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Elektromotorisch in einer horizontalen Ebene verfahrbares oder verschwenkbares
Hebezeug mit einer Einrichtung zur Dämpfung von Lastpendelungen beim Abbremsen der
Horizontalbewegung Die Erfindung betrifft ein mittels eines elektrischen Fahrmotors
in einer horizontalen Ebene verfahrbares oder verschwenkbares Hebezeug mit an einem
Lastseil hängender Last und einer Einrichtung zur Dämpfung von Lastpendelungen beim
Abbremsen der Horizontalbewegung.
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Zum Dämpfen dieser Lastpendelungen sind Einrichtungen vorgeschlagen
worden, bei denen das lasttragende Seil von einer Fühlvorrichtung überwacht wird
und die Abweichung von der senkrechten Lage zum Auslösen von Ausgleichsbewegungen
benutzt wird. Diese Ausgleichsbewegungen erfolgen durch abwechselndes Ein- und Ausschalten
des Fahrmotors in dem Sinne, daß beim Pendeln der Last entgegen der Fahrtrichtung
der Motor abgeschaltet wird, und wieder eingeschaltet wird, wenn die Last vorwärts
pendelt.
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Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art, die mit einer Positionierungssteuerung
verbunden ist, wird das Drehmoment des Fahrmotors in Abhängigkeit vom Winkelausschlag
oder von der Winkelgeschwindigkeit der pendelnden Last beeinflußt. Naturgemäß verzögern
die sich wiederholenden Ausgleichsbewegungen das Absetzen der Last selbst dann,
wenn sie erst beim Abbremsen der Horizontalbewegung einsetzen. Es ist deshalb üblich,
das Pendeln der Last durch Handsteuerung zu dämpfen.
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Die geforderten hohen Katzfahrgeschwindigkeiten machen es aber insbesondere
bei automatisch betriebenen Kranen, die einen vorgegebenen Punkt genau anfahren
sollen, erstrebenswert, daß die Last beim Erreichen des vorgegebenen Haltepunktes
nur noch zwischen enggezogenen Grenzen pendelt. Dies zu erreichen, ist die Aufgabe
der Erfindung.
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Die diese Aufgabe lösende besondere Ausbildung ist bei einem mittels
eines elektrischen Fahrmotors verfahrbaren oder verschwenkbaren Hebezeug mit an
einem Lastseil hängender Last und einer Einrichtung zur Dämpfung von Lastpendelungen
beim Abbremsen der Horizontalbewegung darin zu sehen, daß der die Horizontalbewegung
der Last bewirkende elektrische Fahrmotor eine vom Anfahrpunkt an derart abfallende
Antriebskraft-Geschwindigkeits-Kennlinie aufweist, daß im Bereich zwischen dem Anfahrpunkt
und dem Punkt der maximalen Geschwindigkeit der Tangens der jeweiligen Steigung
der Kennlinie dividiert durch die Summe der zu beschleunigenden Totmassen
zwischen
und
liegt, und daß die Einrichtung zur Dämpfung von durch das Abbremsen der Horizontalbewegung
bewirkten Lastpendelungen bei abgeschaltetem Fahrmotor und überschreitung eines
vorgegebenen Lastpendelausschlages den Fahrmotor wieder einschaltet und dessen Drehmoment
mit größer werdendem Lastpendelausschlag vergrößert.
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Zwar ist die Verwendung von Motoren mit abfallender Kennlinie an sich
bekannt, jedoch nur für besondere Zwecke, beispielsweise zum Fahrantrieb von Pfannen-Gießwagen
oder auch als zufälliges Ergebnis. Auch bei Hebezeugen werden für die Horizontalbewegung
der Last manchmal Elektromotoren mit außerhalb des Anlaufbereichs abfallender Antriebskraft-Geschwindigkeits-Kennlinie
verwendet, denn normalerweise ist diese Kennlinie bei Elektromotoren nur in dem
zwischen Kippschlupf und synchroner Drehzahl liegenden Geschwindigkeitsbereich abfallend.
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Mit der vorgeschlagenen Anordnung eines Motors mit abfallender Kennlinie
als Fahrmotor wird in Verbindung mit der Einrichtung zur Dämpfung der durch das
Abbremsen der Horizontalbewegung bewirkten Lastpendelungen erreicht, daß die Last
besser bzw. schneller stillgesetzt werden kann als bisher. Das wird dadurch bewirkt,
daß der vorgeschlagene Motor in jedem Augenblick der Beschleunigungsperiode jeweils
ein Drehmoment entwickelt, das den zu bewegenden Massen derart angepaßt ist, daß
die während der Beschleunigungszeit auftretende Lastpendelung optimal gedämpft wird
und die Last folglich in der anschließenden Beharrungsperiode praktisch in ihrer
Lage bleibt und bei Annäherung an die Absetzstelle nicht stark pendelt. Somit ist
also die Gewähr für die zeitliche und zahlenmäßige Verkürzung der zur Dämpfung der
Lastpendelungen erforderlichen Schaltspiele gegeben. Als natürliche Folge hiervon
ergeben sich die weiteren
Vorteile, daß die Unfallgefahr verringert
wird und die durch die Lastpendelungen auf den Kran einwirkenden Kräfte sehr vermindert
werden.
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Die Erfindung beruht mit auf der Erkenntnis, daß man auf Kosten der
Zeit ebenfalls die Pendelungen auf ein Minimum beschränken könnte, wenn das Hebezeug
mit anhängender Last mit nur sehr geringer Beschleunigung angefahren würde, und
daß, wenn eine bestimmte Relation zwischen der Fahrmotorcharakteristik und den bewegten
Massen des Hebezeugs (Totmassen) gefunden und eingehalten wird, auch bei schnellem
Anfahren die Last nicht oder nur wenig pendelt.
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Eine Laufkatze zum Beispiel fährt dabei bis zum Abbremsen mit nahezu
ruhig hängender Last, so daß für die erforderlichen Ausgleichsbewegungen nach dem
Abbremsen stets gleiche oder wenigstens nahezu gleiche Verhältnisse gegeben sind.
Folglich lassen sich die beim Abbremsen erforderlichen Ausgleichsbewegungen genauer
als bisher vorausberechnen. Eine erhebliche Zeitersparnis bei diesen Ausgleichsbewegungen
bis zur ausreichenden Dämpfung der Lastpendelung ist die Folge. Es kann nun auch
mit höheren Katzfahrgeschwindigkeiten gefahren werden, die natürlich auch höhere
Anfahrbeschleunigungen und Bremsverzögerungen erfordern, ohne daß es zu unzulässigen,
die Unfallgefahr erhöhenden Lastpendelungen kommt.
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Die abfallende Antriebskraft-Geschwindigkeits-Kennlinie kann man bei
Drehstrom-Kurzschlußläufermotoren durch entsprechende Auslegung des Läuferwiderstandes
oder der Läufernut, bei Drehstrom -Asynchron-Schleifringläufermotoren durch passende
Läufervorschaltwiderstände und bei Gleichstrommotoren durch genügende Kompoundierung
erreichen.
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Eine besonders wirksame Dämpfung der beim Anfahren entstehenden Lastpendelungen
erzielt man, wenn in Weiterentwicklung der Erfindung bei der Antriebskraft-Geschwindigkeits-Kennlinie
des Fahrmotors der Tangens des Steigungswinkels der durch den Anfahrpunkt gehenden
oberen Tangente dividiert durch die Summe aller zu beschleunigenden Totmassen gleich
oder etwas größer als -0,75 und der
'1'angens des Steigungswinkels der durch den Punkt der maximalen Geschwindigkeit
gehenden unteren Tangente dividiert durch die Summe aller zu beschleunigenden Totmassen
gleich oder etwas kleiner als -7,5 ist. Damit ist für alle vorkommenden Betriebsverhältnisse
eine wirksame Dämpfung der Lastpendelungen erreichbar.
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Legt man den Läuferwiderstand eines Drehstrom-Kurzschlußläufermotors
bzw. den Läufervorschaltwiderstand eines Drehstrom-Asynchron-Schleifringmotors dieser
Forderung gemäß aus, so erhält man also eine optimale Dämpfung der beim Anfahren
entstehenden Lastpendelung.
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Damit sind nun nahezu gleichbleibende Verhältnisse für die Dämpfung
der Lastpendelungen beim Abbremsen der Kran- bzw. Katzfahrbewegung gegeben, so daß
die Verwendung der an sich bekannten Dämpfungseinrichtung, die bei abgeschaltetem
Fahrmotor und Überschreitung eines vorgegebenen Lastpendelausschlages den Fahrmotor
wieder einschaltet und die dessen Drehmoment mit größer werdendem Pendelausschlag
stetig oder unstetig vergrößert, die vorteilhafte Dämpfung im Bremsbereich ergibt.
Diese Regelung der Ausgleichsbewegungen, bei der das Drehmoment in bekannter Weise
abhängig von der Größe des Winkelausschlages oder der Winkelgeschwindigkeit auch
differenziert wird, ist auch bei Verwendung eines Verschiebeläufer-Bremsmotors als
Fahrmotor anwendbar, bei dem eine Beeinflussung des Bremsmomentes während des Bremsvorganges
ohne Zusatzeinrichtung nicht möglich ist.
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Eine erfindungsgemäß ausgebildete Einrichtung ist an Hand der Zeichnung
näher beschrieben, in der F i g. 1 die Antriebskraft-Geschwindigkeits-Kennlinie
eines gemäß der Erfindung ausgelegten Fahrmotors darstellt und F i g. 2 a und 2
b einen Schaltplan und eine Anordnung von Korrekturschaltern einer beim Abbremsen
der Kranfahr-, Kranschwenk- oder Katzfahrbewegung sich einschaltenden Dämpfungseinrichtung
für die Lastpendelungen bei Verwendung eines Drehstrom-Schleifringmotors als Fahrmotor
zeigen.
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Wie F i g. 1 zeigt, hat der vorgesehene Fahrmotor 2 (F i g. 2b) bei
einer Antriebskraft P [kp] im Anfahrpunkt Po mit der Geschwindigkeit
gleich Null sein maximales Drehmoment, das bis zum Erreichen der Endgeschwindigkeit
im Punkt P" auf Null abfällt. Hierbei entspricht der Winkel cri der Steigung der
oberen, durch den Anfahrpunkt PO gehenden Tangente an die Antriebskraft-Geschwindigkeits-Kennlinie
und der Winkel a2 der Steigung der unteren, durch den Punkt P" der maximalen Geschwindigkeit
gehenden Tangente an die Antriebskraft-Geschwindigkeits-Kennlinie.
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Diese Steigungen bzw. Motorcharakteristiken sind so gewählt, daß der
Tangens von cxl dividiert durch die Summe aller zu beschleunigenden Totmassen gleich
oder etwas größer als -0,75 und der Tangens von a2 dividiert durch die Summe aller
zu beschleunigenden Totmassen gleich oder etwas kleiner als -7,5 ist. Die Antriebskraft-Geschwindigkeits-Kennlinie
mit stetiger Änderung zwischen den ungefähren Grenzwerten ist in F i g. 1 durchgezogen
gezeichnet, wogegen zum Vergleich die Antriebskraft-Geschwindigkeits-Kennlinie für
eine gleichbleibend abfallende Beschleunigung gestrichelt gezeichnet ist. Außerdem
ist zumVergleich eine stetig abfallendeAntriebskraft-Geschwindigkeits-Kennlinie
strichpunktiert eingezeichnet; bei der die Winkel cxl und a2 umgetauscht sind und
also der kleinere Winkel «2 oben bei Po und der größere Winkel cq unten bei P" liegt.
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In F i g. 2 a und 2 b sind schematisch Schaltplan und Anordnung einer
unstetigen Regelschaltung für einen als Bremsmotor ausgebildeten Drehstrom-Schleifringläufer-Fahrmotor
2 mit Läuferwiderständen r dargestellt, die die Ausgleichsbewegungen einer Laufkatze
1 für die Dämpfung der Lastpendelung beim Abbremsen regelt. Die Laufkatze 1 trägt
an einem Lastseil 3 eine Last. An der Laufkatze 1 sind Endschalter b 6 bis
b 9 so angeordnet, daß sie durch das Lastseil 3 beim Pendeln in der Fahrtrichtungsebene
betätigt werden.
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Mittels Taster b 1 bis b 3 werden ein Hauptschütz cl
und Wendeschütze c2, c3 betätigt, die den Fahrmotor 2 an Spannung eines Netzes RST
legen. Die Einrichtung wird mittels des Tasters oder Schlüsselschalters b 1 in Betrieb
gesetzt, durch den das Hauptschütz c 1 eingeschaltet und somit die Betriebsbereitschalt
der
Einrichtung hergestellt wird. Fährt z. B. die Laufkatze 1 nach rechts und wird der
Taster b 3 zum Bremsen losgelassen, so fällt das Wendeschütz c 3 ab, und der Fahrmotor
2 fällt in die Bremse. Hierauf betätigt das nach vorn pendelnde Lastseil 3 den Endschalter
b7, der das Wendeschütz c3 wieder einschaltet. Dieses betätigt ein Schütz c5, wodurch
der Fahrmotor 2 mit einem mittleren Läuferwiderstand r in Fahrtrichtung erneut anläuft.
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Wird vom pendelnden Lastseil 3 nun noch der in F i g. 2 a eingezeichnete
Winkel cps 2 erreicht, so wird auch der Endschalter b 9 vom Lastseil 3 betätigt.
Hierdurch wird ein Schütz c4 eingeschaltet und der Läuferwiderstand r verkleinert
bzw. kurzgeschlossen, wodurch die Antriebskraft erhöht wird.
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Beim Zurückpendeln der Last werden hintereinander die Endschalter
b 9 und b 7 wieder geöffnet, und somit wird der Fahrmotor 2 wieder abgeschaltet.
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Pendelt die Last entgegen der ursprünglichen Fahrtrichtung nunmehr
um einen Winkel qps 1 noch so weit aus, daß das Lastseil 3 den Endschalter b 6 betätigt,
so wird der Fahrmotor 2 über das Wendeschütz c2 für die Gegenfahrtrichtung links
mit einem mittleren Läuferwiderstand r eingeschaltet. Betätigt das Lastseil 3 beim
Rückwärtspendeln nach links in Ausnahmefällen auch noch den Endschalter b 8, so
wird das Schütz c4 eingeschaltet und damit der Läuferwiderstand r entsprechend verkleinert.
Hierdurch wird die Antriebskraft des Fahrmotors 2 in der Gegenfahrtrichtung links
erhöht.
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Ist die Restpendelung kleiner, als durch die Einstellung der Endschalter
b 6 und b 7 vorgegeben ist, so bleibt die Laufkatze 1 stehen. Durch die Einstellung
dieser beiden Endschalter b 6 und b 7 kann also die Weite des verbleibenden Winkelausschlages
bzw. die Größe der verbleibenden Lastpendelung bestimmt werden.
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Bei Linksfahrt der Laufkatze 1 durch Drücken des Tasters
b 2 wird zum Bremsen der Taster b 1 losgelassen; das Schütz c2 fällt
ab, und der Fahrmotor 2 fällt in die Bremse. Die nachfolgenden Vorgänge entsprechen
den vorstehend für die Rechtsfahrt der Laufkatze 1 beschriebenen Schaltvorgängen.
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Die Voraussetzung dafür, daß nur relativ wenige Ausgleichsbewegungen
für eine ausreichende Dämpfung nötig sind, ist durch die erfindungsgemäße Verwendung
eines Fahrmotors 2 mit den beschriebenen Eigenschaften geschaffen, weil es erst
hierdurch möglich ist, schnell und wirkungsvoll die Lastpendelungen bereits während
der Beschleunigung der Horizontalbewegung zu dämpfen und damit auch günstige Verhältnisse
für die Dämpfung beim Abbremsen zu schaffen. Die insbesondere für Kran- oder Katzfahrantriebe
beschriebene erfindungsgemäß ausgebildete Einrichtung zur Dämpfung der Lastpendelungen
ist analog auch bei Antrieben zum Schwenken, Drehen und Wippen von Auslegern od.
dgl. anwendbar, die frei hängende Lasten tragen.