DE4219369A1 - Verfahren zum ueberwachen der last einer hebevorrichtung und vorrichtung zu seiner durchfuehrung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen der Last einer hydraulisch gesteuerten Hebevorrichtung, bei­ spielsweise eines fahrbaren Krans, einer Gondel oder einer sonstigen Anordnung zum Heben und eine Vorrichtung zu seiner Durchführung.

Es gibt bereits zahlreiche Anzeigevorrichtungen für Über­ last, welche auf das hydraulische Steuersystem der Hebe­ vorrichtung wirken, um bestimmte Bewegungen von Armen oder Auslegern der Maschine zu verhindern oder zuzulas­ sen. Die französische Patentanmeldung 26 33 268 be­ schreibt beispielsweise eine Vorrichtung zum Begrenzen von Kräftepaaren oder Momenten, welche es erlaubt, das Kräftepaar oder Moment, welches jeweils durch eine Last auf einen Drehturm einer Maschine wirkt zu berechnen und das binäre Resultat der genannten Berechnung mit einer Lasttabelle zu vergleichen und dann automatisch auf die hydraulische Steuerung zu wirken, um alle Bewegungen des Auf diese Weise werden die Bewegungen im Gefahrenbereich mit geringer Geschwindigkeit ausgeführt, jedoch bietet stimmte Bewegungsarten zu unterbinden und die übrigen zu­ zulassen.

Gemäß der französischen Patentanmeldung 25 92 368 verhin­ dert die Vorrichtung automatisch bestimmte Bewegung des Auslegers eines hydraulischen Krans und ermöglicht die anderen, insbesondere diejenigen, welche zu einer Verminderung des Momentes der Last führen, sobald die Last einen vorbestimmten Schwellwert erreicht hat. Die Überwachung des Momentes der Last wird durch eine Überwa­ chung des eingeleiteten Druckes in den hydraulischen Zy­ linder, welcher die Bewegung bewirkt, verwirklicht.

Die grundsätzlichen Nachteile der vorgenannten Vorrich­ tungen und anderen Vorrichtungen nach dem Stand der Tech­ nik sind die folgenden:

• - Nur ein einziger Parameter, zum Beispiel der Druck im Zylinder oder die Neigung des Auslegers, wird auf einmal überwacht,
• - Die Vorrichtung ist ausschließlich für eine bestimmte Maschine konstruiert; die verwirklichten Einstellmaß­ nahmen hängen deshalb von den gegebenen Verhältnissen der Maschine ab.

Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zumindest die vorgenannten Nachteile zu vermeiden. Ein erstes Ziel der Erfindung ist es, die Gesamtheit derjenigen Parameter zu überwachen, welche zu einem Risiko führen können. Ein zweites Ziel der Erfindung ist es, ein von dem Hydraulik­ kreis und seiner Einstellung sowie von der geometrischen Gestalt der Arme und Ausleger völlig unabhängiges System zu entwickeln, so daß es für diejenigen Arten von Vorrichtungen angepaßt werden kann, für die man es in­ stallieren will. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine stufenförmige Progression der Ausschließung von Be­ wegungen dank der Einführung von zwei unterschiedlichen, voreingestellten Alarmschwellen zu verwirklichen. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Überwachung und automatischen Warnung zu entwickeln, wel­ ches jedoch ein absichtliches Eingreifen des Bedieners erfordert, um den Kran in einen sicheren Zustand zurück­ zuführen oder um die verschlimmernde Bewegung nach der allgemeinen Warnung des Systems fortzusetzen, welche von der zweiten Schwelle ausgelöst wurde.

Die Erfindung wird mit Hilfe der nachfolgenden, auf die anhängende, einzige Zeichnungsfigur Bezug nehmende Be­ schreibung verständlich sein. Die Zeichnung zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Vorrichtung.

