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Lastkraftmeß- und Sicherheitsein-
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richtung für einen Kran Die Erfindung betrifft eine Lastkraftmeß-
und Sicherheitseinrichtung für einen Auslegerkran, dessen Ausleger längenveränderbar
und in Höhenrichtung schwenkbar ist, mit einem Kraftmeßwertgeber für die jeweils
auf den Kran durch den an dessen Lasttragseil hängenden Lastkörper wirkende Gewichtskraft,mit
einem an der Spitze des Auslegers angeordneten Erfassungsglied für die obere Hubstellung
des Lastaufnahmemittels und mit einer elektrischen Energieversorgung für den Kraftmeßistwertgeber
und das Erfassungsglied sowie einer Signalübertragung für die von diesen Geräten
gelieferten Ausgangssignale über ein einziges elektrisch leitendes, gegenüber dem
Ausleger isoliert angeordnetes, zur Messung der jeweils maßgebenden Auslegerlänge
dienendes Längenmeßgeberseil und über die elektrische Masse des Krans zu einem am
Krangrundkörper angeordneten Lastkraftanzeigegerät und einer Abschalteinrichtung,
wobei die Abschalteinrichtung dann, wenn das Lastaufnahmemittel seine obere Hubendstellung
erreicht, den Antrieb für das Lasttragseil zum weiteren Hochfahren des Lastaufnahmemittels
abschaltet.
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Durch die deutsche Offenlegungaschxlft 2 312 100 ist eine Einrichtung
zum Erfassen von Lasten, die an einem mit einem Seilhubwerk ausgestatteten Kran
hängen, bekannt geworden, bei der ein mit einer Batterie ausgestatteter Kraftmeßwertgeber
am Hakengeschirr des Krans angeordnet ist, der die Traglast mittels in Brückenschaltung
angeordneter Dehnungsmeßstreifen ermittelt und den Meßwert über eine im Lasttragseil
gegegenüber diesem elektrisch isolierten Leitung sowie über das Lasttragseil einem
Lastkraftanzeigegerät zuleitet. Dabei ist nachteilig, daß beispielsweise die Batterie
oft auf ihre Funktion überprüft und ggf durch eine neue ersetzt werden muß.
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In der deutschen Offenlegungsschrift 2 221 327 ist eine Sicherheitseinrichtung
für einen Kran mit einem an einem Kranausleger wippbar gelagerten Spitzenausleger
beschrieben, bei der ein Kraftmeßwertgeber zwischen dem Spitzenausleger und dem
Kranausleger angeordnet ist, der von einer am Grundausleger oder am Kranoberbau
angeordneten Spannungsquelle über ein gegenüber dem Kranausleger elektrisch isoliert
angeordnetes Kranausleger-Längenmeßgeberseil sowie der elektrischen Masse des Krans
mit elektrischer Energie Versorgt ist und der seine Meßsignale einem Vergleichsgerat
zuleitet, das mit einem Grenzwertgeber in Verbindung steht, der mittels eines Spitzenauslegerneigungsmeßgerät
jeweils für entsprechende Spitzenauslegerneigungswerte Grenzwerte bestimmt, und
das dann, wenn die auf den Kran wirkende Traglastkraft den jeweils maßgebenden Grenzwert
erreicht, einen zwischen dem Nichtmasseeingang des Spitze auslegerneigungsmeßgeräts
und der Masse angeordneten
Schalter schließt, wodurch ein am Grundausleger
angeordneter Decodierer über das Kranausleger-Längenmeßgeberseil angesteuert wird,
der alle die Traglastkraft vergrößernden Bewegungen abschaltet Außerdem besitzt
die Sicherheitseinrichtung ein nicht am Kranausleger angeordnetes Spitzenauslegerneigungsanzeigegerate
das zwischen Masse und einer Konstantstromquelle geschaltet ist und das über das
Kranauslegerlängenmeegeberseil mit dem Spitzenauslegerneigungsmeßgerät verbunden
ist, welches ein Potentiometer besitzt, das je nach den verschiedenen Winkelstellungen
des Spitzenauslegers seinen Ohmwert entsprechend ändert, wodurch der von der Konstantstromquelle
gelieferte durch das Potentiometer fließende Strom konstanter Größe entsprechend
unterschiedliche Spannungen an dem Spitzenauslegernegungsanzeigegerät hervorruft.
