EP2377805A1 - Method for operating a winding drum and winding drum - Google Patents
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- the drive shown is integrated into the hydraulics, in particular a mobile crane.
- the solenoid Y of the directional valve VW and the pressure switch DS are to be integrated into the crane control.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Wickeltrommel, insbesondere bei TeleskopausLegern von Kranen gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Wickeltrommel insbesondere für Krane gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 9.The invention relates to a method for operating a winding drum, in particular in the case of telescopic launches of cranes according to the features of
Wickeltrommel, insbesondere wie sie bei Mobilkranen zum Einsatz kommen, haben die Aufgabe, Leitungen, insbesondere Hydraulikschlauchleitungen spiralig wickelnd aufzunehmen. Mit zunehmender Baugröße der Mobilkrane hinsichtlich der Auslegerlänge stoßen Spiralfedern, die bislang zur Erzeugung eines Drehmomentes an der Wickeltrommel zur Straffung der Leitung bei der Auf- bzw. der Abwickelung verwendet wurden, aus konstruktiven Gründen an ihre Grenzen. Spiralfedern lassen sich ab einer bestimmten Größe zudem schwer händeln und stellen ein großes Gefahrenpotential für den Menschen dar. Grundsätzlich wäre es denkbar, Elektromotoren für derartige Wickeltrommeln einzusetzen. Bei Mobilkränen würden solche Elektromotoren jedoch zusätzliche Schaltschränke erforderlich machen, die zusätzlichen Bauraum und zusätzliches Gewicht erzeugen und somit zu einer Verteuerung beitragen.Winding drum, in particular as they are used in mobile cranes, have the task of spirally receiving lines, in particular hydraulic hose lines winding. With increasing size of the mobile cranes with respect to the boom length coil springs that were previously used to generate a torque on the winding drum to streamline the line in the up or the unwinding, for design reasons to their limits. Spiral springs can also be difficult to handle from a certain size and represent a major hazard for humans dar. Basically, it would be conceivable to use electric motors for such winding drums. In mobile cranes, however, such electric motors would require additional cabinets, the additional ones Create space and additional weight and thus contribute to an increase in price.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Wickeltrommel, das insbesondere geeignet für den Einsatz bei einem Mobilkran ist, aufzuzeigen für spiralische Wickeltrommeln größerer Wickellängen und Wickeldurchmesser, die nicht mehr mittels eines Spiralfederantriebs angetrieben werden können. Ferner soll eine Wickeltrommel zur Durchführung des Verfahrens aufgezeigt werden.On this basis, the invention is based on the object, a method for operating a winding drum, which is particularly suitable for use in a mobile crane, show for spiral winding drums larger winding lengths and winding diameter, which can not be driven by a spiral spring drive. Furthermore, a winding drum to carry out the method will be shown.
Der verfahrensmäßige Teil dieser Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine erfindungsgemäße Wickeltrommel ist Gegenstand des Patentanspruchs 9.The procedural part of this object is achieved by a method having the features of
Die jeweils abhängigen Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.The respective dependent claims relate to advantageous developments.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Wickeltrommel, insbesondere für Ausleger von Kranen, insbesondere von Mobilkranen, wird eine auf- und abzuwickelnde Leitung spiralförmig aufgewickelt. Bei der Leitung handelt es sich insbesondere um eine Doppelschlauchleitung für Hydrauliköl.In the method according to the invention for operating a winding drum, in particular for jibs of cranes, in particular of mobile cranes, a line wound up and unwound is spirally wound up. The line is in particular a double hose line for hydraulic oil.
Das Besondere bei der Erfindung ist, dass die definierte Straffung, die zum kontrollierten Auf- und Abwickeln der Leitung erforderlich ist, nicht mittels eines E-Motors oder einer mechanischen Spiralfeder erzeugt wird, sondern über eine spezielle Hydraulikschaltung unter Verwendung eines Hydraulikmotors.The special feature of the invention is that the defined tightening, which is required for the controlled winding and unwinding of the line is not generated by an electric motor or a mechanical coil spring, but via a special hydraulic circuit using a hydraulic motor.
