DE19905020A1

DE19905020A1 - Continuous monitoring of normal crane functioning involves comparing predefinable lifting motion demand value with actual value, activating emergency brake if deviation excessive

Info

Publication number: DE19905020A1
Application number: DE1999105020
Authority: DE
Inventors: Michael Klatzek; Peter Lindemann; Frank Matta; Karl-Erich Bornebusch; Axel Heyer; Frank Berlin; Hans Fetters
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 1999-01-28
Publication date: 2000-08-10

Abstract

The method involves measuring the lifting mechanism motion with a sensor whose signal is fed to an evaluation unit that generates a fault signal for an emergency switch-off in the event of an impermissible deviation. A predefinable demand value for the lifting motion is compared with the measured actual value and an emergency stop brake (5) activated if an excessive deviation occurs.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur ständigen Überwachung der ordnungsgemäßen Betriebsfunktion eines Kranes, insbesondere des Hubwerkes, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a method for constant monitoring of the proper Operating function of a crane, in particular the hoist, according to the preamble of claim 1.

Der Transport von Pfannen gefüllt mit flüssiger Metallschmelze stellt zu jeder Zeit ein Sicherheitsrisiko dar, da ein Absturz bzw. eine Kollision einer solchen Pfanne je nach den Bedingungen eine Katastrophe auslösen kann. Aus diesem Grunde werden große Anstrengungen unternommen, um diesen Transport so sicher wie möglich zu machen. Ein Aspekt der Sicherheitsüberlegungen ist die ständige Überwachung der ordnungsgemäßen Betriebsfunktion eines die Pfannen transportierenden Kranes, insbesondere des Hubwerkes. Gefürchtet ist vor allen Dingen ein Wellenbruch zwischen Antriebsmotor und Seiltrommel, der sehr schnell erkannt werden muß, damit die Notfallbremsen ihre Wirkung noch entfalten können. Hat eine abstürzende Pfanne erst einmal eine bestimmte Beschleunigung erreicht, ist es in den meisten Fällen zu spät für eine Notabschaltung.The transportation of pans filled with molten metal stops at any time Security risk, since a crash or a collision of such a pan depends on conditions can trigger a disaster. Because of this, become great Efforts have been made to make this transport as safe as possible. One aspect of security considerations is constant monitoring of the proper operation of a crane transporting the ladles, especially the hoist. Above all, a wave break is feared between drive motor and cable drum, which must be recognized very quickly, so the emergency brakes can still work. Has a falling pan Once a certain acceleration is reached, it is in most cases too late for an emergency shutdown.

Aus der EP 0 476 459 B1 ist eine Sicherheitsvorrichtung für Krane bekannt. Offenbart ist ein Kran, der mindestens einen elektrischen Antriebsmotor aufweist, der über ein Getriebe mit mindestens einer Seiltrommel mechanisch gekoppelt ist. Zur Überwachung wird vorgeschlagen, sowohl den Antriebsmotor als auch die Seiltrommel je mit einem Drehzahlgeber und einem Drehwinkelgeber zu versehen und diese an eine Auswerteschaltung anzuschließen. Die von den Drehgebern und den Drehwinkelgebern für den Antriebsmotor gelieferten Werte werden fortlaufend in ihrer Relation zu den für die Seiltrommel gelieferten Werten überwacht und bei einem Abweichen von vorgegebenen Relationen ein Störungssignal für eine Notabschaltung gebildet. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß nur die sogenannte mechanische Kette, d. h. die mechanische Verbindung zwischen Antriebsmotor und Seiltrommel überwacht wird. Anders ausgedrückt: Die Auswerteschaltung reagiert nur, wenn unter Berücksichtigung eines Schwellenwertes der am Antriebsmotor ermittelte IST-Wert vom IST-Wert der Seiltrommel abweicht. Die Auswerteschaltung reagiert beispielsweise nicht bei stillstehendem Antriebsmotor und absinkender Last. Ein solcher Zustand kann sich einstellen, wenn beispielsweise die Bremse des Antriebsmotors durchrutscht.A safety device for cranes is known from EP 0 476 459 B1. Disclosed is a crane that has at least one electric drive motor that has a Gearbox is mechanically coupled to at least one cable drum. For Monitoring is proposed, both the drive motor and the rope drum To provide each with a speed sensor and a rotary angle sensor and these on to connect an evaluation circuit. That from the encoders and the Angle of rotation encoders for the drive motor are continuously updated in their Relation to the values delivered for the rope drum monitored and at one Deviation from predetermined relations a fault signal for an emergency shutdown educated. A disadvantage of this method is that only the so-called mechanical Chain, d. H. the mechanical connection between the drive motor and the cable drum is monitored. In other words: The evaluation circuit only reacts if under Taking into account a threshold value the actual value determined on the drive motor deviates from the actual value of the rope drum. The evaluation circuit reacts for example, not with the drive motor stopped and the load dropping. On such a condition can arise if, for example, the brake of the Drive motor slips.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur ständigen Überwachung der ordnungsgemäßen Betriebsfunktion eines Kranes, insbesondere des Hubwerkes, anzugeben, das unabhängig von der Art der Störung diese rechtzeitig erkennt und umgehend das Signal für den Not-Aus-Stop bildet.The object of the invention is to provide a method for the constant monitoring of proper operation of a crane, especially the hoist, to indicate that, regardless of the type of fault, recognizes it in good time and immediately forms the signal for the emergency stop.

Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Bestandteil von Unteransprüchen.This task is based on the generic term in conjunction with the characterizing features of claim 1 solved. Beneficial Further training is part of subclaims.

Nach der Lehre der Erfindung wird an der Bedieneinheit oder am Regel- und Steuerorgan ein vorgebbarer Soll-Wert der Hubbewegung abgegriffen, der mit dem am Hubwerk ermittelten IST-Wert verglichen und im Falle einer unzulässigen Abweichung eine Not-Aus-Stop-Bremse aktiviert wird. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß nicht nur die mechanische Kette zwischen Antriebsmotor und Seiltrommel während des Kranbetriebes wie nach dem Stand der Technik, sondern die ordnungsgemäße Funktion auch bei Stillstand mitüberwacht wird. Außerdem wird die Anordnung einer teuren Sensorik am Antriebsmotor eingespart. Die nachfolgend genannten primären Schutzfunktionen werden durch das vorgeschlagene Überwachungsverfahren sicher erfaßt
According to the teaching of the invention, a predeterminable target value of the lifting movement is tapped on the operating unit or on the regulating and control element, which is compared with the actual value determined on the lifting mechanism and an emergency stop brake is activated in the event of an impermissible deviation . This method has the advantage that not only the mechanical chain between the drive motor and rope drum during crane operation as in the prior art, but also the proper functioning is also monitored when the machine is at a standstill. In addition, the arrangement of an expensive sensor system on the drive motor is saved. The primary protection functions mentioned below are reliably detected by the proposed monitoring method

1. the load drops instead of lifting (e.g. drive motor fails)

- the load drops instead of standing still (e.g. the engine brake slips).

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren kann auch die zulässige Geschwindigkeit des Hubwerkes mit überwacht werden. Dazu wird nicht nur die Bewegung als solche, sondern die durch den zurückgelegten Weg ermittelbare Geschwindigkeit erfaßt. Ist diese höher als ein vorgegebener Grenzwert, d. h. die Last sinkt schneller ab als erlaubt, z. B. Wellenbruch im Antriebsstrang, wird die Not-Aus-Stop-Bremse aktiviert.With the proposed method, the permissible speed of the Hoist to be monitored. It’s not just the movement as such, but the speed determined by the distance covered. Is this is higher than a predetermined limit, d. H. the load drops faster than allowed, e.g. B. shaft breakage in the drive train, the emergency stop brake is activated.

In Erweiterung des Erfindungsgedankens sollen im Hinblick auf Kollisionen z. B. Hängenbleiben der Last an einem Hindernis, die Momente für Hubwerk, Katzfahrt und Kranfahrt mit erfaßt werden. Dazu sind an den genannten Stellen Sensoren angeordnet. Bleibt beispielsweise bei einer Kranfahrt die angehängte Last an einem Hindernis hängen, dann steigt das Moment zur Überwindung des Hindernisses an. Der Sensor spricht an, da der gemessene IST-Wert für das Moment der Kranfahrt größer ist als der SOLL-Wert für die ungehinderte Kranfahrt. Je nach Größe der Abweichung wird die Kranfahrt abgeschaltet. Vorzugsweise wird zur Ermittlung der Momente die Stromaufnahme für die jeweiligen Antriebsmotoren gemessen.In expansion of the inventive concept, z. B. The load gets stuck on an obstacle, the moments for hoist, trolley travel and Crane travel can also be recorded. There are sensors at the points mentioned arranged. For example, when a crane is traveling, the attached load remains on one Hang obstacle, then the moment to overcome the obstacle increases. The The sensor responds because the measured actual value is greater for the moment the crane is moving is the TARGET value for unimpeded crane travel. Depending on the size of the deviation the crane run is switched off. The torque is preferably used to determine the moments Current consumption measured for the respective drive motors.

Das vorgeschlagene Verfahren ist auch für eine Automatisierung des Kranbetriebes von Vorteil. Dazu werden zusätzlich die IST-Geschwindigkeiten und die IST-Wege für Hubwerk, Katz- und Kranfahrt erfaßt und mit SOLL-Vorgaben verglichen. Wird eine unzulässige Abweichung erkannt, dann greifen die Sicherheitseinrichtungen.The proposed method is also for automation of crane operations advantageous. In addition, the actual speeds and the actual distances for Hoist, trolley and crane travel recorded and compared with TARGET specifications. Will one If an impermissible deviation is detected, the safety devices take effect.

Anhand einer Prinzipskizze wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.The method according to the invention is explained in more detail using a schematic diagram.

Das in der einzigen Figur dargestellte Hubwerk eines Kranes weist folgende Hauptkomponenten auf: Antriebsmotor 1, Getriebe 2 und Seiltrommel 3. Zwischen Antriebsmotor 1 und Getriebe 2 ist eine Betriebsbremse 4 und an einer Stirnseite der Seiltrommel eine Notaus-Stop-Bremse 5 angeordnet. In bekannter Weise ist an der Seiltrommel 3 ein Geschwindigkeitssensor 6 angebracht, der die IST-Bewegung der Seiltrommel 3 erfaßt. Die Signale des Geschwindigkeitssensors 6 werden über eine elektrische Leitung 7 einer Überwachungseinrichtung 8 zugeführt. Neu an dem vorgeschlagenen Verfahren ist, daß am Bediengerät 9 der Soll-Wert für die Bewegung der Seiltrommel 3 abgegriffen und über eine Leitung 10 der Überwachungseinrichtung zugeführt wird. Zusätzlich werden die durch eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) 11 erzeugten Signale für die Motoransteuerung 12 ebenfalls abgegriffen und über eine Leitung 13 der schon erwähnten Überwachungseinrichtung 8 zugeführt. In der Überwachungseinrichtung 8 findet ein Abgleich der Signale der Ist-Bewegung mit den Signalen der Soll-Bewegung statt. Wird bei diesem Abgleich unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Schwellwertes ein unzulässiger Wert festgestellt, dann wird ein Steuersignal erzeugt, das über eine Leitung 14 dem Betätigungsmechanismus für die Notaus-Stop-Bremse 5 zugeführt wird. Dies bedeutet, daß die Notaus-Stop-Bremse 5 einfällt und das Hubwerk, insbesondere die Seiltrommel 3 zum Stillstand gebracht wird. Ein möglicher Schadensfall könnte sein, daß die Verbindungswelle 15 zwischen Getriebe 2 und Seiltrommel 3 bricht. Die an der Seiltrommel 3 angehängte Last - hier nicht dargestellt - beginnt zu sinken und es wird am Geschwindigkeitssensor 6 ein entsprechendes Signal erzeugt und der Überwachungseinrichtung 8 zugeführt. Von der Antriebsseite her wird das zum gleichen Zeitpunkt erzeugte Signal für die Soll-Bewegung der Seiltrommel 3 der Überwachungseinrichtung 8 zugeführt. In diesem Fall wird eine Abweichung zwischen Soll- und Ist-Bewegung festgestellt, die in unzulässiger Weise oberhalb des eingestellten Schwellwertes liegt, wobei der Schwellwert die vom System und von den Toleranzen herrührenden üblichen Schwankungsbreiten der Signale berücksichtigt. Der einzustellende Schwellwert liegt bei höchstens 10% des Soll-Wertes und ist abhängig von den Gegebenheiten der installierten Komponenten. Infolge der Feststellung einer unzulässigen Abweichung wird in der Überwachungseinrichtung 8 ein Steuersignal gebildet und, wie bereits schon erläutert, dem Betätigungsmechanismus der Notaus-Stop-Bremse 5 zugeführt.The lifting mechanism of a crane shown in the single figure has the following main components: drive motor 1 , transmission 2 and cable drum 3 . A service brake 4 is arranged between the drive motor 1 and the transmission 2 and an emergency stop brake 5 is arranged on an end face of the cable drum. In a known manner, a speed sensor 6 is attached to the cable drum 3 , which detects the actual movement of the cable drum 3 . The signals of the speed sensor 6 are fed to a monitoring device 8 via an electrical line 7 . What is new about the proposed method is that the desired value for the movement of the cable drum 3 is tapped at the operating device 9 and fed to the monitoring device via a line 10 . In addition, the signals generated by a programmable logic controller (PLC) 11 for the motor control 12 are also tapped and fed via a line 13 to the monitoring device 8 already mentioned. A comparison of the signals of the actual movement with the signals of the target movement takes place in the monitoring device 8 . If an inadmissible value is determined during this adjustment, taking into account a predetermined threshold value, a control signal is generated which is fed to the actuation mechanism for the emergency stop brake 5 via a line 14 . This means that the emergency stop brake 5 is applied and the hoist, in particular the cable drum 3 , is brought to a standstill. A possible damage could be that the connecting shaft 15 breaks between gear 2 and cable drum 3 . The load attached to the cable drum 3 - not shown here - begins to decrease and a corresponding signal is generated at the speed sensor 6 and fed to the monitoring device 8 . From the drive side, the signal generated at the same time for the desired movement of the cable drum 3 is fed to the monitoring device 8 . In this case, a deviation between the setpoint and actual movement is determined, which is in an impermissible manner above the set threshold value, the threshold value taking into account the normal fluctuation ranges of the signals resulting from the system and from the tolerances. The threshold to be set is a maximum of 10% of the target value and depends on the conditions of the installed components. As a result of the detection of an impermissible deviation, a control signal is generated in the monitoring device 8 and, as already explained, is fed to the actuating mechanism of the emergency stop brake 5 .

Claims

1. A method for the constant monitoring of the proper operating function of a crane, in particular the hoist, by means of a sensor which determines the actual value of the lifting movement, the signals of which are fed to an evaluation unit which, in the event of an impermissible deviation, emits a fault signal for an emergency shutdown,
characterized by
that a predeterminable target value of the lifting movement is tapped on the operating unit ( 9 ) or on the regulating and control element ( 11 ), which is compared with the actual value determined on the lifting mechanism and, in the event of an impermissible deviation, an emergency stop brake ( 5 ) is activated.

2. The method according to claim 1, characterized, that the permissible deviation is at most 10% of the target value.

3. The method according to claim 2, characterized, that the speed of the hoist is also monitored.

4. The method according to claim 3, characterized in that when a maximum predetermined lowering speed is exceeded, the emergency stop brake ( 5 ) is activated.

5. The method according to claim 1, characterized, that additional sensors for detecting the moments of the hoist, the Katzfahrt and the Kranfahrt are arranged and a TARGET-ACTUAL comparison is made.

6. The method according to claim 5, characterized, that if a permissible deviation between TARGET and ACTUAL Value of the respective drive motor for the hoist, trolley and crane travel be shut down.

7. The method according to claim 5 and 6, characterized, that to record the moments, the current consumption for the respective Drive motor is measured.