EP1602617A1

EP1602617A1 - LIfting apparatus with load measuring device and method to determine the load on a lifting apparatus

Info

Publication number: EP1602617A1
Application number: EP05011161A
Authority: EP
Inventors: Thomas Kohlenberg; Franz Schulte
Original assignee: Demag Cranes and Components GmbH
Current assignee: Demag Cranes and Components GmbH
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2005-05-24
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2025-05-24
Also published as: US20050279976A1; DE102004027106A1; CN100526195C; ES2313150T3; DE502005005307D1; EP1602617B1; ATE407908T1; US7234684B2; CN1704327A

Abstract

Hoist (1), especially a cable or chain hoist, has at least a lifting gear (4) with at least a shaft (17) and a lifted load measuring arrangement. The load measuring arrangement has at least a sensor (9) for measuring the shaft deformation. The measured deformation is used as an input value for determining the lifted load. The invention also relates to a corresponding method for determining the load lifted by a hoist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hebezeug, insbesondere einen Seil- oder Kettenzug, mit einem mindestens eine Welle aufweisenden Hubgetriebe und mit einer Hublastmesseinrichtung.The invention relates to a hoist, in particular a cable or chain hoist, with a lifting gear having at least one shaft and with a lifting load measuring device.

Hebezeuge, wie Seil- oder Kettenzüge haben eine vorgegebene Lebensdauer, die abhängig von der Belastung und der Lasthäufigkeitsverteilung ist. Zudem verlangt eine wirtschaftliche Verwendung der Hebezeuge eine hohe Auslastung. Um jährlich die Restlebensdauer zu ermitteln, werden daher als Daten zumindest die Betriebsstunden und die Lasthäufigkeitsverteilung benötigt.Hoists, such as cable or chain hoists have a specified life, the depends on the load and the load frequency distribution. Also required an economical use of hoists a high utilization. To annually To determine the remaining life, therefore, as data at least the Operating hours and the load frequency distribution needed.

Früher wurden die zur Ermittlung der Betriebsstunden und Lasthäufigkeitsverteilung benötigten Daten manuell erfasst bzw. geschätzt. Dies ist jedoch aufwendig und ungenau. Daher sind Verfahren und Vorrichtungen entwickelt wurden, um die Betriebsstunden automatisch zu zählen, sogenannte Betriebstundenzähler. Entsprechende Verfahren und Vorrichtungen zur Überwachung der Hebezeuge sind beispielsweise aus der DE 195 14 050 C2, DE 196 17 105 C2, DE 199 23 824 C2, DE 199 56 265 A1 und DE 40 38 981 A1 bekannt.Previously, those were used to determine the operating hours and load frequency distribution required data manually recorded or estimated. However, this is expensive and inaccurate. Therefore, methods and devices have been developed to address the To count operating hours automatically, so-called operating hours counter. Corresponding methods and devices for monitoring the hoists are for example from DE 195 14 050 C2, DE 196 17 105 C2, DE 199 23 824 C2, DE 199 56 265 A1 and DE 40 38 981 A1.

Die Überwachungsdaten werden nach diesen Verfahren und mit diesen Vorrichtungen automatisch erfasst, ggf. gespeichert und über Anzeigen wiedergegeben, wobei sowohl die Vorrichtungen an sich als auch die Anzeigen meist im Hebezeug angeordnet sind. Dazu ist es bekannt, entweder eine manuelle, optische Ablesung der Anzeige vorzunehmen oder mittels vorgesehener Schnittstelle und entsprechendem Lesegerät die Daten elektronisch auszulesen.The monitoring data are processed according to these methods and with these devices automatically recorded, possibly stored and played back on ads, where both the devices themselves and the displays mostly in the hoist are arranged. For this it is known, either a manual, optical reading the display or by means of the provided interface and the corresponding Reader read the data electronically.

Neben den Betriebsstunden werden auch die Lasthäufigkeitsverteilungen protokolliert. Hierzu muss die Hublast bestimmt werden.In addition to the operating hours and the load frequency distributions logged. For this, the lifting load must be determined.

Die Hublastmessung dient aber auch der Sicherheit, da die Hebezeuge für eine maximale Hublast ausgelegt sind, die nicht überschritten werden darf. However, the lifting load measurement is also for safety, as the hoists for a maximum lifting capacity are designed, which must not be exceeded.

Zur Vermeidung einer solchen Überlastung des Hebezeugs ist es beispielsweise aus der DE 34 42 868 A1 bekannt, Endschalter einzusetzen, die nach Überschreiten einer vorgegebenen Federkraft, die der maximalen Last entspricht, das Hebezeug abschalten. Hierbei wird zwar die Sicherheit des Hebezeugs im Betrieb sichergestellt, jedoch ist keine direkte Messung der eigentlichen Hublast möglich.To avoid such overloading of the hoist, it is for example from DE 34 42 868 A1 known to use limit switch, after exceeding a predetermined spring force corresponding to the maximum load, the hoist switch off. Although this ensures the safety of the hoist during operation, However, no direct measurement of the actual lifting load is possible.

Zur eigentlichen Messung der Hublast werden daher oft Hublastmesseinrichtungen mit Messelementen wie Dehnungsmessstreifen verwendet, die über die Dehnung der Messstreifen die Bestimmung der eigentlichen Hublast erlauben. Diese werden zudem meist noch mit Endschaltern kombiniert.For the actual measurement of the lifting load are therefore often Hublastmesseinrichtungen Using measuring elements such as strain gauges that are beyond the strain the measuring strips allow the determination of the actual lifting load. These will Mostly combined with limit switches.

