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Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung zum Greifen und Heben von Gegenständen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Greifvorrichtung zum Greifen und Heben von Mastsegmenten eines Gittermastkrans. Derartige Gittermastkrane werden üblicherweise zerlegt in Mastsegmente auf Lastfahrzeugen wie bspw. Tiefladern an ihren jeweiligen Einsatzort gebracht und dort unter Mitwirkung bspw. eines Autokranes abgeladen und zusammengesetzt. Die genannten Mastsegmente können ca. 12 m lang sein und zeigen üblicherweise einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt mit einer Seitenlänge von 2–4 m. Um ein derartiges Mastsegment von dem Tieflader abladen zu können, ist es nach dem Stand der Technik erforderlich, das abzuladende Mastsegment am Hebegeschirr des Autokranes anzuhängen. Dazu werden in der Regel von einem Mitarbeiter entsprechende Seile oder Ketten an hierfür vorgesehenen Ösen am Mastsegment befestigt. Der Mitarbeiter muss dabei auf das Mastsegment steigen, um die Seile oder Ketten befestigen zu können. Nachfolgend wird das Mastsegment mittels des Autokranes von dem Tieflader abgehoben und in der Regel auf der Erde abgelegt. Auch zum Lösen des Hebegeschirrs des Autokrans von dem Mastsegment ist die Mitwirkung eines Mitarbeiters erforderlich, der hierzu wiederum auf das Mastsegment steigen muss. Diese Vorgehensweise ist einerseits mühsam und zeitaufwendig und andererseits mit erheblichen Risiken für den mitwirkenden Mitarbeiter verbunden. Insbesondere bei Regen oder Minustemperaturen besteht in Folge von Nässe oder Vereisung die Gefahr des Ausrutschens auf dem Mastsegment und damit eine beträchtliche Sturzgefahr. Darüber hinaus ist das Verletzungsrisiko im Fall eines Sturzes durch die metallischen Streben und Vorsprünge des Mastsegments hoch.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die das schnelle und sichere Entladen von Mastsegmenten eines Gittermastkrans ermöglicht. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Greifvorrichtung mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.
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Die erfindungsgemäße Greifvorrichtung zum Greifen und Heben von Gegenständen weist eine Offenstellung auf, in welcher ein zu greifender Gegenstand nicht gegriffen wird. Daneben weist die Greifvorrichtung eine Greifstellung, in welcher ein zu greifender Gegenstand gegriffen wird. Darüber hinaus ist ein Betätigungselement vorhanden, welches unter Einwirkung mindestens der auf die Greifvorrichtung wirkenden Schwerkraft auf eine Überführung der Greifvorrichtung von der Offenstellung in die Greifstellung hinwirkt. Eine Verriegelungsvorrichtung hält in verriegeltem Zustand entgegen der Wirkung der Schwerkraft die Greifvorrichtung in der Offenstellung. Dabei kann die Verriegelungsvorrichtung dadurch entriegelt werden, dass die Einwirkung der auf mindestens die Greifvorrichtung wirkenden Schwerkraft auf das Betätigungselement temporär verringert wird.
