DE4216241A1 - Daempfungsanordnung fuer einen kran - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Dämpfung von Schwankungen in einem hydraulisch arbeitenden Materialhandhabekran, der einen Kranarm aufweist, der um eine im allgemeinen vertikale Achse geschwenkt werden kann, und der eine doppelt wirkende hydraulische Einstelleinrichtung aufweist, die in einen Hydraulikkreislauf eingebunden und vorgesehen ist, den Kranarm zu schwenken.

Im Falle eines Kranes, der mit schwebenden Lasten arbeitet, ist ein großer Bedarf an Dämpfung der Schwankungen erforderlich, die in der Last und im Kranarm auftreten, wenn die Bewegung des Armes abgebremst wird. Um die Neigung des Kranarmes hin und her zu schwanken, zu vermindern, ist der Arm üblicherweise extrem starr ausgebildet, was das Gewicht des Armes vergrößert und dessen Lasthandhabevermögen beeinträchtigt. Ein ungedämpfter Kranarm ist auch schwierig zu manövrieren und überträgt Schlagkräfte und Vibrationen auf den Kranführer, was zu einer schlechten Arbeitsmilieu beiträgt.

Bekannte Kranarm-Dämpfungseinrichtungen schließen normalerweise mechanische Reibungsbremsen ein, die vorgesehen sind, die Last zum leichteren Anhalten am Ende der Schwingbewegung zu bringen. Die Bremswirkung dieser Reibungsbremsen wird unter statischen Bedingungen erzeugt, und die Bremsen sind dennoch nicht in der Lage, die Bremskraft an Schwankungen hoher Amplitude in gewünschtem Maße anzugleichen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile bekannter Dämpfungseinrichtungen zu beseitigen und eine Krandämpfungsanordnung zu schaffen, die in der Lage ist, die Schwankungen, die in der Last und im Kranarm in einer progressiven Weise auftreten, zu dämpfen, so daß die größte Dämpfungswirkung bei Schwankungen hoher Amplitude erreicht wird und die erzeugte Dämpfungswirkung der Magnitude der auftretenden Schwankungen angepaßt wird.

Die Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist eine Dämpfungsanordnung in eine Bypass-Leitung eingebunden, die mit dem Hydraulikkreislauf verbunden ist und zur Einstelleinrichtung führt, wobei die Dämpfungsanordnung eine mit einer hydraulischen Kolben-Zylindereinheit in Reihe geschalteten Verengung aufweist, die einen Kolben enthält, der frei vor und zurück zwischen zwei Endstellungen bewegt werden kann. Im Ergebnis dieser Kombination einer Verengung und einer begrenzten freien Kolbenbewegung bewirkt das Bremsen oder Verzögern überraschend in einfacher Weise Verbesserungen bei großen Schwankungen oder schwerer Schwingbewegung infolge des Druckabfalls durch die Verengung aufgrund der größeren Strömung, die durch diese tritt, und bewirkt auch eine begrenzte Bewegungsfreiheit zum Aufnehmen der oszillierenden Bewegung oder Schwingbewegung in beiden Richtungen, weil Hydraulikfluid in der Lage ist, in der Bypass-Leitung zwischen den Zylinderräumen, die durch die beiden Seiten des frei beweglichen Kolbens begrenzt sind, zu fließen.

Schwankende Bewegungen, die um die vertikale Achse des Last und des Kranarmes auftreten, können auch durch Einbinden einer zweiten Dämpfungsanordnung gedämpft werden, die einen Hydraulikakkumulator aufweist, der in Reihe mit einer einstellbaren Verengung zu einem zweiten hydraulischen Kreislauf mit einer zweiten Einstelleinrichtung zum Anheben und Absenken der Last geschaltet ist. Die zwei Dämpfungsanordnungen können somit miteinander zusammenwirken.

Die verbesserte erfindungsgemäße Dämpfungsanordnung verbessert auch das Arbeitsmilieu des Kranführers, erlaubt außerdem schneller auszuführende Kranbewegungen und erlaubt leichtere Kranarme von geringer Steifigkeit ohne gleichzeitige Beschränkung des Lasthandhabevermögens des Kranes.

Andere erfindungsgemäße Merkmale und Vorteile sind in den Unteransprüchen aufgeführt und werden nachfolgend näher beschrieben.

An einem Ausführungsbeispiel wird daher die Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen erklärt, wobei die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Materialhandhabekranes, wobei eine erste erfindungsgemäße Dämpfungsanordnung schematisch dargestellt ist;

Fig. 2 eine Draufsicht auf Teile des Kranes, wobei eine erfindungsgemäße zweite Dämpfungsanordnung schematisch dargestellt ist;

Fig. 3 eine Perspektivansicht einer konstruktiven Ausführung einer erfindungsgemäßen Dämpfungseinheit; und

Fig. 4 ein Diagramm, das die Dämpfung eines Kranarmes sowohl mit als auch ohne erfindungsgemäße Dämpfungsanordnung darstellt.

