DE4325947A1 - Kran, insbesondere Brücken- oder Portalkran - Google Patents
Kran, insbesondere Brücken- oder PortalkranInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Kran, insbesondere einen Brücken-
oder einen Portalkran gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Für verschiedene Aufgaben bei Kranen ist es wichtig, Lasten mit
hoher Genauigkeit zu positionieren, wobei insbesondere aktive
Lastübergaben oder exzentrische Lasten zu berücksichtigen sind.
Solche Aufgaben treten gehäuft z. B. in der Lagerbedienung auf.
Die bekannten Ausführungsformen von Brücken- bzw. Portalkranen
sind bei hohen Anforderungen an die Positioniergenauigkeit mit
einer starren oder teleskopierbaren Säule ausgestattet. Das
Hauptanwendungsgebiet derartiger Krane mit einer starren Säule
liegt in der Lagerbedienung, bei der die tief herabhängende Säule
nicht störend ist. Bei diesen Kranen müssen sämtliche Tragwerks
bestandteile für den sehr ungünstigen Beanspruchungsfall einer
bei der Beschleunigungsfahrt in unterster Höhe befindlichen Maxi
mallast ausgelegt werden. Die Säule kann auch als teleskopierbare
Säule ausgelegt sein, insbesondere für Einsatzfälle, bei denen
Hindernisse überfahren werden müssen. Diese Bauweise ist jedoch
mit hohen Kosten verbunden.
Daneben sind Krane bekannt, bei denen das Lastaufnahmemittel an
Seilen aufgehängt ist. Bei einem Seiltrieb wird grundsätzlich die
Positionierung in den Fahrachsen aufgrund der Pendelung er
schwert. Das Erreichen einer genauen Positionierung ist bei die
ser Aufhängeart nicht immer unproblematisch.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen
gattungsgemäßen Kran so weiterzuentwickeln, daß die o.g. Nachtei
le vermieden werden, und eine hohe Positioniergenauigkeit der
Last erreicht wird.
Diese Aufgabe ist gemäß der im Hauptanspruch angegebenen Erfin
dung dadurch gelöst, daß die Säule an der Katze des Kranes gelen
kig aufgehängt ist. Dadurch ist erreicht, daß die Verbindung
zwischen der Säule und der Katze zeitweise lose, zeitweise fest
sein kann. Die Art der Verbindung wird jeweils den augenblickli
chen Anforderungen angepaßt. Bei den Beschleunigungsvorgängen
ist es wichtig, hohe Beschleunigungswerte zu erreichen und zu
gleich das Tragwerk des Kranes so wenig wie möglich zu belasten.
Die Säule sollte also bei Beschleunigungsvorgängen frei beweglich
sein und frei pendeln können. Bei den Positionier- und
Lastübergabevorgängen ist die Stillsetzung der Säule erforder
lich. Ebenso ist die Beibehaltung der Lage des Lastaufnahmemit
tels während einer Lastübergabe wichtig. Durch die
erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, während der
Beschleunigungsvorgänge die Pendelung der Säule zuzulassen und
bei Bedarf evtl. zu dämpfen, und nach der Positionierung die Säule
in einer der exakten Sollposition entsprechenden Position fest zu
setzen. Durch die gelenkige Aufhängung der Säule an der Katze ist
das Zulassen einer Pendelung möglich. Die Festsetzung in der Ruhe
position kann auf jede beliebige kraft- oder formschlüssige Art
und Weise, die dem Fachmann geläufig ist, erfolgen. Darüberhinaus
kann die Pendelbewegung der Säule gedämpft werden. Auch die
Dämpfung der Pendelbewegung kann auf jede beliebigen dem Fachmann
bekannte Art und Weise geschehen. Sie kann ebenfalls mittels akti
ver Steuerorgane durchgeführt werden, wie in einer parallelen An
meldung der Anmelderin offenbart ist.
