DE3429098C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kran­ antriebseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Kranantriebseinrichtung ist aus der US 43 29 632 bekannt. Diese Antriebs­ einrichtung findet bei einem Krantyp Anwendung, bei dem der Kranrahmen zwei Träger, vier diese Träger abstützende Fuß- bzw. Stützglieder sowie ein rechtes und ein linkes Auflagerteil aufweist, die die Stütz­ glieder tragen. An den unteren Teilen des Kranrahmens sind gummibereifte Räder vorgesehen. Das Gewicht des gesamten Krans wird gewöhnlich von vier Gummireifen getragen. Zwei der vier gummibereiften Räder, und zwar an jeder Seite des Kranes eines, sind mit Motoren (Fahrmotoren) ausgestattet, die diese beiden Räder antreiben. Die Bewegung des Krans erfolgt demgemäß durch Übertragung des Drehmoments dieser Fahrmotoren auf die gummibereiften Räder. Während der Be­ wegung wird der rechte und der linke Fahrmotor gleichzeitig angetrieben, so daß sich der Kran entlang einem vorbestimm­ ten Weg bewegt. Weicht der Kran von diesem Weg ab, so wer­ den die Geschwindigkeiten des rechten und linken Motors so gesteuert, daß der Kran auf den bestimmten Weg zurück­ kehrt. Diese Steuerung wird als Standort- oder Lenksteue­ rung bezeichnet. Die Steuerung der Geschwindigkeit der Fahrmotoren zur Ausführung dieser Lenksteuerung muß sehr präzise erfolgen. Außerdem ist ein weiter Geschwindigkeits­ steuerbereich von Bedeutung. Demzufolge werden für die Fahr­ motoren Gleichstrommotoren verwendet, und das Leonard- Steuersystem ist an diese Geschwindigkeitssteuerung ange­ paßt. Auf den Trägern des Krans ist eine Laufkatze befestigt, die mit Hilfe eines Quervorschub-Motors in Querrichtung entlang der Träger bewegt wird. Ein Hubgerät, wie z. B. ein Spreader (spezielles Lastaufnahmemittel für Container), hängt von der Laufkatze an Seilen herab. Dieser Spreader wird mit Hilfe von Hubeinrichtungen auf- und abbewegt. Jede Hubein­ richtung weist eine Trommel, um die das Seil gewickelt wird, einen Motor zum Antrieb der Trommel (Hubmotor) sowie andere Einheiten auf.

Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich, ist ein derartiger als Portalkran be­ zeichneter Kran üblicherweise mit mindestens zwei Fahrmotoren (Gleichstrommotoren), mindestens einem Quervorschubmotor (Gleichstrommotor) und mindestens einem Hubmotor (Wechsel­ strom- oder Gleichstrommotor) ausgestattet. Folglich stehen bei diesem Kran eine große Anzahl von Motoren in Benutzung. Außerdem ist eine große Anzahl an Steuereinrichtungen für diese Motoren und Stromquellen (gewöhnlich Generatoren), die die Motoren mit einer entsprechenden elektrischen Lei­ stung versorgen, erforderlich. Das heißt, der gesamte Kran ist sehr groß, was Schwierigkeiten bei der Wartung und Überprü­ fung des Kranes mit sich bringt. Zusätzlich weist dieser Krantyp den wirtschaftlichen Nachteil auf, daß seine Kosten verhältnismäßig hoch sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kranantriebs­ einrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß unter Beibehaltung der üblichen Funktionen des Krans ein einfacherer, kostengünstigerer Aufbau erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Dabei ist es aus der DE-Z.: "Antriebstechnik" 22 (1983) Nr. 8, Seiten 31 bis 35, H. Römer, Regelbare Industrieantriebe, Teil III: Drehstromantriebe, bekannt, die Ansteuerung eines Induktionsmotors mit Hilfe eines Umrichters vorzunehmen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 4.

Gemäß der Erfindung werden für die Fahr- und Hubmotoren Wechselstrommotoren verwendet, die über Umformer bzw. Wechselrichter angetrieben werden. Dabei können die Ausgänge der Wechselrichter mit Hilfe einer Umschalteeinrichtung mit den Fahrmotoren zum Antrieb der Laufräder des Krans oder mit den Hubmotoren zum Antrieb eines Hubgeräts verbunden werden. Demzufolge kann die Anzahl der für die Motoren erforder­ lichen Wechselrichter reduziert werden, was den Aufbau der Kranantriebseinrichtung vereinfacht sowie deren Wartung und Inspektion erleichtert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Gesamtaufbau eines Portalkrans,

Fig. 2 die Anordnung der Elemente der Hubeinrichtung im Detail,

Fig. 3 die Anordnung der Seile und

Fig. 4 ein Blockdiagramm der wesentlichen Teile eines Ausführungsbeispiels einer Kranantriebseinrichtung.

