DE2616951A1

DE2616951A1 - Jib crane tipping moment limitation device - uses stretching or compression load in supporting surface to compute value

Info

Publication number: DE2616951A1
Application number: DE19762616951
Authority: DE
Inventors: Richard Schill
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-04-17
Filing date: 1976-04-17
Publication date: 1977-10-27

Abstract

The tipping moment limitation device is for jib cranes, including slewing ones, and similar machines. The stretching or compression of the material in the supporting surface at the slewing ring or anchorage points is used by a computer to calculate an actual value, proportional to the total tipping moment at the tipping point of the crane. The stability base of the crane can be taken as a variable value when determining this actual value. To emit a signal on reaching the max. tipping moment the actual value can be compared with a desired one proportional to the crane stability base.

Description

Lastmomentbegrenzer Load torque limiter

für Auslegerkrane Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen des Lastmomentes an Auslegerkranen, einschließlich Drehkranen, die beim Erreichen des zulässigen Grenzlastmomentes arn- oder Abschalteinrichtungen ansteuert. Lastmomentbegrenzer haben die aufgabe, Überlastungen von huslegerkranen zu verhindern, Hierfür sind verschiedene erfahren und Einrichtungen bekannt Zur rnittlung des Lastmomentes aus der Zugkraft im Hubseil ist die ceilrollenachse im Auslegerkopf schwebend in den Augen zweier Hebel und zweier Federkörper gelagert Anlenkpunkte und Längen der Hebel und Federkörper sind so gewählt, daß die Wederkörper beim Wirken des zulässigen Grenzlastmomentes eine bestimmte Länge haben Beim reichen dieser Länge wird ein Schaltimpuls ausgelöst (Hersteller: Firma ernst Henkel, Bremen). for jib cranes The invention relates to a device for measuring of the load moment on jib cranes, including slewing cranes, when reaching of the permissible limit load torque activates or disconnects devices. Load torque limiter have the task of preventing the overloading of house cranes various experienced and known facilities for calculating the load torque the tensile force in the hoist rope is the ceil pulley axis in the boom head floating in the Eyes of two levers and two spring bodies mounted pivot points and lengths of the levers and spring bodies are chosen so that the wedge body when acting the permissible Limit load moment have a certain length When reaching this length, a Switching impulse triggered (manufacturer: Ernst Henkel, Bremen).

Mit dieser Anordnung werden jedoch die momente, verursacht durch das Eigengewicht von Bauteiln (z.B. Ausleger) und durch die Windkraft auf die Bauteilet nicht erfai3t. Außerdem müssen bei stufenweise verlängerbaren Auslegern (Gittermastausleger) Anderungen oder Umschaltungen an der Meßeinrichtung vorgenommen werden0 Bei stufenlos verlängerbaren Auslegern (Teleskopausleger) ist ein erheblicher Aufwand an zusätzlichen Meßeinrichtungen zur Berücksichtigung der Auslegerlänge erforderlich0 Zur ermittlung des Lastmomentes aus der Zugkraft im Nackenseil liegt der Festpunkt des Nackenseiles an einem federbelasteten Hebel. Bei Veränderung der Auslegerneigung wird durch Drehung einer Kurvenscneibe der Kontaktabstand eines elektrischen Schalters in aem Maße verstellt, daß durch das zulässige Grenzlastmoment ein elektrischer Stromkreis geschlossen oder geöffnet wird (Hersteller: Firma Tyle, England).With this arrangement, however, the moments caused by the Dead weight of components (e.g. brackets) and due to the wind force on the components not detected. In addition, in the case of brackets that can be extended in stages (lattice booms) Changes or switchovers are made to the measuring device 0 With continuously variable extendable booms (telescopic boom) is a significant expense in additional Measuring devices required to take the boom length into account0 To the determination of the load moment from the tensile force in the neck rope is the fixed point of the Neck rope on a spring-loaded lever. When the boom inclination changes the contact distance of an electrical switch is set by turning a cam adjusted to the extent that an electrical Circuit is closed or opened (manufacturer: Tyle, England).

