DE1029598B - Belastungsmesser - Google Patents

Description

• Belastungsmesser Die Erfindung betrifft einen Belastungsmesser an einem Hebezeug, z. B. einem Kran oder dergleichen Arbeitsmaschine, bei welchem ein der mechanischen Belastung ausgesetztes Meßwerk auf mindestens einen elektrischen Schalter wirkt, welcher beim Überschreiten eines bestimmten Belastungszustandes anspricht.
• Solche Belastungsmesser waren z. B. bereits bekannt zur Messung der Muskelkraft. Es ist dabei möglich, eine als elastisches Meßorgan wirkende Feder beliebig stark zu dehnen und damit ohne Schwierigkeiten einen genügenden Meßweg zur direkten Betätigung von Schaltern zu erhalten. Außerdem wird bei solchen Geräten, die lediglich der Unterhaltung dienen, keine hohe Meßgenauigkeit verlangt.
• Bei Belastungsmessern für Hebezeuge darf jedoch keine erhebliche Dehnung der Meßorgane zugelassen werden, weil diese Meßorgane direkt tragende bzw. kräfteiibertragende Elemente einer Arbeitsmaschine, z. B. eines Fachwerkes oder eines Hebeseils, sind und somit nur geringe Dehnungen erfahren dürfen. Außerdem wird bei Belastungsmessern für Hebezeuge hohe Präzision verlangt, da diese Messungen der Betriebssicherung und letztlich der Sicherung von Menschenleben dienen. Bei einem bekannten Belastungsmesser für einen Aufzug wurde zur Erfüllung dieser Bedingungen vorgeschlagen, eine Anzahl von Meßfedern parallel zu schalten, um ein hartes Meßsystem zu erhalten, und die einzelnen Dehnungen der Federn durch ein verhältnismäßig kompliziertes mechanisches System zu addieren, um trotz des kleinen Meßweges der einzelnen Federn eine direkte Schalterbetätigung zu ermöglichen. Diese Lösung mußte auch getroffen werden, weil bei eventueller Übertragung von Fremdspannungen, d. h. von nicht reinen Zugspannungen, sondern Biege oder Torsionsspannungen, über das Meßwerk die zusätzlichen Deformationen durch die Addition mehrerer einzelner Meßwege größtenteils ausgeschieden werden können, was jedoch bei einem einzigen, als Schraubenfeder ausgebildeten Meßorgan infolge der geringen Biege- und Torsionssteifigkeit dieses Elementes nicht möglich ist.
• Die Erfindung zielt auf die Schaffung eines Belastungsmessers der eingangs erwähnten Art, bei welchem die Schalter durch ein einziges, geringe Dehnung aufweisendes Meßorgan betätigt werden können, ohne daß Fremdspannungen die Messung in unzulässigem Maße fälschen könnten. Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß das Meßwerk ein einziges ringartiges Meßorgan aufweist, welches quer zu der die Richtung der zu messenden Kräfte und das Meßorgan selbst enthaltenden Ebene quasi starr, jedoch in der Richtung der zu messenden Kräfte elastisch ist und dessen Formänderungen vor- zugsweise über eine Ilebelübersetzung auf das Betätigungsorgan eines oder mehrerer in dem vom Ring eingeschlossenen Raum befindlicher Schalter übertragen werden, und daß das Meßorgan bzw. starr mit demselben verbundene Teile direkt als Montageorgan für den bzw. die Schalter und deren Betätigungs-Organe dienen. Während das ringförmige Meßorgan unter diametralem Zug verhältnismäßig stark deforciert wird und somit einen genügenden Meßweg zur direkten Schalterbetätigung liefert, kann der Ring in Richtung quer zu dieser Zugrichtung und quer zur Ringebene als praktisch starr betrachtet werden, so daß er durch Übertragung von Torsions- oder Biegekräften nur unwesentlich deformiert wird. Der Meßring ist daher einerseits genügend steif, um die Montage der Schalter bzw. der Betätigungsorgane für dieselben direkt am Ring selbst zu gestatten, und andererseits weist der Ring in der gewünschten Richtung eine genügende Elastizität auf, um eine zuverlässige Messung zu ermöglichen. Die umständliche und an sich auch mit Fehlerquellen behaftete Addition der Meßwege mehrerer einzelner Meßelemente fällt damit weg.
• Es ist allerdings an sich auch bekannt, Ringdynamometer zu verwenden, an welchen in elektrische Brücken geschaltete Meßwiderstände befestigt sind. Diese Anwendung hat jedoch nicht ohne weiteres die Vorteile der Verwendung des Ringdynamometers zur direkten Schalterbetätigung nahelegen können.
• In der Zeichnung ist eine Ausführungsform eines beispielsweisen Gebers des erfindungsgemäßen Belastungsmessers dargestellt.
• Fig. 1 zeigt den Geber in Seitenansicht bei weggenommenem Gehäusedeckel; Fig. 2 zeigt den Geber im Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1.
• Der dargestellte Belastungsmesser ist beispielsweise zur Messung einer bestimmten, an der Arbeitsmaschine in Abhängigkeit ihrer Belastung auftretenden Zugkraft bestimmt. Diese Zugkraft greift an zwei Bolzen 1 bzw. 2 des Gebers an und wird über einen mit den Bolzen 1 und 2 an zwei diametral gegenüberliegenden Punkten verschraubten Ring 3 aus elastischem Material, z. B. Stahl, übertragen. Unter dem Einfluß der variierenden, auf die Bolzen 1 und 2 wirkenden Zugkräfte wird der Ring 3 elastisch deformiert. Der Ring 3 ist von einem Gehäuse 4 umgeben, welches mit einem am unteren Teil des Ringes befestigten Block 5 verschraubt ist. Mit dem Block 5 ist ein Blech 6 verschraubt, dessen oberer Rand nach innen abgewinkelt ist. Am oberen Teil des Ringes 3 ist ein dem Block 5 ähnlicher Block 7 befestigt, mit welchem zwei Bleche 8 bzw. 9 verschraubt sind. Am Blech 8 sind zwei seitliche Träger 10 befestigt, in welchen zwei Drehachsen 11 und 12 befestigt sind.
