DE2263122A1

DE2263122A1 - Sicherheitsvorrichtung fuer einen kran

Info

Publication number: DE2263122A1
Application number: DE2263122A
Authority: DE
Inventors: Susumu Yamagishi
Original assignee: Unic Corp
Current assignee: Furukawa Unic Corp
Priority date: 1971-12-29
Filing date: 1972-12-22
Publication date: 1973-07-05
Also published as: US3854128A; JPS5413651B2; AU4977172A; JPS4872840A; DE2263122C3; FR2166087B1; AU448029B2; FR2166087A1; ZA728662B; GB1362110A; DE2263122B2

Description

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Unic Corporation, Tokyo / Japan

Sicherheitsvorrichtung für einen Kran

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsvorrichtung für einen Kran, welche in der Lage ist, den Betrieb des Kranes ständig auf eine eine Sicherheitslast überschreitende gehobene Last im Zusammenhang mit der Auslegerlänge und daher dem Arbeitsradius des Kranes zu überwachen.

In jüngster Zeit sind Kräne immer größer geworden, und es . haben sich daher aufgrund einer verzögerten Beurteilung oder Abschätzung durch den Bedienungsmann und einer falschen Be-

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tätigung wichtige zu lösende Probleme ergeben, welche insbesondere bei großen Kränen zu ernsten Unfällen führen können.

Um solche Unfälle zu vermeiden, ist es erforderlich, eine unerwartete über eine Sicherheitslast hinausgehende Last eines Krans zu überwachen und korrekte Daten zur Gewährleistung der Sicherheit zu erhalten.

Bekannte Kräne sind mit Alarmeinrichtungen ausgerüstet worden, welche bei abnormalen Verhältnissen eines einzigen Zustands wie einer überlastung oder einer Instabilität iii einer horizontalen Ebene ein Alarmsignal abgaben. In anderen primitiveren Fällen hat der Bedienungsmann die Sicherheitsbedingungen in bezug-auf Nennkurven des Kranes im Vergleich mit einzelnen Werten von gemessenen Neigungswinkeln des Auslegers, der Auslegerlänge und der gehobenen Lasten bestimmt. Bei diesen Verfahren können eine Erkennung gefährlicher Zustände oder die Bestätigung der Sicherheit nicht kontinuierlich durchgeführt werden, so daß der Wirkungsgrad im Betrieb auf einer geringeren Höhe bleiben muß.

Es sind auch Kräne bekannt, welche mit Einrichtungen zum kontinuierlichen Messen eines Neigungswinkels des Auslegers und einer Last bei konstanter Auslegerlänge ausgerüstet sind, d.h. ein Druckwert an einem Auslegerkran und ein Druckwert unter seiner Nennlast wurden stufenweise in angenäherte Spannungswerte umgesetzt, um eine automatische Bestimmung der Sicherheit zu ergeben. Bei dieser Anordnung war es jedoch erforderlich^ die genannten Einrichtungen immer dann einzustellen, wenn sich die Auslegerlänge während des Kranbetriebs änderte, so daß die Anordnung zu keiner bemerkenswerten Verbesserung im Wirkungsgrad bzw. derWirksamkeit des Kranes beitrug.

Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile dieser bekannten Vorrichtungen zu beseitigen und eine Sicherheitsvorrichtung für einen Kran zu schaffen, weld« mit einer vereinfachten Schalt-

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anordnung automatisch und kontinuierlich die Sicherheit im Kranbetrieb überprüfen kann, seitost wenn sich die Auslegerlänge ändert, und welche jede falsche Betätigung verhindern kann, um den Wirkungsgrad beim Betrieb des Kranes zu verbessern.

Dieses Ziel wird mit einer Sicherheitsvorrichtung für einen Kran erreicht, welche erfindungsgemäß eine Detektoreinrichtung zum Erfassen der Auslegerlänge als elektrisches Signal, eine Detektoreinrichtung für den Arbeitsradius zum Aufnehmen des Signals der Auslegerlänge und zum Erzeugen eines elektrischen Signals des Arbeitsradius als direktes Produkt des Signals der Auslegerlänge und eines Kosinussignals, welches durch Umsetzen des Neigungswinkels Q des Auslegers in der Detektoreinrichtung für den Arbeitsradius erhalten wird, eine Detektoreinrichtung zum Erfassen einer gehobenen Last als elektrisches Signal, eine Einrichtung zum Bestimmen einer Nennlast zum Umsetzen des von ihr aufgenommenen elektrischen Signals des Arbeitsradius in ein eine Nennlast entsprechend dem Arbeitsradius anzeigendes Signal, und eine Komparatoreinrichtung zum Vergleichen des die'Nennlast anzeigenden Signals mit dem die gehobene Last anzeigenden Signals zum Erzeugen eines Ausgangssignals für das Anhalten des Kranbetriebs oder Betätigen einer Alarmeinrichtung, wenn die gehobene Last gleich oder größer als die Nennlast ist, umfaßt.

