KRAN SOWIE VERFAHREN ZUM WINDFREISTELLEN EINES SOLCHEN KRANS

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Windfreistellen eines Krans, der einen um eine aufrechte Achse drehbaren Ausleger, einen Drehwerksmotor und eine Drehwerks-Betriebsbremse zum Halten des Auslegers im Kranbetrieb in einer Drehstellung mit einem Haltemoment aufweist, wobei der Ausleger bei außer Betrieb gesetztem Kran mit einem Außerbetriebs-Bremsmoment, das kleiner ist als das genannte Haltemoment im Kranbetrieb, gegen Verdrehen gebremst wird. Die Erfindung betrifft dabei auch einen solchen Kran selbst, insbesondere in Form eines Turmdrehkrans.

[0002] Bei Turmdrehkranen, aber auch anderen Krantypen ist der Ausleger um eine aufrechte Drehwerksachse verdrehbar, wobei ein hierzu vorgesehenes Drehwerk einen Drehantrieb beispielsweise in Form eines Elektromotors aufweisen kann, dessen Antriebsbewegung über ein Drehwerksgetriebe beispielsweise in Form eines Planetengetriebes in eine Drehbewegung des Auslegers umgesetzt wird. Bei sog. Obendrehern wird dabei der Ausleger relativ zu dem den Ausleger tragenden Turm verdreht, während bei sog. Untendrehern der gesamte Turm mitsamt dem daran gelagerten Ausleger relativ zum Unterwagen bzw. zur Abstützbasis verdreht wird.

[0003] Im Kranbetrieb werden die Drehbewegungen durch entsprechendes Ansteuern des Drehantriebs gesteuert, wobei zum Abbremsen und auch zum rotatorischen Festsetzen in einer bestimmten Drehposition eine Drehwerksbremse vorgesehen ist. Derartige Drehwerksbremsen können üblicherweise aus Sicherheitsgründen derart ausgebildet sein, dass die Bremse beispielsweise durch eine entsprechende Federeinrichtung in ihre bremsende Betriebsstellung vorgespannt ist und durch einen Stellaktor gelüftet werden kann, um die Verdrehbarkeit freizugeben.

[0004] Im Nichtbetrieb bzw. im Außerbetriebs-Zustand, wenn der Kran abgeschaltet ist, ist es jedoch wünschenswert, dass sich der Kran verdrehen kann, um sich bei Wind in die zur jeweiligen Windrichtung günstigste Drehstellung ausrichten zu können. Da beispielsweise Turmdrehkrane üblicherweise durch ihre Ballastierung gegen Kippbewegungen in der Auslegerebene sehr viel stabiler sind als gegenüber Kippbewegungen quer zu der senkrecht durch den Ausleger gehenden Auslegerebenen, soll sich der Kran bei starkem Wind so ausrichten, dass der Wind von hinten kommt und der Ausleger möglichst parallel zur Windrichtung mit dem Wind ausgerichtet ist, da anderenfalls ein Kippen des Krans drohen würde bzw. der Kran zusätzlich ballastiert werden müsste. Um ein solches selbsttätiges Ausrichten im Wind zu erlauben, ist der Betriebsbremse bzw. Drehwerksbremse eine Windfreistellvorrichtung zugeordnet, die die üblicherweise in ihre bremsende Stellung vorgespannte Bremse lüftet, wenn der Kran außer Betrieb ist. Diese "Feierabends"-Stellung der Drehwerksbremse kann mittels eines händisch betätigbaren Stellhebels eingestellt werden, ggf. aber auch durch einen motorischen Lüftungsantrieb, der den Bremsaktor vor Abstellen des Krans in eine verriegelte Nichtbremsstellung fahren kann. Eine solche Windfreistellvorrichtung für die Drehwerksbremse eine Turmdrehkrans zeigt beispielsweise die Schrift EP 14 22 188 B1.

[0005] Die freie Verdrehbarkeit des Krans im Außerbetriebs-Zustand kann jedoch unter ungünstigen Windverhältnissen zu Instabilitäten des Krans aufgrund Selbstrotation führen. Beispielsweise wenn der Kran zwischen zwei Gebäuden steht und nur der Ausleger oder nur der Gegenausleger dem Wind ausgesetzt ist, wird jeweils nur der Ausleger oder der Gegenausleger einseitig vom Wind angeströmt, wodurch der Kran in immer schnellere Rotation versetzt werden kann, da der Kran nicht stehenbleibt, wenn sich der Ausleger aus dem Wind gedreht hat bzw. bevor der Gegenausleger in den Wind gerät. Hierdurch können abwechselnd der Ausleger und der Gegenausleger in den Wind geraten, so dass ein Aufschaukeln dieser zyklischen Windbeaufschlagung zu einer Autorotation des Krans führen kann, die den Kran zu schnell dreht und kippen lässt.