Die pendelnde bzw. gelenkige Aufhängung der starren Säule an
der Katze erfolgt vorzugsweise durch drei ineinander verschach
telte Rahmen, zwischen denen jeweils ein Freiheitsgrad der Pen
delschwingung realisiert ist. Dabei enthält der äußere Rahmen den
Fahrantrieb und die Räder der Katze, der mittlere Rahmen die Lage
rung für die Pendelung in der z. B. Brückenfahrtrichtung und der
innere Rahmen die Lagerung für die Pendelung in der z. B. Katzfahr
richtung. Die Lagerungen für die Pendelungen in Brücken- und
Katzfahrtrichtungen können selbstverständlich auch umgekehrt an
geordnet sein, d. h. die erste Lagerung in dem inneren und die
zweite Lagerung in dem mittleren Rahmen. Das Hubwerk bzw. das
Lastaufnahmemittel ist fest mit der Säule verbunden und pendelt
auf dem inneren bzw. dem mittleren Rahmen mit. Ein besonderer Vor
teil dieser Lösung ist, daß auch bestehende Kranbrücken mit dieser
Art der Säulenaufhängung in der Katze ausgestattet werden können.
Außerdem ist die Belastung der Brücke wesentlich geringer als bei
konventionellen Säulen, da die Radaufstandskräfte der Katze auf
grund der Pendelgelenke stets nahezu gleichmäßig sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die
starre Säule über Pendelgelenke in den Kopfträgern der Kranbrücke
und im Katzrahmen mit der Katze pendelnd und gelenkig verbunden
ist. Die Säule erhält lediglich ein Lager für die Pendelung in der
Katzfahrrichtung. Das Hubwerk ist fest mit der pendelnden Säule
verbunden. Die Pendelung in der Brückenfahrtrichtung wird durch
je ein Pendellager in den beiden Kopfträgern der Kranbrücke
ermöglicht. Durch eine derartige Aufhängung der Säule an der Katze
wird eine leichtere und einfachere Katzkonstruktion, sowie eine
Reduzierung der Brückenbelastung erreicht. Die Gewichtskräfte
der Aktoren zur Pendeldämpfung und Arretierung an den
Brückenpendelgelenken werden direkt in die Fahrwerke eingelei
tet, sie belasten die Brücke selbst nicht. Die Dimensionierung der
Brücke und der Katze kann dadurch verbessert werden.
Beiden Konstruktionen ist gemeinsam, daß durch das Pendelgelenk
und die am unteren Ende der Säule angreifenden Steuerorgane, wie
z. B. Seile zur Dämpfung der Pendelbewegungen, die Säule frei von
Querkräften und bei zentrischer Lastaufnahme auch von Biegemomen
ten ist und kann daher extrem leicht gebaut werden. Bei der Kon
struktion der erfindungsgemäßen Säule ist deshalb insbesondere
bei ausschließlich zentrischer Lastaufnahme als Dimensionie
rungskriterium nur die Größe der angehängten Last anzunehmen.
Die Säule, da sie grundsätzlich Querkräfte und Biegemomente
aufnehmen kann, kann an ihren unteren Enden zwecks Aufnahme von
exzentrischen Lasten mit aktiven Lastaufnahmemitteln mit hori
zontalem Verfahrweg (wie z. B. Teleskopkabeln) ausgestattet wer
den. Die dabei wirkenden Querkräfte werden von den Steuerorganen
aufgefangen und belasten die Säule nicht. Das aus der
Exzentrizität resultierende Biegemoment ist von der Säule aufzu
nehmen. Dadurch erhöht sich zwar der konstruktiv erforderliche
Säulenquerschnitt, jedoch bleibt der Dimensionierungsvorteil
aufgrund der wegen des Pendelgelenks nicht aufzunehmenden
Massenkräfte der Last voll erhalten.
