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Einrichtung zur selbsttätigen Lastmomentbegrenzung bei einem Wippkran
Es ist bekannt, für Wippkrane mit einem hydraulischen Wippwerk, dessen Kolben am
Ausleger angreift, eine Lastmomentbegrenzung mittels eines Steuerschiebers für den
Zu- und Ablauf der Druckflüssigkeit zum bzw. vom Zylinder des Wippwerkes zu verwirklichen.
Dieser Schieber wird normalerweise in der Öffnungsstellung durch eine Feder gehalten,
die unter Vermittlung einer schwenkbaren, mit dem Wippwerkszylinder gekuppelten
Kurvenscheibe gespannt ist. Im entgegengesetzten Sinn wie die Feder wirkt auf den
Steuerschieber der innerhalb des Wippwerkszylinders herrschende Flüssigkeitsdruck.
Wenn z. B. beim Auswippen des Auslegers unter Last das zulässige Lastmoment erreicht
ist, überwindet der Flüssigkeitsdruck die Kraft der Feder, die mittels der Kurvenscheibe
entsprechend der betreffenden Neigung des Wippwerkszylinders gespannt ist. Der Steuerschieber
wird daher in die Schließstellung geschoben, so daß keine Flüssigkeit mehr aus dem
Wippwerkszylinder entweichen kann und ein weiteres Auswippen des Auslegers verhindert
wird.
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Ferner ist es bekannt, bei einem Schwenkkran mit veränderlicher Ausladung
des Auslegers eine selbsttätige Lastmomentbegrenzung mit Hilfe eines an dem Ausleger
in der Nähe seiner Spitze gelagerten Hebels zu verwirklichen, an dem das Seil des
Wippwerkes angreift. Unter dem Einfluß des durch dieses Seil auf den Hebel ausgeübten
Momentes wird dieser je nach der Größe der am Kran hängenden Last gegen den Widerstand
einer Feder verschwenkt, und dementsprechend wird mittels eines Seiles, das über
eine Endrolle des Hebels läuft, eine auf dem unteren Teil des Auslegers befindliche
Anzeigevorrichtung betätigt, die einerseits eine drehbare Trommel mit einer dem
Seilzug entgegenwirkenden Spiralfeder und andererseits eine Zusatzeinrichtung mit
einer Kurvenscheibe aufweist, die beim Auswippen und Einwippen des Auslegers selbsttätig
mittels eines Gestänges verdreht wird.
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Auch bei einer weiteren bekannten Lastmoment-Begrenzungseinrichtung,
bei welcher das Wippwerk mit veränderlichen Hebelarmen auf den Ausleger wirkt, ist
eine zusätzliche Einrichtung vorgesehen, um für die Lastmomentbegrenzung den Einfluß
der veränderlichen Wippstellung des Auslegers zu berücksichtigen.
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Demgegenüber wird mit der Erfindung bezweckt, eine selbsttätige Lastmomentbegrenzung
bei Wippkranen mit erheblich einfacheren Mitteln als bei den bekannten Ausführungsformen
zu erzielen. Zu diesem Zweck geht die Erfindung aus von einer Einrichtung zur selbsttätigen
Lastmomentbegrenzung bei einem Wippkran, dessen Wippwerk an dem Ausleger unter Veririttlung
von Koppelgliedern angreift, die zur Betätigung wenigstens eines Endschalters od.
dgl. an dem Ausleger beweglich gelagert sind und an dem sich der Ausleger über wenigstens
eine in der Bewegungsrichtung der Koppelglieder wirkende Feder abstützt. Die Erfindung
besteht in erster Linie darin, daß ein als Koppelglied wirksamer Bolzen an dem Ausleger
in einer gegenüber diesem festliegenden Richtung verschiebbar geführt ist und das
Wippwerk mit dem Koppelglied in der Weise verbunden ist, daß von dem Wippwerk auf
den Ausleger im wesentlichen nur in der Verschieberichtung des Koppelgliedes wirkende
Kräfte oder außerdem nur solche Kräfte übertragen werden, deren Wirkungsrichtungen
durch die Schwenkachse des Auslegers hindurchgehen. Dabei kann ein zur Verbindung
des Wippwerkes mit dem Koppelglied dienender Gelenkbolzen durch einen Lenker abgestützt
sein, dessen Schwenkachse mit der Schwenkachse des Auslegers zusammenfällt. Es ist
aber auch möglich, daß ein zur Verbindung des Wippwerkes mit dem Koppelglied dienender
Gelenkbolzen an dem Ausleger durch einen Lenker abgestützt oder aufgehängt ist und
die Achsen dieses Gelenkbolzens, des Ausleger-Fußgelenkes und des Gelenkes, in welchem
der Lenker an dem Ausleger angreift, in einer gemeinsamen Ebene liegen. Zweckmäßig
greift der Gelenkbolzen, mittels dessen das Wippwerk mit dem Koppelglied verbunden
ist, durch eine im Ausleger befindliche Öffnung mit einem solchen Spiel hindurch,
daß das Koppelglied den Verschiebeweg zur Betätigung der Endschalter od. dgl. zurücklegen
kann.
