DE4108347C2 - Einrichtung zum Steuern von Antrieben einer Hebeeinrichtung - Google Patents
Einrichtung zum Steuern von Antrieben einer HebeeinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Steuern einer
Hebeeinrichtung, insbesondere von Antrieben einer Krananlage mit einer
an einem Träger verfahrbaren Katze, einem an der Hebeeinrichtung
hängenden, mit mehreren Schaltelementen versehenen Steuerschalter und
einer den Steuerschalter an die Antriebe elektrisch anschließenden
Verbindungsleitung.
Aus der DE 38 20 953 A1 ist eine Einrichtung zum Steuern eines an einem
Träger fahrenden Krans über einen Hängeschalter bekannt. Der
Hängeschalter ist über eine Verbindungsleitung elektrisch mit dem
Schaltschrank des Krans verbunden. Die Verbindungsleitung beinhaltet
eine der Anzahl der Steuerfunktionen des Krans entsprechende Anzahl von
Steuerleitungen. Die Steuerleitungen leiten die Schaltsignale über im
Schaltschrank angeordnete Schütze oder direkt an die Antriebe des Krans
oder zu weiteren elektrischen Verbrauchern (Hupe, Licht, Magnet-Traverse
o. ä.). Die Steuerleitungen sind als Aderleitungen oder als eine
Kombination von Aderleitungen und Schleifleitungen ausgebildet.
Die hohe Anzahl der benötigten Ader- bzw. Schleifleitungen erweist sich
als nachteilig, da dies einerseits zu einer Verteuerung der Krananlage
und andererseits zu Platzproblemen bei der Unterbringung der Leitungen
führt. Insbesondere eine Unterbringung von flach ausgeführten
Schleifleitungen an den Krantraversen gestaltet sich schwierig.
In der DE-PS 31 24 542 ist eine Sicherheitsschaltung für
Kranausleger beschrieben, durch die in Abhängigkeit von
der Auslegerlänge und dem Auslegerwinkel bei Erreichen
einer gefährlichen Situation zunächst eine Warnanzeige
und sodann eine Funktionsabschaltung des hydraulischen
Auslegerantriebes erfolgt. Eine Vereinfachung der
dazu bekannten elektrischen/elektronischen Systeme und
eine Erhöhung der Funktionssicherheit wird nach der
Erfindung dadurch erreicht, daß eine Umsetzung einer
lageanalogen Gleichspannung in ein digitales Signal
und dessen Weiterverarbeitung in Logik-Systemen für
die beabsichtigten Anzeige- und Steuerfunktionen
erfolgt.
Das DE-GM 90 10 967.8 betrifft ein Automatisierungssystem
für die Steuerung von Stapelkranen, insbesondere von
Containerstapelkranen, bei dem, ausgehend von einer
drahtlosen Steuersignalübertragung von einer Verwaltungseinheit
zu einer Recheneinheit, die Weiterleitung von
Sollwerten über einen Datenbus an eine Kransteuereinrichtung
und sodann über einen Reglerbus an die Antriebsregelung
erfolgt.
Ein Antriebssteuersystem nach der US-PS 34 54 927, bei dem
die Steuersignale drahtlos übertragen werden, sieht vor,
daß die Steuerbefehle in eine Vielzahl von Iongruppen
unterschiedlicher Frequenz umgesetzt und in getrennter
Reihenfolge zum Antriebssystem übertragen werden.
Alle diese Systeme besitzen einen großen konstruktiven
Aufwand und sind kompliziert und störanfällig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine baulich einfache
Einrichtung zum Steuern einer Hebeeinrichtung mit einem Hängeschalter
zu schaffen, die unter Verwendung von handelsüblichen Elementen zu einer
Einsparung von Steuerleitungen führt.
Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch eine Einrichtung zum
Steuern einer Hebeeinrichtung, insbesondere von Antrieben einer
Krananlage mit einer an einem Träger verfahrbaren Katze mit den
Merkmalen des Anspruchs 1.
Durch die Anordnung eines Encoder-Bausteins in dem mechanisch und
teilweise auch witterungsbedingt stark beanspruchten, an einer
Hebeeinrichtung frei hängenden Steuerschalter läßt sich
vorteilhafterweise die Anzahl der benötigten Steuerleitungen verringern.
Die erfindungsgemäße Einrichtung gewährleistet durch die galvanische
Trennung der Encoder- und Decoder-Schaltkreise von der Datenleitung eine
sichere Übertragung der seriellen Datenwörter trotz der durch den
Übergang Aderleitung/Schleifleitung hervorgerufenen Störeinflüsse. Die
galvanische Trennung über Optokoppler führt zu einer linearen Umsetzung
der digitalen Datenwörter. Um einen hohen Sicherheitsstandard zu
gewährleisten ist vorteilhafterweise eine Not-Halt-Funktion über eine
separate Steuerleitung, die nicht über den Encoder-Baustein geführt ist,
vorgesehen.
