DE2610267C2

DE2610267C2 - Belastungsfühler

Info

Publication number: DE2610267C2
Application number: DE19762610267
Authority: DE
Inventors: Bengt Anders Aakersberga Tell
Original assignee: Piab AB
Current assignee: Piab AB
Priority date: 1975-03-14
Filing date: 1976-03-11
Publication date: 1985-03-14
Also published as: SE407203B; GB1538555A; DE2610267A1; FR2304067B1; JPS51132568A; SE7502923L; FR2304067A1; JPS5851878B2

Description

50

Die Erfindung bezieht sich auf einen Belastungsfühler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs !.Derartige Belastu.-igsfühler dienen zur Warnung vor oder Verhinderung einer Überlastung von Hebezeugen, wie elektrischen Aufzügen oder Kränen mit Aufwickeleinrichtungcn, wobei zur Durchführung des Hebevorgangs Seile verwendet werden. In gleicher Weise dienen sie zur Warnung einer Überlastung von Spannseilen oder an- t>o deren Seilen, welche sich ändernden Zugbelastungen unterworfen sind.

Die meisten bekannten Belastungsfühler sind an den Hebezeugen während deren Herstellung anzubringen. Andere Belastungsfühler, welche bei Bedarf als Hilfscin- ev> richtung später an den Hcbe/.eugcn angebracht werden können, weisen verschiedene Nachteile auf. welche ihre Wirksamkeit und Funklionssichcrheit herabsetzen.

Eine bekannte Art von Beiastungsfuhlern, welche als Hilfseinrichtung an Hebezeugen und an Spannseilen oder dergleichen angebracht wird, weist einen Kraftmesser oder eine entsprechende Einrichtung auf. welche irgendwo im Hebezeug eingefügt wird, wo es möglich ist. ein Seil durchzuschneiden oder welche, falls möglich, zwischen dom Seil und dem Seilhalter angeordnet wird. Somit stellt eine derartige Be!astungsfühler-Einr>i^%htung ein Teil des den Zugbeanspruchungen unterworfenen Seils dar, und die Anbringung einer derartigen BeIastungsfühler-Einrichtung kann Schwierigkeiten bereiten, insbesondere bei Hebezeugen, für welche nur ein begrenzter Raum zur Verfügung steht. Normalerweise I.ut eine derartige Belastungsfühler-Einrichtung auch noch einen ziemlich großen Raumbedarf in vertikaler Richtung, was bedeutet, daß beispielsweise in elektrischen Aufzügen oder Überkopfkränen eine entsprechend große Hebehöhe verloren ist.

Bei anderen bekannten Belastungsfühlern läuft das Seil in S-Form zwischen Seilscheiben von denen eine mit Bezug auf die anderen verrückbar ist (vgl. DE-PS 2 89 737 und 10 17 353). Die Verschiebung der Seilscheibe erfolgt in Abhängigkeit von der Zugbeanspruchung des Seils, welche bestrebt ist. das S-förmige Seil gerade zu ziehen. Derartige Belastungsfühlcr werden beispielsweise mit Bezug auf die Kranachse oder das Gehäuse des elektrischen Aufzugs fest montiert, und das Seil läuft ständig über die Seilscheiben des Belastungsfühlers. Ein Belastungsfühler dieser Art ist zwar leichter anbringbar als die weiter oben beschriebenen Belastungsfühler-Einrichtungen. Jedoch ist das Seil beim Entlanglaufen an den Seilscheiben des Belastungsfühlers einem erheblichen Verschleiß unterworfen, besonders bei hoher Belastung, bei kleinem Durchmesser der Seilscheiben und bei kurzem Abstand zwischen den Seilscheiben, wodurch das Seil natürlich eine stärkere S-Form erhält. Ferner wird bei diesen bekannten Belastungsfühlern deren Einstellung in Abhängigkeit von ,''sr jeweiligen Dikke und Länge des Seils verändert, wobei einerseits durch den ständigen Gebrauch des Seils und andererseits durch die sich ändernden Belastungen des Seils eine ständige Änderung der Seildicke in größcrem oder kleinerem Maße erfolgt. Die Einstellung einer derartigen Belastungsfühler-Einrichtung ist somit sehr schwierig im Hinblick auf die Änderungen der Seildicke. Falls möglich, sollte die Einstellung bei kleinster Seildicke erfolgen, welche jedoch schwierig bestimmbar ist. Falls die Einstellung in dieser Weise nicht durchgeführt wird, besieht die Gefahr einer Überlastung des Seils, bevor irgendein Warnsignal vom Belastungsfühler erzeugt wird, da eine abnehmende Seildicke eine Veränderung der Einstellung des Belastungsfühlers bewirkt, daß ein Warnsignal bei einem höher eingestellten Belastungswert gegeben wird.

