DE4325947C2 - Kran, insbesondere Brücken- oder Portalkran - Google Patents

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 normalerweise die Positionierung in den Fahrachsen aufgrund der Pendelung er­ schwert. Das Erreichen einer genauen Positionierung ist bei die­ ser Aufhängeart nicht immer unproblematisch.

Die US 29 40 608 beschreibt einen Kran mit einer an diesem angeordneten Säule mit einem Lastaufnahmemittel an ihrem Ende. Die Säule ist über Gelenke an der Krankatze angeordnet. Bei der Bewegung der Säule, z. B. bei einer manuellen Auslenkung nach links oder rechts durch den Bediener werden im Pendelgelenk Steuerkanäle freigegeben, so daß der hydraulische Antrieb die letztere verfährt. Die beschriebene Kraneinrichtung eignet sich und ist vorgesehen zum Einsatz in geschlossenen Räumen, wie z. B. Fabrikhallen und dergleichen.

Aus der DD 1 40 445 ist eine Drehlaufkatze mit zwei Windwerken und mit mindestens einem Hubgerüst bekannt. Eins der beiden Hubwerke ist mit einer klappbaren und verschiebbaren Gabel zum Einlagern in Regale und das andere Hubgerüst oder der Seilzug ist mit einer Magnettraverse und mit einem Lasthaken zum Be- und Entladen der Waggons versehen.

Aus der US PS 1007762 geht ein Kran mit einer an einer Brücke angeordneten beweglichen Katze und mit einer an dieser schwenkbar angeordneten Lastaufnahmemittel-Säule hervor.

Die in der DE 29 17 588 C2 beschriebene Ausgestaltung betrifft ein Lasthubsystem mit einem horizontal beweglichen Hubseilträger mit Hubseilen und mit Stabilisierungsseilen, wobei eine Begrenzung der Seilkräfte in den Stabilisierungsseilen angestrebt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kran mit einer beweglichen Katze mit einer schwenkbar zu positionierenden Säule mit einen Lastaufnahmemittel so weiter zu entwickeln, daß sich auch bei hohen Beschleunigungen eine leichte Konstruktion ergibt und die Last mit einer hohen Positioniergenauigkeit zu übergeben ist.

Diese Aufgabe ist gemäß der im Hauptanspruch angegebenen Erfin­ dung u. a. 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 Lösung ist es möglich, während der Beschleunigungsvorgänge die Pendelung der Säule zuzulassen und bei Bedarf evtl. zu dämpfen, und nach der Positionierung die Säule n einer der exakten Sollposition entsprechenden Position festzu­ 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 beliebige, 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 daher extrem leicht gebaut werden kann. Bei der Kon­ struktion der 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 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 konstruktiven Aufbau des 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 vorbeizuführen 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 (5)

1. Kran mit einer an einer Brücke oder einem Portal angeordneten beweglichen Katze mit einer an dieser schwenkbar angeordneten, zu positionierenden Säule (9) mit einem Lastaufnahmemittel, dadurch gekennzeichnet, daß die schwenkbare Säule (9) an der Katze über ein Kreuzgelenk (5, 6) frei pendelnd zu verfahren und zur Lastübergabe arretiert zu positionieren ist und daß Mittel zur Dämpfung der Pendelbewegung der Säule (9) vorhanden sind.

2. Kran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Seile zur Dämpfung und zur Feinpositionierung der Pendelbewegungen vorgesehen sind und diese vorzugsweise am unteren Säulenende angebracht sind.

3. Kran nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Dämpfung der Pendelbewegungen und zur Feinpositionierung erforderlichen Momente um die Gelenkachsen mit Hilfe von hydraulischen oder elektrischen Antrieben rotatorisch (19, 20) am oberen Ende der Säule (9) bzw. in den entsprechenden Katzrahmen eingeleitet werden.

4. Kran nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kreuzgelenk (5, 6) durch drei ineinander verschachtelte Rahmen (1, 2, 3) gebildet ist, zwischen denen jeweils ein Freiheitsgrad der Pendelschwingung realisiert ist.

5. Kran nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ersten äußeren Rahmen (1) der Fahrantrieb und die Räder der Katze, sowie die Lagerung für die Pendelung in Brückenfahrtrichtung, und in dem zweiten mittleren Rahmen (3) die Lagerung für die Pendelung in der Katzfahrtrichtung angeordnet sind.