NL8601288A - Overlastbeveiliging voor een hijswerktuig. - Google Patents

Description

t t

Korte aand.: Overlastbeveiliging voor een hijswerktuig.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het beveiligen van een tenminste één electromotor omvattende hijsinrichting tegen het hijsen van de maximale hijslast overschrijdende lasten. De onderhavige uit-5 vinding heeft tevens betrekking op een inrichting voor het beveiligen van een ten minste één elektromotor omvattende hijsinrichting tegen het hijsen van de maximale hijslast overschrijdende lasten.

Een aergelijke werkwijze en een dergelijke inrich-10 ting zijn algemeen bekend.

Bij deze bekende werkwijze en inrichting voor beveiliging van een hijskraan is een op trekkrachten reagerende mechanische schakelaar in de hijskabel aangebracht. Bij het bereiken van een bepaalde trekkracht in de 15 kabel, welke trekkracht met het maximale hijsvermogen overeenkomt, verandert de schakelaar van positie, waardoor de beveiligingsinrichting aanspreekt en het hijscommando wordt geblokkeerd.

Een dergelijke bekende beveiligingsinrichting heeft 20 het nadeel, dat de daarin toegepaste schakelaar regelmatig onderhoud behoeft en regelmatig afgesteld moet worden, in het bijzonder bij het verwisselen van kabels.

Bij een mechanische schakelaar is de nauwkeurigheid van de afstelling zeer gering; in de grootteorde van 15%.

25 Bij deze bekende beveiligingswerkwijze zal tijdens het hijsen van een last, die het maximale hijsvermogen juist overschrijdt, de schakelaar aanspreken, waardoor de hijsmotor stopt. Hierdoor vermindert de trekkracht in de kabel, zodat de schakelaar naar de oude positie terugkeert, de blokkering 30 wordt opgeheven en weer energie aan de hijsmotor wordt toegevoerd, en de cyclus opnieuw aanvangt. Dit oscillatieproces kan ernstige trillingsverschijnselen in het lierwerk en in de draagconstructie van de hijskraan oproepen en het heeft een vernielende werking op de schakelaar.

35 Doordat de mechanische schakelaar in de nabijheid van het lierwerk is geplaatst is de kabel tussen de schakelaar en de schakelkast lang, waardoor het gevaar voor beschadiging tamelijk groot is.

3 £ Λ 1 9 ö S

3 y '\s j — =- - 2 -

Bij deze bekende beveiligingsinrichting is het tevens mogelijk door het kortsluiten of loskoppelen van de schakelaar de beveiligingsinrichting te frauderen zodat het mogelijk is het maximale hijsvermogen overschrijdende lasten 5 op te hijsen.

Het doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een inrichting van bovengenoemde soort, die geen regelmatig onderhoud behoeft en die niet regelmatig afgesteld hoeft te worden, en waarvan de nauwkeurigheid van 10 de vereiste afstelling groot is? in de grootteorde van 1%.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een beveiligingsinrichting waarbij geen lange kabels noodzakelijk zijn.

Weer een ander doel van de onderhavige uitvinding 15 is het verschaffen van een werkwijze, die geen oscillatie-verschijnselen in het lierwerk en de draagconstructie kan veroorzaken.

Nog een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een beveiligingsinrichting die niet 20 gefraudeerd kan worden.

Dit doel wordt bereikt door een werkwijze, waarbij tijdens het aanvankelijk hijsen ten minste één van de aan de elektromotor toegevoerde elektrische grootheden wordt gemeten en bij overschrijding van een drempelwaarde het hijscommando 25 wordt geblokkeerd, en door een inrichting, die omvat: - meetmiddelen voor het meten van ten minste één van de aan de elektromotor toegevoerde elektrische grootheden, welke door een meetsignaal wordt gerepresenteerd; - een met de uitgangsaansluiting van de meetmidde-30 len gekoppeld vergelijkingsorgaan voor het vergelijken van het meetsignaal met de drempelwaarde; - met de uitgangsaansluiting van het vergelijkings orgaan gekoppelde middelen voor het blokkeren van het hijs commando.