Schließlich sind noch weitere Belastungsfühler bekannt, bei welchen die Belastung des Seils mittels bestimmter Hebesysteme und Federeinrichtungen an eine Signaleinrichtung weitergegeben wird, wobei eine ziemlich weiche Feder verwendet werden kann, um der Belastung des Seils entgegenzuwirken. Diese bekannten Belastungsfühler haben jedoch eine verminderte Funktionssicherheit infolge der Reibung und des Spiels des Hebclsystcms. Darüber hinaus wird ein derartiges System durch Einflüsse aus der Umgebung beeinträchtigt, z. B. durch Korrosion und/oder Vereisung, wenn der Belastungsfeder in einer dampfhaltigen Atmosphäre verwendet wird, was beispielsweise bei Hafenkränen der Fall isl.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zuverlässigen Belastungsfühler zu schaffen, welcher einerseits einfach und mit geringem Raumbedarf anbringbar ist und andererseits einen Verschleiß des Seils infolge ständiger Seilbewegungen vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen teilweise geschnittenen Aufriß des BeIastungsfühlers;

Fig.2 eine perspektivische Darstellung des Belastungsfühlers gemäß Fig. 1. welcher an ein Seil angebracht ist: und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Seilscheibe des Belastungsfühlers.

Der in der Zeichnung dargestellte Belastiingsfühler weist im wesentlichen einen ein Gehäuse bildenden rohrförmigen Körper ! auf. welcher eine Signaleinrichtung und einen Mechanismus zum Aufspüren ier Seilbelastung enthält. Vom äußeren Umfang 2 des rohrförmigen Körpers 1 erstrecken sich zwei Paare von Armen 3, wobei die Armpaare einander gegenüberliegend angeordnet sind. Die Arme 3 sind angeschweißt oder auf andere geeignete Weise fixiert an dem äußeren Umfang 2 des rohrförmigen Körpers 1. An den äußeren Enden der Arme 3 sind Seilscheiben 4 drehbar gelagert. Die Arme 3 erstrecken sich von dem rohrförmigen Körper t schräg nach außen derart, daß die Seilscheiben 4 außerhalb der Ebene der Stirnfläche 5 des rohrförmigen Körpers angeordnet sind.

Von dem Mechanismus zur Lastaufspürung in dem rohrförmigen Körper 1 aus erstreckt sich ein Zugbolzen 6 durch die Mitte der Stirnfläche 5. wobei am äußeren Ende des Zugbolzens 6 eine Klemmeinrichtung 7 zum festen Klemmen eines Seils 8 vorgesehen ist. Die Seilscheiben 4 und die Klemmeinrichtung 7 sind derart angeordnet, daf. das Seil 8 in Blickrichtung parallel zur Zeichenebene der Fig. 1 gerade und in Blickrichtung senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 in S-Form verläuft. Wenn das Seil 8 belastet wird, neigt es somit dazu, beim Belastungsfühler gerade gezogen zu werden, und der Zugbolzen 6 wird mittels der Klemmeinrichtung 7 einer der Seilbelastung entsprechenden Zugkraft unterworfen. welcher der Belastungsfühler-Mechanismus entgegenwirkt.

