[0001] Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Leck-Kompensationsvorrichtung für
ein Mobilkran-Senkbremssystem in einem offenen hydraulischen Kreis und ferner ein
Verfahren zur elektrohydraulischen Leck-Kompensation bei einem Mobilkran-Senkbremssystem
in einem offenen hydraulischen Kreis. Sowohl das Verfahren als auch die Vorrichtung
kann in einem Mobilkran mit einer oder mit mehreren Hubwinden im offenen hydraulischen
Kreis eingesetzt werden, bei dem die angehängte Last über ein Senkbremsventil und
eine mechanische Bremse gegen Lastabsturz gesichert ist.
[0002] Im Stand der Technik sind Mobilkrane mit einem oder mehreren Hubwerken bekannt, die
im hydraulisch offenen Kreis betrieben werden. Dabei wird die gehobene Last durch
ein Senkbremsventil am Hydraulikmotor in Kombination mit einer mechanischen Bremse
gehalten.
[0003] Moderne Mobilkrane werden zum Heben von immer größeren Lasten eingesetzt, wobei gleichzeitig
der Anspruch für feinfühliges Ansteuern der Hubwinden beim Kunden steigt. Das millimetergenaue
Heben und Senken der Last wird durch systembedingte innere Leckagen im Hydraulikmotor
negativ beeinflusst.
[0004] Zwischen dem Senkbremsventil und dem Hubwerksmotor befindet sich nämlich ein Ölvolumen,
welches bei geöffneter mechanischer Bremse unter Druck steht und die an der Hubwinde
hängende Last hält. Nach dem Schließen der mechanischen Bremse baut sich dieser Lastdruck
durch die innere Leckage des Hydraulikmotors ab. Wird die mechanische Bremse wieder
geöffnet, fehlt demzufolge eine bestimmte in der Zwischenzeit entwichene Ölmenge.
Der Lastdruck baut sich dann erst wieder durch minimales Zurückdrehen der Winde und
des Hydraulikmotors wieder auf. Das führt zu einem Anfahrruck der Hubwinde beim Heben
und Senken der Last.
[0005] Insbesondere bei Winden mit großen Hydraulikmotoren wird der Ruck als störend empfunden.
[0006] Ferner unterliegt grundsätzlich jeder Hydraulikmotor alterungsbedingten Verschleißerscheinungen,
die sich im Laufe seiner Lebensdauer durch Zunahme der inneren Leckagen zeigen. Dies
bewirkt eine weitere negative Beeinflussung des Anlaufverhaltens.
[0007] Aus der
DE 196 04 428 C2 ist eine Steuervorrichtung für ein Hubwerk eines Krans bekannt, welches ein ruckfreies
Halten, Heben oder Absenken einer Last durch Vergleich des Öldrucks im Hydraulikkreis
mit dem Moment der Hubwerkstrommel ermöglicht. Dabei ist zwischen einer Hydraulikpumpe
und einem Hydraulikmotor in einem geschlossenen Hydraulikkreis ein Drucksensor, und
ein Momentensensor an der Hubwerkstrommel angeordnet. Während des Kranbetriebs wird
die Feststellbremse erst wieder gelöst, nachdem der Drucksensor einen Druck misst,
welcher dem Haltemoment der Hubwerkstrommel gemäß dem aktuellen Lastzustand entspricht.
[0008] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leck-Kompensationsvorrichtung
für ein Mobilkran-Senkbremssystem in einem offenen hydraulischen Kreis mit einer oder
mit mehreren Hubwinden bereitzustellen und somit einen Mobilkran zu schaffen, der
gegenüber bekannten Systemen ein besseres Anlaufverhalten der Hubwinden aufweist.
[0009] Diese Aufgabe wird durch eine elektrohydraulische Leck-Kompensationsvorrichtung gemäß
dem Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren zur elektrohydraulischen Leck-Kompensation
gemäß dem Anspruch 8 gelöst. Die Unteransprüche definieren dabei bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung.
[0010] Erfindungsgemäß umfasst die elektrohydraulische Leck-Kompensationsvorrichtung einen
Drucksensor, der den hydraulischen Druck auf der Lastseite des Hydraulikmotors vor
dem Schließen der mechanischen Bremse misst. Somit ist der hydraulische Druck bzw.
der Lastdruck unmittelbar vor dem Schließen der mechanischen Bremse bekannt und es
kann demzufolge vor dem Öffnen der mechanischen Bremse dieser gemessene Druckwert
wieder aufgebaut werden, um ein ruckfreies Anfahren der Hubwinde zu ermöglichen. Dabei
ist die Lastseite des Hydraulikmotors die Seite im Hydraulikkreis, an der sich die
Hebeleitung für den Hydraulikmotor befindet.
