DE19806816A1 - Überwachungseinrichtung für Motor-Unterwassergreifer - Google Patents
Überwachungseinrichtung für Motor-UnterwassergreiferInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung für Motor-
Unterwassergreifer gemäß den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1
angegebenen Merkmalen.
Aus dem europäischen Patent EP-A-0 219 007 ist eine Abschaltvor
richtung für Krananlagen bekannt, welche einen an einem Seil aufge
hängten Seil- oder Motorgreifer und ein Hubwerk aufweist. Die
Krananlage enthält eine Abschaltvorrichtung zur Erkennung, ob das
über Umlenkrollen geführte Seil oder Kabel schlaff oder gespannt ist.
Hierzu ist an einer der Umlenkrollen ein Initiator zur Erzeugung von
Impulsen angebracht, um beim Ausbleiben der genannten Impulse den
Antrieb abzuschalten. Mittels der Abschaltvorrichtung wird, ins
besondere bei einem Schwimmbagger mit einem Unterwassergreifer 2,
eine gewichtsunabhängige Abschaltung des Hubwerks ermöglicht und
ein Umfallen des Greifers auf dem Seeboden vermieden.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die
Überwachungseinrichtung dahingehend weiterzubilden, daß eine
zuverlässige Überwachung und Steuerung des Betriebszustandes des
Greifers gewährleistet wird. Die Krananlage soll, selbst unter rauhem
Einsatz und Betriebsbedingungen, eine sichere Funktion und eine lange
Lebensdauer aufweisen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß den im Patentanspruch 1
angegebenen Merkmalen.
Die vorgeschlagene Einrichtung zeichnet sich durch einen funktions
gerechten Aufbau aus und ermöglicht auch unter schwierigsten
Einsatzbedingungen einen sicheren Betrieb. Dem Greifer ist wenigstens
ein Meßwertgeber zugeordnet, dessen Signale an ein Datenüber
tragungssystem übergeben werden, um über eine Busleitung an ein
Steuerungssystem übertragen zu werden. Die Busleitung ist in
zweckmäßiger Weise in das Seil und/oder ein Zuleitungskabel integriert
und das Steuersystem ist insbesondere als ein speicherprogrammier
bares Steuersystem ausgebildet. Mittels des Steuerungssystems werden
die Signale oder Daten des oder der Meßwertgeber ausgewertet und
insbesondere in einem Steuerungsprogramm verarbeitet. Mittels des
Steuerungssystems werden Steuerungsbefehle erzeugt und einer
Steuereinrichtung des Greifermotors zugeführt, wobei die Steuer
einrichtung in zweckmäßiger Weise einen Frequenzumrichter enthält.
In bevorzugter Weise ist mit dem Steuerungssystem ein Rechner
und/oder ein Monitor zur Visualisierung der relevanten Daten ver
bunden. So können auf dem Bildschirm in Verbindung mit anschauli
chen Symbolen die maßgebenden Betriebszustände und/oder Ab
weichungen von zulässigen Werten einem Betreiber sofort optisch
und/oder akustisch dargeboten werden. Über den Rechner und/oder
diesem zugeordnete Grenzwertstellen können erfindungsgemäß die
Grenzwerte der Meßgrößen eingestellt werden, wobei Änderungen oder
Einstellungen unmittelbar am Greifer nicht notwendig sind. Des
weiteren kann bei Erreichen vorgebbarer Grenzwerte eine sofortige
Abschaltung des Antriebs durchgeführt werden. Somit kann das
Auftreten schwerer Schäden und damit teure und langwierige Repara
turen vermieden werden. Des weiteren kann jede Meldung, gegebenen
falls kombiniert mit Datum und Uhrzeit, gespeichert und/oder
bedarfsweise auf einen Drucker ausgegeben werden.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht eine permanente
Überwachung der Funktionen des Greifers, welcher insbesondere als ein
Motor-Unterwassergreifer ausgebildet ist. Mittels des oder der
Meßwertgeber können die wichtigen Betriebsparameter sensiert und
überwacht werden, wobei hier vor allem die Stellung der Greifer
schalen, die Neigung des Greifers, der Ölstand in einem Ölbehälter des
Motors, die Öltemperatur, der Schließdruck, der Öffnungsdruck, sowie
der Zustand des Ölfilters genannt seien. Der jeweilige Betriebsparame
ter, zweckmäßig mehrere oder sämtliche der genannten Betriebs
parameter, werden erfindungsgemäß ständig überwacht und ausgewer
tet. Durch die Speisung des Antriebsmotors des Greifers über den
Frequenzumrichter werden ein stoßfreier An- und Auslauf sowie eine
optimierte Steuerung der Schließ- und Öffnungsgeschwindigkeit der
Greiferschalen gewährleistet.