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Mit anderen Worten führt die Einwirkung der Schwerkraft auf mindestens die bspw. an einem Autokran hängende Greifvorrichtung ohne weitere Maßnahmen dazu, dass diese ständig mittels des Betätigungselementes in der Greifstellung gehalten wird. Damit wäre es einerseits schwierig, mit der Greifvorrichtung einen zu greifenden Gegenstand zu fassen; andererseits könnte ein derartiger Gegenstand nach dem Absetzen am Bestimmungsort nicht losgelassen werden. Hier setzt die Wirkung der Verriegelungsvorrichtung an, welche die Greifvorrichtung bedarfsgerecht in ihrer Offenstellung hält. Der erste Fall einer derartigen verriegelten Offenstellung besteht darin, dass die Greifvorrichtung auf einen zu greifenden Gegenstand aufgesetzt wird und diesen mindestens teilweise umfasst. Ein Umfassen des zu greifenden Gegenstandes wäre in einer Greifstellung der Greifvorrichtung nicht möglich. Um den Gegenstand nun greifen und anheben zu können, muss die Verriegelungsvorrichtung nachfolgend entriegelt werden. Hierzu genügt es nach der Lehre der Erfindung, die Einwirkung der von dem Gewicht der Greifvorrichtung herrührenden Schwerkraft auf das Betätigungselement temporär zu verringern oder ganz aufzuheben. Typischerweise genügt hierzu das Absetzen der Greifvorrichtung auf dem zu greifenden Gegenstand. Dadurch, dass nun die Entriegelung der Verriegelungsvorrichtung bewirkt wird, kann die Greifvorrichtung bei einem Anheben und damit bei einem erneuten Belasten des Betätigungselementes in die Greifstellung übergehen, so dass der zu greifende Gegenstand angehoben und an seinen Bestimmungsort gebracht werden kann. Das Absenken der Greifvorrichtung mit dem gegriffenen Gegenstand am Bestimmungsort führt in Verbindung mit der neuerlichen Entlastung des Betätigungselementes beim Absetzen erfindungsgemäß dazu, dass die Greifvorrichtung in ihre Offenstellung übergeht, in welcher sie nachfolgend durch die Verriegelungsvorrichtung fixiert wird. Damit wird der abgesetzte Gegenstand freigegeben und ein weiterer Gegenstand kann in der oben dargestellten Weise gegriffen werden.
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Die erfindungsgemäße Greifvorrichtung hat also den besonderen Vorteil, dass das Fassen und Loslassen eines zu greifenden Gegenstandes praktisch vollautomatisch erfolgt. Dabei wird das Umschalten zwischen ”Fassen” bzw. ”Greifen” und ”Freigeben” allein durch die ohnehin durch das Anheben und Absetzen von Lasten bewirkten Lastwechsel auf die Greifvorrichtung bewirkt. Der zeitraubende und riskante Einsatz von Personal an exponierten Stellen wird überflüssig. Ferner gestattet es die Erfindung, auf den Einsatz zusätzlicher Aktuatoren oder Steuerungselemente praktisch vollständig zu verzichten, so dass eine kostengünstige, einfach zu installierende und darüber hinaus ausgesprochen wartungsfreundliche Greifvorrichtung zur Verfügung gestellt wird.
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Bei dem Betätigungselement kann es sich insbesondere um einen zweiseitigen Hebel handeln, an dessen erster Seite die auf mindestens die Greifvorrichtung wirkende Schwerkraft angreift und an dessen zweiter Seite ein Greifelement angeordnet ist. An der genannten ersten Seite des Hebels kann beispielsweise ein Seil oder eine Kette eines Hebegeschirres eines Autokranes befestigt sein, so dass die gesamte Greifvorrichtung praktisch an dem als Hebel ausgeführten Betätigungselement hängt. An der zweiten Seite des Hebels kann das Greifelement angeordnet sein, das zum Erfassen des zu greifenden Gegenstandes vorgesehen ist.
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Insbesondere kann es sich bei dem zu hebenden Gegenstand um ein Mastsegment eines Gittermastkranes handeln. Das Greifelement kann dann in seiner Form an eine Längsstrebe eines Mastsegmentes eines Gittermastkranes angepasst sein. Da derartige Längsstreben üblicherweise als Stahlrohre ausgeführt sind, kann das Greifelement an seinem zum Greifen vorgesehenen Bereich einen Innenradius aufweisen, welcher dem Außenradius der zu greifenden Längsstrebe entspricht. Zur Schonung der Lackierung der Längsstrebe kann dabei der Bereich des Greifelementes, das mit der Längsstrebe in mechanischen Kontakt tritt, mit einer Polsterung, bspw. einem Vlies- oder Gummistreifen versehen sein.
