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Selbsttätig steuerbarer Schrapper
Die Erfindung betrifft
einen selbsttätig steuerbaren Schrapper zum Anböschen von angehäuften Schüttgütern
an einen Zuteiler mit auf einem Träger angeordneter Plattform, die einen Ausleger
für eine Umlenkrolle zum Umlenken eines Hubseiles aufweist, dessen eines Ende an
einem Schrappkübel angreift und dessen anderes Ende mit einer Hubwinde verbunden
ist, die auf der Plattform zusammen mit einer Grabwinde angeordnet ist, mit der
ein Grabseil verbunden ist, das am anderen Ende des Schrappkübels angreift, mit
einem Motor zur Antreiben der beiden Winden und mit von einer selbsttätigen Steuerung
steuerbaren Stellgliedern zum Ankuppeln der Winden an den Motor und zum Betätigen
von Windenbremsen, wobei für die Hubwinde mindestens zwei Bremsstufen vorgesehen
sind. Die Erfindunn betrifft insbesondere einen Radialschrapper mit auf dem Träger
um eine vertikale Achse drehbarer Plattform.
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Durch die DOS 23 47 476 ist ein Schrapper der oben genannten Art bekannt,
bei dem die Grabwinde direkt von einem Motor und die Hubwinde von diesem über eine
Kupplung in zwei Drehrichtungen antreibbar sind. Da zu diesem Zweck der Motor dauernd
umgeschaltet werden muß, ist ein Ölmotor vorgesehen, dessen Pumpe von einem Elektromotor
angetrieben ist. Ein Antrieb dieser Art ist sehr aufwendig. Um die Hubwinde mit
zwei Bremsstufen bremsen zu können, sind bei diesem bekannten Schrapper zwei verschiedene
Bremsen vorgesehen, nämlich eine Induktionsbremse und eine Lamellenbremse, was obenfalls
mit einem verhältnismäßig geoßen Material- und Kostenaufwand verbunden ist. Die
Stellglieder dieses bekannten Schrappers sind manuell nicht betätigbar, so daß beim
Ausfallen der automatischen Steuerung die Stellglieder elektrisch oder hydraulisch
betätigt werden müssen. Dies ist aber nicht möglich, wenn entweder bei den Stellgliedern
selbst oder im pneumatischen System praktisch unvermeidbare Störungen auftreten.
Die bekannten, selbsttätig steuerbaren Schrapper können daher nicht ohne großes
@isiko in solchen Fällen eingesetzt werden, in denen es darauf ankommt, daß die
Zufuhr des von Schrapper geförderten Schüttgutes nicht ohne
Schad
unterbrochen werden kann. Wird z.B. en traafhirter Betonkörper betoniert, denn darf
die Zufuhr von Zuschlagstoffen, die vom Schrapper gefördert werden, auf keinen Fall
unterbrochen werden, da sonst der Betonkörper nicht die geforderte Tragfähigkeit
erhält.
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Aus diesem Grunde werden in Fällen, in denen es auf einen zuverlässigen
Betrieb des Schrappers ankommt, solche Schrapper verwendet, bei denen die Kupplungen
und Bremsen manuell direkt betätigbar sind. Die Erfahrung hat gezeigt, daß solche
Schrapper eine höchste Zuverlässigkeit besitzen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein automatisches Schrapperät
zu schaffen, das jederzeit manuell direkt bbetätigbar ist, so daß auch bei Ausfall
der Stellglieder der Schrapperbetrieb nicht unterbrochen werden muß. Auch soll der
Schrapper mit einem möglichst geringen Kosten- und Materialaufwand herstellbar sein.
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Diese Aufgabe ist bei der eingangs beschriebenen Cattunq von Schrappern
gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zum Ankuppeln des Motors an die liub- und
an die Grabwinde und als Brew..sen beider Winden je eine manuell direkt betätigbare
Kupplung bzw. Bremse vorgesehen ist, daß die selbsttätig steuerbaren Steliglieder
an den manuell betätigbaren Gliedern cer Kupplungen und Bremsen angreifen und daß
die Bremse der Hubwinde auf drei. und die Bremse der Grabwinde mindestens auf zwei
Bremse stufen mit verschiedenen voreinstellbaren Bremskraftwerten schaltbar sind.