In Fig. 1 ist der gesamte Aufbau eines Portalkrans dargestellt, wobei zwei Träger 1, vier die Träger tragende Stützglieder 2, Stützschienen 3, Laufräder 4 für jedes Stützglied 2 sowie Fahrmotoren 5 a und 5 b zum Antrieb der Läufräder 4 vorgesehen sind. Auf jeder Seite des Krans ist ein Fahrmotor angeordnet, wobei der Fahrmotor 5 b in dieser Figur jedoch nicht zu erkennen ist, da dieser hinter anderen Elementen des Krans verborgen ist. Eine sich in Querrichtung längs der Träger 1 bewegende Laufkatze 6 wird durch einen Quervor­ schub-Motor 7 angetrieben. Ferner sind Hubeinrichtungen 8 a und 8 b, eine elektromagnetische Kupplung 9 sowie Seilpaare 11 a und 11 b dargestellt. Von der Laufkatze 6 hängt an den Seilpaaren 11 a und 11 b ein Spreader 12 (spezielles Lastauf­ nahmemittel für Container) herab. Der Spreader 12 kann durch Antrieb der Hubeinrichtungen 8 a und 8 b, d. h. durch Aufwickeln oder Abwickeln der Seilpaare 11 a und 11 b ange­ hoben oder abgesenkt werden. Die Anordnung der Seilpaare 11 a und 11 b wird später beschrieben. Die Enden der Seilpaare 11 a und 11 b sind an Seilbefestigungen 13 a bzw. 13 b festgelegt. Ferner sind eine Stromversorgung 14, bei diesem Ausführungsbeispiel ein Maschinen-Generator, sowie ein Steuerschaltkasten 15 dargestellt, in das die Steuerein­ richtung für den Kran eingebaut ist. Von einer Führerkabine 16 aus kann eine Bedienungsperson die darin befindliche Be­ tätigungseinrichtung handhaben, um Steuerbefehle an die in der im Steuerschaltkasten 15 befindlichen Steuereinrichtung abzugeben und somit den Kran zu bedienen.

Fig. 2 verdeutlicht Details der Hubeinrichtungen 8 a und 8 b gemäß Fig. 1. In Fig. 2 sind Kupplungen 80 a und 80 b, Hub­ motoren 81 a und 81 b, Bremsen 82 a und 82 b, Untersetzungsge­ triebe 83 a und 83 b, Antriebszahnräder 84 a und 84 b, Trommel­ zahnräder 85 a und 85 b, Trommeln 86 a und 86 b sowie die Trom­ meln abstützende Rahmen 87 a und 87 b dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das Hubgerät die Hubeinrichtung 8 a, die aus den Komponenten 80 a bis 87 a besteht, die Hub­ einrichtung 8 b, die aus den Komponenten 80 b bis 87 b besteht, sowie eine elektromagnetische Kupplung auf, die diese Ein­ richtungen verbindet.

Werden die Hubmotoren 81 a und 81 b in Betrieb gesetzt, in­ dem diese mit der elektromagnetischen Kupplung 9 des oben beschriebenen Aufbaus verbunden werden, so drehen sich die Fördertrommeln 86 a und 86 b in gleiche Richtung. Wird die elektromagnetische Kupplung 9 ausgerückt, so daß der Motor 81 a allein arbeitet, so wickelt die Trommel 86 a das Seil­ paar 11 a auf oder ab, wodurch der Spreader 12 gekippt oder schräg gestellt werden kann. Selbstverständlich kann der Spreader 12 in gleicher Weise durch alleinige Betätigung des Motors 81 b gekippt werden. Wird die elektromagnetische Kupplung 9 zum Antrieb der Motoren 81 a und 81 b eingerückt, wobei der Spreader nach links gekippt ist, so bewegt sich der Spreader 12 in diesem gekippten Zustand in senkrechter Richtung. Dieses Kippen ist sehr vorteilhaft, da dies die Freiheit der Bewegungen erhöht, die ausgeführt werden, wenn der Kran eine Last trägt. Die Wirkung der Unterteilung des Hubgeräts in die beiden Bedienungsfunktionen 8 a und 8 b liegt nicht nur darin, daß die Bedienungsfunktionen dadurch er­ höht werden, sondern auch darin, daß sie die wahlweise An­ wendung von gemeinsamen Umformereinheiten zum Fahren oder zum Betrieb der Hubeinrichtungen ermöglicht. Die Auswirkung der Unterteilung des Hubgeräts in zwei Einrichtungen spielt somit eine große Rolle bei der Vereinfachung des Kranauf­ baus.