Die in der einzigen Figur gezeigte, die Erfindung nicht beschränkende Ausführungsform enthält grundsätzlich:

• - eine Elektronik-Platine 1 als Mikroprozessor,
• - eine Vielzahl von Meßzellen 2,
• - ein elektromagnetisches Sperrventil 3,
• - zwei Reset-Kontakte 4,
• - eine Energieversorgung 5,
• - eine Vielzahl von Kontrollampen 6.

Die Meßzellen 2 können von beliebiger, bekannter Bauart sein, zum Beispiel Dehnungssensoren, Gewichtssensoren oder Neigungssensoren und werden an verschiedenen Stellen der zu überwachenden Vorrichtung angebracht. Die Elektro­ nik-Platine 1 erhält die Informationen der Meßzellen 2, verarbeitet sie, speichert sie und steuert die En­ ergieversorgung des elektromagnetischen Sperrventils 3 für den Hydraulikkreis oder eines gleichwertigen Steuer­ organs, zum Beispiel eines Relais.

Die beiden parallelgeschalteten Reset-Kontakte 4 dienen dazu, die Vorrichtung durch elektronische Elemente oder Reset-Kontakte auf der Elektronik-Platine in Sicherheits­ stellung zurückzuversetzen. Bei der Energieversorgung 5 handelt es sich um eine 12 V oder 24 V-Gleichstrom-Ver­ sorgung. Die Kontrollampen 6 können zum Beispiel elf mit DL 1 bis DL 11 bezeichnete LED′s sein, deren Funktion später erläutert wird. Ebenso wird die Funktionsweise der Vorrichtung und ihre Einstellung später im einzelnen beschrieben.

Gemäß der Erfindung sind zwei Alarmschwellen vorgesehen, welche von zwei Meßzellen überwacht werden, nämlich eine erste Schwelle, üblicherweise "ein", "aus", welche auf die maximale Last einstellbar ist, und eine zweite, auf gleiche Weise einstellbare Schwelle, die beispielsweise, jedoch die Erfindung nicht beschränkend auf 250% der er­ sten Schwelle liegt. Die Voralarmschwelle ist auf einen gewünschten Prozentwert der ersten Schwelle einstellbar, normalerweise "ein" oder "aus" mit separatem Ausgang. Man sieht zwei Reset-Kontakte vor; den ersten, um eine Alarm­ stellung beim Ansprechen der ersten Schwelle verlassen zu können und den zweiten, um das Gesamtsystem wieder ge­ brauchsfertig zu machen, wenn die zweite Schwelle ange­ sprochen hat.

In Sicherheitsstellung ist das elektromagnetische Sperr­ ventil 3 bestromt, so daß es ein normales Arbeiten des Krans erlaubt. Die Elektronik-Platine 1 erzeugt eine all­ gemeine Warnung der Vorrichtung durch Unterbrechung des Hydraulikkreises, wenn zumindest ein maximal tolerierba­ res Niveau oder mehrere die erste Alarmschwelle erreicht hat oder haben.

Um einen Alarm infolge von Schwingungen der Last zu ver­ meiden, kann man eine kurze Verzögerung vorsehen.

Im Alarmzustand, sind alle Bewegungen im Prinzip möglich, nachdem der erste Reset-Kontakt betätigt wurde. Bewegun­ gen, die dann zu einer Verminderung des Momentes führen, erlauben von neuem ein normales Arbeiten des Krans. Hierzu im Gegensatz führen diejenigen Manöver, welche das Moment erhöhen, selbst bei gedrückter Reset-Taste zu einem neuen, allgemeinen Warnsignal, sobald die zweite Schwelle erreicht ist (Beispielsweise 110% der ersten Schwelle).

Für den Alarmzustand nach dem Erreichen der ersten Schwelle wird möglicherweise eine kurze, einstellbare Zeitverzögerung von dem Zeitpunkt an vorgesehen, wo die Reset-Taste gedrückt wird, damit das System Zeit hat festzustellen, ob das Moment zunimmt oder abnimmt.