Der Belastungsfühler-Mechanismus im rohrförmigen Körper 1 ist folgendermaßen aufgebaut: Der Zugbolzen 6 weist an seinem inneren Ende eine Platte 10 auf. welehe normalerweise gegen einen Steg oder eine Schulter Il im rohrförmigen Körper 1 anliegt. Die Schulter 11 teilt den Innenraum des rohrförmigen Körpers 1 in cm Federabteil 12 und ein Signaleinrichtungs-Abteil 13. wobei das Federabteil 12 an der zum Seil 8 gerichteten Seite der Schulter 11 anliegt. Das im Querschnitt kreisförmige Federüb'.ci! !2 weist an seinem äußeren Ende einen Einschnitt 14 zur Aufnahme einer O-Ringdichtung

15 auf. Von dem Einschnitt 14 aus in axialer Richtung nach innen erslreckt sich cm Gewinde 16 längs einer bestimmten Strecke in Richtung auf die Schulter 11. LJm den Zugbolzen 6 herum ist eine Anzahl von Tellerfedern ungeordnet, welche gemeinsam eine Feder 17 ergeben. Die Feder 17 liegt entweder direkt an der Platte 10 oder gegen einen Zwischenteller 18 an.

Ein Federspanner 20 in ; einem im wesentlichen zylindrischen Abschnitt 21. der mit einem mit dem Gewinde

16 zusammenwirkenden Gewinde 22 und einer a\ial am

äußeren Ende angeordneten Ausnehmung 23 zur Aufnahme der O-Ringdichtung 15 versehen ist, ist in das Gewinde 16 eingeschraubt, wobei seine Innenseite gegen die Feder 17 gepreßt ist. Der Federspanner 20 weist an seinem äußeren Ende einen als Mutter ausgebildeten Abschnitt 24 auf, welcher eine den Zugbolzen 6 umgebende zentrale Bohrung aufweist. Mittels des mutterförmig ausgebildeten Abschnitts 24 ist der Federspanner 20 in Richtung auf die Feder 17 oder von dieser wegschraubbar, um den Belastungsfühler einzustellen. In der Wand der zentralen Bohrung des mutterartigen Abschnitts 24 sind zwei Umfangsnuten 25 zur Aufnahme von O-Ringdichtur.^en 26 angeordnet, welche den Abschnitt 24 gegen den Zugbolzen 6 abdichten. An ihrem äußeren Ende ist die Feder 17 mit einem Abstützteller 27 versehen, und zwischen dem Abstüraeller 27 und der Innenseite des Federspanners 20 ist ein Kugellager 28 angeordnet.

Die Zentrierung der Tellerfedern um den Zugbolzen 6 ist. sehr wichtig, und zur Erhaltung u-.-.\ser Zentrierung sind besondere Führungseinrichtungen vorgesehen. Zu diesem Zweck ist ein Führungsstift 46 dem Abstützteller 27 zugeordnet, wobei der Stift 46 in einer in der Zeichnung nicht dargestellten Nut in der Wand des rohrförmigen Korpers 1 verläuft. Wäre das Kugellager 28 zwischen dem Federspanner 20 und dem Abstützteller 27 nicht vorhanden, so bestünde die Gefahr einer Zerstörung des Stifts 46 infolge der in diesem Fall vorliegenden großen Kräfte, wenn er nicht überdimensioniert wäre, wonach eine Verlagerung der Federteller stattfinden könnte.

An der gegen die Schulter 11 gerichteten Seite der Platte 10 ist diese mit einem Vorsprung 29 versehen, welcher in einer Öffnung der Schulter 11 geführt wird.

