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Die Erfindung betrifft eine klappbare Schwebeballastführung für einen Kran mit Schwebeballast, umfassend wenigstens zwei Gitterstücke, die mittels wenigstens eines Schwenkgelenkes schwenkbar miteinander verbunden sind, sowie einen Schwenkantrieb zur Änderung des Schwenkwinkels zwischen den Gitterstücken bzw. des Ballastradius, wobei die Schwebeballastführung über das erste Gitterstück am Kran anordenbar ist.
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Bei gattungsgemäßen klappbaren Schwebeballastführungen, wie beispielsweise in der
EP 0 779 235 A2 offenbart, ist es bekannt, zwei Gitterstücke schwenkbar miteinander so zu koppeln, dass je nach Schwenkwinkel der Gitterstücke ein von der Schwebeballastführung gehaltener Schwebeballast in unterschiedlichen Abständen zum Kran gehalten werden kann. Mit zunehmendem Schwenkwinkel vergrößert sich die Ausladung der Schwebeballastführung und damit der Ballastradius. Dadurch lassen sich ohne Änderung an den aufgenommenen Ballastplatten unterschiedliche Ballastmomente in den Kran einleiten.
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Wünschenswert ist ein möglichst großer Verstellbereich. Während der maximale Schwenkwinkel im Wesentlichen von der Dimensionierung der Bauteile abhängt, ist der erreichbare minimale Schwenkwinkel konstruktionsbedingt durch die Form der Gitterstücke limitiert, denn die Gitterstücke blockieren sich bei kleinen Schwenkwinkeln gegenseitig. Hierdurch kann es vorkommen, dass mittels eines aufgelegten Ballastgewichts ein erforderliches Ballastmoment nicht erreicht werden kann und deswegen ein umständliches und zeitaufwändiges Umballastieren erforderlich wird.
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Ein gangbarer Lösungsweg war bislang die Modifikation der verwendeten Gitterstücke. Vorgeschlagen wurde hier eine spezielle U-Profilform eines der Gitterstücke, so dass das zweite Gitterstück bei kleinem Schwenkwinkel in den gebildeten Freiraum zwischen den Schenkeln des U-Profils aufgenommen werden konnte. Aber auch bei einer solchen Lösung ergeben sich Grenzen für die minimal zu erreichenden Schwenkwinkel.
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Die
EP 2 597 066 A1 offenbart einen Kran mit einer bewegbaren Gegengewichtseinheit, die über einen aus zwei gegeneinander verschwenkbaren und unterschiedlich breiten Rahmenteilen bestehenden Gegengewichtsrahmen bewegbar ist.
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Gesucht wird daher nach einer Alternativlösung, durch die der minimal einstellbare Ballastradius weiter reduziert werden kann.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine klappbare Schwebeballastführung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Schwebeballastführung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Erfindungsgemäß wird für die gattungsgemäße klappbare Schwebeballastausführung mit mindestens zwei über wenigstens ein Schwenkgelenk miteinander verbunden Gitterstücken vorgeschlagen, das zweite Gitterstück, also das Gitterstück, das nicht an der Kranstruktur angeordnet ist, mit wenigstens einem Knickgelenk auszustatten. Das zweite Gitterstück umfasst folglich zwei Teilelemente, die mittels des wenigstens einen Knickgelenks miteinander verbunden sind.
