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Einrichtung zur Dämpfung von Lastpendelbewegungen
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an Kranen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Dämpfung von
Lastpendelbewegungen an Kranen, insbesondere an Containerkranen, deren Last an parallel
zur Ebene der Transportbewegung und unterhalb einer Laufkatze angeordneten Tragrollenpaaren
gehalten ist, welche derart mit ihrem Hubseil verbunden sind, daß sie während des
Hub- und Senkvorgangs eine zueinander gegenläufige Drehbewegung ausführen.
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Die Umschlagleistung von Kranen, deren Lasten ungeführt an Hubseilen
hängen, wird durch Pendelbewegungen der Last unter Umständen erheblich beeinträchtigt.
Besonders nachteilig wirken sich die Lastpendelbewegungen bei Containerkranen aus,
die bei verhältnismäßig hohen Transportgeschwindigkeiten und sehr genau arbeiten
müssen.
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Zur Vermeidung oder zumindest Begrenzung von Lastpendelbewegungen
sind bisher Hydraulikdämpfer zum Einsatz gelangt, die an der Laufkatze oder im Bereich
der Tragrollen angeordnet sind. Der Nachteil der bekannten Hydraulikdämpfer besteht
darin, daß ihre Wirkung nicht der Größe der Last angepaßt ist. Demzufolge wird zum
Dämpfen der Pendelbewegungen einer großen Last mehr Zeit benötigt als zum Beruhigen
einer kleinen-Last.
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Der Erfindung liegt'die Aufgabe zugrunde, eine Dämpfungseinrichtung
insbesondere für Containerkrane anzugeben, die zumindest weitgehend unabhängig von
der Lastgröße Lastpendelbewegungen beseitigt und dadurch bei erhöhter Betriebssicherheit
die Wirtschaftlichkeit von Kranen verbessert.
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Die gestellte Aufgabe wird durch eine Dämpfungseinrichtung gelöst,
die im wesentlichen die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Die Erfindung geht dabei
von der grundlegenden Erkenntnis aus, daß die Tragrollen beim Hub- und Senkvorgang
eine zueinander gegenläufige Drehbewegung ausführen, beim Pendeln der Last dagegen
gleichsinnig umlaufen; dieses unterschiedliche Drehverhalten wird zur Dämpfung von
Lastpendelbewegungen ausgenutzt.
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Das Lösungsprinzip besteht darin, die Tragrollen jedes Tragrollenpaares
zur Vermeidung unkontrollierter gleichsinniger Drehbewegungen mit einer ineinandergreifenden
Verzahnung auszustatten, und durch eine geeignete Schwenkaufhängung der Tragrollen
am Tragkopf dafür Sorge zu tragen, daß die gegenseitige Abstützung der Tragrollen
aneinander zu einer von der Lastgröße abhängigen Anpreßkraft führt. Da die Verzahnungen
und der gegenseitigen Abstützung dienenden Stützflächen unter Zwischenschaltung
von Bremselementen drehbar an den Tragrollen angeordnet sind, nimmt die Dämpfungswirkung
der Bremselemente mit der Größe der lastabhängigen Anpreßkraft zu.
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Während des Hebens und Senkens der Last wälzen sich die mit einer
Verzahnung und einer Stützfläche ausgestatteten Tragrollen an der Berührungsstelle
ohne nennenswerten Widerstand aneinander ab; die Verzahnung arbeitet dabei praktisch
belastungsfrei. Falls die Last Pendelbewegungen ausführt, werden gleichsinnige Drehbewegungen
der Trag-
rollen durch die miteinander im Eingriff stehenden Verzahnungen
verhindert; die Tragrollen können sich lediglich unter Überwindung des von den Bremselementen
ausgehenden Bremsmomentes bezüglich der Verzahnungen bewegen. Die Größe der Dämpfung
ist nach oben hin begrenzt durch den Reibungswert zwischen dem Hubseil und den Tragrollen.
