DE3633582C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gelenkkran nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher Gelenkkran ist in der DE-OS 34 19 427 beschrieben.

Die Besonderheit bei derartigen Gelenkkranen besteht darin, daß sich der aus zwei Auslegerhälften bestehende Ausleger gleichzeitig mit dem Ausklappen des Gelenkturms streckt. Während des Ausfahrens oder Ausklappens und auch während des Zusammenklappens eines solchen Gelenkkrans stehen alle oder viele Einzelteile des Krans unter Zugbeanspruchung oder unter Druckbeanspruchung, während einige Teile überhaupt nicht beansprucht sind. Kräfte- bzw. momentfreie Zustände bestimmter Einzelteile des Krans können u. U. während des Aufklappens und des Zusammenklappens des Krans zu unerwünschten Instabilitäten, verbunden mit Schwingungen, führen. Problematisch bei einem Gelenkkran der eingangs genannten Art ist diejenige Phase beim Ausklappen der äußeren Auslegerhälfte, in welcher der Schwerpunkt dieser äußeren Auslegerhälfte die Vertikalebene des die beiden Auslegerhälften verbindenden Drehgelenks passiert. In diesem Bewegungsabschnitt ist die Gefahr von Instabilitäten und Schwingungen besonders groß.

Bei dem bekannten Gelenkkran nch der DE-OS 34 19 427 befinden sich zwischen der Verbindung zwischen Turm und Ausleger einerseits und der Verbindung zwischen den beiden Auslegehälften andererseits zwei mit Abstand voneinander angeordnete Zugglieder, zum Beispiel Zugseile oder Zugketten. Im Bereich der Drehgelenke zwischen Turm und Ausleger und zwischen den beiden Auslegerhälften sind Scheibensegmente angeordnet, an denen die Enden der Zugglieder befestigt sind und auf denen diese Enden der Zugglieder abrollen. Während des Aufklappens des Auslegers befindet sich der Schwerpunkt der äußeren Auslegerhälfte zunächst "innerhalb", d. h. auf der dem Turm zugewandten Seite bezüglich des Drehgelenks zwischen den Auslegerhälften. Dabei wird das untere der beiden Zugglieder auf Zug beansprucht, während das obere Zugglied praktisch spannungslos ist.

Ist die äußere Auslegerhälfte bis zu einer etwa vertikalen Lage ausgeklappt, findet ein Lastwechsel statt. In dem Moment, in dem der Schwerpunkt der äußeren Auslegerhälfte über das Drehgelenk zwischen den beiden Auslegerhälften bewegt wird, wird das untere Zugglied entspannt, während das obere Zugglied auf Zug beansprucht wird. Damit in diesem Moment keine Instabilitäten auftreten, wird vor der kritischen Phase auch das obere Zugglied geringfügig vorgespannt.

Die bekannte Konstruktion ist aufwendig: es müssen zwei sich über die gesamte Länge der inneren Auslegerhälfte erstreckende Zugglieder mit den entsprechenden Betätigungshebeln vorgesehen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gelenkkran der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß Instabilitäten beim Ausklappen des Krans, mit konstruktiv einfacheren Mitteln als bei dem bekannten Gelenkkran vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Aus der DE-OS 34 28 122 ist ein Hebekran mit starrem Turm und Gelenk-Auslegern bekannt, bei dem das Ausklappen des mehrteiligen Auslegers mit Hilfe eines Hebelgestänges erfolgt. Allerdings konnte der Fachmann einem solchen Hebelgestänge keine Anregung auf die erfindungsgemäße Stangenkonstruktion entnehmen, weil er sich bei diesem bekannten Hebekran einerseits nicht um einen Kran mit Gelenkturm handelt und andererseits das Problem von Instabilitäten beim Ausklappen des Krans überhaupt nicht auftritt. Bei einem Gelenkkran der eingangs genannten Art wird die äußere Auslegerhälfte nach außen umgeklappt, wobei der Schwerpunkt der äußeren Auslegerhälfte das Drehgelenk zwischen den beiden Auslegerhälften passiert. Dies ist die kritischhe Phase beim Ausfahren des Auslegers. Eine solche kritische Phase ist bei dem aus der DE-OS 34 28 122 bekannten Kran nicht vorhanden. Im zusammengeklappten Zustand, wenn der Turm eine vertikale Stellung einnimmt, ist der dreiteilige, durch Gelenke verbundene Ausleger wie eine Ziehharmonika zusammengeklappt. Durch Anheben des innersten Auslegerteils übertragen sich über die Hebelgestänge Zug- und Druckkräfte auf die anderen Auslegerteile, die dadurch aus ihrer vertikalen Lage nach und nach in eine horizontale Lage gelangen. Dabei kommt es nicht vor, daß der Schwerpunkt eines Auslegerteils einen Drehpunkt an seinem einen oder seinem anderen Ende überschreitet. Damit stellt sich das Problem von Instabilitäten nicht. Eine ähnliche Anordnung, bei der das Problem von Instabilitäten ebenfalls nicht auftritt, ist aus der DE- OS 34 33 117 bekannt.

