DE1947910A1 - Drehkran mit ausgeglichenem Auslegersystem - Google Patents

Description

Patentanwilte

Dip). Ing. Waiter Meissner München, 22. September 1969

Dipt. Ing. Herbert Tischer
Büro München

München 2, Tam

INTHÄNSZMÄS lüGTiE-BOLÖlR iÄHSASlG Budapest I. (Ungarn)

DREHKRAN MIT AUSGBGLICHSlTgM AiJSLlGBRSYSTBIi

Die Erfindung bezieht sick #u£ einen Drehkran mit ausgeglichenem Auslegersy3tejtt, der mit einem gelenkigen Lastentragenden Ausleger von Kopier- hsw. sogenanntem Pantographsystern» mit einem das ligengewicht und die Belastung ausgleichenden Gegengewicht und finer hydropaeumatischen Vorrichtung veraehveii ist»

In den Betrieben der laschinfniftdlugtrie ist die billige maschinelle Bedienung der AtfceitseteHen der spanabhebenden, Schmiede- und JCant|.«rweykst&li*a iü Jr-betracht der 1777/3 alt. ·

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wirtschaftlichen Produktion besonders dort eine sehr wichtige Aufgabe, wo dies infolge des großen Gewichtes der Bestandteile mit manueller Kvafi nicht zu lösen ist. Die Forderungen» welche den && diesem Zweck verwendeten Bedienungsmaschinen gegenüber gestellt werden, sind die folgenden:

l/a Gleichzeitige» jede Wartezeit ausschließende Bedienung mehrerer Arbeitsstellen |a_oB. im Falle einer synchronisierten Produktion, Bandmontage); 1/b genaue Einstellmöglichkeit in allen Richtungen des Saumes (Einsetzen in das Gerät, Einspannen zwischen Spitzen, usw.) 5

1/c Betrieb mit regelbarer Arbeitsgeschwindigkeit; 1/d kleiner Bedarf an relativer Energie; 1/e* einfaches leichte und betriebssichere Bedienung; 1/f niedrige Herstellungskosten.

Die Eigenschaften der zur Verwirklichung der obenangeführten Forderungen bekannten und in der Praxis verwendeten Bedienungsmaschinen sind die folgenden: 2/a Der dreimotorige Hallenbrttckenkran oder Konsolkran ist für die gleichzeitige Bedienung mehrerer Arbeitsstellen nicht geeignet, zur Feineinstellung wird bei den Antrieben eine besondere GeseJawindigkeitsstufe gebraucht, was im allgemeinen ein zweimotoriges Planetengetriebe notwendig maslit« Dieser Blase nine nt yp wird gewöhnlich mit großer LagtfEhigkeit hergestellt, die zweckmäßig© Anwendung hat als© auch die schlechte Ausnutzung der Seistungsflthigfceit der Maschine zur Folge» Der Betrieb ist teuer, di© Herstellungskosten sind, hoch»
2/b Der Konsolkran mit fixer oder sich, drehender Säule mit handbetätigtem Kettenzug arbeitet bzw. bewegt sich sehr langsam. - '

2/c Die mit elektrischer Hubtrommel ergänzte Ausführung der unter 2/b erwähnten Vorrichtung beansprucht die

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Erweiterung dee elektrischen Energienetzes. Zum ge-. nauen Einstellen ist eine zweimotorige Hubtrommel mit Feinhubwerk notwendig·

2/d Pneumatische Hebel können ein feines Lastheben, Einstellen nicht sichern· Zwischen den Hubenden kann die Last nicht verläßlich festgehalten werden. Infolge der ZusammendrUckbarkeit der Luft kann die Last in Schwingung kommen. Kit den unter 2/a - 2/d angeführten Maschinen ist die Last nur in vertikaler Richtung zu heben.

2/e Der Drehkran mit hydraulischem Gelenkausleger beansprucht je Arbeitsstelle ein besonderes Speisegerät, was auch die Erweiterung des elektrischen Energienetzes nötig macht. Sowohl der Bau des Kranes, als auch seine Energieversorgung sind mit beträchtlichen In-. veetitionskosten verbunden.

