DE2821286A1

DE2821286A1 - Kran

Info

Publication number: DE2821286A1
Application number: DE19782821286
Authority: DE
Inventors: Jean-Jacques Boyer
Original assignee: Secmafer SA
Current assignee: Secmafer SA
Priority date: 1977-05-18
Filing date: 1978-05-16
Publication date: 1978-11-30
Also published as: FR2391148A1; IT1095815B; IT7823499A0

Description

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Burdhardtslr. 1, D-JOOJ Hcr.n.vsr 1, Tel. (C511) «23005 28 21286

Societe Anonyme SECMAFER Akte 22o/261 12. Mai 1978

Kran

Bekannte Kräne mit einem um einen Zapfen verdrehbaren Ausleger weisen im allgemeinen einen Gegenausleger auf, an dessen Ende ein Gegengewicht befestigt ist. Bei diesen -Kränen muß der Kranzapfen die Differenz zwischen dem veränderlichen Drehmoment, welches durch die mehr oder weniger große Last und deren unterschiedliche Entfernung

vom Zapfen entsteht, und dem fixen Drehmoment, welches durch das Gegengewicht entsteht, aufnehmen. Dieses verbleibende Drehmoment wird auf das Fundament des Kranes übertragen. Falls es sich um einen Kran handelt, der auf einer beweglichen Plattform, beispielsweise auf einem Lastkraftwagen oder einem Eisenbahnwaggon, montiert ist, treten durch die Elastizität der Aufhängung des Trägerfahrzeuges bedingte Neigungen auf. Es ist deshalb notwendig, die Plattform mit Abstützungen gegenüber dem Boden zu versehen,-durch welche die polygonale Unterstützungsfläche vergrößert wird und die Aufhängung entlastet wird.

Es ist freilich klar, daß durch die Anwendung solcher Abstützungen keine Möglichkeit einer Verschiebung des Kranes mehr besteht. Eine Verschiebbarkeit des Kranes ist im besonderen bei der Neuverlegung oder Erneuerung von Gleisanlagen, wobei unter Gleisanlagen z.B. Weichen, schräge Kreuzungen oder Verbindungskreuzungen verstanden werden, erforderlich.

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Der Erfindung liegt demnach hauptsächlich die Aufgabe zugrunde, ein Heben und Versetzen von großen Lasten mittels solchen Kränen zu ermöglichen, welche auf mobilen Plattformen montiert sind, ohne daß es erforderlich ist, die Aufhängung der Trägerplattform auszuschalten oder die Unterstützungsfläche dadurch zu vergrößern, daß zusätzliche Abstützungen gegen den Boden vorgesehen werden. Der Erfindung liegt zudem die Aufgabe zugrunde, das am Kranzapfen auftretende Kippmoment zu reduzieren oder gänzlich auszuschalten, wodurch es möglich wird, diesen Zapfen in Form eines Zylinders auszubilden, mittels dessen der Ausleger gehoben oder gesenkt werden kann.

Aus den DE-PS 1 9^9 ^56 und 1 95*i 852 ist es bekannt geworden, ein entlang des Gegenauslegers verschiebbares Gegengewicht vorzusehen. Aus der DE-PS 1 9Ί9 ^56 ist es weiters bekannt, das Kippmoment am Zapfen zu messen und mittels der Meßeinrichtung die Motoren für das Anheben der Last und für die Verschiebung des Gegengewichtes zu steuern. Wenn allerdings während des Betriebes des Kranes aufgrund der Verschiebung der Kaufkatze eine Veränderung des Lastmomentes auftritt, so tritt es beim Anheben oder beim Absetzen der Last nahezu plötzlich auf. Die Einrichtungen, -die aufgrund der Messung des LastPbmentes wirken, sollten demnach auch plötzliche Verschiebungen des Gegengewichtes herbeiführen,

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was jedoch nicht erzielbar ist, sondern vielmehr aufgrund der Trägheit gegenüber der Verschiebung des Gegengewichtes zu zusätzlichen Beeinträchtigungen in der Stabilität des Kranes führt.

