Hebezeug mit Überlastsicherung

Abstract

 Hebezeug mit zumindest einem Hubmotor, Schützensteuerung für den Hubmotor und auf die Schützensteuerung arbeitender Überlastsicherung, wobei die Überlastsicherung einen Seilkraftgeber mit Dehnungsmeßbrücke, ein Auswertegerät und eine Einrichtung zur Unterdrückung dynamischer Lastspitzen aus Lastschwingungen bestimmbarer Periodendauer aufweist. Die Dehnungsmeßbrücke ist mit zwei Anschlüssen an einen Brückenspeisespannungsgenerator angeschlossen und weist zwei Ausgangsanschlüsse zur Abnahme des Meßbrückenausgangssignals auf. Das Auswertegerät arbeitet auf die Schützensteuerung. Zwischen Dehnungsmeßbrücke und Auswertegerät ist ein Frequenzwandler mit Frequenzgenerator angeordnet, welcher das Meßbrückenausgangssignal in ein Frequenzsignal wandelt. Das Auswertegerät weist zumindest einen Zähler mit einstellbarem Anfangswert, zumindest einen Schalter und einen Frequenzteiler auf, der aus einer Referenzfrequenz eines Frequenznormals ein periodisches Steuersignal als Torzeit für den Zähler erzeugt. Mit dem Zähler sind während der Torzeit die Perioden zählbar, die das Frequenzsignal des Frequenzwandlers enthält. Der Schalter ist durch den Zähler ausschaltbar, wenn ein vorgegebener Zählerstand innerhalb der Torzeit erreicht oder überschritten ist. Die Torzeit ist so einstellbar, daß sie gleich oder größer ist als die Periodendauer der Lastschwingungen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Hebezeug mit zumindest einem Hubmotor, Schützensteuerung für den Hubmotor und auf die Schützensteuerung arbeitender Überlastsicherung, wobei die Überlastsicherung einen Seilkraftgeber mit Dehnungsmeßbrücke, ein Auswertegerät und eine Einrichtung zur Unterdrückung dynamischer Lastspitzen aus Lastschwingungen bestimmbarer Periodendauer aufweist, wobei die Dehungsmeßbrücke mit zwei Anschlüssen an einen Brückenspeisespannungsgenerator angeschlossen ist sowie zwei Ausgangsanschlüsse zur Abnahme des Meßbrückenausgangssignals aufweist und wobei fernerhin das Auswertegerät auf die Schützensteuerung arbeitet. - Dehnungsmeßbrücke bezeichnet eine im allgemeinen mit Dehnungsmeßstreifen arbeitende Meßbrücke, wobei die Dehnungsmeßstreifen Dehnungen erfahren, die definiert von der Seilkraft abhängen.

