergerät 50 betätigt
und dient dazu, die Meßsignale sol auge vom Komparator 54 fernzuhalten, wie ein
Beschleunigungs- oder Bremsvorgang des Stapelgreifers abläuft. Auf diese Gleise
wird vermieden, daß die durch die Beschleunigungs- und Bremsvorgänge erzeugten Belastungsänderungen
als Störkräfte registriert werden und die Sicherheitsvorrichtung auslösen. Ein Abgleichautomat
62 ist dem Trägerfrequenzmeßverstärker 60 zugeordnet und wird von der Maschinensteuerung
50 ausgelöst, und zwar derart, daß in der oberen Endstellung des Stapelgreifers
ein Nullabgleich der Brückenschaltung 64 erfolgt. Auf diese gleise erreicht man
eine automatische Tarierung des Stapel greife rs , so daß verschiedene Belastungen,
die durch fehlende Steine, verscheidene Steinsortentoleranzen in der Steinherstellung
usw.
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verursacht sein können, aus dem Meßergebnis entfernt werden.
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Die Maschinensteuerung 50 ist dabei so eingerichtet, daß der Abgleichautomat
nur in Tätigkeit sein kann, wenn keine Beschi euni gungs- und Verzögerungskräfte
wirken. Gemäß einer bevorzugten husführungsform wird der Abgleichautomat in Tätigkeit
gesetzt, wenn der Stapelgreifer in seiner oberen Endstellung oberhalb der Ladefläche
46 des Transportwagens angelangt ist. In dieser Stellung verharrt der Stapelgreifer
dann für etwa 3 Sekunden, su daß die automatische Tarierung während dieser Zeitspanne
erfolgen kann. Es sei aber darauf hingewiesen, daß die automatische Tarierung selbstverständlich
auch oberhalb des Transportbandes 33 erfolgen kann und unter Umständen sogar während
des Verfahrens der Laufkatze 4 zwisehen dem Transportband 33 und dem Transportwagen.
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Ein Schalter 44, der ebenfalls mit der Maschinensteuerung 50 verbunden
ist, ist mittels des Halters 40 am Greiferunterteil 22 befestigt und weist einen
Taster 42 auf, der dazu dient, die Annäherung des Stapelgreifers an die Ladefläche
des Transportwagens zu ertasten, die Absenkbewegung des Stapelgreifers zum Stillstand
zu bringen und das Lösen der Klemmbacken zu bewirken. Die einzelnen Bez1egungsvorgällge,
d. h. also das Aufnehmen der Steine 34 vom Transportband 32, die Aufwärtsbewegung
des Stapelgreifers bis in seine obere Endstellung, das Verfahren der Laufkatze 4
bis über den Transportwagen, das Absenken des Stapelgreifers und das Absetzen der
Steine 34 auf dem Transportwagen sowie die Umkehrung dieser Vorgänge werden durch
die Maschinensteuerung 50 erzielt, die Nockenschaltwerke, Schaltrelais' und Endschalter
aufweist und dadurch in bekannter Weise die Bewegungsabläufe steuert. Ein Handschalter
52 ist noch vorgesehen, der jeweils einen Transportzyklus auslöst.
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Es sei noch darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung selbstverständlich
nicht auf die Verwendung von Dehnungsmeßstreifen als Meßfühler beschränkt ist, sondern
daß
äquivalente Meßfühler, insbesondere kapazitive oder induktive
Meßfühler in Verbindung mit entsprechenden elektronischen Meß- und Steuervorrichtungen
verwendet werden können, online die Grundidee der vorliegenden Erfindung zu verändern.
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Es sei ferner noch bemerkt, daß die Ausbildung der elastichen Zwischenglieder
als gerade Biegefeder nur l)eispielsweise genannt ist und andere Ausführungsformen,
wie z. B. Torsionsfedern ebenfalls verwendbar sind.
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Schließlich können die elastischen Zwischenglieder auch an anderer
Stelle angeordnet sein, wie z. B. zwischen dem Befestigungsflansch 16 und dem Greiferoberteil
20, wobei hier zu beachten ist, daß ein Zwischenelement vorgesehen werden muß derart,
daß die elastischen Zwischenglieder möglichst nahe den Außenkanten des Stapelyreifers
liegen in gleichen Abständen voneinander und daß sie möglichst nahe dem Schwerpunkt
des Stapel greifers angeordnet sind.
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Die Verwendung der einen oder der anderen AusfUhrurgsform hängt im
wesentlichen von den konstruktiven Gegebenheiten ab und davon, ob die Sicherheitsvorrichtung
nachträglich in eine vorhandene Anlage zum Transport und Stapeln von Formsteinen
eingebaut werden soll oder konstruktiv von vornherein in einer neuen Anlage vorgesehen
werden soll. Im ül)rigen ist die beschriebene Sicherheitsvorrichtung selbstverständlich
nicht in ihrer Anwendung auf Stapelgreifer in Anlagen zum Transport und Stapeln
von Formstéinen begrenzt, sondern ist verwendbar bei jeder Art Hebezeug, bei denen
ähnliche Sicherheitsprobleme auftreten.
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Aus der vorangegangenen Beschreibung einer besonderen Ausführungsform
der Erfindung geht hervor, daß das erfindungswesentliche Merkmal darin liegt, mit
elektrischen Meßfühlern versehene elastische Zwischenglieder zwischen den zu Uberwachenden
Gegenstand und einem von dessen unerwünschten
oder gefährlichen
Bewegungen unabhängigem Fixpunkt anzuordnen. Hiervon ausgehend sieht man leicht,
daß die erfindungsgemäße-Vorrichtung auch sehr brauchbar ist, um hochaufgestapelte
Güter, z. B. Kisten gegen Umkippen zu überwachen, indem zwischen der obersten Kiste
und einem ortsfesten Bezugspunkt, etwa eine Gebäudewand, das elastiche Zwischenglied
mit den zugehörigen elektrischen Meßfühlern angeordnet wird. Ebenso kann auch ein
Gebäude, das z. B. auf nachgiebigem Untergrund gebaut ist, auf Lageveränderungen
kontrolliert werden.
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Die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung läßt sich also überall,
wo es auf einfache Montagemöglichkeiten und einfachen und doch wirksamen Aufbau
ankommt, mit großem Vorteil einsetzen.
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Alle in.den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere
die offenbarte räumliche Ausdehnung und konstruktive Ausgestaltung werden1 soweit
sie gegenuber dem Stand der Technik einzeln oder in Kombination neu sind, als erfindungswesentlich
beansprucht.