DE20219282U1

DE20219282U1 - Safety system preventing damaging overloading of offshore crane, has controller operating clutch and brake in accordance with specified loading limitations

Info

Publication number: DE20219282U1
Application number: DE20219282U
Authority: DE
Original assignee: Liebherr Werk Nenzing GmbH
Current assignee: Liebherr Werk Nenzing GmbH
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2012-12-13

Abstract

A controller (10) disengages a clutch (18) and applies a brake (19), when a load measurement unit (20) detects a value exceeding a limit La, above the safe working load (SWL) of the crane (1), and less than a load Lv, at which damage occurs. The clutch is engaged when the load detected is below a value Le which exceeds the SWL but is less than the damaging level (Lv).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Überlastsicherung für einen Kran, insbesondere Offshorekran.The present invention relates to an overload protection for one Crane, especially offshore crane.

Krane besitzen üblicherweise eine Überlastsicherung mit einer Steuereinrichtung, die verhindert, dass der Kran in den Überlastbereich hineingefahren wird. Dabei wird mittels einer Lasterfassungseinrichtung die auf den Kran wirkende Last erfasst und mit einer Grenzlast verglichen. Sobald eine zu große Last gehoben werden soll oder mit einer angehobenen Last die Ausladung beispielsweise durch Niederwippen des Kranauslegers soweit vergrößert werden soll, dass die Grenzlast erreicht werden würde, greift die Steuerungseinrichtung des Kranes ein und setzt die Kranantriebe außer Betrieb bzw. erlaubt nur noch eine Betätigung dahingehend, dass die auf den Kran wirkende Last verkleinert wird. Die Grenzlast kann dabei in Form einer an sich üblichen Grenzlastkurve in Abhängigkeit der Kranausladung für diverse Rüstzustände abgespeichert sein. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, die Grenzlast als Grenzmoment zu definieren und das jeweils auf den Kran wirkende Lastmoment aus der jeweiligen Ausladung und der Hubseilkraft stets aktuell zu berechnen.Cranes usually have an overload protection with a control device that prevents the crane from entering the overload area is driven in. This is done by means of a load detection device the load acting on the crane is recorded and compared with a limit load. As soon as too big a load the outreach is to be lifted or with a raised load for example, to be increased as far as possible by luffing the crane boom down, the control device intervenes that the limit load would be reached of the crane and puts the crane drives out of operation or only permits another actuation in that the load on the crane is reduced. The limit load can be in the form of a limit load curve that is conventional per se the crane outreach for various set-up states saved his. It has also already been proposed to use the limit load as the limit torque to define and the load moment acting on the crane to always calculate the respective radius and the lifting rope force.

Diese Art der Überlastsicherung ist jedoch nicht für sämtliche möglichen Lastfälle ausreichend. Insbesondere bei Offshorekranen können Lastfälle auftreten, bei denen das bloße Abschalten der Kranantriebe zu einer Zerstörung des Kranes führen würde. Besonders gefährlich ist hier das Be- und Entladen eines Schiffes, das nicht bei ruhigem Wasser im Hafen, sondern bei höherem Seegang durchgeführt wird. Wird der Lasthaken eines auf einer Offshoreplattform stehenden Krans an einer zu schweren Last eingehängt, die auf einem Schiff liegt, kommt es zu einer Überbelastung des Krans, wenn sich das Schiff in ein Wellental absenkt. Noch gefährlicher ist der Fall, wenn sich der Lasthaken des Krans an einem schiffskörperfesten Bauteil verfängt und sich das Schiff dann in ein größeres Wellental absenkt bzw. wegbewegt. Die auftretenden Lasten würden zu einer Zerstörung des Krans führen, wenn die Überlastsicherung lediglich die Stellantriebe des Krans außer Betrieb setzt. Um eine Zerstörung des Krans in solchen Fällen zu verhindern, muss das Hubseil nachgelassen werden.However, this type of overload protection is not for everyone potential load cases sufficient. In the case of offshore cranes in particular, load cases can occur in which the nakedness Switching off the crane drives would destroy the crane. Especially dangerous here is the loading and unloading of a ship that is not at rest Water in the port, but at higher Swell is carried out. Becomes the load hook of a crane standing on an offshore platform hung on a heavy load, lying on a ship, the crane is overloaded if the ship sinks into a wave valley. Even more dangerous is the case when the crane's load hook is fixed to a hull Component caught and then the ship sinks into a larger wave valley or moves away. The loads that would occur to a destruction of the crane, if the overload protection only disables the crane's actuators. To one destruction of the crane in such cases To prevent this, the hoisting rope must be lowered.