Besonders vorteilhaft ist der Einbauort des Encoder-Bausteins im Gehäuse
in der Nähe des Aufhängeortes des Steuerschalters gewählt, da hierdurch
mechanische Einflüsse durch z. B. unsachgemäße Handhabung am geringsten
sind.
Um die Betriebssicherheit der Steuereinrichtung zu erhöhen, ist
vorteilhafterweise eine Überwachung der Funktion der Übertragung
vorgesehen. Die Überwachung erfolgt über die Anordnung eines
zusätzlichen Schließerkontaktes in jedem Schaltelement, die
Parallelschaltung der Signale dieser Schließierkontakte und die
Ansteuerung der Versorgungsspannung der Schaltrelais für die Antriebe
mit diesem Signal. Hierdurch ist gewährleistet, daß auch im Falle einer
fehlerhaften Ansteuerung der parallelen Signalausgänge des Decoder-
Bausteins es in Abwesenheit einer Bedienungsperson zu keiner
Ausführung einer Kranfunktion kommen kann. Erst bei Betätigung eines
Schaltelements durch den Bediener wird das fehlerhafte Ausgangssignal
wirksam. Der Bediener erkennt die Fehlfunktion und hat die Möglichkeit,
über den Not-Halt die Kranbewegungen abzuschalten.
Die Anordnung von zwei Decoder-Bausteinen parallel, die in Abhängigkeit
von der Übereinstimmung der Ausgangssignale der beiden Decoder-
Bausteine die Versorgungsspannung der Schaltrelais für die Antriebe
freigeben, stellt eine weitere vorteilhafte Alternative zur Überwachung
der Decoder-Bausteine dar.
Aus der EP 02 27 617 A2 ist zwar ein System für die Übertragung von
Schaltsignalen insbesondere zu angetriebenen Transportmitteln bekannt,
wobei die Schaltsignale zur Einsparung von Steuerleitungen in eine
Kombination von sinusförmigen Halbwellen umgewandelt und nach
Übermittlung über eine Datenleitung entschlüsselt werden. Jedoch ist
hier die Encoder-Elektronik in einem geschützten ortsfesten Steuerstand
angeordnet. Auch sind Sicherheitsaspekte, die sich auf mögliche
Fehlfunktionen der Elektronik beziehen, nicht berücksichtigt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 perspektivische Ansicht eines Einträger-Laufkrans,
Fig. 2 Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen
Steuereinrichtung,
Fig. 3 Blockschaltbild einer Steuereinrichtung mit
zusätzlicher Überwachungseinrichtung,
Fig. 4 Seitenansicht eines geöffneten Steuerschalters mit
Encoder-Baustein,
Fig. 5 Draufsicht des Steuerschalters.
In Fig. 1 ist ein flurgesteuerter Einträger-Laufkran mit einer auf dem
unteren Flansch eines Hauptträgers verfahrbaren Katze 1 dargestellt. Die
Flursteuerung erfolgt über einen an dem Kran hängenden Steuerschalter 2.