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Bekanntermaßen sind die verbauten Gitterstücke bei gattungsgemäßen Schwebeballastführungen gerade ausgeführt, d.h. deren Mittelachse entspricht einer Geraden. Gemäß der Erfindung kann das zweite Gitterstück nun bei Bedarf aufgrund des verbauten Knickgelenks von dieser Standardform abweichen, insbesondere um bei einem eingestellten minimalen Schwenkwinkel der beiden Gitterstücke den Ballastradius noch weiter reduzieren zu können, indem das zweite Gitterstück mittels des Knickgelenks nach unten bzw. nach hinten in Richtung des Kranaufbaus abgeknickt wird. Die Mittelachse des zweiten Gitterstückes zeigt dann einen entsprechenden Knickwinkel. Durch diese Besonderheit kann auf die aus dem Stand der Technik bekannte spezielle U-Profilform der Gitterstücke verzichtet werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein Knickantrieb zur Verstellung des Knickwinkels des zweiten Gitterstückes vorgesehen. Ein solcher Knickantrieb kann beispielsweise als Zylinder, vorzugsweise in Form eines Zugzylinders ausgestaltet sein, der an der Struktur des zweiten Gitterstückes im Bereich des wenigstens einen Knickgelenks angeordnet ist und an beiden Teilelementen angreift. Durch die Betätigung des Antriebs, insbesondere der Kolbenstange kann somit der sich einstellende Knickwinkel vorzugsweise stufenlos eingestellt werden.
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Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung sind die Eckstiele des zweiten Gitterstückes geteilt ausgestaltet. Die Teilstücke der Eckstiele sind dann vorzugsweise über das verbaute Knickgelenk miteinander verbunden. Bevorzugt befinden sich die Knickgelenke im Bereich der Eckstiele des Untergurtes des zweiten Gitterstücks. Auch die Eckstiele des Obergurtes sind geteilt ausgeführt und müssen bei größeren Ballastradien, d.h. bei nicht geknicktem zweiten Gitterstück, miteinander fest verbunden sein. Nur zur Einstellung eines sehr geringen bzw. minimalen Ballastradius muss diese Verbindung getrennt werden, um ein Abknicken des Gitterstückes zu ermöglichen.
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Vor diesem Hintergrund ist es besonders vorteilhaft, wenn wenigstens eine Fixierungseinrichtung am zweiten Gitterstück vorgesehen ist, die die Teilstücke der Eckstiele des Obergurtes lösbar miteinander verbindet. In bevorzugter Ausführung umfasst die Fixierungseinrichtung wenigstens einen Sicherungsbolzen zur Verbolzung der Teilstücke wenigstens eines Eckstiels im Obergurt des zweiten Gitterstückes.
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Idealerweise sind die Teilstücke der Eckstiele endseitig mit komplementären Finger- bzw. Gabelelementen versehen.
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Ferner ist es sinnvoll, das zweite Gitterstück mit einer geeigneten Bolzenzieheinrichtung zu versehen, um den oder die Sicherungsbolzen der Eckstiele des Obergurtes bei Bedarf automatisch zu ziehen bzw. zu stecken.
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Es ist jedoch darauf zu achten, dass die Sicherungsbolzen nicht versehentlich gelöst werden können. Zu Überwachungszwecken bietet sich der Einsatz einer geeigneten Sensorik zur Überwachung der Position der Sicherungsbolzen an. Beispielsweise wird mittels wenigstens eines Näherungssensors gearbeitet, der am Gitterstück im Bereich des Sicherungsbolzens sitzt und dessen Position erkennen kann. Denkbar sind ein Sensor zur Detektion des Bolzens in der gesteckten Position sowie ein Sensor zur Detektion des Bolzens in der gelösten Position. Die Sensorik umfasst eine passende Schnittstelle zur Kommunikation mit einer Kransteuerung.
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Als weitere optionale und vorteilhafte Sicherheitsvorkehrung ist ein zusätzliches Sicherungsmittel zur Sicherung des Bolzens zumindest in der gesteckten Position vorgesehen. Bevorzugt ist hier eine mechanische Lösung, die ein Ziehen des Bolzens per Formschluss verhindert. Die Dimensionierung der Sicherung ist so gewählt, dass diese der Zugkraft der Bolzenzieheinrichtung standhält.
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Gemäß vorteilhafter Ausführung kann das Sicherungsmittel in Form einer Sicherungsnase ausgeführt sein, die zur Sicherung in einen axialen Vorsprung des Bolzens aus der Bolzenaufnahme eingreift und ein Herausziehen des Bolzens aus der Bolzenaufnahme mechanisch blockiert.
