DE2124739C3 - Hebekran mit längen- und neigungsverstellbarem Kranbaum und einer Überlastsicherung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hebekran mit längen- und neigungsverslellbarem Kranbaum und einer Überlastungssicherung, die einen Meßseil-Detektor für die wahre Baumlänge und einen Detektor für den Neigungswinkel des Baums aufweist, welche in mechanischer Verknüpfung einen zulässigen Hakenlastgrenzwert bilden, wobei ein Signalausgangswert erzeugt wird, wenn die HakenUst den Lastgrenzwert erreicht. Eine derartige Einrichtung an einem Hebekran ist aus der US-PS 32 69 560bekannt.

Es ist ferner aus der DR-AS 11 71 828 bekannt, mit Hilfe eines in seiner Achsrichtung und in Umfangsriehtung um die Achse verstellbaren, dreidimensionalen Steuerkörpers, dessen Verstellungen abhängig vom Hub und von der ausgefahrenen Auslegerlänge vorgenommen werden, die Stellung des Schaufelrades zum Planum, auf dem der Schaufelradbagger steht, anzuzeigen, wozu ein Abtastelement auf die Oberfläche des Steuerkörpers aufgesetzt wird. Der Baggerführer erhält damit eine reine Ortsangabe für die Stellung seines Werkzeugs.

Es ist weiterhin aus der DE-AS 11 76 331 bekannt, eine Lastbegrenzungsvorrichtung an einem höhenverschwenkbaren Kranausleger, bei dem ein Zusatzausleger angebracht werden kann, durch Wechsel von Ku-. venscheiben zu berücksichtigen und damit die selbsttätig arbeitende Hakenlastbegrenzung anzupassen. Es ist dazu allerdings erforderlich, mit der-nötigen Sorgfalt die jeweils richtige Kurvenscheibe einzusetzen, was sowohl bewußte als auch unbewußte Fehlhandlungen beinhalten kann und auf jeden Fall zeitaufwendig ist.

Schließlich ist es aus der DE-AS 11 62 987 für einen Mobilkran bekannt, durch Einsatz unterschiedlicher Kurvenstücke an einer oder mehreren Kurvenscheiben verschiedene Betriebsparameter bei der Bestimmung der Hakengrenzlast zu berücksichtigen, wobei diese Betriebsparameter die unterschiedlichen Drücke in den den Mobilkran abstützenden Pratzen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einem Kran der eingangs aufgeführten Art die Sicherheitseinrichtung so zu gestalten, daß der Kranführer selbst nicht mehr zu berücksichtigen braucht, ob der Kran mit oder ohne Zusatzausleger arbeitet, vielmehr bei entsprechender, den Zusatzausleger in Wirkung bringender Stellhebelstellung automatisch diese Tatsache von der Sicherheitseinrichtung selbst berücksichtigt wird und damit der Hakenlastgrenzwert entsprechend eingestellt wird.

Die Lösung dieser Aufgabe geschieht in der Weise, daß ein dreidimensionaler Steuerkörper drehbar und axial verschiebbar gelagert und durch die Stellung des Meßseils des Längendetektors in axialer Richtung und durch den Neigungswinkelgeber in Umfangsrichtung einstellbar ist, daß der Kranbaum einen Zusatzausleger trägt, daß die Steuerfläche des dreidimensionalen Steuerkörpers in zwei getrennte unterschiedliche Flächen unterteilt ist, die jeweils den halben Mantelumfang einnehmen und deren eine, von einem ersten Nockenfolger abgetastete Fläche den Kranbetrieb ohne und deren zweite, von einem zweiten Nockenfolger abgetastete Fläche dem Kranbetrieb mit Zusatzausleger zugeordnet ist, und daß zur Bildung des Grenzwertes der zulässigen Hakenlast ein den Einsatzzustand des Zusatzauslegers berücksichtigender Umschalter die Stellung des ersten oder des zweiten Nockenfolgers heranzieht.

