EP0413189A1 - Steuerung der Seiltrommel einer Winde für ein an das Seil angehängtes, frei herabfallendes Rammgewicht - Google Patents

Steuerung der Seiltrommel einer Winde für ein an das Seil angehängtes, frei herabfallendes Rammgewicht Download PDF

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EP0413189A1
EP0413189A1 EP90114618A EP90114618A EP0413189A1 EP 0413189 A1 EP0413189 A1 EP 0413189A1 EP 90114618 A EP90114618 A EP 90114618A EP 90114618 A EP90114618 A EP 90114618A EP 0413189 A1 EP0413189 A1 EP 0413189A1
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EP
European Patent Office
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rope
weight
torque
winch
clutch
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EP90114618A
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EP0413189B1 (de
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Roman Pfister
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Liebherr Werk Nenzing GmbH
Original Assignee
Liebherr Werk Nenzing GmbH
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D1/00—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
    • B66D1/54—Safety gear
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D7/00—Methods or apparatus for placing sheet pile bulkheads, piles, mouldpipes, or other moulds
    • E02D7/02—Placing by driving
    • E02D7/06—Power-driven drivers
    • E02D7/08—Drop drivers with free-falling hammer

Definitions

  • the invention relates to a control of a rope drum of a winch, from which a falling ram weight pulls a rope connected to it and which then raises the ram weight resting on the ramming material to the desired fall height, at which the load suspension device is arranged so high above the ramming weight or is connected to the pile weight in such a way that the rope can be braked within a follow-up path, preventing slack rope formation before hitting the pile weight, and in which the rope via the rope drum shortly before, during or shortly after the pile weight hits the pile material within of the overrun is braked.
  • Such ram weights are used, for example, for compacting soils or other materials and for driving piles or pile tubes, the drop height being, for example, three to 10 meters. Due to the almost unbraked free fall of the ram weight, which is only braked by the inertia of the moving masses, in particular the masses set in rotation, and friction, the rope pulled off the rope drum is accelerated to considerable speeds which, after the ram weight hits the Rammgut too a slack rope formation and possibly even lead to a cross lay of the rope on the winch if the rope is not braked in such a way that the pile weight hits the pile material in such a way that it remains taut.
  • the rope drum must be braked depending on the impact of the ram weight on the pile. It is known to detect the sound caused by the impact by sensors and to apply the brakes of the cable drum immediately after the sensors respond or with a predetermined time delay. Furthermore, it is known to detect the vibration waves caused by the blow in the rope by sensors, which then initiate braking immediately or with a predetermined time delay. However, both methods are deficient because neither the sound nor the wave returning in the rope can generate sufficiently precise control signals.
  • the object of the invention is therefore to provide a control of the type specified above, with which the rope pulled from the ram weight by the rope drum can be braked within a predetermined overtravel essentially without bumps while preventing the formation of slack ropes and while maintaining the selected fall height in subsequent blows .
  • this object is achieved with a control of the generic type in that the winch drum is adjustable by a motor via a slip clutch Torque driven and the torque when lifting over the height of the overtravel is set to a threshold value that is matched to the weight of the rope and the load handler in such a way that this, but not the pile weight, is lifted so that after reaching the threshold value, the increase in traction in Rope before or when lifting the pile weight activated a measuring device that measures the rope length to the desired fall height, that when the threshold value is reached, the clutch is switched from the lower torque of the overtravel to the torque for lifting the pile weight or the nominal torque that the clutch is freewheeled after winding a rope length corresponding to the fall height onto the winch and that the winch brake is switched on as soon as a rope length corresponding to the fall height has run out of the winch drum.
  • the control according to the invention makes it possible to determine the point in time of the impact of the ramming weight on the ramming material precisely by means of a rope length measurement, without having to provide sensors which detect sound waves or shock waves running through the rope and can be exposed to disturbances.
  • the time of lifting the ram weight from the pile can be determined very precisely by the increase in the tensile force in the rope to the threshold value, which is greater than the tensile force for lifting the load handler, but less than the tensile force required to lift the pile weight. When this threshold value is reached, the rope lifting the pile weight is taut, so that the rope length can be determined and measured precisely until the pile weight is raised to the selected lifting height.
  • the point in time of the impact of the ramming weight on the pile can be determined precisely by subtracting a length of the rope corresponding to the measured lifting height from the winch drum.
  • the winch brake engages, which brakes the rope and the load handler within the overtravel.
  • the lowering of the upper point of the lifting height which results, for example, from driving in a pile, is automatically taken into account.
  • the load suspension means is raised above the height of the overtravel with reduced traction until the full ram weight acts on the traction rope after passing through the overtravel.
  • the tensile force initially rises as the slipping clutch slips to a threshold value that indicates the position of the ram weight at the time of impact on the rammed material on the next impact.
