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Vorrichtung zur Hauptstromsteuerung
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von Hebezeugen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Hauptstromsteuerung
mit Temperaturüberwachung von mittels Elektromotoren betätigbaren Hebezeugen, insbesondere
Kleinhebezeuge in explosionsgeschützter Ausführung, mit einem Netzanschlußschalter
sowie mit Temperaturfühlern im Wicklungsbereich des oder der Elektromotoren, die
bei Ansprechen eine zur Freigabe einen Eingriff von Hand erfordernde
Verriegelung
des Abschaltzustandes bewirken.
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Eine solche Hauptstromsteuerung ist bekannt; sie dient insbesondere
bei explosionsgeschützten IIebezeugen zum Schutz der Motorwicklungen bzw. als Sicherung
gegen Überschreiten der maximal zulässigen Temperatur am Motorgehäuse. Bei den bekannten
Vorrichtungen ist grundsätzlich ein sogenannter Netzanschlußschalter vorhanden,
der, da er im Grunde ein Notschalter ist, im Handbereich des Hebezeuges angeordnet
ist und daher meistens in der Nähe der Anlage fest an einer Wand installiert ist.
Dieser Netzanschlußschalter kann dann entweder durch einen an seinem Gehäuse befindlichen
Schalthebelgriff direkt von Hand geschaltet werden, beispielsweise wenn er aus einem
Nockenschalter besteht, oder beispielsweise auch aus einem Schutz bestehen, das
dann durch einen an beliebiger Stelle angeordneten Steuerschalter geschaltet werden
kann. Der Netzanschlußschalter ist gegen irrtümliches Einschalten gesichert und
kann beispielsweise mit Hilfe eines Schlosses verschließbar ausgebildet sein.
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Ergänzend umfaßt die bekannte Vorrichtung zur Hauptstromsteuerung
jeweils jedem Motor (Heben oder Fahren) zugeordnete Motorschutzschalter, die üblicherweise
je ein Drehstromschütz, je ein auf den jeweiligen Motornennstrom eingestelltes Bimetall-Überstromrelais
und eine Schaltung umfassen, die in jeder Motorwicklung eingebauten mechanischen
Bimetall-Temperaturfühlern eine Einwirkungsmöglichkeit auf das Drehstromschütz im
Motorschutz schalter bei Überschreiten der Temperaturgrenze gibt.
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Dabei schaltet dann das gleichfalls vorhandene Überstromrelais nur
bei Stromanstieg durch mechanische Überlastung des Hebezeuges aus, da es auf den
jeweiligen Motornennstrom eingestellt ist.
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Größere Hebezeuge werden üblicherweise über Drehstromschütze
gesteuert,
so daß bei diesen die Fühler der Temperaturüberwachung in den Spulenkreis der Schütze
gelegt werden können.
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Steuert man andererseits kleinere Hebezeuge über einen Hauptstrom-Handsteuerschalter,dann
muß zur Aufnahme des Temperaturfühlersignals ebenfalls ein Schütz vorgesehen sein.
Auch in diesem Fall wird dieses Schütz zweckmäßigerweise in der Nähe des Temperaturfühlers,
also am Hebezeug selbst,angeordnet. Die bisher übliche Verwendung von Bimetallfühlern
für die Temperaturüberwachung macht das zusätzliche Vorhandensein.
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Überstromrelais erforderlich, das in diesem Fall jedoch verklinkt
sein muß. Wegen der Einstellung auf den jeweiligen Nennstrom des zugehörigen Motors
ist dann auch für jeden Motor ein getrennter Motorschutzschalter erforderlich. So
werden zwar, insbesondere bei explosionsgeschützten Ausführungen,die Motorschutz
schalter direkt auf den Elektrozug aufgesetzt und an diesem montiert, so daß man
die Zahl der elektrischen Leitungen zwischen Netzanschlußschalter und Elektrozug
klein halten kann, nachteilig ist jedoch, daß eine beträchtliche Anzahl von Einzelbausteinen
erforderlich ist, nämlich Netzanschlußschalter, und für jeden Motor ein getrennter
DIotorschutzschalter. Dies bedeutet bei einem Hebezeug mit z.Bsp. zwei rotoren in
einer cxplosionsgeschützten Ausführung, drei druckfeste Kapselungen.