Aus dem DE-GM 19 25 364 ist ein Fahrzeug-Kran bekannt, bei dem zwei Auslegerhälften über je eine Kolben-Zylinder-Einheit betätigt werden. Zum Bewegen der äußeren Auslegerhälfte ist diese über ein Gelenk an der anderen Auslegerhälfte angebracht, wobei die Kolbenstange einer Kolben-Zylinder-Einheit an dem Gelenk angreift. Durch die spezielle Ausgestaltung des Gelenks ist es möglich, daß die äußere Auslegerhälfte eine Schwenkbewegung von mehr als 180° beschreibt. Zu dem Gelenk gehört eine Druckstange, so daß eine Art Kniehebelgelenk gebildet wird. Allerdings konnte auch dieser Maßnahme kein Hinweis auf die erfindungsgemäße Hebekran-Konstruktion entnommen werden. Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion befindet sich die Druckstange ebenso wie die Öffnungsstangen oberhalb des Auslegers. Ferner tritt bei dem aus dem DE-GM bekannten Kran das Problem der oben erläuterten Instabilitäten nicht auf.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Kran in Arbeits­ stellung,

Fig. 2 den Kran nach Fig. 1 in vollständig zusam­ mengeklappten Zustand,

Fig. 3 eine Ansicht des Krans in einer ersten Phase des Auseinanderklappens,

Fig. 4 den Kran in einer zweiten Phase des Aus­ einanderklappens,

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Detailansicht der angrenzenden Bereiche der Auslegerhälf­ ten entsprechend dem Ausschnitt V in Fig. 4,

Fig. 6 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 5, jedoch hier bei vollständig auseinandergeklappten Ausleger-Hälften, und

Fig. 7 eine schematische Ansicht eines Teils des Krans bei schrägstehendem Ausleger und bei Deformierung durch eine Last.

Nach Fig. 1 setzt sich ein Kran zusammen aus einem auf dem Erdboden ruhenden Unterbau 1, der einen Turm 2 trägt, welcher in Arbeitsstellung etwa vertikal aufge­ richtet ist und einen sich etwa horizontal erstreckenden Ausleger 3 trägt. Der Ausleger 3 trägt einen Schlitten 4 mit einem Hebekranhaken.

Der Unterbau 1 trägt eine Drehplattform 5, die mit einem Gewicht belastet ist. An die Drehplattform 5 schließt sich über ein Drehgelenk 6 ein unteres Element 7 des Turms an. Das untere Element seinerseits ist über ein Drehgelenk 8 mit einem oberen Element 9 des Turms ver­ bunden.

Das Element 9 ist außerdem über ein Stangenpaar 10 an die Plattform 5 angelenkt. An seiner Spitze trägt das Element 9 ein Drehgelenk 11, an das die erste Ausleger­ hälfte 12 des Auslegers 3 anschließt. Am äußeren Ende der Auslegerhälfte 12 ist über ein Drehgelenk 14 die zweite Auslegerhälfte 13 angelenkt.