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Vorzugsweise sind die Tragrollen jedes Tragrollenpaares symmetrisch
zur Mittelachse des Tragkopfes beweglich (Anspruch 2). Diese Beweglichkeit, d.h
Schwenkbarkeit der Tragrollen bezüglich des Tragkopfes, kann dadurch verwirklicht
sein, daß die Tragrollen gleichzeitig an schwenkbar gehaltenen Lenkern und an Führungsstangen
befestigt sind, wobei die Führungsstangen jedes Tragrollenpaares auf der von den
Tragrollen abgewandten Seite entlang einer Führungsbahn senkrecht zur Ebene der
beiden Tragrollenachsen verschiebbar sind (Anspruch 3). Unter der Einwirkung der
Lenker und Führungsstangen, die paarweise miteinander eine Art Gelenkhebel bilden,
werden die Tragrollen jedes Tragrollenpaares in Abhängigkeit von der am Tragkopf
angreifenden Last über die zugehörigen Sttzflächen mehr und mehr gegeneinander gepreßt
Die Geradführung der Führungsstangen jedes Tragrollenpaares kann insbesondere aus
einem angelenkten Gleitelement bestehen, welches sich beweglich in einer Ausnehmung
im Tragkopf abstützt (Anspruch 4). Das Gleitelement stellt sicher, daß die Führungsstangen
auf der Seite, die nicht mit den Tragrollen in Verbindung steht, lediglich eine
geradlinige Bewegung senkrecht zu der durch die beiden Tragrollenachsen verlaufenden
Ebene ausführen können.
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Ein unbeabsichtigtes Auseinanderklappen der zusammenwirkenden Tragrollen
wird dadurch ausgeschlossen, daß diese federnd aneinander in Anlage gehalten sind
(Anspruch 5). Insbesondere kann außerhalb der Tragrollenachsen und außerhalb des
Gleitelements an die zusammenwirkenden Führungsstangen eine Zugfeder angelenkt sein.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist
jede Tragrolle mit einem als Stützfläche dienenden Wälzring sowie mit einem Zahnkranz
ausgestattet; die Verbindung zwischen der Tragrolle einerseits und dem Wälzring
sowie dem Zahnkranz andererseits ist dabei nach Art einer Bremstrommel ausgebildet
(Anspruch 6).
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Bei einer besonders einfachen und gedrungenen Ausführungsform des
Erfindungsgegenstandes sitzt der Wälzring neben der Verzahnung auf dem Körper des
Zahnkranzes auf (Anspruch 7).
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Die bereits erwähnte Verbindung nach Art einer Bremstrommel (Anspruch
6) kann dadurch verwirklicht sein, daß die Tragrolle außerhalb des Bereichs der
Seil führungsrille einen mit einem Bremsbelag ausgestatteten Verbindungsabschnitt
aufweist (Anspruch 8).
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
bevorzugten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 schematisch eine Hubseilführung im Bereich einer
auf einem Kranträger verfahrbaren Laufkatze, Fig. 2 die schwenkbare Befestigung
zweier zusammenwirkender Tragrollen eines Tragrollenpaares an einem Tragkopf und
Fig.
3 a, b einen Schnitt nach Linie IV-IV in Fig. 3b bzw. einen Horizontalschnitt durch
die Tragrollen eines Tragrollenpaares.
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Bei der in Fig. 1 schematisch angedeuteten Ausführungsform eines Containerkranes
ist ein Container 1 über eine an sich bekannte Spannvorrichtung 2 (Spreader) und
einen damit verbundenen Tragkopf 3 an paarweise zusammenwirkenden Tragrollen 4 aufgehängt.
Diese stützen sich hintereinander an einem schlaufenförmig geführten Hubseil 5 ab,
welches einerseits mit einer ortsfesten Antriebsstation 6 in Verbindung steht und
andererseits über eine an einem Träger 7 ortsfest gehaltene Umlenkrolle 8 geführt
ist. Auf dem Träger 7 ist in an sich bekannter (nicht dargestellter) Weise eine
Laufkatze 9 in Richtung des Doppelpfeils 10 verfahrbar, die zur Führung des Hubseils
5 mit zwei außenliegenden Umlenkrollen 11 bzw. 12 und zwei innenliegenden Übergangsrollen
13 bzw.
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14 ausgestattet ist. Das von der Antriebsstation 6 kommende Hubseil
5 gelangt über die Übergangsrolle 141 die rechtsliegende Tragrolle 4, die Umlenkrolle
12 in den Bereich der ortsfesten Umlenkrolle 8 und von dort über die Umlenkrolle
11, die linksliegende Tragrolle 4 und die Ubergangsrolle 13 wieder in den Bereich
der Antriebsstation 6.
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Das Hubseil 5 ist im Bereich der Tragrollen 4 jedes Tragrollenpaares
so geführt, daß der Hub- und Senkvorgang des Containers 1 jeweils zu einer gegenläufigen
Drehbewegung der Tragrollen führt. Beispielsweise führt die rechtsliegende Tragrolle
beim Hubvorgang (angedeutet durch die beiden Pfeile 15) eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn
aus, die links liegende Tragrolle dagegen eine solche im Gegenuhrzeigersinn.