Selbsttätig mit der Umschaltung auf zusätzliche Verwendung eines Zusatzauslegers wird also am dreidimensionalen Steuerkörper der dafür bemessene halbe Mantelumfang mit Hälfe des zugeordneten zweiten Nockenfolgers abgetastet und auch bei Verwendung nur des Kranbaumes ohne bewußtes Zutun wieder aus der Grenzwertbestimmung herausgenommen.

In einer weiteren, durch die Unteransprüche gekennzeichneten Ausgestaltung kann überdies Rücksicht genommen werden auf die sich durch die Biegebean-

spruchung des Kranbaums ergebende elastische Durchbiegung, um auch diese Größe mit in die Bestimmung des Hakenlastgrenzwertes einzubringen.

An einem Ausföhrungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der Zeichnung eine beschreibende Erläuterung gegeben. Es zeigt

F i g, 1 eine Seitenansicht des Krans,

F i g. 2 eine Seitenansicht in das geöffnete Gehäuse des Grenzwertgebers bei vollständig ausgefahrenem Kranbaum,

Fig.3 einen vertikalen Schnitt in der Ebene III—III in F i g. 2 durch den Grenzwertgeber,

Fig.4 einen Schnitt in der Ebene IV-IV in Fig.3 durch den Grenzwertgeber, die Zusatzeinrichtung zur Berücksichtigung der Kranbaumdurchbiegung darstellend,

Fi g. 5 einen Schnitt in der gebrochenen Ebene V-V in Fig. 4,

Fig.6 eine Ansicht in axialer Richtung auf den dreidimensionalen Steuerkörper von rechts in F i g. 3,

Pig.? ein Schaltschema des elektrischen Schaltkreises des Grenzwertgebers.

F i g. 1 zeigt einen üblicherweise auf einem Kranfahrzeug verwendeten Kranbaum in teleskopischer Ausführung mit einem hohlen ersten Baumabschnitt 7 und einem ausfahrbaren Baumabschnitt 8, wobei die Ausfahr- und Rückzugsbewegung mit Hilfe eines nicht dargestellten Hydraulikmotors erfolgt Das untere Ende des äußeren Baumabschnitts 7 ist mit einem Gelenkbolzen 10 auf einem Bock 9a schwenkbar befestigt der seinerseits auf einer Karussellplatte 9 steht, die auf dem Fahrzeug drehbar ist Das Heben und Senken des äußeren Baumabschnitts 7 erfolgt mit Hilfe eines Hydraulikzylinders 11, der einesends an der Karussellplatte und andernends am äußeren Baumabschnitt 7 angelenkt ist Am freien Ende des inneren Baumabschnitts. 8 ist ein Kopf 12 befestigt, in dem die Seilrollen für das Kranseil laufen.

Die Steuereinrichtung befindet sich in einem Gehäuse 13, das auf der Seitenfläche des äußeren Teleskopbaums 7 angebracht ibt Die Berücksichtigung der Kranbaumlänge erfolgt mit Hilfe eines Meßseils 15, das an einem Punkt 16 des Rollenkopfes 12 befestigt ist und auf eine Meßseiltrommel 14 aufgewickelt wird, die im Gehäuse 13 drehbar gelagert ist und das Meßseil ausgibt, wenn der innere Teleskopbaum 8 ausgefahren wird. Die Meßseiltrommel ist fest mit einer waagerechten Welle 17 verbunden, mit der sie im Gehäuse 13 an ihrem einen Ende und in einer Trägerplatte 18 mit ihrem anderen Ende gelagert ist Dies geht deutlich aus der Fig.3 hervor. Die Meßseiltrommel 14 hält das Meßseil 15 unter der Spannung einer in ihr befindlichen (nicht dargestellten) Spiralfeder.