In der DE-PS 1 95¹J 852 ist vorgeschlagen worden, die Momente, die einerseits von der Last und andererseits vom Gegengewicht herrühren, dadurch gegeneinander auszugleichen, daß die Verschiebung des Gegengewichtes in Abhängigkeit von den beiden Komponenten des Kippmomentes gemäß der DE-PS 1 9^9 456 erfolgt, was jedoch auf die gleiche Funktionsweise mit den gleichen Nachteilen hinausläuft.

Die Nachteile der bekannten Einrichtungen sind dadurch verursacht, daß die Lage des Gegengewichtes in Abhängigkeit vom Produkt zweier Werte, und zwar dem Gewicht der Last einerseits und dem Abstand der Last vom Kranzapfen andererseits gesteuert wird, wobei Änderungen dieses Produktes im Moment des Anhebens oder des Absetzens der Last ohne weitere Maßnahmen in das Steuersystem eingegeben werden. Demgegenüber werden gemäß der vorliegenden Erfindung diese beiden Größen einem Rechner, der die Verschiebung des Gegengewichtes steuert, getrennt zugeführt.

In der tatsächlichen Ausführungsform enthält die Vorrichtung zur Aufhängung der Last am Ausleger eine entlang des Auslegers verschiebbare Laufkatze und einen Kranhaken, der an

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der Laufkatze mittels eines Seiles aufgehängt ist, wobei ein Ende des Seiles um die Trommel einer Winde gewickelt ist und dessen anderes Ende an einem Spannungsmeßgerät befestigt ist, dessen Meßwert als Faktor, der die Last darstellt, einem Rechengerät zugeführt wird.

Mit Hilfe dieser Vorrichtung erfolgt die Veränderung der Lage des Gegengewichtes in direkter Abhängigkeit von der Aufnahme der Last durch den Kran und ist es, um eine stetige Verschiebung des Gegengewichtes zu erzielen, notwendig, daß die Aufnahme der Last in beiden Richtungen gleichfalls stetig erfolgt. Da der Motor der Hebewinde ein Motor mit hohem Drehmoment ist und das Anheben der Last durch den Haken oder das Absetzen der Last am Boden praktisch plötzlich erfolgen, müßte mit den bekannten Anordnungen während der kurzen Zeitdauer, in der die Belastung am Haken von Null bis auf volle Last anwächst, das Gegengewicht die Gesamtheit seiner Verschiebung ausführen, was die vorstehend erläuterten Nachteile nach sich ziehen würde.

Um dies zu vermeiden, besteht gemäß einem weiteren Merkmal die Einrichtung zur Spannungsmessung aus einem hydraulischen Zylinder, an dessen Kolbenstange das eine Ende des Seiles, welches zum

angreift
Heben der Last dient ,'/und dessen Druckraum mit einem hydropneumatischen Akkumulator verbunden ist, der mit einem Druckgeber ausgerüstet ist, dessen Ausgang einem Rechenwerk zugeführt ist. Mit Hilfe dieser Anordnung wird erreicht, daß das Spannen oder

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Entspannen des Seiles aufgrund der Lastaufnahme bzw. Lastabgabe progressiv erfolgt, da das Seil während seiner Be- und Entlastung in einer Länge gleich dem Arbeitshub des Zylinders, der mit dem Akkumulator kombiniert ist, verstellt wird. Das Produkt gebildet aus der Last, die in diesem Falle veränderlich ist, und aus dem Abstand der Last vom Zapfen, der in diesem Falle fest ist, ändert sich folglich progressiv und bewirkt eine steigende Änderung des Abstandes des Gegengewichtes vom Zapfen, wodurch unzulässige Beschleunigungen des Gegengewichtes vermieden werden.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung, welches sich als ganz besonders nützlich erweist im Fall, daß zwei Kräne ein Objekt gegebener Länge, das parallel zur Achse, die durch die Zapfen der Kräne verläuft, gerichtet ist, heben bzw. verstellen sollen, wie dies beim Heben von Gleisanlagen der Fall ist, wird jeder Kran mit einer zusätzlichen Servosteuerung ausgerüstet, welche in den Kränen das Produkt aus Abstand des Krankhakens vom Zapfen mal dem Cosinus des Winkels zwischen dem Ausleger und der Verbindungslinie beider Kranzapfen konstant hält.

Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

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Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht und einen teilweisen Schnitt eines erfindungsgemäßen Kranes und Fig. 2 das Schema einer Steuereinrichtung für diesen Kran.

Der als Ausführungsbeispiel dargestellte Kran ist auf der Plattform 1 eines vorzugsweise selbstfahrenden Schienenfahrzeuges, von dem nur ein Drehgestell 2 dargestellt ist, montiert.

Der Kran besteht aus einem Sockel 3, auf dem mittels eines Rollenlagers 4 eine Säule oder ein vertikaler Zapfen 5 drehbar angeordnet ist. Dieser Zapfen ist mit einem Zahnkranz 6 fest verbunden, welcher unter Zwischenschaltung eines Schneckenradgetriebes 7 von einem Motor 8 um seine vertikale Achse verdreht werden kann. An seinem oberen Ende trägt der Zapfen einen in der Zeichnung als Rohr dargestellten Balken, dessen ein Teil den Ausleger 9 und dessen anderer, kürzerer Teil den Gegenausleger 10 bildet.

Im Inneren des Auslegers 9 sind Schienen 11 vorgesehen, auf welchen mittels Laufrollen 12 eine Laufkatze 13» auf welcher ein Kranhaken lh aufgehängt ist, verstellbar ist. Nach bekannter Art ist der Kranhaken 14 von einer Rolle 15 getragen, um welche ein Seil ίβ geführt ist, dessen beiden Trume über Führungsrollen 17, welche an der Laufkatze 13 gelagert sind, gelegt sind. Eines der beiden Seiltrume ist über eine weitere Führungsrolle 20 zur Trommel 18 einer Winde 19 geführt. Das

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Ende des anderen Seiltrumes 16' ist über am Ausleger 9 gelagerte Führungsrollen 21 gelegt und ist an der Stange 22 eines Kolbens 23 eines Zylinders 24 befestigt.

Der Arbeitsraum des Zylinders 24, der durch die Zugkraft des Seiles 16 unter Druck gesetzt wird, steht über ein Rohr 25 mit einem hydropneumatischen Akkumulator 26 in Verbindung, der seinerseits mit einem Druckmesser 27 versehen ist. Der Druck P, der vom Druckgeber 27 festgestellt wird, ist somit der Spannung des Seiles 16, also.der halben Last am Haken 14 proportional.

Um die Verschiebung der Laufkatze 13 längs der Schienen 11 des Auslegers zu ermöglichen, kann jede bekannte Vorrichtung herangezogen werden. Beispielsweise dient dazu ein Seil 28, dessen beide Enden an der Laufkatze 13 befestigt sind, und dessen Trume über Pührungs- bzw. Umlenkrollen 29 zur Antriebsscheibe 30 eines Motors 31 geführt sind. Je nach der Drehrichtung des Motors 31 nähert sich die Laufkatze 13 dem vertikalen Zapfen an bzw. entfernt sich von diesem. Der Abstand des Kranhakens 14 von der Achse des Zapfens ist nachstehend mit dem Symbol Lf bezeichnet.

Der Gegenausleger 10 ist in entsprechender Weise mit Schienen ausgebildet, längs welcher mittels Rollen 33 ein Gegengewicht verstellbar ist. Das Gegengewicht 34 kann in gleicher Weise wie die Laufkatze 13 mittels eines Seiles 35 längs der Schienen 32 hin- und herbewegt werden. Hierfür sind die Enden des Seiles 35

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am Gegengewicht 34 befestigt und sind die beiden Trume des Seiles 35 über Umlenkrollen 36 zu einer auf der Welle eines Motors 38 aufgekeilten Antriebsscheibe 37 geführt. Je nach der Drehrichtung des Motors 38 wird der Schwerpunkt des Gegengewichtes der Achse des Zapfens angenähert bzw. von dieser entfernt. Dieser Abstand ist nachstehend durch das Symbol Lcp gekennzeichnet.