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Die Tragrollen 4 jedes Tragrollenpaares (Fig. 2) sind jeweils symmetrisch
zur Mittelachse 3' des Tragkopfes 3 aufeinanderzuschwenkbar an diesem befestigt.
Jede Tragrolle ist gleichzeitig an Lenkern 16 und an mit diesen zusammenwirkenden
Führungsstangen 17 gehalten; letztere sind auf der von den Tragrollen abgewandten
Seite paarweise an ein Gleitelement 18 angelenkt, welches sich - senkrecht zur Ebene
19 durch die Achsen 20 der beiden Tragrollen 4 - verschiebbar in einer Ausnehmung
3" des Tragkopfes 3 abstützt.
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Die Lenker 16 sind über die jeweils zugehörige Tragrollenachse 20
mit den Führungsstangen 17 zu einem Gelenkhebel zusammengefaßt, dessen Stellung
durch die Lage des Gleitelements 18 innerhalb der Ausnehmung 3" festgelegt ist.
Durch die an der Spannvorrichtung 2 angreifende Last werden die Tragrollen 4 unter
der Wirkung der Lenker 16 und Führungsstangen 17 im Sinne der Pfeile 21 aufeinander
zugeschwenkt, bis sie sich gegebenenfalls aneinander abstützen. Ein unbeabsichtigtes
Auseinanderklappen der beiden Tragrollen 4 wird durch eine Zugfeder 22 verhindert,
die an die paarweise mit dem Gleitelement 18 zusammenwirkenden Führungsstangen 17
angelenkt ist.
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Die Tragrollen 4 jedes Tragrollenpaares (Fig. 3a, b) sind außerhalb
des Bereichs der Seilführungsrille 4' mit einem Verbindungsabschnitt 23 ausgestattet,
an dem ein Bremsbelag 24 befestigt ist. Auf diesem ist ein Zahnkranz 25 mit einer
Verzahnung 25' beweglich gehalten.
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An einem Absatz 25" des Zahnkranzes 25 ist im Bereich zwischen der
Verzahnung 25' und der Seilführungsrille 4' ein Wälzring 26 befestigt.
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Bedingt durch die schwenkbare Aufhängung der Tragrollen 4 am Tragkopf
3 stützen sich die Tragrollen jedes Tragrollenpaares über ihre Wälzringe 26 aneinander
ab, wobei die Verzahnungen 25' der zugehörigen Zahnkränze 25 ineinandergreifen.
Während des Hub- und Senkvorgangs des Containers 1 (vgl. Fig. 1) wälzen sich die
Tragrollen 4 über die Wälzringe 26 ohne nennenswerten Widerstand aneinander ab;
die Verzahnung 25' ist dabei praktisch unbelastet.
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Eine Pendelbewegung der Last führt zu einer gleichsinnigen Drehbewegung
der beiden Tragrollen 4, die jedoch durch die ineinandergreifende Verzahnung 25'
verhindert wird. Die mit den Bremsbelägen 24 ausgestatteten Verbindungsabschnitte
23 der Tragrollen 4 können sich demzufolge lediglich unter Überwindung des von den
Bremsbelägen 24 verursachten Bremsmoments bezüglich der Zahnkränze 25 drehen. Da
die Tragrollen über die in Fig. 2 dargestellte Schwenkaufhängung in Abhängigkeit
von der Größe der Last über die Wälzringe 26 gegeneinander gepreßt werden, erzeugen
die als Bremstrommeln wirkenden Verbindungsabschnitte 23 ein lastabhängiges Bremsmoment,
welches zur Dämpfung der Lastpendelbewegung führt. Die Größe dieses Bremsmomentes
- und damit die Dämpfungswirkung - hängt ab vom Durchmesserverhältnis Tragrolle
/ Verbindungsabschnitt (einschließlich Bremsbelag), vom Reibungskoeffizienten des
Bremsbelages sowie von der Neigung der Lenker 16 (dgl. Fig. 2). Durch geeignete
Wahl der Geometrie und der Werkstoffe läßt sich die Dämpfungswirkung in der gewünschten
Weise beeinflussen. Die Größe der Dämpfung wird nach oben hin begrenzt durch das
vom Hubseil 5 übertragbare Mitnahmemoment, d.h. durch die Verhältnisse im Bereich
der Seilführungsrille 49.
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Der Grundgedanke des Erfindungsgegenstandes besteht darin, die Tragrollen
eines Tragrollenpaares unter Verwendung einer ineinandergreifenden Verzahnung lastabhängig
aneinander abzustützen und dafür Sorge zu tragen, daß sich die Tragrollen bezüglich
der Verzahnung nur unter Überwindung eines Bremsmoments gleichsinnig bewegen können.
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