EP3452400A1 - Ausgleichsvorrichtung zum beibehalten von vorgebbaren soll-positionen einer handhabbaren last - Google Patents

Ausgleichsvorrichtung zum beibehalten von vorgebbaren soll-positionen einer handhabbaren last

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EP3452400A1
EP3452400A1 EP17712922.8A EP17712922A EP3452400A1 EP 3452400 A1 EP3452400 A1 EP 3452400A1 EP 17712922 A EP17712922 A EP 17712922A EP 3452400 A1 EP3452400 A1 EP 3452400A1
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EP
European Patent Office
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actuator
drive
load
pressure
hydraulic motor
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EP17712922.8A
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EP3452400B1 (de
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Arthur RONDEEL
Laurens Hermannes Petrus EZENDAM
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Hycom BV
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Hycom BV
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Publication date
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    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/02—Devices for facilitating retrieval of floating objects, e.g. for recovering crafts from water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/18—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes specially adapted for use in particular purposes
    • B66C23/36—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes specially adapted for use in particular purposes mounted on road or rail vehicles; Manually-movable jib-cranes for use in workshops; Floating cranes
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    • B66D1/525—Control devices automatic for varying rope or cable tension, e.g. when recovering craft from water electrical

Definitions

  • the invention relates to a regenerative compensating device for maintaining predefinable desired positions of a rope handled by means of a lifting and attached to a rope load that changes due to interference their respective predetermined desired position unintentionally in a deviating actual position, consisting of at least one Sensor device for direct or indirect detection of the respective actual position of the load; a rotary drive for the specification of an effective rope length of Seilhebezeuges; and at least one control device which, after detecting the respective actual position of the load, changes the effective cable length until the load again assumes its predefinable desired position.
  • Fig. 1 Such a solution of the prior art is partially shown in Fig. 1 in principle.
  • the compensation devices in question here are preferably used where a load lifting or lowering operation of a load attached to a load rope is to be carried out by means of a conventional rope hoist.
  • the pertinent load or material transport is naturally exposed to interference, as may arise, for example, from increased wind loads, increased waves or other interference such as bumps or the like, during operation of the respective hoist, in addition to a stationary installation, for example as part of a port crane , as well Machine part of a movable machine or as part of a transport ship is regularly moved.
  • the respective hoisting hoist is equipped with a winch of conventional design, which has a rotatable drive for winding and unwinding of the rope a controllable in reversing electric or hydraulic motor. If it comes to a superposition of the described conventional lifting operation along predetermined target positions of the load due to the interference described above, for example, because a equipped with the cable hoist transport ship is exposed to a more or less strong swell, would without the known balancing device via the rope
  • the load attached to the hoisting hoist in each case follows the swell quickly, taking actual positions deviating from the setpoint positions, and could, for example, be damaged when settling on a solid ground, such as a quay wall or the seabed.
  • the effective cable length is shortened or lengthened by means of the compensating device, as required in the form of a hydraulic working cylinder, on whose free piston rod end a guide roller is rotatably guided, over which the cable from the winch Coming goes.
  • the piston rod unit By extending or retracting the piston rod unit, the effective cable length can be extended or shortened, so that a compensation of the described disturbing influences is possible.
  • the rope is exposed to increased frictional wear at least in the area of the movement roller, which is moving for the compensation process, about which the rope is deflected. Since a large amount of time is required for the respective balancing on and off operation of the working cylinder controlled by its hydraulic system, also due to the large quantities of fluid to be moved, the known solution is not suitable for promptly performing balancing operations on the effective cable length. and functional safety as well as the position accuracy impaired. Due to the dimensions and the operating weight and the mode of operation, the known compensating device is basically suitable only for use in large equipment. Existing systems or machine parts can not be retrofitted with such a compensation device at reasonable cost. Based on this prior art, the present invention seeks to provide a contrast improved compensation device, with which can be avoided the disadvantages described above.
  • the respective rotary drive is at least partially controllable by at least one hydraulic motor with opposite directions of rotation, which is fluid-leading connected to an actuating device, the formation of a drive member for the respective hydraulic motor at least two separate pressure chambers having with different pressure levels during operation and which is actuated by the control device, a modern hydraulic motor drive concept for the extent directly drivable winch of Seilhebezeuges is shown with small amounts of moving application or drive fluid, compared to the drive concepts with hydraulic cylinders, such as they are known in the art, has a better efficiency and dynamics.
  • the respective hydraulic motor does not have any independent cable guide, for example using the said guide roller on the working cylinder, but rather acts directly on the rotary drive of the cable winch of the cable hoist, for example by means of a hydraulic coupling, or completely forms its drive module, a gentle cable guide can be used realize only about the already needed winch. By a correspondingly large diameter wind rope friction can also be reduced in order to minimize such wear phenomena, especially on the rope.
  • the hydraulic motor is directly controllable via the respective pressure chambers of the actuator and due to its direct coupling with the winch, the required balancing operations on the rope can be make delay, which increases the operational and functional safety and position accuracy of the balancing device according to the invention.
  • the drive part of the actuating device can be actuated by means of at least one actuator.
  • the at least two mutually separated pressure chambers of the actuating device are respectively fluidly connected to the respective hydraulic motor such that the one or the other pressure chamber serves to drive the respective hydraulic motor in one or the other direction of rotation, and that each of the drive of the respective Hydromotors except pressure chamber receives the displaced in its drive fluid for a subsequent dispensing operation.
  • the functional division of the actuator into a drive part for the drive of the hydraulic motor and an actuator for driving the drive part allows the use of various technical solutions for the design and layout of the actuator.
  • this in addition to a preferred embodiment of the actuator in the manner of a hydraulically actuable working cylinder, this can also be formed by an electric or hydraulic motor which actuates a spindle drive.
  • control device has at least one valve device, which can be acted upon by a supply pressure of a supply unit to actuate the actuator in opposite directions of movement.
  • the fluidic admission makes it possible in the manner of a hybrid Draulic working cylinder trained actuator a quick change of direction when driving the drive part of the actuator.
  • the sensor device has at least one gyro and / or inertia-based sensor and / or a satellite-supported navigation device.
  • sensors and devices are available relatively inexpensively and yet work sufficiently precisely to be able to reliably determine the respective load position.
  • sensor devices are also already present on site, for example on board a transport ship, in order to monitor its position and position so that these can additionally be used for determining the position of the load attached to the cable relative to the respective means of transport.
  • the drive part and the actuator each have at least one guided in a common housing of the actuator piston, and that the respective adjacent piston via a coupling device in operative connection with each other.
  • a spatially separated arrangement of the drive part of the actuating device for driving the hydraulic motor of the actuator for actuating and driving this drive part which may be, for example, via a hydraulic coupling device in operative connection with each other, but these can preferably summarized in a common actuator housing in a space-saving manner be housed.
  • the coupling is then preferably mechanically via a common piston rod unit.
  • both the drive part and the actuator of the actuating device are designed in the manner of a hydraulically acting working cylinder, which allows a cost-effective and functionally reliable realization of the compensation device.
  • the individual pistons of the piston rod unit preferably with the same outside diameter, subdivide the housing of the actuating device into at least four pressure chambers with at least partially varying pressure levels and volumes and are assigned directly to the drive part and the actuator.
  • an additional pressure chamber of the actuator by means of an energy storage, such as a hydraulic accumulator, biased and thus endeavor to move the drive member with the actuator in a predetermined displacement direction and to provide a force balance on the drive part.
  • an energy storage such as a hydraulic accumulator
  • An advantage of the drive with a rotary winch is the ability to put together one or more Versteilmotoren to a drive unit in order to achieve the required stroke volume in operation. This also creates the possibility of approximating the required load pressure difference to the pressure present in the accumulator, which leads to an increase in the overall efficiency with minimization of the required actuator output.
  • a fixed optimum accumulator pressure can be preselected so far and at high loads, the entire stroke volume of the respective rotatory drive is up-regulated; at low loads, however, downshifted, preferably always such that the load pressure can approach the accumulator pressure equalization.
  • This has the advantage that it is not necessary to correct the accumulator pressure during the working process in the event of imminent load changes, for example due to the mass of the outgoing slopes or if buoyancy occurs as soon as the attached load cuts through the water level.
