DE102004062515A1

DE102004062515A1 - Systemanordnung eines Hubwerkes, insbesondere für einen Containerkran zum Heben von Lasten und Verfahren zum Betrieb der Systemanordnung

Info

Publication number: DE102004062515A1
Application number: DE102004062515A
Authority: DE
Inventors: Rahim Gross
Original assignee: MAT Malmedie Antriebstechnik GmbH
Current assignee: MAT Malmedie Antriebstechnik GmbH
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2006-06-01

Abstract

Das Hubwerk hat zwei Motoren (1, 1'), die jeweils über Antriebswellen (2, 2'), Kupplungen (3, 3') mit angesetzten Bremsscheiben (4, 4') oder Bremstrommeln, Bremsen (14, 14') und über Getriebeeingangswellen (5, 5') mit einem Getriebe (6) verbunden sind. Das Getriebe (6) reibt über Getriebeausgangswellen (7, 7') und Kupplungen (8, 8') Seiltrommeln (9, 9') an. Die Seiltrommeln haben einen Seilzug (12, 12') mit angesetzten Bremsscheiben (10, 10') oder Bremstrommeln und Sicherheitsbremsen (11, 11'). Erfindungsgemäß hat das Hubwerk in den Antriebswellen (2, 2') Einrichtungen (13, 13'), die bei einer eine vorgesehene Last übersteigenden Überlast die Verbindung zwischen den Motoren (1, 1') und Getriebe (6) ganz oder teilweise trennen. Damit wird verhindert, dass der Antrieb durch die Überlast ganz oder teilweise zerstört wird.

Description

Die Erfindung betrifft die Systemanordnung von Bauteilen und -gruppen in Hubwerken von Containerkranen und ein Verfahren zum Betrieb der Systemanordnung.

Typische Hubwerke bestehen aus: Motor, Motorwelle, Kupplung, gegebenenfalls mit angebauter Bremsscheibe oder -trommel, Bremse, Getriebeeingangswelle, Getriebe, Getriebeausgangswelle, Kupplung, Seiltrommel mit Seilzug und angebauter Bremsscheibe oder -trommel und Sicherheitsbremse. Diese Anordnung kann in einem ein- oder mehrseitigen Getriebe oder in Kombination mehrerer Getriebe erfolgen.

Solche Hubwerke sind nach dem heutigen stand der Technik nicht ausreichend gegen Überlast gesichert. Insbesondere, wenn die zu hebende Last eingeklemmt ist, kann es zu erheblichen Überlasten kommen. Dabei wird die durch die Antriebsleistung aufgebrachte Last sogar zeitweise überschritten, wenn bei Auftreten der Verklemmung der oder die Motoren mit hoher Drehzahl durch eigene Schwungmasse viel Rotationsenergie gespeichert haben.

Stand der Technik sind Systeme, die durch Kraftmessungen und Torsionsspannungsmessung eine Reduzierung der Antriebsleistung des Motors einleiten. Jedoch führt auch hier die Zeitspanne, die von der Erfassung bis zur tat sächlichen Leistungsreduzierung benötigt wird, zu einer enormen Überlast.

In Ausnahmefällen werden spezifische Systeme zur Vermeidung von kritischen Betriebszuständen, deren -Ursache in einer Überlast liegt, mittels hydraulischer und/oder pneumatischer Nachgebesysteme unter Einsatz von Umlenkrollen im Seilzug durchgeführt. Des weiteren können auf elektronischer Basis Messungen (z. B. Drehmoment, Drehzahl, etc.) an verschiedenen Kraftübertragungswellen durchgeführt und über eine entsprechende Steuerung ausgewertet werden.

Diese Systeme führen im kritischen Lastfall zur Einleitung von Bremsvorgängen und Motorabschaltung.

Die wesentlichen Nachteile liegen zum einen in den hohen Kosten begründet, die sich durch aufwändige Hydrauliksysteme bzw. aufwändige Elektroniksteuerungen ergeben; zum anderen führt die Nichtentkoppelung von Motor und Getriebe bzw. deren Schwungmassen dazu, dass bei deren Abbremsung sich erheblich größere Lastspitzen als zulässig ergeben können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass bei einer verzögerten Reduzierung der Motorantriebsleistung eine Überlastung des Hubwerkes vermieden wird. Weiterhin soll ein Verfahren zum Betrieb der Anordnung geschaffen werden.

Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß Anspruch 1 und 13 und deren zugehörigen Unteransprüche gelöst und ist in der Zeichnung beispielhaft an einem zweiseitigen Getriebe dargestellt.
Das Hubwerk hat zwei Motoren (1, 1'), die jeweils über Antriebswellen (2, 2'), Kupplungen (3, 3') mit angesetzten Bremsscheiben (4, 4') oder Bremstrommeln, Bremsen (14, 14') und über Getriebeeingangswellen (5, 5') mit einem Getriebe (6) verbunden sind. Das Getriebe (6) treibt über Getriebeausgangswellen (7, 7') und Kupplungen (8, 8') Seiltrommeln (9, 9') an. Die Seiltrommeln haben einen Seilzug (12, 12') mit angesetzten Bremsscheiben (10, 10') oder Bremstrommeln und Sicherheitsbremsen (11, 11'). Erfindungsgemäß hat das Hubwerk in den Antriebswellen (2, 2') Einrichtungen (13, 13'), die bei einer eine vorgesehene Last übersteigenden Überlast die Verbindung zwischen den Motoren (1, 1') und den Seiltrommeln (9, 9') ganz oder teilweise trennen. Damit wird verhindert, dass der Antrieb durch die Überlast ganz oder teilweise zerstört wird. Mit der Trennung der Motoren (1, 1') von den Seiltrommeln (9, 9') durch die Einrichtungen (13, 13') werden einige oder alle Bremsen (11, 11', 14, 14') aktiviert, wodurch die zu hebende Last gehalten wird. Durch die Trennung der Motoren (1, 1') vom Getriebe (6) wird auch die Einleitung von kinetischer Restenergie nach einem Abschalten der Motoren (1, 1') in die Seiltrommeln (9, 9') verhindert. In weiteren, nicht dargestellten Ausführungsformen kann die Einrichtung (13, 13') auch innerhalb des Getriebes (6) oder vor den Seiltrommeln (9, 9') angeordnet sein.
Vorteilhaft ist die Ausführung nach Anspruch 4, bei der die Trennung nicht wieder selbständig hergestellt wird. Auf diese Weise wird ausgeschlossen, dass der Betreiber der Anlage ohne Sichtkontrolle der zu schützenden Aggregate den Betrieb wieder aufnimmt.
Je nach Sicherheitsstandard ist aber auch die Ausführung nach Anspruch 5 vorteilhaft, da hier unnötige Stillstandszeiten vermieden werden.
Ansprüche 6 und 7 bezeichnen als Aggregat eine Rutschkupplung, die in dieser Anordnung den Anspruch einer teilweisen Aufhebung der Verbindung Motor und Seiltrommel ideal gerecht wird, da sie im Rutschbetrieb einen Teil der Kraft weiter überträgt. Durch Betätigung einer nachgeschalteten lastseitigen Bremse gemäß Anspruch 7 kann hier der Überlastfall wieder zurückgenommen werden, die Rutschkupplung wieder in den Haftreibungszustand kommen und das Hubwerk sofort weiter betrieben werden.
Vorteil der Anordnung nach Anspruch 7 ist, dass durch die vollständige Trennung von Motor und Seiltrommel jegliche Überlast 100 ausgeschlossen werden kann.
Günstig ist die Ausführung nach Anspruch 9, bei dem die zum Stand der Technik gehörenden Betriebsbremsen (14, 14') und Sicherheitsbremsen (11, 11') die lastseitige Kraft aufnehmen, die von der Einrichtung (13) freigegeben werden. In diesem Zusammenhang ist die Ausführung nach Anspruch 13 ebenfalls vorteilhaft, da die überschüssige Motorleistung im Überlastfall reduziert wird.
Anspruch 13 ist eine weitere günstige Ausführung, da hier neben anderen Verzögerungsaggregaten auch eine Herabsetzung der Antriebsleistung des Motors (1, 1') zum schnellen Stillstand der Anordnung führt.
Anspruch 10 nutzt als Einrichtung (13) eine steuerbare Kupplung, bei der nicht die Einrichtung (13) selbst den Überlastfall erkennen muß und somit die Möglichkeit besteht, an jeder Stelle im Hubwerk die Überlast zu erkennen und per Signal an die Einrichtung (13) weiterzugeben.
Anspruch 15 umschreibt drei vorteilhafte Varianten, wie die Trennung zwischen Motor und Seiltrommel in Einrichtung (13) erfolgen kann. Eine mechanische Trennung hat den Vorteil, ohne jegliche Fremdenergie eigenständig zu arbeiten. Hydraulische Lösungen können hingegen auf geringen Bauvolumen und -grössen hohe Leistungsdichten erzielen, wodurch die Schwungmasse der Einrichtung (13) klein gehalten wird. Für die elektronische Weiterverwertung der in Aktion getretenen Einrichtung (13) ist aber auch eine elektrische Ausführung vorteilhaft, weil sie in direkter Weise ein Signal zur Trennung annimmt. Diese Ausführung ist in Zusammenhang mit Anspruch 10 vorteilhaft.
Insbesondere für die Nachrüstung bestehender Hubwerke ist die Integration des Überwachungssystems zur Erkennung von Überlastfällen innerhalb der Einrichtung (13) gemäß Anspruch 11 vorteilhaft. Diese Ausführung benötigt dann keine weiteren aufwendigen Nachrüstungen von weiteren Systemen an den bestehenden Hubwerken und kann somit autark wirken.
In vielen Hubwerken ist nach Stand der Technik ein Kontrollsystem zur Überwachung von Drehzahlanomalien der einzelnen An- und Abtriebseinheiten (Alle Aggregate von Motor (1, 1') bis Bremsscheibe (10, 10')) vorhanden, um eine Aktivierung der Sicherheitsbremsen (11, 11') bei Versagen eines der Aggregate zu ermöglichen. Dieses Versagen kann beispielhaft ein Bruch in den Antriebswellen (2, 2', 5, 5', 7, 7'), der Kupplungen (3, 3', 8, 8') oder im Getriebe (6) sein. In Anspruch 16 wird der Vorteil der Einrichtung (13) genutzt, dass sich bei dem Trennvorgang das Verhältnis der Drehzahlen von Motor (1, 1') und Antriebswelle (2, 2') zu den Drehzahlen aller der Einrichtung (13) folgenden Aggregate verändert. Diese Veränderung wird automatisch durch das Kontrollsystem zur Überwachung von Drehzahlanomalien erfasst und kann entsprechend zur Einleitung von Bremsvorgängen gemäß Anspruch 9 genutzt werden.
Die Ausführung nach Anspruch 14 ist vorteilhaft, weil sie mit der Integration des gebräuchlichen Bremssystems (4, 14, 4', 14') zwischen Motor und Seiltrommel eine kompakte und kostengünstige Bauart darstellt. Stand der Technik ist, dass solche Aggregate auch direkt mit einer integrierten Kupplung ausgeführt werden.