[0002] Bei dem bekannten gattungsgemäßen Hebezeug (DE-OS 25 16 768) ist die Schaltungsanordnung so getroffen, daß das Ausgangssignal der Neßbrücke über einen Verstärker als Eingangssignal für mehrere spannungsabhängige Schaltstufen des Auswertegerätes dient, welche Schaltstufen jeweils einen Ausgangskontakt umschalten, wenn der Wert der Snannung an ihrem Eingang und damit die Größe der Last am Seil des Hebezeuges einen jeweils festliegenden Wert überschreitet. Eine Lastanzeigetafel ist zugeordnet. Die Ausgangskontakte der Schaltstufen wirken auf die Schützensteuerung, so daß das Hubwerk bei Überschreiten eines bestimmten Wertes der Last abgeschaltet wird. Auf der Lastanzeigetafel erscheint die Last, z. B. in digitalen Ziffern. Die Einrichtung zur Kompensation dynamischer Lastspitzen aus Lastschwingungen verlangt bei der bekannten Ausführungsform eine besondere Seiltraverse mit zwei gegenüberliegenden Seitenblechen, an denen über der Dehnungsmeßbrücke zugeordnete Dehnungsmeßstreifen angeordnet sind. Durch diese Anordnung soll eine Verfälschung bei quer zur Traverse pendelnder Last ausgeglichen werden, da eine Traversenseite bei der pendelnden Last belastet, die andere Traversenseite gleichzeitig entlastet wird. Es sollen gleichsam Mittelwerte der Lastschwingung aufgenommen werden. Das gelingt nur mehr oder weniger genau. Außerdem wird bei sehr steil ansteigender Last (z. B. festsitzendem Lasthaken) eine unzulässig lange Abschaltverzcgerung wirksam. Die bekannte Ausführungsform ermöglicht es, den Seilkraftgeber und das Auswertegerqt getrennt abzugleichen und unabhängig voneinander ohne gemeinsamen Abgleich auszutauschen, was montagetechnisch und wartungstechnisch einen Vorteil darstellt. Um diese Austauschbarkeit zu erreichen, müssen beim Seilkraftgeber Nullpunkt und Empfindlichkeit auf definierte Werte abgeglicnen werden. Zusätzlich müssen im Auswertegerät die Versorgungsspannung für die Meßbruücke, die Verstärkung und die Offsetspannung des Differenzverstärkers sowie die spannungsabhängigen Schaltstufen abgeglichen werden. Die Genauigkeit und die Funktionssicherheit der gesamten Anordnung hängt im besonderen Maße von der Konstanz und Genauigkeit dieser Abgleiche und der verwendeten Bauteile ab. Das gilt insbesondere, wenn dynamische Lastsoitzen auftreten.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungsgemäßen Hebezeug einerseits die Funktionssicherheit und andererseits die Genauigkeit zu verbessern, und zwar auch bei Auftreten dynamischer Lastspitzen.

[0004] Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß zwischen Dehungsmeßbrücke und Auswertegerät ein Frequenzwandler mit Frequenzgenerator geschaltet ist, welcher Frequenzwandler das Meßbrückenausgangssignal in ein Frequenzsignal wandelt, daß das Auswertegerät zumindest einen Zähler mit einstellbarem Anfangswert, zumindest einen Schalter und einen Frequenzteiler aufweist, welcher Frequenzteiler aus einer Referenzfrequenz einer Referenzquelle ein periodisches Steuersignal als Torzeit für den Zähler erzeugt, daß mit dem Zähler während der Torzeit die Perioden zählbar sind, die das Frequenzsignal des Frequenzwandlers enthält, daß der Schalter durch den Zähler ausschaltbar ist, wenn ein vorgegebener Zählerstand innerhalb der Torzeit erreicht oder überschritten ist, und daß die Torzeit so einstellbar ist, daß sie gleich oder größer ist als die Periodendauer der Lastschwingungen. In Strenge handelt es sich um eine Abvärtszählung und, so betrachtet, um eine Unterschreitung der Torzeit. Um ohne weiteres mit hoher Genauigkeit in bezug auf die Uberlastsicherung arbeiten zu können, ist eine bevorzugte Ausführungsform, in Kombination zu den vorbeschriebenen Merkmalen, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzwandler den Brückenspeisesnannungsgenerator aufweist, und daß dem Brückenspeisespannungsgenerator sowie dem Frequenzgenerator ein und dieselbe Referenzspannung der Referenzsnannungsquelle zuführbar ist, wobei das Verhältnis zwischen Referenzspannung und Brückenspeisespannung abgleichbar ist. Zur Erhöhung der Funktionssicherheit trägt bei, daß der Frequenzwandler auf eine der Nullast entsprechende Mindestfrequenz abgleichbar ist. Aus gleichem Grunde sind zweckmäßigerweise im Auswertegerät das Frequenzsignal sowie die Torzeit überwachbar.

[0005] Das erfindungsgemäße Hebezeug kann ein Hubwerk mit nur einer Geschwindigkeit oder ein Hubwerk mit mehreren Hubgeschwindigkeiten aufweisen. Insbesondere liegt in: Rahmen der Erfindung eine Ausführungsform mit einem Hubwerk für eine langsame Hubgeschwindigkeit in einer Anhebephase und einem Hubwerk für eine schnelle Hubgeschwindigkeit. Diese Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß das Auswertegerät zwei Zähler aufweist, die über den Frequenzteiler jeweils mit einer unterschiedlichen Torzeit versorgbar sind, deren erste einer vorgegebenen Teillast und einem ersten Zähler, deren zweite der Nennlast sowie einem zweiten Zähler zugeordnet ist, und daß während der Anhebephase die schnelle Hubgeschwindigkeit abschaltbar ist.

