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Mobile Hebegeräte zum Anheben schwerer Lasten, wie beispielsweise Werkzeugmaschinen, Druckerpressen, werden von der Anmelderin seit Jahrzehnten erfolgreich am Markt vertrieben. Diese Hebegeräte haben einen Hydraulikzylinder an dem eine Hebelasche befestigt ist und eine handbetätigte Hydraulikpumpe. Der Hydraulikzylinder und die Hydraulikpumpe sind in einem Gestell zusammengefasst.
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Wenn man ein solches Hebegerät mit seiner Hebelasche unter der zu hebenden Last positioniert, dann kann diese Last durch Betätigen der manuellen Hydraulikpumpe angehoben werden. Bei größeren Lasten müssen mehrere solcher Hebegeräte eingesetzt werden, wenn die Last gleichmäßig an allen Stellen angehoben werden soll oder die Tragkraft eines Hebegeräts nicht ausreicht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Hebegerät im Hinblick auf Handhabbarkeit, Einsetzbarkeit und Arbeitssicherheit noch weiter zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Hydraulikpumpe von einem Elektromotor angetrieben wird. Dadurch ist es möglich, die Last unabhängig von der physischen Kraft des Bedieners anzuheben. Gleichzeitig kann sichergestellt werden, dass durch eine geeignete Drehmomentbegrenzung des Elektromotors oder über hydraulische Druckbegrenzungsventile keine zu schweren Lasten mit einem Hebegerät angehoben werden. Somit ist auf einfache Weise die Einsetzbarkeit, aber auch die Betriebssicherheit des mobilen Hebegeräts deutlich verbessert worden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass Mittel zur Erfassung einer Position des Hydraulikzylinders vorgesehen sind. Diese Mittel zur Erfassung der Position des Hydraulikzylinders können als Drehwinkelsensor oder als magnetisches System zur Erfassung der Umdrehungen ausgebildet sein, die den Drehwinkel oder die Anzahl der Umdrehungen einer nach dem Verdrängungsprinzip arbeitenden Hydraulikpumpe oder des Elektromotors erfassen. Alternativ ist es auch möglich, dass die Position des Hydraulikzylinders direkt, zum Beispiel über induktive oder magnetoinduktive Abstands- oder Wegsensoren oder einen Seilzugsensor erfasst wird.
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Unabhängig vom Wirkprinzip der Mittel zur Erfassung der Position des Hydraulikzylinders ist es auf diese Weise möglich, den Hub mehrerer zur Anhebung einer Last eingesetzter Hebegeräte miteinander zu vergleichen und zu synchronisieren. Dadurch ist sichergestellt, dass alle zum Heben einer Last eingesetzten Hebegeräte den gleichen Hub ausführen. Dadurch wird die Last parallel angehoben, ein Kippen oder Verkanten der Last wird ausgeschlossen. Außerdem ist sichergestellt, dass die verschiedenen Hebegeräte auch bei unterschiedlicher Belastung gleichmäßig ein- und ausfahren.
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Wenn nämlich eines der Hebegeräte einen unzulässig großen Anteil der Gesamtlast tragen würde, dann öffnet ein Überdruckventil im Hydraulikteil des Hebegeräts, so dass der Hydraulikzylinder etwas absinkt und infolgedessen die anderen Hydraulikzylinder eine entsprechend höhere Last übernehmen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Hydraulikzylinder als doppelt wirkender Hydraulikzylinder ausgebildet. Dadurch ist es möglich, das Heben und Senken der Last für jedes der eingesetzten Hebegeräte aktiv zu steuern. In Folge dessen ist auch beim Absenken der Last sichergestellt, dass die Last nicht kippt, sondern gleichmäßig abgesenkt wird. Des Weiteren wird eine bessere Lastverteilung innerhalb der verschiedenen Hebegeräte erreicht.
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Um die Handhabung der erfindungsgemäßen mobilen Hebegeräte weiter zu verbessern, ist vorgesehen, dass der Elektromotor von einem wiederaufladbaren Akkumulator, bevorzugt Lithium-Ionen-Akkumulator, mit elektrischer Energie versorgt wird. Dadurch wird ein Netzanschluss der mobilen Hebegeräte entbehrlich und die Hebegeräte können überall, unabhängig von einem Stromnetz betrieben werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist ein Steuergerät vorgesehen, welches den Elektromotor in Abhängigkeit von den Signalen einer Fernbedienung und/oder den Ausgangssignalen der Mittel zur Erfassung einer Position des Hydraulikzylinders ansteuert. Dadurch ist es möglich, über eine Fernbedienung, die drahtgebunden oder drahtlos sein kann, den Hydraulikzylinder um einen definierten Betrag ein- oder auszufahren. durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Mittel zur Erfassung der Position des Hydraulikzylinders, kann eine Positionsregelung durchgeführt werden, so dass der vorgegebene hub mit großer Genauigkeit erreicht wird.