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Bevorzugt ist eine Lagerung des Sicherungsbolzens inklusive optionaler Bolzenzieheinrichtung am ersten Teilelement des zweiten Gitterstücks, d.h. an demjenigen Teilelement des zweiten Gitterstücks, das schwenkbar mit dem ersten Gitterstück verbunden ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn pro Eckstiel des Obergurtes genau ein Sicherungsbolzen vorgesehen ist.
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Um ein automatisiertes Lösen des Sicherungsmittels zu ermöglichen kann die Bolzenaufnahme des ersten und/oder zweiten Teilelementes des Gitterstücks als Langloch ausgeführt sein. Hierdurch wird ein gewisses Bolzenspiel und somit eine geringe Relativbewegung der Teilelemente des zweiten Gitterstückes zueinander auch bei gestecktem Sicherungsbolzen ermöglicht. Dies genügt, um den Sicherungsbolzen durch die Relativbewegung der Teilelemente innerhalb des Langloches zu verlagern und außer Eingriff mit dem Sicherungsmittel zu verbringen. Eine definierte Verlagerung des Bolzens wird idealerweise über den Knickantrieb des zweiten Gitterstückes erreicht. Insbesondere wird dies durch ein Aneinanderziehen der Teilelemente des zweiten Gitterstückes mittels des Knickantriebs geschafft. Ist der Knickantrieb als Zugzylinder ausgestaltet, muss dazu die Kolbenstange vollständig eingefahren werden, so dass die Teilelemente bei hergestellter Verbolzung der Eckstiele geringfügig aneinandergepresst werden. Sinnvollerweise sind entsprechende Stoßstellen an den Teilelementen vorzusehen.
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Die Erweiterung um eine geeignete Sensorik zur Erfassung der konkreten Position des Sicherungsbolzens innerhalb des Langloches ist mit Blick auf eine Anbindung an eine Kransteuerung zweckmäßig. Auch hier erweist sich der Einsatz wenigstens eines Näherungssensors als sinnvoll, der im Bereich des Langloches anzuordnen ist.
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Für den Schwenkantrieb des ersten und zweiten Gitterstückes kommen vorzugsweise ein oder mehrere Zylindereinheiten zum Einsatz. Bevorzugt ist die Verwendung von mindestens zwei, parallel zueinander angeordneten Schwenkzylindern, die einerseits am ersten und andererseits am zweiten Gitterstück angreifen. Idealerweise erfolgt eine Anlenkung der ein oder mehreren Schwenkzylinder im Bereich des oder der Knickgelenke des zweiten Gitterstückes.
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Auch beim Zurückschwenken des ersten Gitterstückes in Richtung des Kranaufbaus kann die Bewegung nach hinten aufgrund etwaiger Störkanten des Kranaufbaus limitiert sein. Insbesondere bei einem Kran mit Derrickaufbau kann ein SA-Bock eine relevante Störkante darstellen. In einem solchen Fall könnte das erste Gitterstück einen ausreichenden Freiraum vorsehen, in diesen die Störkante, insbesondere der SA-Bock beim Zurückschwenken eintauchen kann. Ein passender Freiraum wird beispielsweise durch ein C- bzw. U-förmiges Querschnittsprofil des ersten Gitterstückes erreicht, wobei sich der Freiraum hier zwischen den Schenkeln des Profils ergibt.
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Neben der erfindungsgemäßen Schwebeballastführung betrifft die vorliegende Anmeldung ebenfalls einen Kran, insbesondere Mobilkran, idealerweise einen Raupenkran mit Derrickausleger, mit einer entsprechenden verschwenkbaren Schwebeballastführung. Demzufolge ergeben sich für den Kran dieselben Vorteile und Eigenschaften, wie sie bereits vorstehend anhand der erfindungsgemäßen Schwebeballastführung aufgezeigt wurden. Auf eine wiederholende Beschreibung wird aus diesem Grund verzichtet.