Parallel zur Welle 17 der Meßseiltrommel durchzieht das Gehäuse 13 eine Tragachse 19 für einen dreidimensionalen Steuerkörper 1. Der Steuerkörper 1 kann auf der Achse 19 in Längsrichtung gleiten und sich drehen. Eine Gewindespindel 20 durchzieht das Gehäuse 13 parallel zur Achse 19. Diese Spindel 20 weist ein Linksgewinde auf und ist drehfest mit Hilfe eines auf ihr sitzenden Ritzels 21 mit einem Zahnrad 22 verbunden, das auf der Welle 17 der Meßseiltrommel 14 aufgekeilt ist. Mittels einer Spindelmutterverbindung ist ein Joch 23 mit der Gewindespindel 20 gekuppelt und übergreift mit seinen beiden Jochschenkeln 24, die in Gieitführungen auf der Achse 19 geführt sind, den dreidimensionalen Steuerkörper 1.

Wenn der Baum ausgefahren und damit das Meßseil

15 von der Meßseiltrommel 14 abgezogen ist, so daß diese im Uhrzeigersinn gedreht wurde (bezüglich Fig. 1, 2 und 4), dann ist der dreidimensionale Steuerkörper 1 in F i g. 3 entsprechend der Ausfahrlänge des Baums nach links gerückt und nimmt eine Stellung etwa wie in Fig.3 ein. Im eingezogenen Zustand des inneren Teleskopbaumabschnitts 8 ist hingegen der dreidimensionale Steuerkörper 1 nach rechts verschoben.

In einer vertikalen Ebene mit der Achse 19 durchziehen parallel dazu Wellen 25 und 26 das Gehäuse 13. Auf diesen Wellen ist ein Mechanismus gelagert, der dazu dient, die Neigung des Kranbaums zu berücksichtigen. Dieser Neigungsdetektor ist mit einem Pendelkörper 27 ausgestattet der wie auch ein Zahnrad 28 mit der Welle 26 drehfest verbunden ist Das Zahnrad 28 kämmt mit einem Ritzel 29, das auf die Welle 25 aufgekeilt ist und sich in einem ianggestreckten Keilzahnrad 30 fortsetzt Mit diesem Keilzahnrad 30 kämmt stets und unabhängig von der jeweiligen axialen Stellung auf der Achse 19 ein mit dem <jreidimensionalen Steuerkörper 1 fest verbundenes Zafmrad 31,

Wird der Kranbaum aus der Horizontalstellung gemäß F i g. 1 angehoben, so bleibt der Pendelkörper 27 vertikal hängen, dreht sich dabei jedoch innerhalb des Gehäuses 13 in der mit Pfeil in Fig.2 angedeuteten Richtung. Diese Relativdrehung wird über das Zahnradgetriebe 28, 29, 30 und 31 auf den dreidimensionalen Steuerkörper 1 übertragen, der dabei ebenfalls in Richtung des in F i g. 2 eingezeichneten Pfeiles verdreht wird. Ein Schwungrad 32 auf der Welle 26 dämpft die Bewegung des Pendelkörpers 27. Das Schwungrad 32 trägt ein angeformtes Ritzel 33, das mit einem auf der Welle 25 sitzenden Zahnrad 34 kämmt

Der eine Nockenfolger, der auf der Mantelfläche des dreidimensionalen Steuerkörpers 1 gleitet, ist ein Stab 2, der in einem Trägerbügel 35 in seiner Längsrichtung gleitbar geführt ist, wobei der Trägerbügel 35 auf einer überspannenden Stützplatte 37 befestigt ist, die auf Säulen 36 im Gehäuse 13 fest angebracht ist Der Nockenfolger 2 wird mit einer ihn umgebenden Schra::.bendruckfeder 38 gegen den Steuerkörper 1 gedruckt Wenn der Kranbaum vollständig ausgefahren ist und damit die in F i g. 3 gezeigte Stellung erreicht ist, dann liegt der Nockenfolger 2 am rechten Ende des dreidimensionalen Steuerkörpers 1 an (gesehen in F i g. 3), am linken Ende dagegen bei völlig eingezogenem Kranbaum.

