DE2300057B2

DE2300057B2 - Krana usladu ngsgeber

Info

Publication number: DE2300057B2
Application number: DE2300057A
Authority: DE
Inventors: Walentin Nikolajewitsch Topki Kemerowskoj Oblasti Gontar'; Leonid Fomitsch Gontscharewitsch; Alexej Pawlowitsch Lebedew; Karl Wladimirowitsch Pruss; Sawelij Solomonowitsch Schtschedrowizkij
Original assignee: WSESOJUSNY NAUTSCHNO-ISSLEDOWATELSKIJ INSTITUT STROITELNOWO I DOROSCHNOWO MASCHINOSTROJENIJA MOSKAU
Current assignee: WSESOJUSNY NAUTSCHNO-ISSLEDOWATELSKIJ INSTITUT STROITELNOWO I DOROSCHNOWO MASCHINOSTROJENIJA MOSKAU
Priority date: 1971-12-31
Filing date: 1973-01-02
Publication date: 1975-09-11
Also published as: SU414180A1; SE366968B; IT974771B; FR2170651A5; DE2300057A1; GB1381560A

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kranausladungsgeber mit einem beweglichen Glied, welches mechanisch mit der Gebereingangswelle verbunden ist, die beim Ändern des Auslegerneigungswinkels gedreht wird, und mit einem Mittel zum Umwandeln des Drehungswinkels des beweglichen Gliedes in ein elektrisches Signal. Eine solche Ausbildung ist aus der Veröffentlichung »Überwachungs- und Regelungsgeb r. -mAgäikin, Kostin und Kusznezow, Maschinenbau, Moskau 1965, S. 30 f, bekannt.

Als bewegliches Glied dient bei dieser bekannten Ausbildung ein Kurvenkörper, welcher durch ein Hebelgestänge mit dem Mittel zum Umwandeln des Drehungswinkels des beweglichen Gliedes in ein elektrisches Signal verbunden ist. Dieses Mittel ist ein Potentiometer.

Nachteilig ist dabei, daß die Genauigkeit, mit der die Kranausladung gemessen wird, vom Zustand des Kurvenkörpers, des Hebelgestänges und des Potentiometers selbst abhängt, die mechanischer Abnutzung unterliegen sowie ungenügend zuverlässig und haltbar sind.

Ein anderer Nachteil des bekannten Gebers besteht darin, daß er nicht gleichzeitig die Größe des Ausfahrzustandes des Kranauslegers und seinen Neigungswinkel mißt, wodurch sein Einsatzbeieich begrenzt ist

Aus dem DT-Gbm 17 61 053 ist eine Überlastsicherung für Kräne bekannt bei der das Ausgangssignal eines Federdruck-Lasigebers und eines Pendel-Winkelgebers elektrisch miteinander verknüpft werden, um eine elektrische, das Lastmoment kennzeichnende Größe zu bilden. Die Umwandlung des Auslegerwinkels in eine elektrische Größe erfolgt ebenfalls mittels eines Potentiometers.

Ein gemeinsamer Nachteil der bekannten Geber ist die niedrige Größe des A lsgangssignalpegels des Potentiometers, wodurch es erforderlich wird, dieses Signal zu verstärken. Dies erfordert zusätzliche Energie und zusätzlichen Aufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der erwähnten Nachteile einen konstruktiv einfachen und zuverlässigen Kranausladungsgeber zu schaffen, bei dem ohne Verwendung von elektromechanischen Kontakten ein großer Meßbereich ermöglicht wiru.

Ausgehend von einer Ausbildung der eingangs be schriebenen Art wird zur Lösung dieser Aufgabe erfin dungsgemäß vorgeschlagen, daß das Mittel zum Umwandeln des Drehwinkels des beweglichen Gliedes in ein elektrisches Signal zwei Transformatorgeber umfaßt, deren Primärwicklungen mit einem Generator für Sinusschwingungen und deren Sekundärwicklungen mit einem Detektorkreis verbunden sind, und daß das bewegliche Glied als metallischer Schirm ausgebildet ist. der den beiden Transformatorgebern zugeordnete in deren Arbeitsluftspalte ragende Abschnitte aufweist, wobei durch die Drehung des Schirmes die induktive Kopplung der Wicklungen der beiden Transformatorgeber gegensinnig geändert wird.