Der Ausleger 3 wird in seiner Querlage gehalten durch ein Zugglied (Zugseil) 15, welches am Ausleger 3 in der Höhe des Drehgelenks 14 angebracht ist, von Streben 16 und 17 abgestützt wird und am hinteren Ende der Platt­ form 5 festgemacht ist.

An der oberen Spitze des oberen Elements 9 des Turms befindet sich ein Hebelkörper 18, an den ein Ende einer Stange 19 angelenkt ist. Die Stange 19 steht mit ihrem anderen Ende in Verbindung mit einer an der Ausleger­ hälfte 12 angelenkten Stange 20 und mit einer Stange 21.

Die Stange 21 ihrerseits ist mit ihrem Ende an eine Teleskopstange 22 angelenkt, die drehbar an der Ausle­ gerhälfte 12 angebracht ist. Die Stange 21 ist außerdem an eine starre Stange 23 angelenkt, die ihrerseits an die Auslegerhälfte 13 angelenkt ist.

Der Turm besitzt außerdem eine Hub- oder Schiebevor­ richtung 24, bei der es sich zweckmäßigerweise um einen Hydraulikzylinder handelt (es kann sich auch um irgend­ ein anderes Gerät für diesen Zweck handeln). Die Hub­ vorrichtung greift an den Enden zweier Stangen 25 und 26 an, die mit ihrem anderen Ende an dem unteren Element 7 bzw. an dem oberen Element 9 des Turms in der Nähe des Drehgelenks 8 in Verbindung stehen.

Die aufeinanderfolgenden Bewegungsphasen beim Aufspan­ nen des Krans durch Betätigung der Hubvorrichtung 24 oder eines ähnlichen Organs sind in den Fig. 2, 3 und 4 dargestellt.

In Fig. 2 ist der Kran in seiner trans­ portfähigen, vollständig zusammengeklappten Lage darge­ stellt. Das Aufspannen oder Aufrichten des Krans er­ folgt mit Hilfe der Hubvorrichtung 24, welche auf die Stangen 25 und 26 einwirkt, die ihrerseits die Elemente 7 und 9 des Turms miteinander in Ausrichtung bringen.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, fahren während der Ausdeh­ nung der Hubvorrichtung 24 die Zugglieder 25 auch die Auslegerhälfte 12 aus, indem diese (in der Fig. im Gegen-Uhrzeigersinn) bezüglich des oberen Elements 9 des Turms gedreht wird. Als Folge davon verschieben sich die Stangen 19, 21 in Bezug auf die Auslegerhälfte 12, so daß das Ende der Stange 21 gegen die Stangen 22 und 23 drückt und dadurch das Sich-Öffnen der Ausleger­ hälfte 13 veranlaßt.

In Fig. 3 ist eine Aufspann-Phase des Krans dargestellt, während der der Schwerpunkt der Auslegerhälfte 13 sich auf der linken Seite des Drehgelenks 14 befindet. In diesem Zustand stehen die Stangen 19, 21, 22, 23 unter Druckbeanspruchung. Insbesondere wird die Stange 22 zu­ sammengedrückt, so daß sie ihre bevorzugte kleinste Länge anzunehmen trachtet, während die gesamte Kon­ struktion stabil gehalten wird.

In Fig. 4 ist eine anschließende Phase beim Aufspannen des Krans dargestellt. In dieser Phase befindet sich der Schwerpunkt der Auslegerhälfte 13 auf der rechten Seite bezüglich des Drehgelenks 14. Die Stangen 19, 21 und 23 werden auf Zug und die Stange 22 auf Druck beansprucht. Dabei bleibt die Teleskopstange 22 zusammengepreßt auf ihre kleinste Länge, und die Auslegerhälfte 13 nimmt daher eine stabile Lage ein.

