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Die Erfindung betrifft eine Ballastiervorrichtung für einen Kran, insbesondere einen Mobilkran mit einem am Kran montierbaren Ballastrahmen und wenigstens einer am Ballastrahmen angelenkten und gegenüber dem Ballastrahmen bewegbaren Grundplatte zur Aufnahme ein oder mehrere Ballastplatten.
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Krane, insbesondere Mobilkrane, benötigen ab gewissen Lastmomenten ein ausreichendes Gegenwicht. Bei Mobilkranen wird dieses mittels einer Ballastiervorrichtung am Kranoberwagen, insbesondere der Drehbühne, montiert. Dazu umfasst die Ballastiervorrichtung einen Ballastrahmen, der über geeignete Verbindungsstellen an der Drehbühne aufgehängt wird. Ballastplatten können auf ein oder mehreren am Ballastrahmen befestigten Grundplatten gestapelt werden.
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Je höher das Gegengewicht desto größer wird die zulässige Traglast. Ein weiterer Einflussfaktor ist der Abstand der Ballastierung zur aufgenommenen Last bzw. zum Auslegersystem, d.h. eine Vergrößerung des Abstandes der Ballastierung zum Auslegersystem erhöht das wirkende Gegenmoment.
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Der Drehradius des Oberwagens wird durch die äußeren Kanten des Aufbaus bestimmt, wobei aus den obigen Gründen häufig Teile der Ballastiervorrichtung den Drehradius definieren. Folglich wird in der Praxis auch vom Ballastradius gesprochen. Die vorgenannte Verlagerung des Ballastschwerpunktes optimiert zwar die Wirkung des Gegengewichtes, führt jedoch zu einer nachteiligen Vergrößerung des Ballastradius. Auf kleinen und engen Baustellen kann der Drehbereich des Oberwagens durch Störkanten eingeschränkt sein, die Wahrscheinlichkeit dafür steigt mit zunehmendem Ballastradius. Bisherige Lösungen sehen beispielsweise eine Linearverschiebung der Ballastaufnahme vor, um den Abstand des Schwerpunktes gegenüber dem Auslegersystems zu vergrößern. Dadurch wird jedoch in gleicher Weise der Heck- bzw. Ballastradius erhöht. Bekannt sind auch drehbare bzw. schwenkbare Ballastaufnahmen. Bei allen bisher bekannten Lösungen muss jedoch stets eine erhebliche Vergrößerung des Drehradius in Kauf genommen werden. Wünschenswert ist daher eine Schwerpunktverlagerung des Ballastes ohne nennenswerte Vergrößerung des Ballastradius.
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Aus der
DE 39 15 771 A1 ist eine Gegenlastanordnung für Auslegerkrane bekannt. Die
DE 11 2010 003 966 T5 zeigt einen leichtgewichtigen Hochleistungsrohrverleger mit einer Ballastiervorrichtung.
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Die vorliegende Erfindung setzt sich daher zum Ziel, eine neuartige Ballastiervorrichtung aufzuzeigen, die die vorgenannten Probleme zu überwinden weiß.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ballastiervorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ausgehend von einer gattungsgemäßen Ballastiervorrichtung, bei der die Grundplatte schwenkbar am Rahmen angelenkt ist, wird nunmehr erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Grundplatte um wenigstens zwei vertikale Schwenkachsen gegenüber dem Ballastrahmen verschwenkbar an diesem zu lagern. Diese neuartige Schwenkkinematik ermöglicht es, den Schwerpunkt der Ballastierung derart zu verlagern, sodass dieser zu einer Erhöhung der zulässigen Traglast führt, dabei jedoch nur eine geringfügige Vergrößerung des Ballastradius in Kauf genommen werden muss. Durch die zumindest doppelschwenkbare Anordnung der Grundplatte am Ballastrahmen besteht die Möglichkeit, die Grundplatte gegenüber dem Ballastrahmen zunächst um eine vertikale Achse zu verschwenken, gleichzeitig jedoch auch eine von der Schwenkbewegung unabhängige Drehbewegung um die eigene Achse auszuführen. Dadurch lassen sich ein oder mehrere Grundplatten in vorteilhafter Weise von einer seitlichen Position am Rahmen nach hinten verschwenken und weiterhin entsprechend drehen, sodass durch deren Ausrichtung der resultierende Drehradius nicht unnötig vergrößert wird.
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Gemäß der Erfindung ist es beispielsweise möglich, die Grundplatte mittels wenigstens eines Hebels am Ballastrahmen anzulenken. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Hebel vorzugsweise einerseits schwenkbar am Ballastrahmen und mit dem anderen Ende schwenkbar an der Grundplatte angelenkt ist. Dadurch lässt sich die Grundplatte zusammen mit dem Hebel einerseits gegenüber dem Ballastrahmen verschwenken und andererseits gegenüber dem Hebel um eine weitere vertikale Schwenkachse drehen.