Durch die erfindungsgemäße Säule ist auch eine Drehung von La
sten um die Vertikalachse möglich, da die Säule das Reaktionsmo
ment als Torsion bis zur Katze weiterleiten kann. Diese Torsions
beanspruchung hat praktisch kaum einen nennenswerten Einfluß auf
die Dimensionierung der Säule.
Bei sehr beengten Platzverhältnissen können die schrägen Steu
erseile stören. Insbesondere in solchen Fällen können Dämpfungs-
bzw. Stellmechanismen eingesetzt werden, die am oberen Säulenende
angreifen. Entweder kann eine pneumatisch oder hydraulisch er
zeugte Kraft in den jeweiligen Katzrahmen bzw. die Kranbrücke ein
geleitet werden oder direkt in den Drehachsen der Pendelgelenke
angeordnete Motoren, die hydraulisch, pneumatisch oder elek
trisch angetrieben werden, erzeugen das jeweils benötigte Moment,
um die Pendelbewegung der Last zu dämpfen oder die zur Feinposi
tionierung erforderliche Auslenkung zu erzeugen.
Bei diesen oben auf die Säule wirkenden Dämpfungs- und Stellan
trieben ist die Säulenbelastung erheblich höher als bei der Ein
leitung der Steuerseilkräfte am unteren Säulenende, jedoch wirken
die Massenkräfte der Last beim Beschleunigen im Vergleich zur
starren Säule nur in deutlich verminderter Höhe.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Draufsicht auf die Krankatze und einer über kardanische
Lagerung im Katzfahrwerk aufgehängten Pendelsäule;
Fig. 2 Seitenansicht der Fig. 1 in Fahrtrichtung Brücke;
Fig. 3 Seitenansicht der Fig. 1 in Fahrtrichtung Katze;
Fig. 4 Seitenansicht der Pendelsäule mit Führungsseilen zur
Pendeldämpfung und Positionierung;
Fig. 5 Schnitt A-A auf die untere Seilbefestigung der Fig. 4
bei acht Führungsseilen;
Fig. 6 Schnitt A-A auf die untere Seilbefestigung der Fig. 4
bei vier Führungsseilen;
Fig. 7 Seitenansicht der Pendelsäule mit linear auf einen
Katzrahmen wirkenden Stellmitteln;
Fig. 8 Draufsicht auf die Pendelsäule mit rotatorisch auf die
Gelenkachsen wirkenden Stellmitteln.
Fig. 9 Draufsicht eines Brückenkrans mit Pendelgelenken in
Brücke und Katze.
Den wesentlichen konstruktiven Aufbau des erfindungsgemäßen
Kranes zeigt Fig. 1. Beispielhaft wird hier die Variante beschrie
ben, bei der beide Freiheitsgrade der Pendelschwingung in der
Katzkonstruktion realisiert werden. Die Krankatze zur Aufnahme
der Pendelsäule wird dabei prinzipiell aus drei verschiedenen
Tragwerksteilen aufgebaut, die jeweils durch ein Gelenk miteinan
der verbunden sind. Sie weist einen äußeren Rahmen 1, der der
üblichen Bauform einer Zweischienenkatze ähnelt und insbesondere
die Fahrwerke enthält, und einen an Querträgern 2 befestigten
mittleren Rahmen 3 und eine Säule 9 auf. Der mittlere Rahmen 3 ist
über Gelenke 5 an den Querträgern 2 des äußeren Rahmens 1 befe
stigt. Innerhalb des mittleren Rahmens 3 ist über Gelenke 6 ein
Tragwerk 4 für ein Hubwerk 7 mit Tragseilen 8 angeordnet. Mit dem
Tragwerk 4 ist die Säule 9 starr verbunden.