  • This load threshold value is saved and serves as the zero point for measuring the rope when lifting to the selected lifting height.
  • the exact determination of the time of impact and the position of the ram weight on the ramming material on the next stroke can reduce the wear of the ramming machine because impact loads can be largely avoided. Furthermore, the service life of the rope can be significantly extended because the rope is also less stressed and cross-knocking is avoided by skipping grooves in the rope drum. Ramming can be made safer and more user-friendly by avoiding the formation of slack ropes and unnecessary bumps. The workflow and the overall efficiency of the pile driving can be improved.
  • the cable drum is expediently braked by the slip clutch, which is switched to a corresponding braking torque.
  • the braking time is precisely determined by the previously measured rope length corresponding to the lifting height, which was pulled off the winch drum when the ram weight hit the rammed material.
  • the slipping clutch is switched to the caster torque for lifting the load handler after braking the rope, the load handler and the angular momentum of the winch drum as well as the masses that rotate with it.
  • This switchover has on the one hand the result that the load handler is automatically raised until the threshold value is reached and then the ram weight is also raised by a corresponding increase in the tensile force, so that the ramming work can be carried out in a very short time without dead times.
  • the ram weight hits cavities (caverns)
  • this slipping does not cause any noteworthy blows, because the required rope length can be pulled off the winch drum while the slipping clutch slips.
  • the load-carrying means has such a large mass or that an additional mass of the size is provided which prevents the formation of slack rope during braking via the overtravel. If the load suspension device does not have a sufficiently large mass, an additional mass can be provided which keeps the rope taut in the desired manner and prevents the formation of slack rope during braking via the overtravel.
  • the mass of the load handler alone or together with an additional mass can be in the range of 200 kg.
  • the braking of the load-carrying means takes place after the rope length corresponding to the fall height has passed from the winch drum, which is reduced by a certain lead distance which results from the translationally moved and rotating masses to be braked.
  • This type of control can be useful if larger sound levels, for example greater than 3 to 5 meters, are selected. In this case, especially the winch drum and the parts rotating with it are accelerated to speeds which result in a considerable angular momentum (swirl).
  • a hydraulically switchable multi-plate clutch which is extremely low-wear, is expediently used as the slip clutch.
  • the required variable torques can be set quickly and reliably, because the forces or relief paths generated by hydraulic cylinders of the multi-plate clutch acted upon by a spring are essentially linear to the magnitude of the torques.
  • the cable drum is driven by a planetary gear (differential gear with planet wheels), from which two outputs can be coupled to one another by the slip clutch.
  • the slip clutch can be adjusted in a simple manner to control the respective torques until it slips, and the cable drum can also be switched to freewheel in a simple manner, with an additional holding brake being provided on the drive side, which engages when the drive motor is at a standstill.
  • a plate used for soil compaction can be attached to the load suspension device by means of ropes or chains.
  • the ram weight can also consist of a cylindrical hammer, which is provided in its interior with a substantially cylindrical chamber, the length of which is greater than the overtravel, the load suspension means or the additional weight being arranged in the chamber with the through a bore is connected in the top wall of the chamber lift rope connected.
  • the ram weight can also be formed by the gripper of a single-rope excavator, but then an upper lifting point must also be approached, in which a fixed bell is arranged, which serves to open the gripper.
  • the lifting rope 3 runs, to which the ram weight is attached in the form of a hammer 5.
  • the hoisting rope 3 is wound onto the winch drum 4 in the usual way.
  • the percussion hammer 5 consists of a cylindrical body with an inner elongated cylindrical chamber 6.
  • a bore 8 is provided through which the hoisting rope 3 is passed.
  • the load-carrying means 9 is fastened, which consists of a cylindrical weight with a mass of, for example, 200 kg.
  • the load-carrying means 9 consisting of an additional weight can be lowered within the cylindrical chamber 6 of the hammer 5. However, if the hoist rope is raised, the load-carrying means 9, the diameter of which is larger than the bore 8, abuts with its upper side against the edge of the bore, so that the hammer can be raised via the load-carrying means 9 and the hoist rope.
  • the impact hammer 5 is guided within a pile tube 10 so that it can be raised and lowered. To drive this pile tube 10, the hammer 5 is raised to a predetermined height and then dropped by switching the winch drum 4 to freewheel.
  • the winch drum 4 is driven by the hydraulic hoist motor 12 via a planetary epicyclic gear. Two outputs of the planetary epicyclic gear are connected to each other by the multi-plate clutch 13.
  • the multi-plate clutch 13 is closed by a compression spring and a hydraulic piston-cylinder unit, not shown, which relieves the compression spring is used for opening.
