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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kran, insbesondere einen mobilen Gittermastkran, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Aufwippen des Auslegers eines solchen Krans.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Gittermastkrane umfassen typischerweise einen fahrbaren Unterwagen, einen drehbar auf dem Unterwagen gelagerten Oberwagen und einen um eine horizontale Schwenkachse an den Oberwagen angelenkten Gittermastausleger. Letzterer umfasst üblicherweise ein mit dem Oberwagen verbundenes Anlenkstück und mehrere Gitterstücke, welche über Bolzenverbindungen zu einem Hauptausleger verbunden sind.
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Die Ausleger von Gittermastkranen sind typischerweise über einen zusätzlichen Abspannbock (auch als A-Bock oder SA-Bock bezeichnet) abgespannt, um den Abspannwinkel zum Ausleger und damit die Hebelwirkung um den Auslegerdrehpunkt zu vergrößern. Der Abspannbock ist um eine ebenfalls horizontale Schwenkachse schwenkbar an den Oberwagen angelenkt und mit dem Ausleger über eine typischerweise mehrere Abspannstangen umfassende Abspannung verbunden. Der Abspannbock ist wiederum über ein längenverstellbares Abspannsystem mit dem Oberwagen verbunden, welches durch ein Einziehwerk aktiv in der Länge verändert werden kann. Insbesondere kann durch Auf- und Abwickeln eines Abspannseils auf eine / von einer Seilwinde des Oberwagens der Abspannbock um dessen Schwenkachse verschwenkt und dadurch der Ausleger auf- und abgewippt werden.
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Bei derartigen Kranen erfolgt das erstmalige Aufrichten des Auslegers aus dem abgelegten Zustand ebenfalls über das System Abspannung, Abspannbock und Abspannverseilung bzw. Einziehwerk. Diese Anordnung erzeugt ein Drehmoment, welches den Ausleger in Richtung der Vertikalen hebt.
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Bei langen bzw. schweren Auslegern, wie sie in jüngerer Vergangenheit immer häufiger gefordert werden (z.B. zum Errichten größerer Windkraftanlagen), ergibt sich allerdings das Problem, dass das genannte System aus Abspannung, Abspannbock und Einziehwerk an seine Grenzen stößt, da sowohl die Seilwinde als auch die Abspannung bis an ihre maximale Tragfähigkeit strapaziert werden.
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Aus der
DE 10 2021 109 113 A1 ist ein gattungsgemäßer Kran bekannt, bei dem die Aufwipphilfseinrichtung zusätzlich am Abspannbock beziehungsweise Gegenausleger angebracht ist.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei gattungsgemäßen Kranen die Verwendung längerer und/oder schwerer Ausleger zu ermöglichen. Insbesondere soll ein einfaches und sicheres Aufrichten längerer bzw. schwerer Ausleger ermöglicht werden, ohne dass hierfür der Einsatz externer Hilfsmittel wie eines Hilfskrans erforderlich ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Kran mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Demnach wird einerseits ein Kran, insbesondere ein mobiler Gittermastkran, vorgeschlagen, welcher einen Oberwagen und einen um eine horizontale Schwenkachse wippbar bzw. schwenkbar am Oberwagen befestigten Ausleger umfasst. Der Oberwagen ist insbesondere drehbar auf einem fahrbaren Unterwagen gelagert. An den Oberwagen ist ferner ein Abspannbock um eine ebenfalls horizontale Schwenkachse schwenkbar angelenkt, wobei der Abspannbock Teil der Abspannung des Auslegers ist. Mit anderen Worten ist der Ausleger über den Abspannbock abgespannt, wobei ein Auf- und Abwippen des Auslegers dadurch erfolgt, dass der Abspannbock verschwenkt wird. Der Ausleger folgt dabei der Bewegung des Abspannbocks.
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Erfindungsgemäß umfasst der Kran eine Aufwipphilfseinrichtung, mit welcher zum Aufwippen des Auslegers bei einer flachen Auslegerstellung ein zusätzlich zur Abspannung wirkendes Moment auf den Ausleger aufgebracht wird. Die Aufwipphilfseinrichtung unterstützt das Aufrichten des Auslegers aus einer flachen, insbesondere einer abgelegten Stellung des Auslegers heraus, bei der das durch die Abspannung alleine erzeugte Aufrichtmoment nicht ausreicht oder das Aufrichtemoment mindestens einer der Komponenten zum Erzeugen des Aufrichtemoments über sein Leistungsvermögen bzw. Tragfähigkeit hinaus belastet.
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Die Aufwipphilfseinrichtung umfasst einen schwenkbar am Oberwagen gelagerten Hilfsarm, welcher einerseits über ein Halteelement mit dem Oberwagen und andererseits über ein längenveränderliches Zugelement mit dem Ausleger verbunden ist. Das Zugelement ist also zwischen Hilfsarm und Ausleger angeordnet und ausgelegt, eine Zugkraft auf den Ausleger in Richtung des Hilfsarms auszuüben, welche den Aufrichtvorgang unterstützt. Das durch das Zugelement erzeugte Drehmoment wirkt zusätzlich zum über Abspannbock und Abspannung aufgebrachten Drehmoment, sodass insgesamt der Ausleger auch aus einer flachen bzw. abgelegten Stellung abgehoben werden kann, ohne die Abspannung bzw. das Einziehwerk zu überlasten.