Die üblichen Vorrichtungen weisen jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. Sie sind aufwendig und teuer. Die Dehnungsmessstreifen werden meist nicht direkt mit der vollen Hublast belastet, sondern diese wird mechanisch reduziert, z. B. über geeignete Hebel. Dies bedingt aber eine Vergrößerung der Baugröße, insbesondere der Bauhöhe. Ferner wird nur die auf den Seilstrang (oder Kette) wirkende Kraft bestimmt, die aber von der Einscherung des Seils abhängig ist, so dass diese bei der absoluten Bestimmung der Hublast berücksichtigt werden muss. Auch ist bei diesen Vorrichtungen keine Messung ohne Einscherung möglich, da im Laststrang gemessen wird. Insgesamt muss daher eine relativ aufwendige Auswertung der Signale und Umstände der Hublastmessung erfolgen, was eine spezielle Elektronik zur Auswertung erfordert, um die gewünschte Genauigkeit zu erhalten.The usual devices, however, have a number of disadvantages. you are complicated and expensive. The strain gauges are usually not directly with the loaded full load, but this is mechanically reduced, z. B. over suitable levers. However, this requires an increase in size, in particular the height. Further, only the force acting on the cord (or chain) force determined, but which depends on the reeving of the rope, so this at the absolute determination of the lifting capacity must be taken into account. Also is at These devices no measurement without reeving possible because in the load line is measured. Overall, therefore, a relatively complex evaluation of Signals and circumstances of the stroke load measurement are made, which is a special electronics required for evaluation to obtain the desired accuracy.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 203 00 942 U1 ist ein Kraftaufnehmer zum Messen von Achskräften, die im Wesentlichen quer auf eine Achse wirken, bekannt. Ein derartiger Kraftaufnehmer kann beispielsweise zum Messen der auf eine Seilrolle einwirkenden Kräfte dienen, um eine Überlastung der Seilrolle beziehungsweise der zugeordneten Vorrichtung zu verhindern. Der Kraftaufnehmer weist im Wesentlichen einen sich längs erstreckenden Achskörper auf eine den als Krafteinleitungszone bezeichneten ersten Abschnitt zur Lagerung der Seilrolle. An diesen ersten Krafteinleitungsabschnitt schließen sich jeweils seitlich zwei Kraftmesszonen an, die einen geringeren Durchmesser als die Krafteinleitungszone sowie die sich an die Kraftmesszonen anschließenden Lagerzonen aufweisen. Im Bereich der Lagerzonen wird die Achse in entsprechend ausgebildeten Wangen gelagert. Innerhalb der Kraftmesszonen sind quer zur Längserstreckung der Achse ausgerichtete Sacklochbohrungen vorgesehen, in der Dehnungsmessstreifen angeordnet sind. Diese Sacklochbohrungen werden jeweils nach außen hin mit einem Deckel hermetisch verschweißt, damit das Kraftmesssystem vor Umwelteinflüssen geschützt ist. Aus Redundanzgründen sind in den in Bezug auf die Seilrolle gegenüberliegenden Kraftmesszonen jeweils eine Sacklochbohrung mit Dehnungsmessstreifen angeordnet. Über die Dehnungsmessstreifen können Spannungen, Dehnungen und Scherungen des Materials des Achskörpers im Bereich der Kraftmesszone gemessen werden. Die ermittelten Messsignale können dann Aufschluss über die Belastung der Seilrolle geben.From German Utility Model DE 203 00 942 U1 is a force transducer for measuring axle forces that act essentially transversely to an axis, known. Such a force transducer, for example, for measuring the on a pulley acting forces serve to overload the pulley or the associated device to prevent. The force transducer essentially has a longitudinally extending axle body to a than Force introduction zone designated first section for storage of the pulley. At This first force introduction section is followed by two laterally Force measuring zones, which have a smaller diameter than the force application zone and the bearing zones adjoining the force measuring zones. in the Area of the storage zones is the axis in appropriately trained cheeks stored. Within the force measuring zones are transverse to the longitudinal extent of the axis aligned blind holes provided in the strain gauges are arranged. These blind holes are each out with hermetically welded to a lid, so that the force measuring system from environmental influences is protected. For redundancy reasons are in terms of the pulley opposite load measuring zones in each case a blind hole with strain gauges arranged. The strain gauges can be used to stress, Strains and shears of the material of the axle body in the area of Force measuring zone are measured. The determined measuring signals can then Provide information about the load on the pulley.

Des Weiteren ist aus dem deutschen Patent DE 195 12 103 C2 eine Seilwinde mit einer Betriebsdatenerfassung bekannt. Neben einer Drehzahl-/ sowie Drehrichtungsbestimmung wird über Drehmomentsensoren auch die Belastung der Seilwinde gemessen. Diese Seilwinde zeichnet sich im Wesentlichen durch eine einseitige topfförmige Lagerstütze auf, die zur Aufnahme eines Hydraulikmotors dient und in eine Seiltrommel der Seilwinde hineinragt. Die Ausgangswelle des Hydraulikmotors wirkt über ein Getriebe auf die Seiltrommel der Seilwinde. Auf den Außenumfang der feststehenden topfförmigen Lagerstütze sind Drehmomentsensoren in Form von Dehnungsmessstreifen angeordnet, über die die Belastung der Seilwinde in Abhängigkeit von der Verformung der Lagerstütze gemessen werden kann.Furthermore, from the German patent DE 195 12 103 C2 a winch with an operating data acquisition known. In addition to a speed / direction of rotation Torque sensors also increase the load on the Cable winch measured. This winch is characterized essentially by a one-sided pot-shaped bearing support, which is for receiving a hydraulic motor serves and projects into a cable drum of the winch. The output shaft of the Hydraulic motor acts via a gear on the cable drum of the winch. On the Outer circumference of the fixed cup-shaped bearing support are torque sensors arranged in the form of strain gauges, over which the load of the Winch depending on the deformation of the bearing support to be measured can.