[0006] Im felgenden werden die Merkmale der Erfindung sowie die erreichten Vorteile anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Hebezeug mit zwei Hubmotoren und der zugeordneten Schaltungsanordnung in Form eines Blockschaltbildes,

Fig. 2 die Schaltungsanordnung des Frequenzwandlers aus dem Gegenstand nach Fig. 1 und

Fig. 3 die Schaltungsanordnung des Auswertegerätes aus dem Gegenstand der Fig. 1.

[0007] Die Fig. 1 zeigt beispielhaft ein Hebezeug, bei dem eine Dehnungsmeßbrücke 1 über die Anschlüsse 2 und 3 für die Brückenspeisespannung und üuer Ausgangsanschlüsse 4, 5 für die Brückenausgangsspannung mit einem Frequenzwandler 6 verbunden ist. Der Ausdruck Frequenzwandler meint einen Spannungs/Frequenz-Wandler. Der Frequenzwandler 6 wird über die Anschlußleitungen 7 und 8 mit einer Gleichspannung aus dem Auswertegerät 9 versorgt. Das Ausgangssignal des Frequenzwandlers 6 in der Form einer Spannung oder eines Stromes mit veränderlicher Frequenz wird über die Anschlußleitung 10 an das Auswertegerät 9 übertragen. Die Schützensteuerung 13 schaltet zwei Hubmotoren. Über die Ausgangsleitungen 11 und 12 wird die Steuerung der Motoren so geschaltet, daß die Hubbewegung bei Überlast zwangsweise abgeschaltet wird. - Fig. 2 zeigt im Detail den Aufbau des Frequenzwandlers 6 und die Anschaltung an die Dehungsmeßbrücke 1. Die Dehnungsmeßbrücke 1 ist eine bekannte Brückenschaltung mit mindestens einem durch mechanische Dehnung veränderbaren Widerstand. Die Brückenspeisespannung wird durch den Operationsverstärker 62 aus der Spannung der Referenzspanungsquelle 61 erzeugt und verstärkt. Durch den Abgleichwiderstand 63 wird ein festes Verhältnis zwischen Referenzspannung und Brückenspannung eingestellt.

[0008] Das Meßbrückenausgangssignal wird durch den Operationsverstärker 64 verstärkt, dessen Ausgangssignal über die Verbindung 66 den Frequenzgenerator 65 steuert. Der Ausgang des Frequenzgenerators 65 liefert ein Frequenzsignal, das zwischen den Anschlugleitungen 8 und 10 gemessen wird, wobei sich die Frequenz proportional zur Anderung des Meßbrückenausgangssignals zwischen den Ausgangsanschlüssen 4 und 5 verändert. Der Frequenzgenerator 65 ist eine bekannte elektronische Schaltung, wobei die Ausgangsfrequenz proportional zum Steuersignal in der Verbindung 66 und zur Referenzspannung in der Verbindung 67 zwischen Frequenzgenerator 65 und Brückenspeisespannungsgeneator ist. Eine Änderung der Referenzspannung hin zu niedrigeren herten bewirkt dabei eine proportionale Änderung der Ausgangsfrequenz zu höheren Werten. Da das Ausgangssignal der Dehnungsmeßbrükke 1 und damit das Steuersignal für den Frequenzgenerator 65 sich proportional und gleichsinnig mit der Brückenspeisespannung ändert, andererseits die Änderung der Ausgangsfrequenz des Frequenzgenerators 65 proportional aber gegensinnig zur Referenzspannungsänderung ist, kompensieren sich die Einflüsse von Referenzspannungsschwankungen auf das Ausgangssignal. Die erfindungsgemäße Kombination von Dehnungsmeßbrücke 1, Brückenspeisesnannungsgenerator, Referenzspannungsquelle 61 und Frequenzgenerator 65 erlaubt es, die Schaltung nach Fig. 2 mit einer einfachen Gleichspannung zu speisen, die nicht die für Dehnungsmeßbrücken 1 sonst benötigte Genauigkeit und Konstanz erfüllen muß.