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Durch die Anordnung des längenveränderlichen Zugelements zwischen Ausleger und Hilfsarm kann dieses während des gesamten Betriebs am Kran verbleiben, sodass keine aufwändige Umbaumaßnahme erforderlich ist. Gleichzeitig ermöglicht diese Anordnung bei entsprechender Auslegung des Zugelements und des Hilfsarms eine Verwendung des Zugelements als Rückfallstütze bei steilen Auslegerstellungen, da es an der richtigen Stelle mit dem Ausleger verbunden ist.
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Mittels der erfindungsgemäßen Aufwipphilfseinrichtung ist es möglich, längere und/oder schwerere Ausleger als bislang möglich zu bereitzustellen, wobei es insbesondere beim initialen Aufrichtvorgang zu keiner Überlastung der Abspannung bzw. des Einziehwerks kommt.
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Das Halteelement kann ebenfalls längenveränderlich ausgebildet sein oder aber eine feste Länge aufweisen und dient insbesondere dazu, den Hilfsarm in Position zu halten und den benötigten Widerstand aufzubauen, während das längenveränderliche Zugelement den Ausleger zum Hilfsarm zieht.
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In einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Zugelement gelenkig mit dem Hilfsarm und dem Ausleger verbunden ist. Somit ist eine relative Bewegung zwischen Ausleger und Hilfsarm möglich. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass beim Aufrichten des Auslegers in einer bestimmten Phase der Hilfsarm nicht zusammen mit dem Ausleger verschwenkt, da sich das Zugelement beim Verschwenken des Auslegers in der Länge verkürzt. Vorzugsweise ist das Zugelement dazu ausgelegt, während des gesamten Kranbetriebs mit dem Ausleger und vorzugsweise mit dem Hilfsarm verbunden zu bleiben.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Abspannbock über eine aktiv verstellbare Abspannverseilung mit dem Oberwagen verbunden ist. Der Abspannbock kann dabei über ein Einziehwerk verschwenkt werden, wobei die Abspannverseilung ein Abspannseil umfasst, welches auf einer insbesondere am Oberwagen befestigten Seilwinde auf- und abspulbar gelagert ist. Das Abspannseil ist vorzugsweise über Umlenkrollen am Oberwagen und am Abspannbock geführt. Bevorzugt ist eine Ausführung, bei der das Seil über mehrere Umlenkrollen am Abspannbock und mehrere Umlenkrollen am Oberwagen geführt, d.h. mehrfach eingeschert ist und die Abspannverseilung somit einen Flaschenzug bildet. Die Seilwinde ist ausgelegt, durch Aufspulen des Abspannseils den Abspannbock in Richtung Oberwagenheck zu verschwenken und dadurch den über die Abspannung mit dem Abspannbock gekoppelten Ausleger aufzuwippen.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Zugelement ein von der Abspannung, vom Abspannbock und vom Ausleger separates Element darstellt. Die zusätzliche Zugkraft für den Aufrichtvorgang des Auslegers wird ganz gezielt über das zusätzliche, längenveränderliche Zugelement aufgebracht und ist somit nicht bloß ein Nebenprodukt eines bereits vorhandenen Elements der Abspannung, des Auslegers, des Abspannbocks oder eines anderen Elements des Krans.
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Prinzipiell ist es denkbar, dass das längenveränderliche Zugelement lediglich passiv in seiner Länge veränderbar ist, sodass insbesondere die auf den Ausleger ausgeübte Zugkraft vom relativen Winkel zwischen Ausleger und Hilfsarm abhängt. So könnte beispielsweise das Zugelement ein Federelement umfassen oder als solches ausgebildet sein. In diesem Fall ist die Zugkraft zu Beginn des Aufrichtvorgangs am größten und nimmt mit zunehmenden Auslegerwinkel ab. Die Zugkraft des Zugelements ist dabei alleine nicht ausreichend, um den Ausleger aufzuwippen. Hierzu muss zusätzlich ein Aufrichtmoment durch die Abspannung aufgebracht werden.
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Bei einem lediglich passiv operierenden Zugelement lässt sich jedoch die Zugkraft nicht beeinflussen bzw. verändern. Auch ist eine Verwendung des Zugelements als Rückfallstütze nicht möglich.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass das Zugelement aktiv in seiner Länge verstellbar ist. Dadurch lässt sich aktiv eine zusätzliche Zugkraft auf den Ausleger aufbringen und diese Zugkraft kann bevorzugt gezielt gesteuert und/oder geregelt werden. Hierzu ist bevorzugt eine elektrische Steuereinheit vorgesehen, bei der es sich im einfachsten Fall um die Kransteuerung selbst handeln kann. Dies ermöglicht zudem, dass in bestimmten Ausführungsformen das Zugelement aktiv kraftlos geschaltet werden kann, beispielsweise wenn bei steileren Auslegerstellungen die Zugkraft über die Abspannung alleine ausreicht.