Für den Fall, daß die zweite Schwelle erreicht wird, ist eine zweite Reset-Taste vorgesehen. Hierbei handelt es sich um eine Ausnahmestellung des Systems, nämlich einer absichtlichen Handlung, durch die man die Möglichkeit hat, den Kran wieder in eine sichere Stellung zurückzu­ fahren oder die die Lage verschlimmernden Bewegung fort­ zusetzen.

Der Kran gelangt wieder in seinen normalen Arbeitsbereich und seine normale Steuerlogik, sobald man das Alarmniveau verläßt. Die Elektronik-Platine speichert, ob und wie oft die zweite Schwelle erreicht wurde.

Zu bemerken ist gleichzeitig, daß der zweite Reset-Kon­ takt nicht ständig in einem niedergedrückten Zustand ge­ halten werden kann. Das ist dank einer Logik 0 1 möglich, die ein solches Arbeiten des Systems verhindert.

Weiterhin ist eine maximale Zeitverzögerung vorgesehen, um die Vorrichtung in einen Sicherheitszustand zurückzu­ versetzen, bis die zweite Schwelle erreicht ist und die Reset-Taste gedrückt wurde. Vorgesehen ist, daß die Re­ set-Taste nicht mehr als dreimal gedrückt werden kann, ohne daß die Vorrichtung wieder in eine Sicherheitsstel­ lung gelangt ist. Auf diese Weise wird durch das Ein­ stellprinzip der Vorrichtung dank eines oder zweier Meß­ zellen immer eine Einstellung eines Minimalwertes und eines Maximalwertes möglich.

Die Einstellung der Vorrichtung mit nur einer Meßzelle wird wie folgt vorgenommen:

• - Anschließen aller Bauteile und Versorgung der Schaltung mit Energie,
• - Niederdrücken der Taste SW1: Die LED′s DL3 (Anzeige des Einstellzustandes) und DL4 (Anzeige des Arbeitens der Meßzelle Nr. 1) leuchten auf,
• - Einschalten der Vorrichtung in ihre Ruhestellung und Niederdrücken der Taste SW2 für die Minimal­ einstellung,
• - Anheben einer maximalen Last und Bewegen in die kritischste Stellung, wo man ein Eingreifen der Vorrichtung wünscht,
• - Niederdrücken der Taste SW3, um die Bedingungen für den Alarm abzuspeichern,
• - Niederdrücken der Taste SW1 als Bestätigung und Verlassen der Einstellstellung; dieses Verlassen ist nur nach der Einstellung des Maximums möglich.

Sobald man mit der Taste SW1 in den allgemeinen Zustand eingetreten ist, kann die Eingabe des Minimums (Taste SW2) oder Maximums (Taste SW3) wiederholt oder berichtigt werden. Nur die letzten Werte werden durch Verlassen des allgemeinen Einstellzustandes mittels der Taste SW1 abge­ speichert und bestätigt.

Bei einer Vorrichtung mit zwei Meßzellen wird die Ein­ stellung wie folgt vorgenommen:

• - Anschließen aller Bauteile und Versorgung der Platine mit Energie: Die LED grün DL 9 leuchtet auf,
• - Niederdrücken von SW1 DL 3 und DL 4 leuchten auf,
• - Versetzen der Maschine in Ruhestellung und Nieder­ drücken von SW2 zum Einstellen des Minimums der Meßzelle Nr. 1
• - Drücken von SW1; die LED DL 5 leuchtet auf (Anzeige der Einstellung der Meßzelle Nr. 2),
• - Drücken von SW2 zum Einstellen des Minimums der Meßzelle Nr. 2,
• - Drücken von SW1; die LED DL4 leuchtet auf,
• - Anheben einer maximalen Last und Verfahren in die kritischste Stellung, in der man ein Ein­ greifen der Meßzelle Nr. 1 wünscht,
• - Drücken von SW3 zum Abspeichern der Alarmbe­ dingung der Meßzelle Nr. 1,
• - Drücken von SW1; die LED DL 5 leuchtet auf um anzuzeigen, daß man jetzt mit der Meßzelle Nr. 2 arbeitet,
• - Verfahren der maximalen Last in die kritischste Stellung, in der man ein Eingreifen der Meßzelle Nr. 2 wünscht,
• - Drücken von SW3 zum Abspeichern der Alarmbe­ dingung der Meßzelle Nr. 2,
• - Drücken von SW1 zur Bestätigung und zum Verlassen des Einstellphase.