  • the closed multi-disc brake 13 has, for example, a braking force or a torque corresponding to a pulling force of the hoisting rope of 20 t
  • the braking or pulling force of 20 t can be applied via the hydraulic piston-cylinder unit, which can be acted upon, for example, at a maximum pressure of 80 bar to almost 0 steer down.
  • a holding brake 14 which also consists of a multi-plate clutch and engages when the hoist motor 12 is stopped.
  • the length of rope wound on the winch 4 can be determined by a measuring sensor 15, which can be an incremental encoder, for example.
  • a proportional valve 16 is provided to control the multi-plate clutch 13.
  • the multi-plate clutch 13 can be switched to free-fall release, in which the freely falling ram weight 5 pulls the hoist rope from the winch drum 4 which is switched to freewheeling.
  • the hydraulic circuit shown schematically in the drawing is supplied with hydraulic oil by the hydraulic pumps 19, 20, which are driven by the diesel engine 22 via the transmission 21.
  • the hammer 5 rests with its lower abutment surface 24 on the counter abutment surface 25, which is formed by the bottom of the pile tube 10.
  • the load-carrying means 9 is located, for example, in the lower region of the chamber 6, so that the lifting rope 3 is kept taut and the slack rope is prevented.
  • the operator of the duty cycle crawler crane actuates the automatic control, for example using a push button.
  • the automatic control now places the multi-plate clutch 13 on a limited cable that is coordinated with the lifting of the load-carrying means 9.
  • the hoist pump 19 for the hoist motor 12 is set to the maximum delivery rate in the lifting direction.
  • the system pressure in the pump circuit rises and triggers the coupling process to full cable pulling force.
  • the cable length measurement which is carried out by the measuring sensor 15, is set to 0. The point of impact of the impact hammer 5 on the next impact is thus precisely defined.
  • the pump 20 After reaching the preselected free fall height, the pump 20 is pivoted to 0 and the clutch is opened to the free fall state via the switching valve 17. As soon as the counter of the sensor running backwards reaches the counter reading 0, the clutch 13 is closed on a reduced cable pull, so that the load-carrying means forming an additional weight is braked within the overtravel, which is approximately 0.7 m.
  • the lower end of the additional weight 9 is at the height 30.
  • the height 30 thus indicates the braking point at which the clutch 13 engages as a follower brake.
  • This retention path can be chosen freely and, depending on the free fall height, can be in a range from 50 to 90 cm.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuerung mit der sich das von einem Rammgewicht (5) von einer Seiltrommel (4) abgezogene Seil (3) innerhalb eines vorgegebenen Nachlaufweges im wesentlichen stoßfrei unter Verhinderung einer Schlapp seilbildung und bei Einhaltung der gewählten Fallhöhe bei nachfolgenden Schlägen abbremsen läßt, wobei die Windentrommel von einem Motor (12) über eine Rutschkupplung mit einstellbarem Drehmoment angetrieben wird. Das Drehmoment beim Heben über die Höhe des Nachlaufweges wird auf einen Schwellwert eingestellt, der auf das Gewicht des Seils und des Lastaufnahmemittels derart abgestimmt ist, daß dieses, nicht aber das Rammgewicht (5), gehoben wird. Nach Erreichen des Schwellwertes aktiviert die Zugkraft des Seiles vor bzw. beim Anheben des Rammgewichts eine Meßeinrichtung (15), die die Teillänge bis zu der gewünschten Fallhöhe mißt. Bei Erreichen des Schwellwertes wird die Kupplung von dem geringeren Drehmoment des Nachlaufweges auf das Drehmoment zum Heben des Rammgewichts bzw. das Nenndrehmoment geschaltet. Die Kupplung wird nach Aufwickeln einer der Fallhöhe entsprechenden Seillänge auf die Winde auf Freilauf geschaltet und die Windenbremse wird eingeschaltet, sobald eine der Fallhöhe entsprechende Seillänge von der Windentrommel abgelaufen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Steuerung einer Seiltrommel einer Winde, von der ein herabfallendes Rammgewicht ein mit diesem verbundenes Seil abzieht und die anschließend über das Seil das auf dem Rammgut ruhende Rammgewicht auf die gewünschte Fallhöhe wieder anhebt, bei der das Lastaufnahmemittel so hoch über dem Rammgewicht angeordnet oder derart mit dem Rammgewicht verbunden ist, daß sich das Seil unter Verhindern von Schlappseilbildung vor dem Auftreffen auf das Rammgewicht innerhalb eines Nachlauf­weges abbremsen läßt und bei der das Seil über die Seiltrommel kurz vor, bei oder kurz nach dem Auftreffen des Rammgewichts auf das Rammgut innerhalb des Nachlaufweges abgebremst wird.
