NO20150122A1

NO20150122A1 - Swivel ring system

Info

Publication number: NO20150122A1
Application number: NO20150122A
Authority: NO
Inventors: Loyd Arve Nornes
Original assignee: Marine Aluminium As
Priority date: 2015-01-27
Filing date: 2015-01-27
Publication date: 2016-04-04
Also published as: NO337403B1

Description

ANORDNING VED SVINGKRANS DEVICE AT SWIVEL CRANE

Oppfinnelsen vedrører et svingkranssystem for dreining omkring en dreieakse av et langstrakt element anordnet på et underlag. The invention relates to a slewing crane system for turning around a turning axis of an elongated element arranged on a base.

Svingkranser anvendes i stor grad til dreibar opplagring av elementer som skal kunne innrettes i varierende retninger. Dreiebevegelsen tilveiebringes som regel ved at én eller flere motorer som er forsynt med tannhjul på drivakselen, går i inngrep med en sirkulær tannkrans på svingkransen. Ved anvendelse til dreining av langstrakte elementer, hvor bevegelsen må skje gjennom en stor sektor fra en utgangsstilling og til en operativ stilling, gjerne opptil 270°, og raskt og med stor presisjon for å opprett-holde den operative stillingen, for eksempel ved manøvrering av hivkompenserte gangbruer, vil hysterese i mekaniske, hydrauliske og elektriske systemer være utford-rende i forhold til presisjonen i manøvreringen av svingkransen. Swivel cranes are used to a large extent for rotatable storage of elements that must be able to be aligned in varying directions. The turning movement is usually provided by one or more motors which are equipped with gears on the drive shaft, meshing with a circular ring gear on the flywheel. When used for turning elongated elements, where the movement must take place through a large sector from an initial position to an operative position, preferably up to 270°, and quickly and with great precision to maintain the operative position, for example when maneuvering heave-compensated footbridges, hysteresis in mechanical, hydraulic and electrical systems will be challenging in relation to the precision in the maneuvering of the slewing ring.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe til veie et nyttig alternativ til kjent teknikk. The purpose of the invention is to remedy or to reduce at least one of the disadvantages of known technology, or at least to provide a useful alternative to known technology.

Formålet oppnås ved trekkene som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etter-følgende patentkravene. The purpose is achieved by the features indicated in the description below and in the subsequent patent claims.

Det er tilveiebrakt et svingkranssystem dreibart om en vertikal dreieakse, hvor en dreiering på en første svingkrans er innrettet til å kunne dreies ved hjelp av minst én rotasjonsaktuator, typisk en eller flere elektriske eller hydrauliske motorer, som ved hjelp av tannhjul står i inngrep med en tannkrans på dreieringen. Den første svingkransen understøtter et fundament for et element som ved hjelp av et kompense-ringssystem skal kunne holdes i posisjon i forhold til et fjerntliggende landingspunkt for et utragende endeparti av elementet selv om et underlag som sving kranssystemet er anordnet på, beveger seg, for eksempel på grunn av bølgepåvirkning på et fartøy som bærer svingkranssystemet. Den første svingkransen kan typisk dreies en sektor på minst 270°. Den første svingkransen er sammenkoplet med en dreiering anordnet på en andre svingkrans som er fastgjort til nevnte underlag, eventuelt på et dertil eg-net svingkransfundament som rager opp fra underlaget. Den andre svingkransen er innrettet til å kunne dreies ved hjelp av minst én lineæraktuator, typisk en hydraulikksylinder, hvor et første endeparti av lineæraktuatoren er fastgjort i den andre svingkransens dreiering og et andre endeparti av lineæraktuatoren er fastgjort i nevnte underlag eller svingkransfundament. Svingkransene er konsentriske. Lineæraktuatorens slaglengde er av en størrelse som tillater den andre svingkransen å dreie bety-delig mindre enn den første svingkransen, typisk i størrelsesorden 45°-90°. A slewing ring system rotatable about a vertical axis of rotation is provided, where a turning ring on a first slewing ring is arranged to be able to be turned with the help of at least one rotary actuator, typically one or more electric or hydraulic motors, which by means of gears engages with a ring gear on the turning ring. The first slewing ring supports a foundation for an element which, by means of a compensation system, must be able to be held in position in relation to a remote landing point for a projecting end part of the element even if a base on which the slewing ring system is arranged moves, for example due to wave action on a vessel carrying the slewing crane system. The first slewing ring can typically be turned a sector of at least 270°. The first slewing ring is connected to a pivot ring arranged on a second slewing ring which is attached to said base, possibly on a suitable turning ring foundation that projects from the base. The second slewing ring is arranged to be able to be turned using at least one linear actuator, typically a hydraulic cylinder, where a first end part of the linear actuator is fixed in the second turning ring and a second end part of the linear actuator is fixed in said base or slewing ring foundation. The slewing rings are concentric. The stroke length of the linear actuator is of a size that allows the second slewing ring to turn significantly less than the first slewing ring, typically in the order of 45°-90°.

