DE3529590A1

DE3529590A1 - Cantilever crane with active control device

Info

Publication number: DE3529590A1
Application number: DE19853529590
Authority: DE
Inventors: Joseph Prof Kogan
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-08-19
Filing date: 1985-08-19
Publication date: 1987-02-19

Abstract

In a cantilever crane with an active control device, automatic, active control is effected owing to the fact that the direction of rotation and the acceleration and deceleration time of all other movements of the crane and the wind force are controlled in such a way that the total loading on the crane is minimal. Furthermore, all forces set up in the separate components of the construction are controlled in such a way that they are minimal, and the position of the chassis is selected in such a way that the risk of tipping over as a result of overloading is minimised.

Description

Die Erfindung befaßt sich mit Auslegerbockkränen mit einer Steuerung der Kräfte in allen Teilen dieser Maschinen und Bewegungen.The invention relates to jib cranes with a Control of forces in all parts of these machines and Movements.

Übliche Bauarten solcher Kräne mit einziehbarem Ausleger oder horizontal verfahrbarem Ausleger, mit Turm oder Mast, beweglich oder unbeweglich, sind mit den folgenden Nach teilen behaftet.Common types of such cranes with retractable boom or horizontally movable boom, with tower or mast, movable or immovable, are with the following after share afflicted.

Die Kraftsteuerung im Ausleger hängt nur von der Nutzlast bzw. Arbeitsbelastung ab und der Einfluß anderer Belastun gen, wie der Belastung durch Wind oder dynamische Belastun gen, wird nicht berücksichtigt. Die Steuerung der Kräfte bei einem Kranturm oder -mast ist passiv und es werden hierbei nicht alle äußeren Belastungen berücksichtigt. Die Steuerung des Fahrgestells ist nur auf die Stützung der horizontalen Lage begrenzt. Die Steuerung des Gegengewichts radius ist nur auf das Moment der ruhenden bzw. statischen Belastung und auf die Arbeitsbelastungen abgestellt und nicht auf die Position des Gegengewichtarms in der hori zontalen Ebene. Die Richtung der Bewegungen wird zufällig durch den Fahrer gewählt, wodurch ungünstige Belastungs kombinationen verursacht werden können.The force control in the boom only depends on the payload or workload and the influence of other loads conditions such as wind or dynamic loads is not taken into account. The control of the forces with a crane tower or mast is passive and will be not all external loads are taken into account here. The Control of the chassis is only on the support of the limited horizontal position. The control of the counterweight radius is only based on the moment of resting or static Load and based on the workload and not on the position of the counterweight arm in the hori zontal level. The direction of the movements becomes random chosen by the driver, causing unfavorable stress combinations can be caused.

Um diese Schwierigkeiten zu überwinden sieht die Erfindung eine aktive Steuerung der Kräfte und Geschwindigkeiten des Seils und der Hydrozylinder bzw. Arbeitszylinder oder ähnliche Einrichtungen vor, die für einziehbare Ausleger beim Hub vorgang verwendet werden. Die aktive Steuerung der Kräfte ist abhängig von der Arbeitsbelastung und dem Ausleger radius. Ferner sind die Kräfte im Führungsseil des fahr baren Auslegers abhängig von der Arbeitsbelastung und der Laufkatzenstellung. Ferner sieht die Steuerung nach der Erfindung auch eine Beeinflussung jener Kräfte vor, die im Führungsseil des Turms oder Masts wirken. In Abhängigkeit von der Horizontalbelastung auf den Kopf des Turms erfolgt die Steuerung, um die Belastungen auf allen Seiten des Turms oder Masts auszugleichen, so daß man in einem weiteren Bereich einen senkrechten Zustand zu der Ebene der Führung erreichen kann. Ferner werden folgende Teile steuernd be einflußt: Die Kräfte in den Auslegern oder Drehgestellen, die dem Belastungsmoment oder Lastmoment folgen, das auf den Kran einwirkt und die Positionen der Drehplattform, fer ner die Kräfte der Gegengewichtsposition relativ zu dem Moment und der Position des Auslegers in der Ebene. Die aktive Steuerung kann vollständig oder teilweise vorgenom men werden.To overcome these difficulties, the invention provides an active control of the forces and speeds of the Seils and the hydraulic cylinder or working cylinder or the like Facilities in place for retractable booms at the hub operation can be used. The active control of the forces depends on the workload and the boom radius. Furthermore, the forces in the guide rope of the drive The boom depends on the workload and the Trolley position. The controller also looks after the Invention also seeks to influence those forces that act in the guide rope of the tower or mast. Dependent on from the horizontal load on the head of the tower the controls to the loads on all sides of the tower or masts to compensate, so that in another Area perpendicular to the plane of the guide can reach. Furthermore, the following parts are controlling influences: the forces in the booms or bogies, that follow the load moment or load moment that on acts on the crane and the positions of the rotating platform, fer ner the forces of the counterweight position relative to that Moment and the position of the boom in the plane. The active control can be carried out completely or partially men.