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In der Zeichnung sind in F i g. 1, 2 und 3 Kranausleger mit hydraulischen
Wippwerken und Einrichtungen zur selbsttätigen Lastmomentbegrenzung nach drei verschiedenen
Ausführungsbeispielen dargestellt, während F i g. 4 in größerem Maßstab die an dem
Kranausleger
angebrachten Hauptteile der bei allen drei Ausführungsbeispielen verwendeten Einrichtungen
in Seitenansicht zeigt.
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Bei allen drei Ausführungsbeispielen wird ein abgewinkelter Ausleger
1 eines Mobilkranes von einem hydraulischen Wippwerk verstellt. Der Gelenkbolzen
der Lagerung des Auslegerfußes ist mit 2 und der Gelenkbolzen der Lagerung des Wippwerkszylinders
3 ist mit 4 bezeichnet. Bei der dargestellten Lage des Auslegers verläuft sein oberer
Teil waagerecht. Zur Vergrößerung der Ausladung ist in dem Ausleger 1 ein Auslegerteil
5 verschiebbar, der an seinem Ende die Rollen 6 für das Lastseil trägt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist zwischen den beiden
vom Fußlager 2 ausgehenden Wangen des Auslegers 1 unabhängig von diesen eine Druckstrebe
7 auf dem Bolzen 2 gelagert. Das obere Ende dieser Druckstrebe ist durch einen Gelenkbolzen
8 mit der Kolbenstange 9 des Wippwerkes verbunden. Demgemäß ist die Lage des Bolzens
8 durch die jeweilige Stellung des Kolbens und der Kolbenstange 9 gegenüber dem
Zylinder 3 eindeutig festgelegt.
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Der Ausleger 1 hat im Bereich seines Knickes in beiden Wangen Langlöcher
10, die sich parallel zu dem oberen Auslegerteil, also bei der dargestellten Lage
waagerecht, erstrecken. Durch diese Langlöcher tritt der Bolzen 8 hindurch, und
seine beiden Enden sind durch sich in waagerechter Richtung erstrekkende Lenker
11 mit den in F i g. 4 dargestellten, auf den beiden Außenseiten des Kranes angeordneten
Teilen der Lastmomentbegrenzungseinrichtung verbunden.
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Diese Einrichtung weist auf jeder Seite des Kranes als Koppelglied
einen Bolzen 12 auf, der in zwei Ansätzen 13, 14 des Auslegers parallel zu dem oberen
Auslegerteil, also bei der dargestellten Lage waagerecht, verschiebbar geführt ist.
Der Bolzen 12 wird von einer Druckfeder 15 umschlossen, die sich mit ihrem
dem Wippwerk zugewandten Ende gegen den einen Ansatz 13 und mit ihrem anderen Ende
gegen eine auf den Bolzen 12 aufgeschraubte Stellmutter 16 stützt, welche in einer
Bohrung des Ansatzes 14 geführt ist. Das dem Wippwerk zugewandte Ende des Bolzens
12 stützt sich mit einer Schulter 17 gegen den Ansatz 13. Dieses Ende
ist mittels eines Gelenkbolzens 18 an das untere Ende eines Hebels 19 angeschlossen,
dessen oberes Ende mittels eines Gelenkbolzens 20 an dem Ausleger gelagert
ist. In der Mitte des Hebels 19 greift mittels eines Gelenkbolzens 21 der Lenker
11 an.
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Das von dem Wippwerk abgewandte Ende des Bolzens 12 ist mittels eines
Gelenkbolzens 22 an einen Hebel 23 angeschlossen, dessen unteres Ende mittels
eines Gelenkbolzens 24 an dem Ausleger 1
gelagert ist. An das obere
Ende des Hebels 23 ist eine Stange 25 angelenkt, die sich parallel zu dem Bolzen
12 in Richtung nach dem Wippwerk hin erstreckt und an dem oberen Ende eines Lenkers
26 angreift, dessen unteres Ende mittels eines Gelenkbolzens 27 an dem Ausleger
gelagert ist. Auf der Stange 25 sind zwei Schaltstücke 28, 29 verstellbar gelagert.
Sie haben auf ihren dem Wippwerk zugewandten Seiten konische Flächen, die je nach
der Längsverschiebung der Stange 25 an Rollen von Endschaltern 30, 31 anschlagen
können.