  • Derartige Rammgewichte werden beispielsweise zum Verdichten von Böden oder anderer Stoffe und zum Eintreiben von Pfählen oder Pfahlrohren verwendet, wobei die Fallhöhe beispielsweise drei bis 10 Meter betragen kann. Durch den nahezu ungebremsten freien Fall des Rammgewichtes, das nur durch die Trägheiten der mitbewegten Massen, insbesondere der in Drehung versetzten Massen, und Reibung gebremst wird, wird das von der Seiltrommel abgezogene Seil auf erhebliche Geschwindigkeiten beschleunigt, die nach dem Auftreffen des Rammgewichtes auf das Rammgut zu einer Schlappseilbildung und möglicherweise sogar zu einem Kreuz­schlag des Seils auf der Winde führen, wenn das Seil nicht bei dem Aufschlag des Rammgewichtes auf das Rammgut in einer Weise abgebremst wird, daß es straff gespannt bleibt. Wird das Seil zu früh abgebremst, kann ein Teil des von dem Rammgewicht ausgeübten Schlages mit entsprechend hohen unerwünschten dynamischen Beanspruchungen auf die Seiltrommel zurückwirken. Wird das Seil hingegen zu spät gebremst, kann sich möglicher­weise Schlappseil mit der Folge bilden, daß das Seil Rillen der Seiltrommel überspringt.
  • Grundsätzlich ist die Seiltrommel in Abhängigkeit von dem Aufschlagen des Rammgewichts auf das Rammgut abzubremsen. Es ist bekannt, den durch den Aufprall verursachten Schall durch Sensoren zu erfassen und unmittelbar nach Ansprechen der Sensoren oder mit vorherbestimmter Zeitverzögerund die Bremsen der Seiltrommel einfallen zu lassen. Weiterhin ist es bekannt, die durch den Schlag in dem Seil verursachten Vibrationswellen durch Sensoren zu erfassen, die dann das Bremsen unmittelbar oder mit vorgegebener Zeitverzögerung einleiten. Beide Verfahren sind jedoch mangelhaft, weil weder der Schall noch die in dem Seil rücklaufende Welle genügend genaue Steuersignale zu erzeugen vermögen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Steuerung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, mit der sich das von dem Ramm­gewicht von der Seiltrommel abgezogene Seil innerhalb eines vorgegebenen Nachlaufweges im wesentlichen stoßfrei unter Verhinderung einer Schlappseilbildung und bei Einhaltung der gewählten Fallhöhe bei nachfolgenden Schlägen abbremsen läßt.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Steuerung der gattungsgemäßen Art dadurch gelöst, daß die Windentrommel von einem Motor über eine Rutschkupplung mit einstellbarem Drehmoment angetrieben und das Drehmoment beim Heben über die Höhe des Nachlaufweges auf einen Schwellwert eingestellt wird, der auf das Gewicht des Seils und des Lastaufnahmemittels derart abgestimmt ist, daß dieses, aber nicht das Rammgewicht gehoben wird, daß nach dem Erreichen des Schwellwertes die Zugkraft­erhöhung im Seil vor bzw. beim Anheben des Rammgewichts eine Meß­einrichtung aktiviert, die die Seillänge bis zu der gewünschten Fallhöhe mißt, daß bei Erreichen des Schwellwertes die Kupplung von dem geringeren Drehmoment des Nachlaufweges auf das Dreh­moment zum Heben des Rammgewichtes bzw. das Nenndrehmoment geschaltet wird, daß die Kupplung nach dem Aufwickeln einer der Fallhöhe entsprechenden Seillänge auf die Winde auf Freilauf geschaltet wird und daß die Windenbremse eingeschaltet wird, sobald eine der Fallhöhe entsprechende Seillänge von der Winden­trommel abgelaufen ist.
  • Die erfindungsgemäße Steuerung ermöglicht es, den Zeitpunkt des Aufschlages des Rammgewichts auf das Rammgut genau durch eine Seillängenmessung zu bestimmen, ohne daß Sensoren vorgesehen werden müßten, die Schallwellen oder durch das Seil laufende Stoßwellen erfassen und Störungen ausgesetzt sein können. Der Zeitpunkt des Abhebens des Rammgewichts von dem Rammgut läßt sich sehr genau durch das Ansteigen der Zugkraft in dem Seil auf den Schwellwert bestimmen, der größer ist als die Zugkraft zum Heben des Lastaufnahmemittels, aber kleiner als die zum Heben des Rammgewichtes benötigte Zugkraft. In dem Zeitpunkt des Erreichens dieses Schwellwertes ist das das Rammgewicht hebende Seil straff gespannt, so daß sich die Seillänge bis zum Heben des Rammgewichts auf die gewählte Hubhöhe genau bestimmen und messen läßt. Bei dem folgenden Schlag, den das Rammgewicht durch seinen freien Fall aus der vorgegebenen Hubhöhe ausübt, läßt sich der Zeitpunkt des Auftreffens des Rammgewichtes auf das Rammgut genau durch den Abzug einer der gemessenen Hubhöhe entsprechenden Länge des Seils von der Windentrommel bestimmen.