Gemäß der Erfindung ist die Masse C des Gegengewichtes 3^ mit einem bestimmten Wert festgelegt und wird der Abstand Lcp zur Achse des Zapfens einerseits durch die Hakenlast und andererseits durch die Entfernung des Hakens vom Zapfen Lf derart gesteuert, daß die Beziehung Lf χ Ρ χ Konstante = Lcp χ C immer einigermaßen genau eingehalten wird. Es genügt, daß dieser Gleichung ungefähr entsprochen ist, da das Restmoment bzw. der Unterschied zwischen den beiden Werten der Gleichung durch den Kranzapfen aufgenommen werden kann.

Um die gewünschte Steuerung herbeizuführen, wird der Wert Lf beispielsweise elektrisch dargestellt, was durch einen Rheostat 39, dessen Schleifer HO über ein Untersetzungsgetriebe ¹H von der Welle des Motors 31 bewegt wird, bewirkt werden kann. Von diesem Rheostat wird eine Spannung abgegeben, die dem Wert Lf proportional ist. Der vom Druckmesser 27 angezeigte Druckwert P wird in gleicher Weise in eine proportionale elektrische Größe umgewandelt, welche als

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zweiter Wert in einen Rechner 42 eingegeben wird. Dieser legt hierauf den Wert Lcp derart fest, daß er dem Produkt der beiden Werte entspricht. Hierdurch wird mittels des Motors 38 das Gegengewicht 34 in eine solche Richtung verschoben, daß die obige Gleichung immer erfüllt ist.

Um diese Steuerung zu erleichtern, wird der Wert Lcp ebenfalls in eine elektrische Größe umgewandelt, was beispielsweise mittels eines Rheostaten 43_S dessen Schleifer 44 unter Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes 45 von der Welle des Motors 38 bewegt wird, erfolgt. Somit kann der Wert Lcp im Rechner 42 mit seinem theoretischen Wert verglichen werden, um derart die Rotation des Motors 38 zu steuern. Die Rheostaten 39, 43 können durch Impulsgeneratoren oder durch andere in der Technik bekannte Signalgeneratoren ersetzt werden. Der Rechner kann als Analogrechner oder als Digitalrechner ausgeführt sein.

Wenn zwei Kräne der vorstehend beschriebenen Art verwendet werden, um lange Lasten, beispielsweise einen Ausgleichshebel, an dem eine Schienenanlage befestigt ist, zu heben, wobei die beiden Kräne an den beiden Enden der Last angeordnet sind und diese gehoben oder seitlich verschoben werden soll, ist es erforderlich, daß der Abstand zwischen den beiden Haken konstant bleibt.

Es sei D der Abstand zwischen den Zapfen der Kräne und A < D die Länge der Gleisanlage. Im Fall, daß die beiden Ausleger

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fluchten, gilt die Beziehung L (Abstand des Hakens vom Zapfen) = —^— . Wenn die beiden Ausleger zur Verbindungslinie der beiden Zapfen unter dem Winkel α stehen, so muß immer die Beziehung Lf χ cosa = L erfüllt sein. Es ist somit für Kräne, die solcherart verwendet werden wichtig, daß mit einer einzigen Steuerung der Wert L für beide Kräne festgelegt und der Wert Lf in Abhängigkeit des Verdrehwinkels α der Ausleger um die Zapfen automatisch variiert wird, um die Erfüllung der Bedingung Lf χ cosa = L zu gewährleisten.

Diese Steuerung kann entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 dadurch verwirklicht werden, daß der Verdrehwinkel α der Ausleger beispielsweise mit Hilfe eines symmetrischen Rheostaten 46, dessen Schieber 47 unter Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes 48 von der Welle des Motors 8, der der Drehung des Kranes dient, verstellt ,wird, in eine elektrische Größe umgesetzt wird. Diese elektrische Größe wird einem Rechner 42' eingegeben, der sie in eine Größe umsetzt, die dem Cosinus α proportional ist. Dieser Rechner enthält als zweiten Eingangswert die Größe Lf. Das Produkt Lf χ cosa wird einem Vergleicher 49 zugeführt, welcher als zweiten Eingang eine elektrische Größe proportional dem Wert L erhält, welcher beispielsweise mittels eines Rheostaten 50, dessen Schieber 51 über einen Handschieber 52 eingestellt wird, erzeugt wird. Je nach dem Ergebnis dieses Vergleiches steuert der Vergleicher 49 die Drehung des Motors 31 sowohl nach Amplitude als auch nach Richtung. Die Rheostaten 50, 51 und können beide Kräne steuern.

