DE4413165A1 - Hydraulische Hubeinrichtung zum Heben und Senken einer Last - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Hubeinrichtung zum Heben und Senken einer Last, deren Bewegung unter Zwischen­ schaltung eines Seils durch eine hydraulische Kolben-Zylinder- Anordnung steuerbar ist.

Hydraulische Aufzüge sind in vielerlei Variationen bekannt. Bei geringen Hubhöhen bis etwa 30 m werden üblicherweise Konstruk­ tionen verwendet, bei denen die Last, also z. B. ein Fahrkorb mit der Nutzlast, unmittelbar an der Kolbenstange eines einfachen Zylinders oder eines Teleskopzylinders befestigt ist. Die Last wird durch Aus- und Einfahren der Kolbenstange aus dem Zylinder bewegt. Aufzüge dieser Art werden im allgemeinen bei größeren Förderhöhen nicht eingesetzt, weil die Baulänge der Zylinder we­ gen des für die Knickfestigkeit notwendigen Materialaufwands und wegen der Schwierigkeiten beim Transport und der Montage von langen Zylindern begrenzt ist. Für das volle Ausfahren der Kol­ benstange wird eine große Ölmenge benötigt, die einen großen Öl­ vorratsbehälter bedingt. Schließlich ist die Anlage bei weit ausgefahrener Kolbenstange aufgrund der hohen Ölsäule relativ weich und nachgiebig.

Aus der DE 41 18 134 C1 ist ein hydraulischer Aufzug bekannt, bei dem am Fahrkorb zwei hydraulische Zylinder befestigt sind, die eine ortsfest angeordnete und koaxial durch sie hindurchge­ hende Aufzugstange umgeben, die der Kolbenstange der Zylinder entspricht. In jedem Zylinder befindet sich ein Ringkolben, der die Aufzugstange umgreift und den jeweiligen Zylinder in einen oberen Druckraum und in einen unteren Druckraum aufteilt. Durch eine lösbare:Klemmvorrichtung an jedem Ringkolben kann die Auf­ zugstange gegriffen und zeitweilig eine kraftschlüssige Verbin­ dung zwischen dem Ringkolben und der Aufzugstange hergestellt werden. Zum Heben des Fahrkorbs werden die oberen Druckräume ab­ wechselnd mit Druck beaufschlagt, während zum Absenken des Fahr­ korbs aus den oberen Druckräumen Hydrauliköl abwechselnd abge­ lassen wird. Während die Klemmvorrichtung des einen Ringkolbens wirksam ist, ist die Klemmvorrichtung des anderen Ringkolbens gelöst und dieser Ringkolben wird mit einer Geschwindigkeit, die größer als die Geschwindigkeit der Zylinder ist, vom einen Ende zum anderen Ende des jeweiligen Zylinders bewegt, um dort an der Aufzugstange festgeklemmt zu werden und im nächsten Schritt die Zylinder abzustützen.

Bei dem aus der DE 41 18 134 C1 bekannten hydraulischen Aufzug ist die gesamte hydraulische Steuerung einschließlich der Hydro­ pumpe und des diese antreibenden Elektromotors sowie des Ölvor­ ratsbehälters am Fahrkorb angeordnet. Auch wenn die benötigte Ölmenge kleiner ist als bei Aufzügen, bei denen der Fahrkorb an der bewegbaren Kolbenstange eines ortsfest angeordneten Zylin­ ders befestigt ist, wird bei jeder Fahrt des Fahrkorbs eine be­ trächtliche Totlast mitbewegt. Würde man die hydraulische Steue­ rung oder Teile davon ortsfest anordnen, so wäre zwar die Tot­ last verringert, jedoch wären lange flexible Hydraulikleitungen notwendig.