  • the installed storage energy can always be fully utilized. For smaller loads you need smaller rotary displacement and can then achieve more compensated revolutions on the winches with the same storage volume. In this way, smaller loads can be corrected over longer travel distances.
  • the respective one pressure chamber of the actuating device in a kind of high-pressure mode and at least one respective other pressure chamber of the drive part is operated in contrast in a low-pressure mode.
  • the working pressure with regard to the low-pressure mode can increase significantly and the high-pressure mode correspondingly reduces, the subdivision in particular facilitates the lifting of the load by means of the cable hoist, since in this way an increased drive torque is made available.
  • the pressure chamber, which is operated mainly in the low pressure mode preferably permanently connected to a low-pressure accumulator. In this way, the amount of fluid used for use and the pressure for the pressure chambers of the actuating device can be corrected, so that the hydraulic components for the cable winch drive can be supplied with sufficient fluid even during the dynamic reversing operation.
  • the actuating device has a position detection device with which the position of the actuator and / or the drive part can be detected, and in that the control device controls the respective actuator taking into account this position by means of a computer unit. Because the position of the piston rod unit of the actuating device can be detected by means of the detection device, the control device and assigned computing unit can promptly record the actual position of the piston rod unit and control it for a control process for correcting the load-actual position in the direction of the respective predetermined load. Use target position.
  • the respective hydraulic motor can be driven or braked in the two opposite directions of rotation, superimposed on the pressurization of the respective pressure chamber of the drive part by a hydraulic drive and brake unit.
  • a hydraulic drive and brake unit of the predominant load lifting and Lastabsetzvorgang by means of winch feasible, and then additionally existing hydraulic motor is used exclusively to make the necessary compensation operations to comply with the load target position.
  • the hydraulic motor can be dimensioned correspondingly small and requires only small amounts of fluid for the compensation reversing operation of the winch. It follows that then also the Betuschistsseinrich- device with its drive part and their pressure chambers with different Pressure levels only need to provide low fluid feed levels in order to take effect. To operate balancing hydraulic motor.
  • the rope hoist can be arranged in a stationary manner, in particular be part of a port crane system, or it is part of an installation site exposed to the disturbing influences, in particular a buoyant, floatable transport means, in particular in the form of a ship or a conveyor platform.
  • the compensation device can be used for vehicles that have a cable hoist of at least comparable design, such as movable Häkrä- ne, rope-operated forklift or other lifting equipment.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a compensation device of
  • FIG. 2 shows a compensating device according to the invention as part of a
  • Lifting device on a transport ship wherein parts of the device are shown in the form of a hydraulic circuit diagram.
  • FIG. 1 shows a prior art compensating device 100 in a section. This is usually arranged in a cable hoist 102 between a winch 104 and a load 106 to be lifted.
  • the compensation device 100 has a piston-cylinder unit 108, in which at a free end 1 10 of the piston rod 1 12 a guide roller 1 14 is attached.
  • the cable 1 16 can be deflected up or down by an amount determined by the extension stroke of the piston rod 1 12.
  • pulleys 1 18 for the rope 1 16 are arranged.
  • By a suitable control of the piston-cylinder unit 108 can be reduced by extending the piston rod 1 12, the effective length of the rope 1 16 after the balancing device 100 and extended by retracting again. In this way, it is possible to compensate for any interference that can occur due to wind loads or waves to a limited extent at a relatively high equipment and control effort and with appropriate wear of the rope 1 16.
  • FIG. 2 shows a comparatively improved compensation device 200 according to the invention.
  • the compensating device 200 is provided for maintaining predefinable setpoint positions of a load 206 which can be handled by means of a cable hoist 202 and attached to a rope 216 thereof, which undesirably changes its respectively predeterminable desired position to an actual position deviating therefrom on account of disturbing influences ,
  • the cable hoist 202 is part of an installation site 220 which is exposed to the disturbing influences, especially a swimmable means of transport in the form of a ship exposed to waves.
  • the hoist 202 is provided as part of the structure of the vessel 220 and serves to raise and lower the load 206 on a seabed 222.
  • the hoist 202 has a winch 204 on which the rope 216 can be rolled up and unrolled from. Starting from the cable winch 204, the cable 216 extends over a pulley 224 to the load 206.
  • several pulleys and jibs and hooks or other couplings may be provided as part of the hoisting hoop 202, but not in this schematic representation for reasons of simplification were drawn.
  • the winch 204 is movable with a hydraulic motor 226, 228, 230 in one direction of rotation and in an opposite direction of rotation.
  • a hydraulic motor 226, 228, 230 in one direction of rotation and in an opposite direction of rotation.
  • a total of three hydraulic motors 226, 228, 230 are shown. Of these, however, at least one should always drive the winch 204.
  • the hydraulic motors 226, 228, 230 differ in terms of their
  • the hydraulic motor 228 shown centrally in the image plane has a fixed predetermined displacement.
  • the hydraulic motor 226 shown on the left has a stepped absorption volume and the hydraulic motor 230 shown on the right has a freely adjustable absorption volume.
  • the hydraulic motors 226, 228, 230 are each connected to a hydraulic pump 236, which is operable in four-quadrant operation.
  • a safety device 238 may be connected in the fluid lines 232, 234, which has valves and / or sensors for the safe actuation of the cable hoist 202.
  • the lifting and lowering of the load 206 is possible.
  • the problem is that the position and position of the transport ship 220 may change due to waves or wind loads. This changed position or position would be forwarded to the load 206 via the cable hoist 202, so that it also constantly changes its position, in particular its height above the seabed 222. In this way, a precise settling of a load 206 on the seabed 222 is made difficult if not impossible.
  • the compensation device 200 has a sensor device 240, 242 for directly or indirectly detecting the respective actual position of the load 206, the rotary drive in the form of the by means of the respective hydraulic motor 226, 228, 230 driven cable winch 204 for the specification of an effective rope length of the hoist hoist 202th and a controller 244, after detecting the respective actual position the load changes the effective cable length until the load 206 has again assumed its predetermined desired position.
  • the rotary drive can be controlled by a hydraulic motor 226, 228, 230 with opposite directions of rotation, which is connected in a fluid-conducting manner to an actuating device 246.
  • the actuating device 246, forming a drive part 248 for the respective hydraulic motor 226, 228, 230 has at least two pressure chambers 250, 252 separated from one another with different pressure levels during operation and can be activated by the control device 244.
  • the actuating device 246 is connected in parallel to the hydraulic pump 236 via corresponding fluid lines 254, 256 to the respectively used hydraulic motor 226, 228, 230.
  • the respective hydraulic motor 226, 228, 230 is thus superimposed on the pressurization from the respective pressure chamber 250, 252 of the drive part 248 and driven by a hydraulic drive and brake unit in the form of the hydraulic pump 236 of the cable hoist 202 in the two opposite directions of rotation. braked.
  • the actuator 246 is designed as a triple piston with the drive part 248 and an actuator 258.
  • Actuator 246 is generally divided into three sections 260, 262, 264, of which the upper section 260 in the image plane is referred to as the high-pressure section, the middle section 262 as the low-pressure section and the lower section 264 as the actuator section.
  • a piston 266, 268, 270 is provided within a common, pressure-stable housing 272, wherein the pistons 266, 268, 270 are interconnected and spaced from each other by a common piston rod 274.
  • the sections 260-264 are fluid-tightly separated by partitions 276, 278 which are penetrated by the piston rod 274.
  • the drive part 248 and the actuator 258 thus each have a guided in the common housing 272 of the actuator 246 pistons 266, 268, 270, wherein the respectively adjacent pistons 266, 268, 270 are in operative connection with each other via a coupling device in the form of the piston rod 274.
  • the coupling device 274 in the form of the piston rod forms, with the respective pistons 266, 268, 270, the piston rod unit 280 guided in the housing 272 of the actuating device 246 as a whole.
  • the pistons 266, 268, 270 of the piston rod assembly 280 divide, preferably with the same outside diameter, the housing 272 of the actuator 246 into a total of six pressure chambers 250, 252, 282, 284, 286, 288.
  • Two separate pressure chambers 250, 252 of the actuator 246 are respectively fluid leading to the assignable hydraulic motors 226, 228, 230 connected such that the one or the other pressure chamber 250, 252 serves the drive of the respective hydraulic motor 226, 228, 230 in one or the other, opposite direction of rotation and that of each from the drive of the respective hydraulic motor 226, 228, 230 excluded pressure chamber 250, 252 receives the displaced during its drive fluid for a subsequent dispensing operation.
