DE1172021B - Vorrichtung zum Messen und UEberwachen des Lastmomentes oder Kippmomentes an Krananlagen od. dgl. - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: B 66 c

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 35 b-3/16

1172021
H 42064 XI/35 b
18. März 1961
11.Juni 1964

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen und Überwachen des Lastmoments an Krananlagen od. dgl., bei der die Auslegerkopfrolle auf einem am Ausleger schwenkbar angeordneten Hebel gelagert ist, der entgegen der Wirkung der resultierenden Seilkraft durch eine mit dem Ausleger verbundene, eine dem Lastmoment entsprechende Kraft aufnehmende Kraftmeßvorrichtung abgestützt ist, die unmittelbar an der Kopfrollenachse angreift, nach Patentanmeldung P 22480XI/35b.

Die den Gegenstand der Hauptpatentanmeldung bildende Vorrichtung hat sich in einer Vielzahl von Ausführungsformen im Betrieb bewährt. Gegenstand der Erfindung ist eine abgewandelte Ausführungsform, die einen wesentlich einfacheren konstruktiven Aufbau und eine größere Störsicherheit aufweist.

Bei dieser neuen Ausführungsform sind erfindungsgemäß die Kraftmeßvorrichtung und der Stützhebel in einer Biegefedermeßvorrichtung vereinigt, deren Biegefeder an ihrem einen Ende fest mit dem Krangestell, Auslegerarm od. dgl. und an ihrem anderen Ende mit der Seilrollenachse bzw. dem Lastmeßstellenteil verbunden ist.

Abweichend von der Hauptpatentanmeldung, gemäß dem die auf die Lastmeßstelle einwirkenden Kräfte teilweise von der Kraftmeßvorrichtung und teilweise von dem Stützhebel aufgenommen werden, wirkt die erfindungsgemäße Biegefedermeßvorrichtung gegenüber Kräften bzw. deren Komponenten, die in Richtung ihrer Längserstreckung bzw. ihrer Symmetrieachse auftreten, selbst als Abstützung. Diese Kräfte werden also ohne erkennbare Formänderung der Biegefeder aufgenommen. Unter der Wirkung von senkrecht zur Symmetrieachse angreifenden Kräften bzw. Kraftkomponenten biegt sich die Feder jedoch in bekannter Weise entsprechend der Größe dieser Kräfte durch. Die Resultierende der an der Meßstelle angreifenden Kräfte wird dabei in zwei Komponenten in diesen beiden Richtungen zerlegt, wobei sich eine resultierende Stützkraft und eine resultierende Federkraft ergeben. Die von der Last und der Stellung des Kranauslegerarmes abhängige resultierende Federkraft dient zur Messung oder Überwachung des Lastmomentes. Es können alle beliebigen Arten von Biegefedern, beispielsweise U-förmige, kreisförmige oder stabförmige Biegefedern Verwendung finden, jedoch werden stabförmige Biegefedern bevorzugt.

Um die Verteilung der auftretenden Kräfte auf die beiden obenerwähnten zueinander senkrechten Riehtungen der Biegefedern nach Größe und Lage beeinflussen zu können, wie dies beispielsweise zur AnVorrichtung zum Messen und Überwachen
des Lastmomentes oder Kippmomentes an
Krananlagen od. dgl.

Zusatz zur Anmeldung: P 22488 XI / 35 b Auslegeschrift 1156 211

Anmelder:

Ernst Henkel, Bremen, Adlerstr. 6

Als Erfinder benannt:
Ernst Henkel, Bremen

passung der Vorrichtung an verschiedene Lastkurven der Krananlagen od. dgl. wünschenswert ist, ist es vorteilhaft, die Lage der Symmetrieachse der Biegefeder relativ zum Auslegerarm veränderlich, also beispielsweise den Festpunkt der Biegefedermeßvorrichtung verstellbar auszubilden.