  • Ist also eine dem Auftreffzeitpunkt des Rammgewichtes entsprechende, zuvor gemessene Länge von der Windentrommel abgezogen worden, fällt die Windenbremse ein, die das Seil und das Lastaufnahmemittel innerhalb des Nachlaufweges abbremst.
  • Bei der erfindungsgemäßen Steuerung wird das Absinken des oberen Punktes der Hubhöhe, die sich beispielsweise durch Eintreiben eines Pfahles ergibt, automatisch berücksichtigt.
  • Bei der erfindungsgemäßen Steuerung wird also das Lastaufnahmemittel über die Höhe des Nachlaufweges mit verringerter Zugkraft gehoben, bis nach Durchlaufen des Nachlauf­weges das volle Rammgewicht auf das Zugseil wirkt. Dadurch steigt zunächst die Zugkraft unter Durchrutschen der Rutsch­kupplung bis auf einen Schwellwert an, der die Stellung des Ramm­gewichtes im Zeitpunkt des Aufschlagens auf das Rammgut bei dem nächsten Schlag anzeigt. Dieser Lastschwellwert wird abge­speichert und dient als Nullpunkt der Messung des Seils beim Anheben auf die gewählte Hubhöhe.
  • Durch die genaue Bestimmung des Aufschlagzeitpunktes und der Aufschlagstellung des Rammgewichtes auf das Rammgut bei dem nächstfolgenden Schlag läßt sich der Verschleiß der Rammaschine verringern, weil Stoßbeanspruchungen weitgehend vermieden werden können. Weiterhin lassen sich die Seilstandzeiten deutlich verlängern, weil auch das Seil weniger beansprucht und Kreuz­schlag durch Überspringen von Rillen der Seiltrommel vermieden wird. Die Rammarbeiten lassen sich durch die Vermeidung von Schlappseilbildung und unnötigen Stößen sicherer und bedienungsfreundlicher gestalten. Der Arbeitsablauf und die gesamte Wirtschaftlichkeit der Rammarbeiten lassen sich verbessern.
  • Zweckmäßigerweise wird bei Erreichen des Schwellwertes nach Heben des Lastaufnahmemittels über die Nachlaufstrecke die Seil­zugkraft kontinuierlich auf das Nenndrehmoment der Winde erhöht. Diese kontiniuerliche Erhöhung der Zugkraft vermeidet einerseits Schläge und Stoßbeanspruchungen und führt andererseits zu einem schnellen Heben des Rammgewichts und damit zu einer Erhöhung der Leistung der Rammaschine.
  • Ist das Seil bzw. das Lastaufnahmemittel ausgehend von der durch den Schwellwert bestimmten Stellung über die gewünschte Hubhöhe aufgewickelt bzw. gehoben worden, erfolgt eine automatische Umsteuerung der Kupplung von Heben auf den freien Fall.
  • Zweckmäßigerweise wird die Seiltrommel durch die Rutschkupplung abgebremst, die auf ein entsprechendes Bremsmoment geschaltet wird. Dabei ist, wie gesagt, der Abbremszeitpunkt genau durch die zuvor gemessene der Hubhöhe entsprechende Seillänge bestimmt, die beim Aufschlag des Rammgewichtes auf das Rammgut von der Windentrommel abgezogen worden ist.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Rutschkupplung nach dem Abbremsen des Seils, des Lastaufnahmemittels und des Drehimpulses der Windentrommel sowie der mit dieser mitdrehenden Massen auf das Nachlauf­drehmoment zum Heben des Lastaufnahmemittels geschaltet wird. Diese Umschaltung hat einerseits zur Folge, daß automatisch das Lastaufnahmemittel bis zum Erreichen des Schwellwertes gehoben und anschließend durch entsprechende Erhöhung der Zugkraft auch das Rammgewicht angehoben wird, so daß die Rammarbeiten in kürzester Zeit ohne Totzeiten ausgeführt werden können. Sollte es sich andererseits ergeben, daß das Rammgewicht auf einbrechende Hohlräume (Kavernen) trifft, werden durch dieses Durchrutschen ebenfalls keine nennenswerten Schläge verursacht, weil sich die erforderliche Seillänge unter Durchrutschen der Rutschkupplung von der Windentrommel abziehen läßt.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Lastaufnahmemittel eine so große Masse besitzt oder daß eine zusätzliche Masse der Größe vorgesehen wird, die eine Schlapp­seilbildung während des Abbremsens über den Nachlaufweg verhindert. Sollte das Lastaufnahmemittel keine ausreichend große Masse besitzen, kann eine Zusatzmasse vorgesehen werden, die das Seil in der gewünschten Weise straff hält und eine Schlappseilbildung während des Abbremsens über den Nachlaufweg verhindert. Die Masse des Lastaufnahmemittels allein oder zusammen mit einer zusätzlichen Masse kann im Bereich von 200 kg liegen.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Abbremsen des Lastaufnahmemittels nach dem Ablauf einer der Fallhöhe entsprechenden Seillänge von der Windentrommel erfolgt, die um einen bestimmten Vorhalteweg, der sich aus den abzu­bremsenden translatorisch bewegten und drehenden Massen ergibt, verringert ist. Diese Art der Steuerung kann zweckmäßig sein, wenn größere Schallhöhen, beispielsweise größer als 3 bis 5 Meter, gewählt werden. In diesem Falle wird insbesondere auch die Windentrommel und die mit dieser rotierenden Teile auf Drehzahlen beschleunigt, die einen erheblichen Drehimpuls (Drall) zur Folge haben.