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Die Verriegelungsvorrichtung kann eine Kulisse aufweisen. Dabei kann ein in einer Kulissennut laufender Zapfen im verriegelten Zustand innerhalb der Kulissennut gehalten werden und sich in entriegeltem Zustand außerhalb der Kulissennut befindet. Dabei kann der Zapfen mit dem Betätigungselement fest verbunden sein und durch seine Führung in der Kulissennut die Bewegung des Betätigungselementes in der gewünschten Weise einschränken, also verriegeln bzw. entriegeln. Auch der Fall, dass anstatt des Zapfens Nut bzw. das die Nut aufweisende Bauteil fest mit dem Betätigungselement verbunden ist, ist denkbar. Das Halten des Zapfens in der Kulissennut kann bspw. dadurch erfolgen, dass er aufgrund der wirkenden äußeren Kräfte – insbesondere aufgrund der auf die Greifvorrichtung wirkenden Gewichtskraft – in einer Biegung der Nut fixiert verbleibt. Dadurch, dass der Zapfen in entriegeltem Zustand – also in demjenigem Zustand, in welchem die Greifvorrichtung die zu greifende Last trägt – sich außerhalb der Nut befindet und damit nicht von einer Kraft beaufschlagt wird, kann die mechanische Beanspruchung der Kulisse gering gehalten werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung Greifvorrichtung weist die Greifvorrichtung einen Rahmen aus 4 Traversen auf. Dabei kann der Rahmen recheckig ausgebildet sein; an den Ecken des Rechtecks kann sich jeweils ein Betätigungselement befinden. Auf diese Weise wird eine im Raum stabile Lage des zu greifenden Gegenstandes wie z. B. ein Mastsegment eines Gittermastkrans erreicht.
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Dadurch, dass mindestens eine der Traversen längenverstellbar ist, wird die Möglichkeit geschaffen, die Greifvorrichtung an die Geometrie unterschiedlichster zu greifenden Gegenstände anzupassen.
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Zum Führen der Greifvorrichtung über den zu greifenden Gegenstand können an den Traversen Führungselemente angeordnet sein. Hierdurch kann eine Zentrierung der Greifvorrichtung gegenüber der zu hebenden Last erreicht werden, was die Handhabung wesentlich erleichtert. In einer vorteilhaften Doppelwirkung können die Führungselemente dabei in der Weise ausgebildet sein, dass sie auch als Standfüße zum Abstellen der Greifvorrichtung in nicht benutztem Zustand dienen können.
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Wenn mindestens zwei der verwendeten Verriegelungsvorrichtungen in der Weise miteinander verbunden sind, dass sie gemeinsam betätigt werden, kann erreicht werden, dass die Fehleranfälligkeit der gesamten Vorrichtung verringert wird. Die genannte Maßnahme hat die Wirkung, dass für die miteinander verbundenen Verriegelungselemente zuverlässig ständig der selbe Verriegelungszustand bestehen bleibt. Alternativ kann die Zuverlässigkeit der Vorrichtung auch dadurch erhöht werden, dass für alle verwendeten Betätigungselemente eine gemeinsame Verriegelungsvorrichtung verwendet wird.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figur näher erläutert.
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Es zeigt:
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1 in einer perspektivischen Darstellung eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung,
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2 einen Querschnitt durch die in der 1 gezeigte Anordnung,
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3 in einer perspektivischen Ansicht die Greifvorrichtung 1 in geschlossener Stellung,
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4 einen Querschnitt durch die Anordnung aus Mastsegment und Greifvorrichtung in geschlossener Stellung, und
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5 als Figurenserie beginnend mit 5.1 in einer sequentiellen Detaildarstellung das Zusammenwirken der Verriegelungsvorrichtung mit dem Betätigungselement.
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1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung 1. Die Greifvorrichtung 1 ist dabei in ihrer Offenstellung auf einem Mastsegment 2 eines Gittermastkranes abgelegt. Das Mastsegment 2 hat einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt und weist die vier Längsstreben 6 auf. Die Greifvorrichtung 1 ist auf dem Mastsegment 2 abgelegt und besteht im Wesentlichen aus den Quertraversen 8 und den Längstraversen 7, welche im vorliegenden Beispiel in der Art eines Rechtecks angeordnet sind. An den Ecken des Rechtecks befinden sich in der Art zweiseitiger Hebel gelagerte Betätigungselemente 3. Die Betätigungselemente 3 sind drehbar um die Drehpunkte A an den Quertraversen 8 gelagert. Nicht dargestellt in 1 sind Seile bzw. Ketten, an welchen die Betätigungselemente 3 im Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingehängt sind. Gut erkennbar aus 1 ist, dass die Greifvorrichtung 1 in ihrer Offenstellung auf dem Mastsegment 2 abgelegt ist.