Die Erfindung ermöglicht die Wahl der Drehrichtung und die Folge der Bewegungen derart, daß nachteilige Kraftkombina tionen im Falle eines Drehkranes vermieden werden.The invention enables the choice of the direction of rotation and the Follow the movements in such a way that disadvantageous force combination tion in the case of a slewing crane.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung an Beispielen näher erläutert. Darin zeigt:The invention is described below with reference to the attached drawing explained in more detail using examples. In this shows:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Hub-Wippdrehkrans, Fig. 1 is a side view of a hub Wippdrehkrans,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Laufkatzenausle gers, Fig. 2 is a side view of a Laufkatzenausle gers,

Fig. 3 ein Diagramm der Kraft im Führungsseil des Auslegers, Fig. 3 is a graph of the force in the guide cable of the boom,

Fig. 4 eine detaillierte Ansicht eines Turmkopfs, Fig. 4 is a detailed view of a tower head,

Fig. 5, 5a u. 6 schematische Ansichten von Turm- (oder Mast-) Führungsseilen, Fig. 5, 5a u. 6 schematic views of tower (or mast) guide ropes,

Fig. 7 und 7a schematische Ansichten eines Teleskopkrans mit zusätzlichen Verstärkungsseilen, FIGS. 7 and 7a are schematic views of a telescopic crane with additional reinforcing ropes,

Fig. 8 und 9 schematische Ansichten eines Auslegerbockkrans mit Gegengewichtskran lediglich mit einem vertikal beweglichen Mast, FIGS. 8 and 9 are schematic views of a jib crane with a counterweight Bock crane only with a vertically movable mast,

Fig. 10 eine Seitenansicht des Chassis, Fig. 10 is a side view of the chassis,

Fig. 11 eine Draufsicht des Chassis, Fig. 11 is a plan view of the chassis,

Fig. 12 und 13 schematische Ansichten eines Hafenausleger krans oder Brückendrehkrans mit einem ge steuerten Ausfahren des Gegengewichts (Fig. 12 - Gegengewicht in Betriebsstellung; Fig. 13 - Gegengewicht ausgefahren), Fig. 12 and 13 are schematic views of a harbor crane jib or bridge crane with a ge controlled extension of the counterweight (12 - counterweight in operating position;. Fig. 13 - extended counterweight)

Fig. 14 bis 17 schematische Ansichten von weiteren Kranbau arten (Fig. 14 eine Seitenansicht eines fahr baren Hafenkrans mit ausgefahrenem Gegenge wicht; in gebrochenen Linien das Gegengewicht im eingerückten Zustand, . In broken lines the counterweight in the engaged state, Figure 14 to 17 are schematic views of other types of crane construction (Fig 14 is a side view of a driving cash harbor crane with extended Gegenge weight.

Fig. 15 eine schematische Ansicht eines Krans in einer horizontalen Ebene mit eingetragenem Bahnverlauf des Gegengewichts, Fig. 15 is a schematic view of a crane in a horizontal plane with registered trajectory of the counterweight,

Fig. 16 eine schematische Ansicht mit ausgefahrenem Gegengewicht auf der Drehplattform eines fahrbaren Krans, Fig. 16 is a schematic view with extended counterweight on the rotary platform of a mobile crane,

Fig. 17 eine ähnliche Ansicht bei einem Teleskop kran, und Fig. 17 is a similar view in a telescopic crane, and

Fig. 18 und 19 schematische Ansichten von Kranbauarten mit Steuereinrichtungsauslegungsformen. FIGS. 18 and 19 are schematic views of crane types with control means interpretation forms.

