DE1926447A1 - Einrichtung zur Vermeidung von Pendel- und/oder Drehbewegungen von an einem Hubwerk haengenden Lasten - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Vermeidung von Pendel- und/oder Drehbewegungen von an einem Hubwerk hängenden Lasten.
• Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Vermeidung bzw.
• Einschränkung der Pendel- und/oder Drehbewegungen von an vertikalen Hubseilen eines Hubwerkes, insbesondere der Laufkatze einer Container-Verladebrtcke, hängenden Lasten, insbesondere Containern, die vorzugsweise an einem an den Hubseilen aufgehangten Lastaufnahmerahmen - Spreader - befestigt sind, wobei besondere am Lastaufnahmerahmen (Spreader) angreifende auf-und abwickelbare, achrägverlaufende Führungsseile der Pendelbewegung entgegenwirken.
• Bei derartigen Hubeinrichtungen, insbesondere bei Container-Verladebrücken, besteht das Problem, den Lastaufnah;nerahmen -bei Container-VErladebrucken auch "Spreader4 genannt - möglichst genau an die aufzunehmende Last Haranzufahren, um diese mit dem Lastaufnahmerahmen zu verriegeln. Bei der Verladung von Containern muß der Lastaufnahmerahmen auf Zentimeter genau auf dem Container abgesetzt werden, damit die an in Ecken des Lastaufnahmerahmens vorgesehene Verriegelung in die Eckbeschläge des Containers eingleiten und dort festgelegt werden kann.
• Das Absetzen der Container auf einem Lastkraftwagen-Fahrgestell oder das Einfahren der Container in die Fuhrungsschienen von Schiffszellen zur Aufnafflame der Container erfordert die gleiche Genauigkeit. Pendeabewegungen der Last müssen beim Aufnehmen und Absetzen der Container vermieden werden. Bei den bisher üblichen Einrichtungen entsteht deshalb noch ein erheblicher Zeitverlust durch die Bemühungen des Kranführers, Pendelausschläge der Last auszugleichen. Dabei werden größere Pendelausschläge durch mehrfaches Nachfahren mit der Laufkatze abgefangen, während das Abklingen kleinerer Ausschläge einfach abgewartet werden muß. Desgleichen muß auf das Abklingen von Drehbewegungen der Container um deren senkrechte Achse gewartet werden, die bei Fahrbeschleunigung durch ungleichmäßige Beladung der Container oder auch durch Windeinflüsse entgtehen.
• Ein Kranspiel dauert beispielsweise planmaßig ein bis zwei Minuten. Zeitstudien haben ergeben, daß nur etwa die Hälfte dieser Zeit für die Bewältigung der reinen Transportaufgabe -heben, senken, transportieren vom Schiff zum Landfahrzeug oder umgekehrt - verbraucht wird. Die restliche Zeit wird durch die tusgleichRbemühungen des Kran£ührera sowie durch Abwarten verbraucht. Das Verriegeln oder Entriegeln der Container mit dem Lastaufnahmerahmen dauert wiederum nur wenige SeFlnden.
• Diese Zeitverluste sind bisher das entscheidende Hindernis für die Einführung eines teilautomætisierten Eranspiels. Bei einer Teilautomatisierung des Kranspiels wird vorgegehlagen, die Zielorte für die waagerechte Fahrbewegung zu den Schiffszellen bzw. zu den Fahrzeugen an Land beim erstmaligen Anfahren durch den Kranführer als Positionen der Laufkatze auf dem Ausleger in einer elektronischen Recheneinheit zu speichern, so daß die folgenden Anfahrten selbsttätig gesteuert werden können. Dazu ist allerdings erforderlich, daß der Lastaufnahmerahmen senkrecht unter der Laufkatze hängt, da bereits kleine Pendelwinkel erhebliche Verschiebungen am Aufsetzpunkt mit sich bringen.