Ferner ist aus dem deutschen Patent DE 35 17 849 ein Drehmomentsensor für eine Lenkwelle oder eine Getriebewelle eines Kraftfahrzeuges bekannt. Die Welle besteht aus einem ferromagnetischen Material oder einem nicht ferromagnetoischen Material, das mit einem Film aus ferromagnetischen Material überzogen ist. Der Drehmomentsensor misst berührungslos das auf die Welle ausgeübte Drehmoment, in dem er die magnetische Permeabilität der Welle abtastet. Der Drehmomentsensor weist hierzu eine Erreger-Wicklungseinheit mit zwei Erregerspulen und eine Sensor-Wicklungseinheit mit zwei Sensorspulen auf. Da die magnetischen Flüsse der mit Wechselstrom betriebenen Erregerspulen die Welle durchsetzen, sind die in den Sensorspulen erzeugten elektrischen Signale von der magnetischen Permeabilität der Welle und somit von dem auf die Welle ausgeübten Drehmoment abhängig.Furthermore, from German Patent DE 35 17 849 a torque sensor for a Steering shaft or a transmission shaft of a motor vehicle known. The wave consists of a ferromagnetic material or a non-ferromagnetic material Material coated with a film of ferromagnetic material. Of the Torque sensor measures without contact the torque exerted on the shaft, in which it scans the magnetic permeability of the shaft. The torque sensor has for this purpose an exciter winding unit with two excitation coils and a Sensor winding unit with two sensor coils on. Because the magnetic fluxes the AC excitation coils pass through the shaft are the in the sensor coils generated electrical signals from the magnetic Permeability of the shaft and thus of the torque exerted on the shaft dependent.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Hebezeug mit Hublastmesseinrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Hublast von Hebezeugen bereitzustellen, bei dem die Bestimmung der Hublast möglichst genau und konstruktiv einfach erfolgt. Zudem soll die konstruktive Ausgestaltung keinen oder möglichst wenig Platz benötigen. Auch sollte die Hublastmesseinrichtung zuverlässig und kostengünstig sein. Ferner sollte eine Messung ohne Einscherung bzw. unabhängig von der Einscherung möglich sein.The object of the invention is therefore to provide a hoist with Hublastmesseinrichtung and to provide a method for determining the hoisting load of hoists the determination of the lifting capacity is as accurate and constructively simple. In addition, the structural design should not or as little space need. Also, the lifting load measuring device should be reliable and inexpensive be. Furthermore, a measurement without reeving or regardless of the Shearing may be possible.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Vorrichtung und das in Anspruch 16 angegebene Verfahren gelöst.This object is achieved by the reproduced in claim 1 device and the solved in claim 16 specified method.

Dadurch, dass die Hublastmesseinrichtung mindestens einen Sensor zur Erfassung der von der Hublast hervorgerufenen Verformung der Welle aufweist und die erfasste Verformung als Größe zur Bestimmung der Hublast einfließt, kann die Hublast besonders genau bestimmt werden. Die Welle, an der die Messung stattfindet, könnte auch an der Hubtrommel oder anderen Bauteilen, die durch die Hublast verformt werden, angeordnet sein. Allerdings bietet sich das Getriebe besonders an, da die Wellen dort eine geringe Materialstärke aufweisen, was die Genauigkeit und Schnelligkeit der Messung erhöht. Zudem wird durch die Messung innerhalb des Getriebes kein zusätzlicher Raumbedarf für die Messeinrichtung benötigt und diese ist zudem geschützt. Ferner ist mit der erfindungsgemäßen Hublastmesseinrichtung eine Messung direkt mit dem Haken am Seil d. h. ohne Einscherung möglich, da die Messung nicht am Seilfestpunkt angeordnet sein muss.Characterized in that the lifting load measuring device at least one sensor for detecting which has caused by the lifting load deformation of the shaft and the detected deformation as a size for determining the lifting load, the Lifting load to be determined particularly accurately. The wave at which the measurement could also take place on the hoist drum or other components passing through the Lifting load to be deformed, be arranged. However, the transmission offers itself especially because the waves there have a low material thickness, what the Accuracy and speed of measurement increased. In addition, through the measurement within the transmission no additional space required for the measuring device needed and this is also protected. Furthermore, with the inventive Hublastmesseinrichtung a measurement directly with the hook on the rope d. H. without Shear possible because the measurement does not have to be located at the rope anchor point.

Ferner erlaubt die Erfindung eine kostengünstige Herstellung der Messeinrichtung durch Wegfall des sonst üblichen Hebelmechanismus. Zudem ist die Einrichtung verschleißfrei, da keine Berührung der Komponenten mit den sich bewegenden Bauteilen stattfinden muss. Nicht zuletzt ermöglicht die Erfindung weit reichende Einblicke in die Statik und Kinematik des Hebezeugs durch Interpretation des Messsignals und ermöglicht weit reichende Möglichkeiten zur Überwachung des Hebezeugs.Furthermore, the invention allows a cost-effective production of the measuring device by eliminating the usual lever mechanism. In addition, the device Wear-free, since no contact of the components with the moving ones Components must take place. Not least, the invention allows far-reaching Insight into the statics and kinematics of the hoist through interpretation of the Measurement signal and allows far-reaching opportunities to monitor the Hoist.