Bei dem Wippdrehkran nach Fig. 1 wird der Ausleger 1 mittels eines Seils 3 und einer hydraulischen Hubwinde 4 angehoben.In the Wippdrehkran of FIG. 1, the boom 1 by means of a cable 3, and a hydraulic winch 4 is raised.

Ein Nutzlasthubseil 2 läuft über eine Seilscheibe 8 am oberen Teil des Auslegers, eine Seilscheibe 9 am Kopf 10 des Turms, Masts oder der Drehplattform und ein Rad auf ei ner Trommel 6 der Hubwinde. Das Auslegerhubseil 3 läuft pa rallel zum Lasthubseil 2 und läuft auf ein Rad der Trommel 5 der Auslegerhubwinde.A payload hoist rope 2 runs over a pulley 8 on the upper part of the boom, a pulley 9 on the head 10 of the tower, mast or the rotating platform and a wheel on egg ner drum 6 of the hoist winch. The boom hoist rope 3 runs parallel to the load hoist rope 2 and runs on a wheel of the drum 5 of the boom hoist winch.

Durch Heben des Auslegers 1 werden die Geschwindigkeiten der Trommeln 5 und 6 so gewählt, daß die Bahn 7 des Hakens 11 horizontal bleibt. Zur Reduktion von horizontalen dyna mischen Kräften nimmt die Geschwindigkeit des Auslegerhub seils 3 ab, wenn der Auslegerwinkel größer wird.By lifting the boom 1 , the speeds of the drums 5 and 6 are selected so that the path 7 of the hook 11 remains horizontal. To reduce horizontal dynamic forces, the speed of the boom lift rope 3 decreases as the boom angle increases.

Die Kraft der hydraulischen Hubwinde 4 ändert sich in Ab hängigkeit von der Position des Auslegers 1, in Abhängigkeit von der Größe der Nutzlast bzw. Arbeitsbelastung und der Kraft sowie der Richtung des Winds, so daß das Moment im Ausleger minimal ist.The force of the hydraulic jack 4 changes depending on the position of the boom 1 , depending on the size of the payload or workload and the force and direction of the wind, so that the moment in the boom is minimal.

Bei einem Laufkatzenausleger (Fig. 2) ist der Ausleger 12 mittels eines Führungsseils 13 aufgehängt und er wird durch zwei zusätzliche Führungsseile 14 und 15 gestützt. Die Spannung der Führungsseile 14 und 15 wird sukzessiv mit Hilfe von zwei hydraulischen Hubeinrichtungen (oder ähnlichen Einrichtungen) 16 und 17 erzeugt, die am Kopf des Turms, Masts oder der Drehplattform 10 vorgesehen sind. Wenn die Laufkatze 18 in einer Wirkzone des Führungsseils 14 installiert ist, arbeitet die Hubeinrichtung 16, wäh rend die Hubeinrichtung 17 unbeweglich bleibt und als ein Gelenk für eine Traverse 19 dient. Die Führungsseile 14 und 15 sind fest mit der Traverse 19 verbunden. Wenn die Laufkatze 18 die Wirkzone des Führungsseiles 15 durchlaufen hat, kommen das Führungsseil 14 und die Hubeinrichtung 16 außer Eingriff.In a trolley boom ( Fig. 2), the boom 12 is suspended by means of a guide rope 13 and it is supported by two additional guide ropes 14 and 15 . The tension of the guide cables 14 and 15 is successively generated with the aid of two hydraulic lifting devices (or similar devices) 16 and 17 which are provided on the head of the tower, mast or the rotating platform 10 . If the trolley 18 is installed in an effective zone of the guide rope 14 , the lifting device 16 works , while the lifting device 17 remains immobile and serves as a joint for a traverse 19 . The guide cables 14 and 15 are firmly connected to the cross member 19 . When the trolley 18 has passed through the effective zone of the guide rope 15 , the guide rope 14 and the lifting device 16 come out of engagement.