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Dadurch, daß zum Ankuppeln des Motors an die Hub- und an die Kupplungen
Grabwinde/und Bremsen für beide Winden vorgesehen sind, können dio Seile mit den
beiden Winden so verbunden sein, da. sie bei einem gleichsinnigen Umlauf des Motors
immer im Aufwickel
sinn wirken, so daß das Abwickeln von einer Winde
während des Aufwickelns mit der anderen Winde erfolgen kann. Dadurch, daß hierbei
die Bremse der Hubwinde auf drei und die Bremse der Grabwinde auf zwei Bremsstufen
mit verschieden voreingestellten Bremswerten eingestellt werden können, wird erreicht,
daß in jeder Lage des Schrappkübels ein Schlappseil vermieden werden kann.
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Dadurch, daß die Kupplungen und die Bremsen manuell direkt betätigbar
sind, wird ein Schrapper geschaffen, der die Zuverlässigkeit der bekannten Schrapper
besitzt, bei denen die Kupplungen und Bremsen nur manuell direkt betätigbar sind,
da beim Ausfall der selbsttätigen Steuerung und der selbsttätig steuerbaren Stellglieder
stets eine Bedienungsperson die Steuerung des Schrappers übernehmen kann.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie die Möglichkeit
schafft, vorhandene Schrapper mit manuell direkt betätigbaren Kupplungen und Bremsen
auch für einen vollautomatischen Betrieb mit der gleichen Zuverlässigkeit umzubauen.
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Dadurch, daß die Bremse der hubwinde auf drei Bremsstufen mit verschiedenen
voreinstellbaren Bremskraftwerten eingestellt werden kann, wird erreicht, daß die
Hubwinde bei Vollbremsung nicht nur blockiert, sondern zur Vermeidung eines Schlappseiles
während des Grabhubes mit einer stärker reduzierten Bremskraft und zur Vermeidung
des Durchhängens des Schrappkübels im leeren aktiven Vorratsraum mit einer weniger
reduzierten Bremskraft abgebremst werden kann. Durch die Verwendung einer so auf
drei Bremsstufen einstellbaren Brcr7sn fir die Hubwinde wird ein selbsttätig steuerbarer
Schrapper geschaffen, bei dem der Kübel über den aktiven Vorratsraum geführt werden
kann, was für das vollständige Auffüllen des aktiven Vorratsraumes von großer Wichtigkeit
ist.
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Die Einstellbarkeit der Bremsen für die Winden auf zwei oder drei
Bremsstufen kann dadurch erreicht werden, daß als Stellglieder für die Bremsen pneumatische
oder hydraulische Zylinder vorgesehen sind, bei denen der Druckraum durch Anwendung
von einem oder zwei Reduzierventilen so entlastet werden kann, daß der volle Bremsdruck
in einer oder zwei Stufen reduziert werden kann, so daß sich insgesamt einschließlich
der Vollbremsung zwei bzw. drei Bremsstufen ergeben.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindun ist vorgesehen,
daß bei mindestens einer auf verschiedene Bremsstufen schaltbarer Bremse zwischen
einem Übertragungsglied einerseits, an dem das dazugehörige Stellglied und das manuell
betätigbare Betätigungsglied angreifen, und dem beim Bremsen an einen anderen Bremskörper
andrückbaren Bremskörper andererseits eine die Bremsbetätigungskraft auf die Bremse
übertragende Feder eingefügt ist. Dadurch wird erreicht, daß bei einer Betätigung
des Betätigungsgliedes das Übertragungsglied zwar im Sinne der Betätigung der Bremse
bewegt wird, daß aber hierbei der Bremskörper durch die Kraft der zwischen dem Übertragungsglied
und dem Bremskörper angeordneten Feder an den zweiten Bremskörper gedrückt wird,
wobei lediglich durch die Bewegung des Übertragungsgliedes die von dieser Feder
verursachte Kraft verändert wird. Man kann hier also durch die Wahl einer Feder
mit einer geringen Neigung der Kraft-über-Wegkurve eine entsnrechend flach verlaufende
Bremskraftkurve erreichen, so die verschiedenen Bremsstufen sowohl manuell sehr
bequem bei verhältnismäßig großen Wegen des Betätigungsgliedes, z.B. eines Pedals,
und über ein selbsttätig steuerbares Stellglied sanft und ohne Stöße eingestellt
werden können
Dies hat zur Folge, daß bei der Anwendung von pneumatischen
oder hydraulischen Zylindern als Stellglieder die Reduzierventile nicht mit einer
solchen Genauigkeit arbeiten müssen wie bei gewöhnlichen Bremsen und/oder die Genauigkeit
und Reproduzierbarkeit der Bremskraft bessor wird.
