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Die Erfindung betrifft einen Kran mit wenigstens einer Vorrichtung zum Ermitteln des wirksamen Gegengewichts des Krans, mit wenigstens einer Aufnahme zum Aufnehmen wenigstens eines Gegengewichtkörpers, wenigstens einer Kopplung, die dazu eingerichtet ist, die Aufnahme schwenkbar mit dem weiteren Gefüge des Krans zu koppeln, und wenigstens einem Widerlager, das dazu eingerichtet ist, den Schwenkbereich der Aufnahme zu begrenzen.
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Bei aus dem Stand der Technik bekannten Kranen stellt wenigstens ein Gegengewicht ein Moment zur Verfügung, das der vom Kran getragenen Last entgegenwirkt. Das anliegende Gegengewicht trägt dabei wesentlich zur Standsicherheit des Krans bei.
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Die bei Kranen verwendeten Lastmomentbegrenzungen bzw. Lastmomentbegrenzungsvorrichtungen oder -verfahren verwenden die Größe des wirksamen Gegengewichts bzw. die wirksame Masse und den entsprechenden wirksamen Hebelarm bei Berechnungen zur Standsicherheit des Krans.
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Im Hinblick auf die Standsicherheit offenbart die JP H09- 86 878 A beispielsweise eine Vorrichtung zum Detektieren des Gegengewichts an einem Kran, um bei einer leichten Lasterhöhung eindeutig zu erkennen, ob zusätzliche Last aufgenommen wurde. Falls die aufgenommene Last, die an einer Stützvorrichtung anliegt, ein vorgeschriebenes Gesamtgewicht überschreitet, wird der Schwerpunkt des Gegengewichts zu einem weiter hinten liegenden Abschnitt eines den Drehpunkt der Vorrichtung bildenden Drehgestells, verlagert.
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Zudem ist bekannt, dass der Kranfahrer oder eine sonstige Bedienperson die zur Durchführung der Lastmomentsbegrenzung erforderlichen Daten manuell eingibt.
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Dabei kommt es vor, dass unbeabsichtigte Fehlereingaben auftreten. Beispielsweise kann dies während des Aufrichtens eines langen Auslegers eines Krans passieren. Beim Durchführen von Kranarbeiten mittels eines bereits eingerichteten Krans wird im Gegensatz zum Vorgang des Aufbaus des Krans nicht der gesamte Schwebeballast benötigt und es kann vorkommen, dass ein hinreichend großer Ballast auf dem Oberwagen zum Balancieren ausreichend ist. Zur Erhörung des vom vorhandenen Ballast auf den Kran ausgeübten Moments kann der Kranfahrer beispielsweise Ballastplatten vom Oberwagen des Krans abnehmen und auf den Schwebeballast auflegen. Nach dem Aufrichten des Krans kann der Schwebeballast abgenommen werden und der Kran nur noch mit dem Oberwagenballast arbeiten. Allerdings ist es hierbei wichtig, die vorher umgestapelten Ballastplatten wieder auf den Kranoberwagen zurückzulegen. Gemäß einem anderen Beispiel kann die Kransteuerung ein fehlerhaftes, zu großes Gegengewicht gespeichert haben. In diesem Fall könnte der Ausleger zu weit aufgewippt werden, was auch zu einem nach hinten Kippen des Krans führen könnte.
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Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung bereitzustellen, die insbesondere selbstständig das wirksame Gegengewicht ermitteln kann. Eine Aufgabe der Erfindung kann somit darin gesehen werden, Fehlereingaben bei der Einstellung der Lastmomentbegrenzung bzw. bei der Einstellung des Gegengewichts zu vermeiden bzw. die manuelle Eingabe eines Kranfahrers oder einer sonstigen Bedienperson zumindest einer Gegenprüfung bzw. Plausibilitätsprüfung zu unterziehen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung kann darin gesehen werden, eine vollständig autark arbeitende Einrichtung bereitzustellen, die Eingaben durch den Kranfahrer bzw. durch eine sonstige Bedienperson überflüssig macht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kran mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Demnach ist ein Kran vorgesehen, bei dem in und/oder an wenigsten einem Widerlager wenigstens eine Kraftmesseinrichtung vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, die von der Aufnahme in das Widerlager eingeleitete Kraft zu ermitteln.
