EP0779239B1 - Steuervorrichtung für ein Hubwerk eines Krans - Google Patents

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EP0779239B1
EP0779239B1 EP96118129A EP96118129A EP0779239B1 EP 0779239 B1 EP0779239 B1 EP 0779239B1 EP 96118129 A EP96118129 A EP 96118129A EP 96118129 A EP96118129 A EP 96118129A EP 0779239 B1 EP0779239 B1 EP 0779239B1
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EP
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lifting
control device
jib
hydraulic
pressure
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Erwin Morath
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Liebherr Werk Ehingen GmbH
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    • 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
    • B66D1/28—Other constructional details
    • B66D1/40—Control devices
    • B66D1/42—Control devices non-automatic
    • B66D1/44—Control devices non-automatic pneumatic of hydraulic

Definitions

  • the invention relates to a control device for a hoist a crane, preferably for a crane with a variable length and luffing boom, with a the hoist drum driving hydraulic motor that with a hydraulic pump that driven by an engine, preferably a diesel engine is a closed hydraulic circuit, and with a Parking brake for the hoist drum.
  • DE-A-3 441 185 shows such a control device for a hoist of a crane.
  • the hydraulic pump and the hydraulic motor all in one closed hydraulic circuit, have a leak, which can be, for example, two to twenty l / min. While this leakage is not particularly noticeable during lifting operation, because the crane operator will always move the control lever that the load is held or at the desired speed is raised or lowered, whereby the crane operator does not notice that with the appropriate control always the inevitable Leakage is taken into account. However, it is in crane operation also required lifting or lowering the load after loosening the parking brake. The smooth recording holding, lifting or lowering the load after releasing the Parking brake would only be possible if that from the hydraulic motor applied holding torque after releasing the parking brake corresponds exactly to the moment of the hoist drum.
  • the object of the invention is a control device of the entry specified type to create after releasing the parking brake a jerk-free holding, lifting or lowering one suspended load.
  • this object is achieved with a control device of the generic type solved in that in the high pressure line of the hydraulic circuit a pressure meter is arranged, the Signals are supplied to a comparison unit that a device provided to determine the torque of the hoist drum whose signals are fed to the comparison unit, and that the comparison unit together with a processing unit the pressure in the high pressure line that of the hydraulic motor to be applied, corresponding to the moment of the hoist drum Moment by increasing or decreasing the Adapts pump power in such a way that after opening the parking brake a smooth holding, lifting or lowering of the load is possible.
  • the luffing angle and the length of the boom can be measured.
  • the corresponding measured values are usually available in the central unit of the crane Available because they have to be processed for overload protection. These values can then also be used with sufficient accuracy determine the pressure in the high pressure line of the Hydraulic circuit must be set to after loosening the parking brake a smooth holding, lifting or lowering operation to be able to resume the load.
  • the deflection of the boom can be in the lower and outer area
  • Vertical angle meter can be arranged. From the measured Luffing angle of the boom and the values of the vertical angle meter, which are the angles of the corresponding sections of the boom to the vertical, the deflection of the boom can be determine very precisely.
  • the deflection of the boom can be done in a further embodiment the invention also from the measured pressure of the hydraulic fluid in the luffing cylinder, the measured luffing angle and determine the line load of the boom. You can do this iterative computational methods may be required, which, however, involve just let ordinary computers cope.
  • the hoist drum with a counter, or an incremental encoder to determine the current winding position of the hoist rope is provided.
  • the values of the incremental encoder are also constantly in the processing unit for determination of the current winch torque entered.
  • the hydraulic pump and the hydraulic motor can be closed Form hydrostatic drive system.
  • this hydrostatic Drive system consist of the pump and the motor expediently from an axial piston pump and from an axial piston motor in swash axis or swash plate design.
  • a Hydraulic motor 2 for example an axial piston motor driven in swash axis or swash plate design.
  • the Output shaft 3 of the hydraulic motor is with the shaft of the hoist drum coupled and carries a brake disc 4, over the the hoist drum 1 can be fixed.
  • the hydraulic motor 2 is with the hydraulic pump 5, which also consists of an axial piston pump exist in swash axis or swash plate construction can, connected by hydraulic lines 6, 7, so that the hydraulic motor 2 and the hydraulic pump 5 a closed Form hydraulic circuit.
  • a pressure meter 8 is arranged, the signals of the signal line 9 of the electronic control unit 10 fed and monitored in this.
  • the hydraulic pump is driven by a diesel engine 11.
  • the shaft of the hoist drum 1 is with an incremental encoder 12 provided, the signals via a signal line 13 constantly the central control unit 10 are supplied so that about a corresponding counter signals are given that the Report the respective hoist rope position to the hoist drum from the straight one the hoist rope 14 runs, or on which this runs.