Der Steuerschalter 2 ist in Katzfahrrichtung verfahrbar und über eine
girlandenförmig aufgehängte Verbindungsleitung 3 mit der in einem
Steuerschrank 4 angeordneten Kranelektrik verbunden. Die Kranelektrik
ist über Energieleitungen S an die Antriebe der Katze 1 und des
Laufkrans angeschlossen. Die Leitungen zur Versorgung der Kranelektrik
sind nicht dargestellt.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen
Steuereinrichtung mit als Schleifleitung ausgeführten Verbindungs- 3 und
Energieleitungen 5. Der Steuerschalter 2 beinhaltet mehrere
Schaltelemente 6, die an einen ebenfalls im Hängeschalter 2 angeordneten
Encoder-Baustein 7 angeschlossen sind. Der Encoder-Baustein 7 wird über
zwei Versorgungsleitungen 13 mit seiner Betriebsspannung versorgt und
fragt die Schaltzustände (betätigt, nicht betätigt) der Schaltelemente 6
etwa alle 15 ms zyklisch ab, verschlüsselt die eingehenden Signale in
ein digitales serielles Datenwort, das über einen nicht dargestellten
Optokoppler getaktet den Encoder verläßt. Der Optokoppler des
Encoder-Bausteins 7 steht über zwei Daten Leitungen 8 mit dem Optokoppler
9 in Verbindung. Die Datenleitungen 8 werden über einen nicht
dargestellten Leitungstreiber mit einer Versorgungsspannung von etwa 40
V betrieben, um etwaige Störeinflüsse durch Übergangswiderstände
insbesondere der Schleifleitungen zu unterdrücken. Die Signale des
Optokopplers 9 werden von einem im Schaltschrank 4 der Kranelektrik
angeordneten Decoder-Baustein 10 empfangen. Dieser entschlüsselt die als
Datenwort codierten Schaltsignale, d. h. er erkennt die Schaltzustände
der Schaltelemente 6 des Steuerschalters 2 und steuert die
entsprechenden Relaistreiber an. Die Relaistreiber sind über nicht
dargestellte Schaltrelais und Energie-Schleifleitungen mit den Antrieben
24 verbunden. Jede Ansteuerung eines Schaltrelais erfolgt erst nach
einer internen Datenüberprüfung im Decoder-Baustein 10. Durch
Zusammenschalten von zwei integrierten Schaltkreisen
(master/slave-Betrieb) im Encoder- und Decoder-Baustein können bis zu
sechzehn Signale über einen Datenweg übertragen werden. Der
Steuerschalter 2 verfügt über fünfzehn Schaltkontakte, daher kann als
sechzehntes Schaltsignal ein fest verdrahtetes Signal zur Kontrolle der
Datenübertragungsleitung 8 gesendet werden. Des weiteren können von einem
weiteren Schaltelement 15 über eine separate Steuerleitung 14 für ein
Nothaltsignal alle Bewegungsantriebe des Krans stillgesetzt werden.
Diese Steuerleitung 14 ist unter Umgehung des Encoder-Bausteins 7 direkt
zur Kranelektrik geführt.
In Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer weiteren erfindungsgemäßen
Steuereinrichtung mit einer zusätzlichen Überwachungseinrichtung für die
Steuereinrichtung dargestellt. An jedem Schaltelement 6 des
Steuerschalters 2 ist ein Zusatz-Schaltkontakt 20 angeordnet. Diese
Zusatz-Schaltkontakte 20 werden durch Betätigung der zugehörigen
Schaltelemente 6 geschlossen und sind durch eine Parallelschaltung
entsprechend einer logischen Oder-Funktion als sechzehntes Steuersignal
mit dem Encoder-Baustein 7 verbunden. Es ist selbstverständlich auch
möglich, dieses Steuersignal über eine separate Leitung unter Umgehung
der Encoder- und Decoder-Bausteine 7, 10 zu leiten. Der Encoder-Baustein
7 steht über die Datenleitung 8 mit dem Decoder-Baustein 10 in
Verbindung, wobei die parallelen Ausgänge des Decoder-Bausteins 10 mit
Schaltrelais 17, 18 verbunden sind. Der Ausgang des Decoder-Bausteins
10, der das Signal der Zusatz-Schaltkontakte 20 überträgt, steuert das
Relais 18 an. Das Relais 18 schließt bei Erregung den Stromkreis der
Versorgungsspannung der Schaltrelais 17 der Antriebe. Hierdurch ist von
den Schaltrelais 17 nur eine Kranfunktion ausführbar, wenn eine am
Steuerschalter 2 anwesende Bedienungsperson ein Schaltelement 6
betätigt. Die Bedienungsperson hat hierdurch die Möglichkeit, sofort auf
etwaige Fehlfunktionen zu reagieren. Zur Funktionsprüfung der
Überwachungseinrichtung vom Steuerschalter 2 aus ist dort eine Prüftaste
16 vorgesehen. Bei Betätigung der Prüftaste 16 wird das Signal
"mindestens ein Schaltelement 6 des Steuerschalters 2 betätigt"
unterbrochen. Wenn jetzt gleichzeitig ein Schaltsignal über ein
Schaltelement 6 gegeben wird, führt der Kran die Bewegung nicht aus, da
das Schaltrelais 18 nicht erregt ist und somit die Versorgungsspannung
für die Schaltrelais 17 der Antriebe 24 unterbrochen ist. Zusätzlich
könnte eine nicht dargestellte Vergleichsschaltung, die die
Ausgangssignale des Decoder-Bausteins 10 mit dem sechzehnten
Ausgangssignal vergleicht und bei Nicht-Übereinstimmung der logischen
Zustände, welches einer Fehlfunktion bei der Übertragung der
Steuersignale entspricht, den Stromkreis für das Schaltrelais 18
unterbrechen, so daß alle Kranfunktionen selbsttätig abgeschaltet
werden.
