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Einrichtung zur Überlast- und Kippsicherung von Hebezeugen, insbesondere
von Auslegerkranen, Baggern u. dgl. Bei Hebezeugen, insbesondere bei Auslegerkranen,
Baggern, u. dgl. wird gefordert, daß sowohl die Lastgröße als auch das durch die
Last auf das Hebezeug ausgeübte Moment auf einen maximalen Wert begrenzt werden.
Während die Lastgröße durch eine einfache Lastwaage gemessen und zur Auslösung eines
Warnsignals oder eines Schaltbefehls benutzt werden kann, ist es erheblich schwieriger,
das auf das Hebezeug durch die Last einwirkende Moment zu erfassen und zu begrenzen.
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Es sind Einrichtungen zur Kippsicherung von Auslegerkranen bekannt,
bei denen Meßtransformatoren nach Art bekannter Tauchkernspulen den Auslegerwinkel
und die Last am Kranhaken in elektrische Größen umformen. Die Meßtransformatoren
sind elektrisch in Reihe geschaltet; das Produkt der elektrischen Größen wird einem
einfachen Meßgerät zugeführt, das anspricht, wenn das Produkt einen vorgegebenen
Wert überschreitet. Es wurde auch schon die Verwendung von Produktenmeßwerken bei
Lastmomentsicherungen vorgeschlagen. Bei diesen Anordnungen sind aber die Meßwerke
in Reihe geschaltet und bilden selbst das Produkt aus den Meßgrößen, das dann einem
einfachen Meßgerät zugeführt wird. Damit ist der Nachteil verbunden, daß die gesamte
Einrichtung nicht auch als überlastsicherung dienen kann. Kleine Auslegerwinkel
lassen hierbei eine Belastung des Kranhakens zu, die schon die für den Kran durch
seine Konstruktion und durch die Seilstärke begrenzte Maximallast überschreiten
könnte, bevor die Sicherungseinrichtung anspricht. Dieser Nachteil wird durch die
Erfindung vermieden.
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur überlast- und Kippsicherung
von Hebezeugen, insbesondere von Auslegerkranen, Baggern od. dgl. durch Auslösen
eines Warnsignals oder eines Schaltbefehls, wenn die Lastgröße einen durch den jeweiligen
Auslegerwinkel gegebenen zulässigen Grenzwert überschreitet, bei der zwei aus induktiven
Drehgebern bestehende Meßsysteme vorgesehen sind, von denen eines die Lastgröße
und das andere den Auslegerwinkel in eine proportionale elektrische Größe umwandelt,
wobei erfindungsgemäß die elektrischen Größen parallel und unabhängig voneinander
einem Vergleichsmeßwerk zugeführt werden, das bei überschreiten des zulässigen Grenzwertes
das Warnsignal oder den Schaltbefehl auslöst.
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Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung. Darin
zeigt Fig. 1 eine Schaltung gemäß der Erfindung, bei der die Meßwerte von induktiven
Drehgebern geliefert und einem polarisierten Relais zugeführt werden, Fig.2 den
Verlauf des Momentes bzw. der von einem Drehgeber gelieferten Spannung in Abhängigkeit
vom Auslegerwinkel eines Kranes, Fig: 3 eine Schaltung gemäß der Erfindung, bei
der die den Meßwerten proportionalen Spannungen einem Produktenmeßwerk zugeführt
werden, Fig. 4 den Verlauf der Meßspannung, der Last und des Momentes in Abhängigkeit
vom Auslegerwinkel eines Kranes.
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Die z. B. am Kranhaken hängende Last wird auf irgendeine bekannte
Weise, z. B. mittels einer Federwaage, gemessen und in eine mechanische Bewegung
umgewandelt. Diese Bewegung wird auf den induktiven Drehgeber 10 übertragen, der
primärseitig von dem Wechselstromnetz 11 gespeist wird. Sekundärseitig liefert dieser
Drehgeber 10 eine Wechselspannung, deren Höhe von dem Drehwinkel des Läufers und
damit von der Lastgröße abhängt. Diese Wechselspannung wird durch den Gleichrichter
12 gleichgerichtet und der Wicklung 13 eines polarisierten Relais zugeführt.
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Der induktive Drehgeber 14 wird primärseitig ebenfalls von dem Wechselstromnetz
11 oder einem mit diesem synchronisiertem Netz gespeist. Er wird in Abhängigkeit
von der Winkellage des nicht dargestellten Auslegers angetrieben und liefert sekundärseitig
eine der Winkellage des Auslegers proportionale Wechselspannung. Dieser sekundärseitigen
Wechselspannung des induktiven Drehgebers 14 ist eine konstante Wechselspannung
überlagert, die von dem ebenfalls aus dem Netz 11 gespeisten Transformator
15 geliefert wird. Der Einfluß dieser konstanten
Wechselspannung
ist mit Hilfe des Widerstandes 16 einstellbar. Die resultierende Spannung wird nun
mit Hilfe von Dioden, Glimmröhren, Gleichrichtern od. dgl. bekannten Mitteln auf
einen bestimmten einstellbaren Wert begrenzt. In der Zeichnung sind zwei gegensinnig
parallel geschaltete Gleichrichter 17 dargestellt. Die an den Gleichrichtern 17
liegende Wechselspannung wird durch den Gleichrichter 18 gleichgerichtet und der
Wicklung 19 eines polarisierten Relais: zugeführt. Die beiden Wicklungen 13 und
19 gehören einem Relais an und werden gegensinnig erregt.