Die Länge der Steuerstangen zum Aufklappen des Auslegers ist derart bemessen, daß der Zustand, in welchem die Stangen 21 und 23 miteinander ausgerichtet sind, d.h. eine Linie bilden, sofort eintritt, nachdem der Schwer­ punkt der Auslegerhälfte 13 bezüglich des Drehgelenks 14 auf die rechte Seite gelangt ist, wie es in Fig. 4 durch die strichpunktierte Linie angedeutet ist. Dieser Zustand der Aufklapp-Phase der Auslegerhälfte mit unter Zug stehender Stange 22 beschränkt sich, wenn man die Auswirkungen des Eigengewichts und möglicher elastischer Elemente in der oder an der Stange 22 vernachlässigt, auf den Bereich zwischen dem Moment, in welchem der Schwerpunkt der Auslegerhälfte 13 über das Drehgelenk 14 gelangt, und dem Moment, im welchem die Stangen 21 und 23 miteinander fluchten. Dieser zeitliche Be­ reich ist auf ein Minimum reduziert.

Dies geschieht dadurch, daß die Bedingung, unter der der Vorzeichenwechsel der auf die Stange 22 einwir­ kenden Belastung stattfindet, also ein Übergang von Druck auf Zug erfolgt, dem Übergang der Auslegerhälfte 13 aus dem durch die Ausklapp-Stangen hervorgerufenen Bewegungszustand mit Schwerpunkt auf der linken Seite bezüglich des Drehgelenks 14 in den durch das Eigengewicht bedingten Bewegungs­ zustand entspricht, der zu einem Belastungs-Vorzeichenwechsel an den Stangen 21 und 23 führt und unmittelbar an­ schließt an den Ausrichtungs-Zustand der Stangen 21 und 23, bevor diese Stangen miteinander einen Winkel im entgegengesetzten Sinn wie vorher bilden. Letzteres hat zur Folge, daß die auf die Stange 22 einwirkende Druck- oder Kompressionskraft im Anschluß an den Ausrichtungs-Zustand der Stangen 21 und 23 wiederhergestellt wird.

Um diese Zustände näher zu erläutern, sei auf Fig. 5 Bezug genommen. Die Auslegerhälfte 13 dreht sich beim Aufrichten des Krans im Uhrzeigersinn bezüglich der Auslegerhälfte 12. Während der Drehbewegungs-Phase der Auslegerhälfte 13, die zwischen dem Moment liegt, in welchem sich der Schwerpunkt vertikal über dem Drehgelenk 14 befindet (dieser Zustand geht der in Fig. 5 dargestellten Situation unmittelbar voraus) und dem Moment, in dem die Stangen 21 und 23 mitein­ ander fluchten (auf einer Linie liegen) (dieser Zu­ stand folgt der in Fig. 5 dargestellten Situation), werden die Stangen 21 und 23 unter Zugspannung ge­ setzt, und zwar durch das bezüglich der Drehachse 14 wirkende Moment auf Grund des Eigengewichts der Aus­ legerhälfte 13.

In dieser Situation trachten die Stangen 21 und 23 danach, miteinander auf einer Linie zu liegen, er­ möglichen mithin eine freie Drehbewegung der Ausle­ gerhälfte 13, während die Stange 22 verlängert wird. Dieser unbeherrschten Bewegung, die unter Umständen zu Schwingbewegungen der gesamten Konstruktion füh­ ren könnte, wird entgegengewirkt durch das Eigenge­ wicht der Stangen 21 und 23, die danach trachten, die Teleskopstange 22 auf möglichst kleiner Länge zu halten. Die Teleskopstange 22 kann außerdem mit einem Hilfsmittel in Form einer Zugfeder 27 ausge­ stattet sein.

In jedem Fall wird mit Hilfe der beschriebenen Kon­ struktion die Phase der freien Bewegung der Ausleger­ hälfte 13 des Auslegers 3 auf eine sehr kurze Dauer beschränkt, die außerdem im Bereich des Gleichge­ wichtszustands gelegen ist. Deshalb sind die Kräfte und die Momente, die in dieser Phase der freien Be­ wegung der Auslegerhälfte 13 erzeugt werden, in ihrer Gesamtheit in hohem Maße beschränkt und wirken nur in einem sehr reduzierten Bereich, so daß ledig­ lich sehr kleine Beschleunigungen entstehen, deren Auswirkungen auf die Konstruktion vernachlässigbar sind.