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2 ist ein Querschnitt durch die in der 1 gezeigte Anordnung, wobei die Schnittebene im Wesentlichen vertikal zu den Längsstreben 6 verläuft und sich im Bereich eines Paares von Betätigungselementen 3 befindet. Gut erkennbar in 2 ist die Ausbildung der Quertraverse 8 als längenverstellbare Einheit in der Art einer Teleskop-Anordnung, was das Greifen von Mastsegmenten unterschiedlichster Dimensionen ermöglicht. Ebenfalls gut erkennbar in 2 ist die Verriegelungsvorrichtung 4, die in der gezeigten Position die Greifvorrichtung 1 in ihrer Offenstellung verriegelt, so dass diese entweder leicht seitlich über die Längsstreben des Mastsegments 2 geführt oder von diesen abgenommen werden kann, so dass ein Greifen oder auch ein Absetzendes Mastsegments 2 möglich ist. Ebenfalls gut erkennbar in 2 ist die Anpassung der Innenradien der Greifelemente 5 an die Außenradien der Längsstreben 6, wodurch eine gleichmäßige Druckverteilung auf den Längsstreben 6 erreicht wird, wenn diese angehoben werden.
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3 zeigt wiederum in einer perspektivischen Ansicht die Greifvorrichtung 1 in geschlossener Stellung. Die in 3 verwendeten Bezugszeichen entsprechen denjenigen aus den 1 und 2.
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In 4 ist in analoger Weise wie in 2 ein Querschnitt durch die Anordnung aus Mastsegment 2 und Greifvorrichtung 1 in geschlossener Stellung gezeigt. Gut erkennbar in 4 ist, dass die Verriegelungsvorrichtungen in dieser Stellung die Betätigungselemente 3 in der Weise freigegeben haben, dass die Greifelemente 5 nunmehr die Längsstreben 6 des Mastsegments 1 umfassen können. Ein Anheben und Handhaben des Mastsegments 2 wird damit möglich. Ergänzt in 4 sind die beiden Hebeseile 10, mit denen die Greifvorrichtung 1 beispielsweise am Ausleger eines Autokrans angehängt sein kann. Dabei ist der 4 zu entnehmen, dass die Richtung der Hebeseile 10 im Wesentlichen der Hauptkraftrichtung entspricht, entlang der die Kraft zum Heben des Mastsegments 2 mit der Greifvorrichtung 1 verläuft. Hieraus ergibt sich die vorteilhafte Wirkung, dass im belasteten Fall die Quertraverse 8 nahezu kräftefrei ist, so dass sie entsprechend leicht ausgelegt werden kann.
