EP0593803B1

EP0593803B1 - Vorrichtung zum Positionieren von Lasten

Info

Publication number: EP0593803B1
Application number: EP92117969A
Authority: EP
Inventors: Jörg Schulze-Beckinghausen
Original assignee: Weatherford Lamb Inc
Current assignee: Weatherford Lamb Inc
Priority date: 1992-10-21
Filing date: 1992-10-21
Publication date: 1998-01-07
Anticipated expiration: 2012-10-21
Also published as: AU4909593A; DE59209119D1; US5368113A; NO933771D0; CA2108865C; CA2108865A1; EP0593803A1; AU669738B2; NO310630B1; NO933771L; ATE161797T1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Positionieren von Lasten, bestehend aus einem in zwei Ebenen biegesteifen, stabförmigen Stützelement, das während des Positioniervorgangs aus einzelnen Elementen zusammenfügbar ist.

Zur Führung von Lasten, die im wesentlichen in einer Ebene bewegt werden, um sie genau an einem vorbestimmten Ort zu positionieren, ist es bekannt, sowohl von Hand betätigte als auch fremdkraftbetriebene Hilfsmittel einzusetzen. Hierzu gehören Seilwinden, hydraulisch oder durch Druckluft betriebene Stellzylinder und schienengebundene Hilfsmittel, wie Führungsschlitten oder auf Schienen rollende Unterlagen. Bei hängenden Lasten ist es teilweise möglich, diese von Hand an die vorgeschriebene Position zu bewegen.
Die vorgenannten Betriebsmittel sind mit zahlreichen Nachteilen verbunden.
Hängende Lasten sind häufig exzentrisch aufgehängt, d.h. der Aufhängepunkt fluchtet nicht mit der vorgeschriebenen Endposition. Deshalb sind, abhängig von der zu bewegenden Masse, häufig mehrere Helfer notwendig, wenn keine fremdkraftbetriebenen Hilfsmittel eingesetzt werden. Winden haben den Nachteil, daß sie in der Bewegungsebene nur Zugkräfte ausüben können. Stellzylinder können zwar Zug- und Druckkräfte übertragen, sie müssen jedoch einen langen Hub ausführen können, so daß sich lange Baumaße ergeben, die häufig zu einer Behinderung der Arbeiten im Bereich der vorgeschriebenen Position führen. Schienengebundene Betriebsmittel, wie Schlitten, Lafetten und dgl., engen die Bewegung starr auf eine Richtung ein. Die Arbeitshöhe ist außerdem durch den Hub des verwendeten Gestells begrenzt.

FR-A-2.153.303 beschreibt eine Hubvorrichtung mit einem festen Standmast und mit mindestens einem Mast, in dem ein Tragschlitten längsbeweglich geführt ist. Der Tragschlitten wird durch zwei geführte Ketten gehoben. Bei einer besonderen Ausführung werden zwei Ketten aneinander geführt, um Rücken an Rücken liegend eine in zwei Ebenen biegesteife Hubstütze zu bilden. Die Ketten zeigen eine Spezialausbildung und damit einen technisch aufwendigen Aufbau. Die Lagerung der Kettenglieder vor ihrem Einsatz ist raumaufwendig. Die Ausbildung der Ketten ist auf die Verwendung bei Hubvorrichtungen abgestimmt.
Die EP-A-0 475 006 offenbart ebenfalls die Verwendung von Gliederketten zum Ausfahren teleskopartig ineinandergefügter Teile eines Mastes. Es werden zwei Gliederketten, die um 90° gegeneinander versetzt ausgerichtet sind, zusammengefügt, um eine Biegesteifigkeit in zwei Ebenen zu erhalten. Die zusammenfügbaren Ketten zeigen ebenfalls eine spezielle, technisch aufwendige Konstruktion. Die getrennten Teile der Hubstütze müssen infolge ihrer unterschiedlichen Biegerichtung mit Abstand voneinander gelagert werden.