Dieses Prinzip ist nur für stufenweise verlängerbare Ausleger geeignet. Für jede Ausldgerlänge ist eine besondere Kurvenscheibe erforderlich. Das Auswechseln der Kurvenscheibe bei Veränderung der Auslegerlänge muß als besonderer Nachteil angesehen werden, In weiterer Nachteil ist, daß die Form der Kurvenscheiben für jeden Kran und jede Auslegerlänge durch Belastung des Kranes mit den zulässigen ilublasten ermittelt werden mu-.This principle is only suitable for brackets that can be extended in stages. A special cam is required for each extension length. The replacement the cam when changing the boom length must be a particular disadvantage Another disadvantage is that the shape of the cams for every crane and every boom length by loading the crane with the permissible ilublasts must be determined.

Auf einem ähnlichen Prinzip beruht eine Meßeinrichtung, bei welcher der Festpunkt des Nackenseiles ebenfalls a. einem federbelasteten Hebel liegt, der mit dem Nackenseil einen Bestimmten winkel einschließt Bei Änderung der Aulegerneigung ändert sich die wirksame Hebellänge dermaßen, daß durch das zulässige Grenzleetmoment der Hebel um einen gleichbleibenuen Winkel verdreht und ein elektrischer Schalter - in diesem halle mit unveränderlichem Kontaktabstand - betätigt wird. (Hersteller: Firma Sennebogen, Straubing).A measuring device in which the anchor point of the neck rope also a. a spring-loaded lever that encloses a certain angle with the neck rope when changing the inclination to stand out the effective lever length changes to such an extent that the permissible limit torque the lever rotated by a constant angle and an electrical switch - in this hall with unchangeable contact distance - is actuated. (Manufacturer: Company Sennebogen, Straubing).

Der ITachteil dieser Einrichtung liegt in der umständlichen Angleichung an eine gegebene Traglastkurve. Bruchbare Ergebnisse sind nur für einen kleinen Bereich von Auslegerlängen zu erzielen Bei Auslegerkranen mit großen Traglastunterschieden im abgestützten und nichtabgestützten Betrieb (Fahrzeugkrane) müssen erhebliche Abweichungen von den gegebenen Traglastkurven hingenommen werden0 ei verschiedenen Geräten werden zur Ermittlung cies Lastmomentes, anstatt der beschriebenen, mechanischen Sinrichtungen, hydraulische oder elektrische Meßwertgeber eingesetzt. (Hersteller: Firma Demag Fagger und Kran Gmbh, Düsseldorf). Zusätzlich erden auger den eilkräften noch weitere Einflußgrößen (Auslegerneigung, Auslegerlänge) gemessen und aus den einzelnen Meßwerten das Lastmoment ermittelt0 (Offenlegungsschrift 19 43 275)¢ Auch Ausführungen, bei welchen die Durchbiegung des Auslegers, der Oldruck in hydraulischen Hubzylindern oder die Durchbiegung von Lagerbolzen gemessen werden, sind bekannt. (Hersteller: Firma Prozeß-Automatisierung-Technik, Karlsruhe).The disadvantage of this facility is the cumbersome adjustment to a given load curve. Breakable results are only for a small one A range of jib lengths can be achieved for jib cranes with large differences in lifting capacity In supported and unsupported operation (mobile cranes), considerable Deviations from the given load-bearing curves are accepted0 egg different devices are used to determine this load torque, instead of the described, mechanical devices, hydraulic or electrical transducers are used. (Manufacturer: Demag Fagger und Kran GmbH, Düsseldorf). Additionally ground auger Other influencing variables (boom inclination, boom length) were measured for the urging forces and the load torque is determined from the individual measured values0 (Offenlegungsschrift 19 43 275) ¢ Also designs in which the deflection of the boom, the oil pressure in hydraulic lifting cylinders or the deflection of bearing bolts are measured, are known. (Manufacturer: Company Process Automation Technology, Karlsruhe).