  • the hydraulic pump 5 and the hydraulic motor 2 are with volume control levers with which they are between the highest swallowing amount and are controllable towards zero. The control of the quantity control lever takes place via control devices 15, 16 by the central Control unit 10.
  • the overload protection is connected to the central control unit 10, which consists of a unit 20, the signal lines Receives 21 signals from the sensors that detect the load state. These are, for example, sensors that measure the pressure of the hydraulic oil in the luffing cylinder, the luffing angle and the length of the boom as well as its deflection. From the sensors generated signals, not only the load state is calculated, the torque of the hoist drum can also be determined from these become.
  • the parking brake is applied 4 These are only resolved when the central Control unit 10 the pressure in the high pressure line 6 to one Pressure has been set at which the hydraulic motor 2 Generated torque that corresponds to the holding torque of the hoist drum, that results from the current load condition.
  • This current load state is determined in the manner described and the determined value is stored in the central control unit 10 compared with the pressure in the high pressure line 6, which before Release the parking brake is adjusted to the engine torque that is necessary for smooth start of load operation.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für ein Hubwerk eines Krans, vorzugsweise für einen Kran mit einem längenveränderlichen und wippbaren Ausleger, mit einem die Hubwerkstrommel antreibenden Hydraulik-Motor, der mit einer Hydraulik-Pumpe, die von einem Motor, vorzugsweise von einem Dieselmotor, angetrieben wird, einen geschlossenen Hydraulik-Kreis bildet, und mit einer Feststellbremse für die Hubwerkstrommel.
DE-A-3 441 185 zeigt eine derartige Steuervorrichtung für ein Hubwerk eines Krans.
Die Hydraulik-Pumpe und der Hydraulik-Motor, die sich in einem geschlossenen Hydraulik-Kreis befinden, weisen eine Leckage auf, die beispielsweise zwei bis zwanzig l/min betragen kann. Während des Hubbetriebes macht sich diese Leckage nicht besonders bemerkbar, weil der Kranführer den Steuerhebel immer so bewegen wird, daß die Last gehalten oder mit der gewünschten Geschwindigkeit gehoben oder gesenkt wird, wobei der Kranführer nicht bemerkt, daß bei der entsprechenden Steuerung stets auch die unvermeidbare Leckage mitberücksichtigt wird. Im Kranbetrieb ist es jedoch auch erforderlich, ein Heben oder Absenken der Last nach dem Lösen der Feststellbremse neu aufzunehmen. Die ruckfreie Aufnahme des Haltens, Hebens oder Absenkens der Last nach dem Lösen der Feststellbremse wäre aber nur möglich, wenn das von dem Hydraulik-Motor aufgebrachte Haltemoment nach dem Lösen der Feststellbremse genau dem Moment der Hubwerkstrommel entspricht. Wird vorübergehend während des Schwebens der Last die Feststellbremse betätigt, entspricht wegen der unvermeidbaren Leckage nach einem Lösen der Feststellbremse der Druck in der Hochdruckleitung des Hydraulik-Kreislaufs nicht mehr genau dem Druck, mit dem der Hydraulik-Motor vor dem Einfallen der Feststellbremse die schwebende Last gehalten hat, so daß das Öffnen der Feststellbremse wegen des aktuellen Drucks in der Hochdruckleitung des Hydraulik-Kreislaufs, der von dem von dem Hydro-Motor benötigten Druck abweicht, ein Ruck unvermeidbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuervorrichtung der eingangs angegeben Art zu schaffen, die nach einem Lösen der Feststellbremse ein ruckfreies Halten, Heben oder Absenken eine schwebenden Last ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Steuervorrichtung der gattungsgemäßen Art dadurch gelöst, daß in der Hochdruckleitung des Hydraulikkreises ein Druckmesser angeordnet ist, dessen Signale einer Vergleichseinheit zugeführt werden, daß eine Einrichtung zur Bestimmung des Moments der Hubwerkstrommel vorgesehen ist, deren Signale der Vergleichseinheit zugeführt werden, und daß die Vergleichseinheit zusammen mit einer Verarbeitungseinheit den Druck in der Hochdruckleitung dem von dem Hydro-Motor aufzubringenden, dem Moment der Hubwerkstrommel entsprechenden Moment durch entsprechende Erhöhung oder Erniedrigung der Pumpenleistung in der Weise anpaßt, daß nach dem Öffnen der Feststellbremse ein ruckfreies Halten, Heben oder Absenken der Last möglich ist. Bei der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung wird also der Druck in der Hochdruckleitung des Hydraulik-Kreislaufs ständig überwacht und die Signale des in der Hochdruckleitung angeordneten Druckmessers werden mit dem Moment der Hubwerkstrommel verglichen, wobei eine beispielsweise aus einem Rechner bestehende Verarbeitungseinheit vorgesehen ist, die vor dem Lösen der Feststellbremse den Druck in der Hochdruckleitung, der proportional zu dem Motormoment ist, dem Moment der Hubwerkswinde anpaßt, so daß nach dem Lösen der Feststellbremse die ruckfreie Aufnahme des Hubbetriebes möglich ist.
