DE2350904A1

DE2350904A1 - Vorrichtung zur angabe des betriebsradius und der laenge des auslegers eines krans

Info

Publication number: DE2350904A1
Application number: DE19732350904
Authority: DE
Inventors: Martin Wayne Hamilton
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1972-10-12
Filing date: 1973-10-10
Publication date: 1974-04-18
Also published as: IT995774B; CA1000856A; US3833932A; FR2202842B1; FR2202842A1

Description

7S00 Esslingen (Neckar), FabrikstraBe 24, Postfach 348

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Eaton Corporation, 1QO Erieview Plaza_g Cleveland, Ohio 44114, USA

Vorrichtung zur Angabe des Betriebsradius und der Länge des Auslegers eines Krans

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Angabe des Betriebsradius und der Länge des Auslegers eines Krans mit einem in der Länge und der Winkellage verstellbaren Ausleger=,

Es sind in der Praxis eine Reihe von Vorrichtungen bekannt, die es gestatten, den Lastwinkel und die Neigung. des Kranauslegers zu überwachen und die auf die Belastung ' ansprechende Zellen enthalten» Diese Vorrichtungen geben ein Warnsignal ab-sowie vorbestimmte Grenzwerte der Belastung überschritten werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde^ eine Vorrichtung sur Angabe und Überwachung des Betriebsradius und der Länge des Auslegers eines Krans zu schaffen, die sich durch einen einfachen betriebssicheren Aufbau auszeichnet und die eine laufende Anzeige des Betriebsradius und der Auslegerläng® gestattet, während bei Überschreitung der vorgegebenem Grenswerte Warnsignale abgegeben itrerden_o

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet„ daß der- Ausleger ■einen ersten, ein für die Winkellage des Auslegers besüg-

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lieh- der Horizontalen kennzeichnendes Signal cos "Θ abgebenden Messwertgeber trägt und dem Messwertgeber eine auf die Länge des Auslegers eingestellte Schaltanordnung zugeordnet ist, der das Signal des Messwertgebers zugeführt wird und durch die daraus ein Äusgangssignal L cos θ abgeleitet wird_f das proportional der Länge der Projektion des Auslegers auf die Horizontale ist.

Der erfindungsgemäße Gedanke besteht darin, daß im Prinzip ein Rechner vorgesehen wird, der kontinuierlich die mathematische Gleichung des Betriebsradius des Krans in Abhängigkeit von dem Winkel des Auslegers und der Auslegerlänge wie auch des Versatzes der Schwenkachse des Auslegers zu der vertikalen Drehachse des Kranes löst. Der cos des Winkels des Auslegers wird von·einem pendelgesteuerten cos - Potentiometer geliefert, das ein dem cos des Winkels des Auslegers entsprechendes Äusgangssignal abgibt. Ein der Auslegerlänge zugeordneter Messwertwandler erzeugt eine Ausgangsgröße, die ständig die Länge des Auslegers überv/acht und die mit dem cos θ Signal kombiniert wird. Der Betriebsradius des Auslegers wird ständig von einem Anzeige- oder Messgerät angezeigt, während ein vorgesehenes Warn- oder Alarmsystem in der Weise mit Eingangsgrößen versorgt wird, daß beim Auftreten gefährlicher Betriebssustände Warnsignale abgegeben werden« Ausserdem können Schaltmittel vorhanden sein, die es gestatten, die Betriebsradius - Anzeige in eine Auslegerlängen-Anzeige umzuwandeln _f wenn dies zweckmässig ist.

Weitere vorteilhafte Merkmale und Eigenschaften des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eiaes in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles.

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der Zeichnung zeigern

Fig_o 1 einen Kran mit einer Erfindung in schematischer Darstellung in einer Seiten ansicht,

Fig₀ 2 ©in schematisches_ Schaltbild einer gemäß der Erfindung und

Fig„ 3 ein Diagramm zwc Veranschattlichung c aüsammenhangs zwischen dem Elevationswinkel und der Länge des Kranauslegers bezogen auf punkt des Krans.