Es sind auch Aufzüge bekannt, bei denen die Last indirekt über ein Seil von einem Hydraulikmotor bewegt wird. Der Hydraulikmo­ tor ist z. B. ein rotierender Antrieb für eine Winde, auf die beim Heben der Last das Seil auf gewickelt und von der beim Sen­ ken der Last das Seil abgewickelt wird. Solche Winden sind wegen des benötigten Platzes und wegen der im Betrieb entstehenden Ge­ räusche nicht überall ohne weiteres einsetzbar.

Die Last eines Aufzugs kann über ein Seil auch von einem hydrau­ lischen Linearmotor, also von einer Kolben-Zylinder-Einheit be­ wegt werden. Der Vorteil gegenüber einem direkten Antrieb durch eine Kolben-Zylinder-Einheit liegt darin,daß der bewegbare Teil dieser Einheit nur auf Zug beansprucht wird und deshalb der Ma­ terialaufwand geringer gehalten werden kann. Ein derartiger Auf­ zug ist aus der EP 0 254 840 B1 bekannt. Diese Schrift zeigt auch, daß man in Umkehrung des Flaschenzugprinzips den Weg, den das bewegbare Teil der Kolben-Zylinder-Einheit macht, gegenüber dem Weg der Last halbieren oder noch weiter verringern kann. Freilich wird dadurch die auszuübende Kraft größer, so daß die Verringerung der Hublänge nicht zu einer entsprechenden Verrin­ gerung des Materialaufwandes führt. Letztendlich ist es auch mit einem Aufzug nach der EP 0 254 840 B1 nicht möglich, eine Last über sehr große Hubhöhen zu bewegen.

Ziel der Erfindung ist es, eine hydraulische Hubeinrichtung mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzu­ entwickeln, daß mit geringer Totlast große Hubhöhen möglich sind und die hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung auf kleinem Raum untergebracht werden kann.

Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß eine hydraulische Hubein­ richtung, die die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruches 1 aufweist, zusätzlich mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs ausgestattet ist. Danach ist das Seil an wenigstens zwei gegen die Last abstützbaren Haltevorrichtungen lösbar festklemmbar. Zumindest eine der beiden Haltevorrichtun­ gen kann von der Kolben-Zylinder-Anordnung bei gelöstem Seil entgegen der vorgegebenen Bewegungsrichtung des Seils und bei festgeklemmtem Seil in der vorgegebenen Bewegungsrichtung des Seils bewegt werden. Die andere Haltevorrichtung hält das Seil fest, wenn das Seil und die erste Haltevorrichtung voneinander gelöst sind. Bei einer solchen hydraulischen Hubeinrichtung kor­ reliert der Raumbedarf für die Kolben-Zylinder-Anordnung in kei­ ner Weise mit dem maximal möglichen Hub der Last. Die gesamte hydraulische Steuerung für die Kolben-Zylinder-Anordnung kann einschließlich des Druckmittelvorratsbehälters, der Hydropumpe und des Antriebs der Hydropumpe ortsfest installiert werden, ohne daß lange Schlauchleitungen notwendig wären. Die maximal mögliche Hubhöhe hängt nur von der möglichen Seillänge ab.

Es ist denkbar, daß mit einer hydraulischen Hubeinrichtung gemäß Anspruch 1 eine Last schrittweise gehoben oder gesenkt wird. Dazu wird eine Haltevorrichtung mit festgeklemmtem Seil von ei­ ner Kolben-Zylinder-Einheit um die Weite eines Schrittes gezogen oder nachgelassen. Dann wird das Seil durch eine zweite ortsfest angeordnete Haltevorrichtung festgeklemmt, während die erste Haltevorrichtung vom Seil gelöst und von der erreichten Endlage entgegen der vorgegebenen Bewegungsrichtung des Seils in die an­ dere Endlage bewegt wird. Dort ergreift sie das Seil, während die andere Haltevorrichtung das Seil losläßt. Nun kann das Seil um einen weiteren Schritt bewegt werden. Dieser Vorgang wieder­ holt sich fortlaufend, bis die Last das gewünschte Niveau er­ reicht hat. Eine hydraulische Hubeinrichtung der skizzierten Funktionsweise kann z. B. als einfacher Prospekt- oder Punktzug in der Bühnentechnik eingesetzt werden.