[0009] Mit den Abgleichwiderständen 67 und 68 kann die Offsetspannung der Dehnungsmeßbrücke 1 so abgeglichen werden, daß bei unbelasteter Dehnungsmeßbrücke 1 das Ausgangssignal eine festgelegte Grundfrequenz hat. Mit dem Abgleichwiderstand 63 wird über die Brückenspcisespannung die Empfindlichkeit der Dehnungsmeßbrücke 1 so abgeglichen, daß bei der Kenndehnung das Ausgangssignal die Mennfrequenz hat. Ein zusätzlicher Abgleich des Frequenzgenerators 65 ist nicht erforderlich.

[0010] In Fig. 3 ist die Ausbildung des Auswertegerätes 9 in Fig. 1 dargestellt worden. Das über die Anschlußleitung 10 zugeführte Frequcnzsignal wird in den voreinstellbaron Zählern 87 und 100 verarbeitet. Das Eingangssignal für den Zähler 100 wird zuvor durch den programmierbaren Frequenzteiler 102 im Verhältnis 1/n_s geteilt. Der Anfangsert für die Zähler 97, 100 wird durch den mehrpoligen Schalter 96 eingestellt. Der Zähler 87 liefert mit dem Erreichen des Zählerstandes Null ein Ausgangssignal, dessen Dauer durch die abfallverzögerte Zeitstufe 98 verlängert wird, so daß mindestens die Dauer einer Torzeit erreicht wird. Ebenso verhält sich der Zähler 100 mit der nachgeschalteten Zeitstufe 101, dessen Ausgangssignal die Ausgangselemente, vorzugsweise Schaltrelais 104, 105, ansteuert, die über die Ausgangsleitungen 11, 12 die Hubmotoren abschalten. Das Ausgangssignal von der Zeitstufe 101 steuert über die Verbindungsleitung 106 ebenfalls den Frequenzteiler 1/n _s 1C2 in der weise, daß das Verhältnis zwischen Eingangs- und Ausgangsfrequenz größer wird. Das Ausgangssignal von der Zeitstufe 98 triggert eine monostabile Kippstufe 99, so daß für die Dauer der Rückfallzeit das Schaltrelais 105 über die Auspangsleitungen 11 den Hubmotor mit der schnellen Hubeschwindigkeit abschaltet.

[0011] Die Zeit zwischen den Setzvorgängen für die Zähler 97 und 100 wird durch die Torzeit bestimmt, die durch die Frequenzteiler 1/n₂ 94 aus der Netzfrequenz des Wechselstromnetzes für die Stromversorgung erzeugt wird. Statt der Netzfrequenz kann auch ein anderes Frequenznormal verwendet werden.

[0012] Das Stromversorgungsteil 91 des Auswertegerätes 9 wird aus dem Wechselspannangsnetz gespeist und versorgt über die Anschlußleitungen 7, 8 den Frequenzwandler 6. Der Signalformer 92 erzeugt aus der Netzfrequenz das Eingangssignal für den Frequenzteiler 1/n, 98. Das Ausgangssignal des Teilers 1/n₁ 93 setzt im Abstand einer ersten Torzeit, z. B. 80 ms über die Verbindungsleitung 108 den Zähler 97 auf den Anfangsert und ist Eingangssignal für den steuerbaren Frequenzteiler 1/n₂ 94, der im Abstand einer zweiten oder dritten Torzeit den Zähler 100 über die Verbindungsleitung 100 auf den Anfangswert stellt. Die Torzeitfrequenz des Frequenzteilers 1/n₂ 94 wird über die Anzeigelampe 107 angezeigt. Anhand der Blinkfrequenz der Anzeige kann die ordnungsgenäßa Funktion des Torzeitgebers kontrolliert werden.

[0013] Beim Anheben einer Last arbeitet der Zähler 97 mit der ersten Torzeit, der Zähler 100 arbeitet mit einer längeren zweiten Torzcit; aufgrund des am Schalter 96 eingestellten Wertes erreicht der Zähler 97 bei einer vorgegebenen Teillast, z. B. 25 % der Nenntraglast, innerhalb der ersten Torzeit den Zählerstand Null und Zähler 100 bei der Grenztraglast, z. B. 105 % der Nenntraglast, innerhalb der zweiten Torzeit den Zählerstand Rull.