[0011] In einer bevorzugten Ausführungsform speichert eine Steuereinheit den gemessenen
Druck als Ist-Druck. Dieser dem Lastfall entsprechende gemessene Ist-Druck dient dann
als Referenz für den Druck, der kurz vor dem Öffnen der mechanischen Bremse aufgebaut
werden muss, um ein ruckfreies Anfahren des Hubwerks zu ermöglichen. Dazu wird in
ein Volumen zwischen dem Hydraulikmotor und dem Senkbremsventil Hydraulikfluid eingebracht,
um die während der Schließdauer der mechanischen Bremse durch Leckage entwichene Fluidmenge
im Volumen auszugleichen.
[0012] Bevorzugterweise entnimmt eine Pumpe des Mobilkrans vor dem Öffnen der mechanischen
Bremse Fluid aus der Hebeleitung und verbringt sie in das Volumen zwischen Hydraulikmotor
und Senkbremsventil, bis die gewünschte Fluidmenge verbracht, bzw. das gewünschte
Druckniveau im Volumen erreicht wurde.
[0013] Dabei kann der erreichte aufgebaute Druck den gleichen Wert aufweisen wie der vor
dem Schließen der mechanischen Bremse herrschende Druck, jedoch kann er sich auch
davon unterscheiden, also höher oder niedriger ausfallen als der gemessene Druck vor
dem Schließen der mechanischen Bremse.
[0014] Weiterhin kann das Hubwerk ein Getriebe umfassen, so dass der Hydraulikmotor letztendlich
über das Getriebe und die mechanische Bremse an die Hubwerkstrommel gekoppelt ist.
[0015] In einer weiter bevorzugten Ausführungsform befindet sich das Senkbremsventil im
Hydraulikkreis auf der Lastseite des Hydraulikmotors, also an der Seite, an der die
Hebeleitung zum Hydraulikmotor führt, welcher durch den darin befindlichen Druck angetrieben
wird.
[0016] So ist es auch vorstellbar, dass der Drucksensor im Hydraulikkreis auf der Lastseite
des Senkbremsventils, also an der Seite der zum Senkbremsventil führenden Hebeleitung
angeordnet ist. Mit anderen Worten ist das Senkbremsventil in dieser Ausführungsform
zwischen Drucksensor und Hydraulikmotor im Hydraulikkreis angeordnet, jedoch ist es
auch vorstellbar, dass sich der Drucksensor zwischen Senkbremsventil und Hydraulikmotor
befindet.
[0017] Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur elektrohydraulischen Leck-Kompensation
bei einem Mobilkran-Senkbremssystem in einem offenen hydraulischen Kreis.
[0018] Erfindungsgemäß wird vor dem Schließen der mechanischen Bremse bevorzugterweise unmittelbar
vor dem Schließen der mechanischen Bremse der Druck in der Hebeleitung, also auf der
Lastseite des Hydraulikmotors durch den Drucksensor gemessen. Dieser gemessene Druck
kann auch als Ist-Druck bezeichnet werden, da er den aktuellen Lastzustand am Hubwerk
des Krans wiedergibt.
[0019] Anschließend wird bevorzugt durch eine Steuereinheit ein Soll-Druck festgelegt, der
durch Verrechnung des gemessenen Ist-Drucks mit einem vorher festgelegten Wert in
Abhängigkeit des Lastzustandes errechnet wird. Dieser errechnete Soll-Druck wird dann
unmittelbar vor dem Öffnen der mechanischen Bremse im Volumen zwischen Senkbremsventil
und Hydraulikmotor aufgebaut, um ein ruckfreies Anfahren des Hubwerks zu ermöglichen.
Mit anderen Worten wird also mit Hilfe eines Drucksensors der Lastdruck der Winde
erfasst und ggf. von der Steuerung mit einem Faktor belegt, so dass vor jedem Öffnen
der mechanischen Bremse durch Zugabe von Hydrauliköl in den Raum zwischen Senkbremsventil
und Hydraulikmotor dieser wiederhergestellt wird. Dies geschieht durch Ansteuern der
Winde in Hebenrichtung bei geschlossener mechanischer Bremse. Bevorzugterweise wird
vor dem Öffnen der mechanischen Bremse zum Druckaufbau Fluid aus der Hebeleitung entnommen
und in das Volumen zwischen Senkbremsventil und Hydraulikmotor gepumpt.
[0020] Weiter bevorzugt können dabei alle Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens
vor jedem Senken und Heben einer Last vollautomatisch ablaufen, also ohne dass ein
Bediener während des Verfahrensablaufs eingreifen muss.