J5 In dem Signaleinrichtungs-Abteil 13 ist ein Schalter der Signaleinrichtung 31 angeordnet, welcher einen gegen den Vorsprung 29 anliegenden Betätigungsbolzen 32 aufweist. Wird der Zugbolzen 6 nach außen gezogen, so wird die Platte 10 bei Überschreiten der eingestellten Behrtung der Feder 17 um eine Strecke von der Schulter Il abgehoben, wobei der Betätigungsbolzen 32 auf übliche Weise verschoben und somit die Stellung des Schalters von offen auf geschlossen oder umgekehrt geändert wird. Der Schalter ist an der Schulter 11 mittels einer Schraube 33 befestigt. Falls erforderlich, kann die Anbringung des Schalters durch Zwischenlage von Abstandsscheiben um die Schraube 33 geändert werden. Eine Kabeltülle 34 veriäufl zur wasserdichten Durchführung eines Kabels des Schalters durch die

ίο Wand des rohrförmigen Körpers 1.

Das äußere Ende des Signalcinrichiung-Abteils 13 is: mittels eines einschrauboi'.ren Verschlußdeckels 34;ί vci schlossen, wobei in einer Ausnehmung in dem Vcr· schlußdeckcl 34.) und der Innenwand des rohrförmigen

ί) Körpers 1 ein Dichtungsring 35 angeordnet ist.

Da der Lastfühler-Mechanismus mittels verschiedener Dichtungen in einem wasserdichten Gehäuse eingeschlossen ist. ist dier;r Mechanismus durch seine Umgebung vollständig unbeeinflußt und kann somit in Wasser

i»D eingetaucht werden.

Die Klemmeinrichtung 7 am freien Ende des Zugbolzens 6 umfaßt zwei Hälften 36, 37. welche mit einander zugewandten Nuten 38, 39 versehen sind. An beiden Seiten der Nuten 38, ..'.9 sind Bolzen 40, 41 vorgesehen.

n" um die beiden Hälften 3B, 37 derart gegeneinander /\h ziehen, daß ein in den Nuten 38. 39 befindliches Seil 8 festgeklemmt und. Von der Seite gesehen ist die Nut 39 .in ihren äußeren Kanten etwas abgerundet oder abse-

schrägt derart, daß das Seil 8 nicht über eine scharfe Kante gebogen wird.

Die Seilscheiben 4 haben eine übliche Gestalt, wobei sie über ihren Umfang eine Nut zur Aufnahme des Seils 8 aufweisen. Die Lagerung der Seilscheiben 4, welche jeweils zwischen den Armen 3 der einzelnen Paare von Armen angeordnet sind, umfaßt eine Buchse 42, deren Längserstreckung etwas größer als die Breite der Seilscheibe 4 ist. Ein Bolzen 43 erstreckt sich von einem der Arme 3 durch die Buchse 42 und durch den anderen Arm 3 des Paars von Armen, wo eine Mutter auf den Bolzen 43 aufgeschraubt ist, um die Arme 3 gegeneinander zu ziehen. Die Seilscheibe 4 dreht sich um die Buchse 42. Die Seilscheibe 4 weist an ihren beiden Seiten jeweils einen axialen, kreisringförmigen Vorsprung 44 π auf, welcher eine axiale Führung für die Seilscheibe 4 ergibt, wobei innerhalb der einzelnen axialen Vorsprünup 44 t'inr O-RinvjHiehliinu 4^ nniJonrHnpt ist. dio einen Zutritt von Schmutz und Dampf zu den Lagern der Seilscheiben verhindert.

Der erfindungsgemäße Belastungsfühler ist sehr einfach an einem Seil 8 montierbar, welches ein Hebeseil, ein Spannseil oder dergleichen sein kann. Die Klemmeinrichtung 7 wird durch Entfernung der Bolzen 40, 41 geöffnet, wonach das Seil 8, dessen Belastung aufgcspürt werden soll, in den beiden Seilscheiben 4 und direkt in der Nut 38 der inneren Hälfte 37 der Klemmeinrichtung 7 angeordnet wird. Danach wird die äußere Hälfte 36 der Klemmeinrichtung 7 in Deckung über die innere Hälfte 37 gelegt, und die Bolzen 40, 41 werden derart gespannt, daß das Seil 8 zwischen den Hälften 36, 37 der Klemmeinrichtung 7 stark festgeklemmt wird. Die Stellung des Belastungsfühlers ist hierdurch festgelegt.