Es wurde bereits vorgeschlagen, in solchen Fällen, in denen durch ein Wegziehen des Lasthakens die Grenzlast des Krans erreicht wird, mit der Steuereinrichtung des Krans den Hubwindenantrieb zu betätigen, so dass die Hubwinde das Hubseil abspult. Die begrenzte Geschwindigkeit der bis dato verwendeten Hubwindenantriebe schränkt diese Form der Überlastsicherung jedoch auf moderate Wellenbedingungen ein. Bei sehr rauher See mit hohen Wellen können Überlastfälle eintreten, in denen das zu be- oder entladende Schiff sich so schnell in ein Wellental absenkt, dass über der Schadenslast des Krans liegende Lastspitzen erreicht werden.It has already been suggested in such cases, in which, by pulling the load hook away, the limit load of the crane is reached with the control device of the crane to the lifting winch drive actuate, so that the hoist winds off the hoist rope. The limited speed the hoist winch drives used up to now limit this form of overload protection however, to moderate wave conditions. In very rough seas with high waves can cause overload cases, in which the ship to be loaded or unloaded so quickly Wellental lowers that over peak loads lying behind the damage load of the crane can be reached.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Überlastsicherung für einen Kran zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und letzteren in vorteilhafter Weise weiterbildet. Vorzugsweise soll die Überlastsicherung eine Zerstörung des Krans unabhängig von den herrschenden Umweltbedingungen verhindern, wenn sich der Lasthaken an einem sich bewegenden Objekt verfängt, wobei die Betriebssicherheit des Krans auch bei aktivierter Überlastsicherung erhalten bleiben soll.The present invention lies hence the task of an improved overload protection for one To create a crane that avoids the disadvantages of the prior art and further develops the latter in an advantageous manner. Preferably is the overload protection a destruction independent of the crane prevent from the prevailing environmental conditions if the Load hooks caught on a moving object, increasing operational safety of the crane even when overload protection is activated should be preserved.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Überlastsicherung gemäß Schutzanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Überlastsicherung sind Gegenstand der Unteransprüche.According to the invention, this object is achieved by overload protection according to protection claim 1 solved. Preferred configurations of the overload protection are the subject of the subclaims.

Erfindungsgemäß besitzt die Überlastsicherung also eine Lasterfassungseinrichtung, eine Kupplung zum An- und Abkuppeln einer Hubseilwinde des Krans an einen bzw. von einem Hubseilwindenantrieb, eine Hubseilbremse sowie eine Steuereinrichtung zum Ansteuern der Kupplung und der Hubseilbremse in Abhängigkeit eines Signals der Lasterfassungseinrichtung, wobei die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Kupplung ausgekuppelt und die Hubseilbremse betätigt wird, wenn die von der Lasterfassungseinrichtung erfasste Last eine Auskuppellast überschreitet, die größer als eine Grenzlast des Krans und kleiner als eine Schadenslast des Krans ist, und wobei die Kupplung eingekuppelt wird, wenn die erfasste Last eine Einkuppellast unterscheidet, die vorzugsweise ebenfalls größer als die Grenzlast des Krans und kleiner als die Schadenslast des Krans ist. Durch das Abkuppeln des Hubseilwindenantriebs mittels einer zwischen die Hubseilwinde und den Hubseilwindenantrieb geschalteten Kupplungen kann auch unter rauhesten Bedingungen beispielsweise bei sich sehr schnell absenkenden Schiffen, die auf den Kran wirkende Last sehr schnell begrenzt werden. Das Nachlassen des Hubseils ist nicht an die Maximalgeschwindigkeit des Hubseilwindenantriebs gebunden. Zudem wird die Trägheit des Hubseilwindenantriebs umgangen. Durch die Hubseilbremse kann dabei ein gesteuertes Nachlassen des Seils mit einer gewünschten aufrecht erhaltenen Zugkraft des Hubseils bewirkt werden. Die Steuereinrichtung kann die Hubseilbremse entsprechend ansteuern, um eine variable Bremskraft zu erreichen. Das Abkuppeln des Hubseilantriebes in Abhängigkeit einer vorgegebenen Auskuppellast sowie das Wiedereinkuppeln in Abhängigkeit einer vorgegebenen Einkuppellast, die beide mindestens so groß sind wie die Grenzlast des Krans, stellt sicher, dass die Überlastsicherung nicht im normalen Betrieb schon vor Erreichen der Grenzlast aktiviert wird. Die Hubseilwinde kann nur dann ausgekuppelt werden, wenn durch die eingangs beschriebenen Lastfälle die eigentliche Grenzlastkurve des Krans überschritten wird. Dabei werden sowohl die Auskuppellast wie auch die Einkuppellast vorteilhafterweise derart gewählt, dass die Schadenslast kurve des Krans, bei deren Erreichen eine Beschädigung oder Zerstörung des Krans eintreten würde, nicht erreicht wird, wobei bei der Wahl der Auskuppellast berücksichtigt wird, dass unmittelbar nach dem Auskuppeln aufgrund der Trägheit des Systems trotzdem noch ein begrenzter Anstieg der auf den Kran wirkenden Last eintreten wird.According to the invention, the overload protection device thus has a load detection device, a clutch for coupling and uncoupling a hoist rope winch of the crane to or from a hoist rope winch drive, a hoist rope brake and a control device for controlling the clutch and the hoist rope brake as a function of a signal from the load detection device, the control device being such is designed such that the clutch is disengaged and the hoisting rope brake is actuated when the load detected by the load detection device exceeds a disengagement load which is greater than a limit load of the crane and less than a damage load of the crane, and the clutch is engaged when the load is detected Load distinguishes a coupling load, which is preferably also greater than the limit load of the crane and less than the damage load of the crane. By uncoupling the hoist winch drive by means of a coupling connected between the hoist winch and the hoist winch drive, the load acting on the crane can be limited very quickly even under the harshest conditions, for example in ships that are sinking very quickly. The weakening of the hoist rope is not tied to the maximum speed of the hoist winch drive. In addition, the inertia of the hoist winch drive is avoided. The hoist rope brake can be used to bring about a controlled release of the rope with a desired, maintained tensile force of the hoist rope. The control device can control the hoisting rope brake accordingly in order to achieve a variable braking force. Uncoupling the hoist cable drive depending on a specified disengaging load and re-engaging depending on a specified coupling load, both of which are at least as large as the limit load of the crane, ensures that the overload protection is not activated in normal operation before the limit load is reached. The hoist cable winch can only be disengaged if the actual load limit curve of the crane is exceeded due to the load cases described above. Both the disengaging load and the engaging load are advantageously chosen in such a way that the damage load curve of the crane, which would damage or destroy the crane, would not be reached, taking into account the selection of the decoupling load that a direct increase after the decoupling still occurs due to the inertia of the system the load on the crane will occur.