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Die Figurenserie 5 zeigt beginnend mit 5.1 in einer Detaildarstellung das Zusammenwirken der Verriegelungsvorrichtung 4 mit dem Betätigungselement 3. Das Betätigungselement 3 ist dabei in bereits gezeigter Weise drehbar an der Quertraverse 8 angeordnet. Ebenfalls erkennbar in 5 ist, dass an dem Betätigungselement 3 ein Nocken 14 angeordnet ist, der temporär in der Nut 11 der um die Drehachse B gelagerten Kulisse 12 geführt wird. Das Führungselement 9 dient der Führung der Greifvorrichtung über das Mastsegment 2 und daneben in einer vorteilhaften Doppelwirkung als Standfuß. In 5.1 ist die Greifvorrichtung 1 in ihrer Offenstellung verriegelt. Durch die Wirkung der Hebekette 10 wird ein Drehmoment in Richtung des Pfeils C auf das Betätigungselement 3 ausgeübt. Diesem Drehmoment wirkt die Gestaltung der Nut 11 dahingehend entgegen, dass der Nocken 14 an der gezeigten Position verharrt und auf diese Weise die Greifvorrichtung 1 offen hält. Wenn nun in diesem Zustand die offene Greifvorrichtung 1 beispielsweise auf ein Mastsegment 6 abgesetzt wird und sich die Hebekette 10 entspannt, dreht sich die Richtung des Drehmoments auf das Betätigungselement 3 aufgrund dessen geometrischer Gestaltung unter Einwirkung der Schwerkraft in Richtung des Pfeils D um, so dass der Nocken 14 in der Nut 11 nach rechts unten in die in 5.2 dargestellte Position bewegt wird, wo er ein weiteres Öffnen des Betätigungselements 3 zunächst stoppt. Ein neuerliches Anspannen des Hebeseils 10 führt dazu, dass der Nocken sich in der Nut 11 etwas nach oben bewegt und sich die Kulisse 12 unter Einwirkung der Schwerkraft etwas in Richtung des Pfeils E dreht, bis sie in ihrem unteren Teil an der Quertraverse 8 anschlägt und wie in 5.3 dargestellt in dieser Stellung verbleibt. Daraufhin kann der Nocken 14 die Nut 11 nach oben hin verlassen und die Greifvorrichtung 1 ist entriegelt. In der Folge dreht sich das Betätigungselement 3 wie in 5.4 dargestellt unter Einfluss der Schwerkraft der Greifvorrichtung 1 in Richtung des Pfeils C, so dass das Greifelement 5 den zu greifenden Gegenstand umfassen und anheben kann. Somit kann der zu hebende Gegenstand gegriffen und an den gewünschten Ort gebracht werden. Beim Absetzen des Gegenstands entspannen sich die Hebeketten 10 wieder und wiederum unter dem Einfluss der Schwerkraft dreht sich das Betätigungselement 3 in Richtung des Pfeils D, so dass der Nocken 14 wieder in die Nut 11 der Kulisse 12 eintritt und beim weiteren Entspannen der Hebeketten 10 die Nut 11 in Richtung der in 5.5 dargestellten Position durchwandert. Dabei verkippt der Nocken 14 aufgrund der Führung durch die Nut 11 die Kulisse 12 in Richtung des Pfeils Z bis zu dem Punkt, an welchem sie unter dem Einfluss der Schwerkraft auf sie ohne eine Zwangsführung des Nockens 14 in der Nut von selbst in Z-Richtung weiterkippen würde. Sobald der Nocken 14 die in 5.6 gezeigte Position erreicht hat, ist die Greifvorrichtung 1 maximal geöffnet. Ein neuerliches Anspannen der Hebeketten 10 würde nun dazu führen, dass der Nocken 14 wieder die in 5.1 dargestellte Position erreicht und die Kulisse 12 in aus der oben bekannten Weise die Greifvorrichtung 1 in ihrer Offenstellung verriegelt. Damit kann die Greifvorrichtung 1 problemlos von dem zu greifenden Gegenstand abgehoben werden und ein neuer Gegenstand kann gegriffen werden. Im vorliegenden Beispiel wurden die Drehmomente auf die Kulisse 12 und auch das Betätigungselement 3 praktisch ausschließlich durch die geometrische Gestaltung der Kulisse 12 und des Betätigungselements 3 in Zusammenwirkung mit der Wirkung der Schwerkraft erreicht. Es ist daneben auch denkbar, sowohl die Kulisse 12 als auch das Betätigungselement 3 unter Einwirkung einer anderen Kraft, wie beispielsweise einer Federkraft, zu bewegen oder die Wirkung der Schwerkraft mit einer entsprechend eingestellten Federkraft zu unterstützen.
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Nicht in 5 dargestellt ist ein Verbindungselement wie bspw. eine gemeinsame Achse, durch welche die Drehbewegung der Kulisse 12 auf eine weitere, einem zweiten Betätigungselement zugeordnete Verriegelungsvorrichtung übertragen wird, um die Synchronizität der beiden Verriegelungsvorrichtungen sicherzustellen.