Das nier benutzte Prinzip ist grundsätzlich, z. B. aus dem »Handbuch für elektrisches Messen mechanischer Größen« von C. Rohrbach. Düsseldorf, 1967, S. 191 f, bekannt wo ein Transformatorgeber beschrieben ist bei dem eine Kopplungsänderung zwischen Generator- und Detektorwicklung durch Verschieben eines metallischen Schirms im Arbeitsluftspalt bewirkt wird.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die beiden Transformatorgeber koaxial mit dem Schirm so schwenkbar befestigt und mit dem Kranausleger verbunden sind, daß sie beim Ausfahren des Kranauslegers relativ zum Schirm bewegt werden. Hierdurch ist bei einem Teleskopkran das Messen der Kranausladung bei gleichzeitiger Änderung des Neigungswinkels des Auslegers und der Größe seines Ausfahrzustandes möglich.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen des vorliegend vorgeschlagenen Kranausladungsgebers ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung werden nachfolgend drei Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Gesamtansicht mit Teilausschnitt des erfindungsgemäßen Kranausladungsgebers,

F i g. 2 die Gesamtansicht der Verbindung des erfindungsgemäßen Kranausladungsgebers mit dem Kranausleger in schematischer Darstellung,

F i g. 3 die Prinzipschaltung des Kranausladungsgebers,

Fig.4 die Gesamtansicht des mechanischen Teils

des erfindungsgemäßen Kranausladungsgebers in einer anderen Ausführungsform und

Fig-5 die Gesamtansicht des mechanischen Teils des erfindungsgemäßen Kranausladungsgebers in einer dritten Ausführungsform.

In Fig. 1 ist der Kranausladungsgeber abgebildet Der Ausladungsgeber enthält eine eiste Eingangswelle 1, welche mechanisch mit einem Schirm 2 verbunden ist der in Form einer Scheibe ausgebildet ist und aus zwei Abschnitten 3 und 4 besteht Letztere liegen ein- it ander gegenüber, und ihre Profile werden durch symmetrisch gleiche Kurven mit veränderlichem Krümmungsradius gebildet Der Geber besitzt eine mit der ersten Eingangswelle 1 koaxiale zweite Eingangswelle 5. welche über eine einen Mitnehmer enthaltende Verbindung 6 mit einem Kragarm 7 verbunden ist der so befestigt ist daß er sich um die Achse der Welle 1 drehen kann. Am Kragarm 7 sind Kerne 8,9 und 10, f 1 von zwei Transformatorgebern befestigt wobei die Kerne 8 und 9 des einen Transformatorgebers derartig einander gegenüber und relativ zum Abschnitt 3 des Schirms 2 liegen, daß dieser Abschnitt sich dauernd im Arbeitsluftspalt der Kerne 8 und 9 befindet. Die Kerne 10 und 11 sind ebenfalls relativ zum ihnen entsprechenden Abschnitt 4 des Schirms 2 so angeordnet, daß der erwähnte Abschnitt 4 sich dauernd im Arbeitsluftspalt der Kerne 10 und 11 befindet. Als Kerne 8.9,10 und U werden ferromagnetische Mantelkerne verwendet, wobei in den Kernen 8 und 11 die Primärwicklungen 12 und 13 eingesetzt sind, während sich die Sekundärwicklungen 14 und 15 im Kern 9 beziehungsweise 10 befinden. Die Kerne 8 und 9 dienen als Magnetflußleiter für die induktiv gekoppelten Wicklungen 12 und 14, während die Kerne 10 und 11 demselben Zweck bei den induktiv gekoppelten Wicklungen 13 und 15 dienen. Die Wicklungen 12,13,14 und 15 mit den Kernen 8,9.10 und 11 gehören zur Schaltung eines Mittels 16 zum Umwandeln der Drehung des beweglichen Schirmes 2 und damit der Kranausladung in ein elektrisches Signal. Der gesamte Geber befindet sich in einem Gehäuse 17, welches Lager mit Dichtungen für die Eingangswellen 1 und 5 sowie für den elektrischen Geberanschluß besitzt.

F i g. 2 enthält in schematischer Darstellung die Vert ndung des Kranausladungsgebers mit dem Kranausleger.

Die erste Eingangswelle 1 des Gebers ist über eine einen Mitnehmer enthaltende Verbindung 18 mit dem Kranausleger 19 verbunden. Die zweite Eingangswelle 5 des Gebers ist über ein Übertragungswerk, welches ein Untersetzungsgetriebe 20 und eine durch ein s° Drahtseil 22 in Drehung versetzte Meßtrommel 21 enthält, mit dem herausziehbaren Schuß 23 des Auslegers 19 verbunden.