  • the additional pressure chamber 282 of the drive part 248 of the actuator 246 is biased by an energy storage 290 in the form of a container and thus endeavor to move the piston rod unit 280 with the actuator 258 in a predetermined displacement direction.
  • the pressure chamber 282 and the energy storage 290 are for this purpose filled with a working gas in the form of nitrogen (Is) with a predetermined bias.
  • the additional pressure chamber 282 of the actuator 246 is thus operable in a kind of high-pressure mode, while another additional pressure chamber 284 of the drive part 248 in contrast operated in a kind of low-pressure mode and with the environment U in combination.
  • a low-pressure accumulator 292 is permanently connected to the pressure chamber 252. This low-pressure accumulator 292 serves to ensure a sufficient pressure level in the Pressure chamber 252 and maintain in the fluid line 254 and to avoid any cavitations.
  • the drive part 248 of the actuator 246 is actuatable by the actuator 258.
  • the control device 244 is provided with a valve device 294, with which the actuator 258 can be acted upon in opposite directions of movement with a supply pressure of a supply unit 296.
  • the supply unit 296 comprises a hydraulic pump 298 which draws in hydraulic fluid from a tank 300. Between the hydraulic pump 298 and the valve device 294, a hydropneumatic pressure accumulator 302 is connected as a compensation buffer.
  • the valve device 294 is designed in the form of a 4/3-way proportional valve.
  • the actuator 258 is inactive.
  • the valve piston 306 of the valve device is centered via end-provided springs 308 in its middle neutral position.
  • an electromagnetic actuator 310 is provided between the valve device 294 and the actuator 258, a safety device 312 is additionally connected in fluid lines 314, 316.
  • This safety device has further sensors and / or valves for controlling the actuator 258.
  • the controller 244 is coupled to two sensor devices 240, 242.
  • the one sensor device 240 comprises a circular or inertia-based sensor, in particular an acceleration sensor, and, if necessary, additionally a satellite-supported position-determining device.
  • the position and position of the cable lifting tool 202 and thus indirectly to the actual position of the load 206 can be determined.
  • the actuating device 246 has a position detection device 242, with which the position of the piston rod unit 280 within the actuator 258 and the drive part 248 can be detected.
  • the control device 244 controls the actuator 258 by means of a computer unit 318 taking into account these position and position data.
  • the compensating device 200 acts on the respective hydraulic motor 226, 228, 230 of the cable winch 204 in parallel to the hydraulic pump 236 of the cable hoist 202.
  • Hydraulic fluid of a hydraulic circuit 320 of the cable lifting device 202 can be fed into a corresponding pressure chamber 250, 252 of the drive part 248 of the actuating device 246 of the compensating device 200 and its pressure energy can be intermediately stored in the corresponding energy store 290, 292.
  • energy may be output from the energy sources 290, 292 from the actuator 246 for braking and driving the hydraulic motor 226, 228, 230 rope hoist 202.
  • the drive part 248 of the actuating device 246 can be actuated by the actuator 258 in order to specifically control the hydraulic motor 226, 228, 230 of the cable hoist 202 in a braking or accelerating manner in order to compensate for disturbing influences.
  • the activation of the actuator In this case, the control element 244 is actuated by the control device 244 as a function of the position and position information of the cable lifting device 202 and the piston rod unit 280 within the actuating device 246.
  • the solution according to the invention therefore shows a modern hydraulic motor drive concept for the cable winch which can be directly driven in this respect 204 of Seilhebezeuges 202 with small amounts to be moved oder drive fluid, which has over the drive concepts with hydraulic working cylinders 108 of the prior art on a better efficiency.
  • the respective hydraulic motor has no independent cable guide, for example when using the said guide roller 1 14 on the working cylinder 108, but rather directly to the rotary drive 226, 228, 230 of the winch 204 of the hoisting hoist 202, for example by means of a hydraulic coupling, acts or completely Drive module forms, a gentle cable guide can be realized only on the already required winch 204.
  • By a correspondingly large diameter of the wind rope friction can also be reduced in order to minimize such wear phenomena, especially on the rope 216.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Abstract

Ausgleichsvorrichtung (200) zum Beibehalten von vorgebbaren Soll- Positionen einer mittels eines Seilhebezeuges (202) handhabbaren und an einem Seil (216) desselben angebrachten Last (206), die ihre jeweils vorgebbare Soll-Position ungewollt in eine davon abweichende Ist-Position ändert, bestehend aus mindestens einer Sensoreinrichtung (240, 242) zum Erfassen der jeweiligen Ist-Position der Last (206); einem rotatorischen Antrieb (226, 228, 230) für die Vorgabe einer Seillänge des Seilhebezeuges (202), und mindestens einer Steuereinrichtung (244), die nach Erfassen der jeweiligen Ist-Position die Seillänge solange ändert, bis die Last (206) wieder ihre Soll-Position einnimmt, wobei der jeweilige Antrieb (226, 228, 230) zumindest teilweise von mindestens einem Hydromotor (226, 228, 230) mit gegenläufigen Drehrichtungen steuerbar ist, der an eine Betätigungseinrichtung (246) angeschlossen ist, die unter Bildung eines Antriebsteils (248) für den jeweiligen Hydromotor (226, 228, 230) mindestens zwei separierte Druckräume (250, 252) mit im Betrieb unterschiedlichen Druckniveaus aufweist und die von der Steuereinrichtung (244) betätigbar ist.

Description

HYCOM B.V.
Antillen 43, 7333 PE Apeldoorn, Niederlande
Ausgleichsvorrichtung zum Beibehalten von vorgebbaren Soll-Positionen einer handhabbaren Last
Die Erfindung betrifft eine regenerative Ausgleichsvorrichtung zum Beibehalten von vorgebbaren Soll-Positionen einer mittels eines Seilhebezeuges handhabbaren und an einem Seil desselben angebrachten Last, die aufgrund von Störeinflüssen ihre jeweils vorgebbare Soll-Position ungewollt in eine davon abweichende Ist-Position ändert, bestehend aus mindestens einer Sensoreinrichtung zum direkten oder indirekten Erfassen der jeweiligen Ist-Position der Last; einem rotatorischen Antrieb für die Vorgabe einer wirksamen Seillänge des Seilhebezeuges; und mindestens einer Steuereinrichtung, die nach Erfassen der jeweiligen Ist-Position der Last die wirksame Seillänge solange ändert, bis die Last wieder ihre vorgebbare Soll-Position einnimmt.
Eine dahingehende Lösung des Standes der Technik ist teilweise in der Fig. 1 in prinzipieller Weise dargestellt. Die hier in Rede stehenden Ausgleichsvorrichtungen kommen bevorzugt dort zum Einsatz, wo ein Lasthebe- oder -absetzvorgang einer an einem Lastseil angebrachten Last mittels eines üblichen Seilhebezeuges vorzunehmen ist. Der dahingehende Last- oder Materialtransport ist naturgemäß Störeinflüssen ausgesetzt, wie sie sich beispielsweise aus erhöhten Windlasten, einem verstärkten Wellengang oder sonstigen Störeinflüssen, wie Bodenunebenheiten oder dergleichen, beim Betrieb des jeweiligen Seilhebezeuges ergeben können, das neben einer ortsfesten Aufstellung, beispielsweise als Bestandteil einer Hafenkrananlage, auch als Maschinenteil einer verfahrbaren Arbeitsmaschine oder als Teil eines Transportschiffes regelmäßig mitbewegt wird.