Die Dimensionierung der Konstruktion wird so gewählt, daß das Eigengewicht der Stange 21 und möglicherwei­ se der Zugfeder 27, die in den Fig. 5 und 6 darge­ stellt ist, insgesamt einen Druckzustand für die Stange 22 aufrechterhält, wodurch die Stabilität des Gleichgewichts der Auslegerhälfte 13 gewährleistet ist, und zwar sowohl während der Aufricht-Bewegungen des Krans als auch während der Bewegungen beim Zu­ sammenklappen des Krans.

Die kleinste Länge der Teleskopstange 22 ist derart gewählt, daß sie etwas unterhalb der Entfernung liegt, welche der Verbindungspunkt zwischen den Stangen 22 und 23 bezüglich des Anlenkpunkts 28 der Stange 22 an der Auslegerhälfte 12 hat, wenn die voll­ ständige Ausrichtung zwischen den Auslegerhälften 12 und 13 erfolgt, bevor der Ausleger 3 seine horizontale Lage einnimmt und sich deshalb die Stange 22 dazu ein kurzes Stück ausdehnen muß.

Eine solche Ausgestaltung der Stange 22 ist erforderlich, damit auf die Stangen des Ausklapp- Systems des Auslegers keine Verformungskräfte über­ tragen werden, denen die tragenden Teile des Krans durch angehobene Lasten ausgesetzt sind.

Wie Fig. 7 verdeutlicht, muß sich als Folge der Durch­ biegung des Auslegers 3 auf Grund angehobener Lasten, in der Zeichnung duch eine strichpunktierte Linie mit dem Bezugszeichen 3′ dargestellt, die Länge der Stange 22 durch Verkürzung verändern, weil die Stan­ gen 19, 21, 22 und 23 nicht zur Aufnahme eines Teils der Last vorgesehen und dementsprechend nicht so dimensioniert sind. Aus diesem Grund ist die kleinste Länge der Teleskopstange 22 derart gewählt, daß sie einem verformten Zustand des Auslegers in Bezug auf eine die maximale Nenn-Last übersteigende Last ent­ spricht. Deshalb ist in der horizontalen Lage des Auslegers, in der Zeichnung durch ausgezogene Linien und das Bezugszeichen 3 dargestellt, die Stange 22 teilweise ausgefahren, während die elastische Ver­ formung des Auslegers unter Einwirkung einer Last aufgenommen wird, ohne daß die Stange 22 den am meisten zusammengezogenen Zustand einnimmt.

Die teleskopförmige Ausbildung der Stange 22 erlaubt außerdem, den Ausleger des Krans im gestreckten Zu­ stand in eine hochgezogene, geneigte Position zu bringen, in dem die Länge des Zugglieds 15 verändert wird, wie es in Fig. 1 und in Fig. 3 durch strichpunk­ tierte Linien und das Bezugszeichen 3′′ angedeutet ist. Dabei nimmt die Stange 22 gegenüber dem Horizontal- Zustand des Auslegers den am weitesten auseinanderge­ zogenen Zustand ein, um dadurch einen vergrößerten Hub zu erreichen, während gleichzeitig der Schlitten 4 eine Rollbahn besitzt, die sich über die gesamte Länge des Auslegers 3 erstreckt.

Der Aufbau der Teleskopstange 22 ist in den Fig. 5 und 6 im einzelnen dargestellt. Bei dieser Ausführungs­ form der Teleskopstange 22, die in der Zeichnung teil­ weise geschnitten dargestellt ist, ist ein inneres Rohrelement 29 an das Drehgelenk 28 der äußeren Aus­ legerhälfte 12 angelenkt, während ein äußeres Rohrele­ ment 30 über ein Drehgelenk 31 an die Enden der Stan­ gen 21 und 23 angelenkt ist.