Das Führungsseil 20 des Turms oder Masts 21, das mit dem Boden (Fig. 5 und 6) fest verbunden ist, wird mittels eines Hydraulikzylinders (oder einer ähnlichen Einrichtung) 22 derart gesteuert, daß die im Führungsseil 20 aufgebaute Kraft im Turm 21 ein Moment erzeugt, das reziprok zum Moment der Arbeitsbelastung und der statischen Belastung bzw. ruhenden Belastung des Auslegers ist. Dieses Moment ist gleich dem Gesamtmoment aller vorhandenen Kräfte, ein schließlich jener des Winds und jener von horizontalen dy namischen Kräften, die in Richtung des Arbeitsbelastungs moments wirken. Gegebenenfalls kann das Führungsseil 20 auch auf allen Seiten des Masts 21 außerhalb oder innerhalb vor gesehen sein. Man kann auch dieselben Resultate bei der An ordnung gemäß der schematischen Ansicht nach Fig. 5a erhal ten, bei welcher nur das zusätzliche Führungsseil 20 a ak tiv gesteuert wird, wobei das Seil 20 nur einer passiven Steuerung unterliegt, da ein zweiter Seilzug vorhanden ist.The guide rope 20 of the tower or mast 21 , which is firmly connected to the ground ( FIGS. 5 and 6), is controlled by means of a hydraulic cylinder (or similar device) 22 such that the force built up in the guide rope 20 in the tower 21 is a moment generated that is reciprocal to the moment of the workload and the static load or resting load of the boom. This moment is equal to the total moment of all existing forces, including that of the wind and that of horizontal dynamic forces acting in the direction of the workload moment. If necessary, the guide rope 20 can also be seen on all sides of the mast 21 outside or inside. It is also the same results in an arrangement, according to the schematic view of FIG. Preserver th 5a, in which only the additional guide wire 20 a is ak controlled tively, the rope 20 is subject to only a passive control, since a second cable is provided.

Hierdurch erhält man in einem größeren Bereich die Einhal tung einer senkrechten Lage zum Turm oder Mast. In this way, you get the Einhal in a larger area vertical position to the tower or mast.

Bei einem Teleskopausleger (Fig. 7) wird die Spannung des Versteifungsführungsseils 20 mit Hilfe eines Hydrozylin ders oder einer ähnlichen Einrichtung 22 gesteuert, und zwar in Abhängigkeit zu dem Druck im Kopfzylinder 23. Eine teil weise aktive Steuerung wird angenommen (Fig. 7a) bei der Verwendung des zusätzlichen Führungsseils 20 a.In a telescopic boom ( Fig. 7), the tension of the stiffening guide cable 20 is controlled with the aid of a Hydrozylin or similar device 22 , depending on the pressure in the head cylinder 23rd A partially active control is assumed ( Fig. 7a) when using the additional guide rope 20 a .

Beim einfachen Anwendungsfall des Auslegerbockkrans (Hub- bzw. Stapelkrans), bei dem nur ein beweglicher Mast 21 (Fig. 8) vorgesehen ist, wird die Steuerung der Bewegung dieses Masts durch das Seil 20 mit der Hubeinrichtung 22 oder dem Arm 20 A mit dem Rad (Schuh) und der Hubeinrichtung bzw. dem Arbeitszylinder 22 (Fig. 9) bewirkt.In the simple application of the jib crane (lifting or stacking crane), in which only one movable mast 21 ( Fig. 8) is provided, the control of the movement of this mast by the rope 20 with the lifting device 22 or the arm 20 A with the Wheel (shoe) and the lifting device or the working cylinder 22 ( Fig. 9) causes.

Die Steuerung des Chassis 24 (Fig. 10 und 11) besteht in einem Schutz gegen eine gefährliche Neigung durch Anheben der Vorderseite (relativ zur Nutzlast bzw. Arbeitsbelastung) oder durch Absenken der anderen Seite des Chassis bei einer Überlastung. Hierzu erhalten alle Hydraulikzylinder 25 und 26 dieselbe Positionslage an der Kranlaufwinde 26, während die Zylinder 25 nach unten ziehen.The control of the chassis 24 ( FIGS. 10 and 11) consists of protection against a dangerous inclination by raising the front (relative to the payload or workload) or lowering the other side of the chassis in the event of an overload. For this purpose, all hydraulic cylinders 25 and 26 receive the same position on the crane winch 26 , while the cylinders 25 pull down.