Es ist auch möglich, die Zusatz-Schaltkontakte 20 durch Dioden zu
ersetzen, die die abgehenden Leitungen der Schaltelemente 6 entsprechend
einer logischen Oder-Funktion mit dem Eingang des sechzehnten
Steuersignals des Encoder-Bausteins 7 verbinden.
Aus Fig. 4 und Fig. 5 ist die Gehäuseunterseite eines geöffneten
Steuerschalters 2 mit eingebautem Encoder-Baustein 7 zu erkennen. Der
Encoder-Baustein 7 besteht aus zwei integrierten Schaltkreisen und ist
zusammen mit einem Netzteil 22 und weiteren elektronischen Bauteilen auf
einer Leiterplatte 21 angeordnet. Die Leiterplatte 21 mit ihren darauf
angeordneten elektronischen Bauteilen ist von einer Silikonmasse umgeben
und unter Zwischenlage einer isolierenden Distanzplatte 23 mit dem
Gehäuse des Steuerschalters 2 in der Nähe seines Aufhängeortes 11
verschraubt. Vom Aufhängeort 11 aus gesehen unterhalb des
Encoder-Bausteins 7 sind die als Drucksprungschalter ausgeführten
Schaltelemente 6 einreihig untereinander angeordnet. Es ist nur ein
Schaltelement 6 dargestellt.
Im Sinne der Erfindung sind unter der Bezeichnung Antrieb auch andere
elektrische Verbraucher wie z. B. Hupe, Licht, Magnet-Traverse zu
verstehen. Außerdem kann bei geringeren Anforderungen an die
Störsicherheit auf eine galvanische Trennung der Datenleitung von der
Versorgungsleitung verzichtet werden, wobei die Datenwörter über die
energieführende Versorgungsleitung übertragen werden.
Claims (7)
1. Einrichtung zum Steuern von Antrieben einer Hebeeinrichtung,
insbesondere von Antrieben einer Krananlage, mit einer
an einem Träger verfahrbaren Katze, mit einem an der Hebeeinrichtung
freihängenden, mit mehreren Schaltelementen
versehenen Steuerschalter und einer den Steuerschalter
an die Antriebe elektrisch anschließenden Verbindungsleitung,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Steuerschalter (2) ein Encoder-Baustein (7) zur
Verschlüsselung der Steuersignale der Schaltelemente (6)
angeordnet ist, der Encoder-Baustein (7) an die Schaltelemente
(6) und die Verbindungsleitung (3) angeschlossen ist,
die Verbindungsleitung (3) aus Versorgungsleitungen (13)
für den Encoder-Baustein (7) und Datenleitungen (8) zur
Übertragung der codierten Schaltsignale besteht und die
Datenleitung (8) an einen Decoder-Baustein (10) zur Entschlüsselung
der codierten Schaltsignale angeschlossen ist,
der in Verbindung mit den Antrieben steht, daß an jedem
Schaltelement (6) ein Zusatz-Schaltkontakt (20) angeordnet
ist, wobei die Zusatz-Schaltkontakte (20) jeweils parallel
geschaltet mit einem Relais (18) zur Schaltung der Versorgungsspannung
der Schaltrelais (17) für die Antriebe (24)
verbunden sind, daß die Zusatz-Schaltkontakte (20) über
die Encoder- (7) und Decoder-Bausteine (10) mit dem Relais
(18) verbunden sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Teil der Verbindungsleitung (3) als Schleifleitung
ausgebildet ist und die Datenleitung (8) galvanisch von dem
Encoder-Baustein (7) und dem Decoder (10) getrennt und mit einem
Leitungstreiber versehen ist, der die Datenleitung mit Spannung
versorgt.
3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die galvanische Trennung der Datenleitung (8) von dem Encoder-
(6) und Decoder-Baustein (10) mittels Optokopplern (9) erfolgt.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Verbindungsleitung (3) eine Steuerleitung (14) für die
Übertragung eines Not-Halt-Signals angeordnet ist und die
Steuerleitung (14) direkt mit einem Schaltelement (6) des
Steuerschalters (2) verbunden ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Encoder-Baustein (6) zwischen dem Aufhängeort (11) und den
Schaltelementen (6) des Steuerschalters (2) angeordnet ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Decoder-Baustein (10) über Schaltrelais (17) mit den
Antrieben (24) in Verbindung steht.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
gekennzeichnet durch
zwei parallel geschaltete Decoder-Bausteine (10), die
ausgangsseitig mit einer logischen Schaltung verbunden
sind, die bei Übereinstimmung der Ausgangssignale der
beiden Decoder-Bausteine (10) die Versorgungsspannung
für die Schaltrelais (17) über das Relais (18) einschaltet.
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