Im Inneren des Rohrelements 29 befindet sich eine Zugfeder 27, die die Wirkung hat, die Stange 22 in geschlossenem Zustand zu halten, um sicherzustellen, daß während des Zusammenklappens des Auslegers durch das Zusammenwirken der Stangen die Teleskopstange 22 stets zusammengedrückt wird.

Das Vorhandensein der Stangen 19 und 20 hat den Zweck, die Stange 21 mit verkürzter Länge für mögliche freie Durchbiegungen ausbilden zu können. Für den Fall, daß die Dimensionierung der Stange 21 dies zuläßt, kann diese auch an den Hebelkörper 18 angelenkt werden, so daß die Stangen 19 und 20 überflüssig werden.

Claims (5)

1. Gelenkkran mit sich automatisch aufrichtendem Turm und entfaltendem Ausleger, bei dem an einer ballasttragenden Plattform (5) ein Gelenkturm (2) angelenkt ist, an dessen Spitze mittels an der Plattform befestigter Aufhänge-Zugglieder (15) freitragend der Ausleger (3) angebracht ist, der eine Lasttragvorrichtung (4) hält, der Turm (2) aus zweigelenkig miteinander verbundenen, ausrichtbaren und mittels einer Hubvorrichtung (24) verspannbaren Elementen besteht, der Ausleger (3) aus einem Paar von Auslegerhälften (12, 13) besteht, die gelenkig verbunden und ausstreckbar sind sowie durch Betätigung der Hubvorrichtung (24) und ihrer Aufhänge-Zugglieder (15) in eine etwa quer zu dem Turm verlaufende Lage bringbar sind, wobei die Aufhänge-Zugglieder an der ersten Auslegerhälfte (12) des Auslegers an einer Stelle in der Nähe des Drehgelenks (14) der Auslegerhälften (12, 13) angebracht sind und ein Streck-Betätigungselement (21) für den Ausleger einen an der Turmspitze angeordneten Hebelkörper (18) mit einem Ausstreckmechanismus für die Auslegerhälften (12, 13) verbindet, welcher bei Drehung der ersten Auslegerhälfte (12) in Bezug auf die Turmspitze die Auslegerhälften in eine fluchtende Lage bringt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausstreckmechanismus ein Paar Öffnungsstangen (22, 23) aufweist, die nach oben gerichtet sind, deren obere Enden gelenkig miteinander und deren untere Enden gelenkig mit einander benacbarten Enden der Auslegerhälften (12, 13) verbunden sind, und daß das Streck-Betätigungselement (21) eine Druckstange ist, die den Hebelkörper (18) mit den oberen Enden der Öffnungsstangen (22, 23) koppelt.

2. Kran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an die erste Auslegerhälfte (12) angelenkte Öffnungsstange (22) teleskopisch ausgebildet ist und durch einen Anschlag eine definierte Minimal-Länge aufweist.

3. Kran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß elastische Mittel (27) vorgesehen sind, die die teleskopisch ausgebildete Öffnungsstange (22) während des Ausklappens der zweiten Auslegerhälfte (13) im zusammengefahrenen Zustand halten.

4. Kran nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kürzeste Länge der teleskopischen Öffnungsstange (22) kleiner ist als diejenige Länge, die die teleskopische Öffnungsstange (22) einnimmt, wenn der Ausleger (3) bei gestreckten Auslegerhälften (12, 13) keine Lasten trägt.

5. Kran nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zustand der Ausrichtung zwischen der an die zweite Auslegerhälfte (13) gekoppelten Öffnungsstange (23) und der Druckstange (21) sich beim Ausklappen des Auslegers (3) einstellt, wenn, oder unmittelbar nachdem der Schwerpunkt der zweiten Auslegerhälfte sich oberhalb des Drehgelenks (14) zwischen den Auslegerhälften (12, 13) befindet.