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Vorteilhafterweise kann so auch ohne Einwirken eines Kranfahrers ermittelt werden, welches Gegengewicht auf dem Kran montiert ist. Bei zusätzlicher manueller Eingabe des Gegengewichts kann mit Hilfe des ermittelten Werts eine Plausibilitätsprüfung durchgeführt werden und damit die Zuverlässigkeit einer auf Grundlage des Gegengewichts durchführbaren Lastmomentbegrenzung verbessert werden.
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In einer bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass die Kraftmesseinrichtung eine insbesondere hydraulische Zylinder-Kolben-Vorrichtung umfasst. Die Zylinder-Kolben-Vorrichtung kann dabei in tangentialer Richtung bezogen auf die Schwenkrichtung der Aufnahme orientiert sein. Bei der Ausführung als hydraulische Zylinder-Kolben-Vorrichtung können vorteilhafterweise bereits am Kran vorhandene hydraulischem System-Komponenten wenigstens zum Teil zur Ausführung der Erfindung genutzt werden. Die hydraulische Zylinder-Kolben-Vorrichtung kann hierbei an der Aufnahme oder alternativ dazu statt an der Aufnahme an dem restlichen Gefüge des Krans so angeordnet sein, dass die Aufnahme in wenigstens einer Position über die Zylinder-Kolben-Vorrichtung an dem restlichen Gefüge des Krans abgestützt ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass wenigstens eine Feder vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, die Kolbenstange wenigstens teilweise in den Zylinder einzudrücken. Die Feder kann somit dazu dienen, den Zylinderraum mit einem bestimmten Systemdruck von beispielsweise 30 bar dauerhaft vorzuspannen. Der Druck im Zylinderraum kann gegen die Feder arbeiten. Das Vorspannen des Systems kann den Vorteil bringen, dass das System stets mit ausreichend Öl gefüllt ist. Es kann sich nicht einfach im Lauf der Zeit und beispielsweise aufgrund von Leckagen leeren und somit die Funktionsweise der Vorrichtung beeinträchtigen. Fernerhin schafft die Feder einen Ausgleich, wenn sich ein kalter und/oder mit kaltem Öl gefüllter Zylinderraum erwärmt. So ist die Gefahr des Überdrucks im Zylinderraum, der den Zylinder zerstören kann, vermieden. Ein möglicher Hubweg des Kolbens und/oder Federweg der Feder kann hierbei beispielsweise 20mm betragen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass der Zylinderraum des Zylinders mit einem Systemdruck von 10-50 bar, insbesondere von 20-40 bar und weiter insbesondere von 30 bar +/- 5 bar vorgespannt ist.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Rückfluss eines Druckmediums aus dem Zylinder über ein Rückschlagventil absperrbar ist. Das Rückschlagventil sorgt dabei dafür, dass innerhalb der Zylinder-Kolben-Vorrichtung ein Anstieg des Hydraulikdrucks erfolgen kann, welcher mittels der Kraftmesseinrichtung ermittelbar bzw. messbar ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist ferner denkbar, dass die Kraftmesseinrichtung als Druckmesser zum Messen des Drucks innerhalb des Zylinders ausgebildet ist. Es kann ferner vorgesehen sein, dass eine Kranregelung /-steuerung vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, aus dem gemessenen Druck das wirksame Gegengewicht zu berechnen. Hierzu kann die Kranregelung /-steuerung auf verschiedene Größen wie die Anzahl der Widerlager, die geometrischen Verhältnisse am Kran, wie die auftretenden Hebelarme, Abstände und Lagen der Schwerpunkte sowie beispielsweise auf die Federkonstante der Feder zurückgreifen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung kann ferner vorgesehen sein, dass eine Sicherheitseinrichtung vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, den maximalen Druck im Messkreis auf insbesondere 400 bar zu begrenzen. Hierdurch ist es möglich, etwaige Beschädigungen des Messkreises zu vermeiden bzw. ihnen vorzubeugen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung kann vorgesehen sein, dass die Kolbenstange an ihrer Auflagefläche ballig ausgeführt ist. Hierdurch wird ein Verkanten bzw. Blockieren der Kolbenstange während der Rotationsbewegung der Aufnahme um die beispielsweise als Bolzen ausgeführte Kopplung verhindert und die Messgenauigkeit der Vorrichtung dadurch verbessert.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind anhand der in den Figuren beispielhaft gezeigten Ausführungen erläutert. Dabei zeigen:
- 1: eine perspektivische Teilansicht des Stahlbaus des Oberwagens eines erfindungsgemäßen Krans;
- 2a: eine schematische Detailansicht eines erfindungsgemäßen Krans in Seitenansicht (hier ist nur die rechte Aufnahme gezeigt);
- 2b: eine schematische Detailansicht eines erfindungsgemäßen Krans in Draufsicht; und
- 3: eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Krans.