Die Fig. 3 macht die Anordnung der Seilpaare 11 a und 11 b deutlich. An den einen Enden der Träger 1 sind Rollen 10 a bzw. 10 b und am anderen Ende der Träger die Seilbefesti­ gungen 13 a und 13 b vorgesehen. Außerdem sind an der Lauf­ katze 6 Rollen 61 bis 64 sowie an dem Spreader 12 Rollen 121 bis 124 befestigt. Eines der Seile 11 a, das sich von der Trommel 86 a der Hubeinrichtung 8 a wegerstreckt, ver­ läuft über die Rollen 10 a, 61, 121 und 61 und ist an der Seilbefestigung 13 a festgelegt. Das andere der Seile 11 a verläuft über die Rollen 10 a, 62, 122 und 62 und ist eben­ falls an der Seilbefestigung 13 a festgelegt. Eines der Seile 11 b, das sich von der Trommel 86 b der Hubeinrichtung 8 b weg­ erstreckt, verläuft über die Rollen 10 b, 63, 123 und 63 und ist an der Seilbefestigung 13 b festgelegt, wohingegen das andere der Seile 11 b über die Rollen 10 b, 64, 124 und 64 verläuft und an der Seilbefestigung 13 b festgelegt ist.

Fig. 4 zeigt in Blockdiagrammdarstellung die wesentlichen Teile eines Ausführungsbeispiels einer Antriebseinrichtung. In dieser Figur sind die Stromversorgung 14 der Fig. 1, ein Teil des Steuerschaltkastens 15 der Fig. 1 sowie ein Quervorschub- Motor 7, ein Hubgerät 8 mit den Einrichtungen 8 a, 8 b und 9, sowie Fahrmotoren 5 a und 5 b dargestellt, die wie in Fig. 1 gezeigt angeordnet sind. Impulsgeneratoren 32 bis 35 erzeugen jeweils Impulse, die der Geschwindigkeit seines zugeordneten Motors entsprechen. Die Bezugszeichen 81 a und 81 b kennzeichnen die in Fig. 2 gezeigten Hubmotoren, das Bezugszeichen 9 die elektromagnetische Kupplung. Bei diesem Ausführungsbeispiel stellen die Motoren 7, 5 a, 5 b, 81 a und 81 b Induktionsmotoren dar. Die Stromversorgung 14 weist eine Kraftmaschine 141, einen durch die Kraftmaschine ange­ triebenen Gleichstromgenerator 142 sowie einen Wechselstrom­ generator 143 auf. Der Gleichstromgenerator 142 dient der Stromversorgung der Fahrmotoren 5 a und 5 b, der Hubmotoren 81 a und 81 b und des Quervorschub-Motors 7. Der Wechselstrom­ generator 143 wird als Stromquelle für die Beleuchtungsein­ richtung sowie Betätigungseinrichtungen des Krans verwendet. Der Steuerschaltkasten 15 ist mit Schaltern 17, 18 a und 18 b, mit Umformereinrichtungen 19, 20 a und 20 b, die über die Schalter 17, 18 a bzw. 18 b mit Leistung versorgt werden, mit einer Umschalteeinrichtung 21, die die Ausgänge der Umformer­ einrichtungen 20 a und 20 b entsprechend der gewählten Signale selektiv an die Motoren anlegt, sowie mit Geschwindigkeits­ steuergeräten 22, 23 a und 23 b ausgestattet, die die Ge­ schwindigkeitsbefehle als Eingangsgrößen empfangen und Ge­ schwindigkeitssteuersignale an die Umformereinheiten 19, 20 a bzw. 20 b abgeben. Die Umformereinheiten 19, 20 a und 20 b haben den gleichen Aufbau, d. h. jede nimmt einen Gleichstrom auf, wandelt diesen in einen Wechselstrom um, der eine Fre­ quenz entsprechend des Geschwindigkeitsbefehls aufweist und gibt diesen Strom ab. Im einzelnen werden einem in je­ der dieser Einheiten vorgesehenen Umformersteuergerät ein Geschwindigkeitssteuersignal und ein Geschwindigkeitsanzei­ gesignal eingegeben, worauf das Umformersteuergerät den Um­ former mit einem Steuersignal versorgt, das den Eingabesi­ gnalen entspricht. Der Umformer erzeugt dann eine Wechsel­ spannung mit der gewünschten Frequenz. Die Bezugszeichen 24 und 26 kennzeichnen die Umformersteuergeräte und die Bezugszeichen 25 und 27 die Umformer. Der innere Aufbau der Umformereinheit 19 entspricht dem der Umformereinheiten 20 a und 20 b und ist deshalb in der Fig. 4 nicht dargestellt. Die Umschalteeinrichtung 21 schaltet die Zufuhr von Wechsel­ strom, der von den Umformereinheiten 20 a und 20 b erzeugt wird, auf die Fahrmotoren 5 a und 5 b oder die Hubmotoren 81 a und 81 b um. Die Umschalteeinrichtung 21 umfaßt Schalter 28 und 29 zum Umschalten der Stromzufuhr sowie Schalter 30 und 31, die entsprechend der Umschaltung der Stromzufuhr zur Rückkopplung des Geschwindigkeitsanzeigesignals jedes Motors vorgesehen sind. In Fig. 4 ist ferner ein Bedienungs­ pult 160 dargestellt, das in der Führerkabine 16 vorgesehen ist und Steuerbefehle (Geschwindigkeitsbefehle, Auswahlsi­ gnale usw.) abgibt.