Als Verformung kommt insbesondere die Torsion der Welle in Frage, da diese Art der Verformung bei der Belastung der Welle mit der Hublast als Hauptkomponente auftritt.As a deformation in particular the torsion of the wave comes into question, since this type the deformation under the load of the shaft with the lifting load as the main component occurs.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Welle im belasteten Zustand dazu neigt sich zu Verformen, also im wesentlichen zu verdrehen bzw. zu tordieren. The invention is based on the recognition that the shaft in the loaded state to do so tends to deform, that is essentially to twist or twist.

Diese Winkelabweichung um die Längs- bzw. Axialachse der Welle lässt sich bestimmen und als Maß für die einwirkende Kraft verwenden.This angular deviation about the longitudinal or axial axis of the shaft can be determine and use as a measure of the acting force.

Idealerweise hängt das von den einzelnen Getriebewellen übertragene Drehmoment neben den festen geometrischen Größen nur von der am Haken hängenden Last ab. Dies gilt jedoch nur für den statischen oder den gleichförmig bewegten Fall. Im Unterschied dazu muss bei der beschleunigten Bewegung diese beim Erzeugen des Drehmoments an der Seiltrommel berücksichtigt werden. Ebenso müssen die durch Reibung begründeten Wirkungsgrade (zum Beispiel Seilsteifigkeit und Lagerreibung) in den unterschiedlichen Drehrichtungen jeweils mit entsprechendem Vorzeichen berücksichtigt werden.Ideally, the torque transmitted by the individual transmission shafts depends next to the fixed geometrical sizes only from the hook hanging on the hook from. However, this only applies to the static or the uniformly moving case. in the In contrast to the accelerated movement, this must be different when creating the Torque on the cable drum are taken into account. Likewise, the through Friction justified efficiencies (for example rope stiffness and bearing friction) in the different directions of rotation each with corresponding Signs are taken into account.

Das übertragene Drehmoment verformt die Welle entsprechend ihrer Geometrie und den Materialeigenschaften. Die Verformung der Welle und hier im Speziellen die Torsion entspricht daher dem Drehmoment, welches übertragen wird.The transmitted torque deforms the shaft according to its geometry and the material properties. The deformation of the shaft and here in particular the Twist therefore corresponds to the torque which is transmitted.

Die Sensoren zur Erfassung der Verformung, insbesondere der Torsion, können die Winkelabweichung bzw. Torsion direkt oder indirekt bestimmen.The sensors for detecting the deformation, in particular the torsion, the Determine angle deviation or torsion directly or indirectly.

Besonders geeignet sind Sensoren, die das Drehmoment der Welle bestimmen, da diese bekannt und in großer Zahl verfügbar sind. Aus dem Drehmoment lässt sich die bei der Torsion auftretende Winkelabweichung berechnen.Particularly suitable are sensors that determine the torque of the shaft because these are known and available in large numbers. From the torque can be calculate the angular deviation that occurs during the torsion.

Günstigerweise arbeiten die Sensoren magnetostriktiv. Hierzu wird der vom Sensor erfasste Bereich der Welle mit einer permanenten Magnetisierung bestimmter Ausrichtung versehen. Die Ausrichtung erfolgt vorteilhafterweise in longitudinaler Richtung der Welle. Dieses Magnetfeld wird von dem als Magnetfeldsensor ausgebildeten Sensor erfasst. Wird nun die Welle unter Belastung verformt bzw. tordiert, so ändert sich das Magnetfeld der Welle durch deren Verformung und/oder Torsion. Dieser Effekt wird als Magnetostriktion bezeichnet. Diese Änderung lässt sich vom Sensor erfassen und so über die erfasste Verformung die Hublast bestimmt.Conveniently, the sensors work magnetostrictively. This is done by the sensor detected area of the wave with a permanent magnetization of certain Aligned. The alignment is advantageously in longitudinal Direction of the wave. This magnetic field is from the as a magnetic field sensor trained sensor detected. If the shaft is deformed under load or twisted, the magnetic field of the shaft changes by their deformation and / or Torsion. This effect is called magnetostriction. Leave this change Detect yourself from the sensor and so on the detected deformation, the lifting load certainly.

Die Welle weist dazu vorteilhafterweise in dem dem Sensor gegenüberliegenden Bereich mindestens eine Zone permanenter Magnetisierung auf, wobei die Magnetisierung im wesentlichen longitudinal in der Richtung der Wellenachse orientiert ist und ein Magnetfeld extern des Bereichs generiert, das eine Magnetfeldkomponente in Umfangsrichtung in Bezug auf die Wellenachse aufweist und von dem Sensor erfasst wird. Die permanente Magnetisierung in der Welle wird künstlich erzeugt.The shaft has advantageously in the opposite to the sensor Area at least one zone of permanent magnetization, wherein the Magnetization substantially longitudinal in the direction of the shaft axis is oriented and generates a magnetic field external to the area, which is a magnetic field component in the circumferential direction with respect to the shaft axis and of the sensor is detected. The permanent magnetization in the wave becomes artificially produced.

