DE60020371T2

DE60020371T2 - Kontainerhandhabungsvorrichtung

Info

Publication number: DE60020371T2
Application number: DE60020371T
Authority: DE
Inventors: Olavi Jussila; Jari KAITURINMÄKI
Original assignee: KCI Konecranes PLC
Current assignee: Konecranes PLC
Priority date: 1999-07-15
Filing date: 2000-07-13
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2020-07-14
Also published as: ATE296256T1; CN1361747A; MXPA02000591A; US7152895B1; AU6164100A; CN1172840C; ES2239021T3; WO2001005696A1; EP1198406A1; DE60020371D1; EP1198406B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Spreader gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zur Steuerung der Teleskopbewegungen von Teleskopgabeln in einem Spreader und der Verriegelungsbewegungen von Twistlock-Verriegelungen in Teleskopgabeln. Diese Art von Spreader ist zum Beispiel aus der US-A-4,630,855 bekannt.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 8 zur Steuerung der Teleskopbewegungen von Teleskopgabeln in einem Spreader, und der Verriegelungsbewegungen von Twistlock-Verriegelungen in Teleskopgabeln.
Ein eigens für diesen Zweck konstruierter Spezialspreader wird zum Heben von Containern verwendet. Der Spreader umfasst einen Rahmen und zwei an dem Rahmen gelagerte Teleskopgabeln, welche Gabeln eine Teleskopbewegung ausführen, d.h. genauer gesagt, eine Transferbewegung in der Richtung der Längsachse der Teleskopgabeln in und aus dem Spreaderrahmen ausführen. Beide Teleskopgabeln haben üblicherweise zwei Twistlock-Verriegelungen. Die Teleskopgabeln greifen mit den Twistlock-Verriegelungen die Hebevorrichtungen in den Ecken der Container. Da es Container in vielen unterschiedlichen Längen gibt, d.h. dass die Längen von 20 Fuß bis 45 Fuß und sogar darüber hinaus variieren können, muss ein Universalspreader einen Teleskopweg haben, der für jede Länge geeignet ist.
Spreader werden mit verschiedenen Gabelstaplern und auf Rädern beweglichen Seilkranen genutzt. Bei Seilkranen wird dem Spreader die benötigte Energie über ein Elektrokabel zugeführt, wobei der Spreader mit Stellmitteln für die notwendigen Bewegungen versehen ist. Die Statusinformationen der für das Steuerungssystem als Zubehör verwendeten Annäherungsschalter und die Steuerkommandos von dem Steuerungssystem wandern üblicherweise entlang desselben Kabels zwischen dem Spreader und dem Seilkran.
Das Antriebssystem für Spreader ist traditionell elektrohydraulisch, da die in Spreadern benötigten Teleskopbewegungen üblicherweise lange lineare Bewegungen sind. Zur Erzeugung einer rotierenden Bewegung wurden in Spreadern Hydraulikmotoren als Stellmittel genutzt, und Hydraulikzylinder oder Ketten wurden zur Erzeugung einer linearen Bewegung verwendet. Ein Hydraulikaggregat und die an dem Hydraulikaggregat angeschlossenen Stellmittel benötigen aufgrund ihrer Leistung eine große Menge an Energie. Die Gleitflächen der Teleskopteile in Spreadern benötigen ebenfalls eine große Menge an Energie, um die Reibung zu überwinden. Darüber hinaus enthält der hydraulische Antrieb von Spreadern üblicherweise mehrere Komponenten, da in Spreadern verschiedene Bewegungen benötigt werden. Derartige Bewegungen umfassen die Teleskopbewegung der Spreader zu den Positionen von 20, 40 und 45 Fuß, die Drehung von vier Twistlock-Verriegelungen und die Verwendung von sogenannten Flippern. Die Flipper werden dazu verwendet, den Spreader zur richtigen Position über dem Container zu führen.
Die Spreader sind auch aufgrund von verschiedenen Beschädigungen und Ölaustritten, welche Hafenterminals verschmutzten, problematisch. Im Betrieb treffen auch oft relativ harte Aufprallbelastungen auf die Spreader, wodurch der Betrieb der Spreader während der Reparatur- oder Wartungsarbeiten oder sogar für die Zeit, in der die gesamte Vorrichtung ausgewechselt wird, gestoppt ist. Das Seeklima verursacht wiederum schnell Korrosionsschäden, insbesondere an den Oberflächen, von denen durch den Betrieb die schützende Farbschicht entfernt wurde, wodurch der Spreader in häufigeren Abständen gewartet werden muss. Derartige Wartungsarbeiten umfassen zum Beispiel die Gleitflächen zwischen dem Spreaderrahmen und den Teleskopgabeln.
Die bestehenden Spreader, mit denen es möglich ist unter Verwendung der Teleskopbewegungen der Spreader Container unterschiedlicher Länge zu greifen, sind auch relativ schwer im Vergleich mit der zu hebenden Last, ihr Gewicht im unbeladenen Zustand beträgt im Durchschnitt etwa 27% der Maximallast. Ein Spreader mit einem hohen unbeladenen Gewicht benötigt eine erhebliche Menge an Antriebsenergie, was wiederum dazu führt, dass die Hubvorrichtungen der Krane größer dimensioniert werden müssen.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung einen Spreader zu schaffen, welcher nicht die Nachteile der Technologie nach dem Stand der Technik aufweist.
Somit ist es ein Hauptziel der Erfindung einen Spreader mit einem verringerten Antriebsenergiebedarf zu schaffen. Genauer gesagt wird der Antriebsenergiebedarf verrin gert, ohne die Betriebszuverlässigkeit oder Betriebssicherheit des Spreaders zu reduzieren, wohingegen das unbeladene Gewicht des Spreaders im Verhältnis zu der maximalen Last im Vergleich mit den bekannten Spreadern deutlich reduziert wird.
Das zweite Hauptziel der Erfindung ist es, einen Spreader zu schaffen, in welchem versucht wurde die Auswirkungen von externen Aufprällen, die den Spreader beschädigen, zu minimieren. Genauer gesagt ist es das Ziel der Erfindung die Struktur des Spreaders so zu entwickeln, dass Aufprallbelastungen in allen Richtungen mit einer ausreichenden Elastizität aufgenommen werden, ohne die Elastizitätsgrenze oder Dauerfestigkeit des Materials an irgendeiner Stelle zu überschreiten.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung einen Spreader mit erheblich verringertem Wartungsbedarf zu schaffen.