35 Vervolgens zullen twee uitvoeringsvoorbeelden van de onderhavige uitvinding worden besproken aan de hand van de bijgaande tekeningen, waarin voorstellen:

Fig. 1: een van twee hijsmotoren voorziene hijs- 8 δ δ 12 8 8 # + - 3 - inrichting, waarbij de onderhavige uitvinding wordt toegepast;

Fig. 2: een schema van een de beveiligingsinrich-ting volgens de onderhavige uitvinding incorporerende 5 schakeling van een van één hijsmotor voorziene hijsinrichting·

Fig« 3: een schema van een de beveiligingsinrichting volgens de onderhavige uitvinding incorporerende schakeling van een van twee hijsmotoren voorziene hijsinrich-10 ting;

Fig. 4; een blokschema van de beveiligingsschake-ling, volgens de onderhavige uitvinding die geschikt is voor de schakeling van fig. 2; en

Fig. 5: een blokschema van de beveiligingsschake 15 ling, volgens de onderhavige uitvinding die geschikt is voor de schakeling van fig. 3.

De in fig. 1 getoonde hijsinrichting 1 is aan een balk 2 opgehangen door middel van rollen 3, welke via assen 4 aan een frame 5 zijn bevestigd. Aan het frame 5 is door 20 middel van niet getoonde lagers een liertrommel 6 draaibaar bevestigd. De liertrommel 6 is zowel aandrijfbaar door een motor 7 en, maar niet tegelijkertijd, door een motor 8, waarbij de motoren 7 en 8 asynchrone machines met een verschillend aantal poolparen zijn. Tevens is op de as van de lier-25 trommel 6 een mechanische rem 9 aangebracht. Een kabel 10 is met zijn ene einde aan het frame 5 bevestigd, en om een niet weergegeven schijf van een katrol 11 geleid, terwijl het andere einde van de kabel 10 aan de liertrommel 6 is bevestigd. Aan de onderzijde van de katrol 11 is een hijshaak 12 30 bevestigd.

Bij tot nu toe bekende inrichtingen is een op trek reagerende schakelaar tusssen het frame 5 en de kabel 10 bevestigd. Bij de onderhavige uitvinding vervalt deze schakelaar; deze is dan ook niet in de tekening weergegeven.

35 Fig. 2 toont een schakeling voor een van een beveiligingsinrichting volgens de onderhavige uitvinding voorziene hijsinrichting, welke bij dit uitvoeringsvoorbeeld van één asynchrone hijsmotor 15 is voorzien. De hijsmotor 15 3301258 ΐ * - 4 - wordt via een hoofdschakelaar 16 en 3 smeltveiligheden 27 gevoed uit een 3-fasig net. Tussen de hoofdschakelaar 16 en de hijsmotor 15 is een hijsschakelaar 18 en een vierschake-laar 19 aangebracht. Bij de vierschakelaar 19 zijn twee 5 fasedraden verwisseld ten opzichte van de hijsschakelaar 18 ter omkering van de draairichting van de hijsmotor 15. Tussen de hijsschakelaar 18, respectievelijk de vierschakelaar 19 en de hijsmotor 15 is in één van de fasedraden een stroomtrans-formator 20 aangebracht. Deze is bij voorkeur als een ring-10 kerntransformator uitgevoerd.