In F i g. 3 ist die elektrische Schaltung des Mittels zum Umwandeln des Drehungswinkels des beweglichen Schirms in ein elektrisches Signal abgebildet.

Die Schaltung enthält einen Generator für Sinusschwingungen 24. der mit einem Transistor 25 gemäß einer bekannten Dreipunktschaltung aufgebaut ist. In den Kreis dieses Generators 24 sind die Wicklungen 12 und 13 geschaltet welche induktiv mit den Wicklungen 14 und 15 gekoppelt sind. Letztere sind in die Schaltung 26 eines Amplitudendetektors geschaltet, der mit zwei Dioden 27, mit Kondensatoren 28 und Widerständen 29 gemäß einer bekannten Oifferentialschaltung aufgebaut ist. Zwei Stabilisatorglimmröhrchen 30 und 31 am Eingang der elektrischen Schaltung dienen zum Stabilisieren der Speisespannung, während ein Emitterfolger

32, welcher gemäß einer bekannten Schaltung aufgebaut und zum Aufeinanderabstimmen der vorliegenden elektrischen Schaltung mit den folgenden Stufen bestimmt ist an den Ausgang des Amplitudendetektors 26 angeschlossen ist

Die Pole der Gleichspannungsquelle sind durch die Zeichen » + « und »-« gekennzeichnet während das Ausgangssignal an den Punkten A und B abgenommen wird.

In F i g. 4 ist eine andere Ausführungsform des mechanischen Teils des Kranausladungsgebers abgebildet Hier sind die beiden Abschnitte 3 und 4 des Schirms 2 auch in Form von Scheiben ausgebildet diese sind aber in zwei parallelen Ebenen so angeordnet daß ihre Profile (welche ebenfalls durch deckungsgleiche Kurven mit veränderlichem Krümmungsradius umschrieben werden) entgegengesetzt zueinander orientiert sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Scheiben exzentrisch mit der gleichen Exzentrizität in bezug auf die gemeinsame Drehachse (der Welle 1) angeordnet Die beiden Abschnitte 3 und 4 sind auf der ersten Eingangswelle 1 befestigt während die Kerne 8.9,10 und 11 an dem Kragarm 7 so angebracht sind, daß sie sich um die Welle 1 drehen können.

In F i g. 5 ist die dritte Ausführungsform des mechanischen Teils des Kranausladungsgebers abgebildet.

Bei dieser Ausführjngsform sind die beiden Abschnitte 3 und 4 des Schirms 2 in Form von kegelförmigen Raumspiralen ausgebildet welche auf einer Hohlwelle 33 aufgesetzt sind, die längs der ersten Eingangswelle 1 verschoben wird und mit letzterer durch eine Gleitfeder 34 verbunden ist, wodurch ermöglicht wird, die Hohlwelle 33 längs der Eingangswelle 1 zu verschieben. Das Profil der beiden Abschnitte 3 und 4 wird durch eine Schraubenlinie mit gleichem Drehsinn und konstanter Steigung umschrieben, wobei aber die Kegelspitzen der Raumspiralen einander gegenüberliegen, d. h.. die beiden Abschnitte 3 und 4 liegen symmetrisch zueinander auf einer gemeinsamen Achse.

Am Ende der Hohlwelle 33 befindet sich ein Gewinde 35, das dieselbe Steigung wie die Schraubenlinie hat, welche das Profil der Abschnitte 3 und 4 umschreibt. Das Gewinde 35 ist mit einer ortsfesten Mutter 36 verbunden. Der Kragarm 7" mit den an ihm befestigten Kernen 8,9, 10 und 11 ist mit einer Gewindebuchse 37 versehen, welche auf einem Gewinde 38 drehbar ist, dessen Steigung gleich der des Gewindes 35 «t

Bei der zweiten und dritten Ausführungsforin ist der mechanische Teil des Kranausladungsgebers mit dem Kranausleger ebenso wie bei der ersten, in F i g. 2 abgebildeten Ausführungsform verbunden, während die Schaltung des Mittels 16 (F i g. 1) zum Umwandeln der Drehung des beweglichen Gliedes in ein elektrisches Signal bei allen drei Ausführungsformen dieselbe wie die in F i g. 3 abgebildete ist.