Vorteilhafterweise steuert die Steuereinrichtung die Kupplung und die Hubseilbremse derart, dass beim Nachlassen des Seils in den eingangs genannten Lastfällen die Hubseilkraft stets so hoch gehalten wird, dass die Kranbelastung zwischen der Grenzlast und der Schadenslast liegt. Die Grenzlast meint dabei die Last, bei der die Steuereinrichtung im normalen Kranbetrieb die Kranstellantriebe abstellt bzw. nur noch einen Betrieb zulässt, der die auf den Kran wirkende Last verringert, wobei allerdings auch bereits Steuerungen vorgeschlagen wurden, die über die Grenzlastkurve hinaus einen Betrieb des Krans mit verringerter Geschwindigkeit und verringerter Beschleunigung zulassen. Fällt beim Nachlassen des Hubseils bei aktivierter Überlastsicherung die auf den Kran wirkende Last unter die Einkuppellast, wird die Kupplung wieder eingekuppelt. Hierdurch wird verhindert, dass bei Unterschreiten der Grenzlast des Krans das Hubseil unbeabsichtigt nachgelassen wird.The control device advantageously controls the clutch and the hoist rope brake in such a way that when you let go of the rope in the load cases mentioned above, the lifting rope force always is kept so high that the crane load between the limit load and the damage burden lies. The limit load means the load, in which the control device in normal crane operation, the crane actuators shuts down or only permits operation that affects the crane Load reduced, although controls have already been proposed that were about the Limit load curve also operating the crane at reduced speed and allow reduced acceleration. Falls when the hoisting rope slackens with activated overload protection the load on the crane under the coupling load becomes the coupling engaged again. This prevents it from falling below the lifting rope is inadvertently released from the limit load of the crane.

In Weiterbildung der Erfindung kann die Auskuppellast der Einkuppellast entsprechen, wodurch sich die Bestimmung der beiden Lastwerte vereinfacht. Es ist jedoch auch möglich, die Einkuppellast niedriger als die Auskuppellast zu wählen, wobei beide jedoch größer als die Grenzlast des Krans gewählt werden. Vorteilhafterweise werden sowohl die Auskuppellast als auch die Einkuppellast in Abhängigkeit der Grenzlast, insbesondere proportional zu dieser Grenzlast bestimmt. Beispielsweise können die Auskuppellast und die Einkuppellast 150 % der Grenzlast des Krans betragen. Die Grenzlast des Krans selbst ist üblicherweise in Abhängigkeit der Ausladung des Krans festgelegt und kann in einer Speichereinrichtung der Steuereinrichtung abgespeichert sein. Es kann jedoch auch ein Grenzmoment abgespeichert werden, das mit dem jeweils aktuell berechneten Lastmoment verglichen wird.In a further development of the invention the disengaging load correspond to the engaging load, whereby the Determination of the two load values simplified. However, it is also possible, to choose the engagement load lower than the disengagement load, whereby however both larger than the limit load of the crane can be selected. Both the disengaging load and the Coupling load depending on the Limit load, in particular determined proportional to this limit load. For example the disengaging load and the engaging load 150% of the limit load of the Amount. The limit load of the crane itself is usually dependent on the unloading of the crane and can be set in a storage device be stored in the control device. However, it can also be a Limit torque can be saved with the currently calculated load torque is compared.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung steuert die Steuereinrichtung die Hubseilbremse derart an, dass die Hubseilkraft bei ausgekuppelter Kupplung, d. h. wenn der Hubseilwindenantrieb nicht mit der Hubseilwinde kraftflüssig verbunden ist, größer oder gleich der Grenzlast des Krans gehalten wird. Mit anderen Worten wird durch entsprechende Ansteuerung der Hubseilbremse verhindert, dass beim Nachlassen des Hubseils mit ausgekuppelten Hubseilantrieb die aktuelle Last unter die Grenzlast des Krans fällt. Vorzugsweise wird die Hubseilbremse derart gefahren, dass die von der Hubseilbremse bewirkte Hubseilkraft im wesentlichen der Grenzlast des Krans entspricht.According to a preferred embodiment of the invention the control device controls the hoist rope brake in such a way that the hoisting rope force with the clutch disengaged, d. H. if the hoist winch drive is not connected to the hoist winch, bigger or equal to the limit load of the crane. In other words is prevented by appropriate control of the hoist rope brake, that when the hoist rope slackens with the hoist rope drive disengaged the current load falls below the limit load of the crane. Preferably the hoist rope brake is operated in such a way that the hoist rope brake caused hoisting rope force essentially corresponds to the limit load of the crane.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Kupplung nicht in jeder beliebigen Stellung des Krans auskuppelbar. Die Überlastsicherung ist nur dann aktivierbar, wenn der Lasthaken in einem vorbestimmten Bereich ist. Insbesondere kann die Überlastsicherung nur dann freigeschaltet sein, wenn sich der Lasthaken in einem vorgegebenen Schwenkbereichsektor unterhalb einer Bodenfläche, auf der der Kran steht, befindet. Dies sind bei einem Offshorekran die Lasthakenstellungen, in denen der Lasthaken sich an einem zu be- oder entladenden Schiff oder einem damit festverbundenen Bauteil verfangen kann. Die Lasthakenpositionserfassungseinrichtung kann zur Bestimmung der Lasthakenposition einen Drehwinkelsensor aufweisen, der die Drehstellung des Krans um eine vertikale Achse erfasst. Sie kann ferner einen Auslegerwippwinkelsensorumfassen, der den Wippwinkel des Kranauslegers bezüglich einer horizontalen Wippachse erfasst. Bei teleskopierbarem Kranausleger kann ein Längensensor vorgesehen sein, der die Kranauslegerlänge angibt. Schließlich ist ein Hubseillängensensor vorgesehen, der die abgespulte Seillänge des Hubseils mit einem entsprechenden Signal angibt. Aus den entsprechenden Signalen der einzelnen Sensoren kann die Steuereinrichtung die aktuelle Position des Lasthakens bestimmen. Befindet sich der Lasthaken in einem vorgegebenen Bereich, wird die Überlastsicherung sozusagen scharf gestellt. Tritt ein Lastfall ein, bei dem die Grenzlast überschritten wird, steuert die Steuereinrichtung sodann die Kupplung und die Hubseilbremse in der zuvor genannten Art und Weise an.In development of the invention the coupling cannot be disengaged in any position of the crane. The overload protection can only be activated if the load hook is in a predetermined range is. In particular, the overload protection only be unlocked if the load hook is within a specified range Swivel range sector below a floor surface on which the crane stands, located. For an offshore crane, these are the load hook positions, in which the load hook is on a ship to be loaded or unloaded or a component that is firmly connected to it. The load hook position detection device can use a rotation angle sensor to determine the load hook position have the rotational position of the crane about a vertical axis detected. It can also include a boom luffing angle sensor, which is the luffing angle of the crane boom with respect to a horizontal luffing axis detected. A length sensor can be used for a telescopic boom be provided, which indicates the crane boom length. Finally is a hoist length sensor provided that the uncoiled rope length of the hoist rope with a indicates the corresponding signal. From the corresponding signals of the Individual sensors can control the current position determine the load hook. The load hook is in a predetermined Area, the overload protection so to speak in focus. A load case occurs in which the limit load is exceeded is then the control device controls the clutch and the Hoist rope brake in the aforementioned manner.