Bei diesen Sensoren weist die Welle bevorzugterweise in dem dem Sensor gegenüberliegenden Bereich erste und zweite Zonen auf, die um die Wellenachse ringförmig angeordnet sind, wobei die zweite Zone von der ersten Zone radial nach innen positioniert ist, wobei eine der Zonen eine permanente Magnetisierung aufweist, die longitudinal in der Richtung der Wellenachse orientiert ist und die andere Zone einen Flussrückleitungsweg für den von der einen Zone generierten Fluss bereitstellt, wobei die eine Zone ein Magnetfeld extern des Bereichs generiert, das eine Magnetfeldkomponente in einer Umfangsrichtung in Bezug auf die Wellenachse aufweist.In these sensors, the shaft preferably has the sensor opposite area first and second zones, which are around the shaft axis are arranged annularly, wherein the second zone from the first zone radially to is positioned inside, wherein one of the zones is a permanent magnetization which is oriented longitudinally in the direction of the shaft axis and the others zone a river return path for that generated by the one zone Provides a flow, wherein the one zone generates a magnetic field external to the area, the one magnetic field component in a circumferential direction with respect to Has shaft axis.

Entsprechend magnetisierte Wellen sind z. B. aus der EP 1 203 209 B1 bekannt.Corresponding magnetized waves are z. B. from EP 1 203 209 B1.

Die oben beschriebene Verformung der Welle durch die zu hebende oder zu senkende Last wiederum bewirkt auf Grund magnetostriktiver Effekte eine Änderung der magnetischen Eigenschaften bzw. Veränderung der Gestalt des in die Welle eingebrachten Magnetfeldes proportional zur Verformung. Diese Änderung der magnetischen Eigenschaften bzw. Veränderung der Gestalt des in die Welle eingebrachten Magnetfeldes kann mittels eines Sensors detektiert werden, der z. B. eine oder mehrere koaxial und symmetrisch im gleichen Abstand angebrachte spezielle Spulen aufweist. Die Änderung der magnetischen Eigenschaften wird somit vom Sensor bzw. Spule erfasst und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Eine entsprechende Elektronik bereitet das Signal auf und wertet es aus. Der Sensor kann an Stelle von Spulen auch andere geeignete magnetfeldsensible Detektoren wie Halbleitersensoren nach dem Halleffektprinzip, Widerstands-Sensoren, Wiegand- und Impulsdrähte oder Reed-Schalter aufweisen.The above-described deformation of the shaft by the to be lifted or closed lowering load in turn causes a change due to magnetostrictive effects the magnetic properties or change in the shape of the in the shaft introduced magnetic field proportional to the deformation. This change of magnetic properties or change in the shape of the in the shaft introduced magnetic field can be detected by means of a sensor, the z. B. one or more coaxial and symmetrical equidistant having special coils. The change of the magnetic properties becomes thus detected by the sensor or coil and converted into an electrical signal. An appropriate electronics prepares the signal and evaluates it. Of the Sensor can be used in place of coils and other suitable magnetic field sensitive Detectors such as semiconductor sensors based on the Hall effect principle, resistance sensors, Wiegand and impulse wires or reed switch have.

Vorteilhafterweise arbeiten die Sensoren berührungslos, so dass Verschleißerscheinungen und Störungen durch Verunreinigungen minimiert werden.Advantageously, the sensors work without contact, so that signs of wear and impurity disturbances are minimized.

Zur optimalen Anordnung des Sensors an der Welle ist in einer Ausführungsform eine die Welle zumindest teilweise umgreifende Halterung vorgesehen. Somit können z. B. zwei magnetfeldsensible Detektoren bzw. Spulen an gegenüberliegenden Seiten der Welle angeordnet werden, so dass zwei Messsignale erhalten werden, mittels derer eine genauere Messung und ggf. Korrektur der Signale von Umgebungseinflüssen möglich ist.For optimum arrangement of the sensor on the shaft is in one embodiment provided a shaft at least partially encompassing holder. Consequently can z. B. two magnetic field sensitive detectors or coils on opposite Sides of the shaft are arranged so that two measurement signals are obtained by means of which a more accurate measurement and, if necessary, correction of the signals from Environmental influences is possible.

Besonders genaue und zuverlässige Ergebnisse werden erhalten, wenn jeweils 2 bis 8, insbesondere 2, 4 oder 8 magnetfeldsensible Detektoren oder Spulen pro Bereich vorgesehen sind, die gleichmäßig um den Bereich angeordnet sind. Dann kann insbesondere auch eine redundante Verschaltung des Sensors oder der Spulen bzw. Auswertung deren Signale vorgenommen werden.Particularly accurate and reliable results are obtained if every 2 to 8, in particular 2, 4 or 8 magnetic field sensitive detectors or coils per Area are provided, which are arranged uniformly around the area. Then In particular, a redundant connection of the sensor or the Coils or evaluation of their signals are made.

Die Halterung kann innerhalb und/oder am Getriebegehäuse festgelegt sein.The holder may be fixed inside and / or on the transmission housing.

Vorteilhafterweise wird die Welle des Getriebes mit dem geringsten Durchmesser für die Messung verwendet.Advantageously, the shaft of the transmission with the smallest diameter used for the measurement.