Das Lastmoment wird als Durchbiegungsweg der Biegefeder gemessen. Vorzugsweise ist mindestens ein Schalter vorgesehen, der relativ zu dem mit dem Krangestell, Auslegerarm od. dgl. fest verbundenen Ende der Biegefeder in einer bestimmten Lage angeordnet ist, und der bei Erreichen eines bestimmten Höchstwertes der Durchbiegung von dem anderen Ende der Biegefeder direkt oder mittels eines mit dieser verbundenen Schaltarmes betätigt wird. Der Schalter löst beispielsweise ein Anzeige- oder Warnsignal aus. Er kann aber auch direkt auf die Steuerung der Motoren der Seilwinden derart einwirken, daß beispielsweise die Last nicht weiter angehoben oder der Ausleger nicht weiter abgesenkt werden kann.

Da sich im praktischen Betrieb das Verhältnis zwischen der tatsächlichen Last und ihrem als Seilspannung oder als Reaktionskraft gemessenen Anteil, beispielsweise bei Änderung der Seileinscherung verschieben kann, ist es vorteilhaft, daß der Schalter od. dgl. relativ zu dem mit dem Krangestell, Auslegerarm od. dgl. fest verbundenen Ende der Biegefeder oder dem mit ihm verbundenen Schaltern mittels einer Raste, einem Exzenter od. dgl. verstellbar ist, oder daß bei Auslenkung der Biegefeder mehrere Schalter nacheinander schalten. Das gleiche gilt bei Veränderung der zulässigen Lasten bzw. Lastkurven, beispielsweise durch Verlängerung und Verkürzung des Auslegerarmes oder durch Abstützen des Krans.

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Es ist ferner von besonderem Vorteil, die das Lastmeßstellenteil am Ende der Biegefedermeßvorrichtung fest einzuspannen, um ein Mitdrehen der Achse durch die Rollenreibung und ein Verkanten der Seilrolle durch seitlichen Schrägzug oder bei unsymmetrischer Belastung zu verhindern.

Um die große Gefahr des seitlichen Kippens der überwachten Krananlage bei Seilschrägzug überhaupt zu bannen, ist es zweckmäßig, zur Begrenzung des seitlichen Lastmomentes eine Schaltvorrichtung vorzusehen, die auf die seitliche Auslenkung der Biegefeder oder einer zusätzlichen, in vertikaler Richtung gelenkig angebrachten Federanordnung anspricht.

Vorzugsweise werden zwei der erfindungsgemäßen Biegefedermeßvorrichtungen beidseitig des Lastmeßstellenteils, und zwar zweckmäßig symmetrisch zu diesem, angeordnet.

Dabei können, um eine unmittelbare Messung des Mittelwertes der Durchbiegungen der beiden Biegefedermeßvorrichtungen zu ermöglichen, die beiden Biegefedern bzw. deren Schaltarme durch eine gelenkig angeordnete Querstange miteinander verbunden sein, wobei ein am Mittelpunkt der Querstange befestigter Schalthebel den oder die Schalter betätigt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann an der Krananlage od. dgl. überall dort angebracht werden, wo eine zu der Last in einem bestimmten festen Verhältnis stehende Seilspannung auftritt, und wo die Meßvorrichtung beim Schwenken des Auslegerarmes im gleichen Winkelmaß mitgeschwenkt wird. Die Lastmeßstelle kann demgemäß die Lastseilkopfrolle, der Lastseilfestpunkt, eine Umlenkrolle des Lastseils, eine Seilrolle des Auslegerhalteseils oder ein Seilfestpunkt des letzterwähnten Seils sein.

Bei manchen Krananlagen sollen ober- und unterhalb bestimmter Grenzen liegende Werte des Lastmomentes sich nicht mehr auf die Biegefeder bzw. auf die Federkraft auswirken. Beispielsweise soll von einer bestimmten Neigung des Kranauslegerarmes an bei weiterem Hochschwenken des Auslegers keine Steigerung der zum höchstzulässigen Lastmoment gehörenden Last mehr möglich sei. Erfindungsgemäß können derartige Grenzwerte dadurch berücksichtigt werden, daß bei Verwendung der Vorrichtung an einer Seilrolle eine Abweisrolle und bei Verwendung der Vorrichtung an einem Seilfestpunkt ein Anschlag zur Begrenzung des Winkels zwischen der Richtung der an der Meßstelle angreifenden Seilzugskraft und der Richtung der Biegefedersymmetrieachse vorgesehen ist.