Die Lasterfassungseinrichtung, mittels derer die Lastfälle, bei denen die Grenzlast überschritten wird, erfasst wird, kann einen Hubseilkraftsensor sowie einen Ausladungssensor umfassen, so dass die aktuell auf den Kran wirkende Last mit der ausladungsabhängigen Grenzlast verglichen werden kann. Alternativ könnte auch eine Momentenerfassungseinrichtung vorgesehen sein, die das aktuell auf den Kran wirkende Lastmoment bestimmt.The load detection device, by means of whose load cases, where the limit load is exceeded, can be detected, a hoisting rope force sensor and a projection sensor include, so that the load currently acting on the crane with the ausladungsabhängigen Limit load can be compared. Alternatively, a torque detection device could also be used be provided which is the load moment currently acting on the crane certainly.

Die Hubseilbremse ist vorzugsweise eine mechanische Hubwindenbremse, die die Hubwinde und damit das davon ablaufende Hubseil bremst. Eine Ausführung kann darin bestehen, dass eine Scheibenbremse mit der Hubwinde verbunden ist. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Bremstypen wie Trommelbremsen, Lamellenbremsen und dergleichen denkbar.The hoist rope brake is preferred a mechanical hoist winch brake that the hoist winch and thus the of which the hoisting rope slows down. An execution can consist of that a disc brake is connected to the hoist winch. Are basically but also other types of brakes such as drum brakes, multi-disc brakes and the like conceivable.

Die Kupplung zum Abkuppeln des Hubwindenantriebs kann als Scheiben- oder Lamellenkupplung ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Kupplung mit einem Getriebeelement eines Übertragungsgetriebes verbunden, das zwischen den Hubseilwindenantrieb und der Hubseilwinde vorgesehen ist. Die Kupplung gibt dabei das Getriebeelement frei oder blockiert es, so dass der Hubseilantrieb relativ zur Hubseilwinde leer umgeht oder der Kraftfluss geschlossen wird. Es wird also nicht der Hubseilwindenantrieb abgeschaltet sondern lediglich der Kraftfluss zwischen dem Hubseilantrieb und der Hubwinde unterbrochen bzw. geschlossen. In Weiterbildung der Erfindung kann das mit der Kupplung verbundene Getriebeelement ein Planetengetrieberad eines Planetengetriebes sein, das zwischen den Hubseilwindenantrieb und die Hubseilwinde geschaltet ist. Vorteilhafterweise wirkt die Kupplung auf ein schnelllaufendes Getriebeelement ein, das entsprechend kleine Momente überträt, d. h. das vor der Übersetzung des relativ kleinen Hubseilwindenantriebsmoments in das große Hubwindenmoment liegt. Hierdurch wirken auf die Kupplung verhältnismäßig kleine Kräfte und Momente.The clutch for uncoupling the hoist winch drive can be designed as a disk or multi-plate clutch. The clutch is preferably connected to a gear element of a transmission gear which is provided between the hoist winch drive and the hoist rope winch. The clutch releases or blocks the gear element so that the hoist rope drive bypasses the hoist winch or the power flow is closed. So the hoist winch drive is not switched off, only the power flow between the hoist rope drive and the hoist winch interrupted or closed. In a further development of the invention, the gear element connected to the clutch can be a planetary gear wheel of a planetary gear mechanism, which is connected between the hoist winch drive and the hoist rope winch. Advantageously, the clutch acts on a high-speed gear element that overruns correspondingly small moments, that is, before the translation of the relatively small hoist winch drive torque into the large hoist winch torque. As a result, relatively small forces and moments act on the clutch.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:The present invention is described below of a preferred embodiment and related Drawings closer explained. The drawings show:

1: eine schematische Darstellung eines auf einer Offshoreplattform installierten Offshorekrans, der ein Containerschiff bei Seegang entlädt, mit einer Überlastsicherung nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, 1 1 shows a schematic illustration of an offshore crane installed on an offshore platform, which unloads a container ship at sea, with an overload protection device according to a preferred embodiment of the invention,

2: eine schematische Darstellung der Hubseilwinde des Krans aus 1 mit einer Kupplung zwischen dem Hubseilwindenantrieb und der Hubseilwinde sowie einer Hubseilwindenbremse, die zusammen mit der Kupplung von einer Steuereinrichtung der Überlastsicherung angesteuert wird, 2 : a schematic representation of the hoist winch of the crane 1 with a clutch between the hoist winch drive and the hoist winch as well as a hoist winch brake which, together with the clutch, is controlled by a control device of the overload safety device,

3: eine graphische Darstellung des funktionalen Zusammenhangs zwischen der Grenzlast SWL und der Schadenslast LV und der Ausladung r des Krans, und 3 : a graphical representation of the functional relationship between the limit load SWL and the damage load LV and the radius r of the crane, and

4: ein Diagramm des Lastverlaufs über der Zeit bei Aktivierung der Überlastsicherung des Krans aus den vorhergehenden Figuren. 4 : a diagram of the load curve over time when the overload protection of the crane from the previous figures is activated.

Der in 1 gezeichnete Kran 1 ist mittels eines Drehwerks um eine vertikale Achse drehbar auf einer Offshoreplattform 2 gelagert. Er besitzt einen um eine horizontalen Wippachse 3 wippbaren Ausleger 4, über dessen Spitze ein Hubseil 5 abläuft, dass einen Lasthaken 6 trägt. Das Hubseil 5 kann mittels einer Hubwinde 7 abgelassen und eingeholt werden, die fest auf dem drehbaren Stahlbaukorpus des Krans gelagert ist. Wie 2 zeigt, wird die Hubseilwinde 7 von einem Hubseilwindenantrieb 8 in Form zweier Hydraulikmotoren 9 angetrieben, die von einer Steuereinrichtung 10 des Krans 1 angesteuert werden. Die beiden Hydraulikmotoren 9 sind mit der Hubseilwinde 7 über ein mehrstufiges Planetengetriebe 11 gekoppelt. Sie treiben gemeinsam eine Eingangswelle 12 des Planetengetriebes 11 an, auf der ein Sonnenrad 13 sitzt, das die auf einem Planetenradträger 14 gelagerten Planetenräder antreibt, die mit der Umfangsverzahnung 15 eines drehbar gelagerten Getriebeelements 16 kämmen. Das Getriebeelement 16 ist über eine Kupplungs welle 17 drehfest mit dem drehbaren Teil einer Kupplung 18 verbunden, deren drehfester Teil drehfest an dem Stahlbau befestigt ist, an dem die Hubseilwinde 7 drehbar gelagert ist. Die Kupplung 18 kann als Scheiben- oder Lamellenkupplung ausgebildet sein. Ist die Kupplung 18 eingekuppelt, wird die Kupplungswelle 17 festgehalten und damit das Getriebeelement 16 blockiert. Hierdurch können sich die auf dem Planetenradträger 14 befestigten Planetenräder an der Umfangsverzahnung 15 des Getriebeelements 16 abstützen, so dass das Antriebsmoment der Eingangswelle 12 zu einem Ausgangsmoment des Planetenradträgers 14 führt. Wird hingegen die Kupplung 18 ausgekuppelt, so kann die Kupplungswelle 17 und damit das Getriebeelement drehen. Die auf dem Planetenradträger 14 sitzenden Planetenräder können sich nicht an dem Getriebeelement 16 abstützen, so dass der Kraftfluss unterbrochen ist. Die Hydraulikmotoren 9 gehen leer um. Sie sind von der Hubseilwinde abgekuppelt.The in 1 drawn crane 1 can be rotated around a vertical axis on an offshore platform by means of a slewing gear 2 stored. It has a horizontal rocking axis 3 luffing jib 4 with a hoist rope over the top 5 expires that a hook 6 wearing. The hoist rope 5 can by means of a hoist winch 7 are lowered and hauled in, which is firmly mounted on the rotating steel structure of the crane. How 2 shows the hoist winch 7 from a hoist winch drive 8th in the form of two hydraulic motors 9 driven by a control device 10 of the crane 1 can be controlled. The two hydraulic motors 9 are with the hoist winch 7 via a multi-stage planetary gear 11 coupled. Together they drive an input shaft 12 of the planetary gear 11 on which a sun gear 13 that sits on a planet carrier 14 mounted planet gears drives with the peripheral teeth 15 a rotatably mounted gear element 16 comb. The gear element 16 is via a clutch shaft 17 rotatable with the rotatable part of a coupling 18 connected, the non-rotatable part is rotatably attached to the steel structure on which the hoist winch 7 is rotatably mounted. The coupling 18 can be designed as a disc or multi-plate clutch. Is the clutch 18 engaged, the clutch shaft 17 held and thus the gear element 16 blocked. This can be on the planet carrier 14 attached planet gears on the peripheral teeth 15 of the gear element 16 support so that the drive torque of the input shaft 12 to an output torque of the planet carrier 14 leads. However, the clutch 18 disengaged, so the clutch shaft 17 and thus rotate the gear element. The one on the planet carrier 14 Sitting planet gears can not on the gear element 16 support so that the power flow is interrupted. The hydraulic motors 9 are empty. They are uncoupled from the hoist winch.