Zur Verarbeitung der Rohsignale der Sensoren ist eine Signalverarbeitungseinrichtung vorgesehen. Hierbei kann es sich um eine gesonderte Einrichtung handeln. Bevorzugt ist es allerdings die in der Steuerelektronik des Hebezeugs vorhandene Elektronik, wie z. B. Mikroprozessor usw. für die Auswertung zu verwenden. Hierdurch werden zusätzliche Teile eingespart, welches aus Gründen der Wartung, der Vereinfachung des Aufbaus und der Konstruktion sowie der Verringerung der Fehleranfälligkeit erwünscht ist.For processing the raw signals of the sensors is a signal processing device intended. This can be a separate device. However, it is preferably the existing in the control electronics of the hoist Electronics, such. B. microprocessor, etc. to use for the evaluation. As a result, additional parts are saved, which for reasons of maintenance, the simplification of the construction and the construction as well as the reduction of the Error prone is desired.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1: eine Einschienenlauflcatze mit Hubwerk und Lasthaken bei geöffnetem Getriebegehäuse;
Fig. 2: eine vergrößerte Ansicht des Getriebes aus Fig. 1 bei geöffnetem Gehäuse und
Fig. 3: eine Getriebezwischenwelle mit Drehmomentsensor aus Fig. 2.

Further features, advantages and details of the invention will become apparent from the following description of the drawing. Show it:

Fig. 1: a monorail conveyor with lifting gear and load hook with the gearbox housing open;
Fig. 2: an enlarged view of the transmission of FIG. 1 with the housing open and
Fig. 3: a transmission intermediate shaft with torque sensor of FIG. 2.

Figur 1 zeigt eine als Ganzes mit 10 bezeichnete Einschienenlaufkatze mit einem Gestell 11 und einem daran befestigten Hubwerk 1. Zum Verfahren auf dem Unterflansch einer nicht dargestellten Schiene weist die Einschienenlaufkatze 10 vier Laufrollen 12 auf, die sich jeweils paarweise gegenüber liegen und von denen eine über einen Motor 13 angetriebenen ist.Figure 1 shows a designated as a whole with 10 monorail trolley with a Frame 11 and a hoist attached to it 1. For the procedure on the Bottom flange of a rail, not shown, the monorail trolley 10th four rollers 12, which are in pairs opposite each other and of which a driven by a motor 13 is.

Das Hubwerk 1 umfasst eine Seiltrommel 6 die von einem Motor 5 über ein Getriebe 4 angetrieben wird, wobei das Getriebe 4 auf der einen Seite der Seiltrommel 6 und auf der gegenüberliegenden Seite eine Steuerungselektronik 8 angeordnet ist. Das Getriebe 4 umfasst an einer seiner Getriebezwischenwellen einen Sensor 9 zur Hublastmessung.The hoist 1 comprises a cable drum 6 from a motor 5 via a transmission 4 is driven, wherein the transmission 4 on one side of the cable drum 6 and on the opposite side a control electronics 8 is arranged. The Transmission 4 comprises at one of its intermediate transmission shafts a sensor 9 for Hublastmessung.

Um die Seiltrommel 6 ist ein Seil 7 gewickelt, welches über eine Umlenkrolle 14 und eine Unterflasche 2 mit Haken 3 verläuft. Eine am Haken 3 hängende Last wird durch Auf- bzw. Abwickeln des Seiles 7 auf der Seiltrommel 6 durch entsprechende Steuerung des Motors 5 gehoben bzw. abgesenkt.To the cable drum 6, a rope 7 is wound, which via a guide roller 14 and a bottom block 2 with hooks 3 runs. A hook hanging on the hook 3 becomes by winding or unwinding of the rope 7 on the cable drum 6 by appropriate Control of the motor 5 is raised or lowered.

Die am Haken 3 hängende Last erzeugt also abhängig von den jeweiligen statischen und kinematischen Verhältnissen und der eingesetzten Einscherung sowie den geometrischen Abmessungen ein Drehmoment an der Seiltrommel 6. Dieses Drehmoment wird durch das Getriebe 4 mit den entsprechenden Übersetzungen der Zwischenwellen an den Motor 5 übertragen. Erzeugt der Motor 5 das gleiche Moment, wird die Last gehalten. Erzeugt der Motor ein höheres Moment wird Last gehoben. Erzeugt der Motor ein kleineres Moment wird die Last entsprechend gesenkt.The hanging on the hook 3 load thus generates depending on the respective static and kinematic conditions and the reeving used and the geometric dimensions of a torque on the cable drum. 6 This torque is transmitted through the transmission 4 with the corresponding translations the intermediate waves transmitted to the motor 5. The engine 5 generates the same moment, the load is held. The engine generates a higher torque load is lifted. If the engine generates a smaller moment, the load will be lowered accordingly.

Figur 2 zeigt das Getriebe 4 des Hubwerks 1 in einer vergrößerten Ansicht bei geöffnetem Gehäuse 15. Der Motor 5 treibt über ein entsprechendes Motorritzel 16, einer Zwischenwelle 17 und einer weiteren folgenden Zwischenwelle 18 eine Abtriebswelle 19 und darüber die Seiltrommel 6 an. Die jeweiligen Wellen 17, 18 und 19 weisen jeweils ein mit dem Zusatz-Buchstaben "A" bezeichnete Lagerung sowie einen mit dem Zusatz-Buchstaben "B" bezeichnetes Zahnrad auf. Die Zahnräder dienen zur Übertragung der Drehbewegung von einer Welle auf die jeweils nachfolgende.Figure 2 shows the gear 4 of the hoist 1 in an enlarged view opened housing 15. The motor 5 drives via a corresponding motor pinion 16, an intermediate shaft 17 and a further following intermediate shaft 18 a Output shaft 19 and above the cable drum 6 at. The respective shafts 17, 18 and 19 each have a bearing designated by the suffix letter "A" and a gear designated by the suffix letter "B". The Gears are used to transmit the rotational movement of a shaft on the each subsequent.