Selv om det er praktisk å anordne svingkransene som beskrevet ovenfor, kan den første og den andre svingkransen bytte plass uten at en går ut over det foreliggende oppfinneriske konseptet. Although it is practical to arrange the swivels as described above, the first and second swivels can be interchanged without going beyond the present inventive concept.

Svingkranssystemet ifølge oppfinnelsen har den åpenbare fordelen at det langstrakte elementet som skal manøvreres, kan dreies mellom sin inaktive utgangsstilling og sin operative stilling med tilstrekkelig hastighet og presisjon ved hjelp av den første svingkransen. Når det langstrakte elementet deretter skal holdes i nøyaktig posisjon, for eksempel i forhold til et ytre endepartis landingspunkt på et objekt, uavhengig av bevegelsen til underlaget som svingkranssystemet er anordnet på, låses den første svingkransen slik at elementet ikke blir påvirket av dødgang mellom rotasjonsaktua-toren(e) og svingkransen, og den andre svingkransen aktiveres for finregulering av elementets retning, for eksempel ved hjelp av et hivkompenseringssystem dersom svingkranssystemet bærer en kran eller ei gangbru som er anordnet på et fartøy og skal lande last eller et utragende endeparti på en nærliggende installasjon. The slewing ring system according to the invention has the obvious advantage that the elongated element to be maneuvered can be turned between its inactive starting position and its operative position with sufficient speed and precision by means of the first slewing ring. When the elongated element is then to be held in a precise position, for example in relation to an outer end part's landing point on an object, regardless of the movement of the base on which the slewing ring system is arranged, the first slewing ring is locked so that the element is not affected by deadlock between rotational actua- the tower(s) and the slewing ring, and the second slewing ring is activated for fine-tuning of the element's direction, for example by means of a heave compensation system if the slewing ring system carries a crane or a footbridge that is arranged on a vessel and is to land cargo or a projecting end part on a nearby installation.

Oppfinnelsen er definert av de selvstendige patentkravene/det selvstendige patent-kravet. De uselvstendige kravene definerer fordelaktige utførelser av oppfinnelsen. The invention is defined by the independent patent claims/the independent patent claim. The independent claims define advantageous embodiments of the invention.

Oppfinnelsen vedrører mer spesifikt et svingkranssystem for dreining av et langstrakt element anordnet på et underlag omkring en dreieakse, kjennetegnet ved at en første svingkrans omfatter en dreiering forsynt med en tannkrans som er i inngrep med minst én rotasjonsaktuator og er koaksialt sammenkoplet med en dreiering på en andre svingkrans, idet en lagerring på den ene av den første og den andre svingkransen er fastgjort til et underlag, og den respektive lagerringen på den andre av den første og den andre svingkransen er fastgjort til et element som er innrettet til å kunne dreies relativt underlaget omkring nevnte dreieakse, og en lineæraktuator tildanner en stillbar forbindelse mellom den andre svingkransens dreiering og det tilstøtende elementet, eventuelt underlaget som den andre svingkransen er fastgjort til. The invention relates more specifically to a slewing ring system for turning an elongated element arranged on a base around a pivot axis, characterized in that a first slewing ring comprises a turning ring provided with a toothed ring that engages with at least one rotary actuator and is coaxially connected with a turning ring on a second slewing ring, wherein a bearing ring on one of the first and the second slewing ring is attached to a base, and the respective bearing ring on the other of the first and the second slewing ring is attached to an element that is arranged to be able to rotate relative to the base around said axis of rotation, and a linear actuator forms an adjustable connection between the rotation ring of the second slewing ring and the adjacent element, possibly the base to which the second slewing ring is attached.

Den første og den andre svingkransens dreieringer kan være sammenkoplet via en mellomliggende koplingsring. Alternativt kan den første og den andre svingkransens The turning rings of the first and second slewing ring can be connected via an intermediate connecting ring. Alternatively, the first and second slewing rings can be used

dreieringer være tilveiebrakt som en enhet. swivels be supplied as a unit.

Elementet kan være en kran eller ei gangbru. The element can be a crane or a footbridge.

