DE2460463C2

DE2460463C2 - Windwerk-Antrieb, insbesondere für Baukräne oder dergleichen Hebezeuge

Info

Publication number: DE2460463C2
Application number: DE2460463A
Authority: DE
Inventors: Kaspar Dipl.-Ing. 7312 Kirchheim Ritter
Original assignee: Kopat Gesellschaft fur Konstruktion Entwicklung und Patentverwertung Mbh & Co Kg 7323 Boll De; Kopat Gesellschaft Fuer Konstruktion Entwicklung und Patentverwertung Mbh & Co Kg 7323 Boll
Current assignee: Allgaier Werke GmbH and Co KG
Priority date: 1974-12-20
Filing date: 1974-12-20
Publication date: 1985-01-10
Also published as: FR2294976A1; DE2460463A1; FR2294976B1; US4074891A

Description

wird, in dem zwischen dem Lastmoment und dem Antriebs-Drehmoment auf die Seiltrommel und die mit dieser in mechanischer Verbindung stehende Bremse ein genaues Gleichgewicht herrscht. Aus einem solchen — vor dem Löten der Bremse zwangsläufig herbeizuführenden und mechanisch kontrollierbaren — Gleichgewichtszustand heraus erfolgt dann erst der völlig stoßfreie Übergang zum Heben bzw. Senken der Last.

Die Anordnung eines die Druck- und Saugleitung verbindenden, elektrohydraulisch bestätigten vorsteuerbaren Kurzschlußventils in dem geschlossenen Druckmittelkreislauf des hydrostatischen Getriebes bewirkt, daß bei jedem Einfallen der Feststellbremse das Getriebe selbsttätig entkuppelt und beim Betätigen des Wählhebels aus seiner Nullstellung heraus selbsttätig eingekuppelt wird. Durch eine solche Ausbildung des Windwerk-Antriebes wird einmal jede zusätzliche Belastung der Bremse durch den Antriebsmotor mit Sicherheit ausgeschaltet und gleichzeitig die Leerlaufleistung des Antriebsmotors bei allen Stillstandszeiten des Windwerkes auf einen Mindestwert herabgesetzt und damit der gesamte Verbrauch an Antriebsenergie erheblich verringert.

Eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Windwerk-Antriebes besteht schließlich darin, daß das hydrostatische Getriebe in an sich bekannter Weise aus je einem volumenveränderlichen Pumpen- und Motorteil in Kompaktbauweise (»back to back«-Anordnung) gebildet ist. Ein solches Getriebe vereinigt nämlich in sich durch Vermeiden aller äußeren Hochdruck-Verbindungsleitungen eine gerade für den Antrieb von Hebezeugen besonders wichtige höchste Betriebssicherheit mit geringem Platzbedarf und günstigem Wirkungsgrad, so daß es einen geradezu idealen stufenlos regelbaren Hebezeug-Antrieb unter Verwendung eines normalen Drehstrom-Elektromotors als Energiequelle ermöglicht.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung mit 5 Figuren näher erläutert. Von diesen zeigt im einzelnen

F i g. 1 die Gesamtanordnung eines Windwerk-Antriebes im schematischen Grundriß,

F i g. 2 ein Schema des Druckmittelkreislaufs und des elektrischen Verriegelungs-Schaltplanes (ohne elektronische Steuerung und Leistungsregelung),

F i g. 3 die Ausbildung der Feststeilbremse im Längsschnitt entsprechend der Linie HI-IlI in Fig. 4 in vergrößertem Maßstab,

F i g. 4 die gleiche Feststellbremse in Ansicht in Richtung IV der F i g. 3 und

Fig.5 die Bremstrommel der Feststellbremse im Querschnitt.