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Das Zugelement kann über eine Steuereinheit derart steuerbar und/oder regelbar sein, dass sich eine über die Zeit und/oder über den Schwenkwinkel des Abspannbocks oder Auslegers konstante oder veränderliche bzw. variierende Zugkraft auf den Ausleger einstellt. Es ist denkbar, dass die Seilwinde der Abspannverseilung von der Steuereinheit steuerbar und/oder regelbar ist. Dadurch kann die Steuereinheit abhängig vom Zustand des Zugelements in den Aufrichtvorgang eingreifen. Auch eine synchronisierte Betätigung von Seilwinde und Zugelement ist möglich. Bei der Steuereinheit kann es sich um eine Kransteuerung oder eine mit dieser verbundene, separaten Steuereinheit handeln.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Zugelement als Hydraulikzylinder ausgebildet ist. Die Zugkraft wird über eine entsprechende Druckbeaufschlagung des Hydraulikzylinders über eine oder mehrere Hydraulikpumpen und eine entsprechende Steuerung durch eine elektrische Steuereinheit erzeugt. Dies ermöglicht es zudem, dass die Zugkraft abhängig von bestimmten Parametern, beispielsweise dem Auslegerwinkel, gesteuert bzw. geregelt wird. Alternativ wäre ein Seiltrieb oder ein Spindelantrieb als Aktuator denkbar.
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Vorzugsweise ist das Zugelement als doppeltwirkender Hydraulikzylinder ausgebildet, mittels welchem abhängig von der Druckbeaufschlagung des Zylinders sowohl eine Zugkraft als auch eine Druckkraft auf den Ausleger aufbringbar ist. Diese Ausführungsform ermöglicht es, das Zugelement nicht nur als Aufrichthilfe einzusetzen, sondern nach dem Aufrichtvorgang als hydraulische Rückfallstütze, welche ein Umkippen des Auslegers in Richtung Oberwagenheck verhindert.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Zugelement über mindestens eine Hydraulikpumpe und eine Steuereinheit des Krans derart steuerbar und/oder regelbar ist, dass das Zugelement in einem ersten Winkelbereich des Auslegers eine den Aufwippvorgang unterstützende Zugkraft auf den Ausleger ausübt. Der erste Winkelbereich bezieht sich bevorzugt auf flache Auslegerstellungen, insbesondere zwischen einer abgelegten Auslegerposition und einem definierten ersten Grenzwinkel, bis zu dem eine Unterstützung des Aufrichtvorgangs durch die zusätzlich erzeugte Zugkraft erforderlich ist. Der Grenzwinkel kann in der Steuereinheit direkt hinterlegt sein oder es kann der Grenzwinkel aus einer anderen Größe, z.B. einer Grenzkraft in der Abspannung oder einem Grenzwinkel des Abspannbocks, abgeleitet werden.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Zugelement eingerichtet ist, in einem dritten Winkelbereich des Auslegers, in welchem der Ausleger insbesondere eine steilere Auslegerstellung aufweist als im ersten Winkelbereich, eine vom Oberwagen weggerichtete Druckkraft auf den Ausleger auszuüben. Im dritten Winkelbereich fungiert das Zugelement insbesondere als Rückfallstütze für den Ausleger. In diesem Bereich ist die über die Abspannung alleine aufbringbare Zugkraft bzw. das entsprechende Moment ausreichend, um den Ausleger zu verschwenken, sodass keine zusätzliche Zugkraft benötigt wird. Daher kann das Zugelement bevorzugt als Rückfallstütze eingesetzt werden. Durch die Anordnung zwischen Hilfsarm und Ausleger und die Verschwenkbarkeit des Hilfsarms, muss das Zugelement hierfür nicht extra umgebaut werden.
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Vorzugsweise ist die Steuereinheit eingerichtet, im dritten Winkelbereich anhand einer Kennlinie kontrolliert Hydrauliköl aus dem Zugelement abfließen oder in das Zugelement einströmen zu lassen. Dadurch kann die Rückfallstütze bestimmungsgemäß betrieben werden und für jede Auslegerstellung die optimale Kraft bereitstellen.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Zugelement als Rückfallstütze ausgebildet ist bzw. das Zugelement so ausgebildet ist, dass es neben der Funktion aus Aufrichthilfe auch als Rückfallstütze eingesetzt werden kann. Der Hilfsarm ist vorzugsweise eingerichtet, in einem Rückfallstützenbetrieb des Zugelements als auf Zug belastetes Widerlager für das Zugelement zu fungieren, sodass die Rückfallstütze stabil gelagert ist und die erzeugte Druckkraft in den Ausleger einleiten kann. Die Verbindung zwischen Zugelement und Hilfsarm muss also so ausgelegt sein, dass sie sowohl auf Zug als auch auf Druck arbeiten kann. Im Rückfallstützenbetrieb kann sich die Rückfallstütze bzw. das Zugelement bevorzugt am Oberwagen abstützen.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Kran ferner eine mit der Steuereinheit kommunikativ verbundene Messeinrichtung umfasst, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, das Zugelement in Abhängigkeit einer von der Messeinrichtung erfassten Größe kraftlos zu schalten. Bei der erfassten Größe kann es sich um einen Winkel (z.B. ein Winkel des Auslegers und/oder ein Winkel des Abspannbocks und/oder ein Winkel des Hilfsarms) und/oder eine Kraft (z.B. eine Kraft in der Abspannung und/oder eine Kraft in der Abspannverseilung und/oder eine Kraft im Zugelement und/oder eine Kraft im Halteelement) handeln.
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Die Messeinrichtung umfasst hierzu vorzugsweise mindestens einen der folgenden Sensoren:
- - mindestens einen Sensor zur Erfassung eines Winkels des Auslegers, des Abspannbocks und/oder des Hilfsarms,
- - mindestens einen Sensor zur Erfassung einer Kraft in der Abspannung, im Halteelement und/oder im Zugelement.
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Weitere Sensoren können vorgesehen sein, z.B. zur Erfassung einer Geschwindigkeit des Auslegers und/oder eines Hydraulikdrucks im Zugelement.