In een bedieningspaneel 21 is een tijdens bedrijf gesloten noodschakelaar 22, een hijscommandoschakelaar 23, een viercommandoschakelaar 24 en een waarschuwingslamp 25 voor overbelasting aangebracht. De noodschakelaar wordt aan 15 één zijde gevoed door een stuurstroomvoedingsnet, terwijl de andere zijde van de noodschakelaar 22 verbonden is met de spoel van de hoofdschakelaar 16 en met de hijscommandoschake laar 23 en de viercommandoschakelaar 24. De andere aanslui ting van de hijscommandoschakelaar 23 is via een vergrende-20 lingscontact van de vierschakelaar 19, de spoel van de hijsschakelaar 18, het contact van de beveiligingsschakelaar 26 en het contact van een boveneindschakelaar 27 met aarde verbonden. De andere aansluiting van de viercommando schakelaar 24 is via een vergrendelingscontact van de hijs-25 schakelaar 18, de spoel van de vierschakelaar 19 en het contact van een ondereindschakelaar 28 eveneens met aarde verbonden. De van de hijscommando- en de viercommandoschakelaar 23, 24 afkomstige signalen worden tevens aan de bevestigingsschakeling 29 toegevoerd. De beveiligingsschake-30 ling 29 is eveneens verbonden met de secundaire wikkeling van de stroomtransformator 20 en met de 3-fasige netaansluiting, In fig. 4 is de beveiligingsschakeling 29 meer in detail weergegeven. De beveiligingsschakeling omvat een spanningsomvormschakeling'30, waaraan de fasespanningen R, S 35 en T worden toegevoerd. De spanningsomvormschakeling 30 zet deze fasespanningen om in en meetsignaal U, dat op de uit-gangsaansluiting daarvan verschijnt. De stroomtransformator 20 is verbonden met een stroomomzetschakeling 31, aan de 060 1 2 8 t Λ w - 5 - uitgangsaansluiting waarvan een meetsignaal I verschijnt. De uitgangsaansluiting van de spanningsomvormschakeling 30 en de uitgangsaansluiting van de stroomorazetschakeling 31 zijn verbonden met respectieve ingangssluitingen van een 5 vermogensmeetschakeling 32. Deze vermogensmeetschakeling bepaalt uit de toegevoerde meetsignalen Ü en i een aan de

A

uitgangsaansluiting verschijnend vermogenssignaal ?, dat aan een eerste ingangsaansluiting van een vergelijkschakeling 33 wordt toegevoerd. Bij een voorkeursuitvoeringsvorra is de 10 referentiespanning Prsf afhankelijk van de aan de motor toegevoerde spanning. Een referentiespanning Pref wordt aan een tweede ingangsaansluiting van de vergelijkingsschakeling 33 toegevoerd. Bij een voorkeursuitvoeringsvorm is de referentiespanning Pref afhankelijk van de aan de motor toegevoerde' 15 spanning. Wanneer het vermogenssignaal P de referentiespanning overschrijdt, geeft de vergelijkschakeling 33 aan zijn uitgangsaansluiting een signaal met een logisch niveau 1 af.

De uitgangsaansluiting van de vergelijkschakeling is verbonden met een eerste ingangsaansluiting van een 20 EN-poortschakeling 34. Aan een koppelschakeling 35 wordt het hijscommando, respectievelijk het viercommando toegevoerd.

De koppelschakeling 35 verschaft een galvanische scheiding tussen de stuurschakeling van de hijsinrichting en de beveiligingsschakeling 29. Aan de uitgangsaansluitingen van 25 de koppelschakeling 35 verschijnen dan ook wederom het hijscommando en het viercommando, maar in een aangepast spanningsniveau. De uitgangsaansluiting van de koppelschakeling voor het hijscommando is verbonden met een tweede ingangsaansluiting van de EN-poortschakeling 34. De uitgangs-30 aansluiting van de koppelschakeling voor het viercommando is verbonden met de reset-ingangsaansluiting van een flip-flop 36. De uitgangsaansluiting van de EN-poortschakeling is verbonden met de set-ingangsaansluiting van de flip-flop 36.

De uitgangsaansluiting van de flip-flop is met de spoel van 35 de beveiligingsschakelaar 26 verbonden.