Underlaget kan være et fartøy. The substrate can be a vessel.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et sideriss av et fundament for ei gangbru som er dreibar om en In what follows, an example of a preferred embodiment is described which is visualized in the accompanying drawings, where: Fig. 1 shows a side view of a foundation for a footbridge that can be rotated about a

vertikal dreieakse ved hjelp av et svingkranssystem ifølge oppfinnelsen; vertical axis of rotation by means of a slewing crane system according to the invention;

Fig. 2 viser et radialsnitt II-II gjennom fundamentet ifølge fig. 1 sett nedenfra Fig. 2 shows a radial section II-II through the foundation according to fig. 1 seen from below

mot en første svingkrans forsynt med rotasjonsaktuatorer; og towards a first slewing ring provided with rotary actuators; and

Fig. 3 viser et radialsnitt III-III gjennom fundamentet ifølge fig. 1 sett ovenfra mot en andre svingkrans forsynt med en lineæraktuator, idet fig. 3a viser lineæraktuatoren sammentrukket, og fig. 3b viser lineæraktuatoren ut-s kjøvet. Fig. 3 shows a radial section III-III through the foundation according to fig. 1 seen from above towards a second slewing ring provided with a linear actuator, as fig. 3a shows the linear actuator contracted, and fig. 3b shows the linear actuator folded out.

Det henvises først til figur 1 hvor henvisningstallet 1 skjematisk angir et underlag, for eksempel et dekk på et fartøy. Et fundament 11 rager opp fra underlaget 1 og er tilkoplet et endeparti 241 av et langstrakt element 24, typisk ei gangbru eller en kran som i det minste er dreibart om en vertikal dreieakse 12 ved hjelp av et svingkranssystem 2. Reference is first made to Figure 1, where the reference number 1 schematically indicates a substrate, for example a deck on a vessel. A foundation 11 projects up from the substrate 1 and is connected to an end part 241 of an elongated element 24, typically a footbridge or a crane which can at least be rotated about a vertical axis of rotation 12 by means of a slewing crane system 2.

Svingkranssystemet 2 er tildannet av en første og en andre svingkrans 21, 22 som er innbyrdes forbundet med en koplingsring 25. The slewing ring system 2 is formed by a first and a second slewing ring 21, 22 which are interconnected by a coupling ring 25.

Det henvises så til figur 2 som viser den første svingkransen 21 sett nedenfra. En førs-te dreiering 212 er dreibart opplagret i en første lagerring 211 som er fastgjort i un-derkant av et dreiefundament 23 som tilkoplet endepartiet 241 av det langstrakte elementet 24 og omfatter nødvendige installasjoner for bevegelse av det langstrakte elementet 24, for eksempel en drivenhet 231 og en førerkabin 232 med nødvendige betjeningsorganer (ikke vist). Nevnte første dreiering 212 er fastgjort i koplingsringen 25 og omfatter en innvending tannkrans 213 som er i inngrep med tannhjul 214a på to diametralt motsatt anordnede rotasjonsaktuatorer 214, typisk i form av hydrau-likkmotorer, som er fastgjort i dreiefundamenet 23 og er tilkoplet drivenheten 231. Den første svingkransen 21 kan i prinsippet roteres ubegrenset, men vil for dette formålet fortrinnsvis være begrenset til ca. én full rotasjon, dvs. ca. 360 grader. Reference is then made to Figure 2, which shows the first turning ring 21 seen from below. A first pivot ring 212 is rotatably supported in a first bearing ring 211 which is fixed below a pivot foundation 23 which connects the end part 241 of the elongate element 24 and comprises necessary installations for movement of the elongate element 24, for example a drive unit 231 and a driver's cabin 232 with the necessary controls (not shown). Said first turning ring 212 is fixed in the coupling ring 25 and comprises an internal ring gear 213 which engages with gear 214a on two diametrically opposed rotary actuators 214, typically in the form of hydraulic motors, which are fixed in the turning foundation 23 and are connected to the drive unit 231. The first slewing ring 21 can in principle be rotated indefinitely, but for this purpose will preferably be limited to approx. one full rotation, i.e. approx. 360 degrees.

Det henvises så til figurene 3a og 3b som viser den andre svingkransen 22 sett ovenfra. En andre dreiering 222 er dreibart opplagret i en andre lagerring 221 som er fastgjort i overkant av fundamentet 11. Nevnte andre dreiering 222 er fastgjort i koplingsringen 25. Et første endeparti 223a av en lineæraktuator 223, typisk i form av en dobbeltvirkende hydraulikksylinder, er fastgjort i dreieringen 222. Et andre endeparti 223b av lineæraktuatoren 223 er fastgjort i fundamentet 11. Lineæraktuatoren 23 er tilkoplet drivenheten 231. Den andre svingkransen 22 kan dreies en vinkel A som er bestemt av blant annet lineæraktuatorens 223 slaglengde og svingkransens 22 diame-ter, og vil fortrinnsvis være begrenset til ca. 90 grader. Reference is then made to figures 3a and 3b, which show the second turning ring 22 seen from above. A second swivel ring 222 is rotatably supported in a second bearing ring 221 which is fixed above the foundation 11. Said second swivel ring 222 is fixed in the coupling ring 25. A first end part 223a of a linear actuator 223, typically in the form of a double-acting hydraulic cylinder, is fixed in the turning ring 222. A second end part 223b of the linear actuator 223 is fixed in the foundation 11. The linear actuator 23 is connected to the drive unit 231. The second slewing ring 22 can be turned by an angle A which is determined by, among other things, the stroke length of the linear actuator 223 and the diameter of the slewing ring 22, and will preferably be limited to approx. 90 degrees.