Zweckmäßige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung ergeben sich aus den Ansprüchen.

Mit dem Ausdruck "Nennlast" wird hier eine Sicherheitslast bezeichnet, welche der tatsächlich auftretenden Auslegerlänge eines Kranes und daher dem Arbeitsradius des Kranes entspricht.

Mit der Erfindung wird eine Sicherheitsvorrichtung für einen Kran geschaffen, welche automatisch und kontinuierlich die Sicherheit im Kraribetrieb durch Vergleich einer tatsächlich gehobenen Last mit einer Nennlast und Berücksichtigung des Arbeitsradius erhalten aus der Auslegerlänge und dem Neigungswinkel des Aus-

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legers überprüft.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Darstellung des Prinzips der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung,

Pig. 2 ein Diagramm, welches ein Beispiel einer Nennlastkurve zeigt,

Fig. 5 eine schematische Seitenansicht eines Lastwagenkrans mit einer Sicherheitsvorrichtung entsprechend der Erfindung, und

Flg. 4 ein Schaltbild einer Ausführungsform der mit der Erfindung verwendeten Einrichtung zum Bestimmen einer Nennlast,

Fig. 1 zeigt ein Blocksehaltbild zur Darstellung der Prinzipien der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Gemäß dem Schaltbild setzt eine Detektoreinrichtung 1 für die Auslegerlänge die Größe der Auslegerlänge in ein elektrisches Signal L zum Erfassen der Auslegerlänge und eine Detektoreinrichtung 2 für den Arbeitsradius einen Auslegerneigungswinkel 0 in ein elektrisches Signal cos 0 um und gibt ein elektrisches Signal L cosö als Produkt des Signals cos© und des Signals L der Auslegerlänge erztugt in der Detektoreinrichtung 1 ab. Das Signal L cos© zeigt «t.n#n Arjpelfcs«· radius R eines Kranes an.

Eine Einrichtung 5 In Flg. 1 zum Bestimmen der Meipiluft; gi-bt ein Signal derNennlast W_Q * f (R) in Form einer elektrischen Spannung ab, welche der Länge des Arbelt sr ad luges <j$$ Kranes L cos© = R wie am Eingang der Einrichtung zum B^sfcjLiWifn der Nennlast aufgenommen entspricht. Eine Detejctoreinrlcliitung 4

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die gehobene Last setzt eine tatsächlich gehobene Last in ein elektrisches Signal Wj. um, welches zusammen mit dem Signal W_Q der Nennlast einer Komparatoreinrichtung 5 zugeführt wird., welche den positiven oder negativen Wert der Differenz W_Q-W_L unterscheidend erfaßt. Pur den Fall, daß das Signal W₁. der tatsächlich gehobenen Last gleich oder größer als Signal W_Q der Nennlast ist, d.h. W_Q- W₁= 0, erzeugt die Komparatoreinrichtung 5 ein Ausgangssignal , welches eine Alarmeinrichtung 6 oder eine Einrichtung zum Anhalten des Kranbetriebs betätigt.

Wenn das Signal W,- der tatsächlich gehobenen Last kleiner als das Signal W_Q der Nennlast ist, d.h. W_Q-W_L 0, erzeugt die Komparatoreinrichtung 5 kein Ausgangssignal, da die Alarmeinrichtung 6 oder Einrichtung zum Anhalten des. Kranbetriebs nicht betätigt werden muß.

Während die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung mit jedem Kran mit fester oder einstellbarer Auslegerlänge verwendet werden kann, soll dieErfindung im folgenden unter Bezugnahme auf einen Lastwagenkran mit eingebauter Sicherheitsvorrichtung erläutert werden.

Entsprechend Fig. 3 ist ein Lastwagen 7 mit einem Drehschlitten 8, Schwenkpunkten 9 für einen Ausleger, Einziehzylinder 10, einer Lastmeßzelle 11 zum Erfassen einer Last, einer Schnurr rolle 12, einem Potentiometer 13 zum Messen der Auslegerlänge, einem Hauptausleger 14 und einem Haken 15 ausgerüstet.