Der in Fig. 1 veranschaulichte Windwerk-Antrieb besteht aus einem normalen Drehstrom-Elektromotor 1, der über ein stufenlos regelbares hydrostatisches Getriebe 2 mit nachgeordnetem mechanischen Untersetzungsgetriebe 3 eine Seiltrommel 4 mit beliebiger Drehrichtung und in weiten Grenzen veränderbarer Drehzahl zum Auf- bzw. Abwickeln eines Förderseiles 5 anzutreiben gestattet. Auf einer stets mit der Seiltrommel 4 drehfest verbundenen Welle 6 des mechanischen Untersetzungsgetriebes 3 ist eine Feststellbremse 7 angeordnet, deren spezielle Ausbildung anhand der Fig. 2 bis 5 beschrieben ist. Wie aus dem Schemabild des Druckmittelkreislai'fs und des elektrischen Verriegelungs-Schaltplancs dor F i g. 2 und den Durstellungen der Feststellbremse in ά;π F i g. 3 bis 5 ersichtlich ist, ist der nut der Bremstrommel 8 auf der Getriebewelle 6 zusammenwirkende stationäre Teil der Feststellbremse 7 mit Hilfe einer am mechanischen Getriebe konzentrisch zur Welle 6 mittels eines Kugellagers 9 leicht drehbar angebrachten Traverse 10 so gehaltert, daß dieser aus der Traverse 10, den Bremsbacken 11, 11' mit Anpreßgestänge 12, 12' und dem hydraulisch lösbaren Federkraft-Betätigungselement 13 sowie Verbindungsbolzen 14 bestehende Teil der Feststellbremse durch Anschläge 15,15' begrenzte kleine Winkelausschläge in

ίο Richtung der Pfeile 16,16' machen kann. Bei stillstehendem Windwerk und drucklosem Flüssigkeitsraum 17 werden die Bremsbacken 11,11' durch die vorgespannte Feder 18 im Betätigungselement 13 über die biegesteifen Gestängeteile 12, 12' an die Bremstrommel 8 gepreßt. Dabei wird der gesamte stationäre Teil der Feststellbremse einschließlich der Traverse 10 durch die Vorspannung einer verhältnismäßig schwachen Feder 19 im Sinne des Pfeiles 16 in Anlage an dem Anschlag 15 gehalten..™ daß der als Schließer wirkende Schalter 20 geöffnet ist. Wie aus dem Schemat--.;) des Druckmittelkreisiaufs in F i g. 2 weiter ersehen werten kann, befindet sich das vom Elektromotor 1 mit gleichbleibender Drehzahl und Drehrichtung angetriebene aus Pumpenteil 21 und Motorteil 22 mit verstellbaren Förder- bzw. SchlurV.volumina im geschlossenen Kreislauf sowie einer Füllpumpe 23 bestehende hydrostatische Getriebe mit in Leerlaufstellung geöffnetem, durch ein Vorsteuerventil 24 betätigbarem Kurzschlußventil 25 und stillstehender antriebsmomentfreier und mit unterschiedlieher Drehrichtung und stufenlos regelbarer Drehzahl ancreibbaren zugleich die Eingangswelle des mechanischen Untersetzungsgetriebes 3 bildenden Ausgangswelle 6 und von der Füllpumpe 23 über ein Vorsteuerventil 26 und ein Fülldruckventil 27 im Kreislauf wieder in den Getriebesumpf geförderten Betriebsflüssigkeit. Zum Verändern des Übersetzungsverhältnisses in dem aus Pumpenteil 21 und Motorteil 22 in Kompaktbauweise bestehenden hydrostatischen Getriebe 2 körnen die Schwenkkörper 29 und 30 beider Teile z. B. über ein schematisch dargestelltes Verbindungsgestänge 31, 32 in. einen oder anderen Sinne des Doppelpfeiles 33 durch einen Servoverstellzylinder 34 mit stillstehendem Kolben 35 auf unterschiedliche Schrägwinke! eingestellt werden. Dabei wird der Verstellzylinder 34 auf der einen oder anderen Seite des Kolbens 35 je nach dem Ausschlag eines in an sich bekannter Weise von einem nicht mit dargestellten, durch einen handbetätigten Wählhebel beeinflußbaren Potentiometers und eines von diesem beeinflußten elektro-hydraulischen Steuerschieber 45 nach der einen oder anderen Seite aus der in Fig. 2 gezeigten Mittellager herausbewegt. Bei jeder Betätigung des Wählhehels und damit des Verstellzylinriere 34 aus ihrer Nullstellung wird gleichzeitig das Relais 36 in der Stromzuführung 37 für das Vorsteuerventil 24 geschlossen und dadurch das Kurzschlußventil 25 in seine Hochdruckleitungen 38, 39 des hydrostatischen Getriebes trenf.ende Stellung gebracht. Gleichzeitig wird durch einen vom Verstellgestänge 32 betätigten als Schließer wirkenden Schalter 40 ein erstes Relais 41 in

bö der Stromzuleitung 42 zum clektro-hydraulischen Steuerventil 44 für das Bremsbetätigungselemem 13 geschlossen. Sobald nun bei Beginn der Förderung dei Pumpenteils 21 an der Ausgangswelle 6 des Getriebes 2 ein zunächst immer in Richtung Heben — Pfeilrichtung

