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Verfahren und Vorrichtung zur elektronischen
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ermittlung und Überwachung der Arbeitsweise, Belastung oder Überlastung
eines Kranes DIX erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
elektronischen Ermittlung und Überwachung der Arbeitsweise, Belastung oder Überlastung
eines Kranes oder dergleichen.
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Man unterscheidet Brücken- und Auslegerkräne. Bei den Brückenkränen
bewegt sich auf waagerechten Trägern meist eine lasttragender Wagen, die sogenannte
"Laufkatze".
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Auslegerkräne dagegen besitzen einen über einen Stützpunkt hinausragenden
Ausleger, der um eine senkrechte Dresäule oder um einen im Unterbau verankerten
Drezapfen, den sogenannten "Eönigszapfen", schwenkbar ist. Zu den Auslegerkränen
gehören auch die Turmdrehkräne. Mittels verstellbarer Seilschließen kann ihr Ausleger
mehr oder weniger aufgerichtet und damit die Ausladung verändert, d.h. der jeweiligen
Last angepaßt werden.
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Angestrebt wird hierbei ein stets gleichbleibendes Lastmoment (Last
x Ausladung), so daß also kleine Lasten am großen Hebelarm, große Lasten dagegen
am entsprechend verkürzten Hebelarm bewältigt werden können.
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Bei einem anderen Auslegerkran, dem Wipp-Drehkran, wird die Ausladung
nicht wie beim Turm-Drehkran nur gelegentlich ohne Last, sondern betriebsmäßig laufend
bei voller Last verändert.
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Die Schwenkbewegung wird bei diesen Kränen weitgehend durch die Wippbewegung
ersetzt, wobei durch entsprechende Vorrichtung
zur Vermeidung unnötiger
Hubarbeit ein stets waagerechter Lasten erzielt wird. Je nach Art dieser Vorrichtungen
unterscheidet man Wipp-Kräne mit beilausgleich und Doppellenker-Wippkräne, bei denen
durch die Art der Seilführung ein besonderer Seilausgleich nicht erforderlich ist,
da die Seillänge von der Windentrommel bis zu Auslegerkopfrolle in jeder Auslegerstellung
gleich ist.
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Um Überlastungen zu vermeiden, wird bisher beispielsweise mit einer
Tabelle gearbeitet, aus der der Kranfährer die maximale Ausladung bei einer bestimmten
Last bzw. die jeweils maximale Last bei einer bestimmten Ausladung ablesen kann.
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Diese Art, einer Uberlastung eines Kranes vorzubeugen, ist ungenau
und störanfällig. Binde Überlastung kann sich dadurch ergeben, daß entweder die
Last absolut zu hoch ist, oder aber dadurch, daß das Lastmoment einen Sicherheitswert
überschreitet.
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Im Zusammenhang mit der vorliegenden Patentanmeldung soll unter Ausladung
stets die Entfernung der Last von der senkrechten Drehsäule bzw. der Mittelachse
des Königszapfens aber auch die Auslenkung der Laufkatze von der Mittelsenkrechten
eines Turmgerätes verstanden werden.
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Der Erfingung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine einfache
Vorrichtung zu schaffen, mit der eine Überlastung von Kränen beliebiger Konstruktionsprinzipien
automatisch vermieden werden kann.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine der jeweiligen lastproportionale
Meßgröße und eine der jeweiligen Ausladung proportionale elektrische Meßgröße ermittelt
und den Eingängen einer an sich bekannten Anordnung zum Multiplizieren zugeführt
werden, die eine dem jeweiligen Lastmoment aus Last x Ausladung proportionale elektrische
Meßgröße ermittelt, die über eine Auswertschaltung auf wenigstens eine Abschaltvorrichtung
für den Hubmotor und/oder den die Ausladung bewirkenden Motor einwirkt.
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Nach diesem einfachen Verfahren ist es möglich, bei Uberschreiten
des Lastmomentes nicht nur den Hubmotor bzw. den die Auslenkung bewirkenden Motor
abzuschalten, sondern diese auch so zu steuern, daß beispielsweise der die Ausladung
bewirkende rotor umgeschaltet wird. Durch Verringerung der Ausladung läßt sich dann
das Lastmoment wieder auf den Normalwert zurückführen.
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In Weiterbildung der erfindung ist die am Ausgang der Anordnung zum
Multiplizieren erscheinende, dem jeweiligen Lastmoment proportionale elektrische
Meßgröße an einen auf unter schiedliche Schwellwerte einstellbaren Schwellwertschalter
angeschlossen. Zudem sind die Last, die jeweilige Ausladung und das Lastmoment anzeigbar.