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Die auf beiden Seiten des Auslegers befindlichen Federn 15 der Lastmomentbegrenzungseinrichtung
haben eine mittels der Muttern 16 einstellbare Vorspannung. Über diese Federn
und die Ansätze 13 stützt sich der Ausleger 1 unter der Wirkung seines Eigengewichtes
sowie der gegebenenfalls an. ihm hängenden Last Q unter Vermittlung der Teile 16;
12, 19, 11 an dem Gelenkbolzen 8 ab. Dabei ist die auf jeder Seite des Auslegers
in dem betreffenden Lenker 11 auftretende Kraft PF entsprechend dem Übersetzungsverhältnis
des Hebels 19 größer als die Kraft, die über diesen Hebel auf den Bolzen 12 und
damit auf die Feder 15 ausgeübt wird. Da die Lage der Lenker 11 parallel zu dem
oberen Teil des Auslegers 1 unabhängig davon, wie weit der Ausleger ausgewippt
ist, unveränderlich bleibt, ist auch der Hebelarm cr, mit dem die Kräfte PF auf
den Ausleger 1 mit Bezug auf das Fußgelenk 2 wirken, konstant. Demgemäß
ist das Moment 2 PF - a, das dem aus dem Eigengewicht des Auslegers und der Last
Q herrührenden, auf das Fußgelenk 2 bezogenen Moment (Hebelarm 1) das Gleichgewicht
hält, jederzeit proportional den Kräften PF und damit den von den Hebeln 19 auf
die Federn 15 ausgeübten Kräften. Das gilt völlig unabhängig davon, in welche Lage
der Ausleger 1 durch das Wippwerk 3, 9 geschwenkt ist, sowie ob und wieweit die
Ausladung durch Ausschieben des Auslegerteiles 5 vergrößert ist.
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Die Vorspannung der Federn 15 ist so eingestellt, daß dann, wenn das
zulässige Lastmoment unter Berücksichtigung des Auslegereigengewichtes und der Stoßfaktoren
erreicht ist, die von den Hebeln 19 über die Bolzen 12 und die Muttern 16
ausgeübte Kraft die Vorspannung der Federn überwindet. Dann verschieben sich die
Bolzen 12, und dementsprechend führt der Ausleger 1 eine geringfügige Verschwenkung
gegenüber dem von der Druckstrebe 7 und dem Wippwerk 3, 9 im Raum festgehaltenen
Bolzen 8 aus. Diese Verschwenkung hält sich im Rahmen des Spieles zwischen dem Bolzen
8 und dem Langloch 10. Die Verschiebung des Bolzens 12 auf einer Seite
des Auslegers bewirkt eine Verschwenkung des Hebels 23: und eine Verschiebung der
Stange 25. Hierdurch wird mittels des Schaltstückes 28 der Endschalter 30 betätigt.
Dies hat zur Folge, daß die betreffenden Antriebsaggregate abgeschaltet werden.
Zum Beispiel wird hierdurch ein weiteres Auswippen des Auslegers, durch welches
das Lastmoment vergrößert würde, verhindert, oder es wird das Hubwerk stillgesetzt.
Es ist auch möglich, daß durch die Betätigung des Endschalters eine im Sinne der
Vergrößerung der Ausladung wirkende Ausschiebung des Auslegerteiles 5 beendet wird.
Es wird sonach eine selbsttätige Lastmomentbegrenzung unabhängig von der jeweiligen
Stellung des Auslegers, aber auch unabhängig davon, wie durch Aus- oder Einschieben
des Auslegerteiles 5 die Auslegerlänge vermindert ist, bewirkt, ohne daß es der
bei der bekannten Einrichtung benötigten Kurvenscheiben bedarf.
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Bei der Auslösung des Endschalters 30 durch das Schaltstück
28 ist das Schaltstück 29 noch außer Eingriff mit dem Endschalter
31. Dieser ist für den Fall vorgesehen, daß die Stützbasis des Kranes durch Ausschieben
oder Ausschwenken von Stützen vergrößert ist, so daß sich ein größeres zulässiges
Lastmoment ergibt. In diesem Fall wird der Endschalter 30 überbrückt und damit unwirksam
gemacht, so daß die Abschaltung der Antriebsaggregate erst bei dem dem abgestützten
Zustand entsprechenden höheren Lastmoment durch die Betätigung des Endschalters
31
mittels des Schaltstückes 29 erfolgt. Zweckmäßig erfolgt die 1Jberbrückung des Endschalters
30 sowie die Wiedereinschaltung dieses Schalters selbsttätig in Abhängigkeit von
Endschaltern, die betätigt werden, wenn die Stützarme in ihre Stützstellung überführt
bzw. durch Einschieben oder Einschwenken unwirksam gemacht werden.
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Bei den Ausführungsbeispielen nach F i g. 2 und 3 fehlt die Druckstrebe
7 des ersten Ausführungsbeispieles. Dafür wird der Bolzen 8 mittels eines an dem
Ausleger 1 angreifenden Lenkers gehalten. Nach F i g. 2 dient zu diesem Zweck ein
auf Zug beanspruchter Lenker 32, der mittels eines Gelenkbolzens 33 an einem Auge
auf der Oberseite des Auslegers befestigt ist. Nach F i g. 3 ist der Bolzen 8 durch
einen auf Druck beanspruchten Lenker 34 abgestützt, d m' tels eines Gelenkbolzens
35 an dem unteren er it Teil des Auslegers gelagert ist. In jedem Fall sind
die Lenker 32 bzw. 34 so angeordnet, daß sie auf den Ausleger nur in Richtung auf
die Achse des Fußgelenkes 2 wirkende Zug- bzw. Druckkräfte übertragen, also keine
Momente auf den Ausleger ausüben. Es liegen also die Achsen der Gelenkbolzen 33
und 35 in der gleichen Ebene wie die Achsen des Fußgelenkbolzens 2 und des Gelenkbolzens
B.