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Auslegerbockkran mit aktiver Steuereinrichtung - Dokument DE3529590A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE3529590A1 19.02.1987
Titel Auslegerbockkran mit aktiver Steuereinrichtung
Anmelder Kogan, Joseph, Prof., Haifa, IL
Erfinder Kogan, Joseph, Prof., Haifa, IL
Vertreter Abitz, W., Dipl.-Ing.Dr.-Ing.; Morf, D., Dr.; Gritschneder, M., Dipl.-Phys.; Frhr. von Wittgenstein, A., Dipl.-Chem. Dr.phil.nat., Pat.-Anw., 8000 München
DE-Anmeldedatum 19.08.1985
DE-Aktenzeichen 3529590
Offenlegungstag 19.02.1987
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.02.1987
IPC-Hauptklasse B66C 13/18

Beschreibung[de]

Die Erfindung befaßt sich mit Auslegerbockkränen mit einer Steuerung der Kräfte in allen Teilen dieser Maschinen und Bewegungen.

Übliche Bauarten solcher Kräne mit einziehbarem Ausleger oder horizontal verfahrbarem Ausleger, mit Turm oder Mast, beweglich oder unbeweglich, sind mit den folgenden Nachteilen behaftet.

Die Kraftsteuerung im Ausleger hängt nur von der Nutzlast bzw. Arbeitsbelastung ab und der Einfluß anderer Belastungen, wie der Belastung durch Wind oder dynamische Belastungen, wird nicht berücksichtigt. Die Steuerung der Kräfte bei einem Kranturm oder -mast ist passiv und es werden hierbei nicht alle äußeren Belastungen berücksichtigt. Die Steuerung des Fahrgestells ist nur auf die Stützung der horizontalen Lage begrenzt. Die Steuerung des Gegengewichtsradius ist nur auf das Moment der ruhenden bzw. statischen Belastung und auf die Arbeitsbelastungen abgestellt und nicht auf die Position des Gegengewichtarms in der horizontalen Ebene. Die Richtung der Bewegungen wird zufällig durch den Fahrer gewählt, wodurch ungünstige Belastungskombinationen verursacht werden können.

Um diese Schwierigkeiten zu überwinden sieht die Erfindung eine aktive Steuerung der Kräfte und Geschwindigkeiten des Seils und der Hydrozylinder bzw. Arbeitszylinder oder ähnliche Einrichtungen vor, die für einziehbare Ausleger beim Hubvorgang verwendet werden. Die aktive Steuerung der Kräfte ist abhängig von der Arbeitsbelastung und dem Auslegerradius. Ferner sind die Kräfte im Führungsseil des fahrbaren Auslegers abhängig von der Arbeitsbelastung und der Laufkatzenstellung. Ferner sieht die Steuerung nach der Erfindung auch eine Beeinflussung jener Kräfte vor, die im Führungsseil des Turms oder Masts wirken. In Abhängigkeit von der Horizontalbelastung auf den Kopf des Turms erfolgt die Steuerung, um die Belastungen auf allen Seiten des Turms oder Masts auszugleichen, so daß man in einem weiteren Bereich einen senkrechten Zustand zu der Ebene der Führung erreichen kann. Ferner werden folgende Teile steuernd beeinflußt: Die Kräfte in den Auslegern oder Drehgestellen, die dem Belastungsmoment oder Lastmoment folgen, das auf den Kran einwirkt und die Positionen der Drehplattform, ferner die Kräfte der Gegengewichtsposition relativ zu dem Moment und der Position des Auslegers in der Ebene. Die aktive Steuerung kann vollständig oder teilweise vorgenommen werden.

Die Erfindung ermöglicht die Wahl der Drehrichtung und die Folge der Bewegungen derart, daß nachteilige Kraftkombinationen im Falle eines Drehkranes vermieden werden.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung an Beispielen näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Hub-Wippdrehkrans,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Laufkatzenauslegers,

Fig. 3 ein Diagramm der Kraft im Führungsseil des Auslegers,

Fig. 4 eine detaillierte Ansicht eines Turmkopfs,

Fig. 5, 5a u. 6 schematische Ansichten von Turm- (oder Mast-) Führungsseilen,

Fig. 7 und 7a schematische Ansichten eines Teleskopkrans mit zusätzlichen Verstärkungsseilen,