Derartige Geräte bedürfen eines sehr großen Aufwandes an Meßwertgebern und Elektronik und erfordern z. T. sehr lange Meßleitungen (z. B. bei der Messung der Hubseilkraft im Auslegerkopf). Die Folgen sind Störanfälligkeit und erhebliche Abweichungen der Rechenergebnisse von den Sollwerten. In allen fällen werden nur Wäherungswerte nachgebildet.Such devices require a very large amount of transducers and electronics and require e.g. Sometimes very long measuring lines (e.g. when measuring the hoisting rope force in the boom head). The consequences are susceptibility to failure and considerable Deviations of the calculation results from the target values. In all cases only Approximate values simulated.

.ine erfindung, entsprechend der Offenbarungsechrift 20 20 167, sieht vor, den Ausleger samt Auslegerverstellzylinder auf einer vertikal arehbaren Schwinge anzuordnen, deren drehachse über der Kippkante (Stütze oder Rad) liegt und mittels einer Federwaage das an er Schwinge wirkende Moment - das dem auf die Kippkante des Kranes bezogenen Lastmoment entspricht - zu messen. diese Einrichtung erfordert einerseits einen hohen Aufwand an Bauteilen (Schwinge, Federwaage, verstellbare Anlenkung der Schwinge für verschiedene Abstützweiten des Kranes), andererseits ist sie nur für maximal zwei verschiedene, verhältnismäßig kleine Stützweiten brauchbar.. An invention, according to the disclosure document 20 20 167, sees before, the boom including the boom adjustment cylinder on a vertically accessible rocker to arrange whose axis of rotation is above the tilting edge (support or wheel) and by means of a spring balance the moment acting on the rocker arm - that on the tipping edge of the crane related load torque - to be measured. this facility requires on the one hand, a high expenditure of components (rocker arm, spring balance, adjustable Linkage of the rocker arm for different support distances of the crane), on the other hand it can only be used for a maximum of two different, relatively small spans.

er vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Erfassung aller möglichen Einflußgrößen die tatsächliche Größe des wirkenden Gesamtlastmomentes auf einfache Weise zu ermitteln, um das vorhandene Standmoment des Kranes voll für die Tragkraft ausnützen zu können und für jeden Belastungsfall usreichende Standsiherneit zu gewährleisten0 diese au gabe wird erfindungsgemäß daaurch gelöst, daß nicht einzelne Einflußgrößen (Zugkraft im Hub- und Nackenseil, Öldruck im Hubzylinder, Durchbiegung des Auslergers, Durchbiegung von Lagerbolzen, Auslegerlänge, Auslegerneigung) gemessen werden und hieraus auf z To recht umständliche Weise das Lastmoment ermittelt wird, sondern eine, dem Gesamtlastmoment proportionale Größe, die sämtliche Einflußgrößen beinhaltet, Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei Kenntnis des tatsächlichen Gesamtlastmomentes die Tragkraft des Kranes im Bereich der zulässigen Hublasten messer ausgenützt werden kann und, daß die Standsicherheit in jedem Falle gewährleistet ist. Durch Verringerung beeinflußbarer Kräfte (z. B0 der Fliehkraft durch geringere Drehgeschwindigkeit oder V-rmeiuen von Schrägzug) kann die Hublast erhöht erde, ohne die Standsicherheit des Kranes zu beeinträchtigen0 .ieitere Vorteile sind, da unterschiedliche Auslegerlängen im Meßwert selbsttätig berücksichtigt werden, daM die Abhängigkeit des Gesamtlast- und Standmomentes von der Stützweite erfajt wird unu, na: lange elektrische Meßleitungen vermieden werden.he present invention is based on the object by detection of all possible influencing variables the actual size of the acting total load torque easy to determine in order to fully support the existing static moment of the crane to be able to use the load-bearing capacity and sufficient sturdiness for every load case to ensure 0 According to the invention, this task is solved by that not individual influencing variables (tensile force in the lifting and neck rope, oil pressure in the lifting cylinder, Deflection of the cantilever, deflection of the bearing pin, cantilever length, cantilever inclination) can be measured and from this the load torque is determined in a rather cumbersome way becomes, but a variable proportional to the total load torque that contains all influencing variables includes, The advantages achieved with the invention consist in particular in that if the actual total load moment is known, the lifting capacity of the crane in Range of permissible lifting capacities knife can be used and that the stability is guaranteed in any case. By reducing the forces that can be influenced (e.g. B0 the centrifugal force due to lower rotational speed or V-rmeiuen of diagonal pull) can increase the lifting load without impairing the stability of the crane0 .ieitere advantages are, since different boom lengths in the measured value automatically must be taken into account, since the dependency of the total load and idle torque on the span is determined unu, na: long electrical measuring lines are avoided.