Anschließend wird das Hebezeug belastet, wobei gleichzeitig die gewünschte Maximallast auf dem Dynamometer abgelesen wird. Der Federspanner 20 wird mittels des Mutterabschnitts 24 nach innen oder nach außen geschraubt derart, daß das Signal bei dem auf dem Dynamometer angezeigten gewünschten Wert erzeugt wird. Es ist auch möglich, den Belastungsfühler durch Änderung der Stellung der Klemmeinrichtung 7 mit Bezug auf den Zugbolzen 6 grob vorzujustieren. Die innere Hälfte 37 der Klemmeinrichtung 7 wird auf den Zugbolzen 6 aufgeschraubt und mittels Feststellschrauben 46a fixiert, von welchen in der Zeichnung nur eine gezeigt ist, wodurch die Klemmeinrichtung 7 die richtige Position mit Bezug auf das Seil 8 erhält. Zum Vorjustieren werden die Feststellschrauben 46a gelöst, und die innere Hälfte 37 der Klemmeinrichtung 7 wird nach außen oder innen auf dem Zugbolzen 6 geschraubt und anschließend in der richtigen Position mit Bezug auf das Seil 8 durch Einschrauben der Feststellschrauben 46a fixiert. Die Steigung des Gewindes zwischen Zugbolzen 6 und innerer Hälfte 37 ist vorzugsweise derart, daß durch eine Umdrehung der Klemmeinrichtung 7 der eingestellte Wert um etwa 10% geändert wird.

Die im Herstellwerk vorgenommene Einstellung der Anhalt- oder Schließposition des Schalters der Signaleinrichtung 31 wird durch die Änderung der Einstellung der Feder 17, d. h. durch Änderung der Federkraft der Tellerfederanordnung, nicht verändert. In gleicher Weise ändert die Einstellung der Feder 17 auch nicht den Winkel der S-Form des Seils 8 im Bereich des Belastungsfühlers. Dadurch, daß das Seil 8 in der Klemmeinrichtung 7 festgeklemmt ist, wird die Einstellung nicht durch Änderungen des Seildurchmessers beeinflußt, und sogar ein Austausch des Seils 8 durch ein Seil mit anderen Dimensionen kann innerhalb vernünftiger Grenzen stattfinden, ohne daß die Einstellung beeinflußt wird. Dabei muß das Seil 8 in der Klemmeinrichtung 7 so festgeklemmt werden, daß es auf den kleinsten Durchmesser zusammengedrückt wird, den das Seil hat, wenn es der maximalen Belastung unterworfen wird.

Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es. daß der Belastungsfühler leicht montierbar ist und ferner geringe Abmessungen hat. wodurch er bei Anbringung als Hilfseinrichtung beispielsweise bei Über· kopfkränen praktisch die Hebehöhe des Übcrkopfkrans nicht ändert. Wie im übrigen noch aus F i g. I ersichtlich, kann der Belastungsfühler auch an einem Seil 8 befestigt werden, welches beispielsweise in der Nähe einer Wand 47 angeordnet ist.

Die Federkraft der Feder 17 bewirkt, daß der BeIastungsfühlermcchanismus sich nicht bewegt, bis sich die Belastung dem eingestellten vorgegebenen Wert nähert. Daraus ergibt sich, daß der BelaMungsfühler nur einem sehr geringen Verschleiß unterworfen ist. Im übrigen hat er infolge seiner wasserdichten Ausführung eine lange Lebensdauer.

Um zu verhindern, daß der eingestellte Wert unbeabsichtigt verändert wird, ist vorzugsweise eine GaK¹I um den Mutterabschnitt 24 angeordnet, welche blockiert oder vei-siegelt werden kann.