Bei Personenaufzügen oder hochwertigen Prospekt- oder Punktzügen dagegen muß die Last kontinuierlich bewegt werden. Dies läßt sich gemäß Anspruch 2 dadurch erreichen, daß die Kolben-Zylin­ der Anordnung mindestens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten umfaßt, die wenigstens zwei Haltevorrichtungen jeweils im Wechsel mit­ einander bewegen. Während die eine Haltevorrichtung das Seil festgeklemmt hat und von der einen Kolben-Zylinder-Einheit in Bewegungsrichtung des Seils bewegt wird, ist die andere Halte­ vorrichtung gelöst und wird entgegen der Bewegungsrichtung des Seils zurückbewegt, um das Seil zu greifen und bei gelöster er­ ster Haltevorrichtung weiterzubewegen. Die Last bewegt sich ins­ besondere dann ruckfrei, wenn gemäß Anspruch 3 eine Haltevor­ richtung mit einer nach Betrag und Richtung etwa gleichen Ge­ schwindigkeit wie das Seil bewegbar ist, bevor sie das Seil festklemmt.

Man kann sich vorstellen, daß mehr als zwei Kolben-Zylinder-Ein­ heiten das Seil jeweils um einen Schritt weiterbewegen und, wäh­ rend eine Einheit das Seil bewegt, die anderen Einheiten gerade die ihnen zugeordneten Haltevorrichtungen zurück in die Aus­ gangsposition verschieben. Der Materialaufwand für eine kontinu­ ierliche Bewegung der Last wird besonders gering, wenn gemäß An­ spruch 4 genau zwei Kolben-Zylinder-Einheiten und genau zwei Haltevorrichtungen vorhanden sind und wenn jede Haltevorrichtung zwischen ihren beiden Endpositionen entgegen der Bewegungsrich­ tung des Seils in kürzerer Zeit bewegbar ist als in Bewegungs­ richtung des Seils. Denn dann ist es möglich, daß eine Haltevor­ richtung von der einen Endposition in die andere Endposition zu­ rückbewegt wird, die Bewegungsrichtung umgekehrt wird, die Hal­ tevorrichtung auf die Geschwindigkeit des Seils beschleunigt wird und dann das Seil festklemmt, während die andere Haltevor­ richtung mit an ihr festgeklemmtem Seil in Bewegungsrichtung des Seils bewegt worden ist.

Durch eine Ausbildung gemäß Anspruch 5 wird die Steifigkeit des Systems erhöht.

Zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen hydraulischen Hubeinrichtung sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläu­ tert.

Es zeigen

Fig. 1 schematisch einen erfindungsgemäßen Personenaufzug,

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Aufzug in der Bühnentechnik,

Fig. 3 schematisch das hydraulische System zur Bewegung des Seils der Aufzüge nach den Fig. 1 und 2,

Fig. 4 eine Haltevorrichtung aus Fig. 3 in detaillierter Darstellung und

Fig. 5 ein Weg-Zeit-Diagramm der Kolben-Zylinder-Einheiten und der Haltevorrichtungen aus den Fig. 3 und 4.

