DE3019385A1

DE3019385A1 - Kran mit datenverarbeitungsanlage

Info

Publication number: DE3019385A1
Application number: DE19803019385
Authority: DE
Inventors: William Roy Thomasson
Original assignee: Coles Cranes Ltd
Current assignee: Coles Cranes Ltd
Priority date: 1979-05-18
Filing date: 1980-05-19
Publication date: 1980-11-27
Also published as: IT8022149A0; AU541265B2; JPS55156191A; AU5837080A; FR2456702B1; PL224314A1; PL130747B1; IT1130443B; FR2456702A1; YU129080A; US4368824A; FI801541A

Description

Kran mit Datenverarbeitungsanlage

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kran mit einer Datenverarbeitungsanlage. Bei bestehenden Anlagen dient die Last am Kranausleger als einer der Parameter oder Variablen zum Errechnen oder Bestimmen des tatsächlichen Kranradius. Dieser Radius ist normalerweise in Sicherheitsbelastungsanzeigen (nachstehend die Abkürzung "S.L.I's") angezeigt, und dient zum Bestimmen der tatsächlichen Arbeitslast (nachstehend die Abkürzung "A.W.L.") und die Sicherheitsarbeitslast (nachstehend die Abkürzung "S.W.L."). Weil die Last als Parameter benutzt wird, muß die Kranrechenanlage auf spezifische Lasten geeicht werden. Eine geringe Änderung der Steifigkeit des Auslegers an Kränen desselben Typs erfordert eine neue und andere Eichung, was teuer, zeitraubend, ungenau und Fehlern unterworfen ist.

Bekannte S.L.I.'s für Kräne haben verschiedene Variablen bei der Benutzung des Krans in rechnung gestellt, wie Auslegerwinkel, Auslegerlänge, Kranausbildung, Gelenkwinkel, Windenbelastung und Anzahl der Niedergänge. Diese Variablen werden nachstehend als Kranvariable bezeichnet.

Wegen der Zahl der Variablen ist es allgmeine Praxis, die Windenlast zu messen, (dies geschieht durch mehrere Einrichtungen, von denen eine das Messen der die Windenkabelspannung mittels eines entsprechenden Dynamometers und des Auslegerwinkels ist und diese Variablem mittels eines Nockeneinschnitts für eine jeweilige Länge und Kranausbildung mittels eines Nockeneinschnitts in Beziehung setzt.

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Dieser Nocken entspricht in proportionaler Weise einer Tabelle, die eine zulässige Kapazität für diese Länge des Auslegers angibt. Wenn eine andere Ausbildung oder Auslegerlänge verwendet wird, muß der Nocken geändert werden. Dies ist mühsam und kann einem weiteren Fehler unterworfen sein. Wenn beispielsweise eine Last an einen Ausleger gelegt wird, der sich zwischen geeichten Stellungen befindet, wird die genaue Arbeitslast durch die Form des Nockens bestimmt und ermöglicht Fehler und besitzt keine Konsistenz zwischen ähnlichen Maschinen. Ferner ist das Schneiden des jeweiligen Nockens für jede Ausführung zeitraubend. Hinsichtlich der Verringerung dieser Probleme, sind die Variablen und Nockenformen als elektrische Widerstände dargestellt worden und diese werden miteinander verglichen, um festzustellen, ob eine gefährliche Situation besteht. Jede Variable wird gewöhnlich auf einer Skala auf einer Hauptanzeigeeinrichtung dargestellt, Diese Anlage, die analoge Computer sind, werden umflexibel, sofern jede Variable sorgfältig geeicht und durch eine besondere Schaltung dargestellt wird. Deshalb können sich ändernde Faktoren eine vollständig neue Schaltung erfordern.