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Außerdem riiuß bei Ansprechen eines !lotors chutzschalters die Entrieglung
oben am Hebezeug durch Drücken eines ITiickstalll=nopfes vorgenoltullen l/crden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hauptstromsteuerung
für Hebezeuge zu schaffen, die bei minimalem Aufwand in der Funktion sicher und
der Bedienung möglichst einfach ist und bei der insbesondere bei explosionsgeschützten
Ausführungen die Anzahl der erforderlichen druckfesten Kapselungen und der
Schaltergehäuse
auf ein Minimum beschränkt ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von der eingangs
genannten Vorrichtung und besteht erfindungsgemäß darin, daß zur Temperaturüberwachung
temperaturempfindliche Widerstandselemente (Kaltleiter) vorgesehen sind und daß
der Netzanschlußschalter ein Drehstromschütz umfaßt, das einerseits von einem handbetätigten
Steuerschalter und andererseits von einer bistabilen, verriegelbaren Kippschaltung
geschaltet ist, die die temperaturempfindlichen Widerstandselemente in ihrem Schaltkreis
enthält.
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Besonders wesentlich ist bei der Erfindung auch, daß das Temperaturauslõsegerät
in Form einer bistabilen Kippschaltung direkt in den Netzanschlußschalter eingebaut
ist. Zur Entriegelung der einmal angesprochenen Temperaturauslöseschaltung, nämlich
der bistabilen Kippschaltung ist eine lediglich über eine elektrische Verbindungsleitung
mit dem Temperaturauslösegerät verbundene Entriegelungstaste vorgesehen, die in
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung in Form eines Druckknopf schalters
direkt am Hauptstrom-Handsteuerschalter angebracht ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist dieser Druckknopf
schal ter am Hauptstrom-Handsteuerschalter verriegelbar ausgebildet, so daß durch
Betätigung und Verriegelung desselben eine Notausschaltung bewirkt werden kann,
indem über die Temperaturauslöseschaltung eine Unterbrechung des Schützspulenkreises
vorgenommen wird. Diese Einwirkung erfolgt so, als wenn simuliert die Kaltleiter-Temperaturfühler
in Folge Erwärmung abgeschaltet hätten.
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Besonders vorteilhaft ist noch, wenn die Ausbildung des Druckknopfschalters
zur Entriegelung am Hauptstrom-Handsteuerschalter
so getroffen ist,
daß er in drei Schaltstellungen bewegbar ist, die in Betätigungsrichtung hintereinander
liegen. Die erste Schaltstellung entspricht dem ungedrückten Zustand und sichert
die normale Betriebstellung bei geschlossenen Kontakten; die zweite Schaltstellung
entspricht einem leicht gedrückten Zustand mit geöffneten Kontakten und bildet die
Entriegelungsstellung, denn bei Rückkehr in die Ausgangsposition (Kontakte geschlossen)
ist das Temperatur-Auslösegerät im Netzanschlußschlater wieder auf Normalbetrieb
programmiert; bei der dritten Schaltstellung ist der Druckknopf dann so weit eingedrückt,
daß dieser von einer Verriegelungsklinke so lange festgehalten wird, bis eine willkürliche
Freigabe erfolgt. Auch in dieser dritten Kontaktstellung sind die Kontakte geöffnet
und das im Netz anschlußschalter befindliche Drehstromschütz über die Temperatur-Auslöseschaltung
abgeschaltet.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche
und in diesen niedergelegt.
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Im folgenden werden Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnung im einzelnen näher erläutert.
Dabei zeigen: Figur 1 in stark schematisierter Darstellung eine Vorrichtung zur
Hauptstromsteuerung mit Temperaturüberwachung bei einem Hebezeug, Figur 2 in teilweise
schematischer Blockbilddarstellung den Bereich des Netzanschlußschalters der Hauptstromsteuerung
und
Figur 3 in detaillierter Schaltungsdarstellung die Temperatur-Auslöseschaltung
in Form eines bistabilen Kippgliedes.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind zwei, über getrennte
Hauptstromhandsteuerschalter 1 und 2 in ihrem Betrieb gesteuerte Elektromotoren
3 und 4 vorgesehen, wobei der Elektromotr 3 für die Vorgänge "Heben und Senken",
der Elektromotor 4 für den Fahrbetrieb des Hebezeugs zuständig ist. Die Hauptstromhandsteuerschalter-
1 und 2 wirken in bekannter Weise auf den Betrieb der zugeordneten Elektromotoren
3 und 4 ein, wozu die im folgenden lediglich noch als Handsteuerschalter bezeichneten
Schalter 1 und 2 Betätigungstasten 5 aufweisen. Die Handsteuerschalter 1 und 2 können
jedoch auch in einem gemeinsamen Gehäuse vereinigt sein. Ihren Betriebsstrom erhalten
die Elektromotoren 3 und 4 von einer Versorgungsspannungsleitung 6 über einen Netzanschlußschalter
7 und über eine entsprechende Stromzuführungsleitung 8.