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Der Kran kann beispielsweise mindestens einen Sensor zur Erfassung einer Winkelposition des Abspannbocks umfassen. Dies kann z.B. über eine Erfassung einer Position der Seilwinde und/oder des Seils der Abspannverseilung des Abspannbocks und/oder über eine direkte Erfassung der Winkelstellung des Abspannbocks erfolgen.
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Eine Erfassung der Winkelposition des Auslegers kann beispielsweise indirekt über eine Erfassung der Winkelstellung des Abspannbocks und/oder des Hilfsarms und/oder über eine direkte Erfassung der Winkelstellung des Auslegers mittels eines Winkelgebers erfolgen.
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Alternativ oder zusätzlich kann der Kran mindestens einen Sensor zur Erfassung der durch das längenveränderliche Zugelement aufgebrachten Zugkraft umfassen. Dies kann beispielsweise über eine mit dem Zugelement verbundene Kraftmessdose erfolgen. Durch eine Überwachung der Zugkräfte am Zugelement kann der korrekte Ablauf während des Aufrichtens und/oder im Rückfallstützenbetrieb gewährleistet sowie (insbesondere im Fehlerfall) eine Überlastung der umgebenden Konstruktion verhindert werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann der Kran mindestens einen Sensor zur Erfassung einer Position und/oder einer Länge des längenveränderlichen Zugelements umfassen. Insbesondere kann eine Erfassung der Endlagen (minimale und maximale Ausfahrposition) des Zugelements über geeignete Sensoren erfolgen. Der oder die Endlagensensoren melden dabei an die Steuereinheit, wenn das Zugelement ganz eingefahren und/oder ausgefahren ist. Ein Endlagensensor für die Erfassung und Weiterleitung der maximalen Ausfahrlänge des Zugelements kann der Erkennung eines Fehlerfalls dienen, z.B. wenn die Abspannstangen der Abspannung nicht korrekt verbunden sind, und schützt das Zugelement bzw. den Kran vor Beschädigung. Ein Endlagensensor für die Erfassung und Weiterleitung einer minimalen Ausfahrlänge des Zugelements (diese muss nicht einer physikalisch begrenzten Minimallänge entsprechen, sondern kann auch eine festgelegte minimale Länge darstellen) kann dazu verwendet werden, das Zugelement nach Beenden des initialen Aufrichtvorgangs kraftlos zu schalten.
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Die bevorzugt vorgesehene Steuereinheit empfängt die Signale des mindestens einen Sensors und ist eingerichtet, auf der Grundlage der Sensordaten die über das Zugelement auf den Ausleger aufgebrachte Zugkraft zu steuern und/oder zu regeln. Die Steuereinheit kann vorzugsweise im Fehlerfall in den Aufrichtvorgang eingreifen und die Seilwinde bei Bedarf stoppen, um eine Beschädigung zu vermeiden. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit eingerichtet sein, dem Bediener eine entsprechende Warnung (z.B. ein optisches und/oder akustisches Warnsignal) auszugeben.
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Vorzugsweise ist die Steuereinheit eingerichtet, den Aufrichtvorgang automatisiert durchzuführen. Der Vorgang der Erzeugung einer zusätzlichen Zugkraft läuft also insbesondere automatisch ab, beispielsweise so lange, bis ein definierter Grenzwinkel des Auslegers überschritten und/oder eine definierte Grenzkraft (z.B. in der Abspannung) unterschritten und/oder eine definierte Grenzlänge des Zugelements unterschritten wird. Anschließend kann das Zugelement beispielsweise durch die Steuereinheit automatisch kraftlos geschaltet werden.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Abspannbock und der Hilfsarm unabhängig voneinander verschwenkbar sind. Der Hilfsarm ist vorzugsweise passiv verschwenkbar und folgt aufgrund der Kopplung mit dem Ausleger über das Zugelement in einem zweiten Winkelbereich des Auslegers der Schwenkbewegung des Auslegers. Der zweite Winkelbereich liegt insbesondere zwischen den zuvor erwähnten ersten und dritten Winkelbereichen. Im zweiten Winkelbereich ist der Ausleger bevorzugt soweit aufgewippt, dass die über die Abspannung alleine aufbringbare Zugkraft ausreicht, um den Ausleger zu verschwenken. Dabei ist der Ausleger bevorzugt noch nicht so steil aufgewippt, als dass die Verwendung einer Rückfallstütze notwendig wäre. In diesem Bereich ist das Zugelement bevorzugt kraftlos geschaltet und eingefahren. Das Zugelement wirkt daher insbesondere als Koppelglied, welches die Schwenkbewegungen von Hilfsarm und Ausleger miteinander koppelt. Im ersten Winkelbereich fährt dagegen das Zugelement beim Verschwenken des Auslegers ein (d.h. dessen Länge verkürzt sich), sodass der Hilfsarm langsamer oder gar nicht mit dem Ausleger mitschwenkt.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Halteelement flexibel ausgebildet ist und vorzugsweise ein Zugseil umfasst. Der Begriff Zugseil ist breit auszulegen und kann auch eine Kette oder eine Kombination aus Kette und Seil umfassen.