Der Stab des Nockenfolgers 2 ist in seiner Länge auf einer Seite mit einer Zahnleiste 41 versehen, die in ein Ritzel 40 eingreift, das auf einem Ende einer horizontal liegenden Querwelle 39 befestigt ist Die Welle 39 ist in der überbrückenden Platte 37 und einer Wand des Gehäuses 13 gelagert und trägt nahe ihrem anderen Ende ein verschiebbares Element 3 in Form einer Drehscheibe, die fest mit der Welle verbunden ist. Weiln also der Baum eine bestimmte Neigungsstellung hat und aus seiner völlig ausgestreckten Stellung verkürzt wird, gleitet der dreidimensionale Steuerkörper 1 aus der in Fig. 3 gezeigten Stellung nach rechts, wodurch folglich der Nockenfolgef 2 nach links gedrückt wird (in F i g. 2), damit sich das Ritzel 40 in der mit Pfeil angedeuteten Richtung dreht, wodurch auch die Drehscheibe 3 in der Pfeilrichtung, die in Fig.4 eingezeichnet ist, verdreht wird. Beim Ausstrecken des Baums sind selbstverständlich die Bewegungs- ufid Drehrichtungen entgegengesetzt.

Wie F i g. 6 zeigt, ist der dreidimensionale Steuerkör-

per 1 in eine untere Hälfte A mit einer Steuermantelfläche aufgeteilt, die dem Betrieb mit dem Hauptladebaum entspricht, und in eine obere Hälfte B, die eine Steuermantelfläche aufweist, welche für den Betrieb mit Zusatzausleger (nicht dargestellt) vorgesehen ist, der am Ende des Hauptladebaums zusätzlich befestigt werden kann. Dazu wird ein zweiter Nockenfolger 2a benötigt, der an der oberen Hälfte B des dreidimensionalen Steuerkörpers 1 anliegt und zum Nockenfolger 2 in zentralsymmetrischer Anordnung zum Steuerkörper angebracht ist, wobei auch der weitere angeschlossene Mechanismus dem des Nockenfolgers 2 entspricht, so daß Gleilverschiebungen des Nockenfolgers 2a über ein Ritzel 40a übertragen und in entsprechende Drehbewegungen eines als Drehscheibe 3a ausgebildeten verschiebbaren Elementes umgesetzt werden.

Ein erster Balgen 42 zum Erfassen der Biegebeanspruchung des äußeren Teleskoprohres 7 des Hauptbaums ist zwischen zwei Sti'itzplatten 43 und 44 eingesetzt, die an einer solchen Wandfläche des äußeren Rohres 7 des Hauptbaums angebracht sind, die der stärksten Biegebeanspruchung ausgesetzt ist. Dieser Balgen 42 ist über eine Verbindungsleitung 47 mit einem zweiten Balgen 46 von kleinerem Durchmesser verbunden, der mit seinem einen Ende an einem Befestigungsbügel 45 innerhalb des Gehäuses 13 angebracht ist. Der Innenraum der Balgen 42 und 46 sowie die Verbindungsleitung 47 sind mit einer (!»!flüssigkeit gefüllt.

Das zweite, freie Ende des Balgens 46 ist fest mit einer Stange 49 verbunden, die im Gehäuse 13 in Längsrichtung gleiten kann, da sie in Lagern 48 und 48a gehaltert ist. Die Stange 49 trägt entlang eines gewissen Benichs eine Zahnleiste 50, die mit einem Ritzel 52 kämmt, das auf einer querverlaufenden Welle 51 sitzt, die wiederum in der überbrückenden Platte 37 bzw. im Gehäuse 13 gelagert ist. Ein Zahnsegment 53 ist koaxial mit dem Ritzel 52 und mit diesem in fester Verbindung angebracht und kämmt mit einem weiteren Ritzel 54, das drehbar auf der Welle 39 gelagert ist. Das Ritzel 54 ist mit einem weiteren verschiebbaren Element oder einer Drehscheibe 4 fest verbunden, die einen koaxialen, vorstehenden Randbogen 6 hat, der als Betätigungsglied für einen Mikroschalter wirkt, wenn dieser Mikroschalter 5 auf der an früherer Stelle bereits beschriebenen Drehscheibe 3 befestigt ist.

