CS238060B1

CS238060B1 - A method of weighing a lift lifted by a hoist and a method for performing the method

Info

Publication number: CS238060B1
Application number: CS824216A
Authority: CS
Inventors: Svatopluk Bohata
Original assignee: Svatopluk Bohata
Priority date: 1982-06-07
Filing date: 1982-06-07
Publication date: 1985-11-13
Also published as: CS421682A1

Abstract

Způsob a zařízení pro vážení břemene zvedaného zdvihadlem, které je poháněno stejnosměrným elektromotorem s konstantním buzením statoru a kotvovým napájením, jehož hřídel je mechanicky spojen s hřídelem navíjecího bubnu a s hřídelem tachogenerátoru, napojeného na zpětnovazební vstup řídicího obvodu* jehož výstup je napojěn na zdroj kotvového proudu. Zařízení řeší problém vážení břemene v celém rozsahu povoleného zatížení zdvihadla tak, že se porovnává hodnota elektrického napětí, úměrná hodnotě kotvového proudu elektromotoru při definované rychlosti zdvihu a vynásobená empiricky zjištěnou konstantou, s předem zjištěnou hodnotou elektrického napětí, úměrnou hodnotě kotvového proudu při téže rychlosti zdvihu a bez zatížení zdvihadla břemenem. Za tím účelem je zdroj kotvového proudu spojen s čidlem kotvového proudu, napojeným na převodník proud-napětí, jehož výstup je spojen s odečitačí· obvodem, napojeným na ukazatel hmotnosti břemene, fiesení je využitelné u jeřábů i u zdvihadel jiného druhu.Method and device for weighing a load lifted by a hoist, which is driven by a DC electric motor with constant stator excitation and armature power supply, the shaft of which is mechanically connected to the shaft of the winding drum and to the shaft of a tachogenerator, connected to the feedback input of the control circuit*, the output of which is connected to the armature current source. The device solves the problem of weighing a load in the entire range of permissible load of the hoist by comparing the value of the electric voltage, proportional to the value of the armature current of the electric motor at a defined lifting speed and multiplied by an empirically determined constant, with a previously determined value of the electric voltage, proportional to the value of the armature current at the same lifting speed and without loading the hoist with a load. For this purpose, the armature current source is connected to an armature current sensor connected to a current-voltage converter, the output of which is connected to a reading circuit connected to a load weight indicator. The solution can be used in cranes and other types of hoists.

Description

a zařízeni pro iand equipment for i

Vynález se týké způsobuwážení břemene, zvedaného zdvihladlem, jehož zdvihový motor je vytvořen jako stejnosměrný elektromotor s konstantním buzením statoru a s kotvovým napájením.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method of weighing a load lifted by a hoist, the lifting motor of which is designed as a DC motor with a constant stator excitation and an anchor supply.

K vážení břemen, zvedaných zdvihadly, jako jsou například jeřáby, se obvykle používá zařízení s čidly namontovanými na jeřábových hácích, lánech nebo u jeřábové kočky. Tato čidla jsou vytvořena jako elektromagnetické nebo odporové tenzometry, jako deformující se pružiny apod. Nevýhodou těchto zařízení je spojení čidla s vyhodnocovací aparaturou prostřednictvím kabelu nebo jiného spojovacího prostředku, což působí komplikace z hlediska konstrukce zdvihadel. Jsou též známá zařízení, používaná u zdvihadel se zdvihovými motory, pracujícími jako třífázové elektromotory, která jsou přizpůsobena k měření elektric¹kých veličin zdvihového motoru, jako jsou elektrický výkon (čw.pat. 127409) nebo frekvence proudu rotoru (AO SSSR 705270). Tyto veličiny se převádějí na signály pro zastavení zdvihového motoru, jestliže elektrická veličina dosáhne hodnoty, při které dochází k přetížení zdvihadla. Nevýhodou uvedených zařízení je, že měří pouze dosaženi určité hranice hmotnosti, nikoliv hmotnost břemene jako takovou v rozsahu od nuly až po maximálně povolenou zátěž.A device with sensors mounted on crane hooks, ropes or a crane trolley is usually used to weigh loads raised by hoists such as cranes. These sensors are designed as electromagnetic or resistance strain gauges, as deforming springs and the like. The disadvantage of these devices is the connection of the sensor to the evaluation apparatus by means of a cable or other connecting means, which complicates the construction of hoists. They are also known devices that are used with hoist with stroke engines, operating as three-phase motors, which are adapted to measure ^one dyna sneeze quantities displacement engine, such as electrical power (čw.pat. 127409), or the frequency of the rotor current (AO USSR 705,270). These quantities are converted into signals for stopping the lift motor when the electrical value reaches the value at which the lift is overloaded. The disadvantage of these devices is that they only measure the achievement of a certain weight limit, not the weight of the load as such, ranging from zero to the maximum permissible load.