In der gezeigten Ausführungsform besteht die in Fig. 1 gezeigte Detektoreinrichtung 1 für die Auslegerlänge aus der Schnurrolle 12, welche eine Schnur entsprechend der Auslegerlänge abgibt, und einbezieht, dem als Drehpotentiometer ausgebildeten Potentiometer 13, welches die Auslegerlänge mit Hilfe der Schnurrolle 12 in einen elektrischen Widerstandswert umsetzt, und einem nicht gezeigten Verstärkerkreis mit Gegenkopplung, welcher den elektrischen Widerstandswert in ein elektrisches Spannungs-

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signal umsetzt. Mit dieser Anordnung wird die durch die Schnurrolle 12 erfaßte Auslegerlänge in eine elektrische Spannung etitisprechend dem elektrischen Signal L umgesetzt. Die Detektoreinriohtung 2 für den Arbeitsradius besteht aus einem nicht gezeigten Potentiometer, welches an dem Schwenkpunkt 9 befestigt ist, und dessen Widerstandswicklung Kosinusförmig gewickelt ist, während ein gleitender Abgriff des Potentiometers derart mit dem Hauptausleger 14 verbunden ist, daß der Drehwinkel des gleitenden Abgriffs proportional dem Neigungswinkel 9 des Auslegers ist. Wenn die Ausgangsspannung oder das Signal L von der Detektoreinrichtung 1 für die Auslegerlänge an die Enden der Widerstandswicklung des Potentiometers angelegt wird, erzeugt dieses ein Signal L cos9 , welches den Arbeitsradius darstellt, der aus dem Drehwinkel des gleitenden Abgriffs umgesetzt worden ist.

Die Detektoreinrichtung 4 für die angehobene Last umfaßt die konventionelle Lastmeßzelle 11, in welcher eine auf ein Drahtseil zum Heben tatsächlich wirkende Belastung in ein elektrisches Signal umgesetzt wird, welches einem nicht gezeigten Verstärker zugeführt wird, um ein Signal W_T einer elektrischen Spannung

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entsprechend der Last zu erhalten.

Die Einrichtung 3 zum Bestimmen der Nennlast besteht aus einer Schaltung wie in Fig. 4 gezeigt, um eii» Last kurv© Wq= f(R) wie z.B. die in Fig. 2 gezeigte Kurve zu erhalten, wo längs der Abszissenachse der Arbeitsradius R und längs der Ordinatenach.se die Last W aufgetragen ist. Die in Fig. 4 gezeigte Spannungsvers tärkersohaltung enthält «inta Operations- oder Funktionsverstärker mit Diodenschaltern zum Umschalten derVerstärkungsfaktoren entsprechend der Elngangsspannung oder dem Signal L cosO ß R. Wie aus Fig. 2 zu erkenn, ist der Verstärkungsfaktor im Bereich des Arbeitsradius von Null bis R₁ Null, da das Lastsignal W. konstait und gleich dem Nennlastsignal Wq ist, und die Verstärkungsfaktoren in den Bereichen R,, R₂, R- und R-, bis sind

^W2"^W1 ' ^W3"^W2 ^bzw*

R₂-R₁ R₅-R₂

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Die Komparatoreinrichtung 5 besteht aus z.B. einem Differenz-' verstärker, dessen.beiden Eingangsanschlüssen die Signale W„ und Wt zugeführt werden, um den positiven oder negativen Wert der Differenz dieser Signale festzustellen. Wenn das Signal W,. der tatsächlich gehobenen Last gleich oder größer als das Signal W„. der Nennlast ist, d.h. W_n-W₁. = 0, bewirkt ein Ausgang von dem Differenzverstärker, daß ein Relais der Alarmeinrichtung 6 zum Anhalten des Kranbetriebs betätigt und dessen Kontakte geschlossen werden, so daß ein Alarmlampe eingeschaltet wird, eine Alarmhupe ertänt oder der Betrieb des Krans abgeschaltet wird.

Wie oben beschrieben vermag die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung ständig kontinuierlich jede eine Nennlast übersteigende Last zu überwachen, während der Arbeitsradius des Krans über die weiten Bereiche der Auslegerlänge, der Neigungswinkel des Auslegers und die gehobene Last ohne Verwendung einer komplizierten elektronischen Schaltung berücksichtigt werden, so daß sich der Bedienungsmann des Krans ausschließlich dem Kranbetrieb widmen kann, ohne Zeit für die Überwachung der Sicherheit des Krans aufwenden zu müssen, so daß der Wirkungsgrad beim Betrieb des Krans beträchtlich verbessert werden kann.

Weiter wird das Problem verzögerter Beurteilung durch den Be*. dienungsmann, welches bei bekannten Kränen in jeder gefährlichen Situation auftritt gelöst, und wenn ein Bedienungsmann den Kran falsch betätigt, wird dieser automatisch in einen inoperativen Zustand gebracht, so daß jede durch eine Fehlfunktion bewirkte gefährlich Situation vermieden werden kann. Weiter kann die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung vorteilhaft mit jeder Art von Kränen mit festen oder einstellbaren Ausleger längen verwendet werden.