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Um den Einsatz der erfindungsgemäßen mobilen Hebegeräte noch weiter zu vereinfachen und das Arbeiten mit diesen Hebegeräten noch sicherer zu machen ist weiter vorgesehen, dass mehrere Hebegeräte von einer Fernbedienung gesteuert werden. Dann nämlich ist es möglich, beispielsweise an den vier Ecken einer Maschine vier autarke erfindungsgemäße Hebegeräte anzuordnen und mit einer Fernbedienung alle Hebegeräte anzusteuern. Dies erlaubt zusammen mit den Positionsregelungen der erfindungsgemäßen Hebegräte ein gleichmäßiges Anheben der Maschine. Dadurch wird ein Verkippen der Last vermieden.
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Um sicherzustellen, dass wenn die Kraftangriffspunkte der Hebelaschen an einer Maschine unterschiedlich hoch sind, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Hebelaschen mit einer sehr geringen Kraft von unten an die zu hebende Last gefahren werden. Nachdem die Hebelaschen sich in Anlage an der Last befinden, werden die individuellen Positionen der Hydraulikzylinder als Nullpunkt des Hebevorgangs in den Steuergeräten der Hebegeräte abgespeichert. Dieser Vorgang des Anfahrens erfolgt mit einem solch geringen hydraulischen Druck, dass die Last dadurch nicht angehoben wird.
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Erst wenn in einem zweiten Schritt über die Fernbedienung das Steuersignal zum Anheben der Last erfolgt, wird der volle Betriebsdruck auf die Hydraulikzylinder auf eine Kammer des Hydraulikzylinders beaufschlagt und infolgedessen die Last angehoben. Wenn nun alle beteiligten Hebegeräte, ausgehend von ihrem individuellen Nullpunkt, den gleichen Hub ausgeführt haben, dann ist sichergestellt, dass erstens alle Hebegeräte annähernd die gleiche Last aufnehmen und zweitens die Last parallel und ohne zu verkanten angehoben wird.
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Dieser Vorgang des Anfahrens eines individuellen Nullpunkts der Hebelaschen aller beteiligten Hebegeräte wird als Synchronisieren vor Beginn des Hebevorgangs bezeichnet. Während des Hebevorgangs wird eine weitere Synchronisierung dahingehend vorgenommen, dass alle Hebegeräte den gleichen Hub ausführen. Diese Synchronisierung erfolgt während des eigentlichen Hubs und auch beim Erreichen der Endposition der Hydraulikzylinder, wenn die Last vollständig angehoben wurde.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zum Heben schwerer Lasten mit Hilfe von mindestens zwei mobilen Hebegeräten, wobei die mobilen Hebegeräte jeweils mit einem Hydraulikzylinder, einer Hydraulikpumpe und Mitteln zur Erfassung einer Position des Hydraulikzylinders ausgestattet sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Hydraulikpumpe oder der Elektromotor, welcher die Hydraulikpumpe antreibt in Abhängigkeit von den Signalen einer Fernbedienung und/oder den Ausgangssignalen der Mittel zur Erfassung einer Position des Hydraulikzylinders angesteuert wird.
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Dadurch ist es möglich, eine Last mit Hilfe mehrerer Hydraulikzylinder gleichmäßig anzuheben, so dass die zu hebende Last nicht kippt und außerdem alle Hebegeräte in erster Näherung gleich belastet werden.
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In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass vor dem Heben der schweren Last, die an den Hydraulikzylindern angebrachten Hebelaschen in Anlage an die zu hebende Last gebracht werden und die dabei von den Hydraulikzylindern eingenommenen Positionen als Referenzpunkte für die Steuerung des anschließenden Hebevorgangs herangezogen werden. Bei zu hebenden Lasten sind die Kraftangriffspunkte für die Hebelaschen der Hebegeräte nicht immer auf der gleichen Höhe angebracht, so dass bis zum Beginn des eigentlichen Hebevorgangs die Hydraulikzylinder der verschiedenen Hebegeräte unterschiedlich weit ausgefahren werden müssen.