Tyto nevýhody odstraňuje způsob vážení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že u zdvihového motoru, který je •vytvořen jako stejnosměrný elektromotor s konstantním statorovým buzením a kotvovým napájením, se porovnává hodnota elektrického napětí, úměrná hodnotě kotvového proudu zdvihového motoru při definované rychlosti zdvihu a násobená empiricky zjištěnou konstantou, odpovídající charakteristice daného zdvihadla, s pxedem zjištěnou hodnotou elektrického napětí, úměrnou hodnotě kotvového proudu při téže rychlosti zdvihu a bez zatížení zdvihadla břemenem.These disadvantages are overcome by the weighing method according to the invention, which consists in comparing the value of the electric voltage proportional to the value of the anchor current of the lifting motor at a defined stroke speed in a stroke motor which is designed as a DC motor with a constant stator excitation and anchor supply. and multiplied by an empirically determined constant corresponding to the characteristic of the given hoist, with a pxed value of electrical voltage, proportional to the value of the anchor current at the same stroke speed, and without the hoist load being loaded.

Zařízení k provádění způsobu podle vynálezu může být vy2The apparatus for carrying out the method according to the invention may be as follows

238 060 tvořeno například tak, že u zdvihového motoru, jehož hřídel je mechanicky spojen s hřídelem navíjecího bubnu a s hřídelem tacho generátoru, napojeného na zpětnovazební vstup řídicího obvodu, jehož výstup je napojen, na zdroj kotvového proudu, je zdroj kotvového proudu spojen s čidlem kotvového proudu, napojeným na převodník proud-napětí, jehož výstup je spojen s odečítacím obvodem, napojeným na ukazatel hmotnosti břemene, čidlo může být upraveno mezi zdrojem koLvového proudu a zdvihovým motorem nebo přímo ve zdroji kotvového proudu. Výstup převodníku proudnapětí může být s výhodou napojen na druhý zpětnovazební vstup řídicího obvodu.238 060 is formed, for example, in the case of a lifting motor whose shaft is mechanically connected to a winding drum shaft and a tacho generator shaft connected to the control circuit input whose output is connected to the armature current source, the armature current source being connected to the armature sensor The sensor can be arranged between the current source and the stroke motor or directly in the source of the armature current. The output of the current converter may preferably be connected to the second feedback input of the control circuit.

Předností způsobu a zařízení podle vynálezu je, že vhodně využívá vlastnosti stejnosměrného elektromotoru s konstantním buzením statoru a s napájením do kotvového obvodu, která spočívá v lineární závislosti kroutícího momentu motoru na velikosti kotvového proudu. Současně zajišťuje s okamžitým zásahem zdvih^adlo proti přetížení.An advantage of the method and apparatus of the invention is that it appropriately utilizes the constant stator excitation of the DC motor with an anchor circuit power supply, which is based on the linear dependence of the motor torque on the anchor current magnitude. At the same time, the lift is secured against overload with immediate intervention.

Na přiloženém výkresu je schematicky znázorněn příklad zařízení podle vynálezu,použitého u jeřábu.The attached drawing shows schematically an example of a device according to the invention used in a crane.

