DE2263122C3

DE2263122C3 - Sicherheitsvorrichtung fur einen Kran

Info

Publication number: DE2263122C3
Application number: DE2263122A
Authority: DE
Inventors: Susumu Tokio Yamagishi
Original assignee: Unic Corp
Current assignee: Furukawa Unic Corp
Priority date: 1971-12-29
Filing date: 1972-12-22
Publication date: 1980-02-14
Also published as: AU448029B2; FR2166087B1; US3854128A; JPS4872840A; AU4977172A; FR2166087A1; GB1362110A; DE2263122B2; JPS5413651B2; DE2263122A1; ZA728662B

Description

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 auf die Bewegung der Schnur ansprechendes Wendelpotentiometer (13), welches die Auslegerlänge in einen elektrischen Widerstandswert umsetzt, und eine Verstärkerschaltung mit Gegenkopplung umfaßt, welche den elektrischen Widerstandswert in ein elektrisches Spannungssignal umsetzt, welches das erste Signal (/^darstellt.

3. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung (2) zum Ermitteln des Arbeitsradius aus einem Potentiometer besteht, dessen Widerstandswicklung cosinusartig 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 (Θ) des Auslegers ist, wobei das Potentiometer beim Anlegen der Ausgangsspannung der Detektoreinrichtung (1) zum Erfassen der Auslegerlänge als erstes Signal (L) an den Enden seiner Widerstandswicklung das zweite Signal (L cos Θ) erzeugt, welches den Arbeitsradius darstellt, der von dem <<,ο Drehwinkel des gleitenden Abgriffs abgeleitet und umgesetzt worden ist.

4. Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprü-

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

5. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgenerator (3) zum Bestimmen der Nennlast einen Operationsverstärker und Diodenschalter zum Umschalten der Verstärkungsfaktoren entsprechend der Eingangsspannung (L cos Q-R) aufweist, wobei die Verstärkungsfaktoren entsprechend den jeweiligen Bereichen der Arbeitsradien

W₂ - W₁ W_s - W₂ 1-V₄ - Wi

R₂-Ri R₃ -R₂ R*-Ri

sind, und wobei R\ bis Ra Arbeitsradien und W, bis Wi entsprechende Nennlasten sind.

6. Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatoreinrichtung (5) aus einem Differenzverstärker besteht, dessen beiden Eingangsanschlüssen das vierte Signal (Wl) und das fünfte Signal (WO), zum Bestimmen des positiven oder negativen Werts der Differenz dieser Signale (Wo, Wl) zugeführt werden, wobei der Differenzverstärker als sechstes Signal das Überlastsignal (ÜL) zum Betätigen einer Alarmvorrichtung (6) erzeugt, wenn die gehobene Last gleich oder größer als die Nennlast ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsvorrichtung für einen Kran mit einer Detektoreinrichtung zum Erfassen der Auslegerlänge einschließlich einer Einrichtung zum Erzeugen eines ersten, der Auslegerlänge entsprechenden Signals, mit einer Detektoreinrichtung zum Ermitteln des Arbeitsradius, zur Aufnahme des ersten Signals und zum direkten Erzeugen eines dem Arbeitsradius entsprechenden zweiten elektrischen Signals, welches ein Produkt des ersten Signals und eines in der Detektoreinrichtung für den Arbeitsradius erzeugten, dem Auslegerneigungswinkel entsprechenden dritten Signals ist, mit einer Detektoreinrichtung zum Erfassen einer von der gehobenen Last abhängigen Größe einschließlich einer Einrichtung zum Erzeugen eines vierten elektrischen Signals, das der gehobenen Last entspricht, mit einem nach einer Polygonlinie arbeitenden Funktionsgenerator, und mit einer Komparatoreinrichtung zum Vergleichen von zulässiger und tatsächlicher Last.