[0006] Um eine solche ungewollte Autorotation zu vermeiden, wurde bereits vorgeschlagen, das Drehwerk im Außerbetriebs-Zustand nicht gänzlich ungebremst drehen zu lassen, sondern dem Drehwerk eine Zusatzbremse zuzuordnen, die die Drehbewegung des Krans unter Wind zwar zulässt, jedoch leicht abbremst, um die vorgenannte Autorotationsproblematik zu entschärfen. Beispielsweise wurde angedacht, am Ausgang des Drehwerksgetriebes eine leichte Außerbetriebs-Bremse vorzusehen, die der Krandrehung ein begrenztes Bremsmoment entgegensetzt, welches kleiner ist als das durch Windbeaufschlagung erzeugte Drehmoment, so dass sich der Kran immer noch im Wind ausrichten kann, jedoch nur mit kleiner Drehgeschwindigkeit drehen kann.

[0007] Eine solche Zusatzbremse ist jedoch hinsichtlich des Bremsmoments schwierig auszulegen, um für verschiedene Windbedingungen und auch verschiedene Kranstellungen gleichermaßen geeignet zu sein. Beispielsweise kann ein zu hohes Bremsmoment bei noch gemäßigtem Wind dazu führen, dass sich der Kran nicht ordentlich ausrichtet, während dasselbe Bremsmoment bei sehr ungünstigen Windbedingungen mit hohen Windgeschwindigkeiten die genannte Autorotation nicht genügend unterbinden kann. Bei Turmdrehkranen mit wippbarem Ausleger kann zudem auch die Wippstellung, in der der Kran abgestellt wurde, einen Einfluss auf das benötigte Bremsmoment haben.

[0008] In der Schrift DE 20 2014 001 801 U1 wird bezüglich dieser Problematik vorgeschlagen, den Elektromotor des Drehwerksantriebs im abgeschalteten Außerbetriebszustand des Krans als Drehwerksbremse zu verwenden, der Drehbewegungen bei Wind zwar zulässt, diese jedoch durch seine elektromotorische Bremswirkung abbremst. Hierdurch ergibt sich ein drehzahlabhängiges Bremsmoment, das mit zunehmender Drehgeschwindigkeit zunimmt, während bei sehr langsamen Drehbewegungen kein oder nur ein sehr geringes Bremsmoment erzeugt wird. Ferner wird in der Schrift EP 20 25 637 B1 ein Turmdrehkran vorgeschlagen, dessen Betriebsbremse außer Betrieb gesetzt wird, wenn der Kran abgeschaltet wird. Stattdessen wird eine separate Außerbetriebs-Bremse aktiviert, die eine Bremskraft bereitstellen soll, welche dem Windmoment auf den Ausleger abzüglich des Windmoments auf den Gegenausleger und abzüglich eines Schleppmoments des Drehwerks entsprechen soll. Da sich der Hebelarm bzw. die Angriffsfläche des Auslegers und auch des Gegenauslegers bezüglich der Windrichtung ändert, insbesondere bei quer zur Windrichtung stehendem Ausleger maximal und bei parallel zum windstehenden Ausleger Null ist, wird die Ansteuerung der Bremse relativ komplex, um ein solches drehwinkelabhängiges Windmoment als Bremsmoment nachzubilden.