Zdvihovým motorem J. jeřábu je stejnosměrný elektromotor s konstantním statorovým buzením a kotvovým napájením. Hřídel zdvihového motoru J. je mechanicky spojen přes převodovku J, s hřídelem navíjecího bubnu 4 a s hřídelem tachogenerétoru 2. Statorové vinutí zdvihového motoru je připojeno ke zdroji 6 statorového proudu a jeho kotvové vinutí je spojeno přes čidlo 8 kotvového proudu s výstupem řízeného zdroje 2 kotvového proudu. Řídicí vstup zdroje J kotvového proudu jje spojen s výstupem řídicího obvodu 11. Výstup čidla 8 je připojen přes převodník 2 proud-napětí a odečítaci obvod 10 k ukazateli hmotnosti břemene 2· Řídicí obvod 1 1 má dva zpětnovazební vstupy 11, 11, přičemž první zpětnovazební vstup 13 je napojen na výstup tachogenerétoru a druhý zpětnovazební vstup 14 na výstup převodníku 2 proud-napětí.The lifting motor of the crane is a DC electric motor with constant stator excitation and anchor power supply. The lift motor shaft J is mechanically coupled via a gearbox J, to the winding drum shaft 4 and to the tachogenerator shaft 2. The stator winding of the lift motor is connected to a stator current source 6 and its anchor winding is connected via an anchor current sensor 8 to current. The control input of the armature current source J is connected to the output of the control circuit 11. The output of the sensor 8 is connected via a current-voltage converter 2 and a subtraction circuit 10 to the load mass indicator 2. The control circuit 11 has two feedback inputs 11, 11; the input 13 is connected to the output of the tachogenerator and the second feedback input 14 to the output of the current-voltage converter 2.

Při vážení břemene 2> zavěšeného prostřednictvím háku a lana na navíjecím bubnu £, je břemeno 2 zvedáno minimální definovanou rychlosti zdvihu, kterou zajišťuje zpětnovazební smyčka uzavřená mechanickým spojením hřídele tachogenerétoru 2 s hřídelem zdvihového motoru J. a připojením výstupu tachogenerátoru 2 k prvnímu zpětnovazebnímu vstupu 13 řídicího obvoduWhen weighing the load 2 suspended by the hook and the rope on the winding drum 6, the load 2 is lifted by the minimum defined lift speed provided by the feedback loop closed by mechanically coupling the tacho generator shaft 2 to the motor shaft 1 and connecting the tacho generator output to the first feedback input. control circuit

238 060238 060

- 3 11« Při tom je vyhodnocován kotvový proud zdvihového motoru 2 čidlem 8 a převodníkem £ proud-napětí, takže napětí u^ na výstupu, převodníku 2 J^e úměrné velikosti kotvového proudu. Od tohoto napětí se v odečítacím obvodu 10 odečte předvolené základní napětí u_o, které je zvoleno tak, aby odpovídalo při již nastaveném převodníku 2 proud-napětí právě výstupnímu napětí u^ z převodníku 2 Při stejné rychlosti zdvihu,ale bez břemene 2· To znamená, že po odečtení v odečítacím obvodu 10 je na jeho výstupu nulové napětí, tedy nulová zátěž. Zavedené základní napětí u_Qtak eliminuje vliv pasivních mechanických ztrát celé pohonové jednotky na přesnost vážení. Výstupní napětí z odečítacího obvodu 10. které je přímo úměrné hmotnosti břemene 2» je vyhodnoceno ukazatelem 12 hmotnosti břemene 2» ^co^ J^{e v} podstatě analogový nebo číslicový voltmetr. Údaj ukazatele 12 odpovídá přímo hmotnosti břemene 2 ^z® předpokladu, že je zajištěn konstantní budicí proud v budicím statorovém vinutí zdvihového motoru J. a že převod převodníku 2 proud-napětí je nastaven podle konkrétní chařakteristiky daného jeřábu. V této charakteristice jsou zahrnuty vlastnosti zdvihového motoru 2» t«j· jeho vztah mezi velikostí kotvového proudu a kroutícím momentem na hřídeli zdvihového motoru 2» převod převodovky 2 ^a průměr navíjecího bubnu £. Tyto vlastnosti lze zjistit empiricky a podle nich vyjádřit pro konkrétní jeřáb jedinou násobící konstantou, podle níž se nastaví převod převodníku 2 proud-napětí.- 3 11 «When the anchor is evaluated displacement motor current detector 2 and transducer 8 £ current-voltage so that the voltage u ^ at the output of the converter 2 J ^e proportional to the current anchor. From this voltage, the preset basic voltage u _o is subtracted in the subtraction circuit 10, which is chosen to correspond to the output voltage u ^ from the converter 2 at the same current-voltage converter 2 at the same stroke speed but without load 2. that after reading in the subtraction circuit 10 there is zero voltage at its output, i.e. zero load. The applied base voltage at _Q thus eliminates the effect of passive mechanical losses of the entire drive unit on the weighing accuracy. The output voltage of the subtraction circuit 10. which is directly proportional to the mass of the load 2 »is evaluated by an indicator 12 of the load weight 2» J ^ ^ev ^what essentially analog or digital voltmeter. The indication of the indicator 12 corresponds directly to the weight of the load 2 ^{of the} assumption that a constant excitation current is provided in the excitation stator winding of the lift motor J. Included in this characteristic are the characteristics of the lift motor 2 't', its relationship between the magnitude of the armature current and the torque on the shaft of the lift motor 2 'of the gearbox 2 ^{and the} diameter of the winding drum 6. These properties can be determined empirically and can be expressed for a particular crane by a single multiplication constant according to which the current-voltage converter 2 is set.