Bei dem Personenaufzug nach Fig. 1 sind die beiden Enden eines Seils 10 an der Decke 11 und am Boden 12 eines Fahrkorbs 13 be­ festigt. Das Seil 10 wird durch vier Rollen 14, 15, 16 und 17 umgelenkt, von denen zwei im Dachbereich und zwei im Kellerbe­ reich eines Gebäudes angeordnet sind. Das Seil 10 verläuft von der Decke des Fahrkorbs 11 aus senkrecht nach oben, wird von der Rolle 14 um 90° in die Waagrechte umgelenkt und verläuft nach einer erneuten Umlenkung von 90° durch die Rolle 15 senkrecht nach unten. Durch die beiden Rollen 16 und 17 im Kellerbereich des Gebäudes erfolgt eine weitere Umlenkung von 180°. Von der Rolle 17 verläuft das Seil 10 nach oben zum Boden 12 des Fahr­ korbs 13. Im Kellerbereich des Gehäuses und zwischen den beiden Rollen 15 und 16 ist eine Kolben-Zylinder-Anordnung 18 vorgese­ hen, die aus zwei Kolben-Zylinder-Einheiten besteht und die zum Heben des Fahrkorbs 13 das Seil 10 zieht und zum Absenken des Fahrkorbs 13 das Seil 10 nachläßt. Der Seilabschnitt zwischen der Anordnung 18 und der Decke 11 des Fahrkorbs 13 ist das Last­ trum 19, der Abschnitt zwischen der Anordnung 18 und dem Boden 12 des Fahrkorbs 13 das Leertrum 20 des Seiles 10. Die Rolle 17 ist am Ende eines einarmigen Hebels 21 drehbar gelagert, an dem eine Zugfeder 22 so angreift, daß das Leertrum 20 gespannt wird. Dadurch wird die Steifigkeit des Aufzugs erhöht. An dem Seilab­ schnitt zwischen der Rolle 15 und der Anordnung 18 ist ein Ge­ gengewicht 23 befestigt.

Bei dem in der Bühnentechnik verwendeten Aufzug nach Fig. 2 sind im Schnürboden 30 zwei Umlenkrollen 14 und 15 angeordnet, über die ein Seil 10 verläuft, dessen beiden Enden nach unten hängen. Am einen Ende ist eine Kulisse 31 und am anderen Ende ein Gegengewicht 23 befestigt. Eine Kolben-Zylinder-Anordnung 18 zur Bewegung des Seiles 10 sitzt knapp unterhalb der Um­ lenkrolle 15 zwischen dieser und dem Gegengewicht 23. Sie kann sich jedoch auch im Schnürboden 30 zwischen den beiden Um­ lenkrollen 14 und 15 befinden.

Bei den Ausführungen nach den Fig. 1 und 2 ist jeweils die­ selbe Kolben-Zylinder-Anordnung 18 verwendet, die näher in Fig. 3 dargestellt ist. Nach dieser Figur umfaßt die Anordnung 18 zwei zueinander identische Kolben-Zylinder-Einheiten 40 und 41, die unmittelbar aneinander befestigt sind. Zu jeder Einheit 40, 41 gehört ein Zylinder 42, der aus einem Zylinderrohr 43, einem Zylinderkopf 44 und einem Zylinderboden 45 besteht. Die beiden Zylinderböden 45, die unmittelbar zueinander benachbart sind, können auch zu einem einzigen Boden zusammengefaßt sein. Zen­ trisch erstreckt sich durch beide Zylinder 42 hindurch ein Füh­ rungsrohr 46 für das Seil 10.

Jeder Zylinder 42 enthält einen das Führungsrohr 46 umgebenden Ringkolben 47, an dem eine von dem Ringkolben 47 einseitig ab­ stehende, rohrartige Kolbenstange 48 befestigt ist, die die Füh­ rungsstange 46 umgibt und durch den Zylinderkopf 44 abgedichtet nach außen dringt. Die beiden Kolbenstangen 48 weisen nach ent­ gegengesetzte Richtungen. Die Kolben 47 trennen das Innere der beiden Zylinder 42 in einen kolbenstangenseitigen Druckraum 49 und einen kolbenstangenabseitigen Druckraum 50 auf. Alle Druck­ räume sind an eine Ventilanordnung 51 angeschlossen, mit der die Druckmittelwege zwischen einer Hydropumpe 52, einem Ölvorratsbe­ hälter 53 und den Druckräumen 49 und 50 und die Größe der Öl­ ströme steuerbar sind.