[0009] Die Schrift US 2009/0308827 A1 zeigt einen Turmdrehdran, der ebenfalls zusätzlich zu der Betriebsbremse, die für die Windfreistellung außer Betrieb gesetzt wird, eine Zusatzbremse aufweist, die im Außerbetriebszustands des Krans aktiviert wird. Diese Zusatzbremse ist eine Reibscheibenbremse, die durch eine Federeinrichtung in die bremsende Stellung vorgespannt wird und durch einen Elektromagneten außer Betrieb gesetzt wird, wenn der Kran selbst in Betrieb ist und die Haupt-Betriebsbremse arbeitet. Dabei kann die genannte Zusatzbremse hinsichtlich ihrer Bremskraft eingestellt werden, indem die Federvorspannung, die die Bremsbacken gegen die Bremsscheibe treibt, durch eine Schraubspindel verstellt wird. Durch den Unterschied zwischen Haftreibungs- und Gleitreibungskoeffizient kommt es beim Losreißen bzw. anfänglichen Verdrehen des Krans unter Windkräften zu einem deutlichen Abfall der Bremskraft mit zunehmender Drehgeschwindigkeit. Während im Stillstand die Bremskraft relativ hoch ist, fällt diese stark ab, wenn die anfängliche Haftreibung überwunden wird. Dies macht es schwierig, die Bremskraft passend einzustellen, und kann durch die Verstellspindel zum Verstellen der Federeinrichtung kaum kompensiert werden. US 2009/308827 A1 offenbart den Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2.

[0010] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Kran der eingangs genannten Art zu schaffen, der Nachteile des Standes der Technik vermeidet und Letzteren in vorteilhafter Weise weiterbildet. Insbesondere soll auch für wechselnde, schwierige Windbedingungen und verschiedene Krankonfigurationen beim Abstellen des Krans eine die Stabilität des Krans gefährdende Autorotation sicher unterbunden werden, gleichzeitig aber ein freies Ausrichten des Krans im Wind ermöglicht werden.

[0011] Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie einen Kran gemäß Anspruch 2 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0012] Es wird also vorgeschlagen, bei außer Betrieb gesetztem Kran ein Verdrehen des Auslegers mit einem Außerbetriebs-Bremsmoment abzubremsen, das deutlich kleiner ist als das im Betrieb aufgebrachte Haltemoment, dafür jedoch auch schon bei ganz leichten Verdrehungen mit sehr niedrigen, gegen Null gehenden Drehgeschwindigkeiten greift. Erfindungsgemäß wird das Außerbetriebs-Bremsmoment über den Drehgeschwindigkeitsbereich und über den Drehwinkelbereich des Auslegers zumindest näherungsweise konstant gehalten. Trotz des naheliegenden Vorurteils, dass der Kran bei höheren Drehgeschwindigkeiten stärker gebremst werden müsste und bei stärkerem Windmoment eine stärkere Bremsung vonnöten ist als bei einem geringem Windmoment, reicht es doch aus, den Ausleger nur mit einem konstanten, kleinen Bremsmoment gegen Verdrehen abzubremsen, wenn ein solches kleines Bremsmoment über den gesamten Drehwinkelbereich gleichermaßen anliegt und auch schon bei noch stehendem, sich nicht drehenden Kran bereitgestellt wird, insbesondere wenn beim windbedingten Losdrehen aus dem Stillstand das Moment zumindest näherungsweise gleichmäßig gehalten wird und kein Losreißmoment auftritt. Ein solches gleichmäßiges, insbesondere auch bereits bei der Initiierung der Bewegung aus der Drehzahl Null heraus bereitstehendes Bremsmoment kann eine Autorotation effektiv verhindern, auch wenn das Bremsmoment sehr klein ist und deutlich unterhalb des im Betrieb bereitgestellten Haltemoments liegt.

[0013] Insbesondere wird das Außerbetriebs-Bremsmoment auch im niedrigen Drehzahlbereich bis hin zur Drehzahl Null zumindest näherungsweise konstant gehalten, so dass beim anfänglichen Losdrehen unter Wind dasselbe Bremsmoment bereitgestellt wird, wie beim schnelleren Drehen des Kranauslegers unter Windkräften. Hierdurch kann ein Losreißeffekt mit einer stärkeren Drehbeschleunigung des Auslegers, wie es bei Scheibenbremsen aufgrund des unterschiedlichen Haft- und Gleitreibungskoeffizienten auftritt, vermieden werden.

[0014] Das genannte Außerbetriebs-Bremsmoment kann in verschiedener Weise bereitgestellt werden, wobei vorteilhafterweise auf eine zusätzliche Außerbetriebs-Bremse, die zusätzlich zu der Betriebs-Haltebremse vorgesehen wäre, verzichtet wird. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das genannte Außerbetriebs-Betriebsmoment mit Hilfe einer einstellbaren Rutschkupplung in Form einer Hysteresekupplung und/oder -bremse erzeugt, die in den Drehwerksantriebsstrang zwischen der Betriebs-Haltebremse und den Antriebsmotor des Drehwerks oder zwischen dem genannten Antriebsmotor und einem Abtriebsritzel, das mit einem Drehkranz kämmt, an den der Ausleger oder ein den Ausleger tragender Turm drehfest angebunden ist, eingebaut sein kann. Besitzt der Antriebsstrang zwischen Antriebsmotor und Abtriebsrad ein Drehwerksgetriebe, kann die genannte Rutschkupplung in das genannte Drehwerksgetriebe integriert sein, insbesondere im Inneren des Getriebegehäuses angeordnet und einem der Getriebeelemente zugeordnet sein.