Nach der Erfindung besitzt ein Kran eine Datenbearbeitungsanlage mit einer Einrichtung zum Bestimmen das Basiswinkel des Kranauslegers und der Winkelabweichung des Kranauslegerkopfes, mit Einrichtungen zum Messen der Länge von der Auslegerbasis zum Auslegerkopf, mit Einrichtungen zum Bestimmen und Messen zum Übertragen digitaler Daten, die der Winkelabweichung und der bestimmten bzw. gemessenen Länge entsprechen, und mit einem Mikroprozessor zur Aufnahme solcher Daten übertragender Signale, zum Verarbeiten der Daten wie zum mathematischen Bestimmen der wirklichen

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abweichenden Form des Eranauslegers. Dadurch, kann der wirkliche Auslegerradius bestimmt werden, da der tatsächliche Auslegerkopf und die Basisstellungen bekannt sind.

Vorzugsweise wird der Mikroprozessor mit einer Anzeigeeinrichtung verbunden, die die A.W.L. und S.W.L und andere Daten anzeigt, die vom Mikroprozessor verarbeitet werden, wobei die Anzeige eine Sicherheitslastanzeige ergibt. Der Mikroprozessor kann hörbar und/oder sichtbare Alarme auslösen und die Bewegung unterbrechen, wenn eine Sicherheitsarbeitslast erreicht oder überschritten wird.

Zum Bestimmen einer spezifischen Last wird ein Dynamometer benutzt.

Bei Verwendung eines Mikroprozessors und von Dateneingängen ergibt sich, daß nicht nur eine Vielfalt von -^aten in Rechnung gestellt werden kann, z.B. ob eine jeweilige Last unter bestimmten Umständen sicher ist. Die Zahl der Eingänge kann auch unbegrenzt sein.

Ein weiterer Vorteil ist der, daß, wenn die Einrichtung auf den neuesten Stand gebracht worden ist, die Berechnungen durch Neuprogrammieren des Mikroprozessors anstelle des Neueinschneidens von Nocken, Erneuern der Schaltung oder Ändern zulässiger Arbeitstabellen infolge Änderung der Ausführung, d.h. Ändern in einen Fliehausleger oder andere Gitterträger verbessert werden können. .

Die Anlage kann den tatsächlichen Radius errechnen, der der sichtbare Radius ist, der. von einer jeweiligen Last abgeändert worden ist. Der Sicherheitslastanzeiger ist stets mit den richtigen Daten versehen, die den tatsächlichen Radius in jeder Stellung berücksichtigen, und wird deshalb konstant und über die wirkliche Sicherheitsarbeitssituation informiert gehalten.

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Ein weiterer Vorteil, der bisher nicht zu erhalten war, ist der, daß derselbe Mikroprozessor für Daten benutzt werden kann, die nicht besonders auf die Last bezogen sind, wie der Reifendruck, Die Betriebsstunden der Maschinenanlage, die Zeit vor der nächsten Wartung oder auch die Wartungsdaten. Außer der Programmierung sind keine zusätzlichen Vorrichtungen notwendig.

Der Kranführer muß sich nur auf eine Anzeige beziehen, die eine Information darstellt-, die in einer alphanumerischen Form erfolgen muß. Eine einfache analoge Anzeige könnte in der Form von Sternchen mit der Anzeige von runden Zahlen oder Tonnen der tatsächlichen Arbeitslast und der Sicherheitsarbeitslast erfolgen. Ein weiterer Vorteil ist der, daß bei einem unbelasteten Kran aber bei geringer Höhe des Auslegers, der Kranführer in einfacher Weise gewarnt werden kann, wenn der Ausleger in einen gefährlichen kleinen Winkel gelangt, d.h. in das geometische Spektrum des Krans, aber außerhalb des Lastspektrums.

Ein noch weiterer Vorteil ist der, daß bei geänderten Sicherheitsbestimmungen oder wenn der Kranführer den Arbeitsplatz wechselt und von einem Land in ein anderes mit anderen Sicherheitsbestimmungen geht, diese leicht in den Mikroprozessor grogrammiert werden können, d.h. ohne physikalisches Ändern der Nocken oder der Schaltungen.