[0021] Ferner ist es möglich, dass vor dem Schließen, insbesondere unmittelbar vor dem Schließen
der mechanischen Bremse der herrschende Betriebszustand erfasst wird, also auch zwischen
dem Heben und Senken einer Last unterschieden wird. Diese Unterscheidung erlaubt es
letztendlich der Steuerung einen in Abhängigkeit des Lastzustandes festgelegten Wert
mit dem gemessenen Ist-Druck zu verrechnen. Es ist leicht vorstellbar, dass kurz nach
dem Anheben einer Last vor dem Hydraulikmotor ein höherer Druck als beim Halten der
gleichen Last vorherrscht, da zum Beschleunigen der Last zusätzlich Druck aufgebaut
werden muss. Entsprechendes gilt selbstverständlich beim Senken der Last. Durch Erfassen
dieser Lastzustände ist es bei der vorliegenden Erfindung möglich, auf diese beim
Druckaufbau kurz vor dem Lösen der mechanischen Bremse einzugehen, so dass selbst
in solchen Situationen ein ruckfreies Anfahren des Hubwerks möglich ist.
[0022] Werden unterschiedliche Lasten gehoben, kann immer der Lastdruck unmittelbar vor
dem Schließen der mechanischen Bremse zugrunde gelegt werden. Hierbei kann von der
Steuerung unterschieden werden, ob zuletzt eine Last gehoben oder gesenkt wurde.
[0023] Es ist ferner denkbar, dass das erfindungsgemäße Verfahren sowohl beim Heben als
auch beim Senken bzw. vor dem Heben als auch vor dem Senken einer Last ausnahmslos
Anwendung findet, jedoch kann das erfindungsgemäße Verfahren auch in bestimmten Situationen
ausgesetzt werden, insbesondere dann, wenn der Lastdruck bzw. der gemessene Ist-Druck
einen vorher festgelegten Wert unterschreitet.
[0024] Ferner kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beim Heben der Last lediglich
die mechanische Bremse und beim Senken der Last sowohl die mechanischen Bremse als
auch das Senkbremsventil geöffnet werden, um eine zusätzliche Sicherung der Last bereitzustellen.
[0025] Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.
Sie kann alle hierin beschriebenen Merkmale einzeln sowie in jedweder sinnvollen Kombination
umfassen. Dabei zeigt die einzige beiliegende Figur 1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen
elektrohydraulischen Leck-Kompensationsvorrichtung für ein Mobilkran-Senkbremssystem
mit einem offenen hydraulischen Kreis.
[0026] Die Vorsteuerventile für Heben 1 und Senken 10 betätigen den Steuerschieber 2 und
lenken das Hydrauliköl in die Heben- oder Senkenleitung 3 bzw. 11. Das Bremslüftventil
8 öffnet beim Heben die mechanische Bremse 9. Beim Senken werden mechanische Bremse
9 und Senkbremsventil 4 geöffnet. Die Hubwinde ist über das Getriebe 6 und die mechanische
Bremse an den Hydraulikmotor 5 gekoppelt, an dessen Lastseite 12 sich das Senkbremsventil
4 befindet. Der Lastdruck wird mit Hilfe des Drucksensors 13 ermittelt, der sich auf
der Lastseite des Senkbremsventils 4 befindet, wo eine Bohrung mit einer Rohrbruchsicherung
14 versehen, als Anschluss dient.
[0027] Der Hebevorgang läuft erfindungsgemäß automatisch in nachstehend beschriebener Reihenfolge
ab:
[0028] Das Vorsteuerventil für Heben 1 öffnet den Steuerschieber 2 in Hebenrichtung. Das
Hydrauliköl gelangt über die Hebenleitung 3 und das Senkbremsventil 4 zum Hydraulikmotor
5. Zwischen Senkbremsventil 4 und Hydraulikmotor 5 wird im Raum 12 die Leckage des
Hydraulikmotors 5 kompensiert, bis sich der Lastdruck des vorherigen Heben- oder Senkenvorgangs
einstellt. Mit dem Bremslüftventil 8 wird die mechanische Bremse 9 geöffnet, die zwischen
Hydraulikmotor und mechanischem Getriebe angeordnet ist. Der Hydraulikmotor treibt
über das mechanische Getriebe 6 die Hubwinde 7 an.
[0029] Der Senkenvorgang läuft erfindungsgemäß automatisch in nachstehend geschriebener
Reihenfolge ab:
[0030] Das Vorsteuerventil für Heben 1 öffnet den Steuerschieber 2 in Hebenrichtung. Das
Hydrauliköl gelangt über die Hebenleitung 3 und das Senkbremsventil 4 zum Hydraulikmotor
5. Zwischen Senkbremsventil 4 und Hydraulikmotor 5 wird im Raum 12 die Leckage des
Hydraulikmotors 5 kompensiert, bis sich der Lastdruck des vorherigen Heben- oder Senkenvorgangs
einstellt. Das Vorsteuerventil für Senken 10 öffnet den Steuerschieber 2 in Senkenrichtung.