Die vorgeschlagene Einrichtung ermöglicht jederzeit eine genaue
Kenntnis des Betriebszustandes sowie ein schnelles Erkennen von
eventuellen Störungen. Bei Überschreiten von vorgebbaren Grenzwer
ten kann eine schnelle und zweckgerichtete Reaktion zur Vermeidung
von Schäden erfolgen. Ferner werden durch Tendenzenerkennung
ungeplante, teure Stillstandszeiten der Krananlage vermieden und eine
rechtzeitige Planung von Wartungsmaßnahmen wird ermöglicht. Vor
allem wird bei Unterwassergreifern ein sicherer Grobholzschutz
ermöglicht. Die Drehzahlsteuerung über den erwähnten Frequenzum
richter gewährleistet eine Schonung der Mechanik. Die Anpassung der
Motordrehzahl und damit der Zykluszeiten sowie der Förderleistung
sind durch die variable Drehzahl in bevorzugter Weise in Abhängigkeit
des zu baggernden Materials problemlos durchführbar. Durch den
Einsatz des Neigungsgebers wird in bevorzugter Weise das Umkippen
des Greifers sicher verhindert. Mittels des Frequenzumrichters werden
ferner Stromspitzen beim Anlauf des Motors vermieden und eine
Energieeinsparung erreicht. Schließlich wird mittels der Weggeber eine
definierte Abschaltung des Motors in vorgebbaren Endstellungen der
Greiferschalen und in der Folge eine Schonung der Mechanik erreicht.
Besondere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in
den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung darge
stellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen,
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung,
Fig. 2 eine Darstellung nach Art eines Blockschaltbildes.
Fig. 1 zeigt den an einem Seil 2 aufgehängten Greifer 4, welcher als
Seilgreifer oder Motorgreifer, insbesondere als Motor-Hydraulikgreifer,
ausgebildet ist. Der Greifer 4 enthält zwei in bekannter Weise
schwenkbar gelagerte Greiferschalen 6, 7, einen hier nicht weiter darge
stellten Hydraulikmotor sowie einen Schaltkasten 8 mit Elektronikkom
ponenten. Zur Energieversorgung des Greifers 4 dient eine Speziallei
tung oder ein Zuleitungskabel 5, welches dem Greifer 4 bei den Hub-
und Senkbewegungen über Umlenkrollen nachgeführt wird. Über diese
Leitung 5 erfolgt gleichzeitig die Versorgung der im Greifer eingebauten
Meßwertgeber und deren Auswerteelektronik im Schaltkasten 8. Die
Übertragung der Meßwerte erfolgt über eine in der gleichen Leitung 5
eingearbeitete, insbesondere zweidrähtige, Busleitung. Zur Datenüber
tragung wird insbesondere der als weltweiter Standard geltende
PROFIBUS DP eingesetzt, wodurch eine sehr schnelle Datenüber
tragung und schnelle Reaktionszeiten gewährleistet werden. Die über
die integrierte Busleitung übertragenen Daten werden in einem
freiprogrammierten Steuersystem 10 ausgewertet und nachfolgend auf
einen Rechner 12, insbesondere einen Industrie-PC 12 mit einem Bild
schirm 14 übertragen. Der Rechner 12 enthält ein Visualisierungs
programm zur Aufbereitung der Daten, um in anschaulichen Symbolen
auf dem Bildschirm 14 dargestellt zu werden. Mittels des freiprogram
mierbaren Steuerungssystems 10 und/oder des Rechners 12 sind
Grenzwerte vorgebbar und Abweichungen von zulässigen Werten
werden dem Betreiber sofort optisch oder akustisch angezeigt und bei
Überschreitung erfolgt, soweit erforderlich, bedarfsweise eine sofortige
Abschaltung des Antriebs. Dem Rechner 12 ist ferner ein Drucker 16
zugeordnet, um optional jeden Meßwert, jede Meldung in Verbindung
mit Datum und Uhrzeit ausgeben zu können. Für den vorzugsweise im
Greifer 4 angeordneten Motor, mittels welchem die Bewegung der
Greiferschalen 6, 7 durchführbar ist, ist eine Steuereinrichtung 18
vorgesehen. Diese Steuereinrichtung 18 enthält in zweckmäßiger Weise
einen Frequenzumformer, wobei durch Drehzahlsteuerung eine
Schonung der Mechanik und Anpassung der Motordrehzahl ermöglicht
wird und in Folge der variablen Drehzahl Zykluszeiten und Förderlei
stung materialabhängig anpaßbar sind.