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Es ist selbstverständlich auch möglich, zwischen den beiden Kränen noch zusätzliche Servosteuerungen vorzusehen. Soferne die Steuerung des Wertes Lf hinsichtlich des Winkels α unterdrückt werden soll, kann - beispielsweise über den Umschalter 53 - der Rheostat 46 kurzgeschlossen werden, wodurch dem Rechner 42' ein Wert eingegeben wird, der immra = 0 beträgt. Somit wird der Wert Lf direkt mit dem Wert L verglichen. Es könnte aber auch der Motor 31 direkt mittels eines manuellen Kommutatorumschalters gesteuert werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß bei herkömmlichen Kränen die Belastung oder Entlastung des Auslegers deshalb nahezu plötzlich auftritt, weil nur eine Dehnung des Seiles 16 unter der Last erfolgt. Demgegenüber erfolgt beim erfindungsgemäßen Kran die Bettung bzw. Entlastung des Auslegers ansteigend, da zur Dehnung des Seiles der Hub den Kolbens 23 im Zylinder 24 infolge der Volumensänderung hinzutritt, wobei ein Druckaufbau bzw. Druckabbau im Akkumulator 26 erfolgt und die Differenz von Anfangsdruck und Enddruck multipliziert mit der wirksamen Arbeitsfläche des Zylinders der halben Hakenlast gleich ist. Wenn die Umlaufgeschwindigkeit der Winde 19 im Augenblick dieser Verfahrensschritte verlangsamt wird, wird der Zapfen des Kranes keinen abnormalen Drehmomenten ausgesetzt und verbleibt auch die Verschiebüngsgeschwindigkeit des Gegengewichtes 34 immer

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innerhalb akzeptabler Grenzen.

Dies wird dadurch automatisch erzielt, daß die Umdrehungsgeschwindigkeit der Winde nach dem Gradienten des Druckes P gewählt wird, oder - um die Totzeit zwischen der Lastaufnahme bzw. der Lastabgabe zu verringern - daß die Geschwindigkeit der Winde von der Änderung des Druckes P, vom Wert des Druckes und von der Momentangeschwindigkeit des Gegengewichtes gesteuert wird, sodaß die Geschwindigkeit der Winde als Funktion des Druckgradienten sehr klein ist, wenn die Geschwindigkeit des Gegengewichtes Null ist bzw. wenn der Wert des Druckes P nahezu Null beträgt.

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Claims

Patentansprüche

Λ. J Kran mit einem an einem Zapfen angeordneten, drehbaren Ausleger mit Gegenausleger, wobei längs des Auslegers eine Laufkatze verstellbar ist und weiters Laufrollen vorgesehen sind, über die ein Seil geführt ist, dessen ein Ende auf eine Winde aufspulbar ist und das einen Kranhaken trägt, und wobei weiters längs des Gegenauslegers ein Gegengewicht verstellbar ist, das dazu dient, das im Zapfen auftretende Kippmoment auszugleichen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Abstandes des Gegengewichtes vom Zapfen ein Rechenwerk vorgesehen ist, durch das das momentane Produkt der Last und deren Abstand vom Zapfen berechnet wird.
2. Kran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Winde abgewandte Ende des Seiles an ein Spannungsmeßgerät geführt ist, dessen Meßwert, der einen Paktor der Last darstellt, an das Rechenwerk gelegt ist.

3· Kran nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungsmeßgerät durch einen hydraulischen Zylinder gebildet ist, an dessen Kolben das Seil angreift, wobei der Arbeitsraum des Zylinders mit einem hydro-pneumatisehen Akkumulator

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in Verbindung steht, der mit einem Meßgerät ausgestattet ist, dessen Meßwert dem Rechenwerk zugeführt wird.

'4. Kran nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er mit zusätzlichen Steuereinrichtungen ausgebildet ist, durch die das Produkt aus dem Abstand des Hakens vom Zapfen und dem Cosinus des Winkels, den der Ausleger gegenüber seiner Ausgangslage einnimmt, konstant gehalten wird.

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