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Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung
schematisch stark vereinfacht dargestellten Pusführungsbeispieles eines Radialschrappers
gemäß der Erfindung im einzelnen erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Gesamtseitenansicht des Ausführungsbeispieles;
Fig. 2 einen vergrößert dargestellten Längsschnitt der als Führerkabine ausgebildeten
Plattform des Scrappers nach Fig. 1; Fig. 3 eine Draufsicht auf die in der Plattform
angeordneten beiden Winden und die Betätigungsglieder für die Kupplungen und die
Bremsen dieser Winden.
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Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
selbsttätig steuerbaren Radialschrappers weist einen Träger 11 aut:, auf den um
die vertikale Achse 12 drehbar eine als Führerkabine ausgebildete Plattform 13 gelagert
ist, an der um eine waagerechte Achse schwenkbar ein Ausleger 14 befestigt ict,
dessen freies Ende mittels eines Seiles 15 an der Plattform 13 abgespannt ist. Der
Ausleger 14 trägt an seinem freien Ende eine Umlenkrolle 16 für ein Hubscil 17,
das mit dem hinteren Ende eines Schrappkübels 18 verbund ist, dessen vorderes Ende
mit dem einen Ende eines
Grabseiles 19 verbunden ist, dessen anderes
Ende an einer Grabwinde 21 befestigt ist, die gemeinsam mit einer Hubwinde 22 auf
einer Achse 20 drehbar gelagert ist. Zwischen den beigen Winden ist ein von einem
Motor 23 einer eine Kette 24 antreibbares Kettenrad 25 drehbar gelagert, das über
zwei Kupplungen 26 und 27 mit der Grabwinde 21 bzw.der hubwinde 22 kuppelbar ist.
Die beiden Kupplungen 26 und 27 sind durch Drehen von auf den beiden Enden der in
der Plattform unbewegbar befestigten Achse 20 aufgeschraubten, nicht dargestellten
Druckmuttern betätigbar. Zu dieser Zweck sind die beiden Winden 21 unG 22 1iicht
nur drehbar, sondern auch axial verschiebbar auf der Achse 20 gelagert und werden
durch die Kraft von in der Zeichnung nicht dargestellten Federn über nicht dargestellte
Axiyldrucklager gegen die Druckmuttern in einen entkuppelten Zustand gedrückt. Durch
Drehen der Druckmuttern um einen vorgegebenen Winkel wird dann die jeweils gewünschte
Winde an das Zahnrad 25 gedrückt und dadurch die Kupplung, z.B.
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eine Lamellenkupplung, eingeschaltet.
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Zum Drehen der Druckmuttern und damit zum Betätigen der Kupplungen
26 und 27 sind zu beiden Seiten eines Fahrersitzes 29 Handhebel 31 bzw. 32 vorgesehen.
An jedem dieser Handhebel 31 und 32 greift je ein pneumatischer Zylinder 33 bzw.
34 an, der durch eine nicht dargestellte Steuerung wahlweise so betätigbar ist,
daß die jeweilige Kupplung von dem dazugehörigen pneumatischen Zylinder ein- oder
ausgeschaltet wird.
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An den jeweils leeren Enden einer jeden Winde ist je eine Bremstrommel
35 vorgesehen, die mit einet Bremsband 36 zusammenwirkt, an dessen freiem Ende der
eine Arm 37 eines um eine waagerechte Achse 38 schwenkbaren zweiarmigen Hebels 37,
39 nngreift, dessen zweiter Arm 39 über eine Feder 41 mit einer als Übertragungsglied
dienenden stanze 42 verbunden ist, an der er ein Gestänge ein Pedal 43 angreift.