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Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen nachfolgend anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:
- 1: eine perspektivische Detailansicht des erfindungsgemäßen Krans mit montierter schwenkbarer Schwebeballastführung,
- 2: eine Detailansicht des zweiten Gitterstückes im Bereich des Sicherungsbolzens,
- 3: eine weitere Seitenansicht des Detailbereichs gemäß 2,
- 4: eine weitere perspektivische Ansicht des zweiten Gitterstückes im Bereich des Knickgelenks,
- 5a bis 5c: drei skizzierte Seitenansichten des erfindungsgemäßen Krans mit unterschiedlich eingestellten Ballastradien zur Verdeutlichung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Schwebeballastführung und
- 6: eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Schwebeballastführung in einer Transportposition.
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Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen klappbaren Schwebeballastführung soll anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben werden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Schwebeballastführung an einem Raupenkran mit Derrickausleger montiert. Der Kran umfasst neben dem Hauptausleger einer Derrickausleger 21, der über eine Abspannung mit dem SA-Bock 20 verbunden ist. Die Montage der Schwebeballastführung erfolgt am Oberwagen, wobei hierzu das erste Gitterstück 11 der Schwebeballastführung mit seinem freien Ende schwenkbar am Oberwagen angelenkt ist.
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Einen guten Überblick über den konstruktiven Aufbau der Schwebeballastführung findet man in 1. Die erfindungsgemäße Schwebeballastführung besteht im Wesentlichen aus den beiden Gitterstücken 11, 12, deren Eckstiele endseitig zusammenlaufen. Im Bereich der zusammenlaufenden Eckstiele sind die Gitterstücke über insgesamt zwei Schwenkgelenke 1 miteinander verbunden. Das freie Ende des zweiten Gitterstücks 12 umfasst zwei Montagestellen zur Aufnahme eines Ballastaufnahmerahmens 10. Ebenfalls im Bereich dieser Montagestellen greift eine Abspannung an, die sich von der Schwebeballastführung zur Spitze des Derrickauslegers 21 erstreckt. Durch eine Änderung des Schwenkwinkels, den die beiden Gitterstücke 11, 12 zueinander bilden, lässt sich folglich der Abstand des Ballastes zum Kranaufbau einstellen.
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Eine Winkeländerung wird durch die beiden parallel angeordneten Schwenkzylinder 3 bewirkt. Zylinderseitig sind diese am ersten Gitterstück 11 nahe der Montagestelle am Kranoberwagen befestigt. Das Kolbenauge ist am zweiten Gitterstück 12 montiert, insbesondere an den dort vorgesehenen Knickgelenken 2, auf deren Zweck nachfolgend noch im Detail eingegangen wird.
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Dieses integrale Knickgelenk 2 ist ein wesentlicher Bestandteil der Erfindung, denn durch dieses lässt sich das zweite Gitterstück 12 bedarfsweise nach unten bzw. in Richtung des Kranaufbaus abknicken. Das zweite Gitterstück 12 besteht prinzipiell aus den beiden Teilelementen 12a, 12b, die über die beiden Knickgelenke 2 miteinander verbunden sind und relativ zueinander verschwenkt werden können.
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Konkret sind die Eckstiele des zweiten Gitterstückes 12 jeweils zweigeteilt ausgeführt, wobei die Teilstücke 121, 122 der beiden unteren Eckstiele des Untergurtes jeweils über ein Knickgelenk 2 miteinander verbunden sind. Aufgrund des verbauten Knickgelenkes 2 lässt sich das mit dem Ballastaufnahmerahmen 10 verbundene Teilelement 12b nach unten bzw. hinten in Richtung des Kranaufbaus abknicken, sodass trotz gleichbleibenden Schwenkwinkels zwischen dem ersten und zweiten Gitterstück 11, 12 eine weitere Verringerung des Ballastradius erzielt wird.