• Auf der Drehachse 11 sind vier Mikroschalter 13 dreh bar gehalten, während auf der Achse 12 vier diesen Mikroschaltern zugeordnete Steuerhebel 14 drehbar gelagert sind. Im Ruhezustand werden die Steuerhebel 14 durch eine um die Achse 12 gelegte Drahtfeder 15 gegen den Steuerstift 16 des zugeordneten Mikroschalters gepreßt und halten damit den Mikro schalter geöffnet. leder Mikroschalter ist mit einem Halter 17 verbunden, welcher in Axialrichtung je einer in der Platte 8 verschraubten Einstellschraube 18 verstellbar ist, um die Neigung des zugeordneten Mikroschalters 13. zu verändern. Die Steuerhebel 14 sind am unteren Ende mit einer Steuerrolle 19 versehen, welche in die Bahn der oberen Kante des Bleches 6 ragen. Die Decke des Gehäuses 4 ist mit einer mit dem Bolzen 1 verschiebbaren Hülse 20 durch einen dehnbaren Dichtungsbaig 21 verbunden. Am Gebergehäuse 4 ist ein Klem mengehäuse 22 befestigt, in welchem die Klemmen. zum Anschluß eines Steuerkabels 23 vorgesehen sind.
• Bei unbelastetem Ring 3 haben die Steuerrollen 19 der Steuerhebel 14 den oberen Rand des Bleches 6 alle verlassen, so daß die Steuerstifte 16 der Mikroschalter 13 alle nach innen gedrückt sind und die Mikroschalter 13 geöffnet halten. feder Mikroschalter 13 überwacht einen Stromkreis, wobei die Stromkreise von drei Mikroschaltern z. B. je eine Leuchtanzeige und der vierte Mikroschalter eine Alarmvorrichtung undZoder eine Notauslösung und gegebenenfalls eine vierte Leuchtanzeige zu betätigen bestimmt ist. Die Mikroschalter 13 sind so ausgebildet, daß sie bei Nachlassen des Druckes auf ihren Steuerstift 16 geschlossen werden.
• Der dargestellte Belastungsmesser arbeitet wie folgt: Im unbelasteten Zustand des Ringes 3 sind, wie erwähnt, die Stromkreise aller Mikroschalter 13 geöffnet, so daß keine Anzeige oder Auslösung erfolgt.
• Wird nun über die Bolzen 1 und 2 und den Ring 2 eine Zugkraft übertragen, so geht der im unbelasteten Zustand kreisförmige Ring 3 in eine schwach elliptische Form über, wobei die größere Achse der Ellipse in Richtung der Bolzen 1 und 2 liegt. Wie aus der Zeichnung klar ersichtlich ist, bewegen sich dabei die Bleche 8 und 9 mit dem Bolzen 1 nach oben, während der Block 5 und das Blech 6 in der gleichen Lage verbleiben. Mit den Blechen 8 und 9 werden auch die daran befestigten Mikroschalter 13, und Steuerhebel 4 nach oben bewegt, so daß die Steuerrollen 19 der Steuerhebel 4 auf den oberen, nach innen gebogenen Rand des Bleches 6 auftreffen können. Die Mikroschalter 13 sind nun so eingestellt, daß die zugeordneten Steuerrollen 19 nicht gleichzeitig auf das Blech 6 auftreffen, sondern daß zuerst nur die eine Steuerrolle auftrifft und eine Verschwenkung des zugehörigen Steuerhebels 14 im Gegenuhrzeigersinn bewirkt. Dadurch wird der Steuerstift des zugehörigen Mikroschalters 13 entlastet und der Mikroschalter geschlossen, wodurch die entsprechende Leuchtanzeige aufleuchtet und einen bestimmten, relativ geringen Belastungszustand anzeigt. Die übrigen Mikroschalter 13 werden bei zunehmender Belastung der Reihe nach ebenfalls eingeschaltet und vermitteln in der soeben beschriebenen Weise weitere Leuchtanzeigen, die den erhöhten Belastungszustand anzeigen. Der zuletzt eingeschaltete Mikroschalter ist beispielsweise so eingestellt, daß er erst bei einer bestimmten Überlastung anspricht und eine Notauslösung steuert, die den Antrieb der Arbeitsmaschine, z. B. den Hebemotor eines Krans, ausschaltet.
• In vielen Fällen ist die an den Bolzen 1 und 2 angreifende Zugkraft nicht direkt proportional der zu messenden Belastung, wenn z. B. bei einem Kran das an demselben angreifende Belastungsdrehmoment zu messen ist. Es ist dann relativ leicht, durch entsprechende Einstellung der einzelnen Mikroschalter 13 den funktionellen Zusammenhang zwischen der zu messenden Belastung und der zur Verfügung stehenden Zugkraft zu berücksichtigen.
• Natürlich könnten auch mehr oder weniger als vier Mikroschalter vorgesehen sein, wobei in der einfachsten Ausführungsform nur ein einziger Mikroschalter vorgesehen sein könnte, welcher lediglich eine Alarmvorrichtung und eine Notauslösung steuern könnte. Vorzugsweise sind die Mikroschalter 13. so ausgebildet, daß sie bei Uber- bzw. Unterschreitung eines bestimmten Steuerdruckes selbsttätig aus der einen in die andere Betriebslage überspringen. Es könnten aber selbstverständlich auch andere geeignete Schalter verwendet werden.
• Die Ausbildung des die Belastung messenden Organs als Ring 3 hat den Vorteil, daß für relativ schwache Zugkräfte eine erhebliche Formänderung erzielt wird. Außerdem ist die Fabrikation eines kreisförmigen Ringes verhältnismäßig einfach und billig.
• Die Ringform des belastungsmessenden Organs gestattet auch, die Steuerschalter 13 und deren Steuerorgane im Innern des Ringes unterzubringen, so daß die Platzausnutzung im Geber des Belastungsmessers eine sehr günstige ist.
• PATENTANSPRSCHE.