Der Hydraulikmotor, durch seine Konstruktion für den Reversierbetrieb geeignet, erzeugt an der Welle der Wickeltrommel ein nahezu konstantes Drehmoment in Aufwickelrichtung. Die Versorgung und die Ansteuerung des Hydraulikmotors erfolgt über einen Steuerblock, der mehrere steuerungstechnische Mittel enthält. Jeweils in einer Zuflussleitung und einer Rückflussleitung des Hydraulikmotors sind hydraulische Druckregelventile angeordnet. Über diese beiden Druckregelventile wird eine definierte Druckdifferenz zwischen der Zuflussleitung und der Rückflussleitung des Hydromotors, die proportional dem Drehmoment an der Wickeltrommel ist, eingestellt. Es handelt sich also um ein eingespanntes System aus Hoch- und Niederdruckseite, über welche die Aufwickelrichtung definiert wird. Der Druck auf der Niederdruckseite sollte zwischen 5 und 10 bar liegen und dient lediglich einer leichten ablaufseitigen Vorspannung für einen ruhigen Lauf des Hydromotores beim Aufwickeln.The hydraulic motor, due to its construction suitable for reversing operation, generates a nearly constant torque in the winding direction on the shaft of the winding drum. The supply and the control of the hydraulic motor via a control block containing a plurality of control means. In each case in an inflow line and a return line of the hydraulic motor hydraulic pressure control valves are arranged. These two pressure control valves, a defined pressure difference between the inflow pipe and the return line of the hydraulic motor, which is proportional to the torque at the winding drum, set. So it is a clamped system of high and low pressure side, over which the winding direction is defined. The pressure on the low pressure side should be between 5 and 10 bar and serves only a slight outflow bias for a smooth running of the hydraulic motor during winding.
Diese Konfiguration macht auch ein schnelles Reversieren möglich. Die Druckdifferenz wird so groß gewählt, dass sich in allen Betriebsfällen eine definierte Straffung der auf- bzw. abzuwickelnden Leitung ergibt.This configuration also makes fast reversing possible. The pressure difference is chosen so large that there is a defined tightening of the up or unwinding line in all operating cases.
Der Hydromotor arbeitet in Aufwickelrichtung stets als Motor und erfährt eine Speisung über den Steuerblock und die Druckleitung. In Abzugsrichtung wird der Hydromotor gegen die Aufwickelrichtung bewegt. Er geht somit in den generatorischen Betrieb. Dabei wird das Öl über den Steuerblock zurück in den Tank gedrückt.The hydraulic motor works in the winding always as a motor and undergoes a supply via the control block and the pressure line. In the withdrawal direction, the hydraulic motor is moved against the winding direction. He is thus in the generator mode. The oil is pushed back into the tank via the control block.
Erfindungsgemäß ist die Wickeltrommel weiterhin mit mehreren sicherheitstechnischen Mitteln ausgerüstet, die Havariesitutionen vorbeugen.According to the invention, the winding drum is further equipped with several safety devices that prevent accidental damage.
Bei Ausfall des Arbeitsdruckes am Anschluß des Steuerblockes würde die Wickelfunktion der Wickeltrommel nicht mehr gewährleistet sein. Um das unkontrollierte Abwickeln der Schlauchleitung zu verhindern, ist der Hydromotor als Bremsmotor ausgeführt. In Verbindung mit einem Druckschalter, welcher den Ausfall des Arbeitsdruckes sowie den Zustand des Druckes in der Bremsleitung signalisiert, und einem elektromagnetischen Wegeventil ist die hydraulisch steuerbare Bremse zuschaltbar. Außerdem ist mittels Druckschalter die Teleskopierbewegung des Kranes steuerbar, d. h. im Havariefall wird die Teleskopierbewegung sofort gestoppt.In case of failure of the working pressure at the connection of the control block, the winding function of the winding drum would no longer be guaranteed. To prevent the uncontrolled unwinding of the hose, the hydraulic motor is designed as a brake motor. In conjunction with a pressure switch, which signals the failure of the working pressure and the state of the pressure in the brake line, and an electromagnetic directional control valve, the hydraulically controllable brake can be activated. In addition, the Teleskopierbewegung the crane is controlled by means of pressure switch, d. H. in the event of an accident, the telescoping movement is stopped immediately.