Eine derartige Sicherheitsvorrichtung ist durch die DE-OS 18 10 639 bekanntgeworden. Dort ist der Funktionsgenerator einem Linear- und einem Winkelfunktionspotentiometer in Form eines Sinuspotentiometers nachgeschaltet. Verglichen werden Lastmoment und Grenzlastmoment, was einen erheblichen Schaltungsaufwand bedeutet.

Durch die DE-OS 18 07 260 ist weiter bekanntgeworden, zur Berechnung des Arbeitsradius ein Cosinuspotentiometer zu verwenden.

Bekannte Kräne sind weiter mit Alarmeinrichtungen ausgerüstet worden, welche bei abnormalen Verhältnis-

ses eines einzigen Zuslands wie einer Überlastung oder einer Instabilität in einer horizontalen Ebene ein Alarmsignal abgaben. In anderen Fallen hat der Bedienungsniann 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 eir.2 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 Spannungswerie 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. der Wirksamkeit des Kranes beitrug.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsvorrichtung für einen Kran der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welche einen einfachen und funktionssicheren Aufbau aufweist, eine automatisehe und kontinuierliche Oberprüfung der Sicherheit im Kranbetrieb ermöglicht, selbst wenn sich die Auslegerlänge ändert, und jede falsche Betätigung verhindern kann, um den Wirkungsgrad beim Betrieb des Kranes zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

a) daß der Funktionsgenerator zum Bestimmen der Nennlast und Erzeugen eines entsprechenden fünften Signals einen Operationsverstärker und Diodenschalter zum Umschalten des Verstärkungsfaktors entsprechend dem dem Arbeitsradius entsprechenden zweiten Signals enthält,

b) daß die gehobene Last unmittelbar gemessen wird und das vierte Signal ergibt,

c) daß sämtliche Signale elektrische Signale sind und das dritte Signal ein cos-Signal ist, und

d) daß in der Komparatoreinrichtung daj vierte und fünfte Signal zur Erzeugung eines Überlastsignals verglichen werden.

50

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht nur unerwartet einfach und funktionssicher im Aufbau, sondern auch besonders wirtschaftlich in der Herstellung.

Zweckmäßige Ausführungsformen bzw. Weiterbildüngen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 6.

Mit dem Ausdruck »Nennlast« wird hier eine Sicherheitslast bezeichnet, weiche der tatsächlich auftretenden Auslegerlänge eines Krans und daher dem Arbeitsradius des Kranes entspricht.

Mit der Erfindung wird daher eine Sicherheitsvorrichtung für einen Kran geschaffen, welche automatisch und kontinuierlich die Sicherheit im Kranbelrieb durch Vergleich einer tatsächlich gehobenen Last mit einer Nennlast unter Berücksichtigung des Arbeitsradius, erhalten aus der Auslegerlänge und dem Neigungswinkel des Auslegers, überprüft.

35

40

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

F i g. 1 ein Blockschaltbild zur Darstellung des Prinzips der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung,

F i g. 2 ein Diagramm, welches ein Beispiel einer Nennlastkurve zeigt,

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines Lastwagenkrans mit einer Sicherheitsvorrichtung entsprechend der Erfindung und

F i g. 4 ein Schaltbild einer Ausführungsform der mit der Erfindung verwendeten Einrichtung zum Bestimmen einer Nennlast

T-" i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild zur Darstellung der Prinzipien der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Gemäß dem Schaltbild setzt eine Detektoreinrichtung 1 zum Erfassen der Auslegerlänge die Größe der Auslegerlänge in ein erstes elektrisches Signal L zum Erfassen der Auslegerlänge und eine Detektoreinrichtung 2 zum Ermitteln des Arbeitsradius einen Auslegerneigungswinkel Θ in ein drittes elektrisches Signal cos θ um und gibt ein zweites elektrisches Signal L cos Θ als Produkt des Signals cos Θ und des Signals L ab. Das Signal L cos Θ zeigt einen Arbeitsradius R eines Krans an.