Fig. 1 zeigt beispielsweise einen Turmauslegerkran 10 mit einem Kranarm, der im allgemeinen mit 12 bezeichnet ist, wobei der Kran einen Ausleger 14 und einen schwenkbar befestigten Kipp- oder Auslegerhebel 20 aufweist, wobei an dessen freien Ende eine Aufhängungseinrichtung 22 befestigt ist, an der sich eine Greifeinrichtung 24 befindet und die eine Last 26 trägt.

Im Falle der dargestellten Ausführung ist der Ausleger 14 schwenkbar an einer hydraulisch arbeitenden Auslegerschwenkeinheit 48 angebracht, die den Ausleger um eine vertikale Achse 46 schwenkt. Der Ausleger 14 ist schwenkbar mit der Schwenkeinheit 48 und mit einem Ende einer Einstelleinrichtung in Form einer hydraulischen Kolben-Zylindereinheit 16 verbunden, so daß der Ausleger 14 angehoben und abgesenkt werden kann. Das andere Ende der Einstelleinrichtung ist schwenkbar mit der Auslegerschwenkeinheit verbunden. Eine zweite hydraulische Kolben-Zylindereinheit 18 ist in korrespondierender Weise zur Bewegung des Auslegerhebels 20 in Bezug zum Ausleger vorgesehen. Die zuvor beschriebene Kranarmkonstruktion bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung und kann daher in vielen unterschiedlichen Arten ausgebildet sein.

Zum Zwecke der Manövrierung der Anhebe- und Absenkbewegungen des Kranes 10 mit Hilfe der Kolben-Zylindereinheit 16 ist in der hydraulischen Anordnung gemäß Fig. 1 eine Hydraulikpumpe 28, ein richtungsabhängiges Ventil 34 und eine erste erfindungsgemäße Dämpfungsanordnung 40 eingeschlossen, wobei die Anordnung eine Verengung 42 und einen Hydraulikakkumulator 44 aufweist. Darüberhinaus ist die Hydraulikpumpe 28 der dargestellten Ausführung mit beiden Anschlüssen des richtungsabhängigen Ventils 34 an der Eingangsseite über eine Druckleitung 30 und eine Rücklaufleitung 32 verbunden. Die hydraulische Kolben-Zylindereinheit 16 ist mit beiden Ausgangsanschlüssen des richtungsabhängigen Ventils 34 über die Leitungen 36 und 38 verbunden. Der Hydraulikakkumulator 44 und die damit in Reihe geschaltete einstellbare Verengung 42 sind in der Leitung 36 mittels einer Leitung 41 verbunden, wobei die Leitung 36 mit der Seite der hydraulischen Kolben-Zylindereinheit 16 verbunden sind, die normalerweise dem größten Druck während der Betätigung des Kranes ausgesetzt ist.

Die Manövrierung der Schwenkbewegungen des Kranes 10 durch die Kranarm-Schwenkeinheit 48 wird mittels der hydraulischen Anordnung gemäß Fig. 2 durchgeführt, wobei die Anordnung ein richtungsabhängiges Ventil 74, die Kranarm-Schwenkeinheit 48 und eine zweite Dämpfungsanordnung 66 aufweist.

Fig. 2 zeigt beispielhaft die hydraulische Anordnung, die mit der in Fig. 1 dargestellten Pumpe 28 durch das Zwischenstück einer Druckleitung 78 und einer Rückströmleitung 76 verbunden ist, die mit den beiden Anschlüssen der Eingangsseite eines richtungsabhängigen Ventils 74 verbunden sind. Die zwei Anschlüsse des richtungsabhängigen Ventils an der Ausgangsseite sind mit der Kranarm-Schwenkeinheit 48 durch das Zwischenstück eines hydraulischen Kreislaufs verbunden, der durch die Leitungen 58 und 60 gebildet wird.

Die schematisch dargestellte Kranarm-Schwenkeinheit 48 ist bekannt und weist üblicherweise zwei doppelt wirkende hydraulische Kolben-Zylindereinheiten 50 auf (nur eine von diesen ist dargestellt), wobei jede von diesen eine Kolbenanordnung mit einer Kolbenstange 54 und zwei wechselseitig gegenüberliegende Kolben 52 aufweist. Die Kolbenstangen 54 haben die Form einer Zahnstange, die mit einem Drehritzel 56 der Kranarm-Schwenkeinheit 48 kämmen, um den Kran um die Achse 46 zu schwenken.