[0015] Die genannte Rutschkupplung ist dabei hinsichtlich des Drehmoments, bei dem ein Durchrutschen erfolgt, vorteilhafterweise einstellbar, sodass die Rutschkupplung zwischen einer Betriebsstellung und einer Außerbetriebsstellung umgeschaltet werden kann. Ist der Kran im Betrieb und soll der Drehwerks-Antriebsstrang die üblichen Drehmomente übertragen, wird die Rutschkupplung auf ein relativ hohes Rutschmoment eingestellt, welches zumindest dem Haltemoment der genannten Haltebremse entsprechen kann, sodass ein Durchrutschen im Kranbetrieb an sich nur bei einer eventuell auftretenden Überlast erfolgt. Andererseits kann die Rutschkupplung von einer entsprechenden Außerbetriebs-Steuervorrichtung in eine Außerbetriebsstellung geschaltet werden, in der die Rutschkupplung nur ein sehr viel kleineres Rutschmoment bereitstellt, welches insbesondere deutlich kleiner ist als das von der Betriebsbremse bereitgestellte Haltemoment. Bei außer Betrieb gesetztem Kran kann somit eine Windfreistellung erzielt werden, bei der die Rutschkupplung durchrutscht und dabei das gewünschte, kleine Bremsmoment bereitstellt, welches im Wesentlichen konstant über den gesamten Drehzahlbereich und Drehwinkelbereich des Krans sein kann.

[0016] Dabei ist die genannte Rutschkupplung als Hysteresekupplung ausgebildet, die ihr Drehmoment vorteilhafterweise ausschließlich über den Luftspalt zwischen Rotor und Stator erzeugt und keine Reibungskomponenten benötigt, so dass die Hysteresekupplung das gewünschte Drehmoment sanft und mit hervorragender Drehmoment-Wiederholungsgenauigkeit bereitstellen kann. Eine solche Hysteresekupplung und/oder -bremse arbeitet verschleißfrei und kann zwei segmentweise permanenterregte Ringmagnete aufweisen, die eine Hysteresescheibe umschließen. Stehen sich gleiche Pole gegenüber, wirkt ein maximales Magnetfeld auf die Hysteresescheibe, was einen Kraftlinienfluss in Umfangsrichtung innerhalb der Hysteresescheibe bewirkt und ein maximales Moment erzeugt. Stehen sich ungleiche Pole gegenüber, wirkt das geringste Magnetfeld auf die Hysteresescheibe und der Kraftlinienfluss verläuft direkt durch sie hindurch, was ein minimales Drehmoment bewirkt.

[0017] Vorteilhafterweise tritt bei einer solchen Hysteresekupplung bzw. -bremse kein Losbrechmoment auf und es kann ein weitgehend über den gesamten Drehzahlbereich gleichmäßiges Bremsmoment erzeugt werden, ohne dass Verschleiß auftreten würde.

[0018] Die Hysteresekupplung bzw. -bremse könnte elektromagnetisch ausgebildet sein, um durch elektrische Ansteuerung die Höhe des bereitgestellten Drehmoments einstellen zu können. Besitzt die Hysteresekupplung bzw. -bremse jedoch Permanentmagneten, kann die Außerbetriebsbremse auch ohne Stromversorgung arbeiten. stellen zu können. Besitzt die Hysteresekupplung bzw. -bremse jedoch Permanentmagneten, kann die Außerbetriebsbremse auch ohne Stromversorgung arbeiten.

[0019] Unabhängig von der elektro- oder permanentmagnetischen Ausbildung kann die Verwendung einer solchen Hysteresekupplung bzw. -bremse auch ohne Einstellbarkeit des Bremsmoments schon dadurch vorteilhaft sein, dass kein Losreißmoment auftritt, sondern das Dreh- bzw. Bremsmoment sanft und näherungsweise konstant über den gesamten, interessierenden Drehzahlbereich, insbesondere einschließlich des niedrigen Drehzahlbereichs umfassend die Drehzahl Null, sanft bereitgestellt wird.