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1 zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Krans 10 mit einer Vorrichtung zum Ermitteln des wirksamen Gegengewichts, welches an dem Kran 10 vorgesehen ist. Hierbei ist eine Aufnahme 2 mit dem restlichen Gefüge des Krans 10 gekoppelt, die dazu ausgebildet ist, einen oder mehrere in 2a gezeigten Gegengewichtskörpers 3 aufzunehmen. Die Aufnahme 2 kann hierbei als Ballastpalette 2 bezeichnet werden und wenigstens einen horizontalen Bodenabschnitt umfassen, auf den die Gegengewichtskörper 3 ablegbar sind und wenigstens einen dazu im Wesentlichen rechtwinklig angeordneten Halteabschnitt, der den Bodenabschnitt und die darauf positionierbaren Gegengewichtskörper 3 an dem restlichen Gefüge des Krans 10 hält.
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Im oberen Bereich der Aufnahme 2 kann eine Kopplung 5 zum schwenkbaren Koppeln der Aufnahme 2 mit dem weiteren Gefüge des Krans 10 vorgesehen sein. Die Kopplung kann einen Bolzen 5 an der Aufnahme 2 oder an dem Kran 10 umfassen, um den die Aufnahme 2 drehbar mit dem Kran 10 gekoppelt ist.
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In einem insbesondere von dem Bolzen 5 beabstandeten Bereich des Krans 10 oder der Aufnahme 2 ist wenigstens ein Widerlager 7 vorgesehen, das dazu eingerichtet ist, den Schwenkbereich der Aufnahme 2 zu begrenzen. In und/oder an dem Widerlager 7 kann eine Kraftmesseinrichtung 6 vorgesehen sein, die dazu eingerichtet ist, die von der Aufnahme 2 bzw. von den auf der Aufnahme 2 positionierten Gegengewichtskörpern 3 in das Widerlager 7 eingeleitete Kraft zu ermitteln bzw. zu messen.
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Ballastpaletten 2 können sowohl links als auch rechts an dem Oberwagen 1 des in 1 gezeigten Krans 10 angeordnet sein. Die Gegengewichtskörper 3 können als Gegengewichtsplatten 3 ausgebildet und/oder auf den Ballastpaletten 2 aufstapelbar sein. Hierbei ist es möglich den Kran 10 selbst oder einen Hilfskran zum Positionieren der Gegengewichtsplatten 3 zu nutzen. Eine komplexe Hydraulikvorrichtung zum kranlosen Anheben von Gegengewichtsplatten 3 kann somit entfallen.
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Die Kraftmesseinrichtung 6 kann als hydraulische Zylinder-Kolben-Vorrichtung ausgebildet sein oder eine solche umfassen. Denkbar sind auch alternative Ausführungen, bei denen sonstige Kraftmesser wie beispielsweise Dehnungsmessstreifen im Bereich des Widerlagers 7 verbaut sind und die darin auftretenden Kräfte bzw. Spannungen erfassen können.
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2a zeigt, dass das Widerlager 7 im Wesentlichen unterhalb der Kopplung 5 bzw. des Bolzens 5 positioniert sein kann. Das Widerlager 7 muss dabei lediglich so positioniert sein, dass ein aus der Gewichtskraft der Gegengewichtskörper 3 resultierendes Drehmoment auf das Widerlager 7 wirken kann.
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2b zeigt, dass an den Kolbenseiten der Zylinder-Kolben-Vorrichtung 61, 62 Drucksensoren oder Fluidleitungen zum Anschließen von Drucksensoren vorgesehen sein können. Sind gezeigt mehrere Zylinder-Kolben-Vorrichtungen 61, 62 vorgesehen, so kann die auf diese wirkende Gesamtkraft durch entsprechendes Summieren der auf die einzelnen Vorrichtungen 61, 62 wirkenden Kräfte ermittelt werden.