Für die Erfassung der oberen Hubendstellung des Lastaufnahmemittels des Krans ist
am Spitzenausleger ein elektrischer Schließer angeordnet, der zwischen Masse und
dem Nichtmasseeingang des Spitzenauslegerneigungsmeßgeräts geschaltet ist, durch
den ein am Grundausleger angeordneter Decodierer angesteuert werden kann, der durch
Abschalten des Traglastseilantriebes ein weiteres Hochfahren des Lastaufnahmemittels
verhindert. Bei dieser Sicherheitseinrichtung dient das Kranausleger-Längenmeßgeberseil
und die elektrische Masse des Krans sowohl zur elektrischen Energieversorgung der
am oberen Ende des Kranauslegers angeordneten Geräten als auch als Übertragungskanal
für die von diesen Geräten an die am Grundausleger angeordneten Geräten gelieferten
Signale. Dabei ist nachteilig, daß die gleichzeitige sowie voneinander unabhängige
Übertragung der Signale nicht möglich ist. Wird betspielsweise der Hub-
endschalter
geschlossen, so wird das Potentiometer des Spitzenauslegerneigungsmeßgerätes kurzgeschlossen
und liefert dann keinen Signalbeitrag mehr.
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Durch die deutsche Offenlegungsschrift 26 41 082 ist eine Mobilkranlastmomentbegrenzungseinrichtung
mit einem programmierbaren Prozeßrechner sowie einem Verkehrsverteiler bekannt geworden,
bei der der Kraftmeßwertgeber mit einem Sender ausgestattet ist, mittels dem die
ermittelten Meßsignale über einen Empfänger dem Prozeßrechner übermittelt werden,
wobei der Sender entweder einen Amplitudenmodulator oder einen Palsmodulator besitzt.
Dabei ist nachteilig, daß ein leistungsstarker, teurer Sender sowie Empfänger eingesetzt
werden muß. Außerdem muß der Kraftmeßwertgeber und der Sender über eine elektrische
Leitung oder mittels einer Batterie mit elektrischer Energie versorgt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung für einen
Kran anzugeben, bei der die nicht am Grundausleger bzw. Kranoberbau angeordneten
Geräte über das gegenüber dem Kranausleger elektrisch isoliert angeordnete Kranauslegermeßgeberseil
und die elektrische Masse des Krans mit elektrischer Energie versorgt werden können
und bei der ein ungestörter Signalverkehr zwischen allen Geräten, beispielsweise
von den am oberen Kranausleger angeordneten Geräten zu den diesen zugeordneten am
Grundausleger angeordneten Geräten, auch über das Kranauslegermeßgeberseil und die
elektrische Masse gewährleistet ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Lastkraftmeß-
und Sicherheitseinrichtung für einen Kran der eingangs genannten Art der Kraftmeßwertgeber
und das Erfassungsglied jeweils einen Analogmeßwertgeber und einen Signalumformer
besitzen und daß zur Signalanpassung der von den Signalumformern an das Lastkraftanzeigegert
sowie die Abschalteinrichtung gelieferten Signale diesen entsprechende Signalumformer
vorgeschaltet sind. Dadurch wird insbesondere erreicht, daß beispielsweise die von
dem Kraftmeßwertgeber gelieferten Signale nur das Lastkraftanzeigegerät und die
von dem Erfassungsglied gelieferten Signale nur die Abschalteinrichtung beeinflussen
können.
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Vorteilhaft ist es, wenn die dem Kraftmeßwertgeber und dem Erfassungsglied
zugeordneten Signalumformer Amplitudenmodulatoren oder Frequenzmodulatoren sind,
die untereinander unterschiedliche Trägerfrequenzen bzw.
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die untereinander unterschiedliche Frequenzbereiche besitzen, und
daß die dem Lastkraftanzeigegerät und der Abschalteinrichtung zugeordneten Signalumformer
Amplitudendemodulatoren bzw. Frequenzdemodulatoren sind, denn es können serienmäßig
sowie einfache Modulatoren und Demodulatoren eingesetzt werden.
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Zweckmäßig kann es auch sein, wenn die dem Kraftmeßwertgeber und dem
Erfassungsglied zugeordneten Signalumformer Impulscodierer und die dem Lastkraftanzeigegerät
und der Abschalteinrichtung zugeordnete Signalumformer Impulsdecodierer sind, denn
dadurch ist eine genaue Nachrichtenübermittlung gewährleistet.
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In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß
zwischen dem Ausgang der Signalumformer und dem Längenmeßgeberseil Optokoppler angeordnet
sind, denn dadurch wird mit einfachen Mitteln erreicht, daß beispielsweise der jeweilige
Ausgang der Signalumformer von dem Längenmeßgeberseil galvanisch getrennt ist.