Der beschriebene Lastfühler ist leicht montierbar, und zwar einerseits aufgrund seiner abgedichteten Bauweise, welche einen Zutritt von Dampf und anderen Verunreinigungen in das Innere verhindert, und andererseits aufgrund der Tatsache, daß er hinsichtlich des Seildurchmessers ziemlich unempfindlich ist. Da das Seil nicht durch den Belastungsfühler hindurchlauft, ist es praktisch keinem Verschleiß unterworfen. Die Seilbewegung ist nur so klein, daß die Seilscheiben 4 durch fixierte Elemente, wie gehärtete abgerundete Kanten ersetzt werden könnten.

Die Klemmeinrichtung kann eine der gezeigten Seilscheiben ersetzen, und der Zugbolzen kann dann eine Seilscheibe tragen. Es ist nicht notwendig, daß der Zugbolzen in der Mitte zwischen den Seilscheiben angeordnet ist, sondern er kann auch dichter an eine der Seilscheiben gerückt werden und kann sogar zusammen mit einer der Seilscheiben angeordnet werden. Das Seil kann derart durch den Belastungsfühler verlaufen, daß der Zugbolzen mit einer Druckkraft anstelle einer Zugkraft beaufschlagt wird. Anstelle eines elektrischen Schalters als Signaleinrichtung kann auch eine pneumatische oder hydraulische Anordnung verwendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Belastungsfühler für die Anbringung an einem Seil eines Hebezeugs oder dergleichen, welcher eine vorgegebene Belastung des Seils aufspürt, mit einem Gehäuse, in welchem ein Kraftmesser oder dergleichen und eine mit dem Kraftmesser verbundene Signaleinrichtung angeordnet sind sowie drei in einer Ebene in Reihe liegende Elemente, nämlich zwei in Seilscheiben mit zum Gehäuse feststehenden Drehachsen sowie eine mit Bezug auf das Gehäuse in der Ebene bewegliche und an einem mit dem Kraftmesser verbundenen Zugbolzen befestigte Klemmeinrichtung, welche an dem Seil fest anbringbar ist und derart mit Bezug auf eine Linie durch die Drehachsen der Seilscheiben angeordnet ist. daß ein über die Seilscheiben laufendes und mit der Klemmeini ichtung fest vtibundenes Seil von den Seilscheiben in Richtung auf die Klemmeinrichtung gebogen is», 2a dadurch gekennzeichnet, daß der Zugbolzen (6) an seinem von der Klemmeinrichtung (7) entfernten Ende mit einer Platte (10) verbunden ist. welche einen Anschlag für eine zwischen der Platte (!0) und einem Federspanner (20) gespannte Feder (17) bildet, daß der Federspanner (20) den Zugbolzen (6) umgibt und mit Bezug auf die Platte (10) zur Vergrößerung oder Verkleinerung der Vorspannung der Feder (17) verstellbar ist, daß die der Feder (17) abgcwandie Sel'e der Platte (10) gegen eine Schulter to (11) im wesentlichen bis zu dem Zeitpunkt anliegt, in welchem der Belastungsfühler Jie vorgegebene Belastung des Seils (8) aufspürt, und daß die Signaleinrichtung (31) derart eingestellt .,t, daß sie betätigt wird, wenn die Platte (10) von der Schulter (II) weg- j5 bewegt wird.

2. Belastungsfühlcr nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Federspanner (20) durch die Verschraubung im Gehäuse in Richtung der Platte (10) bzw. von dieser weg verstellbar ist. die Feder (17) eine Tellcrfederanordnung ist und zwischen den Federspanner(20) und der Feder(17)ein Kugellager (28) vorgesehen ist.

3. Belastungsfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federspanner (20) mit einer Verriegelungseinrichtung zur Verhinderung einer unbeabsichtigten Stellung des eingestell- / ten Fühlwerts des Belastungsfühlers versehen ist.