^i 16' — wirkendes das Lastmoment geringfügig übersteigendes Drehmoment entsteht, wird — unabhängig von der absoluten Grolle des in Richtung des Pfeiles 16 auf ilen stationären Teil di:r Feststfllbri-nw wirkenden

Lastmomentes — im gleichen Augenblick der Schalter
20 für ein zweites Relais 43 geschlossen, so daß das
elektro-hydraulische Ventil 44 in seine die Beaufschlagung des Betätigungselementes 13 freigebende Stellung
gelangt und damit die Feststellbremse 7 gelöst wird. Bei 5 jeder willkürlichen oder auch ungewollten Unterbrechung des Stromkreises 42 zum Auslösesteuerventils 44
für das Bremsbetätigungselement 13 wird die Feststellbremse 7 durch die vorgespannte Feder 18 unverzüglich
wieder angezogen. Beim Einlaufen des Servo-Verstell- io Zylinders 34 in die Nullstellung wird durch Abfallen des
Relais 36 im Stromkreis 37 außerdem der Kraftschluß
im hydrostatischen Getriebe 2 durch Kurzschließen der
Saug- und Druckleitungen 38,39 unterbrochen.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Windwerk-Antrieb, insbesondere für Baukräne oder dergleichen, bestehend aus einem normalen Drehstrom-Elektromotor, einem hydrostatischen Getriebe mit elektronisch-hydraulischer Servorstellung zum stufenlosen Verändern der Fördergeschwindigkeiten und -momente, dessen Motorteil — vorzugsweise über ein mechanisches Untersetzungsgetriebe — mit einer Seiltrommel verbunden ist, sowie einer im Gleichgewichtszustand zwischen Last- und Antriebsmoment selbsttätig elektro-hydraulisch lösenden federkraftbestätigten Feststellbremse für die Seiltrommel,

gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) der stationäre Teil der Feststellbremse (7) [Traverse (iOj, Bremsbacken (i i, i V) mit Anpreßgestänge (12,12') und lösbarem Federkraft-Bestätigungselement (13)] ist um eine zur Antriebswelle des Hydraulikmotors konzentrische Achse (6) leicht drehbar gelagert und mit einem elektrischen Schalter (20) im Auslösestromkreis für die Feststellbremse (7) derart in Wirkungsverbindung gebracht, daß die Feststellbremse (7) nur bei einem minimalen Drehausschlag des stationären Teils in Heberichtung selbsttätig gelöst wit;',

b) in dem geschlossenen DrucWnittelkreislauf des hydrostatischen Getriebes (2) ist ein die Druck- und Saugleitung verbindend'* elektrohydraulisch betätigtes, vorsteuerbares Kurzschlußventil (25) angeordnet und so gesteuert, daß bei jedem Einfallen der Feststellbremse (7) das hydrostatische Getriebe (2) selbsttätig entkuppelt und beim Betätigen des Fahrthebels aus seiner Nullstellung heraus selbsttätig wieder eingekuppelt wird.

2. Wind werk-Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrostatische Getriebe (2) in an sich bekannter Weise aus je einem volumenveränderlichen Pumpen- und Motorteil (21, 22) in Kompaktbauweise (»back to back«-Anordnung) besteht.