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Die Funktionsweise und Verstellmöglichkeit der neuartigen Schwebeballastführung ist in den 5a - 5c veranschaulicht. 5a zeigt die Schwebeballastführung bei voll ausgefahrenen Schwenkzylindern 3 und maximalem Schwenkwinkel zwischen den Gitterstücken 11, 12, wodurch der maximale Ballastradius eingestellt wird. Das zweite Gitterstück 12 ist zudem nicht abgeknickt. In dieser Konfiguration kann beispielsweise ein Ballastradius von etwa 30m erzielt werden.
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In der 5b sind die Schwenkzylinder 3 beide vollständig eingefahren, der Schwenkwinkel zwischen den Gitterstücken ist demnach minimal. Das zweite Gitterstück 12 ist jedoch noch nicht abgeknickt. Mit dieser Einstellung lässt sich bspw. im gezeigten Aufbau ein Ballastradius von etwa 16m einstellen. Demzufolge kann der Ballastradius über die Schwenkzylinder 3 über einen vergleichsweise großen Radiusbereich variiert werden, wobei idealerweise eine stufenlose Verstellung möglich ist.
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5c zeigt ebenfalls voll eingefahrene Schwenkzylinder 3, allerdings wurde hier das zweite Gitterstück 12 zusätzlich mittels des integralen Knickgelenks 2 nach unten abgeknickt, so dass sich der Ballastradius gegenüber 5b weiter verkleinert hat. Beispielsweise lässt sich der Ballastradius über das Knickgelenk 2 nochmals um etwa 3m auf 13m reduzieren.
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Die Funktionsweise der Knickverbindung zwischen den Teilelementen 12a, 12b des zweiten Gitterstückes 12 soll nachfolgend anhand der Detaildarstellungen der 2 bis 4 erläutert werden. Für das Abknicken des Teilelementes 12b ist es notwendig die Verbindung zwischen den Teilstücken 123, 124 der beiden oberen Eckstiele zu lösen, ansonsten wäre eine Knickbewegung blockiert. Im Radiusbereich gemäß den 5a, 5b muss stattdessen eine belastbare und gesicherte Verbindung zwischen den Teilstücken 123, 124 garantiert werden. Die benötigte lösbare Verbindung zwischen den Teilstücken 123, 124 der beiden oberen Eckstiele wird durch eine Verbolzung mittels jeweils eines Sicherungsbolzens 22 erzielt, die nicht nur maschinell gezogen/gesteckt werden kann, sondern zusätzlich über einen Sicherungsmechanismus gegen eine ungewollte Betätigung gesichert wird.
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Die oberen Eckstiele 123, 124 der Teilelemente 12a, 12b des Gitterstückes 12 weisen eine komplementäre Gabel-Finger-Verbindung auf, die für jedes Eckstielpaar im Obergurt durch einen zugeordneten Sicherungsbolzen 22 hergestellt oder gelöst werden kann. Die Aufteilung von Gabel-/Fingerelement auf die Teilelemente 12a, 12b ist grundsätzlich beliebig, hier sind die Gabelelemente an den Eckstielen 123 des Teilelementes 12a angeordnet. Die Sicherungsbolzen 22 für jedes Eckstielpaar sind ebenfalls am Teilelement 12a zusammen mit einer gesteuerten Bolzenzieheinrichtung 23 gelagert. Mittels der Bolzenzieheinrichtung kann der Sicherungsbolzen 22 in Axialrichtung verschoben und durch die Bohrungen der Finger-Gabel-Kombination gesteckt bzw. von dort herausgezogen werden.
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Die Näherungssensoren 100, 101 dienen zur Positionserfassung des Sicherungsbolzens 22, wobei der näher an der Gabel-Finger-Kombination montierte Näherungssensor 100 den Bolzen 22 in der gesteckten Position erfasst, während der näher zur Gitterstückmitte befestigte Sensor 101 einen gezogenen Bolzen 22 detektiert.