Die Aufgabe d.er Erfindung 1st die obenerwähnten Nachteile zu beseitigen und einen Drehkran au schaffen, der sämtlichen Anforderungen entspricht· Diese Aufgabe wird erfindungsgemäfl durch einen Drehkran mit ausgeglichenem Auslegersystea gelöst, der mit einem gelenkigen lestentragenden Ausleger von Kopier- bzw. sogenanntem Pantographsystem, mit einem das Eigengewicht und die Belastung ausgleichenden Gegengewicht und einer . hjdrapneumatischen Vorrichtung versehen und dadurch gekennzeichnet ist, daß der Drnhrkran zur Führung b«w. zum Festhalten mit konstanter Winkelstellung des letzten Gliedes des lastentragenden Auslegers, bzw. eines sich diesem Glied anschließenden Hebegliedes ein Gelenkgestänge von Parellelogrammsystem aufweist. Bei dem erfindungsgeaäßen Kran ist das ausgleichende Gegengewicht zweckmäßig auf der Säule des Kranes schlittenartig verschiebbar ausgebildet, und die Verbindung zwischen dem Gegengewicht und der Säule mittels eines zum Ausgleichen des Lastmomentes dienenden pneumatischen Arbeitszylinders verwirklicht, welchem Zylinder die für die automatische

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Übertragung der Größen- und Bewegungsrichtungänderungen . < des Lastmomentes bestimmten Brück- sowie Umkehrregler zu*- geordnet sind.

Charakteristisch für die Erfindung ist ferner, daß » in der Luftleitung des pneumatischen Arbeitszylinders ein aus einem Membranventil zum Verstärken» einem Bückschlagventil, einem Zweiwegventil und aus einer Drosselung bestehendes Steuer-Umkehrsystem angebracht ist, welches mittels des Membranventils zum Verstärken und einer Rohrleitung verbunden ist und mit dem unter veränderlichem Druck stehenden Raum des ausgleichenden Arbeitszylinders in einer solchen Verbindung steht, Bio eine Steuerung zum Aufrechterhalten eines ständigen Druckwertes, z.B* hei Leitungsunterbrechung oder Laststurz zum Bremsen übermittelt. Zweckmäßig ist der erfindungsgemäße Drehkran noch am Unterteil oder am Oberteil seiner das Auslegergestänge und das Gegengewicht tragenden Säule mit einer drehbaren Lagerung versehen.

Die erfindungsgemäSe Vorrichtung hat folgende Vorteiles

Der erfindungsgemäße Drehkran erfüllt sämtliche unter l/a - 1/f aufgezählte Forderungen. Je nach, dem Anspruch der Arbeitsstellen kann der Kran auf eine fixe Säule oder auf eine Laufkatze montiert ausgeführt werden. Zu seiner Inbetriebhaltung ist bloß ein Preßluftnetz erforderlich.. Sein Energiebedarf (Luftbedarf) isf sehr klein (max. 50 Liter/Minute), da der Kran nur beim Heben Luft verbraucht. Infolge seines ausgeglichenaiArmsystems kann der Kran mit geringem manuellem Kraftaufwand bewegt werden«

Die Arbeitsgeschwindigkeit des Kranes - die Bewegungsgesctesfindiglreit der Last - ist mit der Bewegungsgeschwindigkeit des Kranführers identisch und wird von diesem selbst gewählt. Die niedrige Bewegangsgeschwindigkeit und'der kleine 'Antriebskraftbedarf sichern eine genaue Einstellungsmöglichkeit.

Viele Bearbeitungsmaschinen beanspruchen das hori-

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zontale Einlegen (Einschieben) der Arbeitsstücke bei einer vertikalen Bewegungsmögilchkelt von sehr kleinem Ausmaß. Der erfindungsgemäße Kran sicnert auch, für diesen Fall eine geeignete Ausführung (Pig. 4)* Die Herstellungskosten sind niedrig.