Die Erfindung erstreckt sich auf einen Windwerk-Antrieb gemäß dem Gattungsbegriff des Hauptanspruches. Bei einem dem Anmeldungsgegenstand am nächsten kommenden vorbekannten »Hydrostatischen Getriebe für Hebezeuge« gemäß DE-AS 23 37 699 besteht die durch dieses Getriebe zu lösende Aufgabe darin, bei einem hydrostatischen Getriebe mit einer Stellpumpe und einem die Last bewegenden Stellmotor, dessen Ausgangsglied mit einer Haltebremse versehen ist, deren Ausrückvorrichtung beim Anlaufbetrieb der Last durch ein Schaltgerät in Tätigkeit gesetzt wird, sobald der Getriebehochdruck einen der Last das Gleichgewicht haltenden Wert (Äquilibrierung) erreicht hat, wobei das Getriebe neben den üblichen Zusatzeinrichtungen (Füllpumpe, Druckbegrenzer) eine Hilfspumpe aufweist, zu erreichen, daß bei jedem eingestellten Betriebszustand die gewünschte Hebe- und Senkgeschwindigkeit bzw. ein Stillstand der Last trotz Laständerungen eingehalten wird. Diese Aufgabe ist bei dem vorbekannten Getriebe dadurch gelöst worden, daß zumindest in den Phasen der hydrostatischen Äquilibrierung und des Anlaufbetriebes der Last in die Hochdruckleitung ein Teil der Fördermenge der Hilfspumpe eingespeist wird, deren anderer Teil über einen einstellbaren, durch ein elektronisches Schaltwerk gesteuerten

ίο Servo-Druckbegrenzer einem Flüssigkeitsbehälter zugeführt wird, wobei das Schaltwerk dauernd den Wert des Widerstandsmomentes der Last mit dem Wert des Getriebe-Hochdrucks vergleicht und die der Getriebe-ί lochdruckleitung von der Hilfspumpe zugespeiste Flüssigkeitsmenge über die Betätigung des Druckbegrenzers den Getriebe-Hochdruck in einem die Laständerung kompensierenden Sinn ändert Durch die dauernde Aufrechterhaitung des Betriebsdruckes in dem hydrostatischen Getriebe während der gesamten Betriebsdauer, d. h. selbst bei Stillstehen der Getriebeausgangsseite ergibt sich ein sehr ungünstiger Wirkungsgrad, was die Anlage unwirtschaftlich macht Auf Grund der bei dem vorbekannten Getriebe angewandten Laststeuerung auf Heben oder Senken ist wegen der unvermeidbaren Verzögerung einer solchen Schaltwerkssteuerung und einer hydraulischen Folgesieuerung eine ruckfreie Übernahme der Hublast beim Lösen der Bremse gar nicht möglich, da es eine verzögerungsfreie Steuerung mit ständiger druckabhängiger Korrektur

jo nicht gibt.

Außerdem bietet aber auch die Steuerung der Auslösevorrichtung für die Haitebremse in Abhängigkeit vom Gleichgewicht zwischen dem durch einen Abgreifer gemessenen Last-Widerstandsmoment und einem Getrie-

J5 be-Hochdruckabgreifer ermittelten Antriebsmoment bei der Anordnung des Last-Widerstandsabgreifers in einer nahezu starren Lenkstange auch bei Verwendung höchst empfindlicher und entsprechend aufwendiger Meßgeräte keine Gewähr dafür, dab id der Praxis in allen Betriebszuständen ein wirklich ruckfreies Anfahren der Last in Heben- und/oder Senkenrichtung erreicht wird.

Eine in der deutschen Patentschrift 9 66 938 beschriebene »Überlastsicherung für Antriebe, insbesondere für Kettenförderer und dergleichen in Untertagebetrieben« unterscheidet sich trotz Verwendung einer Feststellbremse, die der bei dem erfindungsgemäßen Windwerksantrieb benutzten Bremse weitgehend entspricht, grundsätzlich in ihrer Aufgabenstellung und Wirkungs-

weise. Die vorbekannte Überlastsicherung ist zum schnellen druck- bzw. stoßabhängigen Lösen der Bremse beim Blockieren eines Förderband-Antriebes sozusagen als »Sicherheitskupplung« bestimmt. Außerdem funktioniert diese Überlastsicherung nur in einer Drehrichtung.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Windwerk-Antrieb zu schaffen, der mit möglichst geringem Aufwand jedes geringste anfängliche Durchsacken der Last beim Anfahren aus dem Stillstand sowohl in Heben- als auch in Senkenrichtung mit Sicherheit zu vermeiden gestattet.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Kombination der Merkmale a) und b) des Hauptanspruches gelöst worden.

Durch diese Ausgestaltung ist sichergestellt, daß die Bremse unabhängig von der absoluten Größe der jeweils zu fördernden Last t<nd von der Größe des Schlupfes im Getriebe erst in dem Moment automatisch gelöst