Der Hubseilwinde 7 ist ferner eine Hubseilwindenbremse 19 zugeordnet, die vorzugsweise unmittelbar auf die Hubseilwinde 7 einwirkt und beispielsweise als Scheibenbremse ausgebildet sein kann.The hoist winch 7 is also a hoist winch brake 19 assigned, preferably directly to the hoist winch 7 acts and can for example be designed as a disc brake.

Wie 2 zeigt, wird sowohl die Hubseilwindenbremse 19 als auch die Kupplung 18 von der Steuereinrichtung 10 der Überlastsicherung des Krans 1 angesteuert.How 2 shows both the hoist winch brake 19 as well as the clutch 18 from the control device 10 the overload protection of the crane 1 driven.

Wie 1 zeigt, ist die Steuereinrichtung 10 mit einer Lasterfassungseinrichtung 20 sowie einer Lasthaken-Positionserfassungseinrichtung 21 verbunden, die einerseits die jeweils auf den Kran 1 wirkende Last sowie andererseits die jeweilige Position des Lasthaken 6 erfassen. Die Lasterfassungseinrichtung 20 umfasst in der gezeichneten Ausführungsform einen Hubseilkraftsensor 22, der die in dem Hubseil 5 wirkende Kraft erfasst, sowie einen Ausladungssensor 23, der die Ausladung des Krans 1, d. h. den horizontalen Abstand des von der Spitze des Auslegers 4 ablaufenden Hubseils 5 von der vertikalen Drehachse des Krans 1 erfasst.How 1 shows is the control device 10 with a load detection device 20 and a load hook position detection device 21 connected, on the one hand, each to the crane 1 acting load and on the other hand the respective position of the load hook 6 to capture. The load detection device 20 includes a hoisting rope force sensor in the illustrated embodiment 22 who in the hoist rope 5 acting force detected, as well as a discharge sensor 23 that the unloading of the crane 1 , ie the horizontal distance from the top of the boom 4 running lifting rope 5 from the vertical axis of rotation of the crane 1 detected.

Die Lasthaken-Positionserfassungseinrichtung 21 umfasst ebenfalls mehrere Sensoren, in der gezeichneten Ausführung einen Wippwinkelsensor 24, der den jewei ligen Wippwinkel des Auslegers 4 erfaßt, sodann einen Drehwinkelsensor 25, der den Drehwinkel des Krans bezüglich seiner vertikalen Drehachse erfasst, und schließlich einen Hubseillängensensor 26, der die Länge des von der Winde abgespulten Hubseils erfasst und als Drehstellungssensor ausgebildet sein kann, der die Drehstellung der Hubseilwinde 7 erfasst. Sämtliche Sensoren sind mit der Steuereinrichtung 10 verbunden, die aus den verschiedenen Signalen einerseits die aktuelle auf den Kran wirkende Last sowie andererseits die jeweils aktuelle Position des Lasthaken 6 bestimmt.The load hook position detection device 21 also includes several sensors, in the illustrated version a rocker angle sensor 24 that the respective luffing angle of the boom 4 detected, then a rotation angle sensor 25 , which detects the angle of rotation of the crane with respect to its vertical axis of rotation, and finally a lifting rope length sensor 26 , which detects the length of the hoist rope unwound from the winch and can be designed as a rotational position sensor, which detects the rotational position of the hoist rope winch 7 detected. All sensors are with the control device 10 connected, from the various signals on the one hand the current load acting on the crane and on the other hand the current position of the load hook 6 certainly.

Während des normalen Betriebes überwacht die Kransteuerung in an sich bekannter Weise die jeweils auf den Kran wirkende Last und sorgt dafür, dass die Last nicht über die Grenzlast SWL steigt. Wird beispielsweise eine Last gehoben und durch Niederwippen des Auslegers 4 die Ausladung vergrößert, so dass eine niedrigere Grenzlast anzusetzen ist, wie 3 zeigt, verhindert die Kransteuerung ein weiteres Niederwippen des Auslegers 4 und stellt das Wippwerk des Krans vorher ab.During normal operation, the crane controller monitors the load acting on the crane in a manner known per se and ensures that the load does not rise above the limit load SWL. If, for example, a load is lifted and the jib jibs down 4 the throat increases so that a lower limit load can be set is like 3 shows, the crane control prevents the jib from rocking further 4 and turns off the luffing mechanism of the crane beforehand.