  • Als Rutschkupplung wird zweckmäßigerweise eine hydraulisch schaltbare Lamellenkupplung verwendet, die außerordentlich verschleißarm ist. Mit derartigen Lamellenkupplungen lassen sich die erforderlichen veränderlichen Drehmomente schnell und zuverlässig einstellen, weil die über Hydraulikzylinder erzeugten Kräfte bzw. Entlastungswege der von einer Feder beauf­schlagten Lamellenkupplung im wesentlichen linear zu der Größe der Drehmomente ist.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Seiltrommel über ein Räderumlaufgetriebe (Differentialgetriebe mit Planetenrädern) angetrieben wird, von dem zwei Ausgänge durch die Rutschkupplung miteinander kuppelbar sind. Bei dieser Ausgestaltung läßt sich die Rutschkupplung in einfacher Weise zur Steuerung der jeweiligen Drehmomente bis zum Durchrutschen einstellen und auch die Seiltrommel in einfacher Weise auf Freilauf schalten, wobei antriebsseitig zusätzlich noch eine Haltebremse vorgesehen ist, die bei Stillstand des Antriebs­motors einfällt.
  • An das Lastaufnahmemittel kann eine der Bodenverdichtung dienende Platte über Seile oder Ketten angehängt sein.
  • Das Rammgewicht kann auch aus einer zylindrischen Schlagramme bestehen, die in ihrem Innern mit einer im wesentlichen zylindrischen Kammer versehen ist, deren Länge größer ist als der Nachlaufweg, wobei in der Kammer das Lastaufnahmemittel bzw. das Zusatzgewicht angeordnet ist, das mit dem durch eine Bohrung in der Deckwandung der Kammer hindurchgeführte Hubseil verbunden ist.
  • Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann das Ramm­gewicht auch durch den Greifer eines Einseilbaggers gebildet sein, wobei dann allerdings zusätzlich noch ein oberer Hubpunkt angefahren werden muß, in dem eine feststehende Glocke angeordnet ist, die dem Öffnen des Greifers dient.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung, in deren einziger Figur die Steuerung der Seil­trommel einer Winde für ein frei herabfallendes Rammgewicht schematisch dargestellt ist, näher erläutert.
  • Über die obere Umlenkrolle 1 eines Seilbaggers, von dem der besseren Übersichtlichkeit halber nur der Ausleger 2 schematisch dargestellt ist, läuft das Hubseil 3, an das das Rammgewicht in Form einer Schlagramme 5 angehängt ist. Das Hubseil 3 wird in üblicher Weise auf die Windentrommel 4 aufgewickelt. Die Schlag­ramme 5 besteht aus einem zylindrischen Körper mit einer inneren langgestreckten zylindrischen Kammer 6. In der oberen Deckwand 7 der Schlagramme ist eine Bohrung 8 vorgesehen, durch die das Hubseil 3 hindurchgeführt ist. An dem unteren freien Ende des Hubseils 3 ist das Lastaufnahmemittel 9 befestigt, das aus einem zylindrischen Gewicht mit einer Masse von beispielsweise 200 kg besteht. Das aus einem Zusatzgewicht bestehende Lastaufnahme­mittel 9 ist innerhalb der zylindrischen Kammer 6 der Schlag­ramme 5 absenkbar. Wird jedoch das Hubseil angehoben, stößt das Lastaufnahmemittel 9, dessen Durchmesser größer ist als die Bohrung 8, mit seiner oberen Seite an den Bohrungsrand, so daß sich die Schlagramme über das Lastaufnahmemittel 9 und das Hubseil anheben läßt.