Fig. 8 und 9 schematische Ansichten eines Auslegerbockkrans mit Gegengewichtskran lediglich mit einem vertikal beweglichen Mast,

Fig. 10 eine Seitenansicht des Chassis,

Fig. 11 eine Draufsicht des Chassis,

Fig. 12 und 13 schematische Ansichten eines Hafenauslegerkrans oder Brückendrehkrans mit einem gesteuerten Ausfahren des Gegengewichts (Fig. 12 - Gegengewicht in Betriebsstellung; Fig. 13 - Gegengewicht ausgefahren),

Fig. 14 bis 17 schematische Ansichten von weiteren Kranbauarten (Fig. 14 eine Seitenansicht eines fahrbaren Hafenkrans mit ausgefahrenem Gegengewicht; in gebrochenen Linien das Gegengewicht im eingerückten Zustand,

Fig. 15 eine schematische Ansicht eines Krans in einer horizontalen Ebene mit eingetragenem Bahnverlauf des Gegengewichts,

Fig. 16 eine schematische Ansicht mit ausgefahrenem Gegengewicht auf der Drehplattform eines fahrbaren Krans,

Fig. 17 eine ähnliche Ansicht bei einem Teleskopkran, und

Fig. 18 und 19 schematische Ansichten von Kranbauarten mit Steuereinrichtungsauslegungsformen.

Bei dem Wippdrehkran nach Fig. 1 wird der Ausleger 1 mittels eines Seils 3 und einer hydraulischen Hubwinde 4 angehoben.

Ein Nutzlasthubseil 2 läuft über eine Seilscheibe 8 am oberen Teil des Auslegers, eine Seilscheibe 9 am Kopf 10 des Turms, Masts oder der Drehplattform und ein Rad auf einer Trommel 6 der Hubwinde. Das Auslegerhubseil 3 läuft parallel zum Lasthubseil 2 und läuft auf ein Rad der Trommel 5 der Auslegerhubwinde.

Durch Heben des Auslegers 1 werden die Geschwindigkeiten der Trommeln 5 und 6 so gewählt, daß die Bahn 7 des Hakens 11 horizontal bleibt. Zur Reduktion von horizontalen dynamischen Kräften nimmt die Geschwindigkeit des Auslegerhubseils 3 ab, wenn der Auslegerwinkel größer wird.

Die Kraft der hydraulischen Hubwinde 4 ändert sich in Abhängigkeit von der Position des Auslegers 1, in Abhängigkeit von der Größe der Nutzlast bzw. Arbeitsbelastung und der Kraft sowie der Richtung des Winds, so daß das Moment im Ausleger minimal ist.

Bei einem Laufkatzenausleger (Fig. 2) ist der Ausleger 12 mittels eines Führungsseils 13 aufgehängt und er wird durch zwei zusätzliche Führungsseile 14 und 15 gestützt. Die Spannung der Führungsseile 14 und 15 wird sukzessiv mit Hilfe von zwei hydraulischen Hubeinrichtungen (oder ähnlichen Einrichtungen) 16 und 17 erzeugt, die am Kopf des Turms, Masts oder der Drehplattform 10 vorgesehen sind. Wenn die Laufkatze 18 in einer Wirkzone des Führungsseils 14 installiert ist, arbeitet die Hubeinrichtung 16, während die Hubeinrichtung 17 unbeweglich bleibt und als ein Gelenk für eine Traverse 19 dient. Die Führungsseile 14 und 15 sind fest mit der Traverse 19 verbunden. Wenn die Laufkatze 18 die Wirkzone des Führungsseiles 15 durchlaufen hat, kommen das Führungsseil 14 und die Hubeinrichtung 16 außer Eingriff.

Das Führungsseil 20 des Turms oder Masts 21, das mit dem Boden (Fig. 5 und 6) fest verbunden ist, wird mittels eines Hydraulikzylinders (oder einer ähnlichen Einrichtung) 22 derart gesteuert, daß die im Führungsseil 20 aufgebaute Kraft im Turm 21 ein Moment erzeugt, das reziprok zum Moment der Arbeitsbelastung und der statischen Belastung bzw. ruhenden Belastung des Auslegers ist. Dieses Moment ist gleich dem Gesamtmoment aller vorhandenen Kräfte, einschließlich jener des Winds und jener von horizontalen dynamischen Kräften, die in Richtung des Arbeitsbelastungsmoments wirken. Gegebenenfalls kann das Führungsseil 20 auch auf allen Seiten des Masts 21 außerhalb oder innerhalb vorgesehen sein. Man kann auch dieselben Resultate bei der Anordnung gemäß der schematischen Ansicht nach Fig. 5a erhalten, bei welcher nur das zusätzliche Führungsseil 20a aktiv gesteuert wird, wobei das Seil 20 nur einer passiven Steuerung unterliegt, da ein zweiter Seilzug vorhanden ist.