Die zweite erfindungsgemäße Dämpfungsanordnung 66 ist in eine Bypass-Leitung 62 eingebracht, die zu dem Hydraulikkreislauf 58, 60 führt. Die Dämpfungsanordnung 66 schließt, in Reihe geschaltet in der Leitung 62, eine einstellbare Verengung 64 und eine hydraulische Kolben-Zylindereinheit 68 ein, in der ein Kolben 70 frei vor und zurück zwischen zwei Endstellungen bewegt werden kann. Im Falle der dargestellten Ausführung weist die Dämpfungsanordnung auch ein Ventil 72 auf, das normalerweise geschlossen ist und das nicht geöffnet wird, um zu gestatten, daß Fluid in irgendeine der beiden Strömungsrichtungen fließt, bis eine vorbestimmte Druckdifferenz über dem Ventil auftritt. In seiner einfachsten Form kann das Ventil 72 zwei parallel verbundene und entgegengesetzt wirkende federbelastete Absperrventile aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Ausführung besitzt das Ventil 72 einen federbelasteten, doppelseitigen Ventilkörper, der durch Druck in beide Strömungsrichtungen bewegt werden kann, wobei das Ventil geöffnet wird, wenn es sich zu einer durch die Feder vorbestimmten spezifischen Mittelstellung (nicht dargestellt) bewegt.

Die beschriebene Dämpfungsanordnung ist vorgesehen, in folgender Art und Weise zu arbeiten.

Wenn es gewünscht wird, die Drehung des Kranarmes 12 um die Achse 46 zu begrenzen, beispielsweise zum Absenken der Last 26, wird das richtungsabhängige Ventil 64 in die dargestellte geschlossene Position eingestellt. Wegen der sich ergebenden Verzögerung der Kranarmbewegung wird die Last unweigerlich dazu neigen, ein Pendeln, schwankende Bewegungen in vertikaler Ebene zu erzeugen, um die kinetische Energie des Kranes infolge der Geschwindigkeit der Drehbewegung, der Ventilschließgeschwindigkeit und der Steifigkeit des Kranarmes aufzunehmen. Wegen der verbleibenden begrenzten Bewegungsfreiheit der Drehbewegung des Kranes, die durch die zweite Dämpfungsanordnung 66 hervorgebracht wird, wird jedes Pendeln oder jede schwankende Bewegung dadurch gedämpft oder verzögert, daß dem Kran gestattet wird, um einen Winkel während jedes Pendelns gegen den Widerstand zu drehen, der durch den Durchgang des Hydraulikfluids durch die Verengung 64 ausgeübt wird, wobei die Dämpfung durch Umwandlung der kinetischen Energie des Kranarmes und der Last erfolgt, was zur Erwärmung des Hydraulikfluids führt. Die Größe der möglichen Drehbewegung wird in beiden Richtungen durch das Hubvolumen der hydraulischen Kolben-Zylinder 68 eingeschränkt. Sollte der frei bewegliche Kolben 70 in die "Falsch"-Endstellung in dem Zylinder 68 gebracht werden, wenn die Drehbewegung des Kranarmes 12 gestoppt wird, wird die Dämpfung gleichmäßig und effektiv in die nachfolgende, entgegengesetzte Pendelbewegung umgesetzt.

Im vom Typ des eingesetzten Kranes abhängigen Normalfall kann das Ventil 72 eingestellt werden, sich bei einer Druckdifferenz zwischen etwa 3-7 MPa zu öffnen, so daß das Ventil unbeabsichtigte Drehbewegungen des Kranarmes verhindert, die durch den Mittelpunkt des Schwerkraft verursacht wird, wenn der Kran hin und her schwankt. Dennoch ist das Ventil 72 nicht in der Lage, die Hochdruckströmungen während der Dämpfung der schwankenden Bewegung zu verhindern.

Die erste Dämpfungsanordnung 40, wie in Fig. 1 dargestellt, arbeitet in einer Weise ähnlich der zweiten Dämpfungsanordnung 66, in der die kinetische Energie des Kranes 12 zur Erhitzung des Hydraulikfluids infolge der inneren Reibung umgewandelt wird, die durch Drosseln des Hydraulikfluids in der Verengung 42 verursacht wird.