  • Die Schlagramme 5 ist innerhalb eines Pfahlrohres 10 heb- und absenkbar geführt. Zum Eintreiben dieses Pfahlrohres 10 wird die Schlagramme 5 auf eine vorbestimmte Höhe gehoben und anschließend durch Schalten der Windentrommel 4 auf Freilauf fallengelassen. Die Windentrommel 4 wird durch den hydraulischen Hubwerksmotor 12 über ein Planetenräderumlaufgetriebe angetrieben. Zwei Ausgänge des Planetenräderumlaufgetriebes sind durch die Lamellenkupplung 13 miteinander verbunden. Die Lamellenkupplung 13 wird durch eine Druckfeder geschlossen und zum Öffnen dient eine nicht dargestellte hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit, die die Druckfeder entlastet. Hat die geschlossene Lamellenbremse 13 beispielsweise eine Bremskraft oder ein einer Zugkraft des Hubseils von 20t entsprechendes Drehmoment, läßt sich über die hydraulische Kolben-Zylinder-­Einheit, die beispielsweise fit einem Höchstdruck von 80 bar beaufschlagbar ist, die Brems- bzw. Zugkraft von 20 t bis nahezu 0 heruntersteuern.
  • Auf der Antriebsseite der Winde befindet sich eine ebenfalls aus einer Lamellenkupplung bestehende Haltebremse 14, die einfällt, wenn der Hubwerksmotor 12 steht.
  • Die jeweils auf die Winde 4 aufgewickelte Seillänge läßt sich durch einen Meßaufnehmer 15 bestimmen, bei dem es sich beispielsweese um einen Inkrementalgeber handeln kann. Zur Steuerung der Lamellenkupplung 13 ist ein Proportionalventil 16 vorgesehen. Durch ein zusätzliches Schaltventil 17 läßt sich die Lamellenkupplung 13 auf Freifallauslösung schalten, bei der das frei fallende Rammgewicht 5 das Hubseil von der auf Freilauf geschalteten Windentrommel 4 abzieht. Der in der Zeichnung schematisch dargestellte Hydraulikkreislauf wird von den Hydro­pumpen 19,20 mit hydraulischem Öl gespeist, die über das Getriebe 21 von dem Dieselmotor 22 angetrieben werden.
  • Zu Beginn des Rammbetriebes ruht die Schlagramme 5 mit ihrer unteren Stoßfläche 24 auf der Gegenstoßfläche 25 auf, die durch den Boden des Pfahlrohres 10 gebildet ist. In diesem Zustand befindet sich das Lastaufnahmemittel 9 beispielsweise im unteren Bereich der Kammer 6, so daß das Hubseil 3 straff gehalten und Schlappseil verhindert ist.
  • Ausgehend von diesem Ausgangszustand betätigt die Bedienungs­person des Seilbaggers beispielsweise durch einen Drucktaster die automatische Steuerung.
  • Die automatische Steuerung stellt nunmehr die Lamellenkupplung 13 auf einen begrenzten auf das Heben des Lastaufnahmemittels 9 abgestimmten Seilzug. Gleichzeitig wird die Hubwerkspumpe 19 für den Hubwerksmotor 12 in Heberichtung auf maximale Fördermenge gestellt. Sobald das Lastaufnahmemittel 9 an die obere Deckwandung 7 der Schlagramme 5 anschlägt, steigt der Systemdruck im Pumpenkreislauf und löst dabei den Kupplungs­vorgang auf volle Seilzugkraft aus. Sobald ein Druck-Schwellwert überschritten ist, bei dem die Kupplung 13 von begrenztem Seilzug kontinuierlich ansteigend auf maximalen Seilzug umgestellt wird, wird die Seillängenmessung, die durch den Meßaufnehmer 15 erfolgt, auf 0 gestellt. Damit ist der Aufschlag­punkt der Schlagramme 5 bei dem nächsten Schlag genau definiert.
  • Nach Erreichen der vorgewählten Freifallhöhe wird die Pumpe 20 auf 0 geschwenkt und die Kupplung über das Schaltventil 17 auf Freifallzustand geöffnet. Sobald der rückwärts laufende Zähler des Meßaufnehmers den Zählerstand 0 erreicht, wird die Kupplung 13 auf reduzierten Seilzug geschlossen, so daß das ein Zusatz­gewicht bildende Lastaufnahmemittel innerhalb des Nachlaufweges, der etwa 0,7 m beträgt, abgebremst wird.
  • Zum Zeitpunkt des Aufschlagens der Schlagramme 5 auf den Boden des Pfahlrohres 10 befindet sich das untere Ende des Zusatz­gewichtes 9 auf der Höhe 30. Die Höhe 30 zeigt somit den Bremspunkt an, zu dem die Kupplung 13 als Nachlaufbremse einfällt.