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Wenn dieser Vorgang vor dem eigentlichen Heben mit geringem Arbeitsdruck in den Hydraulikzylindern erfolgt, werden auf diese Weise die Hebelaschen der Hydraulikzylinder in Anlage an die zu hebende Last gebracht, ohne dass die Last des eigentlichen Hebevorgangs schon dahingehend stattfindet, dass die Last vertikal angehoben wird und die Lastverteilung vergleichmäßigt wird.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Hebevorgang weggesteuert und/oder kraftgesteuert erfolgen. Durch eine Kraftsteuerung ist es möglich, die Last so auf die verschiedenen Hebegeräte zu verteilen, dass keines der Hebegeräte überlastet wird.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
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Zeichnung
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Es zeigen:
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1 eine isometrische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hebegeräts mit drahtgebundener Fernbedienung,
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2 einen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel gemäß 1,
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3 bis 5 verschiedene Konfigurationen mehrerer zum Heben einer Last eingesetzter erfindungsgemäßer Hebegeräte,
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6 ein Hydraulikplan eines erfindungsgemäßen Hebegeräts.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hebegeräts 1 mit einer drahtgebundenen Fernbedienung 3 isometrisch dargestellt. Das Hebegerät 1 umfasst ein Gestell 5, einen Hydraulikzylinder 7 und eine an dem Hydraulikzylinder 7 befestigte Hebelasche 9. Die Hebelasche 9 kann in verschiedenen Positionen an dem Hydraulikzylinder 7 befestigt werden, je nachdem in welcher Höhe die Kraftangriffspunkte an der zu hebenden Last (nicht dargestellt) vorhanden sind. An dem Gestell 5 sind zwei Füße 11 befestigt, die für einen sicheren Stand des Hebegeräts auch bei voller Belastung sorgen. An dem Gestell 5 sind ein Hydraulikaggregat, ein Steuergerät und eine Energieversorgung in Form eines Akkumulators 13 angeordnet. Das Hydraulikaggregat, umfassend zwei elektrisch angetriebene Verdrängerpumpen, einen Vorratsbehälter sowie verschiedene Schaltventile, und das Steuergerät werden in 1 von einer Abdeckung 15 verdeckt.
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Der Akkumulator 13 kann als handelsüblicher Lithium-Ionen-Akkumulator mit einer Betriebsspannung von 14,4 V und einer Speicherkapazität von beispielsweise 2,2 Amperestunden, wie sie von Akkuschraubern oder anderen Handwerkzeugen bekannt sind, ausgeführt sein. Eine Ladestation für den Akkumulator 13 ist in 1 nicht dargestellt.
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Die Arbeit mit dem erfindungsgemäßen Hebegerät 1 ist denkbar einfach. Um eine Last anheben zu können, wird die Hebelasche 9 unterhalb eines geeigneten Kraftangriffspunkts an der zu hebenden Last positioniert. Anschließend wird über die Fernbedienung 3 der Hydraulikzylinder 7 etwas ausgefahren, so dass die Hebelasche 9 von unten in Anlage an den vorgesehenen Kraftangriffspunkt an der zu hebenden Last gelangt. Anschließend beginnt der eigentliche Hebevorgang, indem der Hydraulikzylinder 7 über die Fernbedienung 3 so weit ausgefahren wird, bis die Last um den gewünschten Hubweg angehoben wurde. Diese Vorgehensweise ist auch bereits mit üblichen und im Handel erhältlichen Hebegeräten mit manueller Hydraulikpumpe möglich. Allerdings ist es dazu erforderlich, dass der Arbeitsdruck für den Hydraulikzylinder 7 von einer Handpumpe aufgebracht wird, so dass hierfür eine Person erforderlich ist. Diese Person kann natürlich nicht gleichzeitig auch den eigentlichen Hebevorgang einer schweren und großen Maschine überwachen, da sie sich in unmittelbarer Nähe zu dem Hebegerät 1 befinden muss, um die Hydraulikpumpe zu betätigen. Somit wird durch den elektrohydraulischen Antrieb des erfindungsgemäßen Hebegeräts schon eine wesentliche Arbeitserleichterung und eine Erhöhung der Arbeitssicherheit erreicht. Der Bediener des Hebegeräts 1 kann mit ausreichendem Sicherheitsabstand zu der zu hebenden Last über die Fernbedienung 3 die Last anheben und gleichzeitig den Hebevorgang beobachten und im Falle eventuell eintretender unerwarteter Situationen den Hebevorgang auch abbrechen.