Wanneer een last moet worden gehesen, wordt de hijscommandoschakelaar 23 ingedrukt, waardoor de spoel van de hijsschakelaar 18 wordt bekrachtigd. Hierdoor sluit hijsscha-

360 1 2 8 S

* * - 6 - kelaar 18 en wordt energie naar de motor 15 toegevoerd. De motor 15 neemt zoveel energie uit het net af dat met het ophijsen van de last wordt begonnen.

Het aan de motor 15 toegevoerde vermogen wordt 5 gemeten door de spanningsomvormschakeling 30, de stroomtrans-formator 20, de stroomomzetschakeling 31, en de vermogens-meetschakeling 32. Deze schakelingen leveren een signaal P, dat een maat is voor het door de motor opgenomen vermogen.

Wanneer de last het maximale hijsvermogen niet 10 overschrijdt, overschrijdt het door de hijsmotor 15 afgenomen vermogen een grensvermogen, en is het meetsignaal P kleiner dan Pref* De vergelijkschakeling 33 geeft dan geen signaal af, de poortschakeling geeft, alhoewel op de andere ingangs-aansluiting van 34 wel een signaal wordt aangeboden, geen 15 signaal af en de flip-flop 36 blijft in de rusttoestand. Het contact van de beveiligingsschakelaar 26 blijft dan gesloten en het hijsen kan voortgezet worden.

Overschrijdt daarentegen de last her maximale hijs vermogen van de hijsinrichting, dan overschrijdt het door de 20 hijsmotor 16 opgenomen vermogen een grenswaarde, en is het meetsignaal P groter dan Pref· De vergelijkschakeling 39 geeft dan een signaal af en de poortschakeling 34 geeft, omdat op zijn tweede ingangsaansluiting eveneens een signaal wordt aangeboden, tevens een signaal af. Dit signaal wordt 25 toegevoerd aan de set-ingangsaansluiting van de vertraagd werkende flip-flop 36. Na handhaving van het signaal gedurende een bepaalde periode gaat de flip-flop over in de geactiveerde toestand.

Aangezien asynchrone motoren in aanzienlijke mate 30 onderhavig zijn aan inschakelverschijnselen, geeft het aan de motor toegevoerde vermogen pas een goed beeld van de het ontwikkeld koppel, nadat de inschakelverschijnselen zijn afgelopen. Om met dit effect rekening te houden, moet het signaal gedurende een bepaalde periode gehandhaafd worden.

35 Hierdoor wordt het contact van de beveiligingsschakelaar gesloten, zodat het hijscommando wordt onderbroken en de hijsschakelaar afvalt en geen energie meer aan de motor kan worden toegevoerd.

1801283 «r * - 7 -

Tevens worden de hulpcontacten van de beveiligings-schakelaar 26 gesloten, waardoor de in het bedieningspaneel 27 aangebrachte lamp 25 gaat branden. Het is tevens mogelijk op hulpcontacten van de beveiligingsinrichting een hoorn of 5 een ander auditief waarschuwingsorgaan aan te sluiten.

Hierdoor wordt het personeel gewezen op de overbelasting van de hijsinstallatie.

Tijdens de overbelastingstoestand kan echter wel een viercommando gegeven worden, zodat het mogelijk is de 10 last te vieren. Dit is dan ook noodzakelijk omdat de beveiligingsschakelaar 26 slechts ontgrendeld kan worden door het gedurende een bepaalde periode handhaven van het viercom-mando. De lengte van deze periode wordt zodanig gekozen dat de last, die tijdens het meten een stukje zou kunnen zijn 15 opgeheven, weer op de grond terecht komt tijdens het handhaven van het viercommando.

Vervolgens zal aan de hand van figuur 3 en 5 een met twee hijsmotoren uitgeruste hijsinstallatie beschreven worden, die met een beveiligingsinrichting volgens de onder- ’ 20 havige uitvinding is uitgerust. Componenten van deze hijsinstallatie, die overeenkomen met componenten van de eerder beschreven installatie worden met gelijke verwijzingscijfers aangegeven. De hijsinstallatie omvat twee hijsmotoren 44 en 45, waarbij de motor 44 met een groter aantal poolparen is 25 uitgerust dan de motor 45, zodat het toerental van de motor 44 kleiner is dan dat van de motor 45. Beide motoren 44, 45 zijn zodanig met de liertrommel 6 gekoppeld, dat bij het inschakelen van een motor direct een mechanische koppeling tussen de betreffende motor en de liertrommel tot stand wordt 30 gebracht.