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Von Vorteil ist es ebenfalls, dass die Grundplatte durch wenigstens einen weiteren Hebel mit dem Ballastrahmen verbunden ist. Auch dieser Hebel kann vorzugsweise schwenkbar am Ballastrahmen und andererseits schwenkbar mit der Grundplatte verbunden sein. Der wenigstens eine weitere Hebel dient als Führungsmittel um die auszuführende Schwenk- und Drehbewegung der Grundplatte vorzugeben.
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Die Anlenkpunkte der wenigstens zwei Hebel liegen am Ballastrahmen und/oder der Grundplatte versetzt zueinander. Beispielsweise können die beiden Hebel versetzt zueinander am Ballastrahmen angelenkt sein, insbesondere derart, sodass sich unterschiedliche Abstände der Anlenkpunkte zur Oberwagenmittelachse ergeben. Ferner können die Hebel ebenfalls versetzt zueinander an der Grundplatte angelenkt sein. Beispielsweise in Längsrichtung der Grundplatte zueinander versetzt, idealerweise ist der erste Hebel am in Fahrtrichtung gesehen vorderen Bereich der Grundplatte angelenkt ist, während der zweite Hebel dazu versetzt am hinteren Bereich der Grundplatte angelenkt ist.
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Durch diese Schwenk- bzw. Hebelkinematik kann es besonders bevorzugt sein, dass die Grundplatte von einer Position seitlich neben der Drehbühne in eine Position in Fahrtrichtung gesehen hinter der Drehbühne verschwenkbar ist, wobei die Längsachse der Grundplatte währenddessen vorzugsweise von einer parallel zur Fahrzeugmittelachse liegenden Lage in eine nahezu quer zur Fahrzeugmittelachse liegende Lage übergeht. Beispielsweise wird die Längsachse der Grundplatte in der jeweiligen Stellung an die jeweilige Kante/Seite des Ballastrahmens platzsparend angelegt. Vorteilhaft ist eine Schwenkbewegung des ersten Hebels um einen Winkelbereich von etwa 80° bis 130°, bevorzugt 90° bis 120°, idealerweise um etwa 110°.
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Die Grundplatte und/oder die auf der Grundplatte aufzunehmenden Ballastplatten können an der dem Ballastrahmen zugewandten Seite ein oder mehrere Aussparungen aufweisen. Diese Aussparungen bieten der Hebelkinematik den benötigten Freiraum für die Ausführung der Schwenk- und Drehbewegungen. Auch kann dadurch der Abstand zwischen Grundplatte und Ballastrahmen weiter reduziert werden.
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Die Verstellbewegung der Grundplatte kann beispielsweise über ein oder mehrere Verstellantriebe erfolgen. Besonders geeignet ist ein Linearantrieb, insbesondere ein Hydraulikzylinder, der mittelbar oder unmittelbare wenigstens einen Hebel verlagert und dadurch die Schwenk- und Drehbewegung hervorruft.
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Eine besondere Ausführungsform der Erfindung zeigt eine Ballastiervorrichtung mit wenigstens zwei schwenkbaren Grundplatten, die vorzugsweise auf gegenüberliegenden Seiten des Ballastrahmens an diesem angelenkt sind. Idealerweise sind die wenigstens zwei schwenkbaren Grundplatten über separate Verstellantriebe betätigbar, vorteilhafterweise über getrennte Linearantriebe, insbesondere Hydraulikzylinder. Besonders bevorzugt ist es wenn beide Verstellantriebe über eine gemeinsame Koppelplatte am Ballastrahmen montiert sind. Während der Verstellbewegung hervorgerufene Kräfte werden dadurch über die gemeinsame Koppelplatte in den Ballastrahmen eingeleitet. Bei entsprechender Orientierung der Verstellantriebe können sich die eingeleiteten Kräfte gegenseitig aufheben, d.h. insbesondere dann wenn die Linearbewegung der Verstellantriebe entgegengesetzt verläuft. Die Verstellantriebe sind dazu weiterhin bevorzugt synchron betätigbar.
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Neben der erfindungsgemäßen Ballastiervorrichtung betrifft die vorliegende Erfindung zudem einen Kran, insbesondere einen Mobilkran mit wenigstens einer Ballastiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die zuvor genannten Vorteile und Eigenschaften gelten damit uneingeschränkt für den erfindungsgemäßen Mobilkran.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:
- 1: eine perspektivische Draufsicht auf die an der Drehbühne befestigte erfindungsgemäße Ballastiervorrichtung;
- 2: eine perspektivische Detailansicht der erfindungsgemäßen Ballastiervorrichtung;
- 3: eine Draufsicht auf die Ballastiervorrichtung gemäß 1 in einer Grundstellung;
- 4: eine Darstellung der Ballastiervorrichtung gemäß 3 mit verlagertem Schwerpunkt;
- 5: eine Prinzipskizze der Ballastiervorrichtung mit verlagertem Schwerpunkt und
- 6: die Prinzipskizze der 5 in der Grundstellung.