Fig. 2 zeigt als Blockschaltbild den Greifer 4 mit integriertem Daten
übertragungssystem 20 mit PROFIBUS. Über die Spezialleitung 5,
welche vorzugsweise als CORDAFLEX-Kabel ausgebildet ist und in
welche die Busleitung integriert ist, werden die an das Datenüber
tragungssystem 20 übergebenen Daten oder Meßwerte der nachfolgend
im einzelnen zu erläuternden Meßwertgeber an das speicherprogram
mierbare Steuerungssystem 10 übertragen.
Im Greifer 4, der Ölwanne 21 und dem Elektronikschaltkasten 8 ist in
zweckmäßiger Weise eine Anzahl von Meßwertgebern vorgesehen. In
der Ölwanne 21 befindet sich ein Meßwertgeber 23 für die Öltempera
tur. Ein Meßwertgeber 24 im Greifer dient zur Filterüberwachung und
in der Ölwanne 21 ist ferner ein Meßwertgeber 25 für den Ölstand
vorgesehen. In bevorzugter Weise wird der Verschmutzungsgrad des
Ölfilters mittels einer Differenzdrucküberwachung permanent erfaßt
und ferner mittels des Rechners 12 und/oder Bildschirms angezeigt. So
kann ein notwendiger Austausch des Ölfilters rechtzeitig erkannt
werden und der Austausch des Filters muß erst dann erfolgen, wenn
der vorgebbare Verschmutzungsgrad erreicht ist. Im Vergleich mit
einem Filteraustausch nach vorgegebenen Zeitintervallen wird somit
eine erhebliche Verbesserung der Betriebsweise erreicht. Der Greifer 4
enthält ferner einen Meßwertgeber 26 für die Stellungsanzeige der
Greiferschalen. Des weiteren ist ein Meßwertgeber 27 für die Motortem
peratur, insbesondere für die Erfassung einer Motorübertemperatur
vorgesehen.
In einer wesentlichen Ausgestaltung der Erfindung ist ein Meßwertge
ber 28 zur Erfassung der Neigung des Greifers 4 vorgesehen. Über den
Bildschirm kann erfindungsgemäß die jeweilige, momentane Stellung
bzw. Neigung des Greifers 4 überwacht werden und das in der Praxis
recht nachteilige Umkippen eines Greifers kann somit unterbunden
werden. Im Rahmen der Erfindung kann bedarfsweise bei Über
schreitung eines vorgebbaren Grenzwertes der Neigung, insbesondere
der Antrieb zum Absenken des Greifers abgeschaltet und/oder der
Motor zum Anheben des Greifers eingeschaltet werden. Des weiteren
kann in Abhängigkeit der erfaßten Neigung und vorzugsweise beim
Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes der Motor zur Betäti
gung der Greiferschalen abgeschaltet werden.
Schließlich sind ein Meßwertgeber 29 zur Erfassung des Schließdrucks
und ein Meßwertgeber 30 zur Erfassung des Öffnungsdrucks vor
gesehen. Wie bereits ausgeführt, werden die Signale oder Daten des
oder der Meßwertgeber 23 bis 30 an das Datenübertragungssystem 20
übergeben und über die in das Zuleitungskabel bzw. die Spezialleitung
5 integrierte Busleitung an das speicherprogrammierbare Steuerungs
system 10 übertragen.