Für den eigentlichen Lasttransport ist das jeweilige Seilhebezeug mit einer Seilwinde üblicher Bauart ausgestattet, die als rotatorischen Antrieb zum Auf- und Abwickeln des Seiles einen im Reversierbetrieb ansteuerbaren Elektro- oder Hydromotor aufweist. Kommt es nun zu einer Überlagerung des beschriebenen üblichen Lasthebebetriebes entlang von vorgebbaren Soll-Positionen der Last aufgrund der eingangs beschriebenen Störeinflüsse, beispielsweise weil ein mit dem Seilhebezeug ausgerüstetes Transportschiff einem mehr oder minder starken Wellengang ausgesetzt ist, würde ohne die bekannte Ausgleichsvorrichtung die über das Seil am Seilhebezeug jeweils angebrachte Last dem Wellengang zeitnah unter Einnahme von den Soll-Positionen abweichenden Ist-Positionen nachfolgen und könnte beispielsweise beim Absetzen auf einem festen Untergrund, wie einer Kaianla- ge oder dem Meeresboden, Schaden nehmen. So verkürzt oder verlängert sich der freie Absetzweg der am Seil angehängten Last, deren wirksame Länge durch die freie, von der Seiltrommel jeweils abgewickelte Seillänge definiert ist, wenn das Transportschiff mit dem Seilhebezeug dem jeweiligen Wellenbewegung nachfolgt. Zur Behebung der dahingehenden Problemstellung ist bei der bekannten Lösung, wie sie exemplarisch in der Fig. 1 dargestellt ist, vorgesehen, dass mittels einer sogenannten fachsprachlich mit„Motion Reference Unit" (MRU) bezeichneten Sensoreinrichtung zumindest indirekt die jeweilige Ist- Position der Last am Seil erfasst wird. Nach Abgleich dieser Ist-Position mit der jeweils vorgebbaren Soll-Position mittels einer Rechner- und/oder Steuereinrichtung wird die wirksame Seillänge mittels der Ausgleichsvorrichtung je nach Bedarfsfall verkürzt oder verlängert. Als Teil der Ausgleichsvorrichtung dient dabei ein betätigbarer Aktuator, regelmäßig in Form eines hydraulischen Arbeitszylinders, an dessen freiem Kolbenstangenende eine Führungsrolle drehbar geführt ist, über die das Seil von der Seilwinde kommend verläuft. Durch Ein- oder Ausfahren der Kolbenstangeneinheit lässt sich die wirksame Seillänge verlängern bzw. verkürzen, so dass dergestalt eine Kompensation der beschriebenen Störeinflüsse möglich ist.
Mithin hängt die Verkürzung oder die Verlängerung der wirksamen Seil län- ge ausschließlich von der Weglänge beim Aus- bzw. Einfahren der Kolbenstangeneinheit ab, so dass für große Abweichungen der Ist-Position von der Soll-Position ein relativ langer Arbeitsweg des hydraulischen Arbeitszylinders vorgehalten werden muss. Demgemäß werden in der Praxis häufig groß dimensionierte hydraulische Arbeitszylinder nebst Hydropumpen zu deren Betrieb benötigt, die einen entsprechend groß dimensionierten Einbauraum im Bereich des eigentlichen Seilhebezeuges einnehmen. Aufgrund der mittels der jeweiligen Hydropumpe dem Arbeitszylinder für dessen Betrieb dann zur Verfügung zu stellenden großen Mengen an Einsatzfluid, die entsprechend im zugeordneten hydraulischen Arbeitskreislauf bewegt wer- den müssen, ist der Gesamt-Wirkungsgrad der Ausgleichsvorrichtung als relativ schlecht einzustufen. Darüber hinaus ist das Seil zumindest im Bereich der sich für den Ausgleichsvorgang bewegenden Führungsrolle des Arbeitszylinders, um die das Seil umgelenkt ist, einem erhöhten Reibungsverschleiß ausgesetzt. Da für den jeweiligen ausgleichenden Ein- und Aus- fahrvorgang des Arbeitszylinders gesteuert von seinem Hydrosystem, auch aufgrund der zu bewegenden großen Fluidmengen, viel Zeit benötigt wird, ist die bekannte Lösung nicht geeignet, zeitnah Ausgleichsvorgänge an der wirksamen Seillänge vorzunehmen, was die Betriebs- und Funktionssicherheit sowie die Positionsgenauigkeit beeinträchtigt. Aufgrund der Abmessun- gen und des Einsatzgewichtes sowie der Funktionsweise ist die bekannte Ausgleichsvorrichtung dem Grunde nach nur für den Einsatz bei Großgeräten geeignet. Bereits bestehende Anlagen oder Maschinenteile können nicht mit einer solchen Ausgleichsvorrichtung bei zumutbarem Aufwand nachgerüstet werden. Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine demgegenüber verbesserte Ausgleichsvorrichtung zu schaffen, mit der sich die vorstehend beschriebenen Nachteile vermeiden lassen.
Diese Aufgabe wird durch eine Ausgleichsvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 der jeweilige rotatorische Antrieb zumindest teilweise von mindestens einem Hydromotor mit gegenläufigen Drehrichtungen steuerbar ist, der fluid- führend an eine Betätigungseinrichtung angeschlossen ist, die unter Bildung eines Antriebsteils für den jeweiligen Hydromotor mindestens zwei voneinander separierte Druckräume mit im Betrieb unterschiedlichen Druckniveaus aufweist und die von der Steuereinrichtung angesteuert betätigbar ist, wird ein modernes Hydromotoren-Antriebskonzept für die insoweit direkt antreibbare Seilwinde des Seilhebezeuges mit geringen Einsatzmengen an zu bewegendem Einsatz- oder Antriebsfluid aufgezeigt, das gegenüber den Antriebskonzepten mit hydraulischen Arbeitszylindern, wie sie im Stand der Technik bekannt sind, über einen besseren Wirkungsgrad und Dynamik verfügt. Da der jeweilige Hydromotor über keine eigenständige Seilführung, beispielsweise unter Einsatz der genannten Führungsrolle am Arbeitszylin- der verfügt, sondern vielmehr direkt auf den rotatorischen Antrieb der Seilwinde des Seilhebezeuges, beispielsweise mittels einer Hydraulikkupplung, einwirkt oder vollständig deren Antriebsmodul bildet, lässt sich eine schonende Seilführung ausschließlich über die ohnehin benötigte Seilwinde realisieren. Durch einen entsprechend großen Windendurchmesser kann zudem die Seilreibung reduziert werden, um dergestalt Verschleißerscheinungen, insbesondere am Seil, zu minimieren.
Da der Hydromotor unmittelbar über die jeweiligen Druckräume der Betätigungseinrichtung ansteuerbar ist und aufgrund seiner direkten Kopplung mit der Seilwinde, lassen sich die benötigten Ausgleichsvorgänge am Seil verzögerungsfrei vornehmen, was die Betriebs-und Funktionssicherheit sowie die Positionsgenauigkeit der erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtung erhöht. Aufgrund der modulartig konzipierten Bauweise der Ausgleichsvorrichtung mit ihren Komponenten, wie Sensor- und Steuereinrichtungen un- ter Einbezug des Hydromotors und der Betätigungseinrichtung für denselben, lässt sich diese bei bestehenden Anlagen oder Maschinenteilen ohne Weiteres in kostengünstiger weise nachrüsten und direkt am Seilhebezeug im Bereich der Windentrommel in platzsparender Weise unterbringen. Dies hat so keine Entsprechung im Stand der Technik. In besonders vorteilhafter Weise ist das Antriebsteil der Betätigungseinrichtung mittels mindestens eines Aktuators betätigbar. Die mindestens zwei voneinander separierten Druckräume der Betätigungseinrichtung sind jeweils fluidführend an den jeweiligen Hydromotor derart angeschlossen, dass der jeweils eine oder der jeweils andere Druckraum dem Antrieb des jeweiligen Hydromotors in der einen bzw. der anderen Drehrichtung dient, und dass der jeweils vom Antrieb des jeweiligen Hydromotors ausgenommene Druckraum das bei dessen Antrieb verdrängte Fluid für einen nachfolgenden Abgabevorgang aufnimmt. Die funktionelle Aufteilung der Betätigungseinrichtung in ein Antriebsteil für den Antrieb des Hydromotors und einen Aktuator für den Antrieb des Antriebsteils ermöglicht den Einsatz verschiedener technischer Lösungen für die Gestaltung und Auslegung des Aktuators. So kann neben einer bevorzugten Ausbildung des Aktuators in der Art eines hydraulisch betätigbaren Arbeitszylinders dieser auch durch einen Elektro- oder Hydromotor gebildet sein, der einen Spindeltrieb betä- tigt.