Die DE-A-2 209 695 zeigt eine Einrichtung mit einer Stütze, die aus Ketten in spezieller Bauart beim Positionieren oder Anheben einer Last zusammengefügt wird. Es handelt sich um einseitig, jeweils über den Rücken flexible Ketten. Deren Einsatz ist infolge ihrer speziellen Ausführung auf Hubelemente beschränkt. Die losen Teile können nur bedingt durch ihre Konstruktion in Magazinen gelagert werden, die zu beiden Seiten der gebildeten Stütze angeordnet sein müssen.

Ein beliebiger ortsunabhängiger Einsatz mit einer koordinatenunabhängigen Wachstumsrichtung des zu bildenden Stützelements ist mit den bekannten, aus Ketten zusammengesetzten Stützen nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Positionieren von Lasten der einleitend genannten Gattung zu schaffen, mit der sowohl Druck- als auch Zugkräfte richtungsunabhängig übertragen werden können und die im Anschluß an einen Einsatz raumsparend im Bewegungsbereich der zu positionierenden Lasten untergebracht werden kann. Die Lösung zeichnet sich durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 aus.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch die weitgehende Verwendung handelsüblicher Teile und eine damit einhergehende konstruktive Einfachheit besonders vorteilhaft. Am Ende eines Arbeitseinsatzes besteht die Möglichkeit, durch Zurückfahren der Vorrichtung in ihre Ausgangsstellung das Stützelement wieder in seine einzelnen Bauteile so raumsparend zu zerlegen, daß es jederzeit einsatzbereit innerhalb des Bewegungsbereiches der zu positionierenden Last untergebracht werden kann.

Vorzugsweise dient eine der Gelenkketten als Vorschubkette, in die ein Kettenantriebsrad greift. Die zweite Kette ist als Schließkette vorgesehen, deren Glieder durch die Bewegung des Kettenantriebsrades in die Verbindungselemente greifen. Dadurch wird ein Stützelement aus Einzelteilen gebildet, das ein im wesentlichen doppel-T-förmiges Profil zeigt. Die Schließkette kann von geringerer Abmessung sein als die Vorschubkette. Als Vorschubkette eignet sich insbesondere eine handelsübliche Duplexkette. Sie kann die Sperrglieder in der Kettenmitte auf den Gelenkbolzen sitzend tragen.

Um die Führung der zu positionierenden Last während des Vorschubs in verschiedene Richtungen zu ermöglichen, ist vorgesehen, die Ketten mit ihren der Last abgewandten Enden gelenkig an einem die Längskräfte aufnehmenden Lager abzustützen, während ihre gegenüberliegenden Enden an dem Gehäuse eines auf den Ketten verfahrbaren Kettenantriebes befestigt sind.

Als Kettenantrieb eignet sich insbesondere ein Bremsmotor mit einem Kettenantriebsrad und einem Kettenantriebsgehäuse, das mit einer Kettenführung versehen ist. Die Kettenführung ist mit dem Antriebsgehäuse fest verbunden und umfaßt die zu einer festen Stütze zusammengefügten Ketten formschlüssig, wobei sich die Kettenführung über die Länge mehrerer Kettenglieder in Längsrichtung erstreckt. Dadurch kann das Motordrehmoment wirksam auf das Kettenantriebsrad übertragen werden.

Als Verbindungsglieder, die gleichzeitig die Ketten auf ihrem vorgeschriebenen Abstand halten, eignen sich flächige Sperrglieder geringer Wandstärke. Sie sitzen fest auf den Bolzen der Vorschubkette und zeigen an ihren freien Enden eine Auskehlung. Mit dieser Auskehlung legen sie sich beim Zusammenfügen der Ketten zu einer Stützeinheit an die Gelenkbolzen bzw. an die darauf sitzenden Rollhülsen der Schließkette. Die Sperrglieder können durch ihre laschenförmigen Befestigungsteile die inneren Laschen der verwendeten Duplexkette ersetzen, um eine übermäßige Kettenbreite zu vermeiden.