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Das Halteelement kann eine fixe Länge aufweisen, d.h. ein nicht-längenveränderliches Zugelement darstellen. Alternativ könnte das Halteelement auch aktiv in der Länge verstellbar sein und beispielsweise einen Hydraulikzylinder umfassen bzw. darstellen, der den Hilfsarm im Aufrichtbetrieb in Position hält und als Widerlager fungiert.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Halteelement ausgelegt ist, sich beim Übergang in den Rückfallstützenbetrieb des Zugelements auf dem Oberwagen abzulegen. Im Rückfallstützenbetrieb ist es daher auf dem Oberwagen abgelegt und insbesondere nicht auf Zug oder auf Druck belastet. Das Halteelement ist bevorzugt als Zugseil ausgebildet. Somit wird das Halteelement vorzugsweise nur für den Aufrichtvorgang benötigt, um ein Widerlager für den Hilfsarm bzw. für das längenveränderliche Zugelement zu bilden. Im Rückfallstützenbetrieb bildet dagegen insbesondere der umgeklappte Hilfsarm das nun auf Zug belastete Widerlager für das als Rückfallstütze fungierende Zugelement, sodass das Halteelement nicht benötigt wird.
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Prinzipiell kann mehr als ein Zugelement vorgesehen sein, beispielsweise zwei parallel zueinander ausgerichtete Zugelemente, die nebeneinander bzw. parallel zueinander angeordnet sind. Auch mehrere Zugelemente, die in unterschiedlichen Abständen zur Auslegerschwenkachse und/oder zur Abspannbockschwenkachse eingebaut sind, sind denkbar.
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Bevorzugt umfasst der Ausleger ein Anlenkstück, welches gelenkig mit dem Oberwagen verbunden ist, und ein oder mehrere Auslegerstücke (insbesondere Gitterstücke), die mit dem Anlenkstück bzw. miteinander verbindbar (insbesondere verbolzbar) sind. Das Zugelement ist bevorzugt mit dem Anlenkstück verbunden.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Aufwippen des Auslegers des erfindungsgemäßen Krans. Ausgangspunkt für das Verfahren ist der Ausleger in einer flachen Stellung, d.h. der Ausleger ist abgewippt und insbesondere auf dem Boden oder einer Stützvorrichtung abgelegt. Dies kann beim Rüsten des Krans vor dem erstmaligen Aufrichten des Auslegers der Fall sein. Zum Aufwippen des Auslegers wird der über die Abspannung mit dem Ausleger verbundene Abspannbock zurückgeschwenkt, insbesondere durch entsprechende Betätigung der Abspannverseilung.
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Der Ausleger und der Abspannbock sind miteinander gekoppelt und führen eine synchrone Schwenkbewegung aus. Die Abspannung übt dabei ein nach oben gerichtetes Moment auf den Ausleger aus. Das längenveränderliche Zugelement ist zwischen Hilfsarm und Ausleger eingebaut und übt eine zum Hilfsarm gerichtete Zugkraft auf den Ausleger aus, wodurch sich ein zusätzlich zum über die Abspannung aufgebrachten Moment wirkendes Drehmoment ergibt, welches das Aufrichten des Auslegers unterstützt und somit eine Überlastung des Einziehwerks verhindert. Durch fortgesetztes Verschwenken des Abspannbocks nach hinten in Richtung Oberwagenheck wird der Ausleger aufgerichtet bzw. aufgewippt.
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Beim Aufrichten des Auslegers verkürzt sich insbesondere die Länge des Zugelements derart, dass der Hilfsarm nicht bewegt wird, zumindest in der anfänglichen Aufrichtphase. Somit schwenkt der Abspannbock relativ zum Hilfsarm nach hinten.
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Bei steileren Auslegerstellungen ist das zum Bewegen des Auslegers benötigte Moment geringer als beim initialen Aufrichten, sodass ein Verschwenken alleine über die Abspannung ohne Überlastung des Einziehwerks möglich ist. Sobald der Ausleger einen bestimmten Winkel überschreitet bzw. das Zugelement auf eine bestimmte Länge verkürzt ist, wird daher vorzugsweise das Zugelement durch eine Steuereinheit kraftlos geschaltet, sodass es keine Kraft auf den Ausleger mehr ausübt. Als Grenzwert kann ein Winkel, eine Kraft und/oder die Länge des Zugelements herangezogen werden.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergeben sich offensichtlich dieselben Vorteile und Eigenschaften wie für den erfindungsgemäßen Kran, weshalb an dieser Stelle auf eine wiederholende Beschreibung verzichtet wird. Die obigen Ausführungen hinsichtlich der möglichen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Krans gelten daher für das Verfahren entsprechend.
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In einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Zugelement nach dem Aufrichtvorgang als Rückfallstütze für den Ausleger eingesetzt wird. Vorzugsweise ist die Rückfallstütze nur bei bestimmten Auslegerwinkeln aktiv, insbesondere bei steilen Auslegerwinkeln, bei denen ein Zurückkippen des Auslegers durch die Rückfallstütze verhindert werden soll. Dazwischen, d.h. bei weniger steilen Auslegerstellungen, bei denen ein Verschwenken alleine über die Abspannung und das Einziehwerk erfolgen kann, ist das Zugelement bevorzugt kraftlos geschaltet.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend anhand der Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
- 1: eine schematische seitliche Ansicht des erfindungsgemäßen Krans gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2-5: verschiedene Phasen des Ausleger-Aufrichtvorgangs des Krans jeweils in einer schematischen Seitenansicht; und
- 6: eine schematische seitliche Ansicht des erfindungsgemäßen Krans gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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In den 1-5 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Krans 10 in grob schematischen Seitenansichten dargestellt. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel des Krans 10 handelt es sich um einen mobilen Gittermastkran 10, welcher einen Unterwagen 12 mit einem Raupenfahrwerk und einen um eine vertikale Drehachse drehbar auf dem Unterwagen 12 gelagerten Oberwagen 14 umfasst. Ein Gittermastausleger 16 ist um eine horizontale Schwenkachse wippbar an den Oberwagen 14 angelenkt. Der Ausleger 16 umfasst ein Anlenkstück 17, welches am Oberwagen 17 schwenkbar montiert ist, und an dem ein oder mehrere Gitterstücke des Gittermastauslegers 16 angebolzt sind. Die Verbindung kann in bekannter Weise über Gabel-Finger-Verbindungen erfolgen.