Aus Ie Dreh-

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Figur 1 zeigt einen Kran 10, der auf einem fahrbaren Bett derart gelagert ist, daß er um eine vertikale Drehachse 9 schwenkbar ist. Der Ausleger 11 des Krans 10 ist ausfahrbar und um eine horizontale Achse verschwenkbar. Am Ende des Auslegers 11 ist ein Kranhaken 12 vorgesehen, an dem die Last befestigt werden kann.

Wie aus Figur 3 zu ersehen, ist der Betriebsradius R des Kranes der Abstand zwischen der vertikalen Drehachse 9 und der Projektion des unterhalb des Kranhakens 12 liegenden Endes des Kranes auf die horizontale Ebene. Der Abstand K entspricht dem Abstand zwischen der vertikalen Drehachse 9 und der horizontalen Drehachse des Krans; er kann abhängig von der jeweiligen Zuordnung des Krans zu der vertikalen Drehachse 9 positiv oder negativ sein. Die Länge des Auslegers 11 ist mit L bezeichnet; der Kranwinkel ist durch ' den Winkel θ angegeben. Der Betriebsradius R ist gleich (L cos Θ) +K, wobei R der Betriebsradius in Meter ist, gemessen von dem Drehmittelpunkt der Kabine in horizontaler Richtung bis zum Kranhaken. K ist der Abstand zwischen dem Drehpunkt des Auslegers und dem Drehpunkt der Kabine; er ist bei einem vorgegebenen Kran eine Konstante. .

An, dem Ausleger 11 ist ein die Auslegerlänge angebender Meßwertgeber 14 gemeinsam mit einem den Winkel messenden Potentiometer 13 angeordnet, welches ein Teil einer pendelgesteuerten Anordnung sein kann.

In Figur 2 ist das erfindungsgemäße Anzeige- und Warnsystem schematisch dargestellt. Das dem cos-Winkel zugeordnete Potentiometer 13 ist einseitig an Erde gelegt; es weist eine Wicklung R, und einen Schleifkontakt 18 auf, der durch ein Pendel 19 derart gesteuert ist, daß das

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Potentiometer einen dem cos Θ entsprechenden Ausgangswert abgibt. Die nicht geerdete Seite der Wicklung R, ist mit einem Ende eines veränderlichen Widerstandes R-verbunden, der zn Abgleichawecken dient und dessen andere Seite an eine Klemme 16 angeschossen ist, die mit einer geeigenten B + -Quelle verbunden ist. Bin· Schalter ter S.J steht normalerweise mit einem Kontakt 15 in Eingriff, der an dem Schleifkontakt 18 angeschlossen ist? er kann aber derart umgesdaltet werden, daß er mit einem Kontakt 17 zusammenwirkt, der mit dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R- und R~ verbunden ist» An den Schalter S- ist eine Spannungsfolgerschaltung 21 angeschlossen, deren Ausgangsklemme mit einem Ende des in der Längenmessung zugeordneten Potentiometers 14 verbunden ist, das in Figur 2 bei R₃ angedeutet ist„ Das andere Ende des der Längenmessung zugeordneten Potentiometers R-, ist mit einem Ende eines Widerstandes R. verbunden, bei dem es sich um einen Abgleichwiderstand handelt, dessen anderes Ende geerdet ist. In Abhängigkeit von der Längenänderung des Auslegers 11 wird ein Schleifkontakt 20 bewegt, der eine Eingangsgröße einer Spannungsfolgerschaltung 22 liefert. An dem Ausgang der Spannungsfolgerschaltung 21 ist ein Abgleichwiderstand R^ angeschlossen, dessen andere Seite mit einem Warn-Stellwiderstand zur Einstellung der der Länge des Auslegers zugeordneten Warnvorrichtung verbunden ist und der mit R_g bezeichnet ist. Die andere Seite des Widerstandes Rg ist geerdete Auf dem Widerstand Rg schleift ein Schleifkontakt 29, der eine Eingangsgröße einem Differentialverstärker 24 liefert, welcher außerdem eine Eingangsgröße von dem Schleifkontakt 20 erhält. An die B + -Quelle ist eine Klemme 25 angeschlossen, die auf ihrer anderen Seite mit einem Abgleichwiderstand R^ verbunden ist, der seinerseits auf der anderen Seite an einen Widerstand Rg angeschlossen ist, welcher ein Potentiometer bildet, das auf der anderen Seite geerdet ist„