Mit besonderem Vorteil weist die Steuereinrichtung mindestens eine Ventileinrichtung auf, welche zur Ansteuerung des Aktuators in gegenläufige Bewegungsrichtungen mit einem Versorgungsdruck einer Versorgungseinheit beaufschlagbar ist. Gegenüber anderen, insbesondere elektrischen Antrie- ben ermöglicht die fluidische Beaufschlagung dieses in der Art eines hy- draulischen Arbeitszylinders ausgebildeten Aktuators einen schnellen Richtungswechsel beim Ansteuern des Antriebsteils der Betätigungseinrichtung.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen weist die Sensoreinrichtung mindestens einen kreisel- und/oder trägheitsbasierten Sensor und/oder eine satellitengestützte Navigationseinrichtung auf. Solche Sensoren und Einrichtungen sind relativ kostengünstig erhältlich und arbeiten dennoch hinreichend genau, um die jeweilige Last-Position sicher feststellen zu können. Häufig befinden sich solche Sensoreinrichtungen auch bereits vor Ort, beispielsweise an Bord eines Transportschiffes, um dessen Lage- und Orts- position zu überwachen, so dass diese zusätzlich für die Positionsbestimmung der am Seil angehängten Last relativ zu dem jeweiligen Transportmittel herangezogen werden können.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtung ist vorgesehen, dass das Antriebsteil und der Aktuator jeweils mindestens einen in einem gemeinsamen Gehäuse der Betätigungseinrichtung geführten Kolben aufweisen, und dass die jeweils einander benachbarten Kolben über eine Koppelungseinrichtung in Wirkverbindung miteinander stehen. Anstelle einer räumlich getrennten Anordnung des Antriebsteils der Betätigungseinrichtung zum Ansteuern des Hydromotors von dem Ak- tuator zum Betätigen und Ansteuern dieses Antriebsteils, die beispielsweise auch über eine hydraulische Kopplungseinrichtung in Wirkverbindung miteinander stehen können, können diese jedoch bevorzugt zusammengefasst in einem gemeinsamen Betätigungsgehäuse in platzsparender Weise untergebracht sein. Die Koppelung erfolgt dann bevorzugt mechanisch über eine gemeinsame Kolbenstangeneinheit. Dergestalt sind sowohl Antriebsteil als auch der Aktuator der Betätigungseinrichtung in der Art hydraulisch wirkender Arbeitszylinder ausgebildet, was eine kostengünstige und funktionssichere Realisierung der Ausgleichsvorrichtung erlaubt. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtung ist vorgesehen, dass die einzelnen Kolben der Kolbenstangeneinheit, vorzugsweise mit gleichem Außendurchmesser, das Gehäuse der Betätigungseinrichtung in mindestens vier Druckräume mit zumindest teilweise variierenden Druckniveaus und Volumina unterteilen und unmittelbar dem Antriebsteil und dem Aktuator zugeordnet sind. Da die jeweiligen Kolben die genannten Druckräume begrenzen und gleichzeitig mittels der Kolbenstangeneinheit in der einen oder anderen gegenläufigen Richtung verfahrbar sind, überträgt sich eine Änderung der Druckni- veaus unmittelbar auf die Kolbenbewegung, also auf den Kolben nebst Kolbenstange, und umgekehrt, so dass unmittelbare Ansteuervorgänge für den Hydromotor der Seilwinde des Seilhebezeuges möglich sind.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtung ist vorgesehen, dass ein zusätzlicher Druckraum der Betätigungseinrichtung mittels eines Energiespeichers, wie einem Hydrospeicher, vorgespannt und dergestalt bestrebt ist, das Antriebsteil mit dem Aktuator in einer vorgebbaren Verschieberichtung zu bewegen und ein Kraftgleichgewicht am Antriebsteil zu erbringen. Beim Einwirken entsprechender Störeinflüsse auf die Gesamtvorrichtung wird über den zusätzli- chen Druckraum mit angeschlossenem Hydrospeicher freikommende Fördermengen gespeichert, um in einem nächsten Prozess- oder Abiaufschritt wieder mit angewendet zu werden. Insbesondere beim Anfahren der Seilwinde unter hoher Last oder beim Einwirken entsprechender Störeinflüsse auf die Gesamtvorrichtung wird über den zusätzlichen Druckraum mit an- geschlossenem Hydrospeicher ein ruckfreier Betrieb erreicht und insgesamt die Verfahrbewegung des Hydromotors mit angeschlossenem Seilwindenbetrieb entsprechend gedämpft, indem die Kolbenstangeneinheit der Betätigungseinrichtung in ihrer jeweiligen Verfahrbewegung gedämpft wird.
Wie vorstehend dargelegt, lassen sich also Fördermengen speichern, was auch ein Vorteil sein kann bei anderen anstehenden Problemlösungen mit dahingehenden Vorrichtungen. Ein Vorteil des Antriebs mit einer rotatorischen Seilwinde ist die Möglichkeit, einen oder mehrere Versteilmotoren zu einer Antriebseinheit zusammenzustellen, um dergestalt das benötigte Hubvolumen im Betrieb zu erreichen. Damit entsteht auch die Möglichkeit, die benötigte Lastdruckdifferenz an den im Speicher anstehenden Druck anzunähern, was zu einer Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades führt mit Minimalisierung der benötigten Aktuatorleistung.
Ein fester optimaler Speicherdruck kann insoweit vorgewählt werden und bei hohen Lasten wird das gesamte Hubvolumen des jeweiligen rotatori- sehen Antriebs hochgeregelt; bei niedrigen Lasten hingegen heruntergeregelt, vorzugsweise immer derart, dass der Lastdruck sich dem Speicherdruckausgleich annähern kann. Dies hat den Vorteil, dass man während des Arbeitsvorganges nicht den Speicherdruck zu korrigieren braucht bei anstehenden Laständerungen, beispielsweise bedingt durch die Masse der ausge- gebenen Sei Hänge oder wenn Auftrieb entsteht, sobald die angehängte Last den Wasserspiegel durchschneidet. Die installierte Speicherenergie kann immer voll ausgenutzt werden. Bei kleineren Lasten benötigt man kleinere rotatorische Hubvolumen und kann dann bei gleichem Speichervolumen mehr kompensierte Umdrehungen an den Seilwinden erreichen. Dergestalt lassen sich dann kleinere Lasten über längere Verfahrwege korrigieren.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtung ist vorgesehen, dass der jeweils eine Druckraum der Betätigungseinrichtung in einer Art Hochdruckmodus und mindestens ein jeweils anderer Druckraum des Antriebsteils demgegenüber in einer Art Niederdruckmodus betrieben ist. Obwohl im Betrieb der Ausgleichsvorrichtung der Arbeitsdruck betreffend den Niederdruckmodus deutlich ansteigen kann und der des Hochdruckmodus sich entsprechend reduziert, wird durch die dahingehende Unterteilung insbesondere das Anheben der Last mittels des Seilhebezeuges erleichtert, da dergestalt ein erhöhtes An- triebsmoment zur Verfügung gestellt wird. Vorzugsweise ist des Weiteren vorgesehen, dass der Druckraum, der überwiegend im Niederdruckmodus betrieben ist, bevorzugt permanent an einen Niederdruckspeicher angeschlossen ist. Dergestalt lässt sich die Einsatz-Fluidmenge und der Druck für die Druckräume der Betätigungseinrichtung korrigieren, so dass die hydrau- lischen Komponenten für den Seilwindenantrieb auch während des dynamischen Reversierbetriebs mit ausreichend Fluid versorgt werden können.
Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtung ist vorgesehen, dass die Betätigungseinrichtung eine Positionserfassungseinrichtung aufweist, mit welcher die Position des Aktuators und/oder des Antriebsteils erfassbar ist, und dass die Steuereinrichtung mittels einer Rechnereinheit den jeweiligen Aktuator unter Berücksichtigung dieser Position steuert. Dadurch dass mittels der Erfassungseinrichtung die Position der Kolbenstangeneinheit der Betätigungseinrichtung detektierbar ist, kann die Steuereinrichtung nebst zugeordneter Rech- nereinheit zeitnah die Ist-Position der Kolbenstangeneinheit erfassen und diese für einen Ansteuervorgang zur Korrektur der Last-Ist-Position in Richtung der jeweils vorgegebenen Last-Soll-Position verwenden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtung ist vorgesehen, dass der jeweilige Hydromotor überla- gert zu der Druckbeaufschlagung von dem jeweiligen Druckraum des Antriebsteils von einer hydraulischen Antriebs- und Bremseinheit in den beiden gegenläufigen Drehrichtungen antreibbar bzw. abbremsbar ist. Dergestalt ist mittels der Antriebs- und Bremseinheit der überwiegende Lasthebe- und Lastabsetzvorgang mittels der Seilwinde durchführbar, und der dann zusätzlich vorhandene Hydromotor dient ausschließlich dazu, die benötigten Ausgleichsvorgänge zum Einhalten der Last-Soll-Position vorzunehmen. Demgemäß kann der Hydromotor entsprechend klein dimensioniert sein und benötigt nur geringe Fluidmengen für den Ausgleichs-Reversierbetrieb der Seilwinde. Hieraus ergibt sich, dass dann auch die Betätigungseinrich- tung mit ihrem Antriebsteil und ihren Druckräumen mit unterschiedlichen Druckniveaus nur geringe Fluid-Einsatzmengen zur Verfügung zu stellen braucht, um wirksam den. Ausgleichs-Hydromotor betreiben zu können.
Das Seil-Hebezeug kann ortsfest angeordnet sein, insbesondere Bestandteil einer Hafenkrananlage sein, oder sie ist Bestandteil eines den Störeinflüssen ausgesetzten Aufstellortes, insbesondere eines einem Wellengang ausgesetzten, schwimmfähigen Transportmittels, insbesondere in Form eines Schiffes oder einer Förderplattform. Darüber hinaus kann die Ausgleichsvorrichtung für Fahrzeuge eingesetzt werden, die ein Seil-Hebezeug zumindest vergleichbarer Bauart aufweisen, wie beispielsweise verfahrbare Arbeitskrä- ne, seilbetätigte Gabelstapler oder sonstige Hebeeinrichtungen.
Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung hervor. Es zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausgleichsvorrichtung des
Standes der Technik, die einen hydraulischen Arbeitszylinder mit endseitig angeordneter Führungsrolle zur Führung eines Seilstücks aufweist; und
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Ausgleichsvorrichtung als Teil einer
Seilhebevorrichtung auf einem Transportschiff, wobei Teile der Vorrichtung in Form eines hydraulischen Schaltplans dargestellt sind.
In der Fig. 1 ist eine Ausgleichsvorrichtung 100 des Standes der Technik in einem Ausschnitt dargestellt. Diese ist üblicherweise in einem Seilhebezeug 102 zwischen einer Seilwinde 104 und einer anzuhebenden Last 106 an- geordnet. Die Ausgleichsvorrichtung 100 weist eine Kolben-Zylinder- Einheit 108 auf, bei der an einem freien Ende 1 10 der Kolbenstange 1 12 eine Führungsrolle 1 14 befestigt ist. Mit dieser Ausgleichsvorrichtung 100 kann das Seil 1 16 um einen durch den Ausfahrweg der Kolbenstange 1 12 bestimmten Betrag nach oben oder unten ausgelenkt werden. Vor und nach der Kolben-Zylinder-Einheit 108 sind Umlenkrollen 1 18 für das Seil 1 16 angeordnet. Durch eine geeignete Ansteuerung der Kolben-Zylinder-Einheit 108 kann durch Ausfahren der Kolbenstange 1 12 die effektive Länge des Seils 1 16 nach der Ausgleichseinrichtung 100 reduziert und durch Einfahren wieder verlängert werden. Auf diese Weise ist es möglich, etwaige Störeinflüsse, die durch Windlasten oder Wellengang auftreten können, in einem begrenzten Umfang bei einem relativ hohen Apparate- und Steue- rungsaufwand und bei entsprechendem Verschleiß des Seils 1 16 auszugleichen.
In der Fig. 2 ist eine demgegenüber verbesserte, erfindungsgemäße Ausgleichsvorrichtung 200 dargestellt. Die Ausgleichsvorrichtung 200 ist zum Beibehalten von vorgebbaren Soll-Positionen einer mittels eines Seilhebe- zeuges 202 handhabbaren und an einem Seil 216 desselben angebrachten Last 206, die aufgrund von Störeinflüssen ihre jeweils vorgebbare Soll- Position ungewollt in eine davon abweichende Ist-Position ändert, vorgesehen.
In diesem Beispiel ist das Seilhebezeug 202 Bestandteil eines den Störein- flüssen ausgesetzten Aufstellortes 220, speziell eines einem Wellengang ausgesetzten schwimmfähigen Transportmittels in Form eines Schiffes. Das Seilhebezeug 202 ist als Teil des Aufbaus des Schiffes 220 vorgesehen und dient dem Anheben und Absenken der Last 206 auf einem Meeresboden 222. Das Seilhebezeug 202 weist eine Seilwinde 204 auf, auf die das Seil 216 aufgerollt und von der es wieder abgerollt werden kann. Ausgehend von der Seilwinde 204 verläuft das Seil 216 über eine Umlenkrolle 224 zur Last 206. In üblicher weise können auch mehrere Umlenkrollen und Ausleger sowie Haken oder sonstige Kupplungen als Teil des Seilhebezeuges 202 vorgesehen sein, die in dieser schematischen Darstellung aus Gründen der Vereinfachung aber nicht eingezeichnet wurden. Die Seilwinde 204 ist mit einem Hydromotor 226, 228, 230 in einer Drehrichtung und in einer gegenläufigen Drehrichtung bewegbar. In der Fig. 2 sind beispielhaft insgesamt drei Hydromotoren 226, 228, 230 dargestellt. Von diesen soll aber immer mindestens einer die Seilwinde 204 antreiben. Die Hydromotoren 226, 228, 230 unterscheiden sich hinsichtlich ihres
Schluckvolumens. Der in der Bildebene mittig dargestellte Hydromotor 228 weist ein fest vorgegebenes Schluckvolumen auf. Der links dargestellte Hydromotor 226 weist ein gestuftes Schluckvolumen und der rechts dargestellte Hydromotor 230 weist ein frei einstellbares Schluckvolumen auf. Über zwei Fluidleitungen 232, 234 sind die Hydromotoren 226, 228, 230 jeweils an eine Hydropumpe 236, die im Vier-Quadranten-Betrieb betreibbar ist, angeschlossen. Zwischen der Hydropumpe 236 und dem jeweiligen Hydromotor 226, 228, 230 kann eine Sicherheitseinrichtung 238 in die Fluidleitungen 232, 234 geschaltet sein, die Ventile und/oder Sensoren zur sicheren Ansteuerung des Seilhebezeuges 202 aufweist.
Mit dem insoweit beschriebenen Seilhebezeug 202 ist das Anheben und Absenken der Last 206 möglich. Problematisch ist aber, dass sich die Position und Lage des Transportschiffs 220 aufgrund von Wellengang oder Windlasten ändern kann. Diese veränderte Lage oder Position würde über das Seilhebezeug 202 an die Last 206 weitergegeben, so dass diese ihre Position, insbesondere ihre Höhe über dem Meeresboden 222, ebenfalls ständig ändert. Auf diese Weise wird ein präzises Absetzen einer Last 206 auf dem Meeresboden 222 erschwert, wenn nicht gar unmöglich gemacht.
Um hier Abhilfe zu schaffen, ist zusätzlich die erfindungsgemäße Aus- gleichsvorrichtung 200 vorgesehen. Die Ausgleichsvorrichtung 200 weist eine Sensoreinrichtung 240, 242 zum direkten oder indirekten Erfassen der jeweiligen Ist-Position der Last 206, den rotatorischen Antrieb in Form der mittels des jeweiligen Hydromotors 226, 228, 230 antreibbaren Seilwinde 204 für die Vorgabe einer wirksamen Seillänge des Seilhebezeuges 202 und eine Steuereinrichtung 244 auf, die nach Erfassen der jeweiligen Ist-Position der Last die wirksame Seillänge solange ändert, bis die Last 206 wieder ihre vorgegebene Soll-Position eingenommen hat. Erfindungsgemäß ist der rotatorische Antrieb von einem Hydromotor 226, 228, 230 mit gegenläufigen Drehrichtungen steuerbar, der fluidführend an eine Betätigungseinrichtung 246 angeschlossen ist. Die Betätigungseinrichtung 246 weist unter Bildung eines Antriebsteils 248 für den jeweiligen Hydromotor 226, 228, 230 mindestens zwei voneinander separierte Druckräume 250, 252 mit im Betrieb unterschiedlichen Druckniveaus auf und ist von der Steuereinrichtung 244 angesteuert betätigbar. Die Betätigungseinrichtung 246 ist parallel zur Hydropumpe 236 über entsprechende Fluidleitungen 254, 256 an den jeweilig zum Einsatz kommenden Hydromotor 226, 228, 230 angeschlossen. Der jeweilige Hydromotor 226, 228, 230 ist somit überlagert von der Druckbeaufschlagung aus dem jeweiligen Druckraum 250, 252 des Antriebsteils 248 und von einer hy- draulischen Antriebs- und Bremseinheit in Form der Hydropumpe 236 des Seilhebezeuges 202 in den beiden gegenläufigen Drehrichtungen antreibbar bzw. abbremsbar.