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Der Ausleger 16 ist über eine vorzugsweise mehrere Zugstangen umfassende Abspannung 19 abgespannt. Um deren Winkel zum Ausleger 16 zu vergrößern, d.h. um einen Hebel zur Schwenkachse des Auslegers 16 um damit eine Aufrichte-Drehmoment zu generieren, ist ein Abspannbock 18 um eine zur Auslegerschwenkachse parallele Schwenkachse schwenkbar an den Oberwagen 14 angelenkt. Ausleger 16 und Abspannbock 18 können um dieselbe Schwenkachse oder um parallele, zueinander beabstandete Schwenkachsen schwenkbar gelagert sein. Der Abspannbock 18 ist mit dem Ausleger 16 über die Abspannung 19 verbunden, sodass ein Verschwenken des Abspannbocks 18 zu einem Auf- und Abwippen des Auslegers 16 führt. Zur Montage der Abspannung 19 wird bevorzugt der Ausleger 16 montiert, auf dem Boden (oder einem Trolley) abgelegt und anschließend die Abspannung 19 zusammengesetzt.
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Ein Verschwenken bzw. Auf- und Abwippen des Auslegers 16 erfolgt über ein Verschwenken des Abspannbocks 18. Dieser ist hierzu über eine mittels eines Einziehwerks verstellbare Abspannverseilung 20 mit dem Oberwagen 14 verbunden. Die Abspannverseilung 20 umfasst insbesondere ein Abspannseil 22, welches auf einer am Oberwagen 14 angeordneten Seilwinde 24 auf- und abspulbar gelagert ist. Diese Komponenten sind in der 6 anhand eines spezifischen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Krans 10 schematisch eingezeichnet und können auch bei dem Ausführungsbeispiel der 1-5 vorgesehen sein. Das Abspannseil 22 ist bevorzugt über eine oder mehrere drehbar am Abspannbock 18 gelagerte Umlenkrollen 28 sowie eine oder mehrere drehbar am Oberwagenheck gelagerte Umlenkrollen 26 geführt, sodass die Abspannverseilung 20 einen Flaschenzug bildet. Das zum Aufrichten des Auslegers 16 erforderliche Drehmoment wird daher über das Einziehwerk bzw. die Seilwinde 24 erzeugt. Die Zugkraft der Abspannseilverseilung 20 wird über die Abspannung 19 an den Ausleger 16 übergeben.
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Die 1 zeigt den Kran 10 mit einem abgelegten Ausleger 16 (z.B. nach der Auslegermontage, bevor der Kran 10 durch Aufrichten des Auslegers 16 in Betrieb genommen wurde). Soll der Ausleger 16 nun aus dieser Position aufgerichtet werden, ist aufgrund des geringen Auslegerwinkels bzw. der flachen Auslegerstellung ein hohes Drehmoment erforderlich. Soll dieses alleine über das Einziehwerk bzw. die Abspannung 19 aufgebracht werden, kann es bei der Verwendung längerer bzw. schwererer Ausleger 16 zu einer Überlastung des Abspannsystems bzw. der Seilwinde 24 kommen. Um dies zu vermeiden, kann beispielsweise zusätzlich ein Hilfskran verwendet werden, um für den initialen Aufrichtvorgang ein zusätzliches Moment aufzubringen, bis der Ausleger 16 dann bei größeren Winkeln alleine über das Einziehwerk Innerhalb seiner Belastungsgrenze verschwenkt werden kann.
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Erfindungsgemäß wird ein anderer Weg beschritten, welcher die Verwendung größerer, schwerer Ausleger ermöglicht, ohne auf externe Hilfsgeräte angewiesen zu sein. Erfindungsgemäß besitzt der Kran 10 eine integrierte Aufwipphilfseinrichtung 30, welche beim initialen Aufwippvorgang des Auslegers 16 ein zusätzliches Aufrichtmoment erzeugt, um das Einziehwerk bzw. die Abspannung 19 zu entlasten.
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Die Aufwipphilfseinrichtung 30 umfasst einen Hilfsarm 32, der um eine horizontale Schwenkachse schwenkbar an den Oberwagen 14 angelenkt ist. Der Hilfsarm 32 kann dabei um dieselbe Achse wie der Ausleger 16 und/oder der Abspannbock 18 oder um eine dazu beabstandete, parallele Achse schwenkbar gelagert sein. Der Hilfsarm 32 ist über ein Halteelement 34 mit dem Oberwagen 14 verbunden. Die Aufwipphilfseinrichtung 30 umfasst ferner ein längenveränderliches Zugelement 36, welches einerseits gelenkig mit dem Ausleger 16, insbesondere mit dem Anlenkstück 17, und andererseits gelenkig mit dem Hilfsarm 32, insbesondere mit dessen dem Oberwagen 14 beabstandeten Ende, verbunden ist.