Hierdurch erhält man in einem größeren Bereich die Einhaltung einer senkrechten Lage zum Turm oder Mast.

Bei einem Teleskopausleger (Fig. 7) wird die Spannung des Versteifungsführungsseils 20 mit Hilfe eines Hydrozylinders oder einer ähnlichen Einrichtung 22 gesteuert, und zwar in Abhängigkeit zu dem Druck im Kopfzylinder 23. Eine teilweise aktive Steuerung wird angenommen (Fig. 7a) bei der Verwendung des zusätzlichen Führungsseils 20a.

Beim einfachen Anwendungsfall des Auslegerbockkrans (Hub- bzw. Stapelkrans), bei dem nur ein beweglicher Mast 21 (Fig. 8) vorgesehen ist, wird die Steuerung der Bewegung dieses Masts durch das Seil 20 mit der Hubeinrichtung 22 oder dem Arm 20A mit dem Rad (Schuh) und der Hubeinrichtung bzw. dem Arbeitszylinder 22 (Fig. 9) bewirkt.

Die Steuerung des Chassis 24 (Fig. 10 und 11) besteht in einem Schutz gegen eine gefährliche Neigung durch Anheben der Vorderseite (relativ zur Nutzlast bzw. Arbeitsbelastung) oder durch Absenken der anderen Seite des Chassis bei einer Überlastung. Hierzu erhalten alle Hydraulikzylinder 25 und 26 dieselbe Positionslage an der Kranlaufwinde 26, während die Zylinder 25 nach unten ziehen.

Wenn der Kran neben einem Hindernis 27 arbeitet, ist es zum freien Drehen seines Gegengewichts 28 möglich, daß dieses eingefahren und nach dem Vorbeigang am Hindernis 27 ausgefahren wird.

Fig. 12 zeigt beispielsweise einen Kran mit einem Gegengewicht 28 auf einem minimalen Radius und Fig. 13 auf einem maximalen Radius. Hieraus ist zu ersehen, daß das Gegengewicht 28 auf dem minimalen Radius frei an dem Hindernis wie einem - Schiff 27 - vorbeigehen kann.

Ähnliches läßt sich aus Fig. 14 ersehen. Der Unterschied besteht darin, daß das Gegengewicht 28 beim Ausfahren gehoben wird.

Bei den beiden gezeigten Fällen des Drehens wird das Gegengewicht 28 auf dem Bogen A1- B1 mit maximalem Radius Rmax bewegt. Bei der Annäherung an das Hindernis (Schiff 27) nimmt der Radius automatisch mit Hilfe des Schalters 29 auf Rmin ab (Punkte A&sub2;, B2) (Fig. 15).

Wenn der Bogen A1-B1 vergrößert werden sollte, so ist es möglich, ein Gegengewicht zu den Punkten A3 und B3 zu verringern. Bei diesem Fall jedoch kann in diesen Punkten die Drehbewegung angehalten werden, um den Gegengewichtsradius auf Rmin zu reduzieren.

Fig. 16 zeigt eine Auslegung des Gegengewichts 28, das an einem Seil 29 hängt und mittels des Teleskoparms 30 ausgefahren wird.

Bei einem Teleskopkran (Fig. 17) ist es möglich, das Gegengewicht 28 am Ausleger 21 mit Hilfe einer Zugwinde 32 und einem zusätzlichen Ausleger 31 anzuhängen.

Der Radius des Auslegers 21 und sein zulässiges Hubvermögen hängen von dem Gegengewichtsradius ab.