De motor 44 is via een stroomtransformator 42, en een langzaamschakelaar 40 met de hijsschakelaar 18 en met de vierschakelaar 19 verbonden. De motor 45 met een groter nominaal toerental dan de motor 44 is via een stroomtransfor-35 mator 43 en een snelschakelaar 41 met de hijsschakelaar 18 en de vierschakelaar 19 verbonden. De rest van het hoofdstroomschema komt overeen met dat van de in fig. 2 afgebeelde schakeling.

8601283 - 8 -

Het stuurstroomschema van de van twee motoren 44, 45 voorziene hijsinstallatie komt overeen met het stuur-stroomschema van de reeds besproken, van één motor voorziene hijsinstallatie, met dien verstande, dat zowel de hijscomman-5 doschakelaar 23 als de viercommandoschakelaar 24 van een tweede contact zijn voorzien, dat gesloten wordt wanneer de betreffend commandoschakelaar een een tweede stand, nl. de stand snel hijsen, resp. de stand snel vieren wordt geplaatst. Aan een zijde zijn deze contacten verbonden met de 10 noodschakelaar. De andere zijde van deze contacten is via de spoel van de snelschakelaar 41 met aarde verbonden. De hijsschakelaar 18 en de vierschakelaar 19 zijn elk van een extra contact voorzien. Deze contacten zijn aan elkaar parallel geschakeld, en aan een zijde met de stuurstroomvoeding 15 verbonden. De andere zijde van deze contacten is via een verbreekcontact van de snelschakeling 41, de spoel van de langzaamschakelaar 40 met aarde verbonden.

Ook de in fig. 5 weergegeven beveiligingsschakeling komt overeen met de in fig. 3 weergegeven beveiligingsschake-20 ling. Omdat onderscheid gemaakt moet worden tussen de twee hijsmotoren 44, 45, en dus tussen de stroomomzetschakeling 31 en de vermogensmeetschakeling 32 een stroomkeuzeschakeling 46 opgenomen, en is tussen de referentiespanningsbron Pref en de vergelijkschakeling 33 en referentiekeuzeschakeling 47 25 opgenomen. Zowel de referentiekeuzeschakeling 47 als de stroomkeuzeschakeling 46 worden gestuurd door een stuurscha-keling 48. De stuurschakeling 48 krijgt via de koppelschake-ling 35 het signaal 5 toegevoerd dat aangeeft of de snelle hijsmotor 45 werkt al of niet werkt.

30 Ook de werking van de van twee motoren 44, 45 voor ziene hijsinstallatie is nagenoeg gelijk aan de werking van de van één motor voorziene hijsinstallatie. Door het in de tweede stand schakelen van de hijscommandoschakelaar 23 wordt via de snelschakelaar 41 de snelle hijsmotor 45 ingescha-35 keld. Hierdoor wordt tevens een signaal 5 via de koppelscha-keling 35 aan de stuurkeuzeschakeling 48 toegevoerd. Hierdoor kiest de stroomkeuzeschakeling 46 Is en past de referentie-keuzeschakelaar Pref aan, zodat deze waarden aangepast zijn 3601288 - 9 - aan de waarden van de de snelle motor 45.

Overigens vindt de rest van het proces op dezelfde wijze plaats als bij de van één hijsmotor voorziene inrichting. De ontgrendeling van de beveiliging kan echter alleen 5 plaats vinden door het gedurende een bepaalde periode handhaven van het viercommando voor de motor 44 met het kleinste toerental. Hiermee wordt voorkomen, dat de last met de motor 45 met het hoogste toerental wordt gevierd en met een klap op de grond terecht komt.