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Ein Schleifkontakt 28 gestattet die Einstellung des Radius-? Warnpegels; er liefert ein Eingangssignal zu einem Differen tialverstärker 23, der ein weiteres Eingangssignal von der Spannungsfolgerschaltung 22 erhält. In den Spannungsfolgerschaltungen 21, 22 werden außerdem Rückkopplungssignale erzeugt.

Der Ausgang der Spannungsfolgerschaltung 22 ist an ein Ende des Widerstandes R- angeschlossen, dessen anderes Ende mit einem Abgleichwiderstand R- _Q verbunden ist, welcher mit seiner anderen Seite an ein Radius-Längenmeßgerät 31 angeschlossen ist» Ein Kondensator C. liegt zwischen einem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R₉, R₁₀ und Erde. Ein Schalter S₃ wirkt normalerweise mit einem Kontakt 32 an dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R-_Q und dem Meßgerät 31 zusammen; er kann so umgeschaltet werden, daß mit einem ünterbrechungskontakt 33 zusammenwirkt. An dem Schalter S₂ ist ein Widerstand R₁₁ angeschlossen, der auf der anderen Seite mit einem Schleifkontakt 36 verbunden ist, der auf einem Widerstand R₁₃ gleitet. Der Schleifkontakt 36 gestattet es, den Abstand zwischen der Drehachse des Auslegers und der Drehachse der Kabine in dem Rechner einzustellen. Ein Ende des Widerstandes R₁«, ist an einen Widerstand R₁₄ angeschlossen, dessen andere Seite geerdet ist. Ein Widerstand R₁₂ ist mit dem anderen Ende des Widerstandes R₁₃ verbunden? er liegt mit seiner anderen Seite an einer Klemme 34, welche mit der B + -Quelle verbunden ist. Eine Torschaltung 26 erhält Eingangsgrößen von den Differentialverstärkern 23,24? ihre Ausgangsklemme ist normalerweise mit einem Schalter S„ verbunden, der auf einen Unterbrechungskontakt 38 umgeschaltet werden kann. Der Schalter S₃ liefert eine Eingangsgröße zu einem Lastschalter 27; außerdem führt er einer Warnvorrichtung 28aein Ausgangssignal zu; bei der Warnvorrichtung 2ifekann es sich um eine ein hörbares Signal abgebende Warnvorrichtung handeln, deren ande- . res Ende geerdet ist, und zu der eine ein sichtbares Signal abgebende Alarmvorrichtung 29aparallel geschaltet ist, die ,eine Lampe sein, kann, welche mit ihrer anderen Seite an Erde liegt. 409816/042 Q

Mit den Schaltern S-, S₂ und S₃ ist ein Druckknopf 41 über mechanische Gestänge 42, 43 und 44 verbunden, derart, daß die Schalter aus ihrer in Figur 2 dargestellten Normalstellung in 2. Stellungen umgeschaltet werden können, in denen der Schalter S- mit dem Kontakt 17, der Schalter S₂ mit dem Kontakt 33 und der .Schalter S, mit dem Kontakt 38 zusammenwirken.