Im folgenden ist ein husführungsbeispiel uer Erfindung für einen Fahrzeug-Auslegerkran beschrieben.The following is an example of the invention for a vehicle jib crane described.

Abb. 1 1 zeigt einen Fahrzeug-Auslegerkran in Arbeitsstellung.Fig. 1 1 shows a vehicle jib crane in the working position.

Bekanntlich ist das Standmoment eines Fahrzeug-Auslegerkranes die Summe der Produkte aus allen Gewichten hinter der kippkante (lastseitige Räder oder Stützen 1) mal den horizontalen Abständen ihrer Schwerpunkte von der Kippkante0 Entsprechend ist die Summe der Produkte aus allen Gewichten und vertikalen Kraftkomponenten (z. B. Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte) vor der KippKante mal den Abständen ihrer Schwer- bzw. Angriffspunkte von der Kippkante unu allen horizontalen Kraftkomponenten (z. Bo Fliehkräfte, Windkräfte, Kräfte infolge Schrägzuges) mal den vertikalen Abständen ihrer Angriffspunkte von der Standfläche das Gesamtlastmoment.As is well known, the static moment of a vehicle jib crane is the Sum of the products from all weights behind the tipping edge (load-side wheels or Supports 1) times the horizontal distances of their centers of gravity from the tilting edge0 Accordingly, the sum of the products of all weights and vertical force components is (e.g. acceleration and deceleration forces) in front of the tilting edge times the distances their centers of gravity or points of application from the tilting edge and all horizontal force components (e.g. centrifugal forces, Wind forces, forces due to diagonal pull) times the vertical distances of their points of application from the standing surface the total load moment.

Das Gesamtlastmoment muß in jedem Falle kleiner sein als das Standmoment des Kranes. Die Momentengleichung muß lauten: MLg < MSt, oder ausgedrückt mit einem Faktor, der die erforderliche utandsicherheit berücksichtigt: MLg = S . MSt.The total load moment must in any case be smaller than the static moment of the crane. The equation of moments must be: MLg <MSt, or expressed with a factor that takes into account the required security: MLg = S. VAT

MLg = Gesamtlastmoment MSt = Standmoment des Kranes S = Standsicherheitsfaktor. MLg = total load moment MSt = standing moment of the crane S = stability factor.

Fahrzeug-Auslegerkrane bestehen in der Regel aus einem fahrbaren Unterteil 2 (Fahrgestell). Auf diesem ist ein drehbares Oberteil 5 (Aufbau mit Treibwerk, Fahrerkabine und Gegengewicht) gelagert.Vehicle jib cranes usually consist of a movable lower part 2 (chassis). On this is a rotatable upper part 5 (structure with drive mechanism, Driver's cab and counterweight).

An diesem Wiederum ist der neigungs- und längenverstellbare Ausleger 4 angelenkt. Über die Drehverbindung 5 zwischen Ober-und Unterteil werden alle Kräfte und Momente auf das Unterteil über tragen Bedeuten: O = Gewicht des Oberteiles, o = Abstand des Oberteilschwerpunktes von der Drehachse, s = halbe Stützweite, Fv = Summe aller über der Drehverbindung liegenden Gewichte und vertikalen Kraftkomponenten, Fh = Summe aller über der Drehverbindung liegenden horizontalen Kraftkomponenten, h = Höhe uer Drehverbindung über der Standfläche, Mg = Fv . a + Fh (b - h) = das auf die Drehvrerbindung Wirkende Gesamtmoment, so folgt für das Gesamtlastmoment, bezogen auf die Kippkante: MLg = Mg + Fh . h - Fv . s + O (o + s).On this again is the inclination and length adjustable boom 4 hinged. All forces are transmitted via the rotary connection 5 between the upper part and the lower part and transfer moments to the lower part Meaning: O = weight of the upper part, o = distance of the upper part's center of gravity from the axis of rotation, s = half the span, Fv = Sum of all weights above the slewing ring and vertical force components, Fh = sum of all horizontal force components above the slewing ring, h = height of the rotary joint above the standing surface, Mg = Fv. a + Fh (b - h) = that Total torque acting on the rotary connection, it follows for the total load torque, in relation to the tilting edge: MLg = Mg + Fh. h - Fv. s + O (o + s).