• Es ist bereits ein Steuerungsverfahren zur Herbeiführung der Pendelheiheit der Last bei ffreiferhebezeugen bekannt. Nach diesem bekannten Verfahren wird der Verlquf der Bremsverzögerung der GreiferlauSkatze aufeLektronischen Wege derart beeinflußt, daß das mit abnehmender GeschwindiDkeit zuriackschwingende Greiferpendel gleichzeitig mit der Laufkatze zur Ruhe kommen soll.
• Die verbleibendenßestpendelungen sind für den Greiferbetrieb ausreichend klein. Pu"r die Containerverladun-g hingegen sind jedoch die Restpendelungen nochzu groß, so daß bereits aus diesem Grunde das bekannte Verfahren nicht für die Containerverladung in Betracht komet.tußerdem werden Verdrehungen nicht verhindert (DAS 1 209 266).
• Nach einem anderen Vorschlag ist eine Einrichtung für den gleichen Zweck bekannt, bei der die Last an der unteren Spitze eine aus zwei Hilfsseilen und einem Hubseil gebildeten Pyramide hängt. Jedes Hilfsseil wird von einem eigenen Durchzugsmotor angetrieken. Eine Bremse ist so angeordnet, daß sie das von seiner Trommel ablaufende Hilfsseil abbremst, während das beim Lastausschwingen entlastete Hilfsseil von seinem Durchzugsmotor eingeholt wird.
• Der Nachteil dieser Einrichtung besteht darin, daß infolge der Wirkung der gesonderten Duichzugsmotoren und Bremsen für jede Trommel die am Hubseil hängende Last in einer beliebigen, von der senkrechten Ruhelage abweichenden Pendellage angehalten werden kann. Um senkrechte Aufhängelage zu erreichen, ist mehrfaches Lösen und Festsetzen der Bremse durch den Kranführer notwendig. Außerdem kann sich die Last um ihre senkrechte Achse drehen (DAS 1 179 685) Eine weiterhin bekannte Einrichtung zur Verhinderung von Schwingungsbewegungen einer Last an einem Kran, die auch für den Umschlag von Containern geeignet ist, verwendet schräg verlaufende Dämpfungsseile zusätzlich zu den senkrechten Hubseilen. Die Dämpfungsseile sind unit einem Ende an einem Lastaufnahmerahmen befestigt und werde4 mit dem anderen Ende auf federbelastete Haspeln aufgewickelt bzw. von diesen abgewickelt. Jede Haspel oder Seiltrommel ist außerdem mit einer Bremse und einer Überholkupplung ausgerastet mit der Wirkung, daß das beim Pendeln im Ablauf begriffene Seil gebremst wird und das im Auflauf befindliche Seil aufgrund der Überholkupplung ungebremst aufgespult wird.
• Bei dieser Einrichtung besteht der Nachteil, daß der Lastaufnahmerahmen durch die Wirkung der Dämpfungsseile nicht zwangsläufig in eine senkrechte StXillstandslage bewegt wird, sondern es ist die Regel, daß die Last irgendwo in der Nähe der senkrechten Lage stehen bleibt;und auch eine Drehung um die eigene Achse beibehält. Dieses Ergebnis ist darauf zurückzuführen, daß bei dieser bekannten Einrichtung der Lastwechsel von einem Dämpfungsseil in das andere im Augenblick des Richtungswech sels der Pendelbewegung der Last stattfindet. Ebenso bleibt restliche Verdrehung bestehen. Dadurch ist diese Einrichtung für den Containerumschlag nicht einwandfrei. Es kommen noch weitere Nachteile hinzu durch den erheblichen mechanischen Aufwand und dadurch, daß die Bremsen einer ständigen Wartung bedürfen, damit nicht durch ungleichmäßiges Seilbremsen die Verdrehungen des Lastaufnahmerahmens noch größer werden.(DPS 1 237 283) Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrundem-eine Einrichtung zur Vermeidung beziehungsweise Einschränkung der Pendel und/ oder Drehbewegungen der Lasten vorzuschlagen, bei der eine vertikale Ruhestellung der Last auf einfache Weise zuverlässig und schnell erreicht wird. Insbesondere soll die Einrichtung gemäß der Erfindung so genau arbeiten, daß sie auch für einen teilautomatisierten Betrieb der Hubeinrichtung verwendbar -ist.