Das Erfordernis, den Betrieb mit der schwebenden Last nach einem Lösen der Feststellbremse wieder aufzunehmen, ergibt sich nicht nur, wenn die Feststellbremse bei schwebender Last einfällt, sondern beispielsweise auch dann, wenn bei eingerückter Feststellbremse die auf dem Boden ruhende Last nur durch Wippen des Auslegers aufgenommen und anschließend die Bremse gelöst wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß zur Bestimmung des Moments der Hubwerkstrommel der Druck des Hydraulik-Öls in dem Wippzylinder, der Wippwinkel und die Länge des Auslegers gemessen werden. Die entsprechenden Meßwerte stehen üblicherweise in der Zentraleinheit des Krans zur Verfügung, da sie zur Überlastsicherung verarbeitet werden müssen. Aus diesen Werten läßt sich sodann auch mit genügender Genauigkeit der Druck bestimmen, der in der Hochdruckleitung des Hydraulik-Kreislaufs eingestellt werden muß, um nach dem Lösen der Feststellbremse einen ruckfreien Halte-, Hub- oder Absenkbetrieb der Last wieder aufnehmen zu können.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß zur Bestimmung der wirksamen Länge des Auslegers auch dessen Durchbiegung berücksichtigt wird. Zur Messung der Durchbiegung des Auslegers können in dessen unteren und äußeren Bereich Vertikalwinkelmesser angeordnet sein. Aus dem gemessenen Wippwinkel des Auslegers und den Werten der Vertikalwinkelmesser, die die Winkel der entsprechenden Abschnitte des Auslegers zur Vertikalen angeben, läßt sich die Durchbiegung des Auslegers sehr genau bestimmen.
Die Durchbiegung des Auslegers läßt sich nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auch aus dem gemessenen Druck der Hydraulikflüssigkeit in dem Wippzylinder, dem gemessenen Wippwinkel und der Streckenlast des Auslegers ermitteln. Hierzu können iterative Rechenmethoden erforderlich sein, die sich jedoch mit üblichen Rechnern einfach bewältigen lassen.
Um das Moment der Hubwerkstrommel möglichst genau zu bestimmen, ist es erforderlich, den wirksamen Trommelradius zu kennen, der von der jeweiligen Wickellage abhängig ist, von der das Hubseil gerade abläuft. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist daher vorgesehen, daß die Hubwerkstrommel mit einem Zähler, bzw. einem Inkrementalgeber, zur Bestimmung der aktuellen Wickellage des Hubseils versehen ist. Die Werte des Inkrementalgebers werden ständig ebenfalls in die Verarbeitungseinheit zur Ermittlung des aktuellen Windenmoments eingegeben.
Die Hydraulik-Pumpe und der Hydraulik-Motor können ein geschlossenes hydrostatisches Antriebssystem bilden. In diesem hydrostatischen Antriebssystem bestehen die Pumpe und der Motor zweckmäßigerweise aus einer Axialkolbenpumpe und aus einem Axialkolbenmotor in Schrägachsen- oder Schrägscheibenbauweise.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung, in deren einziger Figur ein Antrieb der Hubwerkstrommel schematisch dargestellt ist, näher erläutert.
Die beispielsweise auf dem Oberwagen eines Fahrzeugskran mit Teleskopausleger gelagerte Hubwerkstrommel 1 wird von einem steuerbaren Hydraulik-Motor 2, beispielsweise einem Axialkolbenmotor in Schrägachsen- oder Schrägscheibenbauweise angetrieben. Die Abtriebswelle 3 des Hydraulik-Motors ist mit der Welle der Hubwerkstrommel gekuppelt und trägt eine Bremsscheibe 4, über die die Hubwerkstrommel 1 festsetzbar ist. Der Hydraulik-Motor 2 ist mit der Hydraulik-Pumpe 5, die ebenfalls aus einer Axialkolbenpumpe in Schrägachsen- oder Schrägscheibenbauweise bestehen kann, durch Hydraulik-Leitungen 6, 7 verbunden, so daß der Hydraulik-Motor 2 und die Hydraulik-Pumpe 5 einen geschlossenen Hydraulik-Kreis bilden. In der Hochdruckleitung 6 des HydraulikKreises ist ein Druckmesser 8 angeordnet, dessen Signale über die Signalleitung 9 ständig der elektronischen Steuereinheit 10 zugeführt und in dieser überwacht werden.