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Ein Überstand 221 des Sicherungsbolzens 22 ragt an der Außenseite des Gitterstückes 12 aus der Bohrung der Gabel-Finger-Kombination heraus. Eine dort am Teilelement 12b gelagerte Sicherungsnase 25 greift in der gezeigten Bolzenposition in den Überstand 221 radial ein und blockiert den Bolzen 22 somit mechanisch gegen ein Herausziehen durch die Bolzenzieheinrichtung 23. Erst wenn die Sicherungsnase 25 außer Eingriff mit dem Überstand 221 des Bolzens 22 gebracht ist, kann dieser gezogen und die Eckstielverbindung im Obergurt des Gitterstückes 12 geöffnet werden.
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Um ein maschinell gesteuertes Lösen der Sicherungsnase 25 zu ermöglichen, ist die Bohrung des Fingerelementes am Eckstiel 124 des Teilelementes 12b als Langloch 24 ausgeführt, wodurch ein gewisses Bolzenspiel gestattet und eine geringe Relativbewegung des Teilelementes 12b zum Teilelement 12a auch bei gestecktem Sicherungsbolzens möglich wird. Mittels des Knickantriebs 14, hier in Form eines Zugzylinders, der zylinderseitig mittig an einem Verbindungsstab des Obergurtes des Teilelementes 12a und kolbenseitig mittig an einem Verbindungstab des Obergurtes des Teilelementes 12b gelagert ist, kann das Teilelement 12b auch bei gestecktem Bolzen 22 ein kleines Stück in Richtung des Teilelementes 12a gezogen werden, bis der Bolzen 22 an der Wandung des Langlochs 24 anschlägt und die beiden Stoßstellen 26, 26' der Gabel-Finger-Kombination gegeneinander gepresst werden. Diese geringe Relativbewegung genügt, um die am Teilelement 12b montierte Sicherungsnase 25 mit dem Überstand 221 außer Eingriff zu bringen und um dadurch die mechanische Blockade aufzuheben. Der Bolzen 22 kann nunmehr gezogen werden.
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Ein im Bereich der beiden Stoßstellen 26, 26' angeordneter Näherungssensor 102 überwacht und erkennt den Abstand der beiden Teilelemente 12a, 12b zueinander, um dadurch den Sicherungszustand des Bolzens 22 erfassen zu können.
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Der Zugzylinder 14 dient nicht nur zum Lösen der Sicherungsnase 25, sondern allgemein zur stufenlosen Einstellung des Knickwinkels zwischen den Teilelementen 12a, 12b des zweiten Gitterstückes 12.
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Ein wesentlicher Punkt ist noch die Steuerung der Ausfahr- bzw. Einfahrbewegungen des Schwebeballastes mit konstanter Geschwindigkeit. Hierbei muss eine passgenaue Ansteuerung aller drei Zylinder, d.h. der Schwenkzylinder 3 als auch des Zugzylinders 14 sichergestellt sein. Insbesondere sind dazu die die konkreten Geometrieverhältnisse der Schwebeballastführung zu beachten. Die Höhe der Schwebeballastplatte kann während der Änderung des Ballastradius konstant gehalten werden. Beim Ein- und Ausfahren des Schwebeballastes würde der Schwebeballast eine Kreisbewegung um den Derrickkopf 211 ausführen. Die Ballastzugzylinder 212 in der Abspannung zwischen Derrickausleger 21 und Schwebeballastführung sind entsprechend gesteuert und können die Ballastpalette auf gleichbleibender Höhe halten.
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Durch die Verwendung der beiden Gelenke, das heißt zu einem des Schwenkgelenks 1 und der Knickgelenke 2 ist zudem eine kompakte Transporteinheit aus den beiden Gitterstücken 11, 12 und den jeweiligen Zylindern 3, 14 herstellbar, die keiner aufwändigen Demontage von Bauteilen notwendig macht. Stattdessen kann durch die Schwenk- und Knickkinematik das zur Verfügung stehende Transportfenster im öffentlichen Straßenverkehr effizient ausgenutzt werden. In Summe erleichtert dies die Montage- und Transportaufwand erheblich.