Das @edal a3 wird durch eine Feder 44 in der in Fig. 2 dargestellten Stellung gehalten,
in der die Bremse nicht wirksam ist.
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An der Stange 42 greift bei jedoch der beiden Bremsen außer dem Pedal
43 noch ein pneumatischer Zylinder 45 an, mittels dessen die Bremse in der gleichen
Weise wie mit dem Pedal 42 betätigt werden kann.
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Der pneumatische Zylinder 45 für die Grabwinde 21 ist mit einem in
der Zeichnung nicht dargestellten Reduzierventil versehen, mittels dessen beim Bremsen
der Druck im Druckraum des Zylinders auf einen einstellbaren Wert reduziert werden
kann. Der pneumatische Zylinder 45 für die Hubwinde 22 ist mit zwei Reduzierventilen
versehen, so daß der Druck in seinem Druckraum auf zwei verschiedene einstellbare
Werte reduziert werden kann.
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Die beiden Zylinder sind so gewählt und anaeordnet, daR beim Volldruck
in ihren Druckräumen eine Vollbremsung erreicht wird.
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die Grabwinde 21 kann demnach voll oder mit einem reduzierten Bremsdruck,
also mit zwei Bremstufe-n, aebremst werden. Derentsprechend kann die hbwinde von
ihrem pneumatischen Zylinder 45 mit drei Bremsstufen gebremst werden.
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Durch die Federn 41 wird erreicht, daß durch geeignete Wahl der Neigung
der Kraft-über-Weqkurve der Feder der zur Erzielung einer bestimmten Änderung der
Bremskraft erforderliche Weg der Stange 42 in weiten C.renzen variiert erden kann.
Dies hat fiir die manuelle betätigung den Vorteil, daß verschiedene Bremsstufen
infolge des verhältnismäßig großen Weges des Pedals sehr bequem und genau eingestellt
werden können. Für die Bestätigung mittels des pneumatischen Zylinders ergibt sich
der Vorteil, daß dadurch die verschiedenen Bremsstufen sanft und ohne Stöße von
Anfang an genau ohne kurzzeitige Überschreitungen eingestellt werden.
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Besonders vorteilhaft ist es hierbei, daß beim Lösen der Bremsen
die Bremskraft nicht schlagartig aufgehoben wird, was ohne Verwendung dieser Feder
durch den Übergang von der @uhereibung der Bremsbetätigungsmittel auf die Bewegungsreibung
(stick-slip-Effekt) unvermeidlich wäre. Auch wird bei Verwendung der Feder 41 bei
schlagartige, Betätigen der Stange 42 die Bremswirkung infolge des zum Betätigen
erfordelichen verhältnismäßig langen Weges dieser Stange nur verhältnismäßig langsam
geändert, so daß Stöße vermindert werden.
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Ein weiterer Vorteil, der sich durch die Anwendung der Feder 41 ergibt,
besteht darin, daß auch beim Abfangen des Schrappkübels, bei dem die Stange 42 schalgartig
in die Bremsstellung bewegt wird, die Bremsung aus dem oben genannten Grunde nicht
schlagartig erfolgen kann, so daß dadurch aueh der Abfangstoß stark abgeflacht wird.
Da ein solches Abfangen bei einem Schrapper bei jedem ASrbeitszyklus stattfindet,
ist diese Wirkung der Feder 41 5 die Lebensdauer eines Schrannere von besonder großer
Bedeutung.
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Der Trager 11 ist als Zuteiler ausgebildet, an den während des Betriebes
des Schrappers das im Haufen 46 angehäufte Schüttgut abgeböscht wird. Beim Öffnen
der Klappe des Zuteilers entleert sich dann der in Ficr. 1 dargestellte aktive Vorratsraum
47. Der Schrapper hat nun die Aufgabe, dauernd diesen aktiven Vorratsraum aufzufüllen,
damit beim Öffnen des Zuteilers das Schüttgut immer zur Verfügunhg steht.