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In 2 ist das Hebegerät 1 gemäß 1 im Längsschnitt dargestellt. Gleiche Bauteile werden mit gleichen Bezugszeichen versehen und es gilt das bezüglich 1 Gesagte entsprechend.
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Der Hydraulikzylinder 7 ist als doppelt wirkender Hydraulikzylinder ausgebildet. Der erste Arbeitsraum 41, welcher zum Anheben der Last in seinem Volumen vergrößert wird, ist in der 2 nicht sichtbar, da er zwischen dem oberen Ende einer festinstallierten Kolbenstange 17 und einer Kopfplatte 19 gebildet wird. In der in 2 dargestellten untersten Position des Hydraulikzylinders sitzt die Kopfplatte 19 auf dem oberen Ende der feststehenden Kolbenstange 17 auf, so dass das Volumen des ersten Arbeitsraums 41 in dieser Position gleich null ist.
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Eine erste Förderleitung über die der erste Arbeitsraum 41c mit Hydrauliköl versorgt wird ist in 2 mit dem Bezugszeichen 21 versehen. Ein zweiter Arbeitsraum 23 des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 7 wird über eine zweite Förderleitung 25 mit Hydrauliköl versorgt. Der zweite Arbeitsraum 23 wird in radialer Richtung außen von einem Zylinderrohr 27 und innen von der Kolbenstange 17 begrenzt. Da doppelt wirkende Hydraulikzylinder 7 seit langem zum Stand der Technik gehören, wird auf eine detaillierte konstruktive Beschreibung des Hydraulikzylinders 7 an dieser Stelle verzichtet.
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Wichtig ist jedoch darauf hinzuweisen, dass die Hebelasche 11 nur mittelbar an dem Hydraulikzylinder 7 angeordnet ist und eine Linearführung zwischen dem Gestell 5 und dem bewegbaren Teil des Hydraulikzylinders 7 vorgesehen ist, so dass der Hydraulikzylinder 7 keine Querkräfte, die aus der zu hebenden Last resultieren, aufnehmen muss.
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In 2 sind links des Hydraulikzylinders 7 ein Vorratsbehälter 29 für die Hydraulikflüssigkeit sowie verschiedene Ventile angeordnet. Des weiteren sind ein Elektromotor 31, der bevorzugt als elektronisch oder mechanisch kommutierter Gleichstrommotor ausgebildet ist, ein Getriebe 33 und eine Hydraulikpumpe 35 dargestellt. Die verschiedenen Hauptkomponenten, nämlich der Hydraulikzylinder 7, der Vorratsbehälter 29, und die Hydraulikpumpen 35 sind über eine sogenannte Ventilplatte 38, in der verschiedene Ventile angeordnet sind, miteinander verbunden.
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Des Weiteren ist in 2 noch ein Steuergerät 37 sichtbar, das die Ausgangssignale der nicht dargestellten Mittel zu Erfassung der Position des Hydraulikzylinders auswertet und den Elektromotor 31 ansteuert.
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Der Elektromotor 31 kann beispielsweise als elektronisch kommutierter DC-Motor ausgebildet sein. In diesem Fall ist ohnehin in dem Elektromotor 31 ein Drehwinkelsensor vorhanden, der erfindungsgemäß auch zur Erfassung der Position des Hydraulikzylinders 7 eingesetzt werden kann. Dies ist deshalb möglich, weil die Hydraulikpumpe 35 als Verdrängerpumpe ausgebildet ist, so dass abhängig von der Zahl der Umdrehungen, welche der Elektromotor 31 ausgeführt hat, das Volumen des ersten Arbeitsraums 41 und/oder des zweiten Arbeitsraums 23 des Hydraulikzylinders 7 ermittelt werden kann. In Abhängigkeit davon kann dann auch die Position des Hydraulikzylinders 7 bzw. der Hebelasche 9 ermittelt werden.