In Fig. 2 und 3 sind die Ansichten der Katze mit der Pendelsäule
9 in beiden Fahrtrichtungen dargestellt. Die Darstellung des Hub
werkes 7 und der Führung der Tragseile 8 sowie einer Traverse 10
und der Last 11 hat beispielhaften Charakter. Fig. 2 zeigt die
Pendelung der Säule 9 in Katzfahrtrichtung, in der untersten Stel
lung des Hubwerkes 7. Dabei steht das Gelenk 5 zwischen dem
äußeren und dem mittleren Rahmen 1, 3 still und ist nicht aus der
Ruhelage ausgelenkt. Der Freiheitsgrad der Pendelung wird durch
die Bewegung der Gelenke 6 erreicht. Fig. 3 stellt die Pendelung
der Säule 9, in der obersten Hubstellung, in Brückenfahrt
richtung dar. Hierbei pendelt sowohl das Hubwerkstragwerk 4 als
auch der mittlere Rahmen 3 mit der Säule 9. Die Relativbewegung
findet in den Gelenken 5 statt. Die beim Betrieb von Brückenkranen
entstehenden Schwingungszustände der Pendelsäule 9 bilden
Überlagerungen der hier gezeigten Extremfälle, da die Säule 9 in
beiden Richtungen zugleich pendeln kann. Dabei sind alle Gelenke
in Bewegung und die Hubhöhe nimmt beliebige Werte an.
Die Fig. 4 bis 6 zeigen Möglichkeiten zur aktiven Beeinflus
sung der Pendelung der Säule 9. Bei der Ausführungsform nach Fig.
4 werden am äußeren Rahmen der Katze Seiltrommeln 14, 15 ange
bracht, wobei deren Antriebe eine Zugkraftregelung der von ihnen
ablaufenden Führungsseile erlauben. Durch die aktive Beeinflus
sung der Zugkraft in den am unteren Ende der Säule befestigten
Führungsseilen bzw. Führungsseilpaaren 12, 13 wird die Dämpfung
der Säulenpendelung beispielsweise in Katzfahrtrichtung er
reicht. Durch die Anordnung von weiteren Führungsseilen zwischen
dem mittleren Katzrahmen 3 und dem unteren Säulenende 9 wird dem
entsprechend die Pendelung in Brückenfahrtrichtung beeinflußbar.
Diese zusätzlichen Führungsseile sind hier aus Gründen der
Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Fig. 5 und 6 zeigen zwei Va
rianten der Befestigung der Führungsseile 12, 13, 16, 17 am unteren
Säulenende. Fig. 5 stellt die Verwendung von insgesamt acht
Führungsseilen 12, 13, 16, 17 dar. Davon verlaufen jeweils zwei par
allel von einem Trommelantrieb zur Traverse 10. Die Führungsseile 12, 13
dienen beispielsweise zur Steuerung der Pendelung in Katz
fahrtrichtung, die Führungsseilpaare 16, 17 sind dann für die
Brückenfahrtrichtung bestimmt. Durch die hierbei gegebene
Möglichkeit, die Führungsseile 12, 13, 16, 17 seitlich an der Säule 9
vorbei zuführen und an der Traverse 10 zu befestigen, läßt sich ein
größerer Verspannwinkel der Führungsseile 12, 13, 16, 17 erreichen
als bei der in Fig. 6 skizzierten Variante. Fig. 6 zeigt die Vari
ante der unteren Seilbefestigung bei der Verwendung von vier
Führungsseilen 12, 13, 16, 17, die direkt am unteren Säulenende an
gelenkt werden können. Dabei existiert an Stelle der
Führungsseilpaare jeweils nur ein Führungsseil 12, 13, 16, 17.
Fig. 7 zeigt eine Variante für einen oben angreifenden Stellme
chanismus zur Beeinflussung der Pendelschwingung der Säule 9.