In Verbindung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können ferner beliebige Dämpfungsvorrichtungen zur Dämpfung von Seil- und Lastschwingungen verwendet werden.

Im folgenden Teil der Beschreibung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand von Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen ist

Fig. la eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung im Zusammenwirken mit der Lastseilkopfrolle eines Kranauslegerarmes,

Fig. Ib der zu Fig. 1 gehörende Kräfteplan,

F i g. 2 a und 2 b Seitenansichten von Verstellvorrichtungen für den Schalter,

F i g. 3 a eine Seitenansicht der Vorrichtung bei zusätzlicher Überwachung des seitlichen Kippmomentes,

F ig. 3 b eine Draufsicht auf die Anordnung in der F i g. 3 a,

Fig. 4a eine Seitenansicht einer anderen Anwendungsform der Vorrichtung,

Fig. 4b ein Kräfteplan gemäß der Anordnung in Fig. 4a,

F i g. 5 eine Seitenansicht einer weiteren Anwendungsform,

F i g. 6 a eine Seitenansicht der Vorrichtung im Zusammenwirken mit einer Abweisrolle, F i g. 6 b ein Kräfteplan gemäß der Anordnung in Fig. 6a,

F i g. 6 c ein Kräfteplan für die gleiche Lage der Meßvorrichtung, jedoch ohne Abweisrolle am Lastseil,

F i g. 7 eine Seitenansicht der Vorrichtung im Zusammenwirken mit einem Anschlag.

In Fig. la ist die Achse23 einer Lastseilkopfrolle 24, die mit großem Spiel in einer öffnung 25 im oberen Ende des Auslegerarmes 26 einer Krananlage gelagert ist, mittels einer Klemmbacke 30 am vorderen Ende 22 einer Biegefeder 20 befestigt. Die Biegefeder 20, deren Symmetrieachse mit x-x bezeichnet ist, ist mit ihrem hinteren Ende 21 in einer Platte 29 fest eingespannt, die ihrerseits mit dem Auslegerarm 26 fest verbunden ist. Das vordere Ende 22 mit der Achse 23 kann sich also beim Durchbiegen der Biegefeder relativ zu dem hinteren Ende 21 innerhalb der öffnung 25 bewegen. Ein Schaltarm 27 ist mit seinem vorderen Ende an der Klemmbacke 30 befestigt, beispielsweise verschweißt. Beim Durchbiegen der Biegefeder 20 bewegt sich das hintere Ende des Schaltarmes 27 um den Weg y.₂, der einer Durchbiegung ^₁ der Achse 23 entspricht. Wenn y₂ die vorgegebene Größe, die dem höchstzulässigen Lastmoment entspricht, erreicht hat, wird ein Schalter 28 betätigt.

In Fig. Ib ist der Kräfteplan für die in Fig. 1 a gezeigte Lage der Meßvorrichtung und des dort dargestellten Lastseiles mit der Lastspannung Q und der Seilspannung S aufgestellt. Die mit strichpunktierten Linien dargestellten Spannungen Q und S bilden die gestrichelt gezeichnete Resultierende R. Die Resultierende R zerfällt in die Stützkomponente Z in der Symmetrieachse x-x der Biegefeder und die als Meßkraft wirksame Federkomponente F, die senkrecht auf x-x steht.

Bei einer Lageveränderung der Symmetrieachse x-x, etwa durch Versetzen der Platte 29 auf dem Auslegerarm 26, erfolgt eine andere Verteilung der Spannungen 5 und Q bzw. ihrer Resultierenden R, auf die Komponenten F und Z der Biegefedermeßvorrichtung. Geometrisch ist dies in F i g. 1 b durch ein entsprechend geändertes Kathetenpaar im Thaieskreis über der Resultierenden R darstellbar.

In den F i g. 2 a und 2 b sind zwei mögliche Ausführungsformen einer Verstellungsvorrichtung des Schalters 28 gezeigt. Die Verstellung des Schalters 28 wird dann notwendig, wenn eine andere Größe der Durchbiegung y zum Auslösen des Schalters 28 führen soll. In F i g. 2 a ist der vom Schaltarm 27 über die Druckplatte 27 a betätigte Schalter 28 auf einer Schwinge 32 befestigt, die um einen Zapfen 33 schwenkbar ist. Die Feststellung der Schwinge 32 erfolgt mittels eines Zapfens 34, der in Löcher 35 einrastet.

In der F i g. 2 b ist eine ähnliche Vorrichtung gezeigt, jedoch erfolgt die Verstellung der Schwinge 32 mittels des Rastzapfens 34 und der Löcher 35 nicht direkt, sondern über einen Exzenter 36, der von einer

Druckplatte 37 spielfrei in der Schwinge 32 geführt ist.

Die Fig. 3a und 3b zeigen schematisch die zusätzliche Anordnung von Schaltern 28 a, die zur Begrenzung des seitlichen Lastmomentes dienen. Diese Schalter sind beispielsweise zwischen zwei den beiden links und rechts der Seilrolle befindlichen Biegefedern, die vorzugsweise vorgespannt sind, zugeordneten Schaltarmen 27 vorgesehen und werden von diesen in ähnlicher Weise wie oben bei F i g. 1 be- ίο schrieben, bei Erreichen des höchstzulässigen seitlichen Momentes betätigt. Eine seitliche Auslenkung der Schaltarme 27 erfolgt dann, wenn die Federn 20 durch seitliche Kräfte A₁ oder A₂ auf die Lastseilrolle 24 mit der Achse 23 zur Seite gebogen werden.

In F i g. 4 a ist die Verwendung der Vorrichtung bei einer Krananordnung mit einer Unterflasche 39 gezeigt. Dabei ist die Meßstellenachse 23 nicht wie in F i g. 1 die Lastseilkopf rolle, sondern der Lastseilfestpunkt. Die Funktion der Vorrichtung entspricht ao aber völlig der oben zur F i g. 1 gegebenen Beschreibung; jedoch verringern sich bei gleicher Last Q die auf die Meßstelle ausgeübten Kräfte entsprechend den Gesetzen der Mechanik, was eine Verstellung des Schalters notwendig machen kann. Das gleiche gilt für weitere Seileinscherungen. Der Kräfteplan für die in Fig. 4a gezeigte Anordnung ist in Fig. 4b gezeichnet. Er ist im Vergleich zu dem in F i g. 1 b gezeigten Kräfteplan vereinfacht, da die Seilspannung S₁ gleichzeitig auch die Resultierende R darstellt.

F i g. 5 zeigt die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einer Umlenkrolle, beispielsweise an einer nicht als Kopfrolle wirkenden Umlenkrolle des Lastseiles. Auch in diesem Falle ist die Wirkungsweise die gleiche wie bei den oben beschriebenen Anwendungsbeispielen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann aber auch am Festpunkt des sogenannten Nackenzuges oder Auslegerhaiteeseiles angebracht werden, da die Wirkungslinien der Nackenzugseilstränge im gleichen Winkelmaß mit dem Auslegerarm mitgeschwenkt werden und da die Spannungen dieser Seilstränge der Last am Lastseil entsprechen.

F i g. 6 a zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der von einer bestimmten Stellung an beim Hochschwenken des Auslegerarmes 26 eine daran befestigte Abweisrolle 40 zum Eingriff mit dem Lastseil kommt, so daß bei weiterem Hochschwenken des Auslegerarmes keine Veränderung des Winkels α zwischen der Wirkungslinie q der Last Q an der Meßstelle und der Symmetrieachse x-x der Biegefeder mehr eintritt. Dadurch wird erreicht, daß von diesem Punkt an ohne Änderung der zum Auslösen des Schalters 28 führenden Federkraft F die Last Q nicht mehr weiter steigen kann. In Fig. 6b ist der zur Fig. 6a gehörende Kräfteplan dargestellt. F i g. 6 c zeigt den Kräfteplan, der sich bei gleicher Federkraft F sowie gleicher Richtung und Größe der an der Meßstelle angreifenden Kräfte ergeben würde, wenn die Abweisrolle entfernt werden würde.

In F i g. 7 ist eine entsprechende Begrenzung der Winkeländerung zwischen der Wirkungslinie q der an der Lastmeßstelle angreifenden Kraft und der Symmetrieachse x-x der Biegefeder durch einen Anschlag 41 gezeigt, der gegen die Seillasche 42 schlägt. Hier ist als Meßstelle der Lastseilfestpunkt (entsprechend F i g. 4 a) gewählt. Die Begrenzung erfolgt dergestalt, daß der Anschlag 41 bei Anheben des Auslegerarmes 26 mit Kontakt mit der Seillasche 42 bekommt und bei weiterem Anheben des Auslegerarmes ein weiteres Vergrößern der maximal zulässigen Last verhindert.

Die Einrichtungen zur Begrenzung der Winkeländerung zwischen der Richtung der an der Meßstelle angreifenden Seilzugkraft und der Richtung der Biegefedersymmetrieachse können auch vorteilhaft an anderen Vorrichtungen zur Lastmomentbegrenzung angewendet werden, insbesondere an solchen Vorrichtungen nach der Hauptpatentanmeldung. In diesem Falle ist entsprechend die Biegefedersymmetrieachse durch die Stützhebelrichtung ersetzt.

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Messen und Überwachen des Lastmomentes an Krananlagen od. dgl., bei der die Auslegerkopfrolle auf einem am Ausleger schwenkbar angeordneten Hebel gelagert ist, der entgegen der Wirkung der resultierenden Seilkraft durch eine mit dem Ausleger verbundene, eine dem Lastmoment entsprechende Kraft aufnehmende Kraftmeßvorrichtung abgestützt ist, die unmittelbar an der Kopfrollenachse angreift, nach Patentanmeldung P22488 XI/35b, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßvorrichtung und der Stützhebel in einer Biegefedermeßvorrichtung vereinigt sind, deren Biegefeder (20) an ihrem einen Ende (21) fest mit dem Krangestell, Auslegerarm (26) od. dgl. und an ihrem anderen Ende (22) mit dem Lastmeßstellenteil (23) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Symmetrieachse (x-x) der Biegefeder (20) relativ zum Auslegerarm (26) verstellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Schalter (28) od. dgl. vorgesehen ist, der relativ zu dem mit dem Krangestell, Auslegerarm (26) od. dgl. fest verbundenen Ende (21) der Biegefeder (20) in einer bestimmten Lage angeordnet ist und der von dem anderen Ende (22) der Biegefeder direkt oder mittels eines mit dieser verbundenen Schaltarmes (27) betätigt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (28) od. dgl. relativ zu dem mit dem Krangestell, Auslegerarm (26) od. dgl. fest verbundenen Ende der Biegefeder (20) oder dem mit ihm verbundenen Schaltarm (27) mittels einer Raste (34), Exzenter (36) od. dgl. verstellbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schalter vorgesehen sind, die bei Auslenkung der Biegefeder nacheinander schalten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lastmeßstellenteil (23) am Ende (22) der Biegefedermeßvorrichtung (20) fest eingespannt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung des seitlichen Lastmomentes eine Schaltvorrichtung vorgesehen ist, die auf die seitliche Auslenkung der Biegefeder (20) oder einer zusätzlichen, in vertikaler Richtung gelenkig angebrachten Federanordnung anspricht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Biegefedermeßvorrichtungen (20) beidseitig des Lastmeßstellenteils (23) und symmetrisch zu diesem angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegefedern (20) der beiden Biegefedermeßvorrichtungen bzw. deren Schaltarme (27) durch eine gelenkig angeordnete Querstange miteinander verbunden sind und ein am Mittelpunkt der Querstange befestigter Schalthebel bei Auslenkung der Feder den oder die Schalter (28) betätigt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Lastmeßstellenteil (23) die Lastseilkopf rolle ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Lastmeßstellenteil (23) der Lastseilfestpunkt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Lastmeßstellenteil (23) eine Umlenkrolle für ein in Abhängigkeit von der Last beanspruchtes Seil ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Lastmeßstellenteil (23) eine Seilrolle oder ein Seilfestpunkt des Auslegerhalteseils ist.

14. Vorrichtung insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abweisrolle (40) bzw. ein Anschlag (41) zur Begrenzung des Winkels (α) zwischen der Richtung {q) der an der Meßstelle angreifenden Seilkraft und der Richtung (x-x) der Biegefedersymmetrieachse vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 808 866.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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