Erfahrungsgemäß kann Fh als abhängige Größe von Fv angenommen werden0 Mit Fh = k . Fv (k # 1 und konstant) folgt: MLg = Mg + O . o - k . Fv . h - (Fv - O) . s Durch Dehnungsmessung werden die im Auflagequerschnitt der rehverbindung herrschenden Normalspannungen ermittelt und daraus die Größe der Axialkraft Fv und des Gesamtmomentes Mg berechnet Geeignet zum Messen der Dehnung bzwO Stauchung in der Auflage der Drehverbindung sind z Bo Befestigungsschrauben mit Dehnungsmeßstreifen.Experience has shown that Fh can be assumed to be dependent on Fv0 With Fh = k. Fv (k # 1 and constant) follows: MLg = Mg + O. OK . Fv. h - (fv - O). s The strain measurement in the support cross-section of the deer connection prevailing normal stresses are determined and from this the magnitude of the axial force Fv and of the total moment Mg calculated Suitable for measuring the elongation or compression in the support of the slewing ring are z Bo fastening screws with strain gauges.

In einem weiteren Rechenvorgang wird aus den werten für die Axialkraft Fv und das Gesamtmoment Mg das Gesamtlastmoment MLg ermittelt. Die Rechenoperationen werden zweckmäßigerweise in einem elektronischen Rechner durchgeführt, der mit den konstanten Größen O, o, k und h programmiert ist. Der Wert für die halbe Stützweite ( s ) wird in der Größe des jeweiligen Betriebszustandes des Kranes eingegeben.In a further calculation process, the values for the axial force become Fv and the total torque Mg, the total load torque MLg is determined. The arithmetic operations are expediently carried out in an electronic computer with the constant quantities O, o, k and h is programmed. The value for half the span (s) is entered in the size of the respective operating condition of the crane.

Das Ergebnis wird mit einem Sollwert verglichen, dar dem Produkt aus dem Standsicherheitsfaktor mal dem Standmoment des Kranes (unter Berücksichtigung der Stützweite) entspricht. Dies geschieht beispielsweise in einem Nullverstärser. Bei Gleichheit von Ist-und Sollwert wird ein Schaltsignal (z. B. durch ein elektrisches Schaltrelais) ausgelöst, durch welches eine Warneinrichtung eingeschaltet, oder die Bewegung der Last unterbrochen, bzw.The result is compared with a target value, which is the product the stability factor multiplied by the stationary moment of the crane (taking into account the span). This happens, for example, in a null amplifier. If the actual and setpoint values are the same, a switching signal (e.g. by an electrical Switching relay) triggered by which a warning device is switched on, or the movement of the load is interrupted or

verhindert wird.is prevented.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Claims 1. Load moment limiter for jib cranes, including Slewing cranes and similar work equipment, noting that from the expansion or compression of the material in the support cross-section of the slewing ring and / or an actual value is formed in the fastening parts by means of an arithmetic unit which is proportional to the total load moment related to the tilting edge of the crane is.

2. Load torque limiter according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the span of aes crane as a variable variable in the determination of the value is taken into account

3. load torque limiter according to claim 1 and 2, thereby g e k e n n n z e i c n n e t that to trigger a tax result at When the permissible limit load torque is reached, the actual value is compared with a target value which is proportional to the span of the crane.