An jeder Kolbenstange 48 ist eine Haltevorrichtung 60 befestigt, die durch eine lösbare Klemmung fest mit dem Seil 10 verbunden werden kann, so daß eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Seil 10 und dem jeweiligen Kolben 47 besteht. Jede Haltevorrich­ tung 60 besitzt ein Gehäuse 61, dessen Inneres durch einen ge­ häusefesten Klemmbacken 62, der an seiner einen Seite eine pris­ menförmige Kerbe 63 aufweist, in einen sich auf Seiten der Kerbe befindlichen Raum 64 und einen gegenüberliegenden Raum 65 aufge­ teilt wird. Im Raum 65 befindet sich ein Kolben 66, der auf der dem Klemmbacken 62 abgewandten Seite über eine Leitung 67 und die Ventilanordnung 51 mit Druck beaufschlagt und von Druck ent­ lastet werden kann. Im Raum 64 sind ein Klemmbacken 68, der der Kerbe 63 am Klemmbacken 62 zugekehrt ebenfalls eine prismatische Kerbe 63 aufweist, und ein Paket aus Tellerfedern 69 unterge­ bracht, die den Klemmbacken 68 in Richtung auf den anderen Klemmbacken 62 zu belasten. Der Klemmbacken 68 ist vom Kolben 66 über Stößel 70 entgegen der Kraft der Tellerfedern 69 vom Klemm­ backen 62 weg bewegbar. In den Kerben 63 verläuft das Seil 10 zwischen den beiden Klemmbacken 62 und 68. hindurch. Wenn der Kolben 66 von Druck entlastet ist, ist das Seil 10 aufgrund der Kraft der Tellerfeder 69 zwischen den beiden Klemmbacken 62 und 68 festgeklemmt, so daß es kraftschlüssig mit dem jeweiligen Ringkolben 47 verbunden ist. Durch Beaufschlagung des Kolbens 66 mit Druck wird die Klemmung des Seils 10 gelöst.

Es sei nun angenommen, daß zu einem bestimmten Zeitpunkt während des Betriebs eines Aufzugs die Ringkolben 47 und die Haltevor­ richtungen 60 die in Fig. 3 gezeigten Positionen einnehmen. Das Seil 10 möge, nach Fig. 3 betrachtet, nach links bewegt werden. Der Ringkolben 47 und die Haltevorrichtung 60 der Einheit 40 sind gerade ohne Klemmung des Seils 10 nach rechts bewegt worden und haben ihre eine Endlage erreicht. Der Kolben 47 und die Hal­ tevorrichtung 60 der Einheit 41 werden gerade unter Klemmung des Seils 10 und Druckbeaufschlagung des Druckraums 49 nach links bewegt und befinden sich kurz vor ihrer einen Endlage. Die Dia­ gramme nach Fig. 5 zeigen oben die Position der Haltevorrich­ tung 60 der Einheit 40 und die Zeiten, in denen das Seil von dieser Haltevorrichtung geklemmt oder die Klemmung gelöst ist. Die beiden unteren Diagramme zeigen dasselbe für die Einheit 41. Die bezüglich Fig. 3 geschilderten Zustände sind in den Dia­ grammen nach Fig. 5 z.Z. t = 0 erreicht. Die Haltevorrichtung 60 der Einheit 40 wird nun von der erreichten Endlage aus nach links bewegt und erreicht nach einer kurzen Beschleunigungszeit dieselbe Geschwindigkeit wie die Haltevorrichtung 60 der Einheit 41. Dann wird ihr Kolben 66 von Druck entlastet und das Seil 10 durch die Tellerfedern 69 zwischen ihren beiden Klemmbacken 62 und 68 festgeklemmt. Kurze Zeit darauf erreicht die Haltevor­ richtung 60 der Einheit 41 ihre Endlage, und die kraftschlüssige Verbindung zwischen ihr und dem Seil 10 wird gelöst. Während des weiteren Weges der Haltevorrichtung 60 der Einheit 40 nach links wird die Haltevorrichtung 60 der Einheit 41 mit der doppelten Geschwindigkeit nach rechts bis zur anderen Endlage bewegt. Dort wird die Bewegungsrichtung umgekehrt, und nach einer kurzen Be­ schleunigungszeit hat die Haltevorrichtung 60 der Einheit 41 nach Betrag und Richtung dieselbe Geschwindigkeit wie die Halte­ vorrichtung 60 der Einheit 40. In der Haltevorrichtung 60 der Einheit 41 wird das Seil 10 festgeklemmt, ehe die Haltevorrich­ tung 60 der Einheit 40 ihre andere in Fig. 3 nicht gezeigte Endlage erreicht und dort die Klemmung zwischen ihr und dem Seil 10 gelöst wird. Sie wird nun mit der doppelten Geschwindigkeit zurück in die in Fig. 3 gezeigte Endlage bewegt. Die Haltevor­ richtung 60 der Einheit 41 erreicht die in Fig. 3 gezeigte Po­ sition zur selben Zeit. Der geschilderte Zyklus kann von neuem beginnen.

