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Die
vorliegende Erfindung betrifft Kräne mit Auslegern mit gelenkigen
oder teleskopischen Armen zum Anheben oder zum Befördern von
Lasten mit dem Greifer, dem Baggergreifer, der Fußwinde oder
dem Haken. Sie betrifft insbesondere eine Vorrichtung, die eine
automatische Gleichgewichtsherstellung des Auslegers solcher Kräne in Abhängigkeit von
der Variation der Reichweite des Auslegers gewährleistet.
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Mit
kennt Kräne
dieses Typs, bei welchen der Ausleger allgemein an den Turm angelenkt
und mit einem Gegengewicht "mit
variabler Geometrie" ausgestattet
ist, das an einem Hebelarm angebracht ist, der im hinteren Teil
des Auslegers in Abhängigkeit von
der Position des Hilfsarms des Auslegers ausgefahren wird. In diesem
Fall dient das Gegengewicht nur dazu, das Kippmoment um einen festen
Wert zu reduzieren, und ohne Ausgleich in Abhängigkeit von der Reichweite
des Auslegers.
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Um
zu gewährleisten,
daß die
Gleichgewichtsherstellung automatisch erfolgt, schlägt das Dokument
EP-A-O 033 060 vor, den Hilfsarm und das Gegengewicht durch eine
starre Schubstange mechanisch zu verbinden, wodurch ein verformbares Parallelogramm
bestimmt ist. Zum gleichen Zweck wurde auch durch das Dokument EP-A-O
110 786 ein System aus hydraulischen Hubzylindern vorgeschlagen,
die untereinander verbunden sind und gleichzeitig den Hilfsarm und
das Gegengewicht betätigen.
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Die
oben erwähnten
Systeme zur Gleichgewichtsherstellung der Elemente des Auslegers
haben sich als effizient erwiesen, aber da sie variable Hebelarme
aufweisen, besitzen sie den Nachteil, daß das zur Gleichgewichtsherstellung
der Elemente des Auslegers erforderliche Moment nicht konstant ist, sondern
je nach der Erhöhung
der Reichweite des Auslegers abnimmt, woraus sich eine beträchtliche Erhöhung der
zum Anheben der Last erforderlichen Leistung ergibt. Diese bekannten
Vorrichtungen besitzen auch den Nachteil, daß eben aufgrund ihrer Konzeption
die Kinematik der Bewegungen des Auslegers begrenzt ist. Schließlich wird
das System durch das Gewicht der Verbindungsschubstange (bei der
Vorrichtung aus dem Dokument EP-A-O 033 060) wie durch das Gewicht
des Hubzylinders des Hilfsarms (bei der Vorrichtung aus dem Dokument EP-A-O
110 786) bestraft.
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Aus
dem Dokument US Nr. 4,252,162 kennt man einen Ladearm, der zum Transport
von Produkten wie Erdölprodukten
zwischen zwei Zisternen oder Tanks bestimmt ist. Dieser Ladearm
weist ein inneres Rohr auf, das von einem Träger mit Steuerhubzylinder gehalten
wird, der die Position des inneren Rohrs bezüglich des Trägers variieren
läßt, ein äußeres Rohr,
das an ein Ende des inneren Rohrs angelenkt ist, und einen Träger zur
Gleichgewichtsherstellung, der an das andere Ende des inneren Rohrs
angelenkt ist. Eine Verbindung durch Rollen und Kabel ist zwischen
dem äußeren Rohr
und dem Träger
zur Gleichgewichtsherstellung realisiert, wobei auch die Position
dieser beiden Elemente verbunden ist. Ein Steuerhubzylinder für das äußere Rohr
wird von dem inneren Rohr gehalten, und die Stange dieses Hubzylinders
ist mit dem Träger
zur Gleichgewichtsherstellung gekuppelt, um die Position des äußeren Rohrs zu
steuern.
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Die
Vorrichtung aus dem Dokument US Nr. 4,252,162 hat also in keinster
Weise die gleiche Aufgabe wie die Vorrichtung nach der Erfindung,
da es sich um einen Ladearm für
eine Flüssigkeit handelt, d.h.
eine gelenkige Rohrleitung, die zum Transport einer Flüssigkeit
zwischen zwei Tanks bestimmt ist und demnach nicht schweren Lasten
unterworfen ist, und nicht um einen Kranausleger, dessen Rolle dagegen
darin besteht, schwere Lasten anzuheben und zu verschieben.