Die Arbeitsweise eines Krans mit diesem Aufbau wird nach­ folgend beschrieben.

Zu Beginn des Betriebs drückt die Be­ dienungsperson zuerst den am Bedienungspult 160 vorgesehenen Startknopf, um die Kraftmaschine zu starten. Dadurch werden der Gleichstromgenerator 142 und der Wechselstromgenerator 143 in Betrieb gesetzt, die ihre entsprechenden Leistungen bzw. Ströme abgeben. Um den Kran in Bewegung zu setzen, gibt die Bedienungsperson ein Auswahlsignal entsprechend dem gewünschten Bewegungszustand über das Bedienungspult 160 ab. Aufgrund dieses Signals schaltet die Umschalteein­ richtung 21 die Schalter zu der Seite, bei der den Fahrmo­ toren 5 a und 5 b Wechselstrom zugeführt wird. Werden nach­ folgend Geschwindigkeitsbefehle von dem Bedienungspult 160 abgegeben, so werden von jedem der Geschwindigkeitssteuer­ geräte 23 a und 23 b Geschwindigkeitssteuersignale abgegeben, wodurch die Umformereinheiten 20 a und 20 b Wechselströme ab­ geben, deren Frequenzen den Geschwindigkeitsbefehlen ent­ sprechen. Der Wechselstrom wird über die Umschalteeinrich­ tung 21, den Motoren 5 a und 5 b zugeführt, so daß diese Mo­ toren einer Frequenz-Geschwindigkeits-Steuerung unterworfen werden. Dieser Bewegungsvorgang wird so lange fortgesetzt, bis der Kran seinen Bestimmungsort erreicht hat. Die Lage­ steuerung des Krans während der Fahrt kann durch Änderung der Frequenzen der Wechselstromleistung bewirkt werden, die von jeder Umformereinheit 20 a und 20 b erzeugt wird. Mit anderen Worten, die Geschwindigkeitssteuersignale kön­ nen durch Einstellen der Geschwindigkeitsbefehle selbst oder durch Eingabe eines die Ausrichtung des Krans bewirken­ den Korrektursignale (in der Figur nicht dargestellt) in jedes der Geschwindigkeitssteuergeräte 23 a und 23 b abge­ ändert werden, und die Umformereinrichtungen erzeugen je­ weils einen Wechselstrom, dessen Frequenz dem relevanten Geschwindigkeitssteuersignal entspricht. Demzufolge tritt ein Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Motoren 5 a und 5 b auf, der eine Lagesteuerung ermöglicht.