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In. Fig. 2 ist die von dem induktiven Drehgeber 14 sekundärseitig
gelieferte Spannung in Abhängigkeit von dem Auslegerwinkel eines Kranes mit 20 dargestellt.
Bei dem mit der Linie 21 bezeichneten Auslegerwinkel ist diese Spannung Null. Da
aber der vom Drehgeber 14 gelieferten Spannung die von dem Transformator 15 gelieferte
konstante Spannung überlagert ist, liegt bei diesem Auslegerwinkel an den Gleichrichtern
17 diese konstante Wechselspannung. Auf diesen Spannungswert wird auch die am Gleichrichter
18 liegende Wechselspannung durch die Gleichrichter 17 begrenzt, so daß bis zu dem
durch die Linie 21 bezeichneten Auslegerwinkel die an dem Gleichrichter 18 liegende
Wechselspannung konstant bleibt (Gerade 22) Bei größer werdendem Auslegerwinkel
liefert der induktive Drehgeber 14 wiederum eine Wechselspannung, die jedoch nunmehr
um 180° phasenverschoben ist, so daß sie von der konstanten Spannung 22 subtrahiert
wird. Am Gleichrichter liegen somit in Abhängigkeit vom Auslegerwinkel die durch
die stark ausgezogene Kurve angegebenen Spannungswerte. Diese Spannungswerte entsprechen
nun den zulässigen Lastwerten eines Kranes. Bis zu einem bestimmten Auslegerwinkel
ist hier eine bestimmte Grenzlast zugelassen, welche sich aus -der Festigkeit des
Kranes ergibt. Mit wachsendem Auslegerwinkel und damit zunehmendem Hebelarm nimmt
die zulässige Last aber infolge des größer werdenden Momentes und der wachsenden
Kippgefahr des Kranes ab, und zwar entsprechend er Spannung am Gleichrichter 18
mit dem Sinus des Auslegerwinkels. Die Kurve 23 zeigt den entsprechenden Verlauf
des am Kran angreifenden Momentes in Abhängigkeit vom Auslegerwinkel.
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Die vom Gleichrichter 18 gleichgerichtete Spannung dient nun zur Erregung
der Wicklung 19 eines polarisierten Relais, -welches dadurch angezogen werden möge.
Die zweite Wicklung 13 des polarisierten ; Relais wird nun durch die von dem induktiven
Drehgeber 10 gelieferten, der Lastgröße proportionalen, vom Gleichrichter
12 gleichgerichteten Spannung gegensinnig erregt. Erreicht oder übersteigt nun diese
der Lastgröße proportionale Spannung die Höhe der an der Wicklung 19 liegenden Spannung,
so fällt das polarisierte Relais ab; wodurch ein Warnsignal oder ein Schaltbefehl
ausgelöst werden kann.
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Fig.3 zeigt eine Schaltung in welcher für die Überlagerung der dem
Auslegerwinkel und. der Lastgröße proportionalen elektrischen Spannungen ein Produktenmeßwerk
verwendet wird, in welchem zur Bestimmung des Lastmomentes das Produkt aus Lastgröße
und Hebelärm gebildet wird. Als Meßwerk kann z. B. ein elektrodynamisches Leistungameßwerk
24 verwendet werden, das bei einem bestimmten einstellbaren Momentenwert ein Warnsignal
oder einen Schaltbefehl auslöst. Als Meßsysteme für die Lastgröße und den Auslegerwinkel
sind hier wiederum induktive Drehgeber 10 und 14 vorgesehen, die von dem Netz 11
primärseitig gespeist werden. Die sekundärseitige Spannung des Meßsystems, welche
dem Auslegerwinkel proportional ist, ist über einen veränderbaren Widerstand 25
an eine Spule des elektrodynamischen Meßwerkes 24 gelegt. Die sekundärseitige Spannung
des Meßsystems 10, welche der Lastgröße entspricht, ist an die zweite Spule des
elektrodynamischen Meßwerkes 24 gelegt. Dieses Meßwerk 24 löst ein Warnsignal oder
einen Schaltbefehl aus, wenn das Produkt aus Auslegerwinkel bzw. Hebelarm und Last
einen bestimmten Wert übersteigt. Zur Lastbegrenzung bei geringem Auslegerwinkel
ist parallel zu dem Meßsystem 10 ein Relais 26 mit veränderbarem Vorwiderstand 17
geschaltet, das bei Überschreitung der maximal zulässigen Last ein Warnsignal oder
einen Schaltbefehl auslöst. Das Meßsystem 14 für den Auslegerwinkel bzw. die Hebelarmlänge
wird so mit der Meßwelle verbunden, daß die von ihm abgegebene Spannung bei dem
Auslegerwinkel Null ebenfalls etwa Null ist und mit größer werdendem Winkel zunimmt,
wie es in Fig. 4 Kurve 28 dargestellt ist. Die Kurve 29 zeigt den Verlauf der höchstzulässigen
Spannung, die von dem Lastmeßsystem 10 abgegeben werden kann, bzw. den Verlauf der
höchsten Lastwerte, die in Abhängigkeit von dem Auslegerwinkel bzw. dem Hebelarm
zulässig sind. Das Produkt der Kurven 28 und 29, also der Momentenverlauf, ist in
der Kurve 30 dargestellt.
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Die beschriebene Einrichtung ist für alle Geräte verwendbar, bei denen
ein in seiner vertikal veränderbarer, unterschiedlich belasteter Ausleger vorgesehen
ist..