Ein besonders wichtiger Torteil de3 erfindungsgemäßen Kranes iat ferner, daß die Größen- und Bewegungsrichtungänderungen des Lastmomentes durch den pneumatischen Arbeitszylinder, den eingefügten Druckregler, sowie durch das aus den Membran-, Rückschlag- und Zweiwegvent.ilen bestehende Steuer-Urakehrsystem vollkommen automatisch gesichert werden. Diese Vorrichtungen werden von der Druckänderung gesteuert, welche durch die mit der auf das Aus-

legerende wirkenden manuellen Kraft In dem pneumatischen Arbeitszylinder- verursachte Kolbenbewegung hervorgerufen wurde, und die Ausbildung der auf das bewegliche Gegengewicht zu entfaltenden jeweiligen Ausgleichskraft wird mit Hilfe der obenerwähnten Vorrichtungen während der Bewegung dadurch automatisch, gesichert» daß

a) beim Heben der Last der eingestellte Sekundärdruck zwecks Ersetzung der in dem ausgleichenden Arbeitszylinder entstehenden Drucksenkung über das Bückschlagventil in den Arbeitszylinder geführt wird;

b) beim Senken der Last die im Arbeitszylinder entstehende Drucksteigerung dadurch beseitigt wird» daß das Zweiwegventil von der auf das Membranventil zum Verstärken wirkenden Drucksteigerung ao gesteuert wird* daß durch die gedrosselte Auslaßöffnung sich soviel Luft entfernt, wieviel zur Wiederherstellung des ursprünglichen Ausgleichsdruckes nötig ist, In Ruhelage wird die Luftströmung durch das Steuer-Ümkehrsystem in beiden Richtungen abgesperrt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird in ihren Einzelheiten anhand der Zeichnungen erörtert» wo in Fig. 1 und 2 zwei sweokfltftßige AusfÜhriingefor-

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men des Drehkranes in Seitenansicht;

in Fig. 3 das Schema der auus Ausgleichen der last dienenden pneumatischen Vorricfettuags in Fig. 4 ein auf eine fixe 3SuXe,

in Pig, 5 sin auf «ine laufkatze montierter Kran in Seitenansicht dargestellt Bim,·,

Die Basis für d«ia Arbeiten &«§s erfindungsgemäßen Kranes bildet der ausgeglichene Zustand* der sowohl bei einer Inbetriebhaltucg !snter Belastung, als auch bei einem unbelasteten Betrieb zar Geltung kommt. Der Kran ist mit einem gelenkigen Kopierauslegars^stem {von sogenannter pantograph!seher lösung) versehen. Die Stangen des Auslegers bilden Parallelogramme, wodurch gesichert ist, daß das Verhältnis zwischen dan Armen der Last und des Gegengewichtes j ^ (Fig. 1 und 2} bei jedem beliebigen Auslegerstand gleich bleibt. Hieraus folgt, daß der einmal ausgeglichene Ausleger - mit oder ohne last - innerhalb des Wirkungsbereiches des Kranes überall einen •schwebendend Zustand annehmen kann.

Das Auslegersystem (Fis„ 1 ueä 2) besteht aus miteinander gelenkig verbundenen Stangen 1 - 8, welche In der vertikalen Ebene Parallelogramme bilden»

Die Stangen 1» 2, 3 und 4 tragen die Belastung und nehmen am Ausgleiche» teil, dta Stangen 5» 6« 7 und 8 sind prinzipiell bzw. praifcisch nlehtbelaatet imi ©Ichern in erster Linie die mit der Horizontale eingesc&Xaeees^ konstante Winkelstellung (die Parallelität) des letssten Gliedes 8 (d.h. des Scharniergliedes) äse Aoslegersystems« Auf das die Endpunkte &®v beiden Stangengn'.ppen fsirbindende Glied 8 kann aber eine lastentragende Konsole montiert werden, falls diese belastet wird.* dann nisä&t auch, die zweite Stan-* gengruppe an dea? Somentenübertragung teil» So nehmen* also · auch die letzteren Stangen an der Momentenübertragung teil» wenn die Last - z.3, swecks Zuführung zur Bearbeitung und zwecks Ergreifens - auf das Hebeglied bäw» auf die Konsole

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gemäß Flg. 1 und 2, bzw. auf den Endpunkt A₁ derselben gelegt wird.