Die Hydro-Pumpe wird von einem Dieselmotor 11 angetrieben.
Die Welle der Hubwerkstrommel 1 ist mit einem Inkrementalgeber 12 versehen, dessen Signale über eine Signalleitung 13 ständig der zentralen Steuereinheit 10 zugeführt werden, so daß über einen entsprechenden Zähler Signale abgegeben werden, die die jeweilige Hubseillage der Hubwerkstrommel melden, von der gerade das Hubwerksseil 14 abläuft, bzw. auf welche dieses aufläuft. Die Hydro-Pumpe 5 und der Hydro-Motor 2 sind mit Mengenstellhebeln versehen, mit denen diese zwischen der höchsten Schluckmenge und gegen Null steuerbar sind. Die Ansteuerung der Mengenstellhebel erfolgt über Ansteuereinrichtungen 15, 16 durch die zentrale Steuereinheit 10.
Mit der zentralen Steuereinheit 10 ist die Überlastsicherung verbunden, die aus einer Einheit 20 besteht, die über Signalleitungen 21 Signale von den Lastzustand erfassenden Sensoren erhält. Dies sind beispielsweise Meßfühler, die den Druck des Hydrauliköls in dem Wippzylinder, den Wippwinkel und die Länge des Auslegers sowie dessen Durchbiegung erfassen. Aus den von den Meßfühlern erzeugten Signalen wird nicht nur der Lastzustand errechnet, aus diesen kann auch das Moment der Hubwerkstrommel ermittelt werden.
Während des Kranbetriebes wird nach einem Einfallen der Feststellbremse 4 diese erst wieder gelöst, wenn über die zentrale Steuereinheit 10 der Druck in der Hochdruckleitung 6 auf einen Druck eingestellt worden ist, bei dem der Hydraulik-Motor 2 ein Moment erzeugt, das dem Haltemoment der Hubwerkstrommel entspricht, das sich aus dem aktuellen Lastzustand ergibt. Dieser aktuelle Lastzustand wird in der beschriebenen Weise ermittelt und der ermittelte Wert wird in der zentralen Steuereinheit 10 mit dem Druck in der Hochdruckleitung 6 verglichen, der vor dem Lösen der Feststellbremse dem Motormoment angeglichen wird, das zur ruckfreien Aufnahme des Lastbetriebes erforderlich ist.

Claims (7)

  1. Steuervorrichtung für ein Hubwerk eines Krans mit einem Ausleger, vorzugsweise für einen Kran mit einem längenveränderlichen und wippbaren Ausleger,
    mit einem die Hubwerkstrommel (1) antreibenden Hydraulik-Motor (2), der mit einer Hydraulik-Pumpe (5), die von einem Motor (11), vorzugsweise von einem Dieselmotor, angetrieben wird, einen geschlossenen Hydraulik-Kreis bildet, und
    mit einer Feststellbremse (4) für die Hubwerkstrommel (1),
    dadurch gekennzeichnet, daß in der Hochdruckleitung (6) des Hydraulikkreises ein Druckmesser (8) angeordnet ist, dessen Signale einer Vergleichseinheit (10) zugeführt werden,
    daß eine Einrichtung zur Bestimmung des Moments der Hubwerkstrommel vorgesehen ist, deren Signale (21) der Vergleichseinheit (10) zugeführt werden, und
    daß die Vergleichseinheit (10) zusammen mit einer Verarbeitungseinheit der Steuereinheit den Druck in der Hochdruckleitung dem von dem Hydro-Motor (2) aufzubringenden, dem Moment der Hubwerkstrommel (1) entsprechenden Moment durch entsprechende Erhöhung oder Erniedrigung der Pumpenleistung in der Weise anpaßt, daß nach dem Öffnen der Feststellbremse (4) ein ruckfreies Halten, Heben oder Absenken der Last möglich ist.
  2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des Moments der Hubwerkstrommel (1) der Druck des Hydraulik-Öls in dem Wippzylinder, der Wippzylinderwinkel und die Länge des Auslegers gemessen werden.
  3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der wirksamen Länge des Auslegers dessen Durchbiegung gemessen wird.
  4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Durchbiegung des Auslegers in dessen unterem und dessen äußerem Bereich Vertikalwinkelmesser angeordnet sind.
  5. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbiegung des Auslegers aus dem gemessenen Druck der Hydraulik-Flüssigkeit in dem Wippzylinder, dem gemessenen Wippwinkel und der Streckenlast des Auslegers ermittelt wird.
  6. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubwerkswinde mit einem Zähler bzw. Inkrementalgeber (12) zur Bestimmung der aktuellen Wickellage des Hubseils (14) versehen ist.
  7. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydro-Pumpe (5) und der Hydro-Motor (2) ein geschlossenes hydrostatisches Antriebssystem bilden.
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