Dabei wird die rückstellende Kraft nicht, wie vorher geschildert,
am unteren Ende der Säule 9 eingeleitet, sondern mit Hilfe eines
zwischen den beiden zu koppelnden Elementen, z. B. zwischen dem
äußeren und dem mittleren Rahmen 2, 3 der Krankatze, eingebauten
Stellmittels 18 erzeugt. Dieses Stellmittel 18 kann beispielswei
se ein Hydraulik- oder Pneumatikzylinder sein, dessen Kolbenkraft
über eine mechanische Vorrichtung auf die zu beeinflussende Kom
ponente geleitet wird. Wird dieses Stellmittel 18 passiv
ausgeführt, so wird es zu einem reinen Dämpfungselement. Zur Ver
wendung können beliebige Stell- bzw. Dämpfungseinheiten kommen,
sofern sie Kräfte in beiden Richtungen erzeugen können. Fig. 8
zeigt eine weitere Möglichkeit der Beeinflussung vom oberen Ende
der Säule her. Hierbei wird das dämpfende bzw. stellende Moment
direkt in die Gelenkachsen eingebracht. Beispielhaft ist hier die
Anordnung eines elektrischen Motors 19, 20 mit einem zwischenge
schalteten Getriebe gezeigt, jedoch können beliebig auch andere
Antriebsarten wie z. B. hydraulische oder pneumatische Motoren zum
Einsatz kommen. Durch den Antrieb 19 wird hierbei die Pendelung in
Katzfahrtrichtung, durch den Antrieb 20 in Brückenfahrtrichtung
beeinflußt.
Fig. 9 zeigt den schematischen Aufbau eines Brückenkrans mit
Pendelgelenken in den Kopfträgern, die zur - Pendelung in
Brückenfahrtrichtung dienen, und einem Pendelgelenk in der Katze,
das die Pendelung in Katzfahrtrichtung ermöglicht.
Claims (8)
1. Kran, insbesondere Brücken- oder Portalkran mit einer an einer
Brücke oder einem Portal angeordneten beweglichen Katze und
einer an dieser angeordneten starren oder teleskopierbaren
Säule mit einem Lastaufnahmemittel, dadurch gekennzeichnet,
daß die Säule (9) an der Katze über Gelenke pendelnd aufgehängt
ist.
2. Kran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule an
der Katze in einem Kreuzgelenk (5, 6) aufgehängt ist.
3. Kran nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kreuzge
lenk (5, 6) durch drei ineinander verschachtelte Rahmen
(1, 2, 3, 4) gebildet ist, zwischen denen jeweils ein Freiheits
grad der Pendelschwingung realisiert ist.
4. Kran nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem er
sten, äußeren Rahmen (1) der Fahrantrieb und die Räder der Katze
sowie die Lagerung für die Pendelung in Brückenfahrtrichtung
(2), und in dem zweiten, mittleren Rahmen (3) die Lagerung für
die Pendelung in der Katzfahrtrichtung angeordnet sind, wobei
die Zuordnung der Schwingungsebenen zum jeweiligen Katzrahmen
auch vertauscht werden kann.
5. Kran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule (9)
über Pendelgelenke in den Kopfträgern der Brücke und im Katz
rahmen aufgehängt ist.
6. Kran nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Katze
ein Lager (21) für die Pendelung in Katzfahrtrichtung und in den
beiden Kopfträgern (23) der Kranbrücke je ein Pendellager (22)
für die Pendelung in Brückenfahrtrichtung angeordnet sind.
7. Kran nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Seile zur Dämpfung und
zur Feinpositionierung der Pendelbewegungen vorgesehen sind
und diese vorzugsweise am unteren Säulenende angebracht sind.
8. Kran nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die zur Dämpfung der Pendelbewegun
gen und zur Feinpositionierung erforderlichen Momente um die
Gelenkachsen mit Hilfe von hydraulischen, pneumatischen oder
elektrischen Antrieben linear (18) oder rotatorisch (19, 20) am
oberen Ende der Säule bzw. in den entsprechenden Katzrahmen
eingeleitet werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19934325947 DE4325947C2 (de) | 1993-08-02 | 1993-08-02 | Kran, insbesondere Brücken- oder Portalkran |
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DE19934325947 DE4325947C2 (de) | 1993-08-02 | 1993-08-02 | Kran, insbesondere Brücken- oder Portalkran |
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