Wenn der Kran neben einem Hindernis 27 arbeitet, ist es zum freien Drehen seines Gegengewichts 28 möglich, daß dieses eingefahren und nach dem Vorbeigang am Hindernis 27 ausge fahren wird.If the crane works next to an obstacle 27 , it is possible to freely rotate its counterweight 28 that this is retracted and will drive out after passing the obstacle 27 .

Fig. 12 zeigt beispielsweise einen Kran mit einem Gegenge wicht 28 auf einem minimalen Radius und Fig. 13 auf einem maximalen Radius. Hieraus ist zu ersehen, daß das Gegenge wicht 28 auf dem minimalen Radius frei an dem Hindernis wie einem - Schiff 27 - vorbeigehen kann. Fig. 12 shows, for example, a crane with a counterweight 28 on a minimum radius and Fig. 13 on a maximum radius. It can be seen from this that the counterweight 28 can freely pass the obstacle such as a ship 27 on the minimum radius.

Ähnliches läßt sich aus Fig. 14 ersehen. Der Unterschied besteht darin, daß das Gegengewicht 28 beim Ausfahren ge hoben wird.The same can be seen from FIG. 14. The difference is that the counterweight 28 is raised when extending ge.

Bei den beiden gezeigten Fällen des Drehens wird das Gegen gewicht 28 auf dem Bogen A ₁- B ₁ mit maximalem Radius R _max bewegt. Bei der Annäherung an das Hindernis (Schiff 27) nimmt der Radius automatisch mit Hilfe des Schalters 29 auf R _min ab (Punkte A₂, B ₂) (Fig. 15).In the two cases of rotation shown, the counterweight 28 is moved on the sheet A ₁ - B ₁ with a maximum radius R _max . When approaching the obstacle (ship 27 ), the radius automatically decreases to R _min using switch 29 (points A ₂, B ₂ ) ( FIG. 15).

Wenn der Bogen A ₁-B ₁ vergrößert werden sollte, so ist es möglich, ein Gegengewicht zu den Punkten A ₃ und B ₃ zu ver ringern. Bei diesem Fall jedoch kann in diesen Punkten die Drehbewegung angehalten werden, um den Gegengewichtsra dius auf R _min zu reduzieren.If the sheet A ₁ - B ₁ should be enlarged, it is possible to reduce a counterweight to the points A ₃ and B ₃ . In this case, however, the rotary movement can be stopped at these points in order to reduce the counterweight radius to R _min .

Fig. 16 zeigt eine Auslegung des Gegengewichts 28, das an einem Seil 29 hängt und mittels des Teleskoparms 30 ausge fahren wird. Fig. 16 shows an interpretation of the counterweight 28 , which hangs on a rope 29 and will drive out by means of the telescopic arm 30 .

Bei einem Teleskopkran (Fig. 17) ist es möglich, das Gegen gewicht 28 am Ausleger 21 mit Hilfe einer Zugwinde 32 und einem zusätzlichen Ausleger 31 anzuhängen.In a telescopic crane ( Fig. 17), it is possible to attach the counterweight 28 to the boom 21 with the help of a pull winch 32 and an additional boom 31 .

Der Radius des Auslegers 21 und sein zulässiges Hubvermögen hängen von dem Gegengewichtsradius ab.The radius of the boom 21 and its permissible lifting capacity depend on the counterweight radius.