Wenn eine automatische Wippe oder Staueinrichtung gefordert wird, können in einfacher Weise die vom Mikroprozessor der Anlage bearbeiteten Daten zum Steuern servobetätigter Bewegungen für Auslegerlänge, Seillänge, Auslegerheben und Schwenken oder Höhe der Last benutzt werden.

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Es wird mit Hilfe der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. In den Zeichnungen ist:

Figur 1 Ansicht eines Fahrzeugkrans nach der Erfindung,

Figur 2 ein Blockdiagramm einer Krandatenverarbeitungsanlage mit einer Lastsicherheitslastanzeige nach der Erfindung,

Figur 3 ein Blockdiagramm von Einzelheiten des Mikroprozessors für die Anlage nach Figur 2;

Figur 4 das Diagramm einer bei der Anlage nach Figur 2 verwendeten Anzeige, .

Figur 5 eine Lastmeßeinrichtung und ein Seilgeschwindigke'its- und Richtungsgeber zur Verwendung bei einem Kran nach Figur 1,

Figur 6 zeigt die Einrichtung und den Geber nach Fig. 5 am Kran nach Figur 1, und

Figur 7 eine andere Ansicht des Seilgeschwindigkeitsund Sichtungsgebers nach Figur 5·

Der Kran nach Figur i besitzt die Datenverarbeitungsanlage nach der Erfindung und einen unteren Teleskopauslegerteil 1, einen oder mehrere obere Teile 2 mit der Möglichkeit eines Fliehauslegers oder einer anderen lasttragenden angepaßten Konstruktion, einen Kranoberaufbau 3, auf dem eine Kabine 4 angebracht ist, eine Hebeeinrichtung 5 (zweckmäßig eine Ramme) zum Heben des Auslegers und ein Fahrzeugchassis 6. Der Kranoberauf bau.. 3 befindet sich auf dem Fahrzeug 6, so daß er sich um die Achse 7 drehen kann.

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Im unbelasteten Zustand befindet sich der Krankopf 9 in einer Hohe Q_Q , ungefähr gleich (das Eigengewicht bewirkt gin leichtes Differential) dem am Kranfuß oder an der Auslegerbasis ist und durch einen entsprechenden Detektor entweder nahe dem Auslegerschwenklager 8 an der Auslegerbasis oder auch in der hebeeinrichtung 5 gemessen werden kann. Im belädenen Zustand, der übertrieben durch die strich-punktierte Linien in Figur 1 dargestellt ist befindet sich der Auslegerkopf auf in der Höhe ß^. Der Winkel Q^ kann von einem entsprechenden Detektor am Kopf des Trägers gemessen werden. Andere Detektoren befinden sich an der Auslegerbasis nähe dem Auslegerdrehpunkt und an der Länge des Auslegers (wenn gewünscht), der zum Herstellen der Form des Auslegers verwendet wird. Die Länge.des Auslegers vom Drehpunkt 8 zum Kopf 9 kann durch entsprechende Mittel wie ein Kabel gemessen werden, das vom Kopf zu einer federbelasteten Trommel an der Basis verläuft. Die Trommel ist mit einem bekannten digitalen Geber verbunden. Das Kabel wird außer dem Messen der Auslegerlänge zum Speisen eines oben liegenden Inklinometers 21 am Kopf verwendet, der den Winkel ©^ feststellt. Die Signale des Inklinometers 21 werden unter dem Kabel geführt. Der Radius R bei unbelastetem Ausleger kann dann an der Anzeigeeinrichtung 10 errechnet werden, die sich in der Kabine 4 befindet und mit den Daten des Detektors gefüttert wird. In der belasteten Stufe bewirkt die Abwärtsbiegung des Auslegers eine Verkleinerung des Winkels des Auslegerkopfes zu Q^. Auch der Radius des Auslegers vergrößert sich zu R^,. Sowohl Verbiegung als auch Radius werden auf der Anzeigeeinrichtung 10 digital angezeigt. Während die Abbiegüng des Auslegers für sich eine Sicherheitsgrenze ist, beeinflußt das Ansteigen des Radius die Neigung des Krans zum Kippen und deshalb wird