Im Betrieb bildet die Schaltung nach Figur 2 einen einfachen Analog-Rechner zur Lösung der Gleichung R = L cos θ + K. Die Ausgangsgröße der Spannungsfolgerschaltung 21 besteht aus einem Signal cos Θ, wenn der Schalter S^ mit dem Schleifkontakt 18 zusammenwirkt. Das einer Seite des Widerstandes R₃ zugeführte Signal und das auf dem Schleifkontakt 20 erscheinende Signal sind gleich L cos Θ. Dieses Signal ist gleich dem tatsächlichen Radius des Auslegers 11 und nicht dem Betriebsradius R; es wird dem Meßgerät 31 über die Operationsverstärker - Spannungsfolgerschaltung 22 zugeführt, die durch die Konstantstromguellen R^₁ und R₁₃ soweit versetzt ist, daß der Wert K in den Rechner eingegeben wird. Der Wert K entspricht dem Abstand zwischen dem Drehpunkt des Auslegers und jenem der Kabine; er ist eine Konstante für jeden Kran, so daß er nach erfolgter Einstellung bei dem jeweiligen Kran nicht weiter verstellt zu werden braucht. Das Meßgerät 31 gibt dauernd den Betriebsradius R bei der von der Bedienungsperson vorgenommenen Veränderung der Läge und des Winkels des Auslegers 11, an.

Wenn die Länge des Auslegers 11 abgelesen werden soll, wird der Druckknopf 41 niedergedrückt, wodurch die Schalter S-, S₂ und S₃ derart umgeschaltet werden, daß sie mit den Kontakten 17, 33, 38 zusammenwirken, womit das Meßgerät 31 eine direkte Ablesung der Länge des Auslegers gestattet«, Dies

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rührt daher, daßj, wenn der Schalter S₁ auf den Kontakt 17

umgeschaltet wird? der von dem-cos-Potentiometer 13 kommende cos 9=1 ist, während K=O ist, weil der Schalter S₂ geöffnet wurde und damit die in dem Wert K entsprechende Meßwerteverschiebung von dem Meßgerät 31 weggenommen ist, Es versteht sich natürlich daß das Meßgerät 31 in den gleichen Einheiten^ sowohl für den Radius als auch für die Länge - beispielsweise in Metern - geeicht werden muß.

Sowie der Druckknopf 41 losgelassen wird, kehren die Schalter S,, S₂ und S, in die Stellung nach Figur 2 zurück, so daß das Meßgerät 31 wieder den Betriebsradius angibt.

Die Warnschaltungen können Digitalschaltungen sein, beispielsweise derart, daß sie eine direkte Ablesung und Warneinstellung ermöglichen. Die Radius - Warnung - wird durch den Schleifkontakt 2 8 und den Abgleichwiderstand R₇ so eingestellt, daß die Torschaltung 26 den Lastschalter 27 einschaltet und damit die Warnvorrichtungen 28a, 29a auslöst, wenn der Betriebsradius einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.

Die Längen-Warnung wird von dem Schleifkontakt 29 gegeben, der ein in dem cos θ proportionales Signal empfängt, welches in dem Differentialverstärker 24 von dem L cos θ -Signal abgezogen wird, um damit die Auslegerlänge ab dem Ausgang des Differentialverstärkers 24 zu erhalten. Die Ausgangsgrößen der Verstärker 23, 24 werden beide der Torschaltung 26 zugeführt, damit die Alarmvorrichtungen 2 8a,29e ausgelöst v/erden, wenn entweder das Maximum des Betriebsradius oder der Länge oder beide dieser Maximalwerte überschritten werden.

Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß durch die Erfindung der Betriebsradius dauernd überwacht und der Bedienungs-

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person der Botriebsradius ständig angegeben werden. Der Rechner gibt außerdem die Länge des Auslegers 11 an„ wenn die Schalter S₁, S₂ und S₃ durch den Druckknopf 41 betätigt werden« Auf diese Weise kann die Bedienungsperson ständig den Betriebsradius überwachen und -die Auslegerlänge beobachten, in dem sie lediglich den Druckknopf 41 niederdrückt.