Die Grundidee des Spreaders nach der Erfindung ist es, dass die Teleskopbewegungen der Teleskopgabeln des Spreaders und die Verriegelungsbewegungen der Twistlock-Verriegelungen mit demselben Mehrfachseil-Hebelsystem gesteuert werden, in welchem jeder Betrieb des Spreaders durch eine andere Seilkraft in dem Mehrfachseil-System dargestellt wird.
Die Verriegelungsbewegungen der Twistlock-Verriegelungen beziehen sich hier auf sowohl die Öffnungs- als auch die Schließbewegungen der Twistlock-Verriegelungen.
Genauer gesagt betrifft die Erfindung den Spreader, welcher durch die Merkmale von Anspruch 1 gekennzeichnet ist.
Die Erfindung betrifft auch das Verfahren zur Steuerung der Teleskopbewegungen der Teleskopgabeln in dem Spreader und der Verriegelungsbewegungen der Twistlock-Verriegelungen in den Teleskopgabeln, welches Verfahren durch die Merkmale von Anspruch 8 gekennzeichnet ist.
In dem System der Erfindung beinhaltet der Spreader zwei Teleskopgabeln, welche sich in dem Spreaderrahmen bewegen. Das System umfasst ein gemeinsames Mehrfachseil-Hebelsystem zur Durchführung der Verriegelungsbewegungen der Teleskopgabeln und der Twistlock-Verriegelungen, wenigstens ein Stellmittel, welches das Mehrfachseil-Hebelsystem antreibt, und ein Steuerungssystem, welches den Betrieb des Stellmittels als auch des Hebelsystems überwacht und steuert. Zusätzlich beinhalten die Teleskopgabeln und der Rahmen des Spreaders Verriegelungsbauteile, um die Teleskopbewegung der Teleskopgabeln an einem gewünschten Punkt in Relation zum Rahmen zu stoppen.
Es ist für das Verfahren der Erfindung kennzeichnend, dass

– wenn man die Teleskopgabeln teleskopisch in Relation zum Rahmen des Spreaders Ein- oder Ausfahren will, das erste Verriegelungsbauteil zwischen beiden Teleskopgabeln und dem Rahmen des Spreaders zuerst geöffnet wird, welches erste Verriegelungsbauteil die Verriegelungseinheit für den Rahmen umfasst und den ersten Verriegelungspunkt für die Teleskopgabel, und dass eine Seilkraft in dem Mehrfachseil-Hebelsystem für die Teleskopgabeln in dem Spreader erzeugt wird, um die Teleskopgabeln in Relation zu dem Rahmen des Spreaders zu bewegen,
– wenn die zweiten Verriegelungspunkte in den Teleskopgabeln die Verriegelungseinheit des Rahmens im Spreader treffen, das Mehrfachseil-Hebelsystem mit der zweiten Seilkraft beaufschlagt wird, welche von der ersten Seilkraft unterschiedlich ist, so dass die zweiten Verriegelungspunkte der Teleskopgabeln in die Verriegelungseinheiten des Rahmens mit der zweiten Seilkraft bewegt werden können,
– wenn das zweite Verriegelungsbauteil mit dem zweiten Verriegelungspunkt für die Teleskopgabel verriegelt wird und die Verriegelungseinheit des Rahmens des Spreaders verriegelt wird, die dritte Seilkraft auf das Hebelsystem ausgeübt wird, um die Twistlock-Verriegelungen der Teleskopgabeln zu öffnen und/oder zu schließen.

Die Verriegelungsbauteile des Spreaders umfassen vorzugsweise Verriegelungspunkte in den Teleskopgabeln, wobei die Verriegelungseinheiten im Rahmen des Spreaders äquivalent zu diesen Verriegelungspunkten sind.
Um die Teleskopbewegungen der Teleskopgabeln und die verschiedenen Verriegelungsbewegungen der Twistlock-Verriegelungen auszuführen, muss das Stellmittel unterschiedlich große Kräfte auf das Seilsystem ausüben. Wenn zum Beispiel eine Seilkraft von 1 kN auf das Mehrfachseil-Hebelsystem bei der Transferbewegung zwischen zwei Verriegelungspunkten der Teleskopgabel ausgeübt werden muss, wäre eine ausreichende Seilkraft, um die Verriegelungseinheit der Teleskopgabel zu dem Verriegelungspunkt zu führen in etwa 2 kN. In diesem Fall wäre eine Seilkraft von 10 kN äquivalent zu der Verriegelung des Verriegelungsbauteils (da das Stellmittel nicht genutzt wird, um die Verriegelung mit Gewalt zu öffnen, bezieht sich dies hauptsächlich auf die Seilkraft mit welcher das Hebelsystem noch beladen werden kann, ohne die Verriegelung zu öffnen). Um die Twistlock-Verriegelung zu öffnen könnte die Seilkraft zum Beispiel 3,5 bis 6 kN betragen.
Mit dem obigen Steuerungssystem, in welchem die Seilkräfte zum Antrieb des Hebelsystems in jedem Betriebsmodus, d.h. in jedem Betrieb, der durch das Mehrfachseil-Hebelsystem ausgeübt wird, deutlich unterschiedlich gewählt werden, ist es möglich, dass durch die verschiedenen Seile in dem Hebelsystem gebildete Federsystem zuverlässig zu steuern. In diesem Fall wird der Vorteil erreicht, dass es möglich ist, sowohl die Teleskopbewegung der Teleskopgabeln als auch das Öffnen und Schließen der Twistlock-Verriegelungen mit demselben Mehrfachseil-Hebelsystem durchzuführen.
Mit dem Steuerungsverfahren der Erfindung ist es möglich, den Betrieb des Mehrfachseil-Hebelsystems mit der Hilfe der Steuerlogik und des Frequenzwandlers des Steuerungssystems zu steuern, da die Seilkräfte in den unterschiedlichen Betriebsmodi deutlich unterschiedlich gewählt sind.