Die Veränderungen des Volumens werden durch den Akkumulator 44 aufgenommen, der durch die Begrenzung 42 aufgeladen und entladen wird. Zusätzlich zur Dämpfung des vertikalen Schwankens des Kranarmes um die vertikale Achse ist die Dämpfungsanordnung 40 in der Lage, mit der zweiten Dämpfungsanordnung 66 zusammenzuwirken, um einen Kombinationseffekt zu erzeugen. Insbesondere, wenn die Last herabhängt oder schwankend aufgehängt ist, und daher in der Lage ist, frei in seitlichen Richtungen zu pendeln, führt dieses Pendeln dazu, Veränderungen in eine vertikale Richtung und damit wechselseitig verbundene Schwankungen sowohl der Last als auch des Kranarmes zu erzwingen. Dieses kombinierte Schwanken oder pendelndes Bewegen um verschiedene Achsen kann sehr wirksam mit den beiden erfindungsgemäßen, in zwei Richtungen zusammenwirkenden Dämpfungsanordnungen 48 und 66 gedämpft werden.

Fig. 3 zeigt eine konstruktive Ausbildung einer zusammengesetzten, doppelt wirkenden Dämpfungsanordnung, die erfindungsgemäß ausgebildet ist. Der Akkumulator 44 und die hydraulische Kolben-Zylindereinheit 68 sind an ihren entsprechenden Enden mit einer Halteplatte 80 verbunden und sind unmittelbar mit entsprechenden Verengungen oder Strömungsdrosselungseinrichtungen 42 und 64 verbunden. Die Verengungen 42 und 64 sind mit entsprechenden Schrauben 86 und 88 zu deren Strömungswiderstandseinstellung vorgesehen. Die Verengungen sind auch mit Verbindungsmitteln zum Verbinden der Leitungen 41 und 62 versehen, wie in den Strich-Punkt-Strich-Linien dargestellt ist. Verschweißt mit der Halteplatte 80 ist eine abgewinkelte Befestigungsplatte 82, die mit Befestigungsmitteln 84 zum Befestigen der Dämpfungsanordnung am Kranarm oder mit anderen geeigneten Punkten vorgesehen ist.

Wie zuvor beschrieben, erzeugt die erfindungsgemäße Dämpfungsanordnung die größte Bremswirkung im Falle großer Schwankungen und eine geringe Bremswirkung im Falle geringer Schwankungen, wobei die Last 26 und die Aufhängungseinrichtung 22 veranlaßt werden, in einer vertikalen Position anzuhalten. Wenn eine Reibungsbremse, die in der Lastaufhängungseinrichtung 22 angeordnet ist, benutzt wird, wird die Last in einer Stellung gehalten, die von der Vertikalen abweicht.

Schließlich zeigt Fig. 4 beispielhaft die Veränderungen des Druckes p des Hydraulikfluids, das zu einer hydraulischen Einstelleinrichtung für einen Kranarm gefördert wird als eine Funktion der Zeit t. Die dünnere Linie repräsentiert einen Materialhandhabekran, der nicht mit einer erfindungsgemäßen Dämpfungsanordnung versehen ist, während die dickere Kurve einen Materialhandhabekran repräsentiert, der mit einer erfindungsgemäßen Dämpfungsanordnung versehen ist.

Claims (3)

1. Anordnung zum Dämpfen schwankender Bewegung eines hydraulisch arbeitenden Materialhandhabekranes (10), der einen Kranarm (12), der um eine im allgemeinen vertikale Achse (46) geschwenkt werden kann, und eine doppelt wirkende hydraulische Einstelleinrichtung (50) aufweist, die in einen Hydraulikkreislauf (58, 60) eingebunden und vorgesehen ist, den Kranarm (12) zu schwenken, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dämpfungsanordnung (66), die eine Verengung (64) in Reihe geschaltet mit einer hydraulischen Kolben-Zylindereinheit (68) mit einem Kolben (70) aufweist, der frei vor und zurück zwischen zwei Endstellungen bewegt werden kann, in einer Bypass-Leitung (62) zu der mit dem Hydraulikkreislauf (58, 60) verbundenen Einstelleinrichtung (48) angeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, aufweisend eine zweite Einstelleinrichtung (16), die einen zweiten Hydraulikkreislauf (36, 38) zum Anheben und Absenken des Kranarmes (12) einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß eine einen Hydraulikakkumulator (44), der in Reihe mit einer einstellbaren Verengung (42) geschaltet ist, aufweisende zweite Dämpfungsanordnung (40) in den zweiten Hydraulikkreislauf (36, 38) an der Seite der zweiten Einstelleinrichtung (16) eingebunden ist, die dem Druck durch die Last ausgesetzt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Ventil (72), das in der Bypass-Leitung (62) in Reihe geschaltet mit der Verengung (64) und der hydraulischen Kolben-Zylindereinheit (68) angeordnet ist, und daß das Ventil (72) üblicherweise geschlossen und bestimmt ist, sich zu öffnen, wenn eine vorbestimmte Druckdifferenz über dem Ventil vorherrscht.