Während die Erfindung im Zusammenhang mit einer Ausführungsform gezeigt und besehrieben worden ist, versteht es sieh, daß sie

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nicht hierauf beschränkt ist, sondern daß verschiedene Änderungen und Modifikationen ohne Abweichen vom Gedanken und Bereich der Erfindung durchgeführt werden können.

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Claims

Patentansprüche

1. Sicherheitsvorrichtung für einen Kran, gekennzeichnet durch eine Detektoreinrichtung (1) zum Erfassen der Auslegerlänge als elektrisches Signal, eine Detektoreinrichtung (2) für den Arbeitsradius zum Aufnehmen des Signals der Auslegerlänge und zum Erzeugen eines elektrischen Signals des Arbeitsradius als direktes Produkt des Signals der Auslegerlänge und eines Kosinussignals, welches durch Umsetzen des Neigungswinkels θ des Auslegers in der Detektoreinrichtung für den Arbeitsradius erhalten wird, eine Detektoreinrichtung (4) zum Erfassen einer gehobenen Last als elektrisches Signal, eine Einrichtung (3) zum Bestimmen einer Nennlast zum Umsetzen des von ihr aufgenommenen elektrischen Signals des Arbeitsradius in ein eine Nennlast entsprechend dem Arbeitsradius anzeigendes Signal, und eine Komparatoreinrichtung (5) zum Vergleichen des die Nennlast anzeigenden Signals mit dem die gehobene Last anzeigenden Signals zum Erzeugen eines Ausgangssignals für das Anhalten des Kranbetriebs oder Betätigen einer Alarmeinrichtung (6), wenn die gehobene Last gleich oder größer als die Nennlast ist.

2. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Detektoreinrichtung (1) zum Erfassen der Auslegerlänge eine Schnurrolle (12) zum Abgeben und Zurückziehen einer Schnur entsprechend der Auslegerlänge, ein Drehpotentiometer (13), welches die Auslegerlänge mit Hilfe der Schnurrolle (12) in einen elektrischen Widerstandswert umsetzt, und eine Verstärkerschaltung mit Gegenkopplung umfaßt, welche den elektrischen Widerstandswert in ein elektrisches Spannungssignal umsetzt.

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3· Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Detektoreinrichtung (2) für den Arbeitsradius aus einem Potentiometer besteht, dessen Widerstandswicklung kosinusartig gewickelt ist und das einen gleitenden Abgriff aufweist, welcher mit dem Hauptausleger (14) derart verbunden ist, daß der Drehwinkel des gleitenden Abgriffs proportional dem Neigungswinkel Q des Auslegers ist, wobei das Potentiometer beim Anlegen der Ausgangsspannung der Detektoreinrichtung (1) zum Erfassen der Auslegerlänge als Signal L an den Enden seiner Widerstandswicklung ein Signal L cosO erzeugt, welches den Arbeitsradius darstellt, der von dem Drehwinkel des gleitenden Abgriffs abgeleitet und umgesetzt worden ist.

4. Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Detektoreinrichtung (4) für die gehobene Last eine Lastmeßzelle (11) aufweist, in welcher eine tatsächlich auf ein Drahtseil zum Heben wirkende Belastung in ein elektrisches Signal umgesetzt wird, welches einem Verstärker zum Erzielen einer elektrischen Spannung als Signal W. entsprechend der Last zugeführt wird.

5. Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung (3) zum Bestimmen der Nennlast einen Operationsverstärker und Diodenschalter zum Umschalten der Verstärkungsfaktoren entsprechend der Eingangsspannung L cos 0 « R₁ aufweist, wobei die Verstärkungsfaktoren entsprechend den jeweiligen Bereichen der Arbeitsradien

UU UU W .U

^W2 "l , ^W3 2 und ^W4 ^W3 sind. Rp-R| R-»—Rp Rj,-R-.

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6. Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet , daß die Koraparatoreinrichtung (5) aus einem Differenzverstärker besteht, dessen beiden Eingangsanschlüssen das Signal VL der gehobenen Last und ein Signal W_Q der Nennlast zum Bestimmen des positiven oder negativen Werts der Differenz dieser Signale W₀ und W. zugeführt werden, wobei der Differenzverstärker ein Ausgangssignal zum Betätigen der Alarmvorrichtung (6) erzeugt, wenn die gehobene Last gleich oder größer als die Nennlast ist.

7· Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch " gekennzeichnet , daß die Alarmvorrichtung (6) aus einem Relais besteht, welches durch das Ausgangssignal von dem Differenzverstärker zum Schließen seiner Kontakte betätigt wird, so daß eine Alarmlampe eingeschaltet wird, eine Alarmhupe ertönt oder der Betrieb des Krans angehalten wird.

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