Das in dem Steuerungssystem der Erfindung verwendete Mehrfachseil-Hebelsystem gehört vorzugsweise zu beiden Teleskopgabeln des Spreaders, und das Mehrfachseil-Hebelsystem wird durch ein Stellmittel angetrieben. Das Stellmittel kann zum Beispiel ein Elektromotor sein.
Indem das Mehrfachseil-Hebelsystem zur Ausführung der Teleskopbewegungen des Spreaders und der Verriegelungsbewegungen der Twistlock-Verriegelungen genutzt wird, und indem das Hebelsystem durch einen Elektromotor angetrieben wird, wird eine erhebliche Einsparung bei den Energiekosten erreicht, da das unbeladene Gewicht des Spreaders verglichen mit der Maximallast um fast die Hälfte im Vergleich mit den bekannten Systemen reduziert ist, in welchen Hydraulikaggregate kombiniert mit Hydraulikmotoren und Hydraulikzylindern verwendet werden.
Die Wartungsfreundlichkeit des Steuerungssystems der Erfindung wurde verbessert, indem der Betrieb des Mehrfachseil-Hebelsystems mit der Hilfe der Steuerungslogik und des Frequenzwandlers des Steuerungssystems gesteuert wird, und indem Abweichungen in den Seilkräften auf der Basis der im Hebelsystem beobachteten Seilkräfte und den Zielwerten für die Seilkräfte berechnet und gemeldet werden. Somit ist es möglich die Fehler in dem Hebelsystem zu entdecken, so dass es erheblich einfacher ist, das Seilsystem zu warten.
Um den durch die Teleskopbewegung der Teleskopgabeln erzeugten Rollwiderstand zu reduzieren, sind Stützrollen und die Stützrollen beeinflussende Stützfedern an dem Rahmen des Spreaders unter jeder der Teleskopgabeln befestigt, wobei die gemeinsame Federkraft der Stützrollen und Stützfedern etwa gleich der Gewichtskraft der Teleskopgabeln ist, die sie stützen. Mit diesem System wird erreicht, dass der Energiebedarf zur Durchführung der Teleskopbewegungen der Teleskopgabeln in dem Spreader weiter reduziert wird, da sich die Teleskopgabeln mit der Hilfe der Stützrollen leicht in dem Rahmen bewegen können.
Da die Stützarme leicht auf den Stützrollen laufen, wird die Abnutzung der Rahmenoberflächen erheblich reduziert, verglichen mit einer Situation, in welcher die Teleskopgabeln durch entlanggleiten gegen die Gleitflächen des Rahmens bewegt werden. Da die gemeinsame Federkraft der Stützfedern in etwa gleich der Gewichtskraft der Teleskopgabel ist, welche sie stützen, werden die Teleskopgabeln, während die Teleskopgabeln eine Last tragen, gegen die Stützfläche des Rahmens gepresst, was ebenfalls die Abnutzung der Rahmenoberflächen verhindert. Aufgrund der Weise, wie sich die Teleskopgabeln bewegen und aufgrund der Aufhängung wird der wesentliche Vorteil erzielt, dass der Wartungsbedarf des Spreaders erheblich reduziert wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung überwacht das Steuerungssystem, dass die Twistlock-Verriegelungen weder geöffnet noch geschlossen werden, bevor die Verriegelungseinheiten des Rahmens des Spreaders in den Verriegelungspunkten in den Teleskopgabeln verriegelt wurden. Zum Öffnen und Schließen der Twistlock-Verriegelungen muss das Stellmittel eine kleinere Seilkraft auf das Seilsystem ausüben, als die Kraft, welche nötig ist, um die Verriegelung zwischen der Verriegelungseinheit und dem Verriegelungspunkt aufzuzwingen. Die Twistlock-Verriegelungen der Teleskopgabeln sind mit Federn versehen. Diese baulichen Lösungen erreichen den Vorteil, dass die Rotation der Twistlock-Verriegelungen so sicher wie möglich ist.
Wenn die in dem Spreader der Erfindung genutzten Teleskopgabeln durch einen externen Aufprall in der Richtung der Längsachse der Teleskopgabeln getroffen werden, wodurch die Teleskopgabeln dazu gebracht werden, sich von der ersten Position in die Richtung der Längsachse der Teleskopgabeln in Bezug zum Rahmen zu der zweiten Position in der Richtung der Längsachse der Teleskopgabeln in Bezug zum Rahmen zu bewegen, bringt die in dem Hebelsystem gesammelte elastische Belastung die Teleskopgabeln, zusammen mit der Form der formschlüssigen Nut in dem Verriegelungsbauteil, wieder in ihre frühere Position zurück. Somit kann der relativ große Vorteil erreicht werden, dass das System der Erfindung einen auf den Spreader gerichteten Aufprall gut aushält und auffängt.
In dem Steuerungssystem der Erfindung sind die Positionen von Containern verschiedener Größe an den Teleskopgabeln klar durch Verriegelungspunkte markiert, welche eine Steigung, d.h. eine Anfahrrampe, und eine formschlüssige Nut enthalten. Die mit einer Verriegelungsfeder und einem Magneten, welcher die Wirkung der Feder in dem Rahmen des Spreaders einstellt, versehene Verriegelungseinheit, ist äquivalent zu den Verriegelungspunkten. Mit den Verriegelungsbauteilen der Erfindung wird der Vorteil erreicht, dass die aufprallähnlichen Lasten auf die gewünschte Größe reduziert werden können, indem die Form der formschlüssigen Nut oder die Federkraft der Verriegelungsfeder in der Verriegelungseinheit geändert werden.
Es sollte auf die weiteren, mit dem Steuerungssystem der Erfindung erzielten Vorteile hingewiesen werden, das nämlich:

– die Eigenschaften eines kommerziellen Frequenzwandlers in der Erfindung genutzt werden können, welche Eigenschaften gleich und teilweise besser sind, als in einem elektro-hydraulischen Antrieb. Zum Beispiel bietet die Messung des Drehmoments des Stellmittels die Möglichkeit einer präventiven Wartung;
– aufgrund des bei den Teleskopgabeln gemeinsam genutzten Mehrfachseil-Hebelsystems dienen die geneigten Teleskopgabeln des Spreaders als Gegengewichte füreinander.