Ein Funktionsgenerator 3 in F i g. 1 zürn Bestimmen der Nennlast gibt ein fünftes Signal Wo = f(R) der Nennlast in Form einer elektrischen Spannung ab, welche der Länge des Arbeitsradius des Kranes L cos 0 = R, wie am Eingang der Einrichtung zum Bestimmen der Nennlast aufgenommen, entspricht Eine Detektoreinrichtung 4 für die gehobene Last setzt eine tatsächlich gehobene Last in ein viertes elektrisches Signal W/. um, welches zusammen mit dem fünften Signal IVo der Nennlast einer Komparatoreinrichtung 5 zugeführt wird, welche den positiven oder negativen Wert der Differenz Wo- Wl unterscheidend erfaßt. Für den Fall, daß das Signal Wl der tatsächlich gehobenen Last gleich oder größer als Signal Wo der Nennlast ist, d. h. Wo— WlSO, erzeugt die Komparatoreinrichtung 5 ein Überlastsignal ÜL, welches eine Alarmeinrichtung 6 oder eine Einrichtung zum Anhalten des Kranbetriebs betätigt.

Wenn das Signal W; der tatsächlich gehobenen Last kleiner als das Signal Wo der Nennlast ist, d. h. W₀- Wl >0, erzeugt die Komparatoreinrichtung 5 kein Überlastsignal ÜL 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 die Erfindung 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 Schnurrolle 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 Auslcgerlänge aus der Schnurrolle 12, welche eine Schnur entsprechend der Auslegerlänge abgibt, und einzieht, dem als Drehpotentiometer ausgebildeten Potentiometer 13, welches die Auslegerlänge mit Hilfe der Schnurrolle 12 in einen elektrischen Widerstandswert

umsetzt, und einem nicht gezeigten Verslärkungskreis mit Gegenkopplung, welcher den elektrischen Widerslandswerl in ein elektrisches Spannungssignnl umsetzt. Mit dieser Anordnung wird die durch die Schnurrolle 12 erfaßte Auslegerlänge in eine elektrische Spannung entsprechend dem elektrischen Signal L umgesetzt. Die Detektoreinrichtung 2 für den Arbeitsradius besieht aus einem nicht gezeigten Potentiometer, welches an dem Schwenkpunkt 9 befestigt ist, und dessen Widerstandswicklung cosinusförmig gewickelt ist, während ein gleitender Abgriff des Potentiometers derart mit dem Hauptausleger 14 verbunden ist, daß der Drehwinkel des gleitenden Abgriffs proportional dem Neigungswinkel Θ 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, erzeug! dieses ein Signal L cos Θ, 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 Wl einer elektrischen Spannung entsprechend der Last zu erhalten.

Der Funktionsgenerator 3 zum Bestimmen der Nennlast besteht aus einer Schaltung wie in Fig.4 gezeigt, um eine Lastkurve Wq = f(R) wie z.B. die in Fig. 2 gezeigte Kurve zu erhalten, wo längs der Abszissenachse der Arbeitsradius R und längs der Ordinatenachse die Last W aufgetragen ist. Die in Fig.4 gezeigte Spannungsverstärkerschaltung enthält einen Operationsverstärker mit Diodenschaltern zum Umschalten der Verstärkungsfaktoren entsprechend der Eingangsspannung oder dem Signal Leos Θ = R. Wie aus F i g. 2 zu erkennen, ist der Verstärkungsfaktor im Bereich des Arbeitsradius von Null bis Rt konstant, da das Lastsignal W] konstant und gleich dem Nennlastsignal W₀ ist, und die Verstärkungsfaktoren in den Bereichen R\, /?2, Rj und Ri bis /?4 sind