Bei einer allgemeinen Auslegungsform der Steuerung (Fig. 18 und 19) ist eine Messung der Arbeitsbelastung mit Hilfe einer Anzeigeeinrichtung 33 vorgesehen. Der Radius der Last oder der Laufkatze wird mit Hilfe des Sensors 34 ermittelt, der am Auslegerboden oder der Laufkatzenwinde angeordnet ist. Die Geschwindigkeit und Richtung des Winds werden durch ein Anemometer 35 ermittelt, das auf dem Oberteil des Turms angebracht ist. Der Druck in den Hydraulikzylindern wird mit Manometern 36 gemessen und die Position des Auslegers in der Ebene wird mit Hilfe von Schaltern 29 (Fig. 11) erfaßt. Wenn ein ausfahrbares Gegengewicht 28 (Fig. 12 und 13) verwendet wird, ist es notwendig, seinen Radius mit Hilfe eines Sensors 40 (Fig. 16 und 17) zu messen und die Position des Auslegers in einer horizontalen Ebene mit Hilfe von Schaltern 29 zu erfassen. Gegebenenfalls kann das Moment im Turm oder Mast direkt mit Hilfe eines Sensors 38 gemessen werden.

Die Daten aller Messungen werden in einem Rechner 40 (Fig. 18 und 19) verarbeitet, der auch die Bewegungen der Kranmotore steuert. Der Rechner 40 wählt auch die Drehrichtung des Krans und die Zeiten der Beschleunigung und Verlangsamung der Motore, so daß die insgesamt auf den Kran und seine Bauelemente wirkende Belastung minimal wird. Der Rechner 40 vergleicht die Belastung mit der zulässigen, die vorausgehend ermittelt worden ist, und ermöglicht dann das Arbeiten des Krans.


Anspruch[de]
  1. 1. Auslegerbockkran mit einer Steuereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß eine automatische aktive Steuerung dadurch erfolgt, daß (1) die Drehrichtung und die Zeit der Beschleunigung und Verzögerung aller anderen Bewegungen des Krans und der Windkraft so abgestimmt werden, daß die Gesamtbelastung auf den Kran minimal ist, (2) die in den einzelnen Bauelementen der Konstruktion auftretenden Kräfte so gesteuert werden, daß sie minimal sind, und (3) die Position des Chassis in der Weise gewählt ist, daß die Gefahr eines Umkippens infolge einer Überlastung minimal ist.
  2. 2. Auslegerbockkran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem einziehbaren bzw. fahrbaren Ausleger (1) die Bewegungen des Hakens (11) des Auslegerhubseils (3) und der zugeordneten Hubeinrichtungen (4, 5) einschließlich der Hubwinden so gesteuert werden, daß minimale Beschleunigungen in der oberen Position des Auslegers (1), ein minimales Moment beim Ausleger (1) bei einer zusätzlichen Hubeinrichtungsbefestigung und eine horizontale Bewegungsbahn der Hakenbewegung sichergestellt sind.
  3. 3. Auslegerbockkran nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Laufkatzenausleger (12) zusätzliche Führungsseile (16, 17; 20, 20a) mit Hilfe von Hydraulikzylindern (22) oder ähnlichen Einrichtungen derart gesteuert werden, daß sie arbeiten, wenn die Laufkatze (18) die Zone der Führungswirkung passiert.
  4. 4. Auslegerbockkran nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Turm oder Mast (21) des Krans, der fest auf einer Drehplattform befestigt ist, mit Hilfe eines oder mehreren Führungsseilen (20a) versteift wird, das oder die auf einer Seite des Turms oder Mast (21) oder auf allen Seiten außerhalb oder innerhalb angeordnet sind, wobei die Spannung derselben in Abhängigkeit vom Moment der wirkenden Belastungen gesteuert wird, so daß das Biegemoment und die Kräfte im Turm (21) oder Mast minimal werden, und wobei alle Führungsseile oder nur einige derselben aktiv gesteuert werden können.
  5. 5. Auslegerbockkran nach Anspruch 4, welcher nur einen vertikalen Mast aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Moment des Masts (21) mit Hilfe eines Rads oder eines Schuhs (21A) gedämpft wird, der auf eine obere Schiene drückt.
  6. 6. Auslegerbockkran nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Turm oder Mast (21) einen rechteckigen Querschnitt hat, der eine kleinere Seite in der Ebene des Führungsseils (20a) besitzt.
  7. 7. Auslegerbockkran nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung der Hydraulikzylinder (28) des Chassis derart gesteuert wird, daß unter normalen Bedingungen das Chassis horizontal bleibt und daß es sich bei einer Überlastung in Gegenrichtung neigt.






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