Darüber hinaus wird jedoch eine besondere Überlastsicherung für spezielle Lastfälle bewirkt, in denen doch die Grenzlast SWL überschritten wird: Verfängt sich beispielsweise der Lasthaken 6 des Krans 1 an einem festen Bauteil eines in der Dünung auf und ab gehenden Schiffes 27, reicht ein Abschalten der Kranantriebe nicht aus, um die Last unter der Grenzlast SWL zu halten.In addition, however, a special overload protection is implemented for special load cases in which the limit load SWL is exceeded: for example, the load hook gets caught 6 of the crane 1 on a fixed component of a ship going up and down in the swell 27 , switching off the crane drives is not sufficient to keep the load below the SWL limit load.

Übersteigt die Last in einem solchen Fall die Grenzlast SWL des Krans 1 und erreicht sie eine Auskuppellast L_a, dann steuert die Steuereinrichtung 10 die Kupplung 18 an, um diese auszukuppeln und den Hubseilwindenantrieb 8 von der Hubseilwinde 7 zu trennen. Die Auskuppellast L_a wird von der Steuereinrichtung 10 proportional zur Grenzlast SWL bestimmt. Sie kann beispielsweise als 150% der Grenzlast SWL bestimmt werden, die selbst in der an sich bekannten Weise von der Ausladung r des Krans 1 abhängt, wie dies 3 zeigt. Die Auskuppellast wird also in diesem Fall ebenfalls in Abhängigkeit der Ausladung r des Krans bestimmt.In such a case, the load exceeds the limit load SWL of the crane 1 and when it reaches a disengagement load L _a , the control device controls 10 the coupling 18 to disengage them and the hoist winch drive 8th from the hoist winch 7 to separate. The disengaging load L _a is from the control device 10 determined proportional to the limit load SWL. For example, it can be determined as 150% of the limit load SWL, which itself depends on the radius r of the crane in the manner known per se 1 depends on how this 3 shows. In this case, the disengaging load is also determined depending on the radius r of the crane.

Wird bei Erreichen der Auskuppel- oder Triggerlast L_a die Kupplung 18 zum Zeitpunkt t1 ausgekuppelt, so steigt dennoch vorübergehend die auf den Kran wirkende Last noch weiter an, was an der Trägheit des gesamten Systems liegt. Durch das Auskuppeln der Kupplung 18 kann jedoch das Hubseil 5 von der Hubseilwinde 7 ablaufen, so dass nur ein sehr kurzer Anstieg der Last in Kauf genommen werden muss und letztere sich sehr rasch wieder absenkt. Würde die Kupplung 18 nicht ausgekuppelt werden, würde die Last weiter ansteigen und die Schadensgrenze bzw. Zerstörungslast L_v des Krans durchbrechen, wie dies die gepunktete Fortführung des Lastverlaufs 28 zeigt.When the clutch or trigger load L _{a is reached,} the clutch 18 Disengaged at time t1, the load acting on the crane temporarily increases even further, which is due to the inertia of the entire system. By disengaging the clutch 18 however, the hoist rope 5 from the hoist winch 7 run, so that only a very short increase in the load has to be accepted and the latter drops again very quickly. Would the clutch 18 would not be uncoupled, the load would continue to rise and break the damage limit or destruction load L _{v of} the crane, as would the dotted continuation of the load curve 28 shows.

Wird hingegen die Kupplung 18 ausgekuppelt, kann der Lastanstieg begrenzt werden und die Last sinkt rasch ab. Beim Ausziehen des Hubseils 5 soll jedoch sichergestellt werden, dass die Gegenkraft nicht unter die Grenzlast SWL des Krans 1 fällt, um ein unkontrolliertes Wegziehen des Lasthakens zu vermeiden. Die Steuereinrichtung 10 betätigt daher die Hubseilwindenbremse 19, so dass das Hubseil 5 nur gegen deren Bremskraft ausgezogen werden kann. Vorzugsweise steuert die Steuereinrichtung 10 die Hubseilwindenbremse 19, die eine variable Bremskraft bewirken kann, derart an, dass diese bei ausgekuppelter Kupplung 18 eine Hubseilkraft aufrecht erhält, die der Grenzlast SWL entspricht.However, the clutch 18 disengaged, the load increase can be limited and the load drops quickly. When pulling out the hoist rope 5 However, it should be ensured that the counterforce does not fall below the limit load SWL of the crane 1 falls in order to avoid uncontrolled pulling away of the load hook. The control device 10 therefore actuates the hoist winch brake 19 so the hoist rope 5 can only be pulled out against their braking force. The control device preferably controls 10 the hoist winch brake 19 , which can cause a variable braking force, such that this when the clutch is disengaged 18 maintains a hoisting rope force that corresponds to the limit load SWL.

Nähert sich die Last nach dem Auskuppeln der Kupplung 18 von oben her wieder der Grenzlast SWL, soll der ausgekuppelte Zustand wieder rechtzeitig aufgehoben werden. Insofern ist eine zweite Lastgrenze, nämlich die Einkuppellast L_e festgelegt, bei deren Erreichen die Steuereinrichtung 10 die Kupplung 18 wieder einkuppelt. In der gezeichneten Ausführungsform ist die Last L_e geringfügig geringer als die Auskuppellast L_a. Es versteht sich jedoch, dass die beiden Werte auch identisch gewählt werden könnten. Erreicht die auf den Kran wirkende Last zum Zeitpunkt t2 (vgl. 4) die Einkuppellast L_e, wird die Kupplung 18 wieder eingekuppelt, so dass die Last nach einer gewissen zeitlichen Verzögerung wieder ansteigt. Wird zum Zeitpunkt t3 wieder die Auskuppellast L_a erreicht, kuppelt die Steuereinrichtung 10 die Kupplung 18 wieder aus.The load is approaching after the clutch is disengaged 18 from above again the limit load SWL, the disengaged state should be lifted again in good time. In this respect, a second load limit, namely the clutch load L _{e, is} defined, upon reaching which the control device 10 the coupling 18 engaged again. In the illustrated embodiment, the load L _{e is} slightly less than the disengaging load L _a . However, it goes without saying that the two values could also be chosen identically. Does the load on the crane reach at time t2 (cf. 4 ) the clutch load L _e , the clutch 18 engaged again so that the load rises again after a certain time delay. If the disengagement load L _{a is} reached again at time t3, the control device couples 10 the coupling 18 out again.