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Zum Messen der Drehwinkel der Winden 21 und 22 und damit der auf die
Winden aufgewickelten oder abgewickelten Seillängen ist für jede Winde 21 und 22
je eine in Fig. 3 nur
angedeutet dargestellte Meßeinrichtung 51
vorgesehen, die bei bestimmten Seillängen Signale an die Steuerung abgibt, auf Grund
welcher Signale dann die Bremsen und Kupplungen nach dem in folgenden beschriebenen
Funktionsprogramm geschaltet werden.
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Funktionsprogramm In der Ausgangsstellung befindet sich der chranpkübel
18 in der in Fig. 1 mit a bezeichneten Stellung, in der beide bremsen 35, 36 voll
wirksam sind ud die beiden Winden 21 und 22 festhalten. Dic Kupplungen 26 und 27
sind hierbei ausgeschaltct, Beim Grabhub, bei dem der Schrappkübel 18 auf der in
Fig. 1 rechten Böschung des Haufens 46 längs der punktiert angedeuteten Bahn in
Richtung des Pfeiles 48 bewegt wird, ist die Kupplung 26 der Grabwinde 21 eingenschaltet
und die Kupplung 27 der Hubwinde 22 ausgeschaltet, so daß durch das Aufwickeln des
Grabseiles 19 auf die Grabwinde 21 der Schrauppkübel 18 in Richtung des Pfeiles
48 hochgezogen wird. Damit das Hubseil 17 hierbei nicht schlank wird, ist die Bremse
35, 35 der Hubwinde 2i auf die Bremsstufe mit der geringsten Bremse kraft eingestellt.
Sobald der Schrappkübel 18 die in Fig., 1 strichpunktiert dargestellte und mit b
bezeichnete Stellung am Rande 49 des aktiven Vorratsraumes 47 erreicht hat, wird
die Bremse der Ilubwinde 22 auf die zweite Brersstufe umgeschaltet, bei der eine
so große Bremskraft erzeugt wird, daß das liubseil 17 in der Lange ist, zusammen
mit dem anaetriebenen Grabseil 19 das Gewicht des Schrappkübels 18 zu tragen, so
daß dieser bei der weiteren Bewegung in Richtung des Pfeiles 48 längs der punktiert
gezeichneten Bahn auch iber den leeren aktiven Vorratsraum 47 ohne in diesen abzusacken
bewegt wird.
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Sobald der Schrappkübel die in Fig. 1 strichpunktiert dargestellte
und mit c bezeichnete .ctelluna ijber dem aktiven Vorratsraum erreicht hat, werden
zur Beendigung des Grabhubes beide Winden 21 und 22 voll abgebremst und die Grabwindekupplung
entkuppelt.
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Abnschließend rückt die Kupplung 27 für die hubwinde 22 ein, Gleichzeitig
wird die Bremse der Hubwinde 22 gelüftet, so daß der Schrappkübel 8 auf durch die
Länge des Grabseiles 19 bestimmten Kreislinie vom Hubseil In die Stellung d anaehow
ben wird. Anschließend wird dann die Bremse der Grabwinde auf ein Bremsstufe mi.t
reduziertem Bremsdruck umgeschaltet, so daß der Schrappkübel 18 durch den Zug des
Hubseiles 17 längs der strichpunktierten Linie in sich. 1 in die Stellung e bewegt
wird. Der Bremsdruck der Bremse' dor Grabwinde 21 ist dabei auf einen so großen
reduzieten Wert eingestellt, daß der Schrappkübel 18 durch beide Seile getragen
wird und nicht unter die strichpunktiert dargestellte Bahn absacken kann.
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Sobald die Stellunge erreicht ist, wird die Hubwinde 22 voll abgebremst
und vom Antrieb entkuppelt, so daß der Schrappkübel 18 auf einer durch die Länge
des Hubseiles bestimmten, in Fig, 1 punktiert dargestellten kreisförmigen Bahn aus
der Stellung e in die Stellung f fällt. Sobald die Stellung f erreicht ist, wird
die Crabwinde voll abgebremst und die Hubwinde auf die Bremsstufe mit rekiuziertem
Bremsdruck umgeschaltet, so daß der Schrappkübel aus der Stellung f in die Stellung
a gebremst absinkt, wo dann auch die Hubbremse voll abgebremst wird, so daß sich
der gleiche Vorgang, wie beschrieben, wierdeholen kann. Der Betrieb des Schrarres
kann aber auch bei jeder anderen Stellung des Schrappkübels 18 begeonnen werden.