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1 zeigt eine perspektivische Draufsicht auf die erfindungsgemäße Ballastiervorrichtung 10, die an der Drehbühne 40 über den Ballastrahmen 20 montiert ist. Am Ballastrahmen 20 selbst sind zwei Grundplatten 30, 30' schwenkbar befestigt, die zur Aufnahme von jeweils zwei nebeneinander liegenden Ballastplattenstapeln 31, 32 dienen.
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Die Darstellung der 2 zeigt die von der Drehbühne 40 demontierte Ballastiervorrichtung 10 mit dem Ballastrahmen 20 sowie den beiden nicht ballastierten Grundplatten 30, 30'. Der Ballastrahmen 20 kann zusammen mit der Verstellwinde 24 eine gemeinsame Transporteinheit bilden. Obere und untere Verbindungspunkte 25, 25' dienen zur Verbolzung des Ballastrahmens an der Drehbühne 40 eines Mobilkrans.
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Die Grundplatten 30, 30' sind als biegesteife Rahmen ausgeführt. Sie bestehen beispielsweise jeweils aus einer Deckelplatte 33 und einer Bodenplatte 34, die deckungsgleich sind und durch die Stützen 35 beabstandet zueinander fixiert sind. In dem dazwischen liegenden Hohlraum kann eine frei zu definierende Füllung eingebracht sein, wodurch sich noch während der Konstruktionsphase das Eigengewicht der gesamten Einheit aus Ballastrahmen 20 und Grundplatten 30, 30' variabel festlegen lässt und so für den Transport und den Betrieb optimierbar ist.
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Erfindungsgemäß sind beide Grundplatten 30 über siegelbildliche Hebelmechaniken schwenkbar am Ballastrahmen 20 angelenkt. Jede Grundplatte 30, 30' ist über einen vorderen Hebel 22 sowie einen hinteren Hebel 23 mit dem Ballastrahmen um vertikale Schwenkachsen schwenkbar verbunden. Eine Schwenkbewegung der Grundplatte gegenüber dem Ballastrahmen 20 wird über die vertikale Schwenkachse A erreicht, die den ersten Hebel 22 schwenkbar mit dem Ballastrahmen 20 verbindet. Eine Drehbewegung der Grundplatte 30 wird durch die um die vertikale Drehachse B drehbare Lagerung des ersten Hebels 22 an der Grundplatte 30 erreicht. In ähnlicher Weise ist der zweite Hebel 23 montiert, der entsprechend gegenüber dem Ballastrahmen um die Achse C verschwenkbar und gegenüber der Grundplatte 30 um die Achse D verdrehbar ist.
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Die eingesetzte Hebelkinematik erlaubt eine genaue Ausrichtung und Positionierung des Ballastes ausschließlich über die verbaute Mechanik, d.h. aufgrund der definierten Hebelverhältnisse und Position der jeweiligen Anlenkpunkte. Die Verstellung des Ballastes erfordert somit keine Regelung bzw. aufwendige Steuerung zur Positionierung, sondern es wird lediglich ein entsprechender Stellantrieb zur Betätigung der Hebelkinematik benötigt.
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Die Stellung des Ballastes bzw. der Grundplatten 30, 30' wird über eine geeignete Sensorik erfasst und beispielsweise einer Lastmomentbegrenzung des Krans bzw. der Kransteuerung mitgeteilt.
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Das Ziel dieser besonderen Kinematik ist es, eine effiziente Verstellung des Ballastradius zu erreichen, insbesondere dahingehend, dass eine Schwerpunktverlagerung des Ballastes erreicht wird, ohne jedoch eine deutliche Vergrößerung des Heckradius des Mobilkrans in Kauf nehmen zu müssen. Insbesondere soll das Verhältnis zwischen Ballastradius und Schwerpunktradius optimiert werden.
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Zunächst sollen nochmals die Grundzüge der Hebelkinematik anhand der 3 bis 6 erläutert werden. Jede Grundplatte 30, 30' ist über zwei Hebel 22, 23 mit dem Ballastrahmen 20 verbunden. Dabei wird ein vorderer Hebel 22 eingesetzt, der mit dem Ballastrahmen 20 als auch mit der Grundplatte 30, 30' um vertikale Achsen A, B schwenkbar verbunden ist. Ergänzend ist ein hinterer Hebel 23 vorgesehen, der ebenfalls schwenkbar sowohl mit dem Ballastrahmen 20 als auch mit der Grundplatte 30, 30' schwenkbar verbunden ist.
