SE515089C2 - Hydraulisk kran med organ för registrering av lyftning och nedsättning av last, förfarande för sådan registrering samt förfarande för beräkning av utmattningsbelastningen hos sådan kran - Google Patents

Description

:annu 10 15 20 25 30 35 .515.'Û89 2 UPPFINNINGENS SYFTE Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en hy- draulisk kran hos vilken det är möjligt att enkelt och effektivt be- räkna kranens ackumulerade utmattningsbelastning.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Detta syfte uppnås enligt föreliggande uppfinning genom att kra- nen innefattar ett med en tryckgivare hos kranens lyftcylinder förbundet organ som är anordnat att registrera lyftning och ned- sättning av en last genom avkänning av hastigheten hos tryck- förändringarna i nämnda cylinder, varvid organet är anordnat att registrera ett lyft respektive en nedsättning av en last då hastig- heten hos en avkänd tryckförändring överstiger ett förutbestämt värde.

På detta sätt kan av kranen utförda lyftningar och nedsättningar av last registreras på ett mycket enkelt sätt och med enkla och billiga medel. Med hjälp av de av organet registrerade lyft- ningarna och nedsättningarna av last blir det möjligt att fastställa antalet av kranen utförda lyftcykler, vilket utgör ett mått som är väl relaterat till den ackumulerade utmattningsbelastningen hos kranen. Det har visat sig att antalet utförda lyftcykler utgör ett betydligt bättre mått på kranens utmattningsbelastning än den tid under vilken kranen har varit i drift. Varje lyftcykel bidrar nämli- gen till att öka kranens utmattningsbelastning och längden hos en lyftcykel kan variera från exempelvis 30 sekunder, då kranen används för grävarbete med en hydraulisk skopa, upp till flera timmar, då kranen används vid monteringsarbeten för att exem- pelvis lyfta och orientera en transformator och hålla kvar denna tills den fixerats pá avsedd plats. l det förstnämnda fallet blir den sammanlagda utmattningsbelastningen hos kranen betydligt större än i det sistnämnda fallet under en och samma tidsperiod. øurou 10 15 20 25 30 35 lsisoeø 3 Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen är organet förbundet med en eller flera givare som är anordnade att avge information till organet avseende kranens styrning och/eller rö- relser, varvid organet är anordnat att med hjälp av denna infor- mation fastställa huruvida det sker en sänkrörelse hos kranen eller inte. Organet är härvid även anordnat att ej registrera en lyftning av last då en snabb tryckförändringen i cylindern av- känns i samband med en fastställd sänkrörelse. På detta sätt undviks att organet "luras" av den snabba tryckförändring som orsakas av det inducerade tryck på cylinderns kolvsida som kan uppstå vid sänkrörelser p g a att ett visst tryck fordras på kolv- stångssidan för att öppna det hydrauliska systemets lasthàll- ningsventil.

Uppfinningen avser även ett förfarande för registrering av lyftning och nedsättning av en last hos en hydraulisk kran i enlighet med patentkravet 5 samt ett förfarande för beräkning av utmattnings- belastningen hos en hydraulisk kran i enlighet med patentkravet 7.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen kommer i det följande att närmare beskrivas med hjälp av utföringsexempel, med hänvisning till bifogade ritningar.

Det visas i: en sidovy av en hydraulisk kran försedd med skopa, Fig 1 Fig 2 en sidovy av en hydraulisk kran försedd med jib, Fig 3 en schematisk vy av en utföringsform av uppfinningen, och Fig 4 en schematisk vy av en manöverenhet med ett antal manöverdon för styrning av olika kranfunktioner. :sann 10 15 20 25 30 35 «515 089 4 DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGS- FORMER l denna beskrivning används uttrycket manöverorgan som be- teckning för de hydrauliska kraftorgan som verkställer de av kra- nens operatör beordrade kranrörelserna. Uttrycket manöverorgan inbegriper således de hydrauliska cylindrar 8,9,10,14,17 och 19 som omnämns nedan. Med uttrycket manöverdon avses de don, exempelvis manöverspakar, med vars hjälp operatören reglerar de i styrsystemet ingående ventilorgan som styr flödet av hy- draulvätska till respektive manöverorgan. I det beskrivna utfö- ringsexemplet utgörs nämnda ventilorgan av så kallade riktnings- ventilsektioner.