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Über das längenveränderliche Zugelement 36 wird eine zusätzliche Zugkraft F2 bzw. ein entsprechendes zusätzliches Moment auf den Ausleger 16 ausgeübt, welche zusätzlich zur über die Abspannung 19 erzeugten Kraft F1 auf den Ausleger 16 wirkt. Um die nötige Zugkraft F2 aufzubringen, wird der Hilfsarm 32 über das Halteelement 34 gegen ein Kippen in Richtung Ausleger 16 gesichert bzw. gehalten. Das Halteelement 34 fungiert somit als Widerlager für den Hilfsarm 32. Durch Verkürzung des längenveränderlichen Zugelements 36 wird die Zugkraft F2 und somit ein den Ausleger 16 vom Boden abhebendes bzw. nach oben gerichtetes Moment erzeugt.
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In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Zugelement 36 als aktiv verstellbarer, doppeltwirkender Hydraulikzylinder 36 ausgeführt, wobei alternativ auch ein elektrischer Aktuator wie z.B. ein elektromechanischer Antrieb, ein Spindelantrieb, ein Seiltrieb oder ein passives Element wie beispielsweise eine Feder verwendet werden könnte. Der Hydraulikzylinder 36 ist an das Hydrauliksystem des Krans 10 angeschlossen und über eine nicht näher dargestellte Steuereinheit, insbesondere über die Kransteuerung, ansteuerbar, um gezielt eine gewünschte Zugkraft zu erzeugen. Je nach gewünschter Ansteuerung kann das Zugelement 36 beim Aufrichten des Auslegers 16 eine konstante oder eine veränderliche Zugkraft auf den Ausleger 16 aufbringen. Im Folgenden wird das längenveränderliche Zugelement 36 daher auch als „Zugzylinder“ bezeichnet.
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Der Aufrichtvorgang des Auslegers 16 mittels der Aufwipphilfseinrichtung 30 ist in den 2-5 dargestellt. In der 2 liegt der Ausleger 16 gestreckt und stützt sich gestreckt am Boden ab. Die Kraft F1 der Abspannung 19 wird durch die Seilverstellung 20 erzeugt. Diese ist nicht immer ausreichend, um den Ausleger 16 vom Boden abzuheben. Erfindungsgemäß wird eine Zusatzkraft F2 in das Auslegersystem eingebracht. Mit dieser Zusatzkraft F2 wird nun genügend Moment erzeugt, um den Ausleger 16 vom Boden abzuheben. Die Zusatzkraft F2 wird vom gelenkig mit Ausleger 16 und Hilfsarm 32 gekoppelten Hydraulikzylinder 36 erzeugt. Dieser wird über eine oder mehrere Hydraulikpumpen entsprechend mit Hydraulikdruck versorgt.
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In der 3 ist der Ausleger 16 um seine Wippachse aufgewippt und sein Schwerpunkt hat sich in Richtung der Wippachse verschoben. In dieser Position, in der der Ausleger 16 einen größeren Auslegerwinkel bzw. eine steilere Stellung aufweist, ist die über die Abspannung 19 übertragene Kraft F1 ausreichend, um den Ausleger 16 alleine weiter aufzurichten. Zu bemerken ist, dass sich Hilfsarm 32 sowie das Halteelement 34 nicht um ihre Anlenkpunkte am Oberwagen 14 gedreht haben. Die Geometrie hat sich nicht verändert. Der Zugzylinder 36 hat sich dagegen beim Aufrichtvorgang verkürzt. Der Abspannbock 18 hat sich mit dem Ausleger 16 verschwenkt, da deren Bewegungen voneinander abhängig bzw. miteinander gekoppelt sind.
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In der 4 hat der Zugzylinder 36 seine Endposition erreicht und ist entsprechend seiner geometrisch vorgesehenen Auslegung eingefahren. Nun beginnt sich das Halteelement 34 am Oberwagen 14 abzulegen. Vorzugsweise ist das Halteelement 34 als Zugseil ausgebildet oder umfasst ein solches. Der Hilfsarm 32 schwenkt um dessen Anlenkpunkt am Oberwagen 14 und legt sich auf dem Oberwagen 14 ab. An dieser Stelle sei bemerkt, dass die Begriffe „Anlenkpunkt“, „Schwenkachse“, und „Wippachse“ synonym verwendet werden.
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Dadurch, dass der Zugzylinder 36 in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel doppeltwirkend ausgestaltet ist, kann er nicht nur auf Zug, sondern auch auf Druck belastet werden bzw. eine Druckkraft auf den Ausleger 16 ausüben. Dadurch kann der Zugzylinder als Rückfallpresse bzw. Rückfallstütze für den Ausleger 16 eingesetzt werden, wenn dieser sich in einer steilen Stellung befindet.
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Die 5 zeigt einen möglichen Rückfallstützenbetrieb des Zugzylinders 36. Sobald der Hilfsarm 32 vollständig auf dem Oberwagen 14 abgelegt ist, wirkt der Hilfsarm 32 als Widerlager für den Zugzylinder 36 und wird auf Zug belastet. Damit kann der Zugzylinder 36 eine Druckkraft FD aufbauen und als Rückfallstütze gegen den Ausleger 16 wirken. Die Verbindung zwischen dem Zugzylinder 36 und dem Hilfsarm 32 muss also auf Zug und auf Druck arbeiten können und ist entsprechend ausgelegt.