Claims (6)

1. Hydraulische Hubeinrichtung zum Heben und Senken einer Last (13, 31), deren Bewegung unter Zwischenschaltung eines Seils (10) durch eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung (18) steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Seil (10) an wenigstens zwei gegen die Last abstützbaren Haltevorrichtungen (60) lösbar festklemmbar ist, daß eine der beiden Haltevorrich­ tungen (60) von der Kolben-Zylinder-Anordnung (18) bei gelöstem Seil (10) entgegen der vorgegebenen Bewegungsrichtung des Seils (10) und bei festgeklemmtem Seil (10) in der vorgegebenen Bewe­ gungsrichtung des Seils (10) bewegbar ist und daß das Seil (10) an einer anderen Haltevorrichtung (60) festgeklemmt und diese Haltevorrichtung (60) gegen die Last (13, 31) abgestützt ist, wenn das Seil (10) und die erste Haltevorrichtung (60) voneinan­ der gelöst sind.

2. Hydraulische Hubeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kolben-Zylinder-Anordnung (18) mehrere, vorzugsweise zwei Kolben-Zylinder-Einheiten (40, 41) umfaßt und daß von diesen eine der Anzahl der Kolben-Zylinder-Einheiten (40, 41) entsprechende Anzahl von Haltevorrichtungen (60) im Wechsel miteinander bei von der jeweiligen Haltevorrichtung (60) gelöstem Seil (10) entgegen der vorgegebenen Bewegungsrichtung des Seils (10) und bei von der jeweiligen Haltevorrichtung (60) geklemmtem Seil (10) in der vorgegebenen Bewegungsrichtung des Seils (10) bewegbar ist.

3. Hydraulische Hubvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Haltevorrichtung (60) mit einer nach Be­ trag und Richtung etwa gleichen Geschwindigkeit wie das Seil (10) bewegbar ist, bevor sie das Seil (10) festklemmt.

4. Hydraulische Hubvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß genau zwei Kolben-Zylinder-Einheiten (40,41) und genau zwei Haltevorrichtungen (60) vorhanden sind und daß jede Haltevorrichtung (60) zwischen ihren beiden Endpositionen entgegen der Bewegungsrichtung des Seils (10) in kürzerer Zeit bewegbar ist als in Bewegungsrichtung des Seils (10).

5. Hydraulische Hubvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Seil (10) beidendig an der Last (13) befestigt ist und daß das Leertrum (20) des Seils (10) durch eine Spannvorrichtung (17, 21, 22) gespannt ist.

6. Hydraulische Hubvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Haltevorrichtung (60) das Seil (10) durch die Kraft mindestens einer Feder (69) klemmbar ist und daß die Klemmung hydraulisch lösbar ist.