Når det langstrakte elementet 24 skal manøvreres ved dreining om den vertikale dreieaksen 12, benyttes den første svingkransen 21 for «grovposisjonering» av elementets 24 ytre endeparti (ikke vist) ved dreining av dreiefundamentet 23. Deretter låses den første svingkransen 21, for eksempel ved at rotasjonsaktuatorene 214 blok-keres mekanisk eller hydraulisk. Deretter betjenes den andre svingkransen 22 ved at lineæraktuatoren 223 skyves ut eller trekkes sammen og genererer en dreining av koplingsringen 25, den blokkerte første svingkransen 21 og dreiefundamentet 23. Dermed oppnås en forbedret presisjon i manøvreringen av det langstrakte elementet 24, som kan ha en lengde på flere titalls meter. Presisjonsøkningen oppnås som følge av forskjellen i utvekslingsforholdet mellom aktuator 214, henholdsvis 223 og svingkrans 21, henholdsvis 22. When the elongated element 24 is to be maneuvered by turning about the vertical axis of rotation 12, the first turning ring 21 is used for "rough positioning" of the outer end part of the element 24 (not shown) by turning the turning foundation 23. The first turning ring 21 is then locked, for example by the rotation actuators 214 are blocked mechanically or hydraulically. Next, the second slewing ring 22 is operated by pushing out or contracting the linear actuator 223 and generating a rotation of the coupling ring 25, the blocked first slewing ring 21 and the turning foundation 23. Thus, an improved precision is achieved in the maneuvering of the elongated element 24, which can have a length of several tens of meters. The increase in precision is achieved as a result of the difference in the gear ratio between actuator 214, respectively 223 and slewing ring 21, respectively 22.

Det bør bemerkes at alle de ovennevnte utførelsesformer illustrerer oppfinnelsen, men begrenser den ikke, og fagpersoner på området vil kunne utforme mange alternative utførelsesformer uten å avvike fra omfanget av de vedlagte kravene. I kravene skal referansenumre i parentes ikke sees som begrensende. Bruken av verbet "å omfatte" og dets ulike former, ekskluderer ikke tilstedeværelsen av elementer eller trinn som ikke er nevnt i kravene. De ubestemte artiklene "en", "ei" eller "et" foran et element ekskluderer ikke tilstedeværelsen av flere slike elementer. It should be noted that all of the above embodiments illustrate the invention, but do not limit it, and those skilled in the art will be able to devise many alternative embodiments without departing from the scope of the appended claims. In the requirements, reference numbers in parentheses should not be seen as limiting. The use of the verb "to comprise" and its various forms does not exclude the presence of elements or steps not mentioned in the claims. The indefinite articles "an", "ei" or "et" before an element do not exclude the presence of several such elements.

Claims

1. Slewing ring system (2) for turning an elongated element (24) arranged on a base (1) around a turning axis (12), characterized in that a first turning ring (21) comprises a turning ring (212) provided with a ring gear (211) which engages with at least one rotary actuator (212) and is coaxially connected with a pivot ring (222) on a second slewing ring (22), wherein a bearing ring (211, respectively 221) on one of the first and the second slewing ring (21 , 22) is fixed to a base (1), and the respective bearing ring (221, 211 respectively) on the other of the first and the second swivel ring (21, 22) is fixed to an element (24) which is arranged to could be rotated relative to the base (1) around said axis of rotation (12), and a linear actuator (221) forms an adjustable connection between the pivot ring (222) of the second slewing ring (22) and the adjacent element (24), possibly the base (1) as the the second swivel ring (22) is attached to.

2. Slewing ring system (2) according to claim 1, where the turning rings (212, 222) of the first and second turning ring (21, 22) are connected via an intermediate coupling ring (25).

3. Slewing ring system (2) according to claim 1, where the turning rings (212, 222) of the first and second turning ring (21, 22) are provided as a unit.

4. Swing crane system (2) according to claim 1, where the element (24) is a crane or a footbridge.

5. Slewing crane system (2) according to claim 1, where the substrate (1) is a vessel.