Es ist weiterhin notwendig, die internen Parameter mit­ tels des Kleinrechners (PSION) der elektronischen Platine zu regeln:

• - Abspeichern des Alarms,
• - Abspeichern des Voralarms,
• - die Polarität des Ausgangssignals des Voralarms,
• - die Verzögerung des Alarms (in der Größenordnung einer zehntel Sekunde),
• - die Latenzzeit der Vorrichtung ab der Reset-Betä­ tigung, um die Warnbedingungen der ersten Schwelle zu verlassen,
• - Der Prozentsatz für den Voralarm der Meßzellen 1 und 2,
• - der Prozentsatz für die zweite Schwelle der Meßzellen 1 und 2,
• - die Anzahl der Reset-Betätigungen der zweiten Schwelle,
• - die Bestätigung der Parameter,
• - Aufhebung aller möglicherweise vorgenommener Einstellungen.

Jeder Befehl mit dem Kleinrechner "PISON" muß mit dem Be­ fehl EXE eingeleitet werden.

Die Gleichstromversorgung wird vor einem Vertauschen der Polarität durch eine Schmelzsicherung geschützt, und zeitweilige Überspannungen beschädigen nicht die Schal­ tung. Bei jeder Umschaltung der elektronischen Platine läuft ein automatischer Funktionstest ab. Eine Überwa­ chung von Fehlern ist für die elektronische Platine, die Meßzellen und die Versorgungsbatterie vorgesehen. Die möglichen Fehler werden durch die Anordnung von Kontrollampen angezeigt. Drei von ihnen informieren uns über den Lastzustand:

• - DL9: grün, Platine unter Spannung
• - DL7: gelb, Voralarm
• - DL8: rot, Alarm.

Sechs von ihnen informieren uns über die Steuerung der Funktionen:

• - DL1: der Maximalwert der Meßzelle 1 wurde erreicht (nicht abgespeichert),
• - DL2: der Maximalwert der Meßzelle 2 wurde erreicht (nicht abgespeichert),
• - DL3: zwei Funktionen:
• a) Bei jedem Inbetriebsetzen des Systems leuchtet DL3 für eine Sekunde auf, um einen automatischen Test der Steuerfunk­ tionen anzuzeigen, der durch die LED′s DL4, DL5, DL6, DL10, DL11 signalisiert wird; wenn alles in Ordnung ist, erlöscht er, wenn er weiterleuchtet, dann weist die entsprechende LED auf den Fehler hin,
• b) Er verbleibt leuchtend um anzuzeigen, daß man sich in der Einstellphase befindet
• - DL4: zwei Funktionen:
• a) Blinken signalisiert einen Fehler der Meßzelle Nr. 1,
• b) Ständiges Leuchten signalisiert die Ein­ stellung der Meßzelle Nr. 1,
• - DL5: zwei LED DL4 entsprechende Funktionen für die Meßzelle Nr. 2,
• - DL6: Überlast, Sicherung wechseln,
• - DL10: Fehler der Elektronik-Platine,
• - DL11: Ungenügende Batteriespannung.

Im Voralarm- oder Alarmzustand kann die Platine direkt ein Kontrollelement (elektromagnetisches Sperrventil 3, Relais . . .) mit maximal 1,5 A ansteuern. Die Ausgangs­ spannung ist mit der Versorgungsspannung identisch.

Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise liegt insbesondere in der Tatsache, daß es möglich ist, die Parameter aufgrund der Besonderheiten jeder Maschine zu verändern: Verzögerung des Alarms, des Voralarms . . . Gleichzeitig ist festzustellen, daß es immer eine Schwelle gibt, oberhalb der man nur durch willentliches Handeln weiterarbeiten kann.

Die Ausführungsformen der Erfindung können auch abgewan­ delt werden. Beispielsweise ist es möglich, bei einer einzigen Meßzelle zwei unabhängig einstellbare Stufen vorzusehen, indem man den Ausgang für den Voralarm als erste Alarmschwelle benutzt und die Meßzelle durch eine Supermaximalschwelle drei Alarmstufen und drei Abschal­ tungen aufweist. Weiterhin ist es möglich, die Verände­ rungen der Parameter der elektronischen Platine unmittel­ bar mit dem Kleinrechner zu programmieren.

Claims (13)

1. Verfahren zum Überwachen der Last Hebevorrichtung mit einem hydraulisch gesteuerten Hubteil, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es zwei verschiedene, voreingestellte Alarmschwellen aufweist, wobei man oberhalb einer Schwelle man nur noch durch gewolltes Handeln weiterar­ beiten kann und die zweite Schwelle zu einem allgemeinen Alarm durch Unterbrechen des Hydraulikkreises führt, weil zumindest einer der maximal tolerierbaren Werte die erste Schwelle erreicht hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schwelle entsprechend der maximalen Last ein­ stellbar und die zweite Schwelle auf einen gewünschten Prozentsatz oberhalb der ersten Schwelle einstellbar ist.

3. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zweite Schwelle bis zu 250% über die erste Schwelle einstellbar ist.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß nach Betätigung eines ersten Reset-Kontaktes alle Bewegungen des Hubteiles möglich sind.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß im Alarmfall bei Erreichen der ersten Schwelle eine kurze, einstellbare Zeitverzögerung vorgesehen ist, um das Hubteil in eine sichere Stellung zurückbewegen zu können.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einstellparameter entspre­ chend der Gegebenheiten der Hubvorrichtung veränderbar sind.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß man den Reset-Kontakt nicht öfters als dreimal betätigen kann, ohne zuvor die Hubvorrichtung in eine sichere Stellung zu bewegen.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Stellparameter durch Betä­ tigung zumindest einer Reset-Taste veränderbar sind.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellparameter programmierbar sind.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, mit folgenden Merkmalen:

• - eine Elektronik-Platine (1) als Mikroprozessor,
• - eine Vielzahl von Meßzellen (2),
• - ein elektromagnetisches Sperrventil (3) oder ein anderes, äquivalentes Kontrollelement,
• - eine Gleichspannungsversorgung (5),
• - eine Vielzahl von Kontrollampen zur Anzeige von Fehlern,

dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei parallelgeschaltete Reset-Kontakte (4) aufweist, welche dazu dienen, die Ma­ schine in eine sichere Stellung zurückbewegen zu können, und daß sie gleichzeitig eine Schmelzsicherung aufweist, welche die Energieversorgung vor einem Vertauschen der Polarität schützt und daß die Elektronik-Platine das Kon­ trollelement (3) direkt ansteuert.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, welche folgende Merkmale aufweist:

• - eine Elektronik-Platine (1) als Mikroprozessor,
• - eine Vielzahl von Meßzellen,
• - ein elektromagnetisches Sperrventil (3) oder ein anderes, äquivalentes Kontrollelement,
• - eine Gleichspannungsversorgung (5),
• - eine Vielzahl von Kontrollampen zur Anzeige von Fehlern,

dadurch gekennzeichnet, daß sie einen einzigen Reset-Kon­ takt (4) und eine Schmelzsicherung zum Schutz der Ener­ gieversorgung vor einer Umkehr der Polarität aufweist und daß die Elektronik-Platine unmittelbar das Kontrollele­ ment (3) ansteuert.