DE19905020A1

DE19905020A1 - Verfahren zur ständigen Überwachung der ordnungsgemäßen Betriebsfunktion eines Kranes

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

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur ständigen Überwachung der ordnungsgemäßen Betriebsfunktion eines Kranes, insbesondere des Hubwerkes, mittels eines den IST-Wert DOLLAR A der Hubbewegung ermittelnden Sensors, dessen Signale einer Auswerteeinheit zugeleitet werden, die im Falle einer unzulässigen Abweichung ein Störungssignal für eine Notabschaltung abgibt. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird an der Bedieneinheit (9) oder am Regel- und Steuerorgan (11) 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 (5) aktiviert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur ständigen Überwachung der ordnungsgemäßen Betriebsfunktion eines Kranes, insbesondere des Hubwerkes, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 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.

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.

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.

Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Bestandteil von Unteransprüchen.

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

1. die Last sinkt ab, anstatt sich zu heben (z. B. Antriebsmotor versagt)
- - die Last sinkt ab, anstatt stillzustehen (z. B. die Motorbremse rutscht durch).

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.

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.

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.

Anhand einer Prinzipskizze wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.

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.

Claims

1. Verfahren zur ständigen Überwachung der ordnungsgemäßen Betriebsfunktion eines Kranes, insbesondere des Hubwerkes, mittels eines den IST-Wert der Hubbewegung ermittelnden Sensors, dessen Signale einer Auswerteeinheit zugeleitet werden, die im Falle einer unzulässigen Abweichung ein Störungssignal für eine Notabschaltung abgibt,
dadurch gekennzeichnet,
daß an der Bedieneinheit (9) oder am Regel- und Steuerorgan (11) ein vorgebbarer Soll-Wert der Hubbewegung abgegriffen wird, der mit dem am Hubwerk ermittelten IST-Wert verglichen und im Falle einer unzulässigen Abweichung eine Not-Aus-Stop-Bremse (5) aktiviert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zulässige Abweichung höchstens 10% des Soll-Wertes beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Hubwerkes mit überwacht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten einer maximal vorgegebenen Senkgeschwindigkeit die Not-Aus-Stop-Bremse (5) aktiviert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Sensoren zur Erfassung der Momente des Hubwerkes, der Katzfahrt und der Kranfahrt angeordnet sind und ein SOLL-IST-Vergleich vorgenommen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten einer zulässigen Abweichung zwischen SOLL- und IST- Wert der jeweilige Antriebsmotor für das Hubwerk, die Katz- und Kranfahrt stillgelegt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Momente die Stromaufnahme für den jeweiligen Antriebsmotor gemessen wird.