Da das Bremssystem von Hydromotoren nicht für ein betriebsmäßiges Durchdrehen bei eingefallener Bremse geeignet ist sowie das fest eingestellte Haltemoment der Bremse meist viel höher liegt als das maximal eingestellte Betriebsmoment, ist die Trommel an geeigneter Stelle mit einer Rutschkupplung ausgerüstet, die auf ein definiertes Drehmoment etwas oberhalb des Betriebsmomentes (entsprechend Druckdifferenz) eingestellt ist. Dies sichert den im praktischen Betrieb denkbaren Fall, dass bei ausgefallener oder abgeschalteter Hydraulik (also keine Druckölversorgung am Steuerblock) oder aus Havariegründen eingefallener Bremse austeleskopiert wird und verhindert somit einen Abriß der Leitung. Beispielsweise wird die Rutschkupplung so eingestellt, dass sie bei einem Drehmoment von 200 Nm durchrutscht, wobei im normalen Betrieb ein Drehmoment von 80 Nm vom Hydromotor über die Rutschkupplung übertragen wird.Since the braking system of hydraulic motors is not suitable for an operational spin when the brake is engaged and the fixed holding torque of the brake is usually much higher than the maximum operating torque set, the drum is equipped at a suitable point with a slip clutch, the torque to a certain above the operating torque (corresponding to pressure difference) is set. This ensures the conceivable in practical operation case that is ausgeteleskopiert in case of failed or switched off hydraulics (ie no pressure oil supply to the control block) or accident reasons sunken brake and thus prevents a break in the line. For example, the slip clutch is adjusted so that it slips at a torque of 200 Nm, with a torque of 80 Nm is transmitted from the hydraulic motor via the slip clutch in normal operation.
Die vorgesehenen Mittel zur Bremsung der Wickeltrommel ermöglichen Energieeinsparung, indem die hydraulische Versorgung abschaltbar ist, wenn nicht teleskopiert wird. Um die Straffung der Schlauchleitung trotz Ab- bzw. Zuschaltung des Arbeitsdruckes stets zu gewährleisten, ist steuerungstechnisch am Kran Vorsorge zu treffen. So muß stets vor dem Abschalten erst die Bremse wirken (Rückmeldung über Druckschalter) und vor dem Zuschalten und dem Öffnen der Bremse der Arbeitsdruck anleger. Es kann dann die Freigabe zum Teleskopieren erfolgen, wenn der Druckschalter das Lösen der Bremse zurückgemeldet hat.The proposed means for braking the winding drum allow energy savings by the hydraulic supply is switched off when not telescoped. In order to always ensure the tightening of the hose line despite disconnection or connection of the working pressure, precautionary measures must be taken at the crane. So must always before switching off only the brake act (feedback via pressure switch) and before switching on and opening the brake of the working pressure feeder. It can then be released for telescoping when the pressure switch has reported the release of the brake.
Bei dem Hydraulikmotor handelt es sich insbesondere um einen Langsamläufer, der nach dem Gerotor-Prinzip arbeitet und zusätzlich über ein Getriebe, insbesondere ein Kegelradgetriebe, mit der Wickeltrommel bzw. deren Antriebsachse gekoppelt ist. Vorzugsweise befindet sich zwischen dem Hydraulikmotor und dem Getriebe eine mechanische Rutschkupplung.The hydraulic motor is, in particular, a low-speed rotor which operates according to the gerotor principle and is additionally coupled via a gear, in particular a bevel gear, to the winding drum or its drive axle. Preferably, there is a mechanical slip clutch between the hydraulic motor and the transmission.
Die Drehzahl der Wickeltrommel hängt von der Teleskopiergeschwindigkeit sowie dem Wickeldurchmesser der Schlauchleitung auf der Trommel ab.The speed of the winding drum depends on the Teleskopiergeschwindigkeit and the winding diameter of the hose on the drum.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel soll die Teleskopiergeschwindigkeit 18 m/min betragen und die maximal auftretende Motordrehzahl ca. 15 U/min.In a preferred embodiment, the telescoping speed should be 18 m / min and the maximum occurring engine speed should be about 15 rpm.