I Fig 1 visas en hydraulisk kran 1 monterad på ett underrede 2, vilket exempelvis kan vara förbundet med ett lastbilschassi. Un- derredet uppvisar justerbara stödben 3 för stödjande av kranen 1. Kranen innefattar en stomme 4, vilken är vridbar i förhållande till underredet 2 kring en väsentligen vertikal axel. Kranen inne- fattar vidare en vid stommen 4 ledbart fäst lyftarm 5, en vid lyft- armen 5 ledbart fäst vipparm 6 och en vid vipparmen 6 förskjut- bart fäst förlängningsarm 7. Lyftarmen 5 manövreras med hjälp av en hydraulisk lyftcylinder 8, vipparmen 6 med en hydraulisk vippcylinder 9 och förlängningsarmen 7 med en hydraulisk för- längningscylinder 10. Vid förlängningsarmens yttre ände är i det visade exemplet en rotator 11 ledbart fäst, vilken i sin tur uppbär ett hydrauliskt gripverktyg i form av en skopa 12. Två i skopan 12 ingående skopdelar 13 är manövrerbara relativt varandra med hjälp av en hydraulisk gripcylinder 14 för öppnande och till- slutande av skopan 12. Rotatorn 11 är roterbar relativt förläng- ningsarmen 7 med hjälp av ej visade hydrauliska manöverorgan. l det i Fig 1 visade exemplet är kranen 1 utrustad för utförande av grävarbeten. Då kranen 1 skall användas för rena lyftarbeten kan rotatorn 11 och skopan 12 bortmonteras och ersättas av en lyftkrok. Eventuellt kan rotatorn 11 behållas, varvid skopan 12 bytes ut mot en lyftkrok. För utförande av lyftarbeten som kräver a»:o| 10 15 20 25 30 35 1515 089 5 lång räckvidd bytes rotatorn 11 och skopan 12 ut mot en jib 15, se Fig 2. Jibben 15 innefattar en jibarm 16, vilken är ledbart fäst i förhållande till förlängningsarmen 7 och manövreras med hjälp av hydraulisk jibvippcylinder 17. Jibben kan vidare innefatta en med hjälp av en hydraulisk utskjutningscylinder 19 manövrerbar ut- skjutningsarm 18. En och samma kran kan således användas för ett stort antal olika arbetsoperationer vars intensitet (lyftfre- kvens) varierar avsevärt.

Utöver de i Fig 1 och 2 visade kranelementen kan kranen 1 även vara försedd med en hydrauliskt manövrerbar vinsch, vilken kan användas i kombination med lyftkrok antingen med eller utan jib 15. Kranen 1 kan även förses med andra typer av hydrauliska gripverktyg än skopa, t ex gripverktyg för hantering av skrot eller pallar med byggmaterial såsom sten eller byggskivor.