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Der eben beschriebene Funktionsablauft wird durch eine in der zeichnung
nicht dargestellte elektronische oder Fluid-Programmsteuerung nesteuert, wobei die
Signale fiir diese steuerung von den Meßeirichtungen 51 in Abhängigkeit von den
jeweiligen auf die Winden aufgewickelten Seillängen abgegeben erden.
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Wenn die Steuerung oder einer der als Stellglied fungierenden pneumatischen
Zylinder ausfällt, kann die Steuerung des Schrappers ohne weiteres manuelle von
einer Beidenungspersin durchgeführt werden, so daß auch für diese Ausfallzeiten
die Funktionsfähigkeit des Schrappers gewährleistet ist.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht der durch die Federn
44 bestimmten Ruhestellung der Bremspedale 43 der gelöste Zustand der beiden Windebremsen,
so daß beim Betätigen der Pedale 43 die Bremsen eingedückt werden. Diese anordnung
ist jedoch nicht zwigend.
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Dem Ruhezustand der Pedale 43 kann auch die volle Bremswirkung der
vom Pedal betätigten Bremse zugeordnet sein. In diesem Pall wird die Bremskraft
durch die Feder 44 erzeugt und beim Betätigen der Pedale 43 werden die beiden Bremsen
gelsict. Hierbei wirken sich die beiden redern 41 in der gleichen oben beschriebenen
vorteilhaften Weise aus. Diese Anordnung hat gegenüber der dargestellten Anordnung
den Vorteil, daß beim Ausfall eines Stellgliedes f5r eine Bremse der Schrappkübel
nicht plötzlich unkontrolliert durch das Lösen der Bremse abfallen kann, sondern
durch das Festziehen c'er steurlosen Bremse in seiner Stellung festgehalten wird,
bis eine Bedienungspersonen die Steuerung des Schrappers übernimmt.
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Da der selbsttätig steuerbare Schrapper gemäß derErfindung die Aufgabe
lösen soll, eine einem manuell direkt betätigbaren Schrapper gleiche Zuverlässigkeit
zu besitzen, ist bei einem in der Zeichnung nicht dargestellten abgewandelten Ausführungsbeispiel
vorgesehen, daß ein motorisch antreibbarer Aufzug für die Bedienungsperson zum manuellen
Steuern des Schrappers vorgesehen ist. Dadurch wird vermieden, daß beim Ausfall
der automatischen Steuerung oder eines Stellgliedes derselben Zeit verloren geht,
bis die Bedienungsperson die (5 bis 6 m) hohe Plattform 13 besteigen kann. Der Aufzug
und sein Antrieb können hierbei am Träger 11 oder an er Plallform 13 mit diesen
mitdrehbar angeordnet sein.
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Nach den Unfallvorschriften der Berufsgenossenschaften muß beim Entladen
eines Lastwagens in eine der Radialboxen eines selbsttätig steuerbaren Schrappers
der Betrieb des Schrappers auch dann abgestellt werden, wenn der Schrapper gerade
in einer anderen Radialbox arbeitet als in der jenigen, in die ein Lastwagen entladen
wird. Das Zuführen der Schüttgüter in die Radialboxen dauert jedoch verhältnismäßig
lange, so daß bei selbsttätigt steuerbaren Schrappern ein großer Zeitverlust entsteht,
da jedes Mal, wenn irgend einer Box gerade Schüttgut von einem Lastwegen zugeführt
wird, der Betrieb für eine beachtliche Dauer unterbrochen werden muß.
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Diese Vorschrift gilt nicht fr manuell direkt steuerbare Schrapper.
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Dadurch aber, daß bei dem zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiel
an dem Träger 11 der Plattform ein zufzua ffir eine Bedienungsperson vorgesehen
ist, kann jedes Mal, wenn ein Lasttqaaen in eine Radialbox entleert wird, die Bedienungsperson
sofort die Plattform besteigen und die manuelle Steuerung des Schrappers übernehmen,
so daß der Schrapperbetrieb nicht unterbrochen werden muß.