[0020] In Weiterbildung der Erfindung kann die genannte Hysteresekupplung mit einem Spalt verstellbarer Größe zwischen den beiden Kupplungshälften ausgebildet sein, um durch Verstellung der Spaltgröße das Rutschmoment einstellen zu können. Durch einen solchen verstellbaren Kupplungsspalt zwischen Rotor und Stator kann das Drehmoment bzw. Bremsmoment in einfacher Weise auch dann eingestellt werden, wenn die Hysteresekupplung bzw. -bremse permanentmagnetisch ausgebildet ist.

[0021] Insbesondere kann die Hysteresekupplung einen konischen Spalt zwischen ihren Kupplungshälften aufweisen, wobei zumindest eine der Kupplungshälften axial verstellbar ausgebildet ist, sodass der genannte konische Spalt in seinem radialen Spaltmaß und/oder in seiner axialen Länge durch axiales Verstellen der genannten Kupplungshälfte relativ zur anderen Kupplungshälfte eingestellt werden kann.

[0022] Die Umstellung des Rutschmoments auf einen hohen Wert für den regulären Kranbetrieb und einen niedrigeren Wert für den außer Betrieb gesetzten Kran kann somit in einfacher Weise durch eine Axialverstellung einer der Kupplungshälften erzielt werden.

[0023] Gleichzeitig kann durch eine solche axiale Verstellung in Verbindung mit einem konischen Spalt das gewünschte Brems- bzw. Rutschmoment sehr genau und präzise eingestellt werden.

[0024] Bei Verwendung einer solchen einstellbaren Rutschkupplung kann eine normale, an sich bekannte Betriebs-Haltebremse Verwendung finden, wobei es keine Rolle spielt, wenn eine solche reguläre Betriebs-Haltebremse an sich ein Losreißmoment erzeugen würde. Dies spielt keine Rolle, da in der Windfreistellung die genannte Rutschkupplung ein deutlich kleineres Rutschmoment bereitstellt, welches ein Drehen des Krans unter einem gleichmäßigen, relativ kleinen Bremsmoment gestattet.

[0025] Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das genannte Außerbetriebs-Bremsmoment jedoch auch von der Betriebs-Haltebremse selbst bereitgestellt werden, wobei in diesem Fall die herkömmlichen Betriebs-Haltebremsen mit organischen Bremsbelegen durch eine vorzugsweise Federkraft betätigte Bremse ersetzt wird, die in ihrem Bremsmoment einstellbar ausgebildet ist und von einer Außerbetriebs-Steuervorrichtung bei außer Betrieb gesetztem Kran derart eingestellt wird, dass ein zumindest näherungsweise konstantes Bremsmoment bereitgestellt wird, das deutlich kleiner als das Haltemoment im eingeschalteten Kranbetrieb ist und über den gesamten Drehgeschwindigkeitsbereich und Drehwinkelbereich des Krans zumindest näherungsweise konstant ist, also auch beim Initiieren eines Drehvorgangs aus der Drehgeschwindigkeit Null heraus.

[0026] Die genannte Federkraftbeaufschlagung der Betriebsbremse kann bei außer Betrieb gesetztem Kran auf einen geringen Federkraftwert eingestellt sein, welcher das gewünschte Außerbetriebs-Bremsmoment bereitstellt. Um im Kranbetrieb das gewünschte höhere Haltemoment bereitstellen zu können, kann die genannte Federkraft erhöht werden, beispielsweise indem die Federeinrichtung verstellt wird, und/oder es kann eine zusätzliche Bremskraft beispielsweise durch einen Bremsaktor wie beispielsweise einen Druckzylinder aufgebracht werden. Beispielsweise kann auch ein Teil einer Federeinrichtung bei außer Betrieb gesetztem Kran ebenfalls außer Betrieb gesetzt werden, beispielsweise indem eine oder mehrere Vorspannfedern deaktiviert werden, um eine entsprechend kleinere Außerbetriebs-Bremskraft bereitzustellen.

[0027] Die Federvorspannung kann beispielsweise über eine mechanische Federeinrichtung mit beispielsweise Tellerfedern oder Spiralfedern erzeugt werden, aber auch durch eine hydraