DE2509641B2

DE2509641B2 - Schaltung zur Erzeugung eines Überlastsignals an einem Kran

Info

Publication number: DE2509641B2
Application number: DE2509641A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Nishizaki; Okayama Tamano; Yoichi Tokio Tsuji; Kanji Yonekura
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1974-03-05
Filing date: 1975-03-05
Publication date: 1979-01-25
Also published as: DE2509641A1; US3971008A; FR2263190A1; GB1470128A; JPS5339504Y2; JPS50116466U; FR2263190B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Erzeugung eines Überlastsignals an einem Kran der im Oberbegriff des vorstehenden Anspruchs 1 genannten Art.

Aus dem Aufsatz von Dipl.-Ing. Knud O ve rl ach, Karlsruhe, »Lastmomentbegrenzung für Teleskopkrane«, abgedruckt in der Zeitschrift »fördern und heben 20« (1970), Nr. 6. S. 311—314, ist eine Schaltung zur Erzeugung eines Überlastsignals bekannt, bei dem der auf dem Ausleger angeordnete und ein Auslegerbiegemomentsignal erzeugende Biegemomentgeber aus einem einzigen Biegemomentdetektor besteht. Bei Verwtndung eines einzigen Biegemomentdetektors besteht die Gefahr, daß bei einer nicht gleichförmigen Übertragung der auf den Ausleger aufgebrachten Kraft die Auswirkung einer solchen nicht gleichförmigen Kraftverteilung nicht ausgeräumt wird und somit das Biegemoment nicht mit hinreichender Genauigkeit erfaßt werden kann.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Schaltung der vorstehend genannten Art anzugeben, bei der der tJiegemomentgeber das Biegemoment auch bei nicht gleichförmiger Lastverteilung auf den Ausleger mit

ίο hinreichender Genauigkeit erfassen kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Biegemomentgeber aus zwei Biegemomentdetektoren, die auf dem Ausleger an zwei symmetrisch zu einer die Längsachse des Auslegers enthaltenden Ebene liegenden Punkten angeordnet sind, und aus einer Einrichtung zur Bildung des Mittelwerts der Ausgangssignale der beiden Biegemomentdetektoren besteht.

Durch die Anordnung zweier Biegemomentdetektoren an den beiden vorgeschriebenen Punkten und durch den Vergleich des Mittelwerts der Ausgangssignale der beiden Biegemomentdetektoren mit dem Biegemomentgrenzsignal wird eine Überlastung des Auslegers mit sehr hoher Genauigkeit festgestellt. Die Überlastmeldung arbeitet damit stabil, da der Mittelwert der Ausgangssignale zweier Biegemomentdetektoren verarbeitet wird.

Gemäß der vorstehend genannten Entgegenhaltung hat sich für den Aufbau des Biegemomentgebers der Einsatz von Dehnungsmeßstreifen besonders bewährt.

Μ Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltung weist jeder der Biegemomentdetektoren zwei Dehnungsmeßstreifen auf, die Zweige einer Widerstandsbrücke bilden.
Weitere Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen. Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht eines Kranes mit erfindungsgemäßer Anordnung zweier Biegemomentdetektoren;

Fig. 2 einen transversalen Schnitt durch den Ausleger des in F i g. 1 dargestellten Kranes längs der Linie H-II, wobei innenliegende Teile weggelassen sind;
Fig. 3 die Schaltung eines Biegemomentdetektors zum Messen des Biegemomentes im Ausleger des in Fig. 1 dargestellten Kranes;

Fig.4 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltung;
Fig.5 ein Schaltbild, in dem eine Ausführungsform eines in Fig.4 dargestellten Funktionsgenerators dargestellt ist; und

F i g. 6 den Zusammenhang zwischen der Belastung des Auslegers und dem Anstellwinkel des Auslegers.
Fig. 1 zeigt die seitliche Ansicht eines auf einem Lastwagen 11 angeordneten Kranes 10. Der Kran ist auf einer Plattform 12 des Lastwagens angeordnet und hat einen Drehtisch 13, der von der Plattform 12 drehbar getragen wird. Zum Antrieb des Kranes ist im Drehtisch 13 eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine oder ein anderer Primärantrieb angeordnet. Der Kran hat ferner eine Kabine 14 für den Kranführer, die auf dem Drehtisch 13 angebracht ist. Ein in vertikaler und horizontaler Richtung bewegbarer Ausleger 16 ist auf einem nicht dargestellten Schwenkzapfen auf der Oberseite des Drehtisches 13 gelagert und durch den Schwenkzapfen mit dem Drehtisch verbunden. Der Ausleger 16 wird in horizontaler Richtung durch eine nicht dargestellte Schwenkvorrichtung bewegt, die auf

dem Drehtisch 13 vorgesehen ist In vertikaler Richtung wird er durch einen hydraulischen Stellmotor 17 bewegt Der Querschnitt des Auslegers 16 hat die Form eines hohlen Rechteckes, wie F i g. 2 zeigt Eine Mehrzahl von Auslegersegmenten ähnlicher Gestalt (beim dargestellten Ausführungsbeispiel 3) sind teleskopähnlich in dem Ausleger 16 angeordnet um dessen Länge ändern zu können. Ein Flaschenzug 18 bekannter Anordnung ist am äußeren Ende des Auslegers 16 angebracht an de-n über ein nicht dargestelltes Drahtseil ein Haken 19 angehängt is» Zur Stabilisierung der Plattform 12 im Betrieb ist eine Mehrzahl von Ständern 21 vorgesehen. Der soweit beschriebene Aufbau des Kranes ist dem Fachmann bekannt Einige Teile, die zum Verständnis dieser Erfindung nicht notwendig sind, sind in der Beschreibung und der Zeichnung weggelassen.

Wie in den F i g. 1 und 2 schematisch dargestellt ist, sind an dem Ausleger 16 Biegemomentdetektoren 25 und 26 angebracht Die Biegemomentdetektoren 25 und 26 sind bevorzugt auf der Unterseite des Auflegers an Stellen angebracht, die symmetrisch bezüglich der die Längsachse des Auslegers enthaltenden Ebene liegen; sie können auch auf der Oberseite angeordnet sein. Zugleich sind die Biegemomentdetektoren in Längsrichtung des Auslegers an geeigneten Stellen angebracht. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Biegemomentdetektoren 25 und 26 auf dem Ausleger an einer Stelle angebracht, an der das obere Ende des Stellmotors 17zum Bewegendes Auslegers in vertikaler Richtung mit dem Ausleger verbunden ist. An dieser Stelle ist die Belastung des Auslegers, d.h. das Biegemoment im Ausleger, am größten. Die Biegemomentdetektoren brauchen jedoch nicht notwendigerweise an dieser Stelle angebracht zu werden. Solange die Biegemomentdetektoren an irgendeinem Punkt zwischen diesem Angriffspunkt des Stellmotors und dem oberen Ende des Auslegers angebracht werden, erhält man ein Signal, das einer dem Biegemoment des Auslegers proportionalen Verformung entspricht. Als Biegemomentdetektoren können bekannte Dehnungsmeßstreifen verwendet werden.

Fig.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Biegemomentdetektor 25. Demgemäß weist dieser zwei Dehnungsmeßstreifen 30 und 31 auf, die zusammen mit Widerständen 32 und 33 in eine Widerstandsbrücke geschaltet sind. Die Eingangsklemmen der Widerstandsbrücke sind über Widerstände 34 und 36 über eine Spannungsquelle 37 geschaltet, die als Batterie dargestellt ist. Zugleich ist ein Widerstand 35 über die Klemmen der Spannungsquelle 37 geschaltet. Die Widerstandsbrücke wird so eingestellt, daß sie eine Ausgangsspannung vom Wert Null (eo) erzeugt, wenn der Ausleger keine Last trägt, und eine Ausgangsspannung erzeugt, wenn der Ausleger 16 belastet wird. Der Biegemomentdetektor 26 weist denselben Aufbau auf. Da die Biegemomentdetektoren 25 und 26 und damit die Dehnungsmeßstreifen 30 und 31 auf der Unterseite des Auslegers 16 angeordnet sind, werden sie auf Kompression behstet.

Ein in Fig. 1 nicht dargestellter Stellungsgeber 28 ist am Schwenkzapfen zum Lagern des Auslegers angeordnet und ermittelt die variablen Größen, die dem Arbeitsradius des Kranes zugeordnet sind. Der Stellungsgeber 28 dient dazu, den Neigungswinkel des Auslegers bezüglich der Erdoberfläche oder den Schwenkwinkel des Drehtisches 13 zu erfassen. Der Neigungswinkel kann dadurch gemessen werden, daß auf der Welle eines Potentiometers ein Pendel

angebracht wird, sodaß die Neigungsanderung des Auslegers in eine Widerstandsänderung umgesetzt wird. Dieser Neigungsgeber kann auf dem Ausleger in der Nähe des Punktes vorgesehen werden, an dem der Stellmotor 17 mit dem Ausleger 16 verbunden ist Der Schwenkwinkel des Drehtisches kann dadurch gemessen werden, daß die Welle eines Potentiometers mit dem Schwenkzapfen des Auslegers verbunden wird, so daß der horizontale Schwenkwinkel des Auslegers in eine Widerstandsänderung umgesetzt wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Stellungsgeber der letzteren Art d. h. ein den Schwenkwinkel des Drehtisches ermittelnder, vorgezogen, da bei diesem dem Meßsignal weniger Rauschen überlagert wird

Bei dem in Fig. 1 gekennzeichneten Punkt A ist auf dem Ausleger ein Auslegerlängengeber 29 angebracht Dieser weist eine Rolle mit auf dieser aufgewickeltem Draht auf, wobei ein Ende des Drahtes fest mit dem oberen Ende des Auslegers 16 verbunden ist Wird die Länge des Auslegers vergrößert oder verkleinert so wird entsprechend Draht von der Spule abgewickelt oder auf sie aufgespult. Über ein Untersetzungsgetriebe wird die Anzahl der Umdrehungen der Spule in die Drehung der Welle eines Potentiometers umgesetzt; damit wird eine der Längenänderung des Auslegers entsprechende Widerstandsänderung erhalten.

Die F i g. 4 ist ein Blockschaltbild der Schaltung.

Die Ausgangssignale der Biegemomentdetektoren 25 und 26 werden auf die Eingänge von Differenzverstärkern 40 bzw. 41 gegeben. Der Differenzverstärker 40 kann jedoch auch ein normaler Verstärker sein, wenn für die Schaltung eine geeignete Bezugsspannung ausgewählt wird. Die Ausgangssignale der Differenzverstärker 40 und 41 werden auf die Eingangsklemmen eines Addierers 43 gegeben. Dieser erzeugt ein Ausgangssignal, das dem Mittelwert der beiden Ausgangssignale der Differenzverstärker 40 und 41 entspricht. Wie oben ausgeführt worden ist sind die Biegemomentdetektoren 25 und 26 auf der Unterseite des Auslegers 16 an zu der die Längsachse des Auslegers enthallenden Ebene symmetrischen Stellen angeordnet. Wird der Mittelwert der Ausgangssignale der Biegemomentdetektoren 25 und 26 gebildet, so kann auch bei nicht gleichförmiger Übertragung der von dem hydraulischen Stellmotor 17 auf den Ausleger 16 ausgeübten Hebekraft die Auswirkung einer solchen nicht gleichförmigen Kraftverteilung ausgeräumt werden. Hierdurch wird eine Verschlechterung der Genauigkeit der Biegemomentbestimmung verhindert. Das Ausgangssignal des Addierers 43 wird auf einen Eingang eines Komparator 44 gegeben, in welchem es mit einem weiteren Signal verglichen wird, das in noch zu beschreibender Weise auf einen zweiten Eingang des Komparators 44 gegeben wird.

Das Ausgangssignal des Stellungsgebers 28, der die dem Arbeitsradius des Kranes entsprechende variable Größe ermittelt, und das Ausgangssignal des Auslegerlängengebers 29 werden auf Funktionsgeneratoren 46a bis 46n gegeben. Dies erfolgt derart, daß das Ausgangssignal des Stellungsgebers 28 auf einen der Funktionsgeneratoren gegeben wird, der durch das Ausgangssignal des Auslegerlängengebers 29 ausgewählt wird. Auf das Ausgangssignal des Stellungsgebers 28 hin erzeugt der ausgewählte Funktionsgenerator dann ein einen Grenzwert für das Biegemoment des Auslegers darstellendes Signal. Dieses wird auf den zweiten Eingang des Komparators 44 gegeben und in diesem mit dem von dem Addiprer 43 bereiteestellien

Mittelwertsignal verglichen. Ist das Mittelwertsignal größer als das Grenzwertsignal, so erzeugt der Komparator 44 ein Signal, das zur Betätigung einer Alarmvorrichtung 45 oder zum Anhalten des Betriebes des Kranes verwendet wird.

ll:ci/!i -I Bhitl Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltung zur Erzeugung eines Oberlastsignals an einem Kran mit einem Ausleger zum Tragen einer Last, mit einem Generator zur Erzeugung eines Biegemomentgrenzsignals in Abhängigkeit von dem gewählten Arbeitsradius des Auslegers, einem auf dem Ausleger angeordneten und ein Auslegerbiegemomentsignal erzeugenden Biegemomentgeber und einem Vergleicher für den Vergleich des Biegemomentgrenzsignals und des Auslegerbiegemomentsignals, der das Überlastsignal erzeugt, wenn das Auslegerbiegemomentsignal das Biegemomentgrenzsignal überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegemomentgeber (25, 26,40,41,43) aus zwei Biegemomentdetektoren (25, 26), die auf dem Ausleger (16) an zwei symmetrisch zu einer die Längsachse des Auslegers (16) enthaltenden Ebene (Fig.2) liegenden Punkten angeordnet sind, und aus einer Einrichtung zur Bildung des Mittelwertes der Ausgangssignale der beiden Biegemomentdetektoren (25,26) besteht.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegemomentdetektoren (25,26) in an sich iDekannter Weise Dehnungsmeßstreifen (30, 31) aufweisen.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Vergleichers

(44) mit einer an sich bekannten Alarmeinrichtung

(45) verbunden ist.

4 Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Biegemomentdetektoren (25; 26) zwei Dehnungsmeßstreifen (30,31) aufweist, die Zweige einer Widerstandsbrücke (30—37) bilden.

5. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausleger rechteckige Querschnittsform aufweist und die Biegemomentdetektoren (25, 26) auf der Unterseite des Auslegers (16) angeordnet sind.

6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 5, bei der der Neigungswinkel des Auslegers bezüglich der Erdoberfläche durch einen Antrieb änderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegemomentdetektoren (25, 26) auf dem Ausleger (16) an Punkten angeordnet sind, die in an sich bekannter Weise zwischen dem freien Ende des Auslegers (16) und dem Punkt des Auslegers (16) liegt, an dem der Antrieb (17) mit dem Ausleger (16) verbunden ist.