Claims (6)

1. Belastungsmesser an einem Hebezeug oder dergleichen Arbeitsmaschine, bei welchem ein der mechanischen Belastung ausgesetztes Meßwerk auf mindestens einen elektrischen Schalter wirkt, welcher beim Überschreiten eines bestimmten Belastungszustandes anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßwerk ein einziges ringartiges Meßorgan aufweist, welches quer zu der die Richtung der zu messenden Kräfte und das Meßorgan selbst enthaltenden Ebene quasi starr, jedoch in der Richtung der zu messenden Kräfte elastisch ist und dessen Formänderungen vorzugsweise über eine Hebelübersetzung auf das Betätigungsorgan eines oder mehrerer in dem vom Ring eingeschlossenen Raum befindlicher Schalter übertragen werden, und daß das Meßorgan bzw. starr mit demselben verbundene Teile direkt als Montageorgan für den bzw. die Schalter und deren Betätigungsorgane dienen.

2. Belastungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Schalter und die Hebelübersetzung zwischen zwei starr verbundenen Platten gelagert sind, welche Platten mit der einen Kraftangriffsstelle des Meßorgans verbunden sind, während ein mit der anderen Kraftangriffsstelle des Meßorgans verbundenes gemeinsames Steuerorgan auf die Hebelübersetzung wirkt.

3. Belastungsmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Hebel vorgesehen sind, deren einer Arm auf die Schalter wirkt und deren anderer Arm eine Steuerrolle trägt, und daß das erwähnte Steuerorgan mit einer zur Dehnungsrichtung des Meßorgans stark geneigten Fläche auf die Steuerrollen wirkt, derart, daß die Formänderungen des Meßorgans übersetzt auf die Steuerrollen bzw. die Hebel übertragen werden.

4. Belastungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Schalter einstellbar angeordnet sind.

5. Belastungsmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne, unabhängig verstellbare Schalter vorgesehen sind.

6. Belastungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mikroschalter verwendet sind, die bei ueber bzw. Unterschreitung eines bestimmten Steuerdruckes selbsttätig aus der einen in die andere Betriebslage über springen.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 921 052, britische Patentschrift Nr. 659 384; USA.-Patentschriften Nr. 2 550 588, 2 526 495; französische Patentschrift Nr. 836 746.