Der Stand der Technik wird durch die US 3,536,350 repräsentiert, welche einen Spreader offenbart, bei dem die Erkennung der Containerposition und die Transferbewegung der Teleskopgabeln in und aus dem Rahmen verbessert wurden. Diese Patentveröffentlichung offenbart allerdings nicht die zentralen Merkmale des Steuerungssystems für die Teleskopbewegungen der Teleskopgabeln des Spreaders der Erfindung oder die der Verriegelungsbewegungen der Twistlock-Verriegelungen der Teleskopgabeln.
Die Erfindung wird anschließend detaillierter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen
1A eine schematische Seitenansicht des Spreaders ist;
1B eine schematische Grundansicht des in 1A eingekreisten Details ist, vergrößert und von der Seite gesehen;
1C das Detail 1B von 1A von vorne gesehen zeigt, d.h. von der Richtung I in 1B;
1D eine Draufsicht und eine schematische Grundansicht des Spreaders von 1A ist, d.h. von der Richtung II in 1 gesehen;
2 eine schematische Ansicht der Seilrollen in dem Hebelsystem des Spreaders der Erfindung ist;
3A die Twistlock-Verriegelung an dem Ende der Teleskopgabel zeigt und das Seilhebelwerk des Hebelsystems, welches zur Steuerung derselben verwendet wird, gesehen von der Richtung III in 1;
3B eine Draufsicht der Twistlock-Verriegelung und des Seilhebelwerks von 3 ist;
4A die Struktur der Verriegelungseinheit von vorne zeigt, d.h. von der Richtung IV in 1 aus gesehen;
4B die Struktur der Verriegelungseinheit von der Seite gesehen zeigt;
4C die Struktur des Verriegelungspunkts von der Seite gesehen zeigt; und
5 eine schematische Ansicht der Steuerungslogik des Steuerungssystems ist.
Die Bewegungen der Flipper wurden mit Motorantrieben mit separaten Getrieben realisiert. Das genauere Konstruktionsprinzip der Twistlock-Verriegelungen und Flipper ist nicht detaillierter gezeigt, da ihre Konstruktion ähnlich zu der normalerweise in Spreadern genutzten Konstruktion ist.
1A zeigt die Hauptbestandteile des Spreaders von der Seite. Der Spreader umfasst den Rahmen 2 mit Teleskopgabeln 3, welche sich in dem Rahmen teleskopartig bewegen. Die Enden der Teleskopgabeln sind mit Twistlock-Verriegelungen 6 versehen.
In den 1B und 1C ist das in 1 umkreiste Detail vergrößert und aus verschiedenen Richtungen gesehen dargestellt. In 1B ist das in Frage stehende Detail von derselben Richtung gezeigt wie in 1A, in 1C ist dieses Detail wiederum von der Richtung I in 1B gezeigt. Das Detail zeigt die Struktur der Bewegungsstütze 5 der Teleskopgabel, welche an der Ecke 21; 21a des zweiten Rahmens befestigt ist.
1D zeigt genauer wie die Teleskopgabeln 3 in dem Rahmen 2 platziert sind. Die Figur zeigt auch die zum Heben des Rahmens verwendeten Seilrollen 22; 22a, 22b, 22c, 22d.
In 2 ist das Diagramm des Strukturprinzips der Seilrollen 41 gezeigt, welche in der Erfindung zur Bewegung der Teleskopgabeln 3 des Hebelsystems 4 genutzt werden. Das Hebelsystem 4 umfasst zwei identische Seilrollen 41; 41' und 41". Die Seilrollen 41' und 41", welche beide zu den Teleskopgabeln des Hebelsystems weisen, werden durch das gemeinsame Stellmittel 7 betrieben.
Die 3A und 3B zeigen den Effekt, den die Seilrollen 41, welche auf die in 2 beschriebenen Teleskopgabeln 3; 3a, 3b wirken, auf das Seilhebelsystem 42 des Hebelsystems 4 haben, welches die Twistlock-Verriegelungen 6 antreibt.
Die 4A, 4B und 4C zeigen die Struktur der Verriegelungsbauteile 8, welche zur Verriegelung der Teleskopgabeln genutzt werden. Die Verriegelungsbauteile beinhalten den Verriegelungspunkt 81, welcher an der oberen Oberfläche der Teleskopgabeln 3 angeordnet ist, und die entsprechende Verriegelungseinheit 82 an der Stelle der Teleskopgabeln in dem Rahmen 2, so dass, wenn sich die Teleskopgabel in der Richtung der Längsachse in oder aus dem Rahmen bewegt, die Verriegelungseinheit die Verriegelungspunkte an der oberen Oberfläche der Teleskopgabeln trifft.
In 5 ist das Steuerungssystem 9 zur Steuerung des Hebelsystems des Spreaders dargestellt. Die räumliche Anordnung der Teile in dem Steuerungssytem in der Struktur des Spreaders ist aus 2 zu entnehmen.
1A zeigt den Rahmen 2, welcher die lasttragende Struktur des Spreaders 1 bildet, mit in dem Rahmen installierten Teleskopgabeln 3; 3a, 3b. Vom Zentrum des Spreaderrahmens aus gesehen haben die äußeren Enden der Teleskopgabeln die Enden 31; 31a, 31b. In beiden Enden befinden sich zwei Twistlock-Verriegelungen 6, welche zum Greifen der Ecken eines Containers genutzt werden. In dem Ende 31a der Teleskopgabel befinden sich Twistlock-Verriegelungen 6; 6a, 6b, und in der Fläche 31b der Teleskopgabel sind Twistlock-Verriegelungen 6; 6c, 6d eingerichtet. Seilrollen 22; 22a, 22b, 22c, 22d zum Heben des Rahmens sind an den äußeren Ecken 21; 21a, 21b des Rahmens befestigt. In der Figur sind nur die Seilrollen 22a und 22b zu sehen. Das obere Ende des die Seilrollen antreibenden Seils 23 ist an dem Kran befestigt, welcher hier nicht detaillierter dargestellt ist.