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Neben den Handsteuerschaltern 1 und 2 ist bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung nach Figur 1 lediglich noch der Netzanschlußschalter 7 vorhanden, der
neben der ihm ohnehin zukommenden Funktion eines gesicherten und verschließbaren,
von Hand zu schaltenden Schalters in seinem Gehäuse auch noch die weiteren Schaltungselemente
aufnimmt, die für den sicheren und störungsfreien Betrieb einer solchen Hauptstromsteuerung
erforderlich sind.
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Zur Abschaltung von Hand verfügt der Netzanschlußschalter 7 beim dargestellten
Ausführungsbeispiel über einen Knebelgriff 8a, außerdem werden dem Netzanschlußschalter
bzw. genauer gesagt dem in ihm angeordneten Temperatur-Auslösegerät von in den Motorwicklungen
angeordneten Temperaturfühlerelementen, sogenannten Kaltleitern 9 und 10 Temperatursignale
St über die Leitung 11 zugeführt. Über ene elektrische Verbindungsleitung 12 erhält
der Netz ans chlußschalter 7 dann noch von einem der Handsteuerschalter, beim Ausführungsbeispiel
vom Handsteuerschalter 1 ein Entriegelungssignal SE, welches bei einem Ansprechen
der
Temperatur-Auslöseschaltung deren Rückstellung bewirkt, sobald
die von den Kaltleitern 9 und 10 abgetastete Temperatur ausreichend unter die Ansprechtemperatur
der Auslöseschaltung fällt.
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Der Figur 2 läßt sich in einer größeren Detaildarstellung im wesentlichen
der Aufbau des Netzanschlußschalters 7 entnehmen.
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Bei dem dort dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Drehstrommotor
3 oder 4 für Heben oder Fahren mit der Drehstromversorgungsleitung 6 über die Schaltkontakte
13 eines Relais 14 verbunden.
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Das Relais 14 ist ein Drehstromschütz und liegt über die Verbindungsleitungen
15 und einigen Schaltern, auf die weiter unten noch eingegangen wird, an zwei Phasen
der speisenden Wechselspannung.
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Der mit Bezug auf Figur 1 schon erwähnte handbetätigte Knebelgrift
8a schaltet einen Ein-Ausschalter 7a dessen Schaltkontakte in Reihe mit Schaltkontakten
16 liegen, die von einem Relais 17 betätigt werden. Das Relais 17 wirkt daher als
Steuerschalter für das Ein- und Ausschalten des Motors 3 (4). Die gesonderten Schalt
verbindungen der Hauptstromsteuerschalter 1 und 2 mit den Elektromotoren 3 und 4
sind in dem Schaltungsbeispiel der Figur 2 im übrigen nicht dargestellt, da es hier
im wesentlichen nur auf den Aufbau des Netzanschlußschalters ankommt. Das Relais
17 steht in Wirkverbindung mit einer elektronischen Auslöseschaltung 18, auf die
weiter unten noch ausführlich eingegangen wird und die so ausgebildet ist, daß sie
als bistabile Kippstufe im ausgelösten Zustand verriegelt und nur durch ein gesondertes
Entriegelungssignal SE wieder in ihren Betriebszustand gebracht werden kann, in
welchem das Relais 17 zur Betätigung der Kontakte 16 anzieht und die Stromzuführung
zu den Motoren 3 und 4 wieder freigegeben wird.
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Die Temperatur-Auslöseschaltung 18 ist über eine Leitung 19 mit den
im hicklungsbereich der Motoren angeordneten Kalt leitern 20 verbunden, wobei bei
diesem Ausführungsbeispiel jeder Phase ein eigener Kaltleiter zugeordnet ist, die
in Reihe geschaltet sind.
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Im übrigen ist es entsprechend der Darstellung der Figur 1 möglich,
auch die den einzelnen Motoren zugeordneten Kaltleiter 9 und 10, die ihrerseits
wieder aus Einzelelementen bestehen können, zueinander in Reihe zu schalten, wenn
die elektronische Temperaturauslöseschaltung in entsprechender Weise auf einen geeigneten
Temperaturschwellwert eingestellt wird.
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Die elektronische Temperatur-Auslöseschaltung ist in Figur 3 dargestellt
und besteht aus einer über einen Transformator 21 und einer nachgeschalteten Gleichrichterschaltung
22 mit dem Netz verbundenen bistabilen Kippstufe aus zwei Transistoren 23 und 24.