Bei einer allgemeinen Auslegungsform der Steuerung (Fig. 18 und 19) ist eine Messung der Arbeitsbelastung mit Hilfe einer Anzeigeeinrichtung 33 vorgesehen. Der Radius der Last oder der Laufkatze wird mit Hilfe des Sensors 34 ermittelt, der am Auslegerboden oder der Laufkatzenwinde angeordnet ist. Die Geschwindigkeit und Richtung des Winds werden durch ein Anemometer 35 ermittelt, das auf dem Oberteil des Turms angebracht ist. Der Druck in den Hydraulikzylindern wird mit Manometern 36 gemessen und die Position des Auslegers in der Ebene wird mit Hilfe von Schaltern 29 (Fig. 11) erfaßt. Wenn ein ausfahrbares Gegengewicht 28 (Fig. 12 und 13) verwendet wird, ist es notwendig, seinen Radius mit Hilfe eines Sensors 40 (Fig. 16 und 17) zu messen und die Position des Auslegers in einer horizontalen Ebene mit Hilfe von Schaltern 29 zu erfassen. Gegebenenfalls kann das Moment im Turm oder Mast direkt mit Hilfe eines Sensors 38 gemessen werden.In a general design of the control ( FIGS. 18 and 19), a measurement of the workload with the aid of a display device 33 is provided. The radius of the load or the trolley is determined with the aid of the sensor 34 which is arranged on the jib floor or the trolley winch. The speed and direction of the wind are determined by an anemometer 35 attached to the top of the tower. The pressure in the hydraulic cylinders is measured with pressure gauges 36 and the position of the boom in the plane is detected with the help of switches 29 ( Fig. 11). If an extendable counterweight 28 ( FIGS. 12 and 13) is used, it is necessary to measure its radius using a sensor 40 ( FIGS. 16 and 17) and the position of the boom in a horizontal plane using switches 29 to capture. If necessary, the moment in the tower or mast can be measured directly with the aid of a sensor 38 .

Die Daten aller Messungen werden in einem Rechner 40 (Fig. 18 und 19) verarbeitet, der auch die Bewegungen der Kranmotore steuert. Der Rechner 40 wählt auch die Drehrich tung des Krans und die Zeiten der Beschleunigung und Verlang samung der Motore, so daß die insgesamt auf den Kran und seine Bauelemente wirkende Belastung minimal wird. Der Rechner 40 vergleicht die Belastung mit der zulässigen, die vorausgehend ermittelt worden ist, und ermöglicht dann das Arbeiten des Krans.The data of all measurements are processed in a computer 40 ( FIGS. 18 and 19) which also controls the movements of the crane motors. The computer 40 also selects the direction of rotation of the crane and the times of acceleration and deceleration of the motors, so that the overall load on the crane and its components is minimal. The computer 40 compares the load with the allowable one previously determined and then enables the crane to operate.

Claims

1. jib crane with a control device, characterized in that an automatic active control takes place in that (1) the direction of rotation and the time of acceleration and deceleration tion of all other movements of the crane and the wind power are adjusted so that the total load on the Crane is minimal, (2) the forces occurring in the individual components of the construction are controlled so that they are minimal, and (3) the position of the chassis is chosen in such a way that the risk of tipping as a result of an overload is minimal .

2. jib crane according to claim 1, characterized in that in a retractable or mobile boom ( 1 ) the movements of the hook ( 11 ) of the jib lifting cable ( 3 ) and the associated Hubeinrich lines ( 4 , 5 ) including the lifting winches are controlled that minimum accelerations in the upper position of the boom ( 1 ), a minimal moment in the boom ( 1 ) with an additional lifting device attachment and a horizontal path of movement of the hook movement are ensured.

3. jib crane according to claim 1 or 2, characterized in that in a trolley boom ( 12 ) additional guide ropes ( 16 , 17 ; 20 , 20 a) by means of hydraulic cylinders ( 22 ) or similar devices are controlled so that they work when the trolley ( 18 ) passes the zone of the guiding effect.

4. jib crane according to one of claims 1 to 3, characterized in that a tower or mast ( 21 ) of the crane, which is firmly attached to a rotating platform, is stiffened with the help of one or more guide cables ( 20 a) , the or are arranged on one side of the tower or mast ( 21 ) or on all sides outside or inside, the tension of which is controlled in dependence on the moment of the acting loads, so that the bending moment and the forces in the tower ( 21 ) or mast are minimal , and all or some of the guide ropes can be actively controlled.

5. jib crane according to claim 4, which has only a vertical mast, characterized in that the moment of the mast ( 21 ) is damped by means of a wheel or a shoe ( 21 A) , which presses on an upper rail.

6. jib crane according to claim 4, characterized in that the tower or mast ( 21 ) has a rectangular cross section, which has a smaller side in the plane of the guide rope ( 20 a) .

7. jib crane according to one of the preceding claims, characterized in that the action of the hydraulic cylinder ( 28 ) of the chassis is controlled such that the chassis remains horizontal under normal conditions and that it tends in the opposite direction when overloaded.