Bei einer vorgegebenen erforderlichen Zugkraft zur Straffung der hydraulischen Doppelschlauchleitung, die über das Motordrehmoment aufgebaut werden muss, kann eine solche Anordnung durch einen Hydromotor mit einem Fördervolumen von 80 cm3/U angetrieben werden, Der minimale Bremslösdruck solcher Hydromotore ist mit 21 bar angegeben. Der maximale Betriebsdruck sollte mit Rücksicht auf die Druckbelastbarkeit des Hydromotors inklusiv der Bremse nicht höher als 150 bar liegen. Stehen nur höhere Drücke zur Verfügung, ist ein Druckminderventil vorzusehen.At a given required traction to streamline the hydraulic double hose, which must be built on the engine torque, such an arrangement by a hydraulic motor with a Delivery volume of 80 cm 3 / U are driven, The minimum brake release pressure of such hydraulic motors is given as 21 bar. The maximum operating pressure should not be higher than 150 bar, taking into account the pressure capacity of the hydraulic motor including the brake. If only higher pressures are available, a pressure reducing valve should be provided.
Ein weiterer Verfahrensschritt ist, dass das elektromagnetisch betätigte Wegeventil bei Einleitung eines Wickelvorgangs zeitlich nach der Druckbeaufschlagung des Hydraulikmotors angeschaltet wird, um die Bremse zu lösen. Der zeitliche Abstand kann zum Beispiel 1 bis 3 Sek., insbesondere 2 Sek. betragen. Der Elektromagnet des Wegeventiles ist zum Beispiel mit der Kransteuerung so zu koppeln, dass im Falle einer Teleskopierbewegung am Kran und demzufolge die Leitung auf- oder abgewickelt werden muss, auch die Bremse gelöst wird, allerdings mit einer geringen Zeitverzögerung, damit eine gleichbleibende Straffung der auf- und abzuwickelnden Leitung gewährleistet ist.Another method step is that the solenoid-operated directional control valve is switched on initiation of a winding process after the pressurization of the hydraulic motor to release the brake. The time interval may be, for example, 1 to 3 seconds, in particular 2 seconds. The solenoid of the directional control valve is to be coupled with the crane control, for example, so that in the case of a Teleskopierbewegung on the crane and consequently the line up or unwound, the brake is released, but with a small time delay, thus a constant tightening of - And unwinding line is guaranteed.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1- eine Seitenansicht einer Wickeltrommel;
Figur 2- eine Seitenansicht einer weiteren Wickeltrommel und
- Figur 3
- einen Hydraulikplan für die Wickeltrommel der
.Figur 1 undFigur 2
- FIG. 1
- a side view of a winding drum;
- FIG. 2
- a side view of another winding drum and
- FIG. 3
- a hydraulic plan for the winding drum of
FIG. 1 and FIG. 2 ,
Die Wickeltrommel 1 in
In
Das Prinzip der Steuerung wird nachfolgend in
Als weiteres Element im Steuerblock 4 ist ein Wegeventil VW vorgesehen, das über einen Elektromagneten Y betätigbar ist. Das Wegeventil VW ist einer Bremse Z zugeordnet, die im unbelasteten Zustand auf die Antriebswelle des Hydromotors M wirkt und diese bzw. die Wickeltrommel 1 blockiert. Wird der Elektromagnet Y betätigt, dann liegt ein Druck an der Bremse Z an. Die Bremse Z wird gelöst und die Antriebswelle kann sich drehen.As a further element in the control block 4, a directional control valve VW is provided which can be actuated via an electromagnet Y. The directional control valve VW is associated with a brake Z, which acts in the unloaded state on the drive shaft of the hydraulic motor M and this or the winding
Zusätzlich ist ein Druckschalter DS im Steuerblock 4 in der Leitung zwischen der Bremse Z und dem Wegeventil VW integriert, welcher den Betriebsdruck überwacht, der bei 10 bis 20 bar über dem an dem Druckregelventil DR1 liegenden Druck liegt sowie Zustandssignale über die Bremse Z am Hydromotor M an die Kransteuerung ausgibt.In addition, a pressure switch DS is integrated in the control block 4 in the line between the brake Z and the directional control valve VW, which monitors the operating pressure which is 10 to 20 bar above the pressure applied to the pressure control valve DR1 and condition signals via the brake Z to the hydraulic motor M. to the crane control system.