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Vorteilhaft kann es auch sein, wenn die Impulscodierer Pulscodernodulatoren,
insbesondere Analog-Digital-Umsetzer sind, und daß nur ein Impulsdecodierer vorgesehen
ist, der ein Pulscodedemodulator bzw Digital-Analog-Umsetzer istE wobei den Pulscodemodulatoren
ein Zeitfilter und dem Pulscodedemodulator ein Verkehrsverteiler nachgeschaltet
ist, denn es können einfache sowie handelsübliche elektrische Bausteine eingesetzt
werden.
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Dabei ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem Zeitfilter und dem Längenmeßgeberseil
nur ein Optokoppler angeordnet ist, der eingangsseitig eine Lichtquelle und ausgangsseitig
ein Photoelement aufweist, denn es braucht nur ein Optokoppler eingesetzt zu werden,
der außerdem mit weniger Bauelementen aufgebaut zu sein braucht.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen schematisch in
Seitenansicht dargestellten Teleskop-Ausleger eines Krans mit einem SchaStbild einer
Lastkraftmeß- und Sicherheitseinrichtung, die Amplitudenmodulatoren bzw. Amplitudendemodulatoren
aufweist und
Fig. 2 ein Schaltbild einer Lastkraftmeß- und Sicherheitseinrichtung
für einen Kran mit Analog-Digital-Umsetzern, einem Zeitfilter, einem Digital-Analog-Umsetzer
und einem Verkehrsvertei-1er.
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Gemäß Fig. 1 und Fig. 2 besteht der Teleslçopausleger 1 aus einem
Grundausleger 2 und mehreren verschiebbaren Teleskopauslegerteilen 30 Am äußeren
Ende des äußersten Teleskopauslegerteils 3 ist ein Längenmeßgeberseil 4 mit einem
seiner Enden gegenüber diesem elektrisch isoliert befestigt. Das Ende bzw. Endstück
des Längenmeßgeberseils 4 ist auf eine an dem Grundausleger 2 gelagerte Spanntrommel
5 aufgewickelt. Die Spanntrommel 5 hält das Längenmeßgeberseil 4 bei allen Stellungen
der verschiebbaren Teleskopteile 3 straff gespannt. Die Umdrehungen bzw. Teiluindrehungen
der Spanntrommel 5 werden z.B. gemessen und gelten als Maß für die jeweils maßgebende
Länge des Teleskop-Auslegers 1.
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Am äußeren Ende des äußersten Teleskopteiles 3 befindet sich ein Meßwertgeberteil
und an dem Grundausleger bzw.
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Kranoberbau befindet sich ein Meßwertsignalverwertungsteil und ein
elektrischer Energieversorgungsteil. Die drei Teile sind nur über das Längenmeßgeberseil
4 einerseits und über die Masse 6 der Teleskopauslegerteile 3 andererseits elektrisch
miteinander verbunden.
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Gemäß Fig. 1 besitzt das elektrische Energieversorgungsteil eine Konstantspannungsquelle
7, deren Minuspol an der Masse 6 des Krans angeschlossen ist und deren Pluspol über
ein Filter 8, einen am Grundausleger 2 angeordneten, gegenüber diesem elektrisch
isolierten Schleifring, einen an der Spanntrommel 5 angeordneten, gegen-
über
dieser elektrisch isolierten mit dem Ende des mit elektrischen Isolationsmaterial
umhüllten Längenmeßgeberseils 4 elektrsich leitend verbundenen Schleifkontakt und
das Längenmeßgeberseil 4 zum Meßwertgeberteil geführt ist. Das Meßwertgeberseil
besitzt zur Messung der Traglastkraft des Krans dienende Dehnungsmeßstreifen 9 in
Brückenschaltung, die an einer geeigneten Stelle des Krans, z.B. an einer Meßachse,
die zwischen Umlenkrolle und äußeren Teleskopteil oder am Hubzylinder angeordnet
sind. Der Pluspoleingang der Dehnungsmeßstreifenbrücke ist über ein weiteres Filter
10 mit dem Längenmeßgeberseil 4 und der Minuspoleingang ist mit der Masse 6 verbunden.