Napětí Uj z výstupu převodníku 2 proud-napětí, zavedené přes druhý zpětnovazební vstup 14 do řídicího obvodu 21» J^ezde porovnáváno s napětím, které odpovídá maximálnímu dovolenému zatížení jeřábu. Pokud není toto maximální napětí překročeno, pracuje jeřáb a jeho řízení podle pokynů obsluhy. Je-li věak překročeno, omezí řídicí obvod 11 maximální kroutící moment zdvihového motoru 2 tak, že nedovolí ani statické ani dynamické přetížení jeřábu a současně tuto situaci signalizuje. Při nebezpečí dynamického přetížení samočinně sníží rychlost zdvihu ta&, aby jeřáb nebyl přetížen.Uj voltage from the output of the converter 2 current-voltage introduced through the second feedback input 14 to the control circuit 21 »J ^e are compared with the voltage that corresponds to the maximum allowable load of the crane. If this maximum voltage is not exceeded, the crane and its control work as directed by the operator. If, however, the limit is exceeded, the control circuit 11 limits the maximum torque of the lifting motor 2 so that it does not allow either static or dynamic overload of the crane and at the same time signals this situation. If there is a risk of dynamic overload, the lifting speed will automatically decrease so that the crane is not overloaded.

Vynález lze využít jak u jeřábů, tak u zdvihadel jiného druhu. Zapojení se dá modifikovat i jinak, například tak, že čidlo 8 kotvového proudu je umístěno přímo ve zdrojxkotvového proudu.The invention is applicable to both cranes and hoists of other kinds. The wiring can also be modified in another way, for example by placing the anchor current sensor 8 directly in the anchor current source.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

238 060

A method of weighing a load lifted by a hoist, the lifting motor of which is designed as a DC motor with a constant stator excitation and an anchor power supply, characterized in that it equates the voltage value proportional to the anchor current value of the lifting motor at a defined stroke speed multiplied by an empirically determined constant. corresponding to the characteristic of the given hoist, with a predetermined electrical voltage value, proportional to the anchor current value at the same lifting speed and without lifting the load with the hoist ·

2. An apparatus for carrying out the method of item 1, wherein the lift motor shaft is mechanically coupled to a winding drum shaft and a tachogenerator shaft coupled to a control input feedback input whose output is coupled to an anchor current source, characterized in that the source (7). ) of the armature current is connected to an armature current sensor (8) connected to a current-voltage converter (9), the output of which is connected to a reading circuit (10) connected to a load weight indicator (12) ·

Device according to claim 2, characterized in that the sensor (8) is arranged between the armature current source (7) and the stroke motor (1).

Device according to claim 2, characterized in that the sensor (8) is provided in the anchor current source (7),

Device according to Claims 2 to 4, characterized in that the output of the current-voltage converter (9) is connected to a second feedback input (14) of the control circuit (11).