Der dargestellte Antrieb ist in die Hydraulik insbesondere eines Mobilkrans eingebunden. Der Elektromagnet Y des Wegeventils VW und der Druckschalter DS sind in die Kransteuerung zu integrieren.The drive shown is integrated into the hydraulics, in particular a mobile crane. The solenoid Y of the directional valve VW and the pressure switch DS are to be integrated into the crane control.
Der kompakte und anschlussfertige und hydraulische Steuerblock ist an einer geeigneten Stelle des Kranauslegers in der Nähe der Wickeltrommel 1 zu montieren und gemäß des hier schematisch dargestellten Hydraulik-Funktionsschaltplans mit dem Hydromotor M (Anschlüsse A, B, Z, L) bzw. der vorhandenen Kranhydraulik (Anschlüsse P, T, L) zu verbinden.The compact and ready-to-connect and hydraulic control block is to be mounted at a suitable point of the crane jib in the vicinity of the winding
Die Hydraulikventile im Steuerblock 4 können als Einschraubventile ausgeführt sein. Für die Grundeinstellung bzw. die Überprüfung der Druckregelventile sind die Messanschlüsse MA, MB vorgesehen.The hydraulic valves in the control block 4 can be designed as Einschraubventile. The measuring connections MA, MB are provided for the basic setting or the checking of the pressure regulating valves.
Es sind folgende Steuerungsszenarien denkbar:The following control scenarios are conceivable:
Bei Ausfall des Arbeitsdruckes in der Leitung P muss die Bremse Z des Motores M wirksam werden. Das heißt, der Elektromagnet Y des Wegeventils VW wird stromlos geschaltet, die Kranbewegung befindet sich im Stillstand.In case of failure of the working pressure in the line P, the brake Z of the motor M must be effective. That is, the solenoid Y of the directional control valve VW is de-energized, the crane movement is at a standstill.
Bei gezielter Stillsetzung des Krans wird vor Abschaltung der zentralen Kranhydraulik ebenfalls die Motorbremse Z aktiviert. Das heißt, der Elektromagnet Y des Wegeventils VW wird stromlos geschaltet.If the crane is shut down in a targeted manner, the engine brake Z is also activated before the central crane hydraulics are switched off. That is, the solenoid Y of the directional control valve VW is de-energized.
Bei der Inbetriebsetzung des Krans wird nach Zuschaltung der Kranhydraulik mit einer Zeitverzögerung von ca. 2 Sek. die Bremse M gelöst, das heißt derWhen the crane is put into operation, the brake M is released after connecting the crane hydraulics with a time delay of approx. 2 sec
Elektromagnet Y des Wegeventils VW wird angesteuert. Dies erfolgt über die Steuerspannung des Krans.Electromagnet Y of the directional control valve VW is activated. This is done via the control voltage of the crane.
Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist es möglich, das erforderliche Drehmoment an der Wickeltrommel mittels eines leichten und platzsparenden Hydromotors zu realisieren, wobei durch die gezielte Einstellung der Druckregelventile DR1, DR2 ein die Straffung der Leitung gewährleistendes Drehmoment an der Wickeltrommel 1 erzeugt wird. Die Einstellung der Motorleitungsdrücke erfolgt bei stillstehender Wickeltrommel 1 mittels der Druckregelventile DR1, DR2, wobei die Überprüfung der Drücke mittels der Messanschlüsse MA, MB erfolgt. Grundsätzlich ist zuerst der Gegendruck für den Hydromotor an der Motorleitung B auf ca. 5 bis 10 bar einzustellen. Anschließend wird der Arbeitsdruck an der Motorleitung A mittels des Druckregelventils DR1 so hoch eingestellt, bis die erforderliche Straffung der Schlauchleitung gerade gewährleistet ist.With the embodiment according to the invention, it is possible to realize the required torque on the winding drum by means of a light and space-saving hydraulic motor, wherein the tightening of the line ensuring torque on the winding
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