Der Meßwertgeber 26 für die Erfassung der Greiferschalenstellung ist
bevorzugt als ein Drehwinkelgeber und/oder Absolutwertgeber
ausgebildet. Vor allem die Grenzwerte für die Auf- und Zustellung sind
mittels des Rechners 12 nachstellbar, so daß eine Einstellung am
Greifer 4 selbst nur bei einem Austausch des Meßwertgebers erforder
lich ist. Die Stellung der Greiferschalen wird immer aktuell auf dem
Bildschirm 14 des Rechners 12 angezeigt und infolge der genauen
Kenntnis der Stellung der Greiferschalen 6, 7 ist eine definierte
Abschaltung in den Endstellungen sowie eine sichere Grobholzerken
nung ermöglicht. Der Meßwertgeber 25 für den Ölstand ist bevorzugt
als Niveaugeber zur Erfassung des Ölstandes in der Ölwanne des
Hydrauliksystems ausgebildet. Die Grenzwerte für Warnung, Minimal
stand und Maximalstand können direkt am Bildschirm des Rechners 10
geändert werden, so daß eine Einstellung am Greifer 4 selbst nicht
erforderlich ist. Da der Füllstand der Ölwanne 21 immer aktuell am
Bildschirm 14 des Rechners 10 angezeigt wird, kann, sowohl ein
Ölverlust als auch ein eventuelles Eindringen von Wasser in die
Ölwanne 21 sehr frühzeitig erkannt werden.
Der Meßwertgeber 23 für die Messung der Öltemperatur ist ins
besondere als ein PT 100-Fühler ausgebildet und die derart erfaßte
Temperatur wird als Absolutwert auf dem Bildschirm 14 des Rechners
10 angezeigt. Auch die Grenzwerte für die Öltemperatur können direkt
über den Rechner 10 eingestellt werden, so daß wiederum eine
aufwendige Einstellung am Geber oder Greifer selbst nicht erforderlich
ist. Die Meßwertgeber 29 und 30 für den Schließdruck und den
Öffnungsdruck der Greiferschalen sind insbesondere an den jeweiligen
Zylindern des Greifermotors angeordnet und werden bevorzugt über
Drucktransmitter erfaßt und als Absolutwerte auf dem Bildschirm 14
des Rechners 12 zur Anzeige gebracht. Auch für den Schließdruck und
den Öffnungsdruck sind die Grenzwerte mittels des Rechners 10
einstellbar, ohne einen Eingriff am Greifer.
Mittels des Grenzwertgebers 28 für die Neigung des Greifers wird in
zweckmäßiger Weise dessen Neigung einachsig quer zur Seilaufhängung
erfaßt und überwacht und immer aktuell am Bildschirm 14 des
Rechners 10 angezeigt. Die Grenzwerte für die zulässige Neigung sind
gleichfalls mittels des Rechners 10 einstellbar. Bei einer Überschrei
tung des zulässigen Neigungswinkels wird im Rahmen der Erfindung
die Senkbewegung des Greifers abgeschaltet und somit mit hoher Si
cherheit ein Kippen des Greifers 4 unterbunden. Auch werden Beschä
digungen der Traverse, an welchem der Greifer verfahrbar aufgehängt
ist, der Seile 2, der Spezialleitung oder des Zuleitungskabels 5 infolge
eines Umkippens des Greifers mit hoher Sicherheit vermieden.
Der Meßwertgeber 24 dient zur Filterüberwachung und zur Erfassung
des Verschmutzungsgrades des Ölfilters und zwar bevorzugt mittels
einer Differenzdrucküberwachung. Über den Rechner 12 erfolgt auf dem
Bildschirm 14 eine Anzeige, und ein ggf. erforderlicher Austausch des
Filters kann rechtzeitig erkannt werden. Ein Austausch des Filters muß
erst dann durchgeführt werden, wenn der vorgegebene Verschmut
zungsgrad erreicht ist. Hierdurch werden erhebliche betriebliche
Vorteile gegenüber einem routinemäßigen Austausch nach vorgegebenen
Zeitintervallen erreicht.