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Ferner
ist nach dem Dokument US Nr. 4,252,162 die Stange des Steuerhubzylinders
für das äußere Rohr
derart mit dem Träger
zur Gleichgewichtsherstellung gekuppelt, daß man also bei der Steuerung
der Position des äußeren Rohrs
eine Variation des Hebelarms hat, wodurch verhindert wird, daß man ein
konstantes Moment hat, wobei man gezwungen ist, einen Steuerhubzylinder
mit stärkerer Leistung
zu verwenden.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, die oben erwähnten Nachteile
der bekannten Vorrichtungen zu umgehen, und sie schlägt vor,
den Kranausleger mit einer Vorrichtung zur Gleichgewichtsherstellung
auszustatten, wodurch abgesehen von einer hohen Effizienz und einem
reduzierten Gewicht die Anwesenheit von variablen Hebelarmen sowie
die Nachteile unterdrückt
werden, die sie auf Höhe
der zum Anheben des Hilfsarms erforderlichen Leistung mit sich bringen,
und wodurch die Kinematik der Bewegungen des Auslegers verbessert
wird.
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Dazu
ist der Kranausleger mit variabler Reichweite nach der Erfindung
von dem Typ, der einen Hauptarm, der schwenkbar an einem Stützturm angebracht
ist, einen Hilfsarm, der den Hauptarm verlängert, indem er an dessen vorderes
Ende angelenkt ist, ein Gegengewicht, das an einem Schwinghebel
befestigt ist, der an das hintere Ende des Hauptarms angelenkt ist,
und Verbindungsmittel zwischen dem Hilfsarm und dem Schwinghebel
des Gegengewichts aufweist, um zu jedem Zeitpunkt eine totale oder
teilweise Gleichgewichtsherstellung für den Ausleger zu realisieren.
Er ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel ein
erstes Rollensystem aufweisen, das in Drehung am vorderen Ende des
Hauptarms angebracht und drehfest mit dem angrenzenden Ende des
Hilfsarms verbunden ist, ein zweites Rollensystem, das in Drehung
an dem hinteren Ende des Hauptarms angebracht und drehfest mit dem
angrenzenden Ende des Schwinghebels verbunden ist, ein elastisches
Verbindungsglied, das einen Punkt des ersten Rollensystems mit einem Punkt
des zweiten Rollensystems verbindet, und ein Steuermittel für die Verschiebung
des elastischen Verbindungsgliedes, welches die gleichzeitige Verschwenkung
des Hilfsarms und des Schwinghebels gewährleistet, um die Reichweite
des Auslegers zu verändern,
wobei die Gleichgewichtsherstellung für diesen gewährleistet
ist, wobei das Steuermittel von dem Hauptarm getragen wird und mit
dem elastischen Verbindungsglied gekuppelt ist, um einen konstanten
Hebelarm zu erhalten, indem das zur Herstellung des Gleichgewichts
nötige
Drehmoment konstant gehalten wird.
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Vorteilhaft
verlängert
sich das vordere Ende des Hauptarms durch zwei parallele, beabstandete Arme,
zwischen denen das hintere Ende des Hilfsarms angeordnet ist, wobei
das hintere Ende an jeder seiner gegenüberliegenden seitlichen Flächen mit
einer Rillenrolle fest verbunden ist, wobei die durch das hintere
Ende des Hilfsarms und durch die Rollen gebildete Einheit um eine
Gelenkachse schwenkt, die in Öffnungen
gegenüber
der parallelen Arme über
Laufzapfen rotiert.
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Auf ähnliche
Weise weist der mit dem Gegengewicht fest verbundene Schwinghebel
nach vorne zwei parallele Arme auf, die zwischen ihnen einen Raum
für das
hintere Ende des Hauptarms vorsehen, wobei die Arme jeweils mit
einer Rillenrolle fest verbunden sind und die durch die Arme und
die Rillenrollen gebildete Einheit in einer Queröffnung des hinteren Endes des
Hauptarms über
Laufzapfen rotiert.
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An
jeder Seite des Hauptarms des Auslegers verbindet ein elastisches
Kabel die vordere Rolle mit der hinteren Rolle, wobei dieses Kabel
an einem Punkt der vorderen Rolle und an einem Punkt der hinteren
Rolle befestigt ist. So zieht die Verschiebung der beiden elastischen
Kabel die Drehung der Rollen in einer gleichen Richtung nach sich,
wobei mit einem konstanten Hebelarm das Anheben des Hilfsarms und
das gleichzeitige Kippen des Gegengewichts hervorgerufen wird, während Verschiebung
dieser elastischen Kabel in der anderen Richtung die Drehung der
vier Rollen in der umgekehrten Richtung nach sich zieht, wobei ebenfalls
mit einem konstanten Hebelarm das Kippen des Hilfsarms und das gleichzeitige
Anheben des Gegengewichts hervorgerufen wird.