Die in den 1B und 1C gezeigte Bewegungsstütze 5 umfasst die Stützrolle 51 und die Feder 52. Die Federn 52 für die Bewegungsstützen unter jeder der Teleskopgabeln sind so dimensioniert, um nur das Gewicht der Teleskopgabel 3; 3a oder 3; 3b zu tragen. Die Bewegungsstütze 5 ist an der Ecke 21a des Rahmens befestigt. Die Stützrolle ist in der Lage eine vertikale Bewegung in der Steuerführung 53 durchzuführen. Die Teleskopgabeln sind an den Bewegungsstützen 5 getragen, wenn die Gabel zu einer neuen Position bewegt wird. Die Bewegungsstützen beinhalten die mit Federn versehenen Stützrollen 51, welche Federn zusammengepresst werden, wenn der Container angehoben wird. In diesem Fall belastet der Container hauptsächlich die Stützfläche 2' in dem Rahmen. Das Material für die Stützrolle 51 wird so gewählt, dass es ein kleines Elastizitätsmodul hat, so dass der Oberflächendruck gegen die lackierte Oberfläche der Teleskopgabel 3 sehr niedrig ist und die Lackierung eine lange Betriebszeit aushält. Indem Bewegungsstützen mit Stützrollen verwendet werden, wird der Bewegungswiderstand und die Abnutzung der Teleskopgabeln während der Transferbewegung reduziert. Die Lösung verringert die benötigte Bewegungsenergie der Ausrüstung.
Das die Hubmittel in 2 antreibende Stellmittel 7 beinhaltet den Motor 70, das Getriebe 71, und die Bremse 72. Die Kraft des Stellmittels 7 wird über die mit dem Stellmittel verbundene Antriebswelle 73 auf die Seilrollen 41; 41', 41" des Hebelsystems 4; 4', 4" übertragen.
Die Seilrollen 41', 41" sind über die Seiltrommeln 411, 411', 411b" mit der Antriebswelle 73 des Stellmittels verbunden, welche somit auf der Lagerung der Antriebswelle 73 ruhend betrieben werden. Die Seile 415a, 415b und 415c und 415d beginnen von der Seiltrommel 411. Die Seile 415a und 415b beginnen von oberhalb der Seiltrommel 411' und die Seile 415c und 415d von unterhalb der Seiltrommel 411".
Das Seil 415a läuft über die Seilrolle 412a, welche fest an dem Rahmen 2 montiert ist, durch die Teleskopgabel 3; 3a zu den Rollen 413a und 414a. Das Ende des Seils ist an dem Punkt 416a der Teleskopgabel 414a befestigt. Hier wird mit der Hilfe der Rolle 414a ein zweiseiliger Zugblock gebildet. Die Anzahl der Seile in dem Zugblock kann gemäß der gewünschten Kraft variiert werden.
Das Seil 415b läuft durch die an dem Rahmen 2 des Spreaders befestigte Seilrolle 417a, und ist an dem Punkt 418a der Teleskopgabel befestigt.
Die Befestigung der Seile 415b und 415d an der Teleskopgabel 3, 3b unter Verwendung der Teile 412b, 413b, 414b, 416b, 417b und 418b der Seilrolle 41" ist identisch mit der Anordnung der Seilrolle 41' der Teleskopgabel 3; 3a. Der zum Antrieb des Motors genutzte Frequenzwandler und seine Anbindung ist in diesem Zusammenhang nicht näher beschrieben.
Die 3A und 3B zeigen den Effekt, den die Seilrolle 41' der Teleskopgabel 3a über das Seilhebelwerk 42' auf die Twistlock-Verriegelungen 6; 6a, 6b in der Teleskopgabel 3; 4a ausübt. Das Seilhebelwerk 42" des Hebelsystems 4" der zweiten Teleskopgabel 3b ist gleich dem Seilhebelwerk 42' des Hebelsystems 4' der Teleskopgabel 3a in der Zeichnung.
Die Seilrolle 41', welche die Teleskopgabel 3a bewegt, wirkt über den Hebel 421 auf die Federn 420; 420a, 420b. Der Hebel hat drei Hebelarme 421a, 421b und 421c, welche um die Lagerung 421d rotieren. Die Federn 420a und 420b beeinflussen den Hebelarm 421a, die Seilrolle 414a beeinflusst den Hebel 421b und die Übertragungsarme 423a und 423b beeinflussen den Hebelarm 421c. Die Übertragungsarme 423; 423a, 423b, von denen der eine die Hebel 425a und 425b zieht und der andere drückt, werden dazu verwendet, eine Rotationsbewegung auf die Twistlock-Verriegelungen 6; 6a und 6; 6b auszuüben. Der Anschlag 426; 426a, 426b bestimmt den Bewegungsbereich für den Hebel 421, wenn sich die Twistlock-Verriegelung um 90° dreht. Die mit dem Anschlag 426 verbundenen Annäherungsschalter sind nicht separat dargestellt, da ihre Arbeitsweise und ihr Aufbau dem Stand der Technik entsprechen. Wie bereits oben erwähnt haben beide Teleskopgabeln 3; 3a, 3b jeweils eine Anordnungen für das Seilhebelwerk 42; 42', 42", welches die Twistlock-Verriegelungen antreibt.
Die 4A, 4B und 4C zeigen den Aufbau der Verriegelungsbauteile. Es sind so viele Verriegelungspunkte 8; 81 an der oberen Oberfläche der Teleskopgabeln 3 befestigt, wie es verschiedene Containergrößen gibt. Jede Verriegelungseinheit 8, 82 des Rahmens beinhaltet wiederum die Verriegelungsrolle 822 und den elektrischen Magneten 821, mit welchem die durch die Verriegelungsfeder 823 ausgeübte Verriegelungskraft aufgehoben wird. Die Teile 822, 823 und 824 der Verriegelungseinheit 82 sind an dem Ausrüstungsrahmen 824 der Verriegelungseinheit befestigt, welcher Ausrüstungsrahmen wiederum an dem Rahmen 2, an der Stelle der Teleskopgabel 3, befestigt ist.
Der Verriegelungspunkt 81 enthält wiederum eine formschlüssige Nut 811 und die Anfahrrampen 812; 812a, 812b, welche zu dieser Nut führen. Die Neigungswinkel für die Anfahrrampen sind so bestimmt, dass das Ausmaß der auf die Stützrolle 822 gerichteten Kraft der Steuerungslogik die Lage der Stützrolle in Relation zu der formschlüssigen Nut anzeigt. Der Weg der Verriegelungsfeder 823 ist begrenzt, so dass die Verriegelungsrolle in dem Bereich zwischen den Verriegelungseinheiten 82 deutlich von der oberen Oberfläche der Teleskopgabel beabstandet ist.