Eine Belastung im äußeren Zylinder 7 des Baums, die auf eine Durchbiegung zurückzuführen ist, drückt also den Balgen 42 zusammen. Dieses Zusammendrücken wird durch den Durchmesserunterschied im Balgen 46 verstärkt und von ihm auf die Stange 49 übertragen, die gleitend verschoben wird. Diese Verschiebung wird über die Zahnleiste 50, das Ritzel 52, das Zahnsegment 53 und das Ritzel 54 in verstärkter Form auf die Drehscheibe 4 umgesetzt, so daß diese abhängig von der Größe der Biegebeanspruchung im Baum verdreht wird.

Die Stange 49 weist noch ein zweites Stück Zahnleiste 50a auf, das auf einen dem soeben beschriebenen gleichen Mechanismus einwirkt, der entsprechend bezüglich der Drehscheibe 3a angebracht ist Von der Zahnleiste wird also ein Ritzel 52a in Drehung versetzt, das fest mit einem Zahnsegment 53a verbunden ist, welches mit einem Ritzel 54a kämmt, das an einer

Drehscheibe 4a mit bogenförmigem Schaltnocken 6a sitzt für die Betätigung eines Mikroschalters 5a, der auf der Drehscheibe 3a angebracht ist.

Die Gestalt der Mantelfläche des dreidimensionalen Steuerkörpers 1 ist durch experimentelle Ermittlung so bemessen, daß die Tastglieder oder Mikroschalter gerade vor ihrem Schaltzustand sind, wenn bei allen möglichen verschiedenen Längen des Baums und den verschiedenen Baumneigungen die dabei gerade zulässige Hakenlast angehängt ist.

Die Mikroschalter sind zueinander parallel geschaltet und liegen in Reihe mit einem Umschalter 56 im Betriebsschaltkreis 55, 57 der Kransicherheitseinrichtung, der in Fig. 7 dargestellt ist. Die Kransicherheitseinrichtung kann von üblicher Art sein und beispielsweise eine Alarmeinrichtung und/oder eine automatische Schaltkreisunterbrechung enthalten, die auf den Leistungskreis des Krans einwirkt. Der Umschalter 56 dient dazu, den Mikroschalter 5a in die Sicherheitseinrichtung einzuschalten, wenn der Zusatzausleger verwendet wird, während der Mikroschalter 5 innerhalb der Sicherheitsschaltanordnung maßgebend ist, wenn kein Zusatzausleger verwendet wird.

Bei der beschriebenen Gestaltung und Anordnung der Teile der Steuereinrichtung gemäß der Erfindung werden folgende vorteilhafte Arbeitsweisen erzielt.

Wenn der Baum auf eine Baumlänge und Neigung eingestell* ist, die für einen bestimmten Lasthebevorgang benötigt wird, wird der Mikroschalter 5 (bzw. 5a) mit der Drehscheibe 3 (bzw. 3a^ automatisch in eine bestimmte Winkelstellung gedreht, und der Schaltnokken nimmt eine bestimmte Winkelstellung gemäß der Größe der Biegebeanspruchung im äußeren Teleskoprohr 7 des Ladebaums ein. Übersteigt dann die Anhängelast am Haken die zulässige obere Grenze, wird dies durch den die Belastung erfassenden Mechanismus mit dem Balgen 42 ermittelt, da dadurch die Drehscheibe 4 (bzw. 4a) ebenfalls verdreht wird, so daß dann der vorstehende Rand der Drehscheibe 4 (bzw. 4aj als Schaltnocken 6 (bzw. %a) den Mikroschalter 5 (bzw. 5a) schließt und damit die Kransicherheitseinrichtung zur Wirkung bringt. Da außerdem der dreidimensionale Steuerkörper 1 eine stetige Steuerfläche hat, kann die Baumlänge und die Neigung des Baums während des Lasthebevorgangs willkürlich variiert werden.