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2b zeigt ferner, dass wenigstens eine Feder 63 vorgesehen sein kann, die dazu eingerichtet ist, die Kolbenstange 62 in den Zylinder 61 zu drücken. Gegebenenfalls kann die Feder 63 dazu dienen, den Zylinderraum des Zylinders 61 mit einem bestimmten Systemdruck vorzuspannen. Die Feder 63 kann dabei im Stangenraum der jeweiligen Zylinder-Kolben-Vorrichtung 61, 62 angeordnet sein.
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Ein in 2b gezeigter Druckmesser 65 kann eine Sicherheitseinrichtung umfassen oder mit einer entsprechenden Sicherheitseinrichtung gekoppelt sein, die dazu eingerichtet ist, den maximalen Druck im Messkreis auf beispielsweise 400 bar zum Schutz der Vorrichtung zu beschränken.
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Die Komponenten der Vorrichtung wie das Widerlager 7 oder die Kopplung 5 können auch nachträglich an bestehenden Kranen vorgesehen oder integriert werden, wodurch ein Nachrüsten von bestehenden Kranen mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung einfach möglich ist.
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Wie den Figuren entnehmbar ist, können die Ballastpaletten 2 derart mit dem Oberwagen 1 des Krans 10 verbunden sein, dass sie um eine horizontale Schwenkachse 4 schwenkbar sind. Ein Hilfskran kann die Ballastpaletten 2 an seinem Lasthaken anschlagen und an den oder dem Bolzen 5, die oder der die Schwenkachse 4 bilden können oder kann, einhängen.
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Bei weiterem Ablassen der Ballastpaletten 2 legen sich diese an dem Widerlager 7 an. Im Folgenden können die Ballastpaletten 2 weitere Gegengewichtsplatten 3 aufnehmen. Hierbei vergrößert sich stets die Kraft Fy in den Bolzen 5 und die Kraft Fx im Widerlager 7.
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Im Widerlager 7 kann eine Kraftmesseinrichtung 6 vorgesehen sein, die die Kraft Fx feststellt. Die Kraft Fx verändert sich in Abhängigkeit von der Gewichtskraft G des wirksamen Gegengewichtes.
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Die Kraftmesseinrichtung 6 kann aus Zylindern 61 bestehen, aus denen eine Kolbenstange 62 austritt. Die Kolbenstange 62 ist von einer Feder 63 in den Raum des Zylinders 61 gedrückt.
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Der Zylinderraum ist mit einem Systemdruck von z.B. 30 bar dauerhaft vorgespannt. Der Druck im Zylinderraum arbeitet somit gegen die Feder 63. Leitet nun die Ballastpalette 2 die Kraft Fx in die Kolbenstange 62 ein, dann möchte die Kolbenstange 62 weiter in den Zylinderraum eintauchen. Ein Rückfluss des Hydrauliköls ist aber über das Rückschlagventil 64 gesperrt. Der Druck steigt an. Dieser Anstieg ist in einem Druckmesser 65 feststellbar.
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Die ermittelten Messwerte erhält die Kransteuerung, welche in Abhängigkeit von verschiedenen Größen die Masse des wirksamen Gegengewichtes ermittelt und der Lastmomentbegrenzung des Krans (als Rüstzustand) bereitstellen kann.
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Die Größen können sein:
- • Anzahl der Widerlager 7
- • Geometrische Verhältnisse wie Hebelarme, Abstände und Lagen der Schwerpunkte, usw.
- • Federkonstante der Feder 63.
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Als Sicherheitseinrichtung kann die Begrenzung des Drucks im Messkreis auf zum Beispiel 400 bar eingestellt sein. Weiter kann die Kolbenstange 62 an Ihrer Auflagefläche 621 ballig ausgeführt sein.
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Das Vorspannen des Systems mit dem Druck von 30 bar bringt den Vorteil, dass das System stets mit ausreichend Öl gefüllt ist. Es kann sich nicht im Laufe der Zeit und aufgrund von Leckagen leeren und somit außer Funktion kommen. Andererseits schafft die Feder 63 einen Ausgleich, wenn sich ein kalter und mit kaltem Öl gefüllter Zylinder erwärmt. So ist die Gefahr des Überdrucks im Zylinderraum, der den Zylinder zerstören kann, vermieden. Mögliche Wege können hier zum Beispiel 20 mm Hub des Kolbens sein.