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der Radius größer, der selbst eine Variable ist, die zum Abändern der Lastgrenze für einen gegebenen Radius R verwendet werden muß. Das Zurückführen der Kranvariablen wie diese in digitale Daten gewährleistet eindeutig die Genauigkeit und Wirksamkeit der Daten, Bei oder vor Erreichen einer Sicherheitsgrenze bewirkt der Mikroprozessor einen Alarm, der einen Audioalarm 24- und/oder einen visuellen Alarm auf der Anzeigeeinrichtung 10 auslöst. Ein die Bewegung abschaltendes Relais 26 kann den Eintritt in einen unsicheren Zustand verhindern.

In Figur 2 ist die Krandatenanlage graphisch dargestellt, Detektor und Steuerungen 11 bis 21 führen verschiedene Kranvariable an den Mikroprozessor 22 und dieser führt in digitaler Form die behandelten Daten zur Anzeigeeinrichtung 10. . .

Obwohl nicht dargestellt, dient die Anzeigeeinrichtung 10 auch für andere Informationen wie den Reifendruck und die Betriebsstunden des Motors. Es kann auch zweckmäßig sein, den Mikroprozessor dazu zu benutzen, daß die Anzeigevorrichtung Wartungsperioden für die ganze Anlage anzeigt. Die Erfindung gibt somit nicht nur ein genaueres Bearbei-. ten bei Anzeigen der Daten, sondern es können auch andere Daten, die kein Teil eines normalen Sicherheitslastanzeiger sind, gespeichert und angezeigt werden.

Wenn auch viele digitale Geber, die zum Übertragen von Daten an den Mikroprozessor verwendet werden, bekannte-Einrichtungen sind, werden doch bestimmte von diesen be-, sonders in der beschriebenen Anlage benutzt. Insbesondere sind die Lastmeßeinrichtung 16 und der Seilgeschwindigkeitsund der Richtungsgeber 20 neuartig und in einem einzigen

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Detektor 30 zusammengefaßt, wie es die Figuren 5 bis 7 zeigen.

Im Detektor 30, der sich aif dem Ausleger zwischen dessen Kopf und Basis befindet, gibt es drei Rollen 31» 32 und 33r von denen die Rollen 31 und 33 in einer Linie oder parallel zum Kränseil 35 liegen und die Rolle 32 von der Linie so versetzt ist, daß sie am Seil anliegt. Eine Änderung der Seilspannung, d.h. eine Änderung der Last von W_ zu VL , bewirkt ein Abgehen der Rolle 32 und dies kann von einer Belastungszelle 4-0 gemessen werden. Jede der Rollen 31 bis 33 ist entsprechend in Blocken 37 bis 39 untergebracht und jeder Block ist durch dünne biegsame und elastische Teile 36 verbunden, die einen Teil desselben ganzen Stücks wie die Blöcke 37 bis 39 bilden und aus einem elastischen Material wie Nylon oder Novatron (Warenzeichen) bestehen. Die dünnen Teile 36 ermöglichen ein Verbiegen des Mittelblocks 38 unter Last in bezug auf die Blöcke 37 bis 391 verringern aber die Kräfte, die infolge der Reibung unter der Bewegung zwischen dem Seil 35 und der Rolle 32 auf die Belastungszelle Λ0 einwirken.

Zum Übertragen der Seilbewegung auf eine der Rollen ist in diesem Fall die Rolle y\ mit Permanentmagneten 42 versehen, von denen zwei einander gegenüber in einer Linie parallel zur Rollenaehse liegen und der dritte um 180° von diesen beiden -entfernt ist, wie es diB Figuren 5 und 7 zeigen. Am Gerät 30 befinden sich Sensoren 4-4-, die die Rollen und somit die.Seilbewegung zum Mikroprozessor über- ~t ragen- '

Weitere .Einrichtungen, können in der Anlage nach der Erfindung verwendet werden. Tatsächlich besitzt die ganze

Anlage den Vorteil der Annahme von meistens einem Datengebiet zum Steuern, zur Sicherheit, Wartung, Arbeitsablaufaufzeichnung und zum Betrieb einer Kranart.