Die Erfindung wurde im vorstehenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles beschrieben, das jedoch keine Beschränkungen der Erfindung darstellt, die eine Reihe von Abwandlungen und Ergänzungen fähig ist.

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zur Angabe des Betriebsradius und der Länge des Auslegers eines Kranes mit einem in der Länge und der Winkellage verstellbaren Ausleger, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausleger (11) einen ersten, ein für die Winkellage (Θ) des Auslegers (11) bezüglich der Horizontalen kennzeichnendes Signal cos θ abgebenden Messwertgeber (13) trägt und dem Messwertgeber (13) eine auf die Länge des Auslegers (11) eingestellte Schaltanordnung (14, R₃ - R,, 20) zugeordnet ist, der das Signal des Messwertgebers (13) zugeführt wird und durch die daraus ein Ausgangssignal L cos θ abgeleitet wird, das proportional der Länge der Projektion des Auslegers (11) auf die Horizontale ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 für einen Kran mit einem um eine horizontale Schwenkachse an einer Kabine schwenkbar gelagerten Ausleger, bei dem die Kabine um eine vertikale Achse drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen, ein für die Größe des horizontalen Abstandes zwischen der vertikalen Drehachse und der dazu versetzten horizontalen Schwenkachse kennzeichnendes Signal "K" erzeugenden Signalgeber (R₁.. , R aufweist, dem ein Kombinationsglied (22) zugeordnet ist, welchem als Eingangsgrößen das Signal "K" des Signalgebers und das "L cos θ"- Ausgangssignal der Schaltanordnung eingespeist werden und durch das daraus ein dem Betriebsradius R entsprechendes Ausgangssignal erzeugbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kombinationsglied ein Anzeigegerät (31 ist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Schalter (S.,, S₂) aufweist, .von denen durch den an den ersten Messwertgeber (13) angeschlossenen

'ersten Schalter (S.) die Ausgangsgröße des Messwertgebers (13) auf den Wert 1 umwandelbar ist und daß der zweite Schalter (S₂) zwischen dem Anzeigegerät (31) und dem das"K"- Signal abgebenden Signalgeber liegt und bei Betätigung der Schalter durch das Anzeigegerät (31) die Länge (L) des Auslegers (11) anzeigbar ist„

5, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine äas"Lcos θ"- Ausgangssignal von der Schaltanordnung empfangende Warneinrichtung (27,28a, 29a) aufweist.

6 ο Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine die Einstellung eines für den maximalen Betriebsradius kennzeichnendes Signal gestattende Stelleinrichtung (28, R₇, 26) aufweist, deren Ausgangsgröße der Alarmeinrichtung (27„28 a,29a) zugeführt wird,

8a Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine die Einstellung der maximalen Länge des Auslegers (11) gestattende zweite Stelleinrichtung (R,,29) aufweist, der ein Signal von dem ersten Messwertgeber (13) zugeführt wird und der einzweiter Differentialverstärker (24) nachgeschaltet ist, der ein Ausgangssignal der zweiten Stelleinrichtung und ein Ausgangssignal der Schaltanordnung als Eingangsgrößen empfängt und daraus eine Ausgangsgröße bildet, die der Warneinrichtung (28a, 29a) zugeführt wird.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Torschaltung (26) aufweist, der die Ausgangsgrößen eines ersten und des zweiten Differentialverstärkers (23,24) zugeführt werden und deren Ausgang an die .Warneinrichtung (28a, 29a) angeschlossen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen dritten Schalter (S₃) aufweist, der zwischen der Torschaltung (26) und der Warneinrichtung (28a, 29a) liegt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein mit dem ersten, dem zweiten und dem dritten Schalter (S-, S₂, S₃) gekuppeltes Schalterbetätigungsorgan (41) aufweist.

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