Das Kettenantriebsgehäuse ist vorzugsweise mit einem Ein- und Ausschleuskanal für die Schließkette versehen. Der Ein- und Ausschleuskanal zeigt Führungsprofile, gegen welche die Schließkette beim Schließen in Vorschubrichtung oder beim Zurückfahren des Kettenantriebs, d. h. beim Öffnen, anlaufen und geführt werden kann.

Für pendelnd aufgehängte und zu positionierende Lasten eignet sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung, deren Kettenantrieb ebenfalls pendelnd aufgehängt und das gelenkige Stützlager der Ketten seitlich an einer Stützwand oder an der Strebe eines Traggestells angebracht ist. Ferner kann die Aufhängung des Kettenantriebs mit einem Liftzylinder verbunden sein, mit dem die Höhe der zu positionierenden Last einstellbar ist. Die Höheneinstellung und die Bewegung der Last in horizontaler Richtung können dabei gleichzeitig erfolgen. Diese Ausführung ist insbesondere für die Handhabung schwerer Werkzeuge an Bohrtürmen geeignet.

Weitere den Erfindungsgegenstand vorteilhaft gestaltende Merkmale sind den Ansprüchen zu entnehmen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt und nachstehend erläutert. Es zeigen:

Figur 1: die Seitenansicht einer Gesamtvorrichtung,
Figur 2: die Vorrichtung gemäß Figur 1 in weiter ausgefahrener Position,
Figur 3: Einzelheiten der Kettenantriebseinrichtung, z. T. im Schnitt,
Figur 4: eine Darstellung des Kettenantriebs gemäß Figur 3 mit einer Verdeutlichung des Ineinandergreifens von Verbindungselementen (Sperrgliedern) und Schließkette,
Figur 5: die Ansicht des Kettenantriebs in Längsrichtung des gebildeten Stützelements mit einem Schnitt durch die Kettenführung und das Kettenrad,
Figur 6: ein Verbindungselement (Sperrglied),
Figur 7: die Schmalseiten zweier hintereinander anzuordnender Verbindungselemente (Sperrglieder),
Figur 8: die Darstellung eines Positioniervorgangens.

Das erfindungsgemäß gebildete Stützelement besteht aus einer Duplexkette 1 als Vorschubkette, einer kleineren Schließkette 2 und Verbindungselementen 3, die auf den Gelenkbolzen 4 der Vorschubkette 1 sitzend befestigt sind. Die Verbindungselemente 3 liegen parallel auf dem vorgeschriebenen Abstand zueinander. Beim Zusammenfügen des aus den drei genannten Teilen bestehenden Stützelementes legen sich die Verbindungselemente 3 mit einer Auskehlung 5 (Figuren 6 und 7) gegen die Gelenkbolzen bzw. gegen die auf den Bolzen angeordneten Rollhülsen der Schließkette. Die Verbindungselemente wirken daher auch als Sperrglieder zur Verriegelung der Schließkette. Der Fuß 6 eines Verbindungs- bzw. Sperrgliedes 3 hat die Form einer Kettenlasche und kann diese ersetzen. Dabei greifen die Gelenkbolzen in gleicher Weise wie bei der Befestigung der Kettenlaschen durch Öffnungen 7.

Eine Kettenantriebseinrichtung 8 ist auf den Ketten verfahrbar angeordnet. An deren Gehäuse 9 setzt eine Kettenführung 10 an, die sich in Längsrichtung des aus den Einzelteilen zusammengefügten Stützelementes 11 erstreckt und dabei die Vorschubkette beidseitig klammerartig umfaßt. Dadurch ist ein Formschluß hergestellt, der die Übertragung des Drehmomentes vom Antriebsmotor 12 (Figur 5) über ein in die Vorschubkette greifendes Kettenrad 13 ermöglicht. Die Kettenführung 10 dient also gleichzeitig zum Auffangen des Gegenmomentes.