An der Zwischenwelle 17 ist der Sensor 9 angeordnet. Der Sensor 9 umfasst eine kreisförmige Befestigung 20, an die sich ein abgewickelter Arm 21 anschließt, der in eine Haltung 22 übergeht. Über die Befestigung 20 wird der Sensor 9 an dem nicht abgebildeten Gehäusedeckel befestigt. At the intermediate shaft 17, the sensor 9 is arranged. The sensor 9 comprises a circular attachment 20, which is followed by a developed arm 21, the in an attitude 22 passes. About the attachment 20, the sensor 9 is not on the attached housing cover attached.

Die U-förmige Halterung 22 umgibt teilweise die Zwischenwelle 17, die in diesem Bereich 17C eine longitudinal in Richtung der Wellenachse ausgerichtete permanente Magnetisierung aufweist. In der die Zwischenwelle 17 teilweise umgebenden Halterung 22 des Sensors 9 sind Sensorspulen als magnetfeldsensible Detektoren angeordnet.The U-shaped bracket 22 partially surrounds the intermediate shaft 17 which is in this Area 17C a longitudinally aligned in the direction of the shaft axis having permanent magnetization. In the intermediate shaft 17 partially surrounding holder 22 of the sensor 9 are sensor coils as magnetic field-sensitive Detectors arranged.

Die Zwischenwelle 17 mit dem Sensor 9 geht aus Figur 3 genauer hervor. Die Halterung 22 des Sensors 9 umfasst Spulen 23. Diese Spulen 23 sind die eigentlichen Magnetfeld-Detektoren und jeweils in der Halterung 22 angeordnet, die den Bereich permanenter Magnetisierung 17C der Zwischenwelle 17 umgibt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind acht Spulen 23 vorgesehen, wobei auf jeder Seite des Bereichs 17C jeweils vier Spulen angeordnet sind, die widerrum in je zwei Paare aufgeteilt sind. Die Spulen 23 sind jeweils redundant miteinander verdrahtet und ihre Signale werden über eine Leitung 24 zu einer Signalaufbereitungs- und Verarbeitungseinheit 25 geführt. Diese kann z. B. in der Hubwerkselektronik 8 untergebracht bzw. integriert sein.The intermediate shaft 17 with the sensor 9 is shown in more detail in FIG. The Bracket 22 of the sensor 9 comprises coils 23. These coils 23 are the actual magnetic field detectors and each arranged in the holder 22, the surrounds the region of permanent magnetization 17C of the intermediate shaft 17. in the illustrated embodiment, eight coils 23 are provided, wherein on each Side of the area 17C four coils are arranged, which in turn in each case two Couples are split. The coils 23 are each redundantly wired together and their signals are sent via a line 24 to a Signalaufbereitungs- and Processing unit 25 out. This can, for. B. in the hoist electronic. 8 housed or integrated.

Die permanente Magnetisierung des Bereichs 17C der Zwischenwelle 17 bzw. deren Magnetfeld oder die Änderung deren Ausrichtung lässt sich außerhalb der Welle mit diesen speziellen hochempfindlichen Spulen 23 und der entsprechenden Schaltung messen.The permanent magnetization of the region 17C of the intermediate shaft 17 or their magnetic field or the change in their orientation can be outside the Wave with these special high-sensitivity coils 23 and the corresponding Measure the circuit.

Idealerweise hängt das von den einzelnen Getriebewellen übertragene Drehmoment neben den festen geometrischen Größen nur von der am Haken 3 hängenden Last ab.Ideally, the torque transmitted by the individual transmission shafts depends in addition to the fixed geometric sizes only of the hook hanging on the hook 3 from.

Dies gilt jedoch nur für den statischen oder den gleichförmig bewegten Fall. Im Unterschied dazu muss bei der beschleunigten Bewegung diese beim Erzeugen des Drehmoments an der Seiltrommel 6 berücksichtigt werden. Ebenso müssen die durch Reibung begründeten Wirkungsgrade (zum Beispiel Seilsteifigkeit und Lagerreibung) in den unterschiedlichen Drehrichtungen jeweils mit entsprechendem Vorzeichen berücksichtigt werden. Je nach gewünschter Genauigkeit und den Gegebenheiten werden diese Parameter in der Signalaufbereitungseinheit 25 berücksichtigt. However, this only applies to the static or the uniformly moving case. in the In contrast to the accelerated movement, this must be different when creating the Torque on the cable drum 6 are taken into account. Likewise, the friction based efficiencies (for example, rope stiffness and Bearing friction) in the different directions of rotation each with appropriate Signs are taken into account. Depending on the desired accuracy and the Conditions become these parameters in the signal conditioning unit 25 considered.