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3 zeigt die Grundstellung der Ballastiervorrichtung 10, in der beide Grundplatten 30, 30' seitlich neben dem Ballastrahmen anliegen. Zur Verlagerung des Schwerpunktes werden beide Grundplatten 30, 30' nach hinten hinter die Drehbühne 40 verschwenkt, wie dies etwa die 4 und 5 zeigen. Dazu wird der vordere Hebel 22 um den Winkel α um etwa 110° nach außen geschwenkt. Die damit verbundene Zwangsbewegung der Grundplatte 30, 30' verlagert diese in eine hinter der Drehbühne 40 liegende Position. Bei dieser Schwenkbewegung wird die Grundplatte 30, 30' nicht nur gegenüber dem Ballastrahmen 20 verschwenkt, sondern gleichzeitig durch die verschiedenen Hebellängen bzw. die unterschiedlichen Anlenkpunkte um die eigene Achse gedreht, um zum einen den Gesamtschwerpunkt der Ballastierung soweit wie möglich zu verschieben, die Grundplatte 30, 30' jedoch möglichst platzsparend hinter der Drehbühne 40 unterzubringen.
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In der 3 ist zum einen der Schwerpunktradius S1 eingezeichnet, der durch den Schwerpunkt S der aufgenommenen Ballastplatten gebildet wird. Darüber hinaus ist der Drehradius R1 eingezeichnet, der sich in der Grundstellung der 3 durch die beiden äußeren Eckpunkte 34, 34' der Grundplatten 30, 30' ergibt.
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Der Kerngedanke der Erfindung besteht nun darin, eine Vergrößerung des Schwerpunktradius S bei möglichst wenig veränderten Ballastradius R zu erreichen. Dazu muss der zur Drehmitte zeigende Ballast (3) möglichst weit nach hinten verlagert werden. Die Stellung der Ballastiervorrichtung 10 mit vergrößerten Schwerpunktradius S2 ist in den 4, 5 dargestellt. Insgesamt ist erkennbar, dass die Kinematik der beiden Hebel 22, 23 eine Bewegung der zu Beginn parallel zur Drehbühne stehenden Ballastplatten 30, 30' nach hinten sowie nach außen bewirkt. Der neue, nur verhltnismäßig wenig vergrößerte Ballastradius R2 wird nun durch die Eckpunkte 33, 33' der Ballast- und Grundplatten 30, 30' definiert. Der Schwerpunktradius S2 ist jedoch deutlich vergrößert. Beispielsweise erlaubt das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel eine Ballastradiusverschiebung um etwa 1,1m, während eine Schwerpunktverschiebung um insgesamt 1,9m erzielt wird. Dadurch wird deutlich, in welchem vorteilhaften Verhältnis beide Radiusänderungen stehen. Der entscheidende Vorteil besteht somit darin, dass die Vergößerung des Drehradius nicht linear mit der Vergrößerung des Radius für den Schwerpunkt des Ballastgewichs zusammenhängt.
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Angetrieben werden die Grundplatten 30, 30' durch jeweils einen Hydraulikzylinder 41, der die vorderen Lenker 22 der beiden Grundplatten 30, 30' ansteuert. Durch diese vorgegebene Bewegung des ersten Hebels 22 wird die Grundplatte 30, 30' durch den zweiten Hebel 23 geführt und folgt so zwangsweise der konstruktiv festgelegten Bahn. Durch eine gemeinsame Koppelplatte der beiden Zylindereinheiten 41 lässt sich der größte Teil der Verstellkräfte neutralisieren, da diese Kräfte bei der Betätigung der beiden Grundplatten 30, 30' entgegen wirken.
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Die Montage und Demontage des Ballastrahmens 20 kann sowohl nach dem aktuellen Stand der Technik mit zwei Ballastierzylindern 50 erfolgen, jedoch auch mit einer Kombination aus drei miteinander gekoppelten Zylindern 50, 51. Des Weiteren existiert eine Art Neutralstellung für die Ballastiervorrichtung 10, in welcher diese montiert und transportiert werden kann. Diese Neutralstellung zeichnet sich durch eine besonders günstige Gesamtschwerpunktposition aus.
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Ferner ist die Ballastiervorrichtung 10 nicht nur in den beiden gezeigten Grundplattenstellungen betreibbar, sondern ein Kranbetrieb kann ebenfalls durch ein oder mehrere Zwischenstellungen ermöglicht werden.
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In den hier dargestellten Ausführungsformen sind zwar Grundplatten für den Ballast mit zwei Ballaststapeln gezeigt. Das gleiche System wäre aber auch mit einer Grundplatte möglich, die nur einen Stapel mit Ballastplatten trägt.