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Neben der automatischen Abschaltung bzw. Rückführung des Lastmomentes
auf den zulässigen Wert hat so der Kranführer auch optisch einen Überblick über
den jeweiligen Belastungszustand seines Kranes.
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Zur Durchführung des Verfahrens ist zur Ermittlung der jeweiligen
lastproportionalen elektrischen Meßgröße ein vom Zug des Lastseils abhängiger Lastwertmeßgeber
vorgesehen. Dieser kann ein Wegaufnehmer sein, welcher mit der abgefederten Lagerung
einer Umlenkrolle für das Lastseil in Wirkverbindung steht.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel ist es möglich, daß der Last-Meßwertgeber
ein Winkelaufnehmer ist.
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Zur Ermittlung der der jeweiligen Ausladung proportionalen elektrischen
Meßgröße ist ein mit dem die jeweilige Ausladung bewirkenden Motor in Wirkverbindung
stehender Ausladungs-Wertmeßgeber vorgesehen. Aus praktischen Erwägungen kann zwischen
dem die jeweilige Ausladung bewirkenden Motor und dem Ausladungs-Meßwertgeber ein
Untersetzungsgetriebe vorgesehen sin. Dieses wird sich insbesondere immer dann empfehlen,
wenn die Ausladung durch die Bewegung einer Laufkatze hltrbeigeführt wird.
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Von Vorteil ist, wenn der Ausladungs-Neßwertgeber ein Wegaufnehmer
ist. Dieser kann in Verbindung mit einer Laufkatze, in Verbindung mit einem Turm-Drehkran
aber auch in Verbindung beispielsweise mit einem Doppellenker-Wippkran eingesetzt
werden. Als Ausladungs-Meßwertgeber kann auch ein Winkelaufnehmer eingesetzt werden.
In jedem Fall müssen die Weg- bzw.
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Winkelaufnehmer aber elektrische Meßgrößen liefern, die der Ausladung
bzw. der Last proportional sind.
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Von besonderem Vorteil ist, wenn zwischen dem Last-Meßwertgeber bzw.
dem Ausladungs-Meßwertgeber und der Anordnung zum Multiplizieren je ein rückgekoppelter
Verstärker vorgesehen ist. Durch Verstellung bzw. Einjustierung der Rückkopplung
ist die erfindungsgemäße Vorrichtung praktisch an jedes beliebige Kranmodell anschließbar.
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Der rückgekoppelte Verstärker für den Last- Meßwertgeber kann mit
einer Schaltungsanordnung zur Vorgabe eines Höchst-Last-Sollwertes in Schaltverbindung
stehen. Hierdurch läßt sich auf einfache Weise die Abschaltung der Vorrichtung auslösen,
wenn die Absolutlat den eingestellten Sollwert überschreitet.
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An den Ausgängen der rückgekoppelten Verstärker ist je eine Last-
bzw. Ausladungs-Anzeigevorrichtung vorgesehen.
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In einem besonderen Ausführungsbeispiel kann die Schaltungsanordnung
zur Vorgabe des Höchstlast-Sollwertes auch einen Grenzwertmelder einschließen und
mit einem Lastabschalter im Stromkreis des Hubmotors in Schaltverbindung stehen.
Hierdurch wird ermöglicht, daß bei Überschreiten der absolut zulässigen Last bzw.
der zulässigen Last bei der jeweiligen Ausladung der Hubmotor abgeschaltet wird.
Ohne am Kern der Erfindung etwas zu ändern, kann diese Anordnung auch mit einer
Schaltungsanordnung, beispielsweise der Steuerung des Hubmotors, in Wirkverbindung
stehen, wodurch der Hubmotor umgepolt wird.
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An den rückgekoppelten Verstärker für den Last-Meßwertgeber kann auch
ein einstellbarer Schwellwertschalter angeschlossen sein, der mit dem Lastabschalter
in Schaltverbindung steht.
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Von Vorteil ist weiterhin, wenn der Ausgang der Anordnung zum Multiplizieren
an einen einstellbaren Schwellwertschalter zur Festlegung des Grenzwertes "Sicherheitsabschaltung"
angeschlossen ist, der mit dem Lastmoment - Sicherheitsabschalter in Schaltverbindung
steht.
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Am Ausgang der Anordnung zum Multiplizieren ist eine Lastmomentenanzeige
vorgesehen.
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tain Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der
Zeichnung erläutert, die ein schematisches Ubersichtsbild der Erfindung darstellt.