Bei dem gezeigten Beispiel ist die erfindungsgemäß gestaltete Vorrichtung zur Positionierung von hängenden Lasten, beispielsweise einer exzentrischen, an einem Bohrturm aufgehängten Rohrzange vorgesehen. Die Kettenantriebseinrichtung 8 ist über einen Tragring 14 an einem Stahlseil 15, das von der Bohrturmspitze ausgeht, aufgehängt. Das Tragseil 15 trägt gleichzeitig die zu positionierende Last unterhalb der Kettenantriebsvorrichtung. Über einen Liftzylinder 16 kann ein Höhenausgleich für die Last vorgenommen werden.

Bauseitig sind die Vorschubkette 1 und die Schließkette 2 mit dem Gehäuse 17 einer Gelenkkupplung verschraubt. Die Gelenkkupplung ist allseitig durch eine Gelenkkugel 18, die ihren Sitz innerhalb des Gehäuses 17 hat, beweglich. Die Kugel 18 ist am Ende eines Tragarms 19 angeordnet und dieser fest mit einem Teil des die Last tragenden Bauwerks, beispielsweise mit einer Strebe 20 des Bohrturmes verbunden. Durch die Betätigung eines Hebels 21 kann das Kupplungsgehäuse 17 von der Kugel 18 und damit die Kupplung gelöst werden.

Die Kettenführung 10 wird durch ein tragendes Hohlprofil 22 gestützt, das im Gehäuse 9 des Kettenantriebs ansetzt und mit diesem fest verbunden ist. Die Kettenführung besteht aus zwei langgestreckten Hohlprofilen mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt und inneren Führungsschlitzen, um die Vorschubkette mit ihren Laschen 1a zu umfassen. Die Kettenstege, bestehend aus den Gelenkbolzen 1b und den darauf sitzenden Rollhülsen 1c, gleiten innerhalb der seitlichen Führungsschlitze 23 der aus Kunststoff bestehenden Kettenführung. Die Kettenführung wird durch einen Schutzmantel 24 umgeben.

In der Mitte der Vorschubkette 1 sind die Verriegelungsglieder 3 auf den Gelenkbolzen 1b sitzend angeordnet. Sie sind seitlich gekröpft, damit sich ihre Auskehlungen 5 innerhalb derselben Ebene befinden. Außerdem ist es von Vorteil, wenn die Kopfteile der Sperrglieder beim Eingriff in die Schließkette aneinanderliegen und keine Spalte bilden.

Innerhalb des Gehäuses des Kettenantriebs sind Ein- und Ausschleusorgane für die Schließkette vorgesehen. Zum Einschleusen dient ein auf einem Zapfen 25 angeordneter Bund 26 (Figur 4). Für das Ausschleusen ist ein Führungsprofil 27 mit einer eingearbeiteten Führungskurve 28 (Figuren 3, 4 und 5) vorgesehen. Der ausgeschleuste Teil der Schließkette 3 wird innerhalb eines Führungskanals 29 weiter nach außen geleitet.

Zur Bewegung einer an dem Tragseil 15 hängenden, nicht dargestellten Last wird die Kettenantriebseinrichtung in Betrieb gesetzt. Der Kettenantrieb wird dabei aus einer Position in unmittelbarer Nähe der seitlichen Befestigung der Ketten 1 und 2 an der Kupplung 17, 18 in eine Position gemäß Figur 2 gefahren. Dabei greift das Kettenantriebsrad 13 in die Vorschubkette 1 und zieht diese durch eine Bewegung entgegen der Uhrzeigerrichtung in das Gehäuse. Gleichzeitig wird die Schließkette in das Antriebsgehäuse gezogen. Die einzelnen Glieder der Schließkette laufen gegen den Führungsbund 26 und werden von diesem nach unten in eine Position gedrückt, in der sich die Sperrglieder 3 mit ihren Auskehlungen 5 an die Kettenstege, bestehend aus einem Gelenkbolzen und darauf befindlichen Rollhülsen, legen. Beide Ketten sind zusammen mit den Sperrgliedern 3 zu einem in zwei Ebenen biegesteifen Stützelement 11 zusammengefügt. Dieses ist in der Lage, die Druckkraft zur Positionierung der Last aufzunehmen.