Der Kranausladungsgeber arbeitet folgendermaßen: Beim Senken oder Heber des Auslegers 19 (F i g. 2) veranlaßt die Änderung seines Neigungswinkels übe* ein Übertragungswerk, welches in Form der einen Mi'.-nehmer enthaltenden Verbindung 18 ausgeführt ist oine Drehung der ersten Eingangswelle I. die hierbei den Schirm 2 (F i g. 1) um einen proportionalen Winkel dreht. Die Verschiebung des herausziehbaren Schusses 23 (F i g. 2) veranlaßt über das Drahtseil 22, die Meßtrommel 21 und das Untersetzungsgetriebe 20 eine Drehung der zweiten Eingangswelle 5 und folglich eine Drehung des Kragarmes 7 (Fig. 1), welcher dieKerne 8,9,10 und 11 trägt, um einen Winkel, der proportional

dei Änderung des Aüsfahrzustatides des Kranauslegers ist. Dies hat zur Folge,¹ daß der Schirm 2 sich in bezug auf die Kerhpaare 8l 9 und 10, ti um einen Winkel dreht, weicher der Kranausladung entspricht, die wiederum vom Neigungswinkel des Auslegers und der Größe seines Ausfährzustandes abhängt.

Beider in Fig I abgebildeten Ausführungsform des mechanischen Teils des Gebers ist eine Drehung des Schirms 2 in bezug auf die Kerne 8, 9. 10 und 11 im Bereich bis zu 180° möglich, da der Schirm 2 in Form einer Scheibe ausgeführt ist.

Da die Abschnitte 3 und 4 des Schirms 2 einander gegenüberliegen, tritt bei der Drehung des Schirms 2 der Abschnitt 3 liefer in den Arbeitsluftspalt des Transformatorgebers mit den Kernen 8 und 9 ein. während der zweite Abschnitt 4 um dasselbe Maß aus dem Arbeitsluftspalt des Transformatorgebers, der aus den Kernen 10 und 11 besteht heraustritt, wobei auf diese Weise die induktive Kopplung eines jeden der Wicklungspaare 12,14 und 13,15 gegensinnig geändert wird. Die sinusförmige Spannung, welche in den Sekundärwicklungen 14 und 15 (F i g. 3) induziert wird, besitzt eine Amplitude, welche von der Lage des Schirms 2 im Arbeitsluftspalt zwischen den Kernen 8. 9 und 10, 11 abhängt. Weiterhin wird diese Spannung durch den Detektor 26 gleichgerichtet und geglättet. Am Ausgang des Detektors 26 entsteht eine gleichgerichtete und geglättete Spannung, welche gleich der Differenz der Signale von den Sekundärwicklungen 14 und 15 ist. Das Eingangssignal des Kranausladungsgebers hat immer dieselbe Richtung (die Kranausladung ist immer positiv), und folglich besitzen die diesem Eingangssignal entsprechenden Ausgangsspannungen unveränderliche Polarität Es wird, um ein stärkeres Ausgangssignal zu erhalten, der Emitterfolge»· 32 verwendet von dem ein Nutzungssignal abgenommen wird, welches proportional der Ausladung des Kranauslegers 19 ist

Die zweite, in F i g. 4 abgebiSdete Ausführungsform des mechanischen Teils des Gebers ermöglicht es. den Arbeitswinkel beim Drehen des Schirms 2 auf 360° zu vergrößern, da die Abschnitte 3 und 4 des Schirms 2 in parallelen Ebenen liegen. Im übrigen arbeitet der Geber ebenso wie der oben beschriebene.

Die dritte, in Fig.5 abgebildete Ausführungsform des mechanischen Teils des Gebers ermöglicht es. einen Arbeitswinkel beim Drehen des Schirms 2 von über 360° zu erhalten. Beim Drehen der Hohlwelle 33 zusammen mit der ersten Eingangswelle 1 veranlaßt das Gewinde 35 der Hohlwelle 33. welches in Wechselwirkung ash der ortsfesten Mutter 36 steht, eine Ver- so Schiebung der Hohlwelle 33 zusammen mit den Abschnitten 3 und 4 des Schirms längs der ersten Ein gangs welle 1. Da das Gewinde 35 und die Spirale dei Abschnitte 3 und 4 dieselbe Steigung haben, werder beim Drehen der ersten Eingangswelle 1 die Abschnitte 3 und 4 (F i g. 5) des Schirms 2 im Arbeitsluftspalt dei beiden Transformatorgeber mit den Kernen 8,9 und 10 11 verschoben. Während z. B. der eine Abschnitt 3 all mählich in den Arbeitsluftspalt der Kerne 8 und 9 ein tritt, tritt der andere Abschnitt 4 allmählich aus dem Arbeitsluftspalt des anderen Gebers, der aus den Ker nen 10 und 11 besteht heraus. Bei der Drehung der zweiten Eingangswelle 5, die direkt mit der Meßtrommel 21 (F i g. 2) verbunden ist welche beim Herausziehen des Schusses 23 gedreht wird, wird auch der Kragarm 7" mit den an ihm befestigten Kernen 8, 9,10 und 11 mit Hilfe der Buchse 37 auf dem Gewinde 38 gedreht, wobei er gleichzeitig eine Fortbewegung längs der Hohlwelle 33 ausführt.

Als Folge hiervon wird die Änderung der Ausladung des Auslegers 19 (F i g. 2) sowohl durch das Ändern de: Neigungswinkels des Kranauslegers 19 als auch durch das Ausfahren desselben berücksichtigt. Das Mittel Ii (F i g. 1) zum Umwandeln der Drehung des beweglichen Glieds in ein elektrisches Signal arbeitet bei dei zweiten und dritten Ausführungsform des mechanischen Teils des Gebers ebenso wie bei der ersten Ausführungsform.

Der erfindungsgemäße Kranausladungsgeber kann zum Überwachen der Kranausladung, die vom Neigungswinkel des Auslegers und von der Größe seines Ausfahrzustandes abhängt und auch bei Überlastabschaltvorrichtungen sowie beim Bestimmen der Lage der Arbeitsorgane von Maschinen verwendet werden.

Der erfindungsgemäße Kranausladungsgeber arbeitet mit großer Meßgenauigkeit da das Zusammenwirken von Schirm und Transformatorgeber ohne jede Reibung geschieht und die Umwandlung des Drehungswinkels in ein elektrisches Signal durch das Mittel 16 ohne mechanisch bewegte Kontakte vor sich geht

Hinzu kommt daß durch die Formgebung des Schirms 2 mit zwei Abschnitten 3 und 4. sei es in Form von zwei Scheiben, sei es in Form von zwei kegelförmigen räumlichen Spiralen, leicht ein großer Meßbereich des Gebers verwirklicht werden kann.

Schließlich kann mittels des Detektorkreises 26 bei geringer Energieaufnahme und ohne Notwendigkeit zusätzlicher Verstärker ein unmittelbar brauchbares Ausgangssignal von bis etwa 10 V gewonnen werden, was weiterhin die Genauigkeit und Empfindlichkeit des Gebers erhöht

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Paten tanspirüche:

1. Kranausladungsgeber mit einem beweglichen Glied, welches mechanisch mit der Gebereingangswelle verbunden ist. die beim Ändern des Auslegerneigungswinkels gedreht wird, und mit einem Mittel zum Umwandeln des Drehungswinkels des beweglichen Gliedes in ein elektrisches Signal, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Umwandein des Drehwinkeis des beweglichen Gliedes in ein elektrisches Signal zwei Transformatorgeber (8, 9 und 10. 111) umfaßt, deren Primärwicklungen (12 und 13) mit einem Generator (24) für Sinusschwingungen und deren Sekundärwicklungen (14 und 15) mit einem Detektorkreis (26) verbunden sind, und daß das bewegliche Glied als metallischer Schirm (2) ausgebildet ist, der den beiden Transformatorgebern zugeordnete in deren Arbeitsluftspalte ragende Abschnitte (3 und 4) aufweist wobei durch die Drehung des Schirmes die induktive Kopplung der Wicklungen der beiden Transformatorgeber gegensinnig geändert wird.

2. Geber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Transformatorgeber (8,9 und 10. H) koaxial mit dem Schirm (2) so schwenkbar befestigt und mit dem Kranausleger verbunden sind, daß sie beim Ausfahren des Kranauslegers (19) relativ zum Schirm bewegt werden.

3. Geber nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschnitte (3 und 4) des Schirms (2) Scheiben in parallelen Ebenen mit entgegengesetzter Orientierung ihrer Profile sind (F ig. 4).

4. Geber nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschnitte (3 und 4) des Schirms (2) symmetrische Hälften einer Scheibe sind (F ig. 1).

5. Geber nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschnitte (3 und 4) des Schirms (2) in Form von räumlichen Spiralen ausgeführt und symmetrisch zueinander auf einer Achse angeordnet werden (F i g. 5).