10 Aangezien het door de motor opgenomen vermogen gerelateerd is aan het door de motor ontwikkelde koppel, is het, wanneer de eigenschappen van de toegepaste motor bekend zijn, niet noodzakelijk bij het afstellen van de beveili-gingsinrichting gebruik te maken van een last, die overeen-15 komt met het maximale hijsvermogen. Uit het maximale hijsver-, mogen kan het maximaal door de motor op te nemen vermogen dan immers berekend worden.

Aangezien geen schakelaar in het frame van de hijsinstallatie bevestigde deel van de kabel behoeft worden 20 opgenomen, kan een met een enkele kabel uitgeruste hijsinstallatie worden toegepast.

De beveiliging volgens de onderhavige uitvinding zal ook aanspreken bij een defect in een tussen hijsmotor en liertrommel geschakelde tandwieloverbrenging.

8601238

Claims (14)

1. Werkwijze voor het beveiligen van een tenminste één elektromotor omvattende hijsinrichting tegen het hijsen van de maximale hijslast overschrijdende lasten, met het kenmerk, dat tijdens het hijsen tenminste één van de aan de 5 elektromotor toegevoerde elektrische grootheden wordt gemeten en bij overschrijding van een drempelwaarde het hijscommando wordt geblokkeerd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ten minste ene grootheid het aan de motor toegevoerde 10 vermogen representeert.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het het hijscommando blokkerende signaal met een vooraf ingestelde tijdsduur wordt vertraagd na het begin van het aan de motor toevoeren van energie.

4. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusie 1, gekenmerkt door: - meetmiddelen voor het meten van ten minste één van de aan de elektromotor toegevoerde elektrische grootheden, welke door een meetsignaal wordt gerepresenteerd; 20. een met de uitgangsaansluiting van de meetmidde len gekoppelde vergelijkingsschakeling voor het vergelijken van het meetsignaal met de drempelwaarde; - met de uitgangsaansluiting van de vergelijkingsschakeling gekoppelde blokkeringsschakeling voor het 25 blokkeren van het hijscommando.

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de ten minste ene grootheid het aan de motor toegevoerde vermogen representeert.

6. Inrichting volgens conclusie 4 of 5, met het 30 kenmerk, dat tussen de vergelijkingsschakeling en de blokkeringsschakeling een vertragingsschakeling is opgenomen.

7. Inrichting volgens conclusie 4, 5 of 6, met het kenmerk, dat de blokkeringsschakeling door een viercommando deblokkeerbaar is.

8. Inrichting volgens een van de conclusies 4-7, met het kenmerk, dat de elektromotor een asynchrone machine 8 5 0 1 O λ a Ό y ι £.os -11- is, en dat de meetschakeling de fasespanningen en één fase-stroom meet.

9. Inrichting volgens een van de conclusies 4-8, met het kenmerk, dat de hijsinrichting twee asynchrone 5 machines met verschillend aantal poolparen omvat, dat beide asynchrone machines afzonderlijk, maar niet tegelijkertijd bedienbaar zijn, en dat bij aanspreken van de beveiligingsinrichting de hijscommando's aan beide machines worden geblokkeerd.

10. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de blokkeringsschakeling slechts deblokkeerbaar is door het viercommando van de machine met het grootste aantal poolparen.

11. Inrichting volgens conclusie 9 of 10, met het 15 kenmerk, dat de vertraging van de vertragingsschakeling geregeld wordt in afhankelijkheid van de werkende asynchrone machine.

12. Inrichting volgens conclusie 9, 10 of 11, met het kenmerk, dat de meetschakeling de fasespanningen en één 20 fasestroom van de werkende asynchrone machine meet.

13. Inrichting volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de meetmiddelen een stroom-transformator omvatten.

14. Inrichting volgens conclusie 11, met het, ken-25 merk, dat de stroomtransformator een ringkerntransformator is. 8501283