Iy₂ - PV₁
R₂-R₁

Wi - W₁ M₄ -

R₃-R₂ ^ZW' R₄.'-

Die Nennlast IVo wird als Funktion des Arbeitsradius R= L cos θ durch Verwendung der in F i g. 4 dargestellten Schaltung bestimmt. Der nach einer Polygonlinie arbeitende Funktionsgenerator der Fig.4, der aus Dioden, Widerständen und einer Recheneinheit besteht, arbeitet in einer Weise, die Fachleuten bekannt und in verschiedenen Handbüchern über Elektronik beschrieben ist. Der Funktionsgenerator ist so konstruiert, daß er bei der Aufnahme einer R= L cos Θ entsprechenden Eingangsspannung eine der Nennlast Wo entsprechende Ausgangsspannung erzeugt.

Nennlasten, die Ru R2 und R3 entsprechen, sind W₁, VV^ und W3.

Aufgrund des glättenden Effektes der Dioden ändert sich die Polygonlinie in eine glatte Kurve, um die Genauigkeit der Näherungswerte zu verbessern.

Die Komparatoreinrichtung 5 besteht aus z. B. einem Differenzverstärker, dessen beiden Eingangsanschlüssen die Signale Wo und Wt zugeführt werden, um den positiven oder negativen Wert der Differenz dieser Signale festzustellen. Wenn das Signal W/_ der talsächlich gehobenen Last gleich oder größer als das Signal VV₀ der Nennlast ist, d.h. W₀-VVtSO, bewirkt ein Überlastsignal Öl. von dem Differenzverstärker, daß ein Relais der Alarmeinrichtung 6 zum Anhalten des Kranbetriebs betätigt und dessen Kontakte geschlossen werden, so daß eine Alarmlampe eingeschaltet wird.

eine Alarmhupe ertönt oder der Betrieb des Krans abgeschaltet wird.

Wie oben beschrieben vermag die beschriebene 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 Kranbelrieb widmen kann, ohne Zeit für die Überwachung der Sicherheit des Krans aufwenden zu müssen. Der Wirkungsgrad beim Betrieb des Krans kann so beträchtlich verbessert werden.

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

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

30 Patentansprüche:

1. Sicherheitsvorrichtung für einen Kran mit einer Detektoreinrichtung zum Erfassen der Auslegerlänge einschließlich einer Einrichtung zum Erzeugen eines ersten, der Auslegerlänge entsprechenden Signals, mit einer Detektoreinrichtung zum Ermitteln des Arbeitsradius, zur Aufnahme des ersten Signals und zum direkten Erzeugen eines dem Arbeitsradius entsprechenden zweiten elektrischen Signals, welches ein Produkt des ersten Signals und eines in der Detektoreinrichtung für den Arbeitsradius erzeugten, dem Auslegerneigungswinkel entsprechenden dritten Signals ist, mit einer Detektoreinrichtung zum Erfassen einer von der gehobenen Last abhängigen Größe einschließlich einer Einrichtung zum Erzeugen eines vierten elektrischen Signals, das der gehobenen Last entspricht, mit einem nach einer Polygonlinie arbeitenden Funktionsgenerator, und mit einer Komparatoreinrichtung zum Vergleichen von zulässiger und tatsächlicher Last, dadurch gekennzeichnet,

a) daß der Funktiosgenerator (3) zum Bestimmen der Nennlast und Erzeugen eines entsprechenden fünften Signals (Wo) einen Operationsverstärker und Diodenschalter zum Umschalten des Verstärkungsfaktors entsprechend dem dem Arbeitsradius entsprechenden zweiten Signal (L cos Θ) enthält,

b) daß die gehobene Last unmittelbar gemessen wird und das vierte Signal (Wl)ergibt,

c) daß sämtliche Signale elektrische Signale sind und das dritte Signal (cos Θ) ein cos-Signal ist, und

d) daß in der Komparatoreinrichtung (5) das vierte und fünfte Signal (W/., Wo) zur Erzeugung eines Überlastsignals (WJ verglichen werden.