Die Erfindung läßt sich auch auf Kranbäume mit mehreren, ineinander liegenden Teleskoprohren übertragen, sofern eine Steuereinrichtung für die Baumanordnung verwendet wird, die für eine exakt kontrollierte, vorgegebene Folge der Ausfahrstufen sorgt.

Ferner ist eine Abwandlung in der Weise denkbar, daß der dreidimensionale Steuerkörper nicht gleitend verschoben wird abhängig von der eingestellten Ladebaumlänge und verdreht wird in Abhängigkeit von der Winkelneigung des Baums, sondern daß beispielsweise die Baumneigung die Gleitverschiebung abhängig vom Neigungswinkel bewirkt und daß die Verlängerung oder Verkürzung des Ladebaums die Drehbewegung des Steuerkörpers nach sich zieht Derartige Abwandlungen liegen jedoch im Können des Fachmanns und werden deshalb nicht näher erläutert

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Hebekran mit längen- und neigungsverstellbarem Kranbaum und einer Überlastungssicherung, * die einen Meßseil-Detektor Pur die wahre Baumlänge und einen Detektor für den Neigungswinkel des Baums aufweist, welche in mechanischer Verknüpfung einen zulässigen Hakenlastgrenzwert bilden, wobei ein Signalausgangswert erzeugt wird, wenn »> die Hakenlast den Lastgrenzwert erreicht, dadurch gekennzeichnet, daß ein dreidimensionaler Steuerkörper (1) drehbar und axial verschiebbar . gelagert und durch die Stellung des Meßseils (15) des Längendetektors in axialer !"> Richtung und durch den Neigungswinkelgeber (27) in Umfangsrichtung einstellbar ist, daß der Kranbaum (7, 8) einen Zusatzausleger trägt, daß die Steuerfläche dies dreidimensionalen Steuerkörpers (1) in zwei getrennte unterschiedliche Flächen (A, B) m unterteilt ist, die jeweils den halben Mantelumfang einnehmen und deren eine, von einem ersten Nockenfolger (2) abgetastete Fläche (A) den Kranbetrieb ohne und deren zweite, von einem zweiten Nockenfolger (2a^ abgetastete Fläche (B) 2; dem Kranbetrieb mit Zusatzsausleger zugeordnet ist, und daß zur Bildung des Grenzwertes der zulässigen Hakenlast ein den Einsatzzustand des Zusatzauslegers berücksichtigender Umschalter (56) die Stellung des ersten oder des zweiten Nockenfol- ><> gers (2,2a^heranziehL

2. Kran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Nockenfolger (2, ?a) bezüglich der Achse (19) des Steuerkörpers (1) gegenüberstehen.

3. Kran nach Anspruch 1 ο-^ϊγ 2, dadurch η gekennzeichnet, daß jeder Nockenfolger (2, 2a) jeweils mit einem ersten verschiebbaren Element (3; Za) gekuppelt ist, an dem ein erstes Tastglied (5; 5a) sitzt, ein durch die Biegebeanspruchung des Kranbaums (7) beaufschlagtes zweites verschiebba- ■»■· res Element (4; 4a) ein zweites Tastglied (6; 6a) trägt und die Tastglieder (5, 6; 5a, 6a) durch die gegenseitige Verschiebung der verschiebbaren Elemente (3, 4; 3a, 4a) bei Erreichen eines Belastungsgrenzwertes ein Signal erzeugen. «

4. Kran nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite verschiebbare Element (3,4; 3a, 4a) parallel nebeneinander angeordnet sind und als Tastglieder ein elektrischer Schalter (5, 5a) sowie ein Schalterbetätigungsnocken (6, 6a) an w jeweils einem der Elemente sitzen.

5. Kran nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbaren Elemente (3, 4, 3a, 4a) Scheiben sind, die gegeneinander verdrehbar auf gemeinsamen Achsen (39,39ajsitzen. v>