Im Diagonalzweig der Dehnungsmeßstreifenbrücke ist der Signaleingang eines Amplitudenmodulators
10, z.B. Ringmodulator geschaltet, der in Abhängigkeit von der am Diagonalzwe durch
die maßgebende Traglastkraft entsprechend anstehenden Brückendiagonal spannung ein
entsprechendes moduliertes Ausgangssignal mit einer bestimmten Trägerfrequenz f1
liefert. Zwischen dem Ausgang dieses Amplitudenmodulators L 10 und dem Längenmeßgeberseil
4 ist ein Optokoppler L 11 geschaltet, der beispielsweise eingangsseitig eine durch
einen Transistor 12 gesteuerte Lichtquelle 13 und ausgangsseitig ein Photoelement
14 besitzt. Die zur eittrischen Energieversorgung dienenden Eingänge dieses Amplitudenmodulators
L 10 und dieses Optokopplers L 11 sind zueinander parallel sowie parallel zu dem
Eingang der Dehnungsmeßstreifenbrücke geschaltet.
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Außerdem bestitzt das Meßwertgeberteil einen weiteren Amplitudenmodulator
H 15, dessen Minuspoleinang über einen als HubendschalterSeingesetzten elektrischen
Öffner
mit der Masse 6 und dessen Pluspoleingang mit dem Pluspoleingang der Dehnungsmeßstreifenbrücke
verbunden ist. Zwischen dem Ausgang dieses Amplitudenmodulators H 15, der eine bestimmte
Trägerfrequenz f2 besitzt, und dem Längenmeßgeberseil 4 ist ein weiterer Optokoppler
H 17 geschaltet. Die zur elektrischen Energieversorgung dienenden Eingänge dieses
Amplitudenmodulators H 15 und dieses Optokopplers H 17 sind wiederum zueinander
parallel sowie parallel zu dem Eingang der Dehnungsmeßstreifenbrücke geschaltet.
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Das Meßwertsignalverwertungsteil besitzt zwei Amplitudendemodulatoren
18, 19, deren zur elektrischen Energieversorgung dienenden Eingänge an die Konstantentspannungsquelle
7 angeschlossen sind. Den Signaleingängen beider Amplitudendemodulatoren 18, 19
ist jeweils ein Frequenzfilter 20, 21 vorgeschaltet. Die Eingänge dieser Frequenzfilter
20, 21 sind einerseits mit der Masse 6 und andererseits mit dem Schleifring verbunden.
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An dem Ausgang des einen Amplitudenmodulators 18 ist ein Lastkraftanzeigegerät
22 und an dem Ausgang des anderen Amplitudendemodulators 19 ist ein Schütz 23 angeschlossen.
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Die Lastkraftmeß- und Sicherheitseinrichtung arbeitet wie folgt: Ist
die Krananlage in Betrieb und es hängt kein Lastkörper am Kranhaken des Krans, so
werden zwei unmodulierte, verschiedene Frequenzsignale mittels der Optokoppler 11,
17 ausgesendet, die über das Längenmeßgeberseil 4 und die Masse 6 zu den Frequenzfiltern
20, 21 gelangen. Die beiden Frequenzfilter 20, 21 haben dabei die Aufgabe,
daß
diese Frequenz signale nur das jeweils maßgebende Frequenzfilter 20, 21 durchlaufen
und nicht in eines der übrigen Geräte eingekoppelt werden können. Die Frequenzfilter
20, 21 sind so abgestimmt, daß die Signale mit der Frequenz f1 das eine Frequenzfilter
L 20 und die Signale mit der Frequenz f2 das andere Frequenzfilter H 21 durchlaufen
können. Die Amplitudendemodulatoren 18, 19 geben für diesen Betriebsfall kein Ausgangssignal
ab.
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Hängt nun ein Lastkörper am Kranhaken, so werden zwei Dehnungsmeßstreifen
9 der Dehnungsmeßstreifenbrücke, die sich einander gegenüberliegen, gedehnt und
verändern ihren Ohmwert. Das hat zur Folge, daß sich eine bestimmte Brückendiagonalspannung
einstellt und der Amplitudenmodulator L 10 ein entsprechend amplitudenmoduliertes
Ausgangssignal, z.B. mit kleinerer Amplitude abgibt, das mittels des Optokopplers
L 11 und des Frequenzfilters L 20 zu dem Amplitudendemodulator L 18 gelangt, der
ein Signal an das Lastkraftanzeigegerät 22 abgibt, das proportional zur Brückendiagonalspannung
der Dehnungsmeßstreifenbrücke ist.