Das Hydrauliköl gelangt über die Senkenleitung 11 zum Hydraulikmotor 5. Mit dem Bremslüftventil
8 wird die mechanische Bremse 9 geöffnet, die zwischen Hydraulikmotor 5 und mechanischem
Getriebe 6 angeordnet ist. Gleichzeitig wird das Senkbremsventil 4 entsprechend der
gewünschten Senkgeschwindigkeit geöffnet. Der Hydraulikmotor 5 treibt über das mechanische
Getriebe 6 die Hubwinde 7 an.
1. Elektrohydraulische Leckkompensationsvorrichtung für ein Mobilkran-Senkbremssystem
in einem offenen hydraulischen Kreis mit einem an ein Hubwerk (6,7) gekoppelten Hydraulikmotor
(5), einem Senkbremsventil (4) und einer mechanischen Bremse (9), mit einem Drucksensor
(13), der den vor dem Schließen, insbesondere unmittelbar vor dem Schließen der mechanischen
Bremse (9) auf der Lastseite des Hydraulikmotors (5) im Hydraulikkreis bzw. an der
Seite der Hebeleitung (3) herrschenden hydraulischen Druck misst.
2. Leckkompensationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit den gemessenen Druck als Ist-Druck speichert und eine Pumpe des
Mobilkrans vor dem Öffnen der mechanischen Bremse (9) dazu veranlasst, Fluid in ein
Volumen (12) zwischen Hydraulikmotor (5) und Senkbremsventil (4) zu verbringen, um
den während der Schließdauer der mechanischen Bremse (9) im Volumen (12) aufgetretenen
Druckverlust, vorzugsweise vollautomatisch auszugleichen.
3. Leckkompensationsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pumpe des Mobilkrans vor dem Öffnen der mechanischen Bremse (9) zum Druckaufbau
Fluid aus der Hebeleitung (3) in das Volumen (12) zwischen Hydraulikmotor (5) und
Senkbremsventil (4) verbringt.
4. Leckkompensationsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der aufgebaute Druck in Abhängigkeit vom Lastzustand vom gemessenen Druck unterscheidet.
5. Leckkompensationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikmotor (5) über ein Getriebe (6) und die mechanische Bremse (9) an eine
Hubwerkstrommel (7) gekoppelt ist.
6. Leckkompensationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Senkbremsventil (4) im Hydraulikkreis auf der Lastseite des Hydraulikmotors (5)
bzw. an der Seite der Hebeleitung (3) angeordnet ist.
7. Leckkompensationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (13) im Hydraulikkreis auf der Lastseite des Senkbremsventils (4)
bzw. an der Seite der Hebeleitung (3) angeordnet ist.
8. Verfahren zur elektrohydraulischen Leckkompensation bei einem Mobilkran-Senkbremssystem
in einem offenen hydraulischen Kreis mit einem an ein Hubwerk (6,7) gekoppelten Hydraulikmotor
(5), einem Senkbremsventil (4) und einer mechanischen Bremse (9), mit folgenden Verfahrensschritten:
- Messen des vor dem Schließen, insbesondere unmittelbar vor dem Schließen der mechanischen
Bremse (9) auf der Lastseite des Hydraulikmotors (5) herrschenden hydraulischen Ist-Drucks,
- Festlegen eines Solldrucks durch Verrechnung des gemessenen Ist-Drucks mit einem
vorher festgelegten Wert in Abhängigkeit des Lastzustands
- Erzeugen des Solldrucks im Volumen (12) vor dem Öffnen der mechanischen Bremse (9).
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Öffnen der mechanischen Bremse (9) zum Druckaufbau Fluid aus der Hebeleitung
(3) in das Volumen (12) verbracht wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte vor dem Heben oder Senken einer Last vollautomatisch ablaufen.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schließen, insbesondere unmittelbar vor dem Schließen der mechanischen Bremse
(9) der herrschende Betriebszustand erfasst wird und insbesondere zwischen dem Heben
und dem Senken einer Last unterschieden wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren sowohl beim/vor dem Heben als auch beim/vor dem Senken einer Last Anwendung
findet.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nicht Anwendung findet, falls der Lastdruck, insbesondere der gemessene
Ist-Druck einen vorher festgelegten Wert unterschreitet.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei Heben der Last die mechanische Bremse (9) und beim Senken der Last die mechanische
Bremse (9) und das Senkbremsventil (4) geöffnet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Druck auf der Lastseite des Hydraulikmotors (5) bzw. an der Seite der Hebeleitung
(3) gemessen wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Druck auf der Lastseite des Senkbremsventils (4) bzw. an der Seite der Hebeleitung
(3) gemessen wird.