Die Emitter der beiden Transistoren 23 und 24 sind zusammengeführt und liegen über
einen gemeinsamen Widerstand 25 an Masse oder Minusleitung 26. Der Kollektor des
Transistors 23 liegt über einen Widerstand 27 an Plusleitung 28 und ist über einen
weiteren Widerstand 29 mit der Basis des anderen Transi-.
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stors 24 verbunden, die noch über einen Ableitwiderstand 30 gegen
Masse verfügt. Im Kollektorkreis des anderen Transistors 24 befindet sich das weiter
vorn schon erwähnte Schaltrelais 17y parallel zu diesem Schaltrelais ist eine Diode
31 zur Aufnahme des von der Erregerwicklung durch Induktion entwickelten Abschaltstromes
geschaltet. Ein zweiter Rückkopplungspfad von dem Kollektor des Transistors 24 zur
Basis des Transistors 22 umfaßt die Reihenschaltung eines Widerstandes 32 mit einer
Zener-.
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diode 33; dabei ist die Basis des Eingangstransistors 23 über die
Parallelschaltung einer für negative Spannungen in Flußrichtung gepolten Diode 34,
eines Widerstandes 35 und eines Kondensators 36 gegen Masse geschaltet. Der Basiseingangskreis
des Transistors 23 umfaßt darüberhinaus noch die Reihenschaltung eines Widerstandes
37 mit dem oder den Kaltleitern 207 der Verbindungspunkt des Widerstandes 37 mit
dem Kaltleiter 20 liegt über eine in Flußrichtung gepolte Diode 38 und einen Widerstand
39 an der Basis des Eingangsschalttransistors 23. Die Einwirkung
des
Relais 17 auf die ihm zugeordneten Kontakte 16 im Ansteuerkreis.des Relais 14 ist
durch eine gestrichelte Verbindung 40 angedeutet.
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Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist so, daß durch entsprechende
Gestaltung der Basisvorspannungskreise der beiden Transistoren 23,24 eine eindeutige
Zuordnung beim Einschalten in der Weise getroffen ist, daß grundsätzlich der Transistor
24 in den leitenden Zustand gelangt und der Transistor 23 sperrt. Hierzu trägt auch
neben dem über Plus- und Minus leitung geschalteten Kondensator 45, der gegebenenfalls
für einen allmählichen Spannungsanstieg sorgt, der Kondensator 36 im Basiskreis
des Transistors 23 bei sowie die Dimensionierung der verschiedenen Vorspannungswiderstände
37,20, 39,35 einerseits sowie 27,29,30 andererseits. Hierdurch wird sichergestellt,
daß die Spannung an der Basis des Transistors 24 wesentlich schneller positiv wird,
so daß dieser in den leitenden Zustand gelangt und das Relais 17 anzieht mit der
Folge, daß über die Schaltkonüber takte 16 das Drehstromschütz 14 und/die ihm zugeordneten
Schaltkontakte 13 der Motor 3 an Spannung gelegt wird. Gleichzeitig hält der Transistor
24 über die Reihenschaltung des Widerstandes 32 und der Zenerdiode 33 den Transistor
23 sicher im gesperrten Zustand. Die Vorspannungserzeugung für den Transistor 23
gibt insgesamt eine Schaltschwelle vor, die mit der Spannung am Verbindungspunkt
des Widerstandes 37 und des Kaltleiters 20 verglichen wird. Der oder die Kaltleiter
sind so eingestellt, daß sie im Bereich der Nennabschalttemperatur einen sehr großen
positiven Temperaturkoeffizienten haben, so daß sich dann, wenn aus irgendwelchen
Gründen eine vorgegebene Motortemperatur erreicht und überschritten wird, an dem
Verbindungspunkt dieser Teilerschaltung mit der Diode 38 eine so hohe positive Spannung
ergibt (der Widerstand der Kaltleiter 20 ist dann relativ groß), daß der Transistor
23 leitend wird und die Kippstufe in ihren
anderen Schaltungszustand
umspringt. Dabei sperrt dann der Transistor 24, das Relais 17 wird stromlos und
über die Kontakte 13 des Drehstromschützes wird der Motor vom Netz abgetrennt.
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Wesentlich ist, daß die bistabile Kippschaltung gleichzeitig ein Verriegelungsverhalten
aufweist, d.h. sie bleibt auch dann in ihrem zweiten Schaltzustand (Transistor 24
gesperrt) wenn eine Rückkühlung des Motors und eine entsprechende Widerstandsveränderung
des Kaltleiters 20 eigentlich ein Zurückkippen möglich machen würde. Die Verriegelung
des Abschaltbefehls erfolgt über die aus dem Widerstand 32 und der Zenerdiode 33
gebildeten Rückführung auf die Basis des Transistors 23 vom Kollektor des Transistors
24 aus, der in diesem abgeschalteten Zustand praktisch auf Plusspannung liegt.
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Zur Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Hauptstromsteuerschaltung
ist daher grundsätzlich eine hewußte Rückstellung der sich verriegelnden Kippschaltung
18 erforderlich. Diese Rückstellung erfolgt mit Hilfe eines Betätigungsschalters
46, der im einfachsten Fall als Druckknopf-Unterbrecherschalter kurzzeitig die Versorgungsspannung
für die bistabile Kippschaltung 18 abschaltet. Dies gibt dem Kondensator 36 die
Gelegenheit, sich während dieser Zeit über den Widerstand 35 zu entladen, so daß
bei einer Spannungswiderkehr (Loslassen des Drucktastenschalters 46) am Temperaturfühler
erneut abgefragt werden kann, ob eine Inbetriebnahme möglich ist oder das System
weiter abgeschaltet werden muß. Ist eine ausreichende Abkühlung erfolgt, dann nimmt
die Schaltung wie weiter vorn schon besprochen, ihren ersten Betriebszustand ein.
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Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Druckknopf-Unterbrecherschalter
oder Rückstelltaster 46 neben seiner ersten geschlossenen Schalterstellung, die
in Figur 1 ergänzend mit
dem Bezugszeichen I versehen ist, noch
die soeben erwähnte Schaltstellung II einnehmen, bei welcher für eine kurze Netzunterbrechung
oder eine sonstige Abschaltung gesorgt wird.
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Eine dritte Schaltstellung III des Druckknopfschalters 46 für die
Entriegelung ist in Figur 3 ebenfalls dargestellt und entspricht bei geöffneten
Kontakten einer, beispielsweise durch weiteres Eindrücken erzielten Verriegelungsstellung,
in welcher eine Verriegelungsklinke 47 in eine geeignete Ausnehmung 48 einer am
Schalter befestigten Führungsplatte 49 einfällt, so daß diese geöffnete und weit
durchgedrückte Schalterstellung auch festgehalten werden kann. Da, wie in Figur
3 gezeigt, eine öffnung des Druckknopfschalters 46 die bistabile Kippstufe 18 gleichzeitig
vom Netz trennt, wird auch in diesem Falle das Relais 17 stromlos, so daß sich hier
die Möglichkeit bietet, durch willkürliche Betätigung des Druckknopfschalters und
(wenn gewünscht gleichzeitiger Verriegelung) auch eine Notabschaltunq direkt an
den Handsteuersclialtern 1 oder 2 vorzunehmen, denn, wie weiter vorn schon mit Bezug
auf Figur 1 erläutert, ist die Verbindungsleitung 12 zur Zuführung des Entriegelungssignals
SE (oder des Notsignals SN) zu den HanQschalter st uer 1 und 2 geführt. An diesen
Hantschaltern befindet sich auch das Betätigungsglied für den Druckknopf schalter
und ist in Figur 1 durch das Bezugszeichen 46 bezeichnet.
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Bei der Erfindung befinden sich daher in dem verschließbaren Netzanschlußschalter
7 ein Drehstromschütz 14, welches über den im gleichen Gehäuse befindlichen schon
erwähnten Schalter 7a Tempraturein- und ausgeschaltet werden kann, sowie ein elektronisches
/ Auslösegerät 18 in bistabiler und verriegelbarer Ausführung, welches ebenfalls
auf die Spule des Drehstromschützes 14 einwirkt, seine Kommandos jedoch primär von
den Temperaturfühlern 20 erhält, ergänzend noch, wie soeben ausgeführt, als Notabschaltung
über
den Druckknopfschalter 46.
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Vorteilhaft ist bei der Erfindung, daß auch in einer explosionsgeschützten
Ausführung mindestens zwei druckfeste Gehäuse entfallen können, die Kaltleiter-Temperaturfühler
schneller und genauer ansprechen, als dies bei Bimetallfühlern der Fall ist und
im übrigen die Entriegelung am Hanizschalter 1 oder 2 unmittelbar vorgenommen werden
kann, wenn nach Abkühlen des Motors dieser wieder einschaltbar ist, und daß ferner,
was bei Hebezeugen im Gefahrenfalle z. Bsp. bei Versagen der Steuerung besonders
wichtig ist, ein rasches Abschalten über den Druckknopfschalter 46 in Verbindung
mit Verriegelungsklinke 47 und dem Netzanschlußschalter 7 direkt vom Bedienungsstand
aus möglich ist.
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L e e r s e i t e