Claims

Systemanordnung eines Hubwerkes, insbesondere für einen Containerkran zum Heben von Lasten, mit einem Getriebe (6) und einem Motor (1), dessen Antriebswelle (2) mit einer Getriebeeingangsseite (5) verbunden ist, und die Getriebeausgangsseite (7) mit einer Seiltrommel (9) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Motor und Seiltrommel (9) eine Einrichtung (13) vorgesehen ist, durch die bei Überlast die Verbindung zwischen Motor (1) und Seiltrommel (9) ganz oder teilweise lösbar ist.
Systemanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (13) zwischen Motor (1) und Getriebeeingangsseite angeordnet ist.
Systemanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (13) innerhalb des Getriebes (6) oder zwischen Getriebe (6) und Seiltrommel (9) angeordnet ist.
Systemanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf Überlast ansprechende Einrichtung (13) eine Kupplung ist, die zur vollständigen oder teilweisen Trennung der Verbindung des Motors (1) und des Getriebes (6) ohne selbständig die ganz oder teilweise getrennte Verbindung wieder herzustellen, ausgebildet ist.
Systemanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf Überlast ansprechende Einrichtung (13) eine Kupplung ist, die zur vollständigen oder teilweisen Trennung der Verbindung zwischen Motor (1) und Getriebe (6) und zur vollständigen oder teilweisen Herstellung der getrennten Verbindung ausgebildet ist.
Systemanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf Überlast ansprechende Einrichtung (13) eine Rutschkupplung ist.
Systemanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf Überlast ansprechende Einrichtung (13) eine Trennkupplung ist.
Systemanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf Überlast ansprechende Einrichtung (13) eine, vorzugsweise einstellbare, Bremse oder Rutschkupplung ist, die bei Überschreiten ihrer Haltekraft zur Übertragung eines reduzierten Drehmoments im Gleitreibungszustand ausgebildet ist.
Systemanordnung nach Anspruch 1, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (13) zur Reduzierung der Kräfte eine oder mehrere Bremsen hat (14, 14', 11, 11').
Systemanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf Überlast ansprechende Einrichtung (13) eine durch Überlastsignal steuerbare Kupplung ist.
Systemanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überwachungssystem für das maximal zulässige Überlastmoment mechanisch und/oder elektronisch und/oder hydraulisch mit der Einrichtung (13) verbunden ist.
Systemanordnung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (13) zum Schutz gegen Überlast mit einer integrierten Bremse verbunden ist.
Verfahren zum Betrieb der Systemanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine zusätzliche Einrichtung die Kräfte an der Einrichtung nach Auftreten des Gleitreibungszustandes mindestens soweit reduziert werden, dass der Haftreibungszustand wieder erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig oder nach Auftreten einer Überlast zusammen mit der Wirkung der Einrichtung zur Reduzierung der Kräfte die Antriebsleistung des Motors herabgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, das die Trennung zwischen Motor und Getriebe mechanisch, hydraulisch, elektrisch oder in Kombination miteinander erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösung einer oder mehrerer Bremsen anhand von Drehzahlmessungen und Auswertung von Drehzahlunterschie den an den verschiedenen Kraftübertragungswellen oder an den mit diesen Wellen verbundenen Aggregaten initiiert wird.