• Die Erfindung besteht darin, daß zwei unter einem Winkel zueinander verlaufende Führungsseile,insbesondere je zwei Führungs.-seile an zwei sich gegenüberliegenden Stirnseiten des Lastaufnahmerahmens (Spreader) angeordnet sind, die gleich lang sind und ausschließlich gemeinsam und um die gleiche L;inge ausziehban oder- einziehbar sind.
• Durch die Erfindung wird auf einfache Weise die verblüfiende Wirkung erzielt, daß während der Pendeibewegungen der Lat eine Umlagerung der diesen Bendelbewegungen entgegenwirkenden Seilkräfte von einem Fhrungsseil in das andere exakt im Augenblick des Durchganges der Last durch die Vertikalstellung erfolgt. Hierdurch wird erreicht, daß zwangsläufig die Last bei Beendigung der Fendelbewegungen in der Vertikalen unter dem Hubwerk hängt. Weiterhin ist überraschenderweise festzustellen, daß durch die gemäß der Erfindung ausgebildeten Führungsseile die Last auch bei starken Pendelbewegungennach wenigen Sahwingungen in die vertikale Ruhestellung gelangt und daß auch eventuelle Drehungen der Last um ihe Vertikalachse verhindert sind.
• Nachfolgend werden weitere Einzelheiten anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Teil einer Container-Verladebrücke mit einer Einrichtung gmäß der Erfindung, Fig. 2 eine Darstellung entsprechend Fig. 1 bei veränderter Stellung der Last, Fig. 3 die erfindungsgeinäße Einrichtung als Detail in Perspektive und vergrößertem Maßstab, Fig. 4 verschiedene Phasen der erfindunsgemäßen Einrichtung in schematischer Dåtellung.
• In den Zeichnungen wird die bevorzugte Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung, nämlich bei einer Container-Verladebrücke gezeigt. Eine derartige Verladebrücke besitzt eine Laufkatze 10, an deren Unterseite -ein Hubwerk 11 hängt. Von diesem Hubwerk aus führen Hubseile, zum Beispiel vier Hubseile 12, 13, 14 und 15 zu einem Lastaufnaiimerahmen tfi (Spreader). Unterhalb dieses Lastaufnahmerahmens 16 hängt die eigentliche Last, im vorliegenden FAl ein Container 17, der mit einer geeigneten, selbsttätig wirkenden Verriegelung an den Lastaufnahmerahmen 16 befesti ist.
• Zur Vermeidung beziehungsweise zur Verminderung von Schwingungen der Last i7 beziehungsweise des L&staufnahmerahnens 16 sowie von Drehungen dieser Teile um deren Vertikalachse sind gemäß der Erfindung Führungsseile 18 und 19 sowie 20 und 21 vorgesehen. Diese Führungsseile verlaufen schräg, und zwar unter einem möglichst spitzen Winkel vom Lastaufnahmerahmen 16 zum Hubwerk 11 der Verladebrücke. Um eine möglichst weitgehende Schräg stellung dieser Führungsseile 1 und 19 sowie 20 und 21 zu erzielen, sind diese über Kreuz verlaufend angebracht. An jeder Schmal- beziehungsweise Stirnseite des Lastaufnahmerahmens 16 greifen zwei sich kreuzende Führungsseile 18 und 19 beziehungsweise 20 und 21 an.
• An dem Hubwerk 11 werden die Führungsseile 18, 19 beziehungsweise 20,21 über Umlenkr~ollen 22, 23 beziehungsweise 24, 25 zu in der Längsmittelachse liegende Seiltrommeln 26 und 27 geführt. Die Seil trommeln 26 und 27 werden aus zwei miteinander gekoppelten Trommelabschnitten gebildet, wobei jeder dieser Trommelabschnitte zur Åufnahmd eines der Führungsseile 18, 19 und 20, 21 dient.
• Die Führungsseile 18, 19 und 20, 21 werden derart auf die Seiltrommeln 26 und 27 geleitet, daß bei entsprechender Drehung der Seiltrommeln 26 und 27 entweder alle Führungsseile 18, 19 und 20, 21 aufgewickelt oder abgewickelt werden, und zwar jeweils um die gleiche Länge.
• Die Umlenkrollen 22, 23 beziehungsweise 24, 25 sind derart angeordnet, daß die wirksame Länge der Führtingsseile 18, 19 und 20, 21, im vorliegenden Fall die freie Länge des Führungsseils zwischen Umlenkrolle 22, 23 beziehungsweise 24, 25 und Lastaufnahmerrahmen 16, gleich lang ist für alle Führungsseile 18, 19 und 20, 21. Bei gleichem Abstand der Umlenkrolle 22, 23 beziehungsweise 24, 23 hängt somit zwangsläufig der LastaufnaLlmerahmen 16 genau mittig und genau horizontal.
• Die Seiltrommeln 26 und 27 sind auf einer gemeinsamen Trommel-Welle 28 gelagert, die durch einen ebenfalls gemeinsamen Motor, nämlich Durchzugsmotor 29 über ein Getriebe 30 angetrieben wird.
• Durch diesen Durchzugsmotor 29 wird somit erreicht, daß in der 8Wormalstellung des Lastaufnahmerahmens 16, also in der mittleren Stellung, in den Führungsseilen 18, 19 und 20, 21 gleiche Spannung vorherrscht, zum Beispiel 500 kp je Führungsseil 18, 19 und 20, 21.
• In der Normalstellung gemäß Fig. 1 und 3 sind die Seilkräfte in den Führungsseilen 18, 19 und 20, 21 gleich groß. Sobald jedoch eine Pendelbewegung vom Lastaufnahmerahmen 16 beziehungsweise Container 17 vollführt wird, findet eine Umlagerung der Seilkräfte statt. Auch schon vor Einsetzen der Pendelbewegung findet eine Umlagerung der Seilkräfte in den Führungsseilen statt, daher entsteht bei kleineren Massenkräften überhaupt kein Pendeln. Bei einer Pendelbewegung nach links (Fig. 2) wird beispielsweise das Auhrungsseil 19 (und das entsprechende auf der anderen Seite des Lastaufnahmerahmens verlaufende Führungsseil 21) entlastet, während in den anderen beiden Führungsseilen 18 und 20 entsprechend große Rückstellkräfte wirksam werden, die das Bestreben haben, die Last in die mittlere Stellung zurückzuziehen. Die Belastung in den Führungsseilen 18 und 20 bleibt erhalten auch über den Umkehrpunkt der Last, also über die äußere Stellung der Schwingungsamplitude hinaus, erhalten. Erst beim Durch der Last durch die mittlere Stellung findet eine Umlagerung der Seilkräfte von den Führungsseilen 18 und 20 auf die Führungsseile 19 und 21 statt, so daß diese nunmehr die Rückstellkraft ausüben.
• Je nach der Amplitude der Pendelbewegungen werden die Fhhrungsseile 18, 19 und 20, 21 mehr oder weniger stark von den Seiltrommeln 26 und 27 abgewickelt, und zwar werden für alle Führungsseile 18, 19 und 20, 21 gleiche Längen abgewickelt, die beim Zurückschwingen der Last entsprechend durch den Durchzugsmotor 29 wieder aufgewickelt werden. Dabei kann gemäß Fig. 2 gegebenenfalls das entlastete Fuh'rtmgsseil i9 beziehungsweise 21 in einem Schwingungsbereich durch-hängen. In jedem anfall wird aber eine Umgruppierung der Last von den Führungsseilen 18 und 20 auf der einen Seite auf die Führtingeseile 19 und 21 auf der anderen Seite erst beim Durchgang durch die Mittelstellung vorgenommen, Den Führungsseilen 18, 19 und 20, 21 ist eine gemeinsame Bremse 31 zugeordnet. Diese Bremse 31, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel unmittelbar auf denDurchzugsmotor 29 einwirkt, ist so ausgelegt, daß die Bremskraft etwa 50 ß - 60 % des Drehmomentes des Durchzugsmotors 29 beträgt. Die Bremse 31 hit für die Erfindung folgende Wirkung. Beim Ausschwingen der Last, also beim Ausziehen der F'dhrungsseile 18, 19 rund'20, 21 wirkt die Bremse 31 zusätzlich, also additiv, zum Durchzugsmotor dämpfend. Die in den Seilen 18 und 20 beziehungsweise 19 und 21 wirksame 3eilzugkraft muß das Drehmoment des Durchzugmotors und das der Bremse 31 überwinden. 'Währand der Rückkkehrphase der Last in die Mittelstellung hat die Bremse 31 eine umgekehrte Wirkung, da sie dem Drehmoment des Durchzugmotors 29 entgegenwirkt. Die Last wird also mit einer u; die Bremskraft verringerten Rückholkraft der gespannten Rihrungsseile 18 und 20 beziehungsweise 19 und 21 zur Mittelstellung zurückgezogen. Auch diese Wirkungist vorteilhaft, weil nach der Umkehrung der Bewegungsrichtung der Last diese bereits durch das Eigengewicht das Bestreben hat, zur mittleren Lage zurückzukehren.
• Das Drehmoment des Durchzugsmotors 29 und die Bremskraft der Brems;1tind größenordnungsmäßig so gewählt, daß ds Eigengewicht des Lastaufnahmerahmens 16 beträchtlich größer ist, so daß beim.
• Absenken des Lastaufnahmerahmeni 16 durch das Hubwerk 11 die dieser Bewegung entgegenwirkende Kraft des Durchzugsmotors 29 und der Bremse 31 überwunden wird.
• Die an sich von Haus aus in Ihrer wirksamen Länge gleich langen Fiihrungsseile 18, 19 und 20, 21 können mit Einrichtungen (nicht dargestellt) versehen sein, die einb Längenveränderung ermöglichen. Durch gesteuerte Längenänderungen der Fühningsseile 18, 19 und 20, 21 kann der Lastaufnahmeraiimen 16 erforder-ichenfalls auf eine bestimmte, von der Normalstellung abweichende(z. B.
• zur Schiffslage) Stellung getrimmt werden.
• Bei dem dargestellten Ausführur:gsbeispiel ist weiterhin vorgesehen, daß die unteren Bereiche der Führungsseile 18, 19 und 20, 21 durch Kettenabschnitte 32 gebildet werden. Diese Kettenabschnitte 32 gewährleisten aufgrund ihrer Gewichte einen störungsfreien Lauf der Fuhrungsseile 18, 19 und 20, 21, insbesondere der jeweils durchhängenden Fvhrungsseiae 18, 19 und 20, 21.
• Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung wird einependelnde Last verhältnismäßig schnell, nämlich nach etwa ein bis zwei Schwingungen zur Ruhe gebracht, je nach dem, wie groß die jeweilige Pedgellänge ist. Der Zeitrerlust bis zu der erforderlichen Ruhestellung der Last'ist dadurch verhältnismäßig gering. Bei kleineren Lasten, zum Beispiel bei dem unbelasteten Lastaufnahmerahmen 16 ist die Wirkung der Führungsseile 18, 19 und 20, 21 derart durchgreifend, daß der Laitaufnahmerahmen 16 wie durch eine starre Fuhrung gehalten wird.
• Bei großen Hubgeschwindigkeiten kann es zweckmäßig sein, die Bremse 31 zu entlasten, um diese nicht übermäßig zu beanspruchen.
• Diese Entlastung der Bremse während der Hubbewegungen bei höheren Geschwindigkeiten kann selbsttätig über geeignete elektrische Schalt einrichtungen des Hubwerkes erfolgen, ohne daß es hierzu eines besonderen Aufwandes bedarf.
• In Fig. 4 sind schematisch verschiedene Phasen der erfindungsgemäßen Einrichtung bei einer Pendelbewegung einer Last dargestellt. Die Verteilung der Seilkräfte auf die einzelnen Fuhrungsseile geht aus den einzelnen Stellungen der Einrichtung hervor.

Claims (11)

A n s p r ü c h e

1. Einrichtung zur Vermeidung bzw. Einschränkung der Pendelugd/oder Drehbewegungen von an vertikalen Hubseilen (12, 13, 14, 15) eines Hubwerkes (11), insbesondere einer Laufkatze (10) einer Container-Verladebrücke, hängenden Lasten, insbesondere Containern (17), die vorzugsweise an einem an den Hubseilen (12, 13, 14, 15) aufgehängten Lastaufnahmerahmen'16 - Spreader - befestigt sind, wobei besondere, am Lastaufnahmerahmen (Spreader) angreifende auf-und abwickelbare, schräg verlaufende Führungsseile der Pendelbewegung entgegenwirken,/dadurch gekennzeichnet, daß zwei unter einem Winkel zu einander verlaufende Führungsseile (18, 19; 2O, 21) insbesondere je zwei Führungsseile (18, 19; 20, 21) an zwei sich gegenilberliegenden Stirnseiten des Lastaufnahmerahmens (16) (Spreader) angeordnet sind, die gleich lang und gemeinsam sowie um die gleiche Länge ausziehbar oder einziehbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aie Führungsseile (18, 19; 20, 21) durch einen gemeinßamen Motor, insbesondere Durchzugsmotor (29) aufwickelbar und gegen dessen Wirkung abwickelbar sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei an einer Seite des lastaufnahmerahmens (16) angreifende F4hrungsseile (18, 19; 20, 2i) auf zwei miteinander gekoppelte gleichaderige Seiltrommeln (26, 27) aufwickelbar beziehungsweise von diesen abwic'welbar sind.

4. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schräg verlaufenden Führungsseile (18, 19; 20 21) über mit maximalem Abstand von der vertikalen Längsmittelebene des Hubwerkes (11) angeordnete obere Umlenkrollen (22, 23, 24, 25) geführt sind, während die miteinander gekoppelten, gleichachsigen Seiltrommeln (26, 27) etwa im Bereich der vertikalen Mittelebene liegen.

5. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet,' daß die einer Seite des Lastaufnahmerahmens (16) zugeordneten beiden Führungsseile (1d, 19 bzw. 20, 21) vondën Umlenkrollen (22, 23, 24, 25) sich kreuzend zur jeweils gegenüberliegenden Seite des Lastaufnahmerahmens (16) fuhren,

6. Einrichtung nach Anspruch 2 und 3 sowie gegebenenfalls einem oder mehreren der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiltrommeln (26, 27) auf einer gemeinsamen, durch den Motor, insbesondere Durchzugsmotor (29) angetriebenen Trommelwelle (28) befestigt sind.

7. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Seiltrommeln (26, 27) (31) wirkende Antriebsmotor durch eine Bremse ständig gebremst ist, wobei daß durch die Bremse (31) ausgeübte Moment kleiner ist als da auf die Seiltrommeln (26, 27) wirkende Moment des Durch.

zugmotors (29).

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daßdie Bremse (31) unmitteloar auf den Durchzugsmotor (29) oder auf die Trommelwelle (28) einwirkt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, sowie gegebenenfalls einem oder mehreren der AnsPruche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse ( automatisch gelüftet ist+ sobald das Hubwerk (11) in den höheren Falirstufen gefahren wird.

10. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsseile (l8, 21) in dem unteren, dem Lastaufnahmerahmen (16) zugekehrten Bereich mit Kettenabscimitten (32) an den Lastaufnahmeramen (16) anschließen.

11. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsseile (18, 19; 20, 21) längenverstellbar sind zur Einstellung einer bestimmten Relative lage des Lastaufnahmerahmens (16).