Der Steuerlogikkreislauf C für das in 5 gezeigte Steuerungssystem 9 enthält eine Geschwindigkeitssteuerung, welche die benötigte Antriebsgeschwindigkeit entsprechend dem gewählten Antriebsmodus bestimmt. Die ungefähre Bestimmung der Position wird in der Logik C3 mittels des Impulsdetektors 90 berechnet. Die auf das Seil ausgeübte Kraft wird aus dem Wandlerstrom 92 in der Logik C2 bestimmt. Genau so gut kann ein Gewichtsdetektor zur Messung der Kraft verwendet werden, da das später beschriebene Steuerungssystem keine Beschränkungen hinsichtlich der Wahl des Stellmittels setzt. Die Größenordnungen der im Antriebsmodus auftretenden Seilkräfte können der Logik beigebracht werden.
Die Steuerung des Mehrfachseil-Hebelsystems der Erfindung wird im Folgenden im Antriebsmodus A beschrieben, in welchem die Teleskopgabeln 3 zu einer neuen Position, zum Beispiel nach Innen, verfahren werden. Die Logik C löst die Bremse 72 und löst von beiden Teleskopgabeln die Verriegelungsrollen 822 der Verriegelungseinheiten 82 von der formschlüssigen Nut 811, indem die Verriegelungsrollen mit Hilfe der Elektromagneten 821 angehoben werden. Der Motor 70 wird gestartet, wonach die Verriegelungsrollen 822 nach 2 Sekunden wieder zurück nach unten gelassen werden. Die Seile 415a und 415d der Seilrollen 41 in dem Seilhebelwerk 4 straffen sich, während sie auf die Seiltrommeln 411' und 411" aufgewickelt werden. Gleichzeitig werden die Seile 415b und 415c von den Seiltrommeln 411' und 411" gelöst, wodurch es den Teleskopgabeln 3; 3a und 3; 3b ermöglicht wird, sich in den Rahmen 2 zu bewegen. Die Teleskopgabeln bewegen sich mit nur geringem Bewegungswiderstand auf den Stützrollen 51 der Bewegungsstützen. Die Federn 420 des Hebelsystems 42, welche die Twistlock-Verriegelungen antreiben, sind so gewählt, dass die Vorspannungskraft der Federn nicht überstiegen wird, obwohl die Seilrolle dazu neigt, die Hebel 421 zu drehen, welche die Federn in beiden Teleskopgabeln beeinflussen. Zu diesem Zeitpunkt muss eine Seilkraft von etwa 1 kN in dem Seilsystem des Motors 70 erzeugt werden, um die Teleskopgabeln nach Innen zu bewegen. Die in Frage stehende Seilkraft liegt als Drehmoment an der Motorwelle 73 an.
Der durch die Logik C gesteuerte Frequenzwandler 91 beschleunigt das Stellmittel des Motors 70, wodurch die Teleskopgabeln 3 schnell zu einer neuen Position verfahren werden. Die gefahrene Strecke wird mit dem Impulsdetektor 90 berechnet, und wenn das Steuerungssystem das näherkommende Zielgebiet entdeckt, d.h. wenn entdeckt wird, dass die nächsten Verriegelungspunkte in den Teleskopgabeln sich der Verriegelungseinheit des Rahmens nähern, verlangsamt die Steuerlogik des Steuerungssystems die Geschwindigkeit der Teleskopgabeln vor der Anfahrrampe 812 des nächsten Verriegelungspunkts 81. Zu diesem Zeitpunkt muss eine Seilkraft von etwa 2 kN in dem Seilsystem erzeugt werden, um den durch die Anfahrrampe 812 erzeugten Bewegungswiderstand zu überwinden. Während die Bewegung der Teleskopgabeln weiter geht, veranlasst die Verriegelungsrolle 822 beim Eintreffen in die formschlüssige Nut 811 das sich das Drehmoment des Motors 70 umkehrt, was als eine Änderung in der Strommessung erkannt wird. Die Logik C fährt das Drehmoment des Motors auf Null. Die Verriegelungsrollen 822 sind dann an der richtigen Stelle in den formschlüssigen Nuten 811 der Verriegelungspunkte 81 der Teile.
Die Verriegelungsfedern 823 der Verriegelungseinheit 82 sind so gewählt, dass die Verriegelungskraft, welche die Verriegelungsrollen 822 zu der formschlüssigen Nut 822 presst, ausreichend ist, um die Teleskopgabeln 3 unabhängig von dem Betrieb der Twistlock-Verriegelungen 6 in Relation zu dem Rahmen 2 zu halten. Üblicherweise ist die Verriegelungskraft derart, dass eine Seilkraft von etwa 10 kN auf das Hebelsystem ausgeübt werden muss, bevor sich die Verriegelungsrolle 822 von der formschlüssigen Nut 811 weg abhebt. Der Betrieb der Twistlock-Verriegelungen benötigt wiederum eine Seilkraft von nur etwa 3,5 bis 6 kN. Andererseits laufen Kräfte in einer gewünschten Größe, die größer als ein bestimmter Grenzwert sind, und zum Beispiel durch einen äußeren Aufprall in der axialen Richtung entstehen, d.h. in der Richtung der Längsachse der Teleskopgabeln, zwischen der Verriegelungseinheit und dem Verriegelungspunkt durch die Verriegelung. Die Aufprallenergie übt auf die Seile 415 eine elastische Belastung aus, welche aufgrund der guten Effizienz des Gesamtsystems ausreichend ist, um die Verriegelungsrollen 822 zu ihrer ursprünglichen Position in Relation zu dem Verriegelungspunkt 81 zurück zu führen.