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Vorteilhaft
ist die Steuerung der Verschiebung der elastischen Kabel durch einen
einzigen hydraulischen Hubzylinder gewährleistet, dessen Zylinder
an den Hauptarm des Auslegers angelenkt ist und dessen Stange mit
einem Querverbindungsorgan fest verbunden ist, das an jedem Ende
an einem Punkt jedes der beiden elastischen Kabel befestigt ist.
Der Hubzylinder ist doppelwirkend und einem Hydraulikfluidverteiler
mit drei Positionen zugeordnet, der eine zentrale Position, welche
die beiden Kammern des Hubzylinders von der hydraulischen Pumpe
und von dem Fluidtank isoliert, und zwei seitliche Positionen aufweist,
welche die eine oder die andere der Kammern des Hubzylinders mit
der hydraulischen Pumpe und der zum Tank gehörenden Kammer verbinden, wobei
selektiv das Ausfahren oder das Einziehen der Stange des Hubzylinders
gesteuert wird.
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Im
folgenden wird zum guten Verständnis
der Erfindung beispielhaft und ohne einschränkenden Charakter eine bevorzugte
Ausführungsform
unter Bezug auf die beigefügte
schematische Zeichnung beschrieben; darin zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines Kranauslegers mit gelenkigen Armen, der mit
einer Einrichtung zur automatischen Gleichgewichtsherstellung nach der
Erfindung ausgestattet ist; und
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2 eine
Draufsicht des Kranauslegers von 1.
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Unter
Bezug auf die Zeichnung wurden bei 1 der Sockel des Krans,
bei 2 der diesen Sockel überragende Schwenkturm und
bei 3 der Hauptarm des Auslegers dargestellt, der etwa
in seinem hinteren Ende an den Scheitel des Turms 2 um
eine horizontale Achse 4 angelenkt ist, damit er unter
der Steuerung eines hydraulischen Hubzylinders 5 in einer
vertikalen Ebene schwenken kann.
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An
das vordere Ende des Hauptarms 3 ist um eine horizontale
Achse 6 ein Hilfsarm 7 angelenkt, von welchem
das vordere Ende ein Greifmittel hält, das bei dem dargestellten
Beispiel durch einen Baggergreifer 8 gebildet ist.
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In 2 ist
zu sehen, daß das
vordere Ende des Hauptarms 3 zu diesem Zweck zwei beabstandete
parallele, axiale Zweige 3', 3" aufweist, die
von gegenüberliegenden
Löchern
durchsetzt sind, in welchen die horizontale Quergelenkachse 6 über Laufzapfen
rotiert. Die gegenüberliegenden
seitlichen Flächen
des hinteren Endes des Hilfsarms 7 sind jeweils mit einer
Rillenrolle 10', 10" fest verbunden, und
die von dem Hilfsarm 7 und den Rollen 10', 10" gebildete Einheit
wird von der Achse 6 durchquert.
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An
das hintere Ende des Hauptarms 3 ist um eine horizontale
Querachse 12 ein Schwinghebel mit parallelen Armen 13', 13" angelenkt,
die beiderseits des Hauptarms 3 angeordnet sind und ein
Gegengewicht 14 halten.
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Jeder
Arm 13', 13" des Schwinghebels
hat eine innere Seite, die mit einer Rillenrolle 28, 28" fest verbunden
ist, und die Gelenkachse 12 rotiert über Laufzapfen in Löchern gegenüber des
Hauptarms und der durch jeden Schwinghebelarm 13', 13" und die zugehörige Rillenrolle 28', 28" gebildeten
Einheit.
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Die
Rillenrollen 10', 28' einerseits
und 10", 28" andererseits
sind in der Verlängerung
voneinander, und an jedem dieser Paare von Rollen 10' – 28', 10" – 28" ist ein elastisches
Endloskabel 27' bzw. 27" angeordnet.
Jedes elastische Kabel 27', 27" weist bei 9 eine
Befestigung an der entsprechenden vorderen Rolle 10', 10" und bei 30 an
der entsprechenden hinteren Rolle 28', 28" auf, so daß die Rollen 10', 28' und 10", 28" untereinander
verbunden sind.
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Ein
doppelwirkender hydraulischer Hubzylinder 16 ist mittels
einer Gelenkgabel 17 über
dem Hauptarm 3 befestigt, und seine Stange 15 ist über einen
Querverbindungsstab 32 an den elastischen Kabeln 27', 27" an Punkten 31' bzw. 31" befestigt.