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Die Länge des Zugzylinders 36 ist für die geometrischen Anforderungen geeignet gewählt. Durch weiteres Aufwippen des Auslegers 16 muss vom Zugzylinder 36 kontrolliert Hydraulikmedium abströmen. Der Druck wird vorzugsweise entsprechend einer vorgegebenen Kennlinie gesteuert bzw. geregelt, um die Rückfalleinrichtung bestimmungsgemäß zu betreiben. Hierfür ist der in der 5 angedeutete Weg bzw. Abstand 40 vorgesehen, um mit der Bewegung des Auslegers 16 mitgehen zu können. Die Kolbenstange des Zugzylinders 36 ist also im Rückfallstützenbetrieb nicht ganz eingefahren, sondern bleibt um einen Abstand 40 ausgefahren.
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Bei dieser Lösung werden die Kraftverhältnisse im Zugzylinder 36 für den Rückfallstützenbetrieb also bevorzugt durch die Steuerung umgekehrt und der Zugzylinder 36 wirkt als Druckglied. Die Beschaltung des hydraulischen Zugzylinders 36 ist den Erfordernissen des Betriebs angepasst. Bei flachen Auslegerstellungen nach dem initialen Aufwippen kann der Zugzylinder 36 durch die Steuerung kraftlos geschaltet werden, da hier keine Rückfallproblematik gegeben ist und die Kraft F1, die durch das Einziehwerk erzeugt bzw. die Abspannung 19 übertragen wird, zum Verschwenken des Auslegers 16 ausreichend ist.
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Die Kraftlosschaltung kann auf Grundlage gemessener Sensorwerte erfolgen. Hierbei kann beispielsweise eine Messung des Auslegerwinkels und/oder eine Kraftmessung in der Abspannung 19 erfolgen. Im Falle der Kraftmessung kann gegen eine Grenzkraft und im Falle der Winkelmessung gegen einen Grenzwinkel verglichen werden. Andere oder zusätzliche Messungen sind ebenfalls denkbar, beispielsweise der Winkel des Abspannbocks 18, der Winkel des Hilfsarms 32, die Kraft im Zugzylinder 36 (und/oder ein Hydraulikdruck im Zugzylinder 36 oder im Hydrauliksystem), die Kraft im Halteelement 34 und/oder die Kraft in der Abspannverseilung 20.
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Die Steuerung bzw. Steuereinheit kann eingerichtet sein, sowohl den Zugzylinder 36 als auch das Einziehwerk bzw. die Seiltrommel 24 zu steuern und/oder zu regeln.
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Bevorzugt ist der diskutierte Aufrichtvorgang, das Kraftlosschalten und der Rückfallstützenbetrieb zumindest teilautomatisiert, optional sogar vollautomatisiert, sodass der Kranfahrer nicht manuell zwischen diesen Modi umschalten muss. Stattdessen wird über die Steuerung beim Aufwippen des Auslegers 16 automatisch zwischen den verschiedenen Modi (flache Auslegerstellungen: Aufrichthilfe - Kombinierte Zugkraft F1 + F2; mittlere Auslegerstellungen: kraftlosgeschaltetes Zugelement 36 - Zugkraft F1; steile Auslegerstellungen: Rückfallstützenbetrieb - Zugkraft F1 und ggf. Druckkraft FD) umgeschaltet.
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Das Zugelement 36 bleibt bevorzugt während des gesamten Kranbetriebs am Ausleger 16 (bzw. am Anlenkstück 17) und am Hilfsarm 32 montiert.
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Die 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Krans 10 in einer Seitenansicht, wobei weitere Komponenten des Einziehwerks bzw. der Abspannverseilung 20 wie beispielsweise eine am Oberwagen 14 montierte Seilwinde 24 und Umlenkrollen 26, 28 am Oberwagen 14 und an der Spitze des Abspannbocks 18 zum Einscheren des Abspannseils 22 gezeigt sind. Hier ist die Schwenkachse des Hilfsarms 32 in Bezug auf die Wippachse des Auslegers 16, welcher hier nur schematisch als Strich dargestellt ist, sowie in Bezug auf die Schwenkachse des Abspannbocks 18 nach hinten in Richtung Oberwagenheck versetzt. Allerdings ist es ebenfalls denkbar, dass die Schwenkachse des Hilfsarms 32 zwischen den Schwenkachsen von Abspannbock 18 und Ausleger 16 liegt oder mit einer dieser Schwenkachsen oder mit beiden Schwenkachsen zusammenfällt.
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Bezugszeichenliste:
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- 10
- Kran
- 12
- Unterwagen
- 14
- Oberwagen
- 15
- Oberwagenballast
- 16
- Ausleger
- 17
- Anlenkstück
- 18
- Abspannbock
- 19
- Abspannung
- 20
- Abspannverseilung
- 22
- Abspannseil
- 24
- Seilwinde
- 26
- Umlenkrolle
- 28
- Umlenkrolle
- 30
- Aufwipphilfseinrichtung
- 32
- Hilfsarm
- 34
- Halteelement
- 36
- Längenveränderliches Zugelement
- 40
- Abstand
- F1
- Zugkraft aufgrund Einziehwerk und Abspannung
- F2
- Zugkraft aufgrund des Zugelements beim Aufrichtvorgang
- FD
- Druckkraft aufgrund des Zugelements im Rückfallstützenbetrieb