Wenn verlangt, entdeckt das Programm der Logik C mit der Hilfe des Impulsdetektors 90 die Abweichung und bringt die Teleskopgabeln wieder zurück zu ihrer Ursprungsposition. Mit der Hilfe der Steuerlogik des Steuerungssystems und des Frequenzwandlers ist es weiter möglich, den Status des Seils in dem Mehrfachseil-System kontinuierlich zu beobachten, und auf der Basis der entdeckten Seilkräfte und der Zielwerte Fref der Seilkräfte die Abweichungen zu berechnen und anzuzeigen, so dass die Präventivwartung des Hebelsystems sehr einfach wird. Durch Änderung der Druckkraft der Verriegelungsfeder 823 und/oder der Neigungswinkel der formschlüssigen Nut 811 des Verriegelungspunkts können die Verriegelungskräfte im Vergleich mit den zum Betrieb des Seilhebelwerks 42 des Hebelsystems benötigten Seilkräften modifiziert werden.
Die Platzierung der Seile 415 (siehe 2) in Relation zu den Teleskopgabeln 3; 3a, 3b hat die Konsequenz, dass die in Frage stehenden Teleskopgabeln als Gegengewicht füreinander dienen, da der Rahmen 2 des Spreaders in Längsrichtung in einer geneigten Position ist und die Teleskopgabeln 3; 3a, 3b relativ zueinander eine andere Höhenposition haben.
Die Federkraft der Federn 52, welche eine Hebewirkung auf die Stützrollen 51 der Bewegungstütze 5 haben, ist derart, dass die Federn die durch die Teleskopgabeln 3 verursachte Last annullieren und die Stützrollen nach unten pressen. Wenn das Anheben eines Containers begonnen wird, werden die Stützrollen 51 nach unten gepresst, wenn die Stütze der Teleskopgabel hauptsächlich zu der Stütze 2' des Rahmens übertragen wird. Die sich abnutzenden Gleitflächen des Rahmens werden somit vermieden.
Wenn die Teleskopgabeln 3 nach außen gefahren werden (Betriebsmodus B) wird dementsprechend die Bremse 72 des Stellmittels gelöst, und die Verriegelungsrollen 822 werden von den formschlüssigen Nuten 811 gelöst. Die Seile 415b, 415c der Seilrollen 42, welche die Teleskopbewegung der Teleskopgabeln ausführen, drehen die Seiltrommeln 411' und 411", und die Seile 415a, 415d werden von diesen Seiltrommeln gelöst. Die Seile 415b, 415c greifen an den Punkten 418a und 418b der Teleskopgabeln 3; 3a, 3b an.
Wenn im Betriebsmodus C die Twistlock-Verriegelungen 6; 6a, 6b, 6c und 6d geöffnet werden sollen, wird die Bremse 72 des Stellmittels geöffnet und die Seile 415a und 415d werden mit dem Motor 70 so weit gestrafft, dass die Druckfedern 420, welche die Twistlock-Verriegelungen beaufschlagen, überwunden werden. Der Anschlag 426 begrenzt diese Bewegung zusammen mit den Annäherungsschaltern. Die Verriegelungsrollen 822 bieten eine Gegenkraft zu der von den Seilen 415a und 415d rührenden Seilkraft, und halten somit die Teleskopgabeln 3; 3a, 3b an ihrem Platz. Wenn die Twistlock-Verriegelungen 6 zum Greifen eines Containers geschlossen werden sollen, wird die Bremse 72 gelöst und der Motor 70 wird dazu verwendet, die Schließgeschwindigkeit der Twistlock-Verriegelung zu bremsen, welche durch die Druckfedern 420 auf die Twistlock-Verriegelungen 6 ausgeübt wird. Der Annäherungsschalter stoppt die Schließbewegung der Twistlock-Verriegelungen, wenn die Hebel 421 gegen den Anschlag 426 anliegen. Die Bewegung der Druckfedern wurde somit auf die Hebelarme 425 übertragen, welche die Twistlock-Verriegelungen 6 über die Übertragungsarme 423 antreiben. In jeder Teleskopgabel zieht der erste Übertragungsarm und der zweite drückt. Die Hebelarme 425 rotieren die Twistlock-Verriegelungen 6 um einen konstanten Winkel von 90°. Wenn das Seil 415a oder 415b reißt, bleiben die Twistlock-Verriegelungen immer geschlossen. Die erhöhte Sicherheit beinhaltet, dass immer wenigstens zwei Druckfedern in beiden Teleskopgabeln vorhanden sind.
Die obige Beschreibung der Erfindung ist nur dazu gedacht, die Grundidee der Erfindung darzustellen. Ein Fachmann kann allerdings ihre Details auf verschiedene Weisen innerhalb des Rahmens der beigefügten Patentansprüche ausführen.
Da die in dem Mehrfachseil-Hebelsystem vorliegenden Seilkräfte in den verschiedenen Betriebsmodi erheblich voneinander abweichen, kann die Logik C mögliche Abweichungen von dem Normalbetrieb aus den Strommessungen des Frequenzwandlers entnehmen und mögliche Wartungsaufgaben vorhersehen. Wenn zum Beispiel Seilkräfte als zwei in der Messung voneinander abweichende Stromwerte auftauchen, zeigt das an, dass sich die Seile unterschiedlich gedehnt haben. Fres ist die Kraft, welche in die Logik C1 einprogrammiert ist, um die im Normalbetrieb auftretenden Kräfte anzuzeigen. Für präventive Wartungsarbeiten kann dem Steuerlogikkreislauf in verschiedenen Pha sen des Arbeitszyklus ein Stromwert gegeben werden. Erhebliche Abweichungen werden der Steuerkabine des Krans angezeigt.
In dem oben beschriebenen Beispiel werden zu dem Hebelsystem gerichtete Seilkräfte so bestimmt, wie sie zu den Seiltrommeln 411 gerichtet sind. Es ist allerdings ebenfalls möglich, die Seilkräfte in anderen Teilen der Seilrolle 41 oder des Seilhebelwerks 42 zu bestimmen und den Betrieb des Hebelsystems auf der Basis dieser Seilkraftwerte zu steuern.