Die nachfolgende Beschreibung betrifft den Betrieb des Hub­ geräts, nämlich das Anheben und Absenken des Spreaders. Wird ein Auswahlsignal entsprechend dem Betriebszustand des Hubgeräts von dem Bedienungspult 160 ausgegeben, so wird die Umschalteeinrichtung 21 zu derjenigen Seite ge­ schaltet, bei der die von jedem der Umformereinheiten 20 a und 20 b erzeugte Wechselstromleistung den entsprechenden Hubmotoren 81 a und 81 b zugeführt wird. Falls nachfolgend ein Anhebe- (oder Absenk-)Geschwindigkeitsbefehl vom Bedie­ nungspult 160 abgegeben wird, so werden Geschwindigkeits­ steuersignal von den Geschwindigkeitssteuergeräten 23 a und 23 b ausgegeben und jede der Umformereinheiten 20 a und 20 b erzeugt eine Wechselstromleistung mit einer Frequenz, die seinem Geschwindigkeitsbefehl entspricht. Die Wechselstrom­ leistung wird den entsprechenden Motoren 81 a und 81 b über die Umschalteeinrichtung 21 zugeführt, um das Hubgerät an­ zutreiben und den Spreader anzuheben.

Eine Querbewegung der Laufkatze wird durch einen vom Be­ dienungspult 160 abgegebenen Geschwindigkeitsbefehl be­ wirkt. Im einzelnen wird dieser Geschwindigkeitsbefehl in das Geschwindigkeitssteuergerät 22 eingegeben, die ent­ sprechende Umformereinheit erzeugt dann einen Wechselstrom mit einer Frequenz, der dem Geschwindigkeitsbefehl ent­ spricht, und dieser Wechselstrom wird zum Antrieb der Lauf­ katze dem Quervorschub-Motor 7 zugeführt.

In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden für die Fahrmotoren 5 a und 5 b und die Hubmotoren 81 a und 81 b Induktionsmotoren benutzt und eine Frequenzsteuerung mit­ tels Umformer zum Antrieb dieser Motoren verwendet. Die An­ zahl der Fahrmotoren entspricht der der Hubmotoren und die Umformereinheiten sind so ausgeführt, daß sie vom Fahrzu­ stand zum Betrieb des Hubgeräts und umgekehrt umgeschaltet werden können. Demzufolge kann die Anzahl der Umformerein­ heiten verringert werden. Außerdem kann die Stromversor­ gung zum Antrieb der Fahr-, Hub- und Quervorschubmotoren über einen einzigen Gleichstromgenerator erfolgen. Diese Konstruktion vereinfacht den Aufbau des Krans, insbesondere seine elektrische Ausstattung und Steuereinheiten, sowie die Wartung und Inspektion. Außerdem können die Kosten für den Kran in hohem Maße reduziert werden.

Claims (5)

1. Antriebseinrichtung für einen Kran, bei dem zu beiden Seiten des Kranrahmens Laufräder befestigt sind, mit

• - Fahrmotoren (5 a , 5 b) zum Antrieb der Laufräder (4),
  -Hubmotoren (81 a, 81 b) zum Antrieb eines Hubgeräts (8) und
  - einer Stromquelle (142),

dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Fahrmotoren (5 a, 5 b) und die Hubmotoren (81 a, 81 b) als Wechselstrommotoren ausgebildet sind,
  - daß Umformereinheiten (20 a, 20 b) vorgesehen sind, die den von der Strom­ quelle erzeugten Strom in Wechselströme mit den Ge­ schwindigkeitsbefehlen der Motoren entsprechenden Frequenzen umwandeln,
  - daß die Anzahl der Fahrmotoren der Anzahl der Hub­ motoren entspricht und
  - daß eine Umschalteinrichtung (21) vorgesehen ist, die den Wechselstrom jeder Umformereinheit (20 a, 20 b) ent­ weder den Fahrmotoren (5 a, 5 b) oder den Hubmotoren (81 a, 81 b) zuführt.

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fahrmotoren (5 a, 5 b) und die Hubmo­ toren (81 a, 81 b) alle als Induktionsmotoren ausgebildet sind.

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß auf jeder Seite des Kranrahmens ein Fahrmotor (5 a, 5 b) angeordnet ist und daß zwei Hub­ motoren (81 a, 81 b) vorgesehen sind.

4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Kupplung (9) vorgesehen ist, die die beiden Hubmotoren (81 a, 81 b) zusammen oder getrennt voneinander antreibt.