Die Steuereinrichtung 10 der Überlastsicherung steuert die Hubseilwindenbremse also derart an, dass das Seil von der Hubwinde 7 ablaufen kann und während des Ablaufen die Hubseillast kontrolliert gesteuert wird, und zwar derart, dass sie oberhalb der Grenzlast SWL gehalten wird, nicht jedoch die den Kran zerstörende Schadenslast L_v erreicht.The control device 10 the overload safety device controls the hoist rope brake in such a way that the rope comes from the hoist winch 7 can run and the hoisting rope load is controlled in a controlled manner, in such a way that it is kept above the limit load SWL, but does not reach the damage load L _v that destroys the crane.

Die Steuereinrichtung 10 der Überlastsicherung aktiviert die gerade beschriebene Überlastroutine vorzugsweise jedoch nur dann, wenn sich der Lasthaken 6 nicht oberhalb der Plattform 2 befindet. Über die Lasthaken-Positionserfassungseinrichtung 21 erlaubt die Steuereinrichtung 10 das Auskuppeln der Kupplung 18 insbesondere nur dann, wenn sich der Lasthaken 6 unterhalb der Ebene der Offshoreplattform 2 in einer Stellung befindet, in der er sich an einem Schiff 27 verhaken könnte.The control device 10 of the overload protection, however, the overload routine just described is preferably only activated when the load hook is moving 6 not above the platform 2 located. Via the load hook position detection device 21 allows the control device 10 disengaging the clutch 18 especially only if the load hook 6 below the level of the offshore platform 2 in a position in which he is on a ship 27 could get caught.

Claims

Overload protection for a crane ( 1 ), especially offshore crane, with a load detection device ( 20 ), a clutch ( 18 ) for coupling and uncoupling a hoist rope winch ( 7 ) to or from a hoist winch drive ( 8th ), a hoist rope brake ( 19 ) and a control device ( 10 ) to control the clutch ( 18 ) and the hoist rope brake ( 19 ) depending on one of the load detection devices ( 20 ) on the crane ( 1 ) acting load, the control device ( 10 ) is designed such that the clutch ( 18 ) disengaged and the hoist rope brake ( 19 ) is actuated when the load detection device ( 20 ) detected load exceeds a decoupling load (L _a ) that is greater than a limit load SWL of the crane ( 1 ) and less than a damage load (L _v ) of the crane ( 1 ) and the clutch ( 18 ) is coupled when the detected load falls below a coupling load Le that is greater than the limit load SWL of the crane ( 1 ) and less than the damage load (L _v ) of the crane ( 1 ) is.

Overload protection according to the preceding claim, wherein the disengaging load (L _a ) corresponds to the engaging load (L _e ) and is preferably determined as a function of the limit load SWL, in particular proportional to the limit load SWL.

Overload protection according to one of the two preceding claims, wherein the hoist rope brake ( 19 ) from the control device ( 10 ) is controlled in such a way that when the clutch is disengaged ( 18 ) caused hoisting rope force greater than or equal to the limit load SWL of the crane ( 1 ) and less the disengagement force (L _a ), preferably the limit load SWL of the crane ( 1 ) corresponds.

Overload protection according to one of the preceding claims, wherein a load hook position detection device ( 21 ) is provided and the control device ( 10 ) the coupling ( 18 ) only disengages when the load hook ( 6 ) is positioned in a predefined area, in particular in a predefined swivel range sector below a floor surface on which the crane stands.

Overload protection according to the preceding claim, wherein the load hook position detection device ( 21 ) a rotation angle sensor ( 25 ) to record the turning position of the crane ( 1 ), a boom luffing angle sensor ( 24 ) to detect a luffing angle of the boom ( 4 ) of the crane ( 1 ) and a hoist rope length sensor ( 26 ) for the detection of the hoist winch ( 7 ) has developed hoist rope length.

Overload protection according to one of the preceding claims, wherein the load detection device ( 20 ) a hoisting rope force sensor ( 22 ) and a discharge sensor ( 23 ) having.

Overload protection according to one of the preceding claims, wherein the hoist rope brake ( 19 ) is designed as a hoist brake, preferably a disc brake.

Overload protection according to one of the preceding claims, wherein the coupling ( 18 ) a gear element ( 16 ) a transmission gearbox ( 11 ) between the hoist winch drive ( 8th ) and the hoist winch ( 7 ) either enabled or blocked, preferably with a planetary gear ( 16 ) connected is.

Overload protection according to one of the preceding claims, wherein the coupling ( 18 ) is a disc or multi-plate clutch.

Overload protection according to one of the preceding claims, wherein the coupling ( 18 ) and / or the hoist winch brake ( 19 ) can be controlled electrically.