Eine besondere Einrichtung ist eine gemeinsame Anschlußstelle am Mikroprozessor, wie es Figur 2 zeigt. Dadurch können eine oder mehrere Programmkarten an die Anlage eingelegt werden, so daß neue Sicherheitsbestimmungen eingesetzt werden können. Eine Aufzeichnung für Zwecke "schwarzer Kästen", d.h. für Sicherheitsaufzeichnungen können konstant gemacht werden und eine Aufzeichnung für eine geplante Wartung kann konstant gemacht werden.

Eine weitere Einrichtung ist die, da die Windelseilbewegung und die tatsächliche Auslegerkopfstellung durch die Anlage bestimmt ist, diese Daten einfach zum Regeln der Servoanlage, wie Schwenken der Winde und des Hebens des Auslegers und für den Längenantrieb zur automatischen Einziehung des Krans zu benutzen, so daß der Kranführer das erforderliche Ziel der Last programmieren kann, wodurch der Prozessor die relativen Bewegungen der einzelnen Kranbewegungen regeln kann.

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ORIGINAL INSPECTED

L e e r s e i t e

Claims

1. Kran mit einer Datenverarbeitungsanlage, dadurch ge k e η η ζ ei c η η e t, daß eine Einrichtung zum Bestimmen des Basiswinkels (Q ·) des Kranauslegers (1)

_-"'-■:und der Winkelabweicliung ( θ - θ^ ) des Auslegerkopfes (9) und eine Einrichtung zum Messen der Länge von der Auslegerbasis (8) zum Kopf (9) digitale Daten abgeben, . die der Winkelabweicliung und der Länge entsprechen, die bestimmt bzw. gemessen werden, und daß ein Mikroprozessor (22) Signale aufnimmt, die diese Daten liefern, und diese bearbeitet, um mathematisch die wirkliche abweichende Form des Auslegers zu bestimmen.

2. Kran nach Anspruch 1,dadurch gekennz e i c h η e t, daß der Mikroprozessor (22) an einer

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• Zweigstelle^ 28 PaO) TEtEX: TELEGRAMM: TELEFON: BANKKONTO: POSTSCHECKKONTO: München: 1-856 44 INVENTION BERLIN BERLINER BANK AG. W. MEISSNER, BLN-W St.-ANNASTR. Π : INVEM d BERLIN 030/891 60 37 BERLIN 31 122 82-109 8000 MÖNCHEN 22 030/892-2382 3695716000 TO-.4 089/22 3S 44

Anzeigeeinrichtung (10) liegt, die die vom Mikroprozessor bearbeiteten Daten anzeigt, und daß die Anzeigeeinrichtung einen Sicherheitslastanzeiger bildet.

3. Kran nach den Ansprüchen 1 und 2,dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (22) einen hörbaren und/oder sichtbaren Alarm auslöst.

4. Kran nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h gekennze lehnet, daß der Mikroprozessor die Kranbewegung anhält, wenn die Sicherheitsarbeitslast erreicht oder überschritten wird.

5. Kran nach den Ansprüchen 1 bis 4, d a d u r c h gekennzeichnet, daß ein Dynamometer (30) die jeweilige Last am Kranzugseil (35) mißt, und daß das Dynamometer digitale Daten, die der jeweiligen gemessenen Last entsprechen, an den Mikroprozessor (22) gibt.

6. Kran nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß das Dynamometer eine Einrichtung (35) zum Abbiegen des Kranzugseils (35) ^aus der Bahn unter Spannung besitzt, die durch die jeweilige Last verursacht worden ist, und daß eine Belastungszelle (40) die Kraft am Kranzugseil (35) mißt, die von der Abbiegeeinrichtung verursacht worden ist.