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Diese Berechnungen werden von dem Steuergerät 37 ausgeführt und für eine erfindungsgemäße Positionsregelung der Hebelasche 9 bzw. des Hubs des Hydraulikzylinders 7 eingesetzt. Selbstverständlich können auch andere Mittel zur Erfassung der Position des Hydraulikzylinders eingesetzt werden. Es ist beispielsweise denkbar, dass direkt an dem Hydraulikzylinder ein Seilzugsensor eingesetzt wird oder an der Welle der Hydraulikpumpe ein Drehwinkelsensor angeordnet wird. Da die Position des Hydraulikzylinders 7 nur mit einer vergleichsweisen geringen Genauigkeit erfasst werden muss, sind sehr viele handelsübliche und auch kostengünstige Positionssensoren einsetzbar.
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An dem in 2 linken Ende des Gestells 5 ist eine Rolle 39 vorgesehen, welche es ermöglichen, das erfindungsgemäße Hebegerät 1 an den Einsatzort zu rollen.
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Durch den erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Antrieb der Hebegeräte 1 und die erfindungsgemäße Positionsregelung der Hebegeräte ist es möglich, mit einer Fernbedienung 3 mehrere Hebegeräte anzusteuern und gleichzeitig sicherzustellen, dass die zu hebende Last gleichmäßig von den eingesetzten Hebegeräten 1 angehoben wird.
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In der 3 ist eine erste Konfiguration dargestellt, bei der zwei baugleiche Hebegeräte 1 über eine gemeinsame Fernbedienung angesteuert werden. Der Datenaustausch zwischen der Fernbedienung 3 sowie den Hebegeräten 1 erfolgt drahtgebunden über Leitungen. Alternativ ist es natürlich auch möglich, eine drahtlose Kommunikation zwischen den Hebegeräten 1 und der Fernbedienung 3 aufzubauen. Weil die Steuerungen der einzelnen Hebegeräte und der Fernbedienung unabhängig von der Zahl der eingesetzten Hebegeräte arbeiten müssen, ist der Einsatz eines Bussystems, wie zum Beispiel ein CAN-Bus, zur Informationsübermittlung und geräteinternen Kommunikation hilfreich. Auch dieses Bussystem kann drahtgebunden oder drahtlos arbeiten.
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Es ist aus der 3 ganz offensichtlich, dass durch das Einsetzen zweier baugleicher Hebegeräte 1 die zu hebende Last verdoppelt werden kann. Gleichzeitig wird sichergestellt ist, dass beide Hebegeräte einen gleichgroßen Hubweg ausführen und somit die zu hebende Last (nicht dargestellt) gleichmäßig angehoben wird.
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In den 4 und 5 sind weitere Konfigurationen mit drei bzw. vier Hebegeräten 1 und jeweils einer Fernbedienung 3 dargestellt.
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Der in 6 dargestellte Schaltplan zeigte eine Variante bei der erste Arbeitsraum 41 und der zweite Arbeitsraum 23 des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 7 jeweils an eine eigene Hydraulikpumpe 35.1 und 35.2 angeschlossen sind.
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Die hydraulische Verschaltung beider Hydrauklikpumpen 35.1 und 35.2 ist wie folgt:
Die Saugseiten der Hydraulikpumpen 35.1 und 35.2 sind über Saugleitungen 43.1 und 43.2 mit den Vorratsbehältern 29 verbunden. Über Förderleitungen 21 und 25 fördern die Hydraulikpumpen 35.1 und 35.2 Hydraulikfluid in die Arbeitsräume 41 oder 23. Von den Förderleitungen 21, 25 zweigen Entlastungsleitungen 45 mit einem steuerbaren Druckbegrenzungsventil 47 ab. Bei geöffnetem Druckbegrenzungsventil 47 wird das von der Hydraulikpumpe 35 geförderte Hydraulikfluid wieder in den Vorratsbehälter 29 zurückgeführt.
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In beiden Förderleitungen 21, 25 sind Rückschlagventile 49 vorgesehen, deren Funktion aus dem Schaltplan hervorgeht. Das Rückschlagventil 49.6 ist durch eine mit der Förderleitung 21 verbundenen Hilfsleitung 51 entperrbar, so dass immer dann, wenn in der Förderleitung 21 ein hoher Druck herrscht, das Rückschlagventil 49.6 entsperrt ist und in Folge dessen der zweite Arbeitsraum 23 drucklos ist. Selbstverständlich wäre es auch möglich, den doppeltwirkenden Hydraulikzylinder 7 mit einer Pumpe 35 zu versorgen. Dazu müsste der Schaltplan etwas geändert werden. Da solche Schaltungen hinlänglich bekannt sind, wird auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet.