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In 1 ist
das System zur hydraulischen Versorgung des Hubzylinders 16 schematisch
dargestellt. Dieses System weist einen Tank 18 für Hydraulikfluid,
eine mit dem Tank 18 verbundene Hydraulikpumpe 19 und
einen Hydraulikverteiler 20 mit drei Positionen auf. An
dem Verteiler 20 münden
einerseits eine mit der Pumpe 19 verbundene Druckleitung 21 und
eine mit dem Tank 18 verbundene Rückleitung 22 und andererseits
eine Leitung 23, die mit der Kammer 24 des Hubzylinders 16 mit
vollem Querschnitt verbunden ist, und eine Leitung 25,
die mit der Kammer 26 des Hubzylinders 16 mit
ringförmigem
Querschnitt verbunden ist.
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Durch
Betätigung
eines nicht dargestellten Steuerorgans kann der Verteiler 20 die
drei folgenden unterschiedlichen Positionen einnehmen:
- – eine
in der Zeichnung dargestellte zentrale Position, in welcher die
Leitungen 23 und 25, die an dem Hubzylinder 16 münden, von
der Fluidversorgung und dem Tank isoliert sind;
- – eine
Position, welche dem linken Teil des Schemas des Verteilers 20 von 1 entspricht
und in welcher die zu der Kammer 24 des Hubzylinders 16 führende Leitung 23 mit
der Pumpe 19 verbunden ist und die zu der Kammer 26 des
Hubzylinders 16 führende
Leitung 25 mit dem Tank 18 verbunden ist;
- – eine
Position, welche dem rechten Teil des Schemas des Verteilers 20 von 1 entspricht und
in welcher umgekehrt die Kammer 24 des Hubzylinders 16 mit
dem Tank 18 verbunden ist und die Kammer 26 des
Hubzylinders 16 mit der Versorgungspumpe 19 verbunden
ist.
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Nun
wird die Betriebsweise der Vorrichtung nach der Erfindung beschrieben.
Da sich der Kran in der ausgeglichenen Position von 1 befindet, bringt
der Bediener dann, wenn er die Reichweite des Auslegers ausdehnen
will, den Verteiler 20 in die Position, die dem linken
Teil seines Schemas von 1 entspricht, d.h. er versorgt
die Kammer 24 des Hubzylinders 16 mit unter Druck
stehendem Fluid, wobei das Ausfahren der Stange 15 hervorgerufen
wird, die an den Kabeln 27, 27" bei 31', 31" befestigt ist und eine Zugkraft
auf diese Kabel ausübt,
um sie mit Blick auf 1 von links nach rechts zu verschieben.
Da die Kabel 27', 27" bei 9 an
den Rollen 10', 10" und bei 30', 30" an den Rollen 28', 28" befestigt sind, bringt
ihre Verschiebung die Drehung der Rollen 10', 10" und 28', 28" im Uhrzeigersinn mit sich, was gleichzeitig
zum Anheben des Hilfsarms 7 und zum Kippen des Gegengewichts 14 führt. Da
der Wert des Gegengewichts 14 in Abhängigkeit von dem Eigengewicht
der Elemente des Auslegers und des Baggergreifers 8 sowie
in Abhängigkeit
von dem Durchmesser der Rollen 10, 10' und 28, 28' berechnet ist, befindet
sich der Ausleger also ständig
an der durch den Sockel 1 und den Turm 2 gebildeten
Einheit im Gleichgewicht. Wenn die gewünschte Ausdehnungsposition
des Auslegers erreicht ist, bringt der Bediener den Verteiler wieder
in seine zentrale Position, indem er die Stange 15 des
Hubzylinders fixiert, und die Operationen des Anhebens und Absenkens
der Last werden von dem Hubzylinder 5 gewährleistet.
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Wenn
der Bediener umgekehrt beschließt, die
Reichweite des Auslegers zu verkürzen,
bringt er den Verteiler 20 in Position rechts in seinem
Schema von 1, d.h. er versorgt die ringförmige Kammer des
Hubzylinders 16 mit unter Druck stehendem Fluid. Durch
ihre Einziehbewegung verschiebt die Stange des Hubzylinders 15 die
Kabel 27', 27" in 1 nach
links, die durch ihre Verbindungspunkte 9 und 20', 30" die Rollen 10', 10" und 28', 28" in Drehung gegen
den Uhrzeigersinn antreiben. Daraus ergibt sich ein Kippen des Hilfsarms 7 und
ein gleichzeitiges Anheben des Gegengewichts 14, wodurch
die automatische Gleichgewichtsherstellung für den Ausleger gewährleistet
ist.
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Man
wird verstehen, daß die
obige Beschreibung einfach beispielhaft und nicht einschränkend gegeben
wurde, und daß daran
Beifügungen
oder konstruktive Änderungen
vorgenommen werden können,
ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung nach der Definition in
den Ansprüchen
zu verlassen.