  • Bei großen Freifallhöhen von beispielsweise über 3 m ist es zweckmäßig, den Schaltpunkt 30 zum Abbremsen des Luftaufnahme­mittels oder des Zusatzgewichtes um einen Vorhalteweg nach oben zu verlegen, um den Nachlaufweg der Winde zu minimieren. Dieser Vorhalteweg kann frei gewählt werden und kann je nach der Frei­fallhöhe etwa in einem Bereich von 50 bis 90 cm liegen.
  • Da die Kupplung 13 beim Abbremsen des Zusatzgewichtes nur teilweise geschlossen wird, zieht die Schlagramme auch bei einem Durchfallen, beispielsweise bei einem Kavernendurchstich, genügend Seil von der Winde nach.
  • Nach dem Aufschlag der Ramme beginnt sofort der nächste Hebe- und Schlagzyklus, da die Kupplung 13 über das Bremsmoment nach Stillstand des Zusatzgewichtes 9 dieses sofort wieder mit verringerter Seilzugkraft anzieht.

Claims (11)

1. Steuerung der Seiltrommel einer Winde, von der ein herabfallendes Rammgewicht ein mit diesem verbundenes Seil abzieht und die anschließend über das Seil das auf dem Rammgut ruhende Rammgewicht auf die gewünschte Fallhöhe wieder anhebt, bei der das Lastaufnahmemittel so hoch über dem Rammgewicht angeordnet oder derart mit dem Rammgewicht verbunden ist, daß sich das Seil unter Verhindern von Schlappseilbildung vor dem Auftreffen auf das Rammgewicht innerhalb eines Nachlaufweges abbremsen läßt und bei der das Seil über die Seiltrommel kurz vor, bei oder kurz nach dem Auftreffen des Rammgewichts auf das Rammgut innerhalb des Nachlaufweges abgebremst wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Windentrommel von einem Motor über eine Rutschkupplung mit einstellbarem Drehmoment angetrieben und das Drehmoment beim Heben über die Höhe des Nachlaufweges auf einen Schwellwert eingestellt wird, der auf das Gewicht des Seils und des Lastaufnahmemittels derart abgestimmt ist, daß dieses, nicht aber das Rammgewicht, gehoben wird, daß nach Erreichen des Schwellwertes die Zugkraft des Seils vor bzw. beim Anheben des Rammgewichtes eine Meßeinrichtung aktiviert, die die Seillänge bis zu der gewünschten Fallhöhe mißt, daß bei Erreichen des Schwellwertes die Kupplung von dem geringeren Drehmoment des Nachlaufweges auf das Drehmoment zum Heben des Rammgewichtes bzw. das Nenndrehmoment geschaltet wird, daß die Kupplung nach Aufwickeln einer der Fallhöhe entsprechenden Seillänge auf die Winde auf Freilauf geschaltet wird und daß die Windenbremse eingeschaltet wird, sobald eine der Fallhöhe entsprechende Seillänge von der Windentrommel abgelaufen ist.
2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen des Schwellwertes die Seilzugkraft kontinuierlich auf das Nenndrehmoment der Winde erhöht wird.
3. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiltrommel durch die Rutschkupplung abgebremst wird, die auf ein entsprechendes Bremsmoment geschaltet wird.
4. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rutschkupplung nach dem Abbremsen des Seils des Lastaufnahmemittels und des Drehimpulses der Windentrommel und anderer mitdrehender Massen auf das Nachlaufdrehmoment zum Heben des Lastaufnahmemittels geschaltet wird.
5. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lastaufnahmemittel eine Masse besitzt oder eine zusätzliche Masse der Größe vorgesehen wird, die eine Schlappseilbildung während des Abbremsens über den Nachlaufweg verhindert.
6. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbremsen des Lastaufnahmemittels nach dem Ablauf einer der Fallhöhe entsprechenden Seillänge von der Windentrommel erfolgt, die um einen bestimmten Vorhalteweg, der sich aus den abzubremsenden translatorisch bewegten und drehenden Massen ergibt, verringert ist.
7. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rutschkupplung eine hydraulisch schaltbare Lamellenkupplung ist.
8. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiltrommel über ein Planetenräderumlaufgetriebe (Differentialgetriebe) angetrieben wird, von dem zwei Ausgänge über die Rutschkupplung miteinander kuppelbar sind.
9. Steuerungnach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß, an das Lastaufnahmemittel eine der Bodenverdichtung dienende Platte über Seile oder Ketten angehängt ist.
10. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rammgewicht aus einer zylindrischen Schlagramme besteht, die in ihrem Innern mit einer im wesentlichen zylindrischen Kammer versehen ist, deren Länge größer ist als der Nachlaufweg, daß in der Kammer das Lastaufnahmemittel bzw. Zusatzgewicht angeordnet ist, das mit dem durch die Bohrung in der Deckwandung der Kammer hindurchgeführten Hubseil verbunden ist.
11. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rammgewicht durch den Greifer eines Einseilbaggers gebildet ist.
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