[0014] Wenn die vorgegebene Teillast überschritten wird, triggert das Ausgangssignal vom Zähler 97 über die Zeitstufe 98, die monostabile Kippstufe 99 und schaltet damit für die eingestellte Rückfallzeit die schnelle Hubgeschwindigkeit ab.

[0015] Über die Verbindungsleitung 111 werden die Frequenzteiler 1/n₂ 94 gesteuert, so daß Zähler 100 eine verkürzte dritte Torzeit erhält und der Frequenzteiler 1/n₃ 102 gesteuert, so daß die Eingangsfrequenz für Zähler 100 entsprechend der verkürzten Torzeit heraufgesetzt wird. Durch das Abschalten der schnellen Hubgeschwindigkeit beim Anheben der Last und die gleichzeitige kürzere Torzeit wird die Ansprechzeit des Auswertegerätes 9 bei Überschreiten der Grenzlast verkürzt und der Nachlaufweg des Hubwerkes verkürzt.

[0016] Zur Synchronisation der Frequenzteiler 93, 94 werden diese über die Verbindungsleitung 110 durch das Triggersignal für die Kippstufe 99 rückgesetzt.

[0017] Nach Ablauf der Rückfallzeit der monostabilen Kippstufe 99 wird die schnelle Hubgeschwindigkeit wieder eingeschaltet, falls Zäh- l^er 100 nicht das Überschreiten der eingestellten Grenztraglast erkannt hat. Der Zähler 100 arbeitet dann wieder mit der zweiten Torzeit. Diese zweite Torzeit wird vorzugsweise so gewählt, daß sie gleich oder größer als die Periodendauer der Lastschwingung einer hängenden Last ist. Dadurch wird nach dem Anheben der Last auch bei Seilschwingungen mit guter Annàherung durch den Zähler 100 der statische Mittelwert der Last gemessen.

[0018] Bei Hubwerken mit nur einer Hubgeschwindigkeit kann die Funktion der monostabilen Kippstufe 99 durch einen Schalter oder eine Kurzschlubbrücke gesperrt werden, so daß die Feinhubzeit beim Anheben entfällt. Die beiden Schaltrelais 104, 105 haben dadurch die gleiche Funktion und werden nur durch die Zeitstufe 101 geschaltet, vorzugsweise beim Überschreiten der Grenzlast.

[0019] Zur Funktionsüberwachung der Schaltung überwacht eine nachtriggerbare monostabile Kippstufe 103 über die Verbindungsleitung 112 die lorzeit für Zähler 100 und über die Verbindungsleitung 113 die Mindestfrequenz, die der Frequenzgeber am Auspang des Frequenzteilers 1/n 3 erzeugen muß. Beim Unterschreiten des vorgegebenen Verhältnisses zwischen Torzeit und Netzperiode oder beim unterschreiten der Mindestfrequenz wird die monostabile Kippstufe 103 nicht nachgetriggert. so daß der Ausgang den stabilen Zustand erreicht und über die Zeitstufe 101 die Hubbewegun abscnaltet.

[0020] Zur Funktionskontrolle durch eine Person wird der Testtaster 95 betätigt. Über die Leitung 114 werden dabei die Zähler 97 und ₁₀₀ auf den Anfangswert gesetzt und die Frequenz 1/n₁ θ3 und 1/n _z 94 gesperrt, so daß durcn die Betätigung des Testtasters 95 die Torzeit beliebig verlängert wird. Bei ordnungsgemäßer Funktion von Geber und Auswertegerät 9 erreichen die Zähler 97 und 100 den Zählerstand Null, so daß die zugeordneten Abschaltfunktionen des Hubwerks ausgelöst werden. Zusätzlich kann durch eine Zeitmessung mit einer Stoppuhr bei leerem Lasthaken oder bei bekannter Last die eingestellte Grenztraglast kontrolliert werden. Für den verwendeten Seilkraftgeber sind sowohl die Ausgangsfrequenz ohne Last als die Ausgangsfrequcnz bei der Nennbelastung bekannt. Zur Überprüfung der eingestellten Grenztraglast des Hubwerkes wird die monostabile Kippstufe 99 in der oben beschriebenen Weise gesperrt, die Ausgänge des Auswertegerätes 9 schalten dann, wenn der Zähler 100 die Nullstellung erreicht.