7. Kran nach -Anspruch 6, dadurch geke η η zeichnet, daß die Abbiegeeinrichtung (32) ein zweites drehbares Teil ist, das sich an einem Gestell

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(30) befindet., das ein erstes und ein drittes Teil (3Ί bzw. 33) trägt-, und daß das zweite Teil (32) außerhalb der Ausrichtung mit den beiden anderen Teilen liegt. .

8. Kran nach Anspruch 7» d a d u r c h g e k e η nz e ic ti η e t» daß das Gestell (30) drei Montageblocks (37» 38,39)enthält, die eines der drei drehbaren Teile (31, 32, 33) tragen und Jeder Block mit dem anderen ausgerichtet und durch zwei elastische, biegsame Glieder (36) verbunden ist.

9. Kran nach -Anspruch 8, dadurch gekennz ei c h η e t, daß das Gestell (30) aus einem elastomerem Material besteht.

10. Kran nach den Ansprüchen 7 und 8,dadurch

g e k e η η ζ ei c h η e t, daß eines der drehbaren Teile (31) mit einer Anzeigeeinrichtung (42) versehen ist, die radial von seiner Achse entfernt, angeordnet ist, daß das Gestell mit einem Detektor (44-) zum Feststellen des Durchgangs der Anzeigeeinrichtung hinter dem Detektor angeordnet ist, und daß die Geschwindigkeit und die ""ichtung der Drehung dieses drehbaren Teils festgestellt werden kann und daß der Detektor (30) Geschwindigkeit und Sichtung digital auf den Prozessor (22) gibt»

11. Kran nach Anspruch 10, dadurch ge k e η nz e i c hja. -e t, daß die Anzeigeeinrichtung (42) mindestens einen Magneten enthält»

12. Kran nach Anspruch 11, dadurch ge ken nze ichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (4-2) drei Permanentmagneten enthält, von denen zwei radial entfernt an oder zur Peripherie des, drehbaren Teils und der dritte Magnet radial in Abstand an oder zur Peripherie der anderen beiden Magneten angeordnet sind.

13· Kran nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Messen der Länge von der Basis zum Kopf des Auslegers ein Kabel enthält, das am Kopf (9) angebracht ist und um eine Trommel an der Basis gewickelt wird, und daß die Trommel das Kabel gespannt hält und mit einem digitalen Geber versehen ist, der die Trommelbewegung, die der Auslegerlänge entspricht, auf den Mikroprozessor überträgt.

14·. Kran nach den Ansprüchen 1 bis 14-, dadurch gekennze ichnet, daß die Einrichtung zum Bestimmen der Winkelabbiegung des Auslegerkopfes einen oberen Inklinator am Kopf enthält, der den Winkel (Q,,) . am Kopf mit dem an der Basis (θ₀) vergleicht, und daß dieser Winkel von einem Basis-oder unteren Inklinator gemessen wird.

15. Kran nach Anspruch 13 und 14-, dadurch gekennzeichnet, daß vom oberen Inklinator über gelieferte Signale über das Kabel geleitet werden.

16. Kran nach den Ansprüchen 1 bis I5, dadurch gekennzeichne t,.daß der Mikroprozessor

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(22) eine Lasttabelle einspeichert, die den zulässigen Lasten bei den jeweiligen Radien am Kran ent-. spricht und beim Vergleich, mit den von den einzelnen Gebern aufgenommenen Daten, die den Kranvariablen entsprechen,: Alarm auslösen und/oder die Kranbewegung anhalten kann.

17. Kran nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch ge ken η ζ e i c h η e t, daß der Mikroprozessor servobetätigte Bewegungen für die Auslegerlänge, die Seillänge, die Auslegerhöhe und den Abbiegewinkel, und so die Hohe einer Last am Kranwindenseil steuert.

18. Kran nach den Ansprüchen 1 bis 17» d adur ch

g e k e η η ζ ei c h η et, daß der Mikroprozessor die servobetätigten Bewegungen für die Auslegerlänge, Seillänge, Ausiegerhöhe und Abbiegewinkel und somit die Bewegung des Auslegers in'eine Staulage steuert.

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