So können bei der Bestimmung der Hublast durch Verformung der Getriebezwischenwelle 17 unter Last deren Torsion, Biegung und Zug-Druck-Verformung berücksichtigt werden. Hierbei können die Anzahl, Anordnung und Verschaltung sowie die Auswertungsart der Sensoren bzw. Spulen 23 Eingang finden. Bei der Bestimmung der Torsion der Welle 17 werden das Material (E-Modul, Schubmodul und Querkontraktion) und die Geometrie der Welle berücksichtigt. Bei der Bestimmung des übertragenen Drehmoments werden ferner die Übersetzung und der Wirkungsgrad unter Berücksichtigung der Reibung in Lagern und Dichtungen und Verzahnung sowie der Ölviskosität im Getriebe 4 in der Auswertung der Signale einbezogen. In die Bestimmung des Drehmoments an der Seiltrommel 6 selbst fließt zusätzlich noch die Reibung z. B. an den Lagern der Seiltrommel 6 sowie der Trommeldurchmesser in die Auswertung ein. Um letztendlich die Hublast zu berechnen, fließen noch weitere Parameter, wie Seilzugkraft, Einscherung, Seilgeometrie, Statik, Kinematik und Wirkungsgrade (z. B. Reibungsverluste der Seilrollen) sowie die Erdbeschleunigung ein.Thus, when determining the lifting load by deformation of the intermediate gear shaft 17 under load their torsion, bending and tension-compression deformation be taken into account. Here, the number, arrangement and interconnection as well as the type of evaluation of the sensors or coils 23 find input. In the Determining the torsion of the shaft 17, the material (modulus of elasticity, shear modulus and transverse contraction) and the geometry of the shaft. In the Determination of the transmitted torque will be further the translation and the efficiency taking into account the friction in bearings and seals and teeth and the viscosity of the oil in the transmission 4 in the evaluation of the signals included. In the determination of the torque on the cable drum 6 itself flows additionally the friction z. B. at the bearings of the cable drum 6 and the Drum diameter in the evaluation. Finally, the lifting capacity too calculate, other parameters such as traction, reeving, Rope geometry, statics, kinematics and efficiencies (eg friction losses of the Pulleys) and the acceleration of gravity.

Auf die Berücksichtigung einiger Parameter kann je nach gewünschter Genauigkeit verzichtet werden. Insbesondere sind dies die Biegung und Zug-Druck-Verformung, die Reibung in Lagern und Dichtungen und Verzahnung und auch die Veränderung der Ölviskosität im Getriebe bei Temperaturveränderungen.On the consideration of some parameters may vary depending on the desired accuracy be waived. In particular, these are the bending and tension-compression deformation, the friction in bearings and seals and gearing and also the change the oil viscosity in the gearbox with temperature changes.

Claims

Hoist (1), in particular cable or chain hoist, with a lifting gear (4) having at least one shaft (17) and with a lifting load measuring device (9, 17, 23, 24, 25),
characterized in that the lifting load measuring device has at least one sensor (9, 23) for detecting the deformation of the shaft (17) caused by the lifting load, and the detected deformation flows as a variable for determining the lifting load.

Hoist according to claim 1, characterized in that the sensor (9) determines the torsion of the shaft (17).

Hoist according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor (9, 23) for detecting the deformation of the shaft (17) determines the torque.

Hoist according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sensor (9, 23) is a magnetic field sensor.

Hoist according to claim 4, characterized in that the sensor (9, 23) operates magnetostrictive.

Hoist according to one of claims 1 to 5, characterized in that the sensor (9, 23) detects the deformation without contact.

Hoist according to one of claims 1 to 6, characterized in that the shaft (17) in the sensor (9, 23) opposite region (17C) has at least one zone of permanent magnetization, wherein the magnetization substantially longitudinally in the direction of the shaft axis is oriented and generates a magnetic field external to the region having a magnetic field component in a circumferential direction with respect to the shaft axis and detected by the sensor (9, 23).

A hoist according to claim 7, characterized in that the shaft in the region facing the sensor (17C) has first and second zones which are annularly arranged around the shaft axis, the second zone being positioned radially inwardly of the first zone, one the zone has a permanent magnetization oriented longitudinally in the direction of the shaft axis and the other zone providing a flux return path for the flow generated by the one zone, the one zone generating a magnetic field external to the region comprising a magnetic field component in a circumferential direction Reference to the shaft axis and is detected by the sensor (9, 23).

Hoist according to one of claims 1 to 8, characterized in that for the arrangement of the sensor (9, 23) on the shaft (17), this at least partially encompassing holder (22) is provided.

Hoist according to claim 9, characterized in that the holder (22) is fixed inside and / or on the transmission housing.

Hoist according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft (17) is the shaft of the transmission (4) with the smallest diameter.

Hoist according to one of the preceding claims 7 to 11, characterized in that in each case 2 to 8 magnetic field sensitive detectors, in particular coils (23) are provided per area in the sensor (9), which are arranged in particular uniformly around the area.

Hoist according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor (9, 23) is connected redundantly.

Hoist according to one of the preceding claims, characterized in that a signal processing device (25) for processing the signals from the one or more sensors (9, 23) is provided.

Hoist according to claim 14, characterized in that the signal processing device (25) in the control electronics (8) of the hoist (1) is provided.

Method for determining the hoisting load of hoists (1), in particular of cable or chain hoists according to one of claims 1 to 15, wherein in a lifting load measuring device (9, 17, 23, 24, 25) of the hoist (1) of the lifting load caused torsion of a shaft (17) of the lifting gear (4) recorded and the torsion used as a size for determining the lifting load becomes.

A method according to claim 16, characterized in that the torsion via a non-contact sensor (9, 23) is detected.

A method according to claim 16 or 17, characterized in that the torsion is detected by means of magnetostrictive effects.

Method according to one of claims 16 to 18, characterized in that the torsion is detected by the torque.