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Wird nun der Lastkörper mittes des Traglastseils nach oben befördert,
so erhöht sich die Traglastkraftbelastung. Dadurch wird die Brückendiagonalspannung
der Dehnungsmeßstreifenbrücke entsprechend erhöht und die Amplitude des Ausgangssignals
des Amplitudenmodulators L 10 verkleinert sich und das Eingangssignal des Lastkraftanzeigegerät
22 wird entsprechend erhöht
Wird das Hakengeschirr des Krans in
die höchste zulässige Lage befördert, z.B. in die Nähe des äußersten Teleskopteiles
3, so wird der llubendschalter 16 mittels des Hackengeschirrs geöffnet. Der Amplitudenmodulator
EI 15 gibt nun ein Ausgangssignal mit kleinerer Amplitude ab, das über den Optokoppler
H 17, das Längenmeßgeberseil 4, das Frequenzfilter H 21 zu dem Amplitudendemodulator
H 19 gelangt, der bewirkt, daß der Kranantrieb für das Traglastseil zum weiteren
Hochfahren mittels des Schütze 23 abgeschaltet wird.
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Reißt z.B. das Längenmeßgeberseil 4, so wird der Kranantrieb für das
Traglastseil ebenfalls mittels des Amplitudendemodulators H 15 abgeschaltet.
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Gemäß Fig. 2 ist das elektrische Energieversorgungsteil eine Konstantstromquelle
24, deren Minuspol an die Masse 6 des Krans angeschlossen ist und deren Pluspol
über ein Sperrfilter 25, einen am Grundausleger gegenüber diesem elektrisch isolierten
Schleifkontakt, die gegenüber dem Grundausleger isolierten Spanntrommel 26 und das
ohne elektrisches Isolationsmaterial ausgestattete Längenmeßgeberseil 4 zum Meßwertgeberteil
geführt ist.
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Durch die Konstantstromquelle 24 wird bewirkt, daß die an dem Meßwertgeberteil
anstehende Versorgungsspannung bei Änderungen des Ohmwertes des Längenmeßgeberseils
4 infolge von Längenänderungen konstant bleibt.
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Das Meßwertgeberteil besitzt eine zur Messung der Traglastkraft des
Krans dienende Dehnungsmeßstreifenbrücke, deren Pluspoleingang über ein weiteres
Sperrfilter 27 mit dem Längenmeßgeberseil 4 und deren Minuspoleingang mit der Masse
6 verbunden ist. Im DfagonaRzweig der pch-
nungsmeßstreifenbrücke
ist der Signaleingang eines Analog-Digital-Umsetzer L 28 geschaltet. Außerdem besitzt
das Meß\Hertgeberteil einen weiteren Analog-Digital-Umsetzer H 29, dessen eine Eingang
über einen Hubendschalter 16 mit dem Pluspoleingang der Dehnungsmeßstreifenbrücke
und dessen andere Eingang mit der Masse 6 verbunden ist. Beiden Analog-Digital-Umsetzern
28, 29 ist ein Zeitfilter 30 nachgeschaltet, das eine zeitgeschachtelte Nachricht
liefert, d.h. die von den zwei Analog-Digital-Umsetzern 28, 29 gelieferten Signale
werden zeitlich getrennt, z.B. zyklisch übertragen. Zwischen dem Ausgang des Zeitfilters
30 und dem Längenmeßgeberseil 4 ist ein Optokoppler 31 geschaltet, der z.B. eine
Leuchtquelle 32 und ein Photoelement 33 besitzt.
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Diese Lastkraftmeß- und Sicherheitseinrichtung arbeitet wie folgt:
Ist die Krananlage in Betrieb und es hängt ein Lastkörper am Kranhaken des Krans,
so liefert die Dehnungsmeßstreifenbrücke ein bestimmtes Meßsignal an den Analog-Digital-Umsetzer
L 28. Dieser Analog- Digital-Umsetzer L 28 und der dem Hubendschalter 16 zugeordnete
Analog-Digital-Umsetzer H 29 liefert dem Zeitfilter 30 ein jeweils maßgebendes digitalisiertes
Signal (Impulsdiagramm).
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Das Zeitfilter 30 schickt diese Signale adressencodiert und zeitgestaffelt
über den Optokoppler 31 und das Längenmeßgeberseil 4 sowie die Masse 6 zum Digital-Analog-Umsetzer
34 und dem Verkehrsverteiler 35. Dieser Verkehrsverteiler 35 leitet die von der
Dehnungsmeßstreifenbrücke gelieferten Signalwerte dem Kraftiastanzeigegera't 22
und die mittels des Hubendschalters 16 gebildeten Signalwerte dem Schütz 23 zu,
das dann, wenn der Hubendschalter 1G geöffnet wird, den Antrieb für das weitere
Hochfahren des Hakengeschirrs abschaltet.