Der Vortrieb der Kettenantriebseinrichtung unter Bildung des Stützelementes 11 ist besonders anschaulich der Figur 8 zu entnehmen. In ununterbrochener Strichführung ist in der linken Position ein Teil der bereits zusammengefügten Stütze erkennbar, so daß das Tragseil 15 unter einem entsprechenden Winkel seitlich ausgelenkt ist. Mit zunehmender Abweichung des Tragseils 15 von der Vertikalen wird die zu positionierende Last angehoben. Der Ausgleich zur Positionsebene kann durch die Zwischenschaltung des Liftzylinders 16 geschaffen werden, was mit dem Pfeil unterhalb der weiter ausgelenkten, in unterbrochener Strichführung dargestellten Einrichtung verdeutlicht wird.

Der Liftzylinder 16 kann ggf. durch ein gleichwertiges Hebezeug, beispielsweise eine Winde, ersetzt werden. Ebenso ist die Verwendung anderer in nur einer Biegeebene steifer Elemente denkbar. Als Antriebsmotoren eignen sich sowohl hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betriebene Ausführungen.

Claims

Vorrichtung zum Positionieren von Lasten mit einem in zwei Ebenen biegesteifen, stabförmigen Stützelement (11), das während des Positioniervorganges aus einzelnen Elementen zusammenfügbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement aus zwei in einer gemeinsamen Ebene biegesteifen, vor und nach dem Zusammenfügen mit Abstand parallel geführten handelsüblichen Laschenketten (1, 2) und zwischen diesen angeordneten Distanz- und Verbindungselementen (3) zusammengefügt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Laschenketten als Vorschubkette (1) dient, in welche ein Kettenantriebsrad (13) greift, während die zweite Kette als über die Verbindungselemente (3) greifende Schließkette (2) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ketten mit ihren der zu positionierenden Last abgewandten Enden gelenkig an einem die Längskräfte aufnehmenden Lager (17, 18, 19) abgestützt sind und mit ihren gegenüberliegenden Enden an einem Gehäuse (9) eines auf den Ketten verfahrbaren Kettenantriebs (8) befestigt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kettenantrieb aus einem Bremsmotor (12) mit dem Kettenantriebesrad (13) und einem Kettenantriebsgehäuse (9) mit integrierter Kettenführung (10) besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kettenführung in Längsrichtung der zusammengefügten Stütze (11) streckt und diese zur Übertragung des Antriebsmomentes teilsweise formschlüssig umfaßt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubkette (1) mit den Verbindungselementen in Form von scheibenförmigen Sperrgliedern (3) fest verbunden ist, deren freie Enden eine Auskehlung (5) aufweisen, mit welchen sich die Sperrglieder an die Rollhülsen (2a) der Schließkette anlegen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubkette als Duplexkette ausgeführt und die Sperrglieder vorzugsweise in deren Mitte auf den Gelenkbolzen (1b) sitzend angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrglieder die inneren Laschen der Duplexkette ersetzen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Kettenantriebsgehäuses ein Ein- und Ausschleuskanal mit Führungselementen (25, 26; 27, 28) für die Schließkette angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als gelenkige Abstützung ein lösbares Kugelgelenk vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettenantriebseinrichtung pendelnd aufgehängt ist und zusätzlich an ihrer Aufhängung ein Hebezeug (16) zur Höheneinstellung der zu positionierenden Last befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Hebezeug ein Liftzylinder eingesetzt ist.