Claims

Spreader (1) mit zwei Teleskopgabeln (3), welche sich in dem Spreaderrahmen (2) bewegen, umfassend ein System, welches die Teleskopbewegungen der Teleskopgabeln (3) in dem Spreader (1) und die Verriegelungsbewegungen der Twistlock-Verriegelungen (6) in den Teleskopgabeln (3) steuert, welches System ein gemeinsames Mehrfachseil-Hebelsystem (4) umfasst, um die Teleskopbewegung der Teleskopgabeln (3) und die Verriegelungsbewegungen der Twistlock-Verriegelungen (6) auszuführen und wenigstens ein Stellmittel (7), welches das Mehrfachseil-Hebelsystem antreibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Teleskopgabeln (3) und der Rahmen (2) des Spreaders in dem System Verriegelungsbauteile (8) haben, um die Teleskopbewegung der Teleskopgabeln (3) an einer gewünschten Stelle in Relation zu dem Rahmen zu stoppen und dass dieses System auch die Verriegelungsbewegungen der Twistlock-Verriegelungen (6) in den Teleskopgabeln (3) steuert, wodurch das gemeinsame Mehrfachseil-Hebelsystem (4) dieses Systems auch die Verriegelungsbewegungen der Twistlock-Verriegelungen (6) ausführt und dass das System ein Steuerungssystem (9) enthält, um die Arbeiten des Stellmittels und des Hebelsystems zu überwachen und zu steuern.
Spreader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Mehrfachseil-Hebelsystem unterschiedliche Seilkräfte erzeugt werden, um die Teleskopbewegungen der Teleskopgabeln (3) und die verschiedenen Verriegelungsbewegungen (4) der Twistlock-Verriegelungen (6) auszuführen.
Spreader nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Hebelsystem eine erste Seilkraft erzeugt wird, wenn die Teleskopgabeln (3) die Teleskopbewegung ausführen; eine zweite Seilkraft, wenn sich die Verriegelungspunkte (81) der Teleskopgabeln (3) zu der Stelle der Verriegelungseinheiten (82) des Rahmens (2) bewegen; und eine dritte Seilkraft, wenn die Twistlock-Verriegelungen (6) der Teleskopgabeln die Verriegelungsbewegungen ausführen; und das die erste, zweite und dritte Seilkraft voneinander deutlich unterschiedlich sind.
Spreader nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsbauteile (8) den Verriegelungspunkt (81) beinhalten, welcher eine Anfahrrampe (812) und eine formschlüssige Nut (811) umfasst, und dass die Verriegelungsteile (82) eine Verriegelungsrolle (822) beinhalten, welche in die formschlüssige Nut passt und eine Verriegelungsfeder (823), welche die Verriegelungsrolle verriegelt, wobei die Druckkraft der Feder, zum Beispiel mit einem Magneten (821), einstellbar ist.
Spreader nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrfachseil-Hebelsystem (4) zu beiden Teleskopgabeln (3, 3a, 3b) des Spreaders gehört, und dass verschiedene Seilkräfte in dem Mehrfachseil-Hebelsystem mit einem Stellmittel (7) erzeugt werden können.
Spreader nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die externe auf die Teleskopgabeln (3) gerichtete Kraft teilweise durch die Elastizität des Mehrfachseil-Hebelsystems (4) neutralisiert wird und teilweise durch die Zusammenarbeit zwischen dem Verriegelungspunkt (81) der Teleskopgabeln und der Verriegelungseinheit (82) des Rahmens.
Spreader nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Teleskopgabeln (3) mit der Hilfe des Mehrfachseil-Hebelsystems (4) und Stützrollen (51) als Gegengewichte füreinander wirken, da die erste Teleskopgabel sich in einer anderen Höhe als die zweite Teleskopgabel befindet.
Verfahren zur Steuerung der Teleskopbewegungen der Teleskopgabeln (3) in dem Spreader (1) und der Verriegelungsbewegungen der Twistlock-Verriegelungen (6) in den Teleskopgabeln durch ein gemeinsames Mehrfachseil-Hebelsystem (4), dadurch gekennzeichnet, dass – wenn man die Teleskopgabeln (3) teleskopisch in Relation zum Rahmen (2) des Spreaders Ein- oder Ausfahren will, das erste Verriegelungsbauteil (8) zwischen beiden Teleskopgabeln des Spreaders und dem Rahmen geöffnet wird, welches Verriegelungsbauteil die Verriegelungseinheit (82) des Rahmens umfasst und den ersten Verriegelungspunkt (81) für die Teleskopgabel; und dass die erste Seilkraft in dem Mehrfachseil-Hebelsystem (4) der Teleskopgabeln in dem Spreader erzeugt wird, um die Teleskopgabeln in Relation zu dem Rahmen des Spreaders zu bewegen, – wenn die zweiten Verriegelungspunkte (81) in den Teleskopgabeln (3) an der Stelle der Verriegelungseinheit (82) des Spreaderrahmens ankommen, die zweite Seilkraft in dem Mehrfachseil-Hebelsystem (4) erzeugt wird, welche Kraft von der ersten Seilkraft abweicht, und mit welcher zweiten Kraft die zweiten Verriegelungspunkte (81) der Teleskopgabeln zu der Verriegelungseinheit (82) des Rahmens bewegt werden können; – wenn das zweite Verriegelungsbauteil mit dem zweiten Verriegelungspunkt (82) der Teleskopgabel und die Verriegelungseinheit (82) des Spreaderrahmens verriegelt wurden, die dritte Seilkraft in dem Hebelsystem erzeugt wird, um die Twistlock-Verriegelungen (6) zu öffnen und/oder zu schließen, welche dritte Seilkraft von der ersten und der zweiten Seilkraft unterschiedlich ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb des Mehrfachseil-Hebelsystems (4) mit der Hilfe der Steuerlogik des Steuerungssystems (9) und des Frequenzwandlers gesteuert wird, und dass die Abweichungen in den Seilkräften auf der Basis der entdeckten Seilkräfte in dem Hebelsystem und der Zielwerte für die Seilkräfte berechnet und gemeldet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenn ein externer Aufprall in der Richtung der Längsachse der Teleskopgabeln die Teleskopgabeln (3) trifft, und die Teleskopgabeln dazu bringt sich von der Position der ersten Teleskopgabel in Relation zum Rahmen in die Position der zweiten Teleskopgabel in Relation zum Rahmen zu bewegen, die elastische Belastung auf das Hebelsystem (4) die Teleskopgabeln zusammen mit den Verriegelungsbauteilen (8) in ihre Ausgangsposition zurück bringt.