Styrsystemet för styrning av de olika kranfunktionerna, d v s lyft- ning/sänkning med hjälp av lyftcylindern 8, vippning med hjälp av vippcylindern 9, utskjutning/indragning med hjälp av förläng- ningscylindern 10 etc., innefattar en pump 20 som pumpar hy- draulvätska från en tank 21 till ett riktningsventilblock 22. Rikt- ningsventilblocket 22 innehåller en riktningsventilsektion 23 för vart och ett av de hydrauliska manöverorganen 8,9,10,14,17,19, till vilka hydraulvätska matas på konventionellt sätt i beroende av inställningen av sliden i respektive ventilsektion 23. inställningen av sliderna hos riktningsventilsektionerna 23 styrs antingen via att antal manöverdon i form av manöverspakar 24 som var och en är förbunden med varsin slid eller genom fjärrmanövrering via en manöverenhet 25, se Fig 4, innefattande en manöverspak för respektive slid. l fallet med fjärrmanövrering överförs manöver- signalerna från manöverenheten 25 via kabel eller en trådlös för- bindelse till en mikroprocessor som i sin tur styr inställningen av sliderna i ventilsektionerna 23 hos riktningsventilblocket 22 i be- roende av storleken på respektive manöversignal från manöver- enheten 25. unna: 10 15 20 25 30 35 5-15 -089 6 Varje enskild riktningsventilsektion 23 styr således storleken och riktningen på flödet av hydraulvätska till ett bestämt manöveror- gan och styr därigenom en specifik kranfunktion. För åskådlig- hetens skull är endast riktningsventilsektionen 23 för lyftcylindern 8 utritad i Fig 3.

Riktningsventilblocket 22 innehåller vidare en shuntventil 26 som pumpar överflödig hydraulvätska tillbaka till tanken 21 samt en elektriskt styrd dumpventil 27 som kan bringas att mata hela hy- draulflödet från pumpen 20 direkt tillbaka till tanken 21.

Riktningsventilblocket 22 är i det visade utföringsexemplet av lastavkännande och tryckkompenserande typ, vilket innebär att storleken på hydraulflödet som matas till ett manöverorgan alltid är proportionellt mot slidens läge i motsvarande riktningsventil- sektion 23, d v s mot spakens 24 inställning. Riktningsventilsek- tionen 23 innehåller en tryckbegränsare 28, en tryckkompensator 29 och den egentliga riktningsventilen 30. Riktningsventilblock och riktningsventilsektioner av detta slag är kända och finns till- gängliga på marknaden. Även andra typer av riktningsventiler än den här beskrivna kan dock användas.

Mellan respektive manöverorgan och tillhörande riktningsventil- sektion 23 är en lasthållningsventil 31 anordnad, vilken tillser att lasten hänger kvar då hydraulsystemet blir trycklöst genom att dumpventilen 27 bringas att mata hela hydraulflödet från pumpen 20 direkt tillbaka till tanken 21.

En givare 32 är anordnad vid var och en av riktningsventilsektio- nerna 23 för att registrera rörelserna hos ventilsliden hos re- spektive riktningsventilsektion 23. Dessa givare 32 är anslutna till en behandlingsenhet 33 som lämpligen utgörs av en mikro- processor. Med hjälp av dessa givare 32 kan behandlingsenheten 33 erhålla information om att en viss ventilslid påverkas och därigenom hur kranen styrs. I det fall att ventilsliderna regleras via en fjärrmanövrerad manöverenhet 25 kan behandlingsenhe- ten 33 istället vara anordnad att erhålla information om hur kra- :annu 10 15 20 25 30 35 515» 089 7 nen styrs genom avläsning av de från manöverenheten 25 ut- sända styrsignalerna.

Kranen innefattar vidare ett lastavkänningsorgan i form av en tryckgivare 34 som är anordnad att mäta hydraultrycket i lyftcy- lindern 8. Tryckgivaren 34 är liksom givarna 32 hos ventilsektio- nerna 23 anslutna till behandlingsenheten 33.