[0021] Durch Betätigung des Testtasters 95 und Start der Stoppuhr wird der Prüfvorgang gestartet. Die Stoppuhr wird angehalten, wenn die Ausgänge abschalten. Bei dieser Prüfung wird der Zähler 100 mit einer bekannten Frequenz dekrementiert und hat am Ende der gemessenen Zeit den Zählerstand Null. Aus der gemessenen Zeit kann der Anfangswert des Zählers und dadurch die eingestellte Grenzlast errechnet werden.

Ansprüche

1. Hebezeug mit zumindest einem Hubmotor. Schützensteuerung für den Hubmotor und auf die Schützensteusrung arbeitender Überlastsicherung , wobei die Überlastsicherung
einen Seilkraftgeber mit Dehnungsmeßbrücke,
ein Auswertegerät und eine Einrichtung zur Unterdrückung dynamischer Lastspitzen aus Lastschwinsunsen bestimmbarer Periodendauer
aufweist, wobei die Dehnungsmeßbrücke mit zwei Anschlüssen an einen Brückenspeisespannugsgenerator angeschlossen ist sowie zwei Ausgangsanschlüsse zur Abnahme des Meßbrückenausgangssignals aufweist und wobei fernerhin das Auswertegerät auf die Schützensteuerum arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Dehungsmeßbrücke (1) und Auswerterät (9) ein Prequenzwandler (5) mit Frequenzgenerator (65) angeordnet ist, welcher Frequenzwandler (6) das Meßbrückenausgangssinnal in ein Frequenzsignal wandelt,
das das Auswertegerät (9) zumindest einen Zähler (100) mit einstellbarem Anfangswert, zumindest einen Schalter (104) und einen Freauenzteiler (93) aufweist,
welcher Frequenzteiler (93) aus einer Referenzfrequenz einer Referenzsignalquelle ein periodisches Steuersignal als Torzeit für den Zähler (100) erzeugt,
daß mit dem Zähler (100) während der Torzeit die Perioden zählbar sind, die das Freauenzsignal des Frequenzwandlers (6) enthält,
daß der Schalter (1C4) durch den Zähler (100) ausschaltbar ist, wenn ein vorgegebener Zählerstand innerhalb der Torzeit erreicht oder überschritten ist, und daß die Torzeit so einstellbar ist, daü sie gleich oder größer ist als die Periodendauer der Lastschwingungen.

2. Hebezeug nacn Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzwandler (6) den Brückenspeisespannungsgenerator aufweist, und daß dem Brückenspeisespannungsgenerator sowie dem Frequenzgenerator einunddieselbe Referenzspannung der Referenzspannungsquelle (61) zuführbar ist, wobei das Verhältnis zwischen Referenzspannung und Brückenspeisespannung abgleichbar ist.

3. Hebezeug nacn einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das der Frequenzwandler (6) auf eine der Nullast entsprecnende Mindestfrequenz abgleichbar ist.

4. Hebezeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Auswertegerät (9) das Frequenzsignal sowie die Torzeit überwachbar sind.

5. Hubwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in der Ausführungsform mit einer langsamen Hubgeschwindigkeit für eine Anhebephase una einer schnellen Hubgeschwindigkeit. dadurch gekennzeichnet, daß das Auswertegerät (9) zwei Zahler (97, 100) aufweist, die über den Frequenzteiler (102) jeweils mit einer unterschiedlichen Torzeit versorgbar sind, deren erste einer vorgegebenen Teillast und einem ersten Zähler (97), deren zweite der Nennlast sowie einem zweiten Zähler (100) zugeordnet ist, und daß wahrend der Anhebephase die schnelle Hnbgeschwindigkeit abschaltbar ist.

Zeichnung