Die Betätigungseinrichtung 246 ist als Dreifachkolben mit dem Antriebsteil 248 und einem Aktuator 258 ausgeführt. Die Betätigungseinrichtung 246 ist insgesamt in drei Abschnitte 260, 262, 264 unterteilt, von den der in der Bildebene obere Abschnitt 260 als Hochdruckteil, der mittlere Abschnitt 262 als Niederdruckteil und der untere Abschnitt 264 als Aktuatorteil bezeichnet ist. In jedem Abschnitt 260-264 ist ein Kolben 266, 268, 270 innerhalb eines gemeinsamen, druckstabilen Gehäuses 272 vorgesehen, wo- bei die Kolben 266, 268, 270 über eine gemeinsame Kolbenstange 274 miteinander verbunden und voneinander beabstandet sind. Die Abschnitte 260-264 sind durch Trennwände 276, 278 fluiddicht voneinander getrennt, die von der Kolbenstange 274 durchgriffen sind. Das Antriebsteil 248 und der Aktuator 258 weisen somit jeweils einen in dem gemeinsamen Gehäuse 272 der Betätigungseinrichtung 246 geführten Kolben 266, 268, 270 auf, wobei die jeweils einander benachbarten Kolben 266, 268, 270 über eine Koppelungseinrichtung in Form der Kolbenstange 274 in Wirkverbindung miteinander stehen. Die Koppelungseinrichtung 274 in Form der Kolbenstange bildet mit den jeweiligen Kolben 266, 268, 270 die im Gehäuse 272 der Betätigungseinrichtung 246 geführte Kolbenstangeneinheit 280 als Ganzes aus. Die Kolben 266, 268, 270 der Kolbenstangeneinheit 280 unterteilen, vorzugsweise mit gleichem Außendurchmesser das Gehäuse 272 der Betätigungseinrichtung 246 in insgesamt sechs Druckräume 250, 252, 282, 284, 286, 288. Zwei voneinander separierte Druckräume 250, 252 der Betätigungseinrichtung 246 sind jeweils fluidführend an die zuordenbaren Hydromotoren 226, 228, 230 derart angeschlossen, dass der jeweils eine oder der jeweils andere Druckraum 250, 252 dem Antrieb des jeweiligen Hydromotors 226, 228, 230 in der einen bzw. der anderen, gegenläufigen Drehrichtung dient und dass der jeweils vom Antrieb des jeweiligen Hydromotors 226, 228, 230 ausgenommene Druckraum 250, 252 das bei dessen Antrieb verdrängte Fluid für einen nachfolgenden Abgabevorgang aufnimmt. Der zusätzliche Druckraum 282 des Antriebsteils 248 der Betätigungseinrichtung 246 ist durch einen Energiespeicher 290 in Form eines Behälters vorgespannt und dergestalt bestrebt, die Kolbenstangeneinheit 280 mit dem Aktuator 258 in eine vorgebbare Verschieberichtung zu bewegen. Der Druckraum 282 und der Energiespeicher 290 sind dazu mit einem Arbeitsgas in Form von Stickstoff (Is ) mit einer vorgegebenen Vorspannung gefüllt. Der zusätzliche Druckraum 282 der Betätigungseinrichtung 246 ist somit in einer Art Hochdruckmodus betreibbar, während ein anderer zusätzlicher Druckraum 284 des Antriebsteils 248 demgegenüber in einer Art Niederdruckmodus betrieben und mit der Umgebung U in Verbindung ist. An den Druckraum 252 ist permanent ein Niederdruckspeicher 292 angeschlossen. Dieser Niederdruckspeicher 292 dient dazu, ein ausreichendes Druckniveau im Druckraum 252 und in der Fluidleitung 254 aufrechtzuerhalten und etwaige Kavitationen zu vermeiden.
Der Antriebsteil 248 der Betätigungseinrichtung 246 ist durch den Aktuator 258 betätigbar. Zur Ansteuerung des Aktuators 258 ist die Steuereinrichtung 244 mit einer Ventileinrichtung 294 vorgesehen, mit welcher der Aktuator 258 in gegenläufige Bewegungsrichtungen mit einem Versorgungsdruck einer Versorgungseinheit 296 beaufschlagbar ist. Die Versorgungseinheit 296 umfasst eine Hydropumpe 298 die Hydraulikflüssigkeit aus einem Tank 300 ansaugt. Zwischen die Hydropumpe 298 und die Ventileinrichtung 294 ist ein hydropneumatischer Druckspeicher 302 als Ausgleichspuffer geschaltet. Die Ventileinrichtung 294 ist in Form eines 4/3-Wege- Proportional ventils ausgeführt. In der in der Bildebene linken Schaltstellung der Ventileinrichtung 294 wird durch die Hydropumpe 298 Fluid in einen stangenseitigen Druckraum 286 des Aktuators 258 gefördert, während Fluid aus dem gegenüberliegenden kolbenseitigen Druckraum 288 in Richtung des Tanks 300 abfließen kann. In dieser Schaltstellung wird die Kolbenstangeneinheit 280 innerhalb des Gehäuses abgesenkt. In der rechten Schaltstellung werden beide Druckräume 286, 288 des Aktuators 258 mit Hydraulikflüssigkeit versorgt. Aufgrund der druckwirksamen Fläche auf der Stangen- seite 304 des Kolbens 270 des Aktuators 258 führt dies zu einem Anheben der Kolbenstangeneinheit 280. In der mittleren Neutralstellung sind die beiden Druckräume 286, 288 des Aktuators 258 über Drosseln 305 fluidlei- tend miteinander und ebenfalls über eine Drossel 305 mit dem Tank 300 verbunden. In dieser Schaltstellung ist der Aktuator 258 inaktiv. Der Ventil- kolben 306 der Ventileinrichtung ist über endseitig vorgesehene Federn 308 in seiner mittleren Neutralstellung zentriert. Um die gewünschten Schaltzustände des Ventilkolbens 306 mit der Steuereinrichtung 244 einstellen zu können, ist eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung 310 vorgesehen. Zwischen die Ventileinrichtung 294 und den Aktuator 258 ist zusätzlich eine Sicherheitseinrichtung 312 in Fluidleitungen 314, 316 geschaltet. Diese Sicherheitseinrichtung weist weitere Sensoren und/oder Ventile zur An- steuerung des Aktuators 258 auf. Die Steuereinrichtung 244 ist mit zwei Sensoreinrichtungen 240, 242 gekoppelt. Die eine Sensoreinrichtung 240 umfasst einen kreiset- oder träg- heitsbasierten Sensor, insbesondere einen Beschleunigungssensor, sowie im Bedarfsfall zusätzlich eine satellitengestützte Positionsbestimmungseinrichtung. Mit dieser Sensoreinrichtung ist die Position und Lage des Seilhebe- zeuges 202 und damit indirekt auf die Ist-Position der Last 206 ermittelbar. Als weitere Sensoreinrichtung 242 weist die Betätigungseinrichtung 246 eine Positionserfassungseinrichtung 242 auf, mit welcher die Position der Kolbenstangeneinheit 280 innerhalb des Aktuators 258 und des Antriebsteils 248 erfassbar ist. Die Steuereinrichtung 244 steuert mittels einer Rech- nereinheit 318 den Aktuator 258 unter Berücksichtigung dieser Positionsund Lagedaten.