Kranen 1 innefattar vidare ett organ 36 som är anordnat att regi- strera när kranen lyfter respektive nedsätter en last. Organet 36, vilket fortsättningsvis benämns "lyfträknare", registrerar detta genom att avkänna hastigheten hos tryckförändringarna i kra- nens lyftcylinder 8, vilka tryckförändringar mäts med den till lyft- cylindern 8 hörande tryckgivaren 34. Vid lyftning av last stiger trycket i lyftcylindern 8 mycket snabbt just i det ögonblick lasten lyfter från underlaget och blir frihängande. Samma snabba tryckförändring sker när lasten sätts ned och ej längre uppbärs av kranen. Dessa tryckförändringar är mycket snabbare än de tryckförändringar som orsakas av de normala egensvängningar som alltid finns i kranens stàlstruktur och härigenom kan lyfträk- naren 36 skilja på "lyft" och ”svängningar". En lyftning respektive en nedsättning av en last registreras således då hastigheten hos tryckförändringen i lyftcylindern 8 överstiger ett visst förutbe- stämt värde.

Vid laster som är mycket små ur kranens synpunkt (ungefär mindre än 10% av kranens maximala kapacitet) kan det vara pro- blematiskt att registrera lyftning och nedsättning av last på det ovan beskrivna sättet. Dessa små laster medför dock ett så litet bidrag till den ackumulerade utmattningsbelastningen att de i detta sammanhang kan lämnas därhän. En allvarligare komplika- tion för lyfträknaren 36 är dock det inducerade trycket på lyftcy- linderns kolvsida som kan uppstå vid sänkrörelser p g a att ett visst tryck fordras på kolvstàngssidan för att öppna den till lyftcy- lindern 8 hörande lasthållningsventilen 31. Praktiska prov har vi- sat att detta kan ge en så snabb tryckförändring att det ”lurar” lyfträknaren. Detta problem kan dock lösas genom att lyfträkna- »nova 10 15 20 25 30 35 .sisåosé 8 ren 36 via de givare 32 som registrerar rörelserna hos sliderna i riktningsventilsektionerna 23 får information om huruvida det sker en sänkrörelse hos kranen eller inte. Lyfträknaren 36 är här- vid anordnad att ej registrera en lyftning av last då det sker en snabb tryckförändringen i lyftcylindern 8 i samband med att en sänkrörelse samtidigt registreras. Kranen kan även vara försedd med andra typer av givare än de här beskrivna för att genom av- känning av kranens styrning och/eller rörelser ge Iyfträknaren 36 information om huruvida kranen utför en sänkrörelse eller inte.

Lyfträknaren 36 utgörs lämpligen av en mikroprocessor och är företrädesvis ansluten till behandlingsenheten 33 till vilken den överför information avseende registrerade lyftningar och nedsätt- ningar av last. l Fig 3 är Iyfträknaren 36 visad som en enhet skild från behandlingsenheten 33 men den kan med fördel vara inte- grerad med denna.

Kranen 1 innefattar vidare medel 35, företrädesvis integrerat i behandlingsenheten 33, för beräkning av kranens ackumulerade utmattningsbelastning, varvid detta medel 35 år anordnat att be- räkna nämnda utmattnlngsbelastning utgående från antalet av lyfträknaren 36 registrerade lyftningar och nedsättningar av last.

Det inses härvid att en lyftning och en efterföljande nedsättning av en last motsvarar en utförd lyftcykel. Den beräknade utmatt- ningsbelastningen presenteras för kranens operatör och/eller servicepersonal med hjälp av lämpliga visningsmedel. Det är även möjligt att låta behandlingsenheten 33 avge en signal eller ett larm när den ackumulerade utmattningsbelastningen uppnått ett visst förutbestämt värde. informationen från en lyfträknare 36 av den här beskrivna typen kan även användas för andra funktioner hos en kran än för be- räkning av ackumulerad utmattningsbelastning. Informationen kan exempelvis utnyttjas i ett system för reglering av den maxi- malt tillåtna lyftkraften hos en hydraulisk kran, såsom närmare beskrivs i en patentansökan ingiven samtidigt med föreliggande patentansökan. 515- 089 9 Uppfinningen är naturligtvis ej begränsad till de beskrivna utfö- ringsformerna, utan ett antal modifikationer därav är tänkbara inom ramen för efterföljande patentkrav. neon:

Claims (1)

10 15 20 25 30 35 51-5 089 10 PATENTKRAV

1. Hydraulisk kran (1) innefattande en lyftarm (5), en hydraulisk cylinder (8) för manövrering av lyftarmen (5) samt en tryckgi- vare (34) som är anordnad att mäta trycket i den hydrauliska cylindern (8), kännetecknad därav, att kranen (1) vidare in- nefattar ett med tryckgivaren (34) förbundet organ (36) som är anordnat att registrera lyftning och nedsättning av en last ge- nom avkänning av hastigheten hos tryckförändringarna i nämnda cylinder (8), varvid organet (36) är anordnat att regi- strera ett lyft respektive en nedsättning av en last då hastig- heten hos en avkänd tryckförändring överstiger ett förutbe- stämt värde. . Kran enligt krav 1, kännetecknad därav, att organet (36) ut- görs av en mikroprocessor. . Kran enligt något av föregående krav, kännetecknad därav, att organet (36) är förbundet med en eller flera givare (32) som är anordnade att avge information till organet (36) avse- ende kranens styrning och/eller rörelser, varvid organet (36) är anordnat att med hjälp av denna information fastställa hu- ruvida det sker en sänkrörelse hos kranen (1) eller inte, samt att organet (36) är anordnat att ej registrera en lyftning av last då en snabb tryckförändringen i nämnda cylinder (8) avkänns i samband med en fastställd sänkrörelse. . Kran enligt något av föregående krav, kännetecknad därav, att kranen (1) vidare innefattar medel (35) för beräkning av ut- mattningsbelastningen hos kranen (1), varvid nämnda medel (35) är anordnat att beräkna utmattningsbelastningen utgå- ende från antalet av organet (36) registrerade lyftningar och nedsättningar av last. . Förfarande för registrering av lyftning och nedsättning av en last hos en hydraulisk kran (1) innefattande en lyftarm (5), en hydraulisk cylinder (8) för manövrering av lyftarmen (5) samt 10 15 20 25 30 »515 089 11 en tryckgivare (34) för mätning av trycket i den hydrauliska cylindern (8), kännetecknat därav, att lyftning respektive ned- sättning av en last registreras genom avkänning av hastighe- ten hos tryckförändringarna i nämnda cylinder (8), varvid ett lyft respektive en nedsättning av en last registreras då hastig- heten hos en avkänd tryckförändring överstiger ett förutbe- stämt värde. . Förfarande enligt krav 5, kännetecknat därav, att det med hjälp av information från givare (32) avseende kranens styr- ning och/eller rörelser fastställes huruvida det sker en sänkrö- relse hos kranen (1) eller inte, samt att en lyftning av last ej registreras då en snabb tryckförändring i nämnda cylinder (8) avkänns i samband med en fastställd sänkrörelse. . Förfarande för beräkning av utmattningsbelastningen hos en hydraulisk kran (1) innefattande en lyftarm (5), en hydraulisk cylinder (8) för manövrering av lyftarmen (5) samt en tryckgi- vare (34) för mätning av trycket i den hydrauliska cylindern (8), kännetecknat därav, att lyftning respektive nedsättning av en last registreras genom avkänning av hastigheten hos tryck- förändringarna i nämnda cylinder (8), varvid ett lyft respektive en nedsättning av en last registreras då hastigheten hos en avkänd tryckförändring överstiger ett förutbestämt värde, samt att utmattningsbelastningen beräknas utgående från antalet registrerade lyftningar och nedsättningar av last. . Förfarande enligt krav 7, kännetecknat därav, att det med hjälp av information från givare (32) avseende kranens styr- ning och/eller rörelser fastställes huruvida det sker en sänkrö- relse hos kranen (1) eller inte, samt att en lyftning av last ej registreras då en snabb tryckförändringen i nämnda cylinder (8) avkänns i samband med en fastställd sänkrörelse.