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Mit L ist die Last bezeichnet, die an einem Lastseil 1 hängt, welches
über eine Umlenkrolle 5 mit abgefederter Lagerung 6 an eine Windentrommel 2 angeschlossen
ist, die vom Hubmotor 3 angetrieben wird. Die Steuerung des Hubmotors 3 ist global
mit 4 bezeichnet. Sie ist als solche nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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An die abgefederte Lagerung 6 der Umlenkrolle 5 ist ein Last-Meßwertgeber
7, im vorliegenden Fall ein einfaches Potentiometer, angeschlossen, an welchem sich
die der Lastproportionale elektrische Meßgröße IM, abnehmen läßt. Die elektrische
Meßgröße U"i liegt am Eingang eines rückgekoppelten Verstärkers 8 an, der mit einer
Schaltungsanordnung 8a zur Vorgabe des Höchstlast-Sollwertes in Schaltverbindung
steht. An den Ausgang des rückgekoppelten Verstärkers 8 ist eine Lastanzeige 9 angeschlossen.
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Die Ausladung A ist im unteren Teil der Figur schematisch angedeutet.
Die Ausladung A entspricht der Entfernung zwischen der Last und der senkrechten
Drehsäule, beispielsweise des Turmgerüstes.
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Mit 10 ist beispielswe-se, der Einfachheit halber, eine Laufkatze
bezeichnet, die auf einem waagerechten Brückenteil eines Kranes hin und her bewegt
werden kann. Ohne am Kern der Srfindung etwas zu ändern, kann die Ausladung auch
auf andere Weise, beispielsweise nach Art eines Turmdreh-Kranes bzw. eines Doppelleuker-Wippkranes
oder dergleichen herbeigeführt werden.
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Die Ausladung A wird in eine proportionale elektrische Neßgröße dM,
beispielsweise mit Hilfe eines Ausladungsmeßwertgebers 13, umgewandelt.
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Der allgemein die Ausladung unanhängig von der Krankonstruktion bewirkende
Motor ist mit 11 bezeichnet. Zwischen dem I1eßwertgeber 13 und beispielsweise der
Laufkatze kann ein Untersetzungsgetriebe 12 vorgesehen werden.
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Die elektrische Meßgröße AM liegt an einem Eingang eines rückgekoppelten
Verstärkers 14 an, an dessen Ausgang eine Ausladungsanzeige 15 vorgesehen ist.
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Der die Ausladung bewirkende Motor 11 wird mittels einer Steuerung
16 auf übliche Weise gesteuert.
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Die Ausgänge der rückgekoppelten Verstärker 8 und 14 liegen an den
Eingängen einer Anordnung 17 zum Multiplizieren an, an deren Ausgang eine elektrische
Meßgröße LAM dem Lastmoment LA proportionale abgenommen werden kann. Der Ausgang
der Anordnung 17 zum Multiplizieren liegt weiherhin an einer allgemeinen mit 18
bezeichneten Auswertschaltung an, die einen Schwellwert 18a zur Festlegung des höchstzulässigen
Lastmomentes einschließt.
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An die Auswertschaltung ist eine Abschaltungsvorrichtung 20 angeschlossen,
die auWeinen Lastmoment-Sicherheitsschalter 21 einwirkt.
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An Ausgang der Anordnung 17 zum Multiplizieren liegt weiterhin eine
Lastmomentenanzeige 19 an.
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Am Ausgang des rückgekoppelten Verstärkers 8 für den Last Meßwertgeber
7 ist ein einstellbarer Schwellwertschalter 24 vorgesehen, der über eine Schaltungsanordnung
auf einen Lastabschalter 23 einwirken kann. Der einstellbare Schwellwertschalter
24 kann beispielsweise mittels eines Potentiometers 24a auf einen Absoluthöchstwert
für die Last voreingestellt werden.
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Über die Steuerungen 4 bzw. 16 sind die Motoren 3 bzw. 11 an die Stromversorgung
22 angeschlossen.
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Mit Hilfe der einstellbaren rückgekoppelten Verstärker 8 und 14 läßt
sich die erfindungsgemäße Vorrichtung praktisch an alle vorkommenden Kransteuerungen
anpassen. Dadurch, daß die Schalter 21 und 23 an die Steuerungen 4 und 16 angeschlossen
sind, kann auch außer einer einfachen Abschaltung ein Umpolen der Motoren 3 bzw.
11 erreicht werden. Ohne am Kern der Erfindung etwas zu ändern, können die Schalter
21 bzw. 23 auch in den Leitungsverbindungen zwischen der Stromversorgung 22 und
den Steuerungen 4 bzw. 16 sitzen.