Der an das Steuerungssystem 10 angeschlossene Rechner 12 mit Bild
schirm 14 und Drucker 16 ermöglicht die Visualisierung und bedarfs
weise Ausgabe der derart erfaßten Daten bzw. Meßwerte. Die Ein
stellung der Grenzwerte für die genannten Meßwerte erfolgt in
zweckmäßiger Weise mittels des Rechners 12, ohne daß am Greifer 4
diesbezügliche Eingriffe erforderlich wären. Die geänderten Grenzwerte
werden sofort an das Steuerungsprogramm übergeben. Der Rechner 12
enthält eine Grenzwertstelle 33 für die Öltemperatur, eine Grenzwert
stelle 34 für die Filterüberwachung, eine Grenzwertstelle 35 für den
Ölstand. Ferner sind eine Grenzwertstelle 36 für die Stellungsanzeige
der Greiferschalen, eine Grenzwertstelle 37 für die Greiferneigung und
eine Grenzwertstelle 38 sowie eine Grenzwertstelle 39 für den Öff
nungsdruck vorgesehen. Die jeweiligen Grenzwerte sind auf dem
Bildschirm 14 darstellbar und mittels einer Eingabeeinheit, ins
besondere der Tastatur oder einer Maus des Rechners in der erforderli
chen Weise entsprechend eingebbar.
2
Seil
4
Greifer
5
Kabel/Spezialleitung
6
,
7
Greiferschale
8
Schaltkasten
10
Steuerungssystem
12
Rechner
14
Bildschirm
16
Drucker
18
Steuereinrichtung/Frequenzumformer
20
Datenübertragungssystem
21
Ölwanne
23
bis
30
Meßwertgeber
33
bis
39
Grenzwertstellen
Claims (11)
1. Überwachungseinrichtung für Motor-Unterwassergreifer, wobei
der Motor-Unterwassergreifer an einem Seil aufgehängt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens ein dem Greifer (4) zugeordneter Meßwertgeber
(23 bis 30) vorgesehen ist und daß mittels eines Rechners (12)
wenigstens ein Meßwert darstellbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß mittels des Rechners (12) ein Grenzwert für die Meßgröße
vorgebbar ist, welche mittels des Meßwertgebers (23 bis 30)
erfaßbar ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Datenübertragungssystem (20) mit dem Meßwertgeber
(23 bis 30) verbunden ist, welches insbesondere einen PROFIBUS
enthält.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Datenübertragungssystem (20) bevorzugt auf dem Greifer
(4) angeordnet und/oder in diesem integriert ist und/oder in
einem Schaltkasten (8) des Greifers (4) angeordnet ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein speicherprogrammierbares Steuersystem (10) vorgesehen
ist, welches mit dem Datenübertragungssystem (20) und/oder
dem Meßwertgeber (23 bis 30) verbunden ist, wobei die Daten
übertragung bevorzugt über eine Busleitung, insbesondere eine
zweidrähtige Busleitung erfolgt.
6. Einrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Busleitung in ein Kabel oder eine Spezialleitung (5)
integriert ist, über welche gleichfalls die Energieversorgung des
Motors des Motorgreifers (4) erfolgt.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuersystem (10) mit einer Steuereinrichtung (18) für
den Motor des Greifers (4) verbunden ist und/oder daß die
Steuereinrichtung (18) einen Frequenzumformer enthält.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß vorzugsweise der Rechner (12) Grenzwertstellen (33 bis 39)
zur Vorgabe von Grenzwerten der mittels der Meßgeber (23 bis
30) erfaßbaren Meßgrößen aufweist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß mittels des Meßwertgebers (28) die Neigung des Greifers (4)
erfaßbar ist und/oder daß mittels des Meßwertgebers (26) die
Stellung der Greiferschalen (6, 7) erfaßbar ist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einer Ölwanne (21) des Greifers (4) der Meßwertgeber (23)
für die Öltemperatur und/oder der Meßwertgeber (24) für die
Filterüberwachung und/oder der Meßwertgeber (25) für den
Ölstand angeordnet sind.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Greifer (4) den Meßwertgeber (25) für die Überwachung
des Ölstandes und/oder den Meßwertgeber (27) für die Erfassung
der Motortemperatur und/oder den Meßwertgeber (29) für den
Schließdruck und/oder den Meßwertgeber (30) für die Erfassung
des Öffnungsdrucks der Greiferschalen (6, 7) enthält.
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