Die erfindungsgemäße Ausgleichsvorrichtung 200 wirkt parallel zur Hydro- pumpe 236 des Seilhebezeuges 202 auf den jeweiligen Hydromotor 226, 228, 230 der Seilwinde 204 ein. Hydraulikflüssigkeit eines Hydraulikkreis- laufs 320 des Seilhebezeuges 202 kann in einen entsprechenden Druckraum 250, 252 des Antriebsteils 248 der Betätigungseinrichtung 246 der Ausgleichsvorrichtung 200 eingespeist und deren Druckenergie im entsprechenden Energiespeicher 290, 292 zwischengespeichert werden. In der entgegengesetzten Wirkungsrichtung kann Energie aus den Energiespei- ehern 290, 292 von der Betätigungseinrichtung 246 zum Bremsen und Antreiben des Hydromotors 226, 228, 230 Seilhebezeuges 202 abgegeben werden. Darüber hinaus kann der Antriebsteil 248 der Betätigungseinrichtung 246 vom Aktuator 258 betätigt werden, um gezielt zum Ausgleich von Störeinflüssen den Hydromotor 226, 228, 230 des Seilhebezeuges 202 bremsend oder beschleunigend anzusteuern. Die Ansteuerung des Aktua- tors 258 erfolgt dabei durch die Steuereinrichtung 244 in Abhängigkeit der mit den Sensoreinrichtungen 240, 242 erfassten Positions- und Lageinformationen des Seilhebezeuges 202 und der Kolbenstangeneinheit 280 innerhalb der Betätigungseinrichtung 246. Die erfindungsgemäße Lösung zeigt mithin ein modernes Hydromotoren- Antriebskonzept für die insoweit direkt antreibbare Seilwinde 204 des Seilhebezeuges 202 mit geringen Einsatzmengen an zu bewegendem Einsatzoder Antriebsfluid auf, das gegenüber den Antriebskonzepten mit hydraulischen Arbeitszylindern 108 des Standes der Technik über einen besseren Wirkungsgrad verfügt. Da der jeweilige Hydromotor über keine eigenständige Seilführung, beispielsweise unter Einsatz der genannten Führungsrolle 1 14 am Arbeitszylinder 108 verfügt, sondern vielmehr direkt auf den rotatorischen Antrieb 226, 228, 230 der Seilwinde 204 des Seilhebezeuges 202, beispielsweise mittels einer Hydraulikkupplung, einwirkt oder vollständig deren Antriebsmodul bildet, lässt sich eine schonende Seilführung ausschließlich über die ohnehin benötigte Seilwinde 204 realisieren. Durch einen entsprechend großen Windendurchmesser kann zudem die Seilreibung reduziert werden, um dergestalt Verschleißerscheinungen, insbesondere am Seil 216, zu minimieren.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Ausgleichsvorrichtung zum Beibehalten von vorgebbaren Soll-Positionen einer mittels eines Seilhebezeuges (202) handhabbaren und an einem Seil (21 6) desselben angebrachten Last (206), die aufgrund von Störeinflüssen ihre jeweils vorgebbare Soll-Position ungewollt in eine davon abweichende Ist-Position ändert, bestehend aus mindestens
- einer Sensoreinrichtung (240, 242) zum direkten oder indirekten Erfassen der jeweiligen Ist-Position der Last (206);
- einem rotatorischen Antrieb (226, 228, 230) für die Vorgabe einer wirksamen Seillänge des Seils (206) des Seilhebezeuges (202); und
- mindestens einer Steuereinrichtung (244), die nach Erfassen der jeweiligen Ist-Position der Last (206) die wirksame Seillänge solange ändert, bis die Last (206) wieder ihre vorgebbare Soll- Position einnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige rotatorische Antrieb (226, 228, 230) zumindest teilweise von mindestens einem Hydromotor (226, 228, 230) mit gegenläufigen Drehrichtungen steuerbar ist, der fluidführend an eine Betätigungseinrichtung (246) angeschlossen ist, die unter Bildung eines Antriebsteils (248) für den jeweiligen Hydromotor (226, 228, 230) mindestens zwei voneinander separierte Druckräume (250, 252) mit im Betrieb unterschiedlichen Druckniveaus aufweist und die von der Steuereinrichtung (244) angesteuert betätigbar ist.
2. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsteil (248) der Betätigungseinrichtung (246) mittels mindestens eines Aktuators (258) betätigbar ist und dass die mindes- tens zwei voneinander separierten Druckräume (250, 252) der Betätigungseinrichtung (246) jeweils fluidführend an den jeweiligen Hydromotor (226, 228, 230) derart angeschlossen sind, dass der jeweils eine oder der jeweils andere Druckraum (250, 252) dem Antrieb des jeweiligen Hydromotors (226, 228, 230) in der einen bzw. der anderen gegenläufigen Drehrichtung dient, und dass der jeweils vom Antrieb des jeweiligen Hydromotors (226, 228, 230) ausgenommene Druckraum (252, 250) das bei dessen Antrieb verdrängte Fluid für einen nachfolgenden Abgabevorgang aufnimmt.
Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (244) mindestens eine Ventileinrichtung (294) aufweist, welche zur Ansteuerung des Aktuators (258) in gegenläufige Bewegungsrichtungen mit einem Versorgungsdruck einer Versorgungseinheit (296) beaufschlagbar ist.
Ausgleichsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (240) mindestens einen kreisel- und/oder trägheitsbasierten Sensor und/oder eine satellitengestützte Navigationseinrichtung aufweist.
Ausgleichsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsteil (248) und der Aktuator (258) jeweils mindestens einen in einem gemeinsamen Gehäuse (272) der Betätigungseinrichtung (246) geführten Kolben (266, 268, 270) aufweisen, und dass die jeweils einander benachbarten Kolben (266, 268, 270) über eine Koppelungseinrichtung (274) in Wirkverbindung miteinander stehen.
6. Ausgleichsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelungseinrichtung (274) mit den jeweiligen Kolben (266, 268, 270) eine im Gehäuse (272) der Be- tätigungseinrichtung (246) geführte Kolbenstangeneinheit (280) ausbilden.
Ausgleichsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (266, 268, 270) der Kolbenstangeneinheit (280), vorzugsweise mit gleichem Außendurchmesser, das Gehäuse (272) der Betätigungseinrichtung (246) in sechs Druckräume (250, 252, 282-288) mit zumindest teilweise variierenden Druckniveaus und Volumina unterteilen und unmittelbar dem Antriebsteil (248) und dem Aktuator (258) zugeordnet sind.
Ausgleichsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzlicher Druckraum (282, 284) der Betätigungseinrichtung (246) mittels eines Energiespeichers (290), wie einem Hydrospeicher, vorgespannt und dergestalt bestrebt ist, das Antriebsteil (248) mit dem Aktuator (258) in einer vorgebbaren Verschieberichtung zu bewegen.
Ausgleichsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweils eine Druckraum (282) der Betätigungseinrichtung (246) in einer Art Hochdruckmodus und mindestens ein jeweils anderer Druckraum (284) des Antriebsteils (248) demgegenüber in einer Art Niederdruckmodus betrieben ist, der bevorzugt mit der Umgebung (U) in fluidführender Verbindung steht oder permanent an einen Niederdruckspeicher (292), bevorzugt in der Art eines Hydrospeichers ausgebildet, angeschlossen ist.
Ausgleichsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (246) eine Positionserfassungseinrichtung (242) aufweist, mit welcher die Position des Aktuators (258) und/oder des Antriebsteils (248) erfassbar ist, und dass die Steuereinrichtung (244) mittels einer Rechnereinheit (318) den jeweiligen Aktuator (258) unter Berücksichtigung dieser Position steuert.
Ausgleichsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Hydromotor (226, 228, 230) überlagert zu der Druckbeaufschlagung von dem jeweiligen Druckraum (250, 252) des Antriebsteils (248) von einer hydraulischen Antriebs- und Bremseinheit (236) in den beiden gegenläufigen Drehrichtungen antreib- bzw. abbremsbar ist.
Ausgleichsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Seilhebezeug (202) ortsfest angeordnet, insbesondere Bestandteil einer Hafen-Krananlage, ist oder Bestandteil eines den Störeinflüssen ausgesetzten Aufstellortes (220) ist, insbesondere eines einem Wellengang ausgesetzten schwimmfähigen Transportmittels, insbesondere in Form eines Schiffes (220) oder einer Förderplattform, ist.
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