Der Aufbau des Auslegersystems ergibt, daß laut Pig· 1 das letzte Glied 8 seinen mit der Horizontale eingeschlossenen Winkel bei keinem Auslegerstand verändert, die damit gehaltene Konsole 9 oder das Arbeitsstück kann also in der horizontalen Ebene bewegt werden» ohne Verdrehung zu erleiden. Fig. 4 zeigt .ein Ar.wendungsbeispiel dieser Fähigkeit.

Das Bewegen der Last kann durch das mit manueller Kraft (ca. 4 kp) verursachte Stören der Gleichgewichtslage durchgeführt werden. Die manuelle Kraft ist bloß zur Bekämpfung des Innenwiderstandes des Steuerventils, der Hähne und des Arbeitszylinders nötig.

Die Stangen 2 und 5 sind an den Punkten C und D der Säule 10 gelenkig angeschlossen. Die zwei Endpunkte des Stangenaystemsi Lastpunkt Jt und Gegengewichtpunkt B halten während der Bewegung - infolge des Äufbaus des Stangensysteasa - das Ärmverhäl tnis ^ auf unveränderlichem Wert. HierdUi'ch wird gesichert, daß daa Moment der Last auch während der Beweguag durch sin unveränderliches Gegengewicht 'ausgeglichen wenden kann» d.h_o

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Der einen Teil (E,) des Gegengewichtes 11 bildende Wagen ist auf der Säule IO mit Hilfe von Bollen bewegbar angeordnet. Seine Aufgabe 1st die jeweilige Ausgleichskraft über den in der Leitung W sich auf Bollen verschiebenden Gegengewichtapunkt B dem Auslegersyatem %\x tibergeben. Kit Hilfe eeiner Rollenführune kann der Gegengewichtswagen dem Gegengewichtspunkt B auch während dessen vertikaler Verschiebung folgen» und so kann die Ausgleichskraft vom Wagen innerhalb des Gebietes x* .y ' übermittelt werden.

Daa Ausgleichen des Eigengewichtes des Kranes ge-

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schieht in zwei Stufen. . ,

Laut Pig» 1 und 2 wird der Ausgleich des Eigengewichtes G₀ des Auslegersysteme durch das fixe Gegengewicht E₁, das das Gewicht des Wagenkastens ist» sowie durch das ergänzende Gegengewicht E₂ verwirklicht*

Unter Eigengewicht Sg ist auch das Gewicht des beim Kran verwendeten Greiforgans zu verstehen. Die Gegengewichtekraft P^ wirkt auf den Gegengewichtspunkt B und die Gegegewichtsfcraft E₂ auf das Gestänge 2-3» Die zum Ausgleich der last nötige Kraft wird durch den vom Preßluftnetz mit reduziertem (,sekundär) Druck gespeisten Arbeitszylinder 12 geliefert.

Ebenfalls gemäß Fig. 1 und 2 erfolgt der Ausgleich der Nutzlast so» daß in der Kraftlinie des obenbeschriebenen Gegengewichtes B-.» der'Größe der Last T entsprechend· - welche im Lastpunkt A oder A₁ ihre Wirkung ausübt - ein veränderbares sog. lebendiges Gegengewicht T jj = Eo ausgeübt wird.

Die zum Ausgleich der Last T nötige Kraft E-j wird durch den pneumatischen Arbeitszylinder 12 geliefert* für welchen der aus dem Preßluftnets über den Hauptschalter 14 ankommende Luftdruck mit den Druckreglern 15 und 16 eingestellt werden kann. Dieser Kasten ist an der Säule 10 des Kranes angebracht und enthält den Luftfilter, den Wasser-" abscheider und das Organ zur Bildung von ölnebel. Der Arbeitszylinder 12 muß auch während der Bewegung zur kontineuerlichen Sicherung des Gleichgewichtes konstante Kraft liefern. Die dazu nötige Luftströmung (Zufuhr) in zwei Richtungen wird durch ein automatisch funktionierendes Steuer-ümkehrsy.stern gesichert» dessen Teile ein Membranventil la sum Verstärken, ein Rückschlagventil 19» ein gesteuertes Zweiwegventil 20, eine regelbare Drosselung 21 sind.

Die jeweilige Gleichgewichtslage des Kranes wird durch den nachfolgenden Zusammenhang ausgedrückt (nach. Fig»

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aT + cG^ * b(B., + Eo) + dBg * ^^χ ^p^JP) + αΒ₂»

P₂ der eingestellte Ausgleichsdruck (Sekundärdruck)

(kp/cm²) F die Nutzfläche des ausgleichenden Arbeitsaylindera

. (cm²) T das Gewicht der Last (kp)

die Kraftarm-Abmessungen gemäß Fig. 1 und 2 (cm)

d sind.

Die Säule 10 dient zum Zusammenfassen bzw. Tragen der bisher aufgeatthlten Bestandteile (1-9. 11« 12) und diese bilden zusammen die ausgeglichene Torrichtung· Auf das untere oder obe.re Ende der Säule kann die Lagerung 13 montiert werden» welche das Drehen um 360° sichert«

Das gemäß der in Fig. 3 veranschaulichten prinzipiellen Schaltung und Anordnung gebaute pneumatische Ausgleichsystem sichert das schnelle und kontinuierliche Auegleichen der Last» sowie die genaue und verläßliche Arbeit des Kranes. .

Eine Herstellungsform des Kranes ist z»B. die Ausführung mit fixer Säule (Fig. 4)» bei welcher das Drehen des Kranes mit Hand» mit Hilft der Lagerung 13 durchführbar ist. i . '

Sine andere Heratellungsform ist die auf eine Laufkatze montierte Ausführung (fig· 5)· Der Kran wird auf eine Laufkatze montiert» die auf einer Hängebahn mit Hilfe von Rädern rollt. Die Laufkatze kann mit dem Kran »ueammen mit Hand bewegt werden. Die Luftversorgung dee Kran·β wird durch ein pneumatisches Schwiflunkabel ««eichert. Die Laufkatze ist mit einer Bremse mit Luftdruokb«tri«b vorsehen,

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die mit Hilfe des am Scharnierglied 8 angebrachten Schalters durch Fernsteuerung; betätigt werden kann.

Die Inbetriebsetzung und Benutzung des Kranes geschieht auf folgender Weise?

Zur Inbetriebsetzung wird der Kran mit Hilfe des in dem Kasten des Hauptschalters 14 befindlichen Abstellventils auf das freßluftnets geschaltet,

Zwecks Sicherung der freien Bewegung des unbelasteten Auslegersystems wird der Arbeitssylinder 12 entlüftet, in jener Weise, daß der am Scharnierglied 8 angeordnete Fernschalter 17 mit dem. Netsdruck das Ventil 22 in Auspuffstellung bringt. Danach wird der ausgeglichene unbelastete Ausleger mit Hand zur last geführt und die Last wird ergriffen. Demzufolge wird mit Hilfe des Ventils 17 das Ventil 22 in Grundstellung zurückgeschaltet und der gewünschte Sekundärdruck wird mit dem .Druckregler 15 eingestellt. Dieser Sekundärdruck gleicht die Last mit Hilfe des Arbeitszylinders 12 aus, (Die Last kommt in schwebenden Zustand.)

Das Heben der Last wird mit Hand durchgeführt, die nötige manuelle Kraft ist ca, 4 kp. Die entfaltete manuelle Kraft wirkt durch die Übertragung des Auslegersystems vergrößert auf den Arbeitszylinder 12. Infolge der Verschiebung des Kolbens 12a wird der unter Druck stehende Zylinderraum größer, der darin vorhandene Druck nimmt ab. Dies wird vom Steuer-Umkehrsystem über das eingebaute Bückschlagventil 19 wahrgenommen, welches Ventil die zur Wiederherstellung des Sekundärdruckes (Ausgleichsdruckes) nötige Luft in den Arbeitszylinder 12 strömen läflt. Inzwischen bleibt die gedrosselte Auslaßöffnung 21 geschlossen. Auf diese Weise ist'die nötige Luftnachführung während des Hebens kontinuierlich gesichert und der Gleichgewichtszustand bleibt erhalten» '

Im Falle des Senkens der Last wird der pneumatische Arbeitszylinder 12 von der betätigenden manuellen Kraft . - IO *-

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über die Übertragung des Auslegersystems auseinandergezogen. Der sich nach außen (nach oben) verschiebende Kolben 12a versucht den unter Druck stehenden und den Ausgleich durchführenden Zylinderraum zu verkleinern« deshalb nimmt der darin herrschende Druck zu. Zur Konstanthaltung des ausgleichenden Sekundärdruckes muß aus dem Zylinder Luft ausgelassen werden. Dieses Auslassen wird vom Steuer-Umkehrayetem automatisch derart gesichert, daß das im Verhältnis zu der durch das Membranventil 16 gefühlten Drucksteigerung gesteuerte Zweiffegventil 20« die mit dem Drosselventil 21 versehene Auslaßöffnung Öffnet und schließt»

Die Last kann mit Rand bewegt auf den gewünschten Platz gebracht werden. Kit Hilfe des Fernschalters 17 und des Ventils 22 wird der ausgleichende Arbeitszylinder 12 entlüftet. Danach kann die Last aus dem Greiforgan herausgenommen und der leere Ausleger in beliebige Lage gestellt werden.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden durch das den Gleichgewichtszustand sichernde pneumatische System noch folgende Anforderungen erfüllt:

Mit Hilfe der Drosselung 21 sind die verhältnismäßige Lastbewegung; und das ruhige Last festhalt en gesichert« die Lastschwingungen werden gedämpft bzw. abgeschafft. Kittels der regelbaren Drosselung kann die Bewegungsgeschwindigkeit der Last eingegrenzt werden.

Im Interesse der Betriebssicherheit wird im Falle des Ausbleibens des Netzluftdruckes oder eines Durchschlage des Schlauches das Abstürzen der Last durch das pneumatische System, die Ventile 19, 20 mit dem Arbeitszylinder 12 ale Bremszylinder verhindert, weil diese ohne Netzdruck halten die Zufuhrkanäle des Arbeitszylinders geschlossen.

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Claims (4)

1. PATBNTAIfSPRÜCHE .

   1* Drehkran mit ausgeglichenem Auslegersystem,' der mit einem gelenkigen lastentragenden Ausleger von Kopier- bzw. sogneanntem Pantographsystem, mit einem das Eigengewicht und die Belastung ausgleichenden Gegengewicht , und einer hydropneumatischen Vorrichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Drehkran zur Führung bzw. zum Pesthalten mit konstanter Winkelstellung des letzten Gliedes (8) des lastentragenden Auslegers (1-^4), bzw. eines sich diesem Glied anschließenden Hebegliedes (9) ein.zusätzliches GelenkgestHnge (5-7) von Parallelogrammsystem aufweist.
2. 2. Drehkran nach Anspruch 1, dadurch g e k e η nzeichnet, daß das ausgleichende Gegengewicht (11) auf der S*lule (10) des Kranes schlittenartig verschiebbar ausgebildet, und die Verbindung zwischen dem Gegengewicht (11) und der SKuIe (10) mittels eines zum Ausgleichen des Lastmomentes dienenden pneumatischen Arbeitszylinders (12) verwirklicht ist, welchem Z-ylinder die für die automatische Übertragung der Grüßen- und Bewegungsrichtung**.^ erungen des Lastmomentes bestimmten Druck- sowie Umkehrregler (18, 19» 20) zugeordnet sind.
3. 3. Drehkran nach Anspruch 1 oder 2, dadruch gekennzeichnet ,daß in der Luftkreisleitung des Eneumatisehen Arbeitszylinders (12) ein aus einem Membranventil (18) zum Verstärken, einem Rückschlagventil (19)· einem Zweiwegventil (20) und aus einer Drosselung (21) bestehendes Steuer-Umkerhsjstem angebracht ist, und mit dem unter verHderlichen Druck stehenden Raum des ausgleichenden Arbeitszylinders (12) in einer solchen Verbindung steht, die eine Steuerung zum Aufrechterhalten eines ständigen Druckwertes, z.B. bei leitungsunterbrechung oder lastensturz zum Bremsen übermittelt.
4. 4. Drehkran nach Ansprüchen 1 bis 3_f dadurch g ek e η η ζ e i c h net, daß dieser am Unterteil oder am

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   Oberteil seiner daa AuslegergestHnge und das Gegengewicht tragenden SHuIe (10) mit einer drehbaren Lagerung (13) versehen ist.

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