DE2300057C3 - Krana usladungsgeber - Google Patents

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 Regeiungsgeber« von Agäikin, 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 besteh darin, daß er nicht gleichzeitig die Größe des Ausfahr zustandes des Kranauslegers und seinen Neigungswin ke! mißt, wodurch sein Einsatzbereich begrenzt ist.

Aus dem DT-Gbm 17 61 053 ist eine Überlasisiche rung für Kräne bekannt, bei der das Ausgangssigna eines Federdruck-Lastgebers und eines Pendel-Winkel gebers elektrisch miteinander verknüpft werden, urr eine elektrische, das Lastmoment kennzeichnende Grö ße zu bilden. Die Umwandlung des Auslegerwinkels ir eine elektrische Größe erfolgt ebenfalls mittels eine« Potentiometers.

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

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

Ausgehend von einer Ausbildung der eingangs beschriebenen Art wird zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß 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 hier 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 d'jrch 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 Kranausieger 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,

Fig.3 die Prinzipschaltung des Kranausladungsgebers,

Fig.4 die Gesamtansicht des mechanischen Teils

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des erfindungsgemäßen Kranausladungsgebers in einer anderen Ausfühmngsform und

F i g. 5 die Gesamtansicht des mechanischen Teils des eriindungsgcmäßen Kranausladungsgebers in einer dritten Ausführungsform.

In Fig.! ist der Kranausladongsgeber abgebildet. Der Ausladungsgeber enthält eine erste Eingangswelle 1, welche mechanisch mit einem Schirm 2 verbunden ist, der in Form einer Scheibe ausgebildet ist und auj zwei Abschnitten 3 und 4 besteht. Letztere liegen einander gegenüber, und ihre Profile werden durch symmetrisch gleiche Kurven mit veränderlichem Krümmungsradius gebüdet. Der Geber besitzt eine mit der ersten Eingangswelle I koaxiale zweite Eingangswelle 5, welche über eine einen Mitnehmer enthaltende Ver- ic bindung 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 10,11 von zwei Transformatorgebern befestigt, wobei die Kerne 8 und 9 des einen Transformatorgeber* derartig einander gegenüber und relutiv /um Abschnitt 3 des Schirms 2 liegen, daU dieser Abschnitt sich dauernd im Arbeitsluftspalt der Kerne 8 und 9 befindet. Die Kerne 10 und ti sind ebenfnlls relativ /um ihnen entsprechenden Abschnitt 4 des Schirms 2 so angeordnet, daß der erwähnte Abschnitt 4 sich (lauernd im Arbeitsluftspalt der Kerne 10 und Il 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, wahrend sich die Sekundärwicklungen 14 und 15 im Kern 9 beziehungsweise 10 befinden. Die Kerne 8 und 9 dienen als Magneiflußleiter 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 IZ 13. 14 und 15 mit den Kernen 8.9, ID und Il 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 Verbindung 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 5-Drahtseil 22 in Drehung versetzte Meßirommel 21 enthält, mit dem herausziehbaren Schuß 23 des Auslegers 19 verbunden.

In Fig.3 ist die elektrische Schaltung des Mittels zum Umwandeln des Drehungswinkels des bewegü- :< chen Schirms in ein elektrisches Signal abgebildet.

Die Schaltung enthält einen Generator für Sinusschwingungen 24, der mit einem Transistor 25 gemäß einer bekannten Dreipunktschaltung aufgebaut 151. 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 geschalte·, der mit zwei Dioden 27, mit Kondensatoren 28 und Widerständen gemäß einer bekannten Differentialschaltung aufge- ': baut ist. Zwei Stabilisaiorglimmröhrchen 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 Amplitudendotektors 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 Fig.4 ist eine andere Ausiührungsform 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 Eingangs welle 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 Ausfühmngsform des mecha nischen Ttils des Kranausladungsgebers, abgebildet.

Bei dieser Ausführungsform sind die beiden Abschnitte 3 und 4 des Schirms 2 in Form von kegelförmigen Raumspiralen ausgebildet, welche auf einer Hohl welle 33 aufgesetzt sind, die längs der ersten Eingangswelle 1 verschoben wird und mit letzterer durch eine Glehfeder 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 symmetri'ch zueinander auf einer gemeinsamen Achse.

Am Ende der Hohlwelle 33 befindet sich ein Gewinde 35, das dieselbe Steigung wie die Schraubenlinie hat, welche das Profi! 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 ist.

Bei der zweiten und dritten Ausführungsform 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 kranausiadungsgeber arbeitet folgendermaßen: Beim Senken oder Heben des Auslegers 19 (F 1 g. 2) veranlaßt die Änderung seines Netgungsv/mkeh über esn Übertragungswerk, welchem in Form der einen Mu-. nehmer enthaltenden Verbindung 18 ausgeführt ist eine Drehung der ersten Eingangszeile 1, die hierbei der: Sti.irm 2 (F 1 g. !) um einen proportionalen Winkel dreht. Die Verschiebung des herausziehbaren .Schusses 23 (F ig. 2) veranlaßt über das Drahtseil 22. die MeB- ^: iromme! 21 und das Untersetzungsgetriebe 20 eine Drehung der zweiten Eingangszeile 5 und folglich eine Drehung des Kragarmes 7 (F 1 g. 1). welcher dieKerne 8. 9. 10 und 11 tragt, um einen Winkc-L eier proportional

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der Änderung des Ausfahrzustandes des Kranauslegers ist. Dies hat zur Folge, daß der Schirm 2 sich in bezug auf die Kernpaare 8, 9 und 10, 11 um einen Winkel dreht, welcher der Kranausladung entspricht, die wiederum vom Neigungswinkel des Auslegers und der Größe seines Ausfahrzustandes abhängt.

Bei der in F i g. 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 tiefer 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 (Fig.3) induziert wird, besitzt eine Amplitude, «eiche 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 Emitterfolger 32 verwendet, von dem ein Nutzungssignal abgenommen wird, welches proportional der Ausladung des Kranauslegers 19 ist.

Die zweite, in F i g. 4 abgebildete 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 F i g. 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 mit der ortsfesten Mutter 36 steht, eine Ver Schiebung der Hohlwelle 33 zusammen mit den Abschnitten 3 und 4 des Schirms längs der ersten Eingangswelle 1. Da das Gewinde 35 und die Spirale der Abschnitte 3 und 4 dieselbe Steigung haben, werden beim Drehen der ersten Eingangswelle 1 die Abschnitte 3 und 4 (F i g. 5) des Schirms 2 im Arbeitsluftspalt der beiden Transformatorgeber mit den Kernen 8,9 und 10, 11 verschoben. Während z. B. der eine Abschnitt 3 allmählich in den Arbeitsluftspalt der Kerne 8 und 9 eintritt, tritt der andere Abschnitt 4 allmählich aus dem Arbeitsluftspalt des anderen Gebers, der aus den Kernen 10 und 11 besteht, heraus. Bei der Drehung der zweiten Eingangsweiie 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 des Neigungswinkels des Kranauslegers 19 als auch durch das Ausfahren desselben berücksichtigt. Das Mittel 16 (Fig. 1) zum Umwandeln der Drehung des beweglichen Glieds in ein elektrisches Signal arbeitet bei der 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 gehl.

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 (5)

Patentansprüche:

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 Drehwinkels des beweglichen Gliedes in ein elektrisches Signal zwei Transformatorgeber (8, 9 und 10, 11) umfaßt, deren Primärwicklungen (12 und 13) mit einem Generator (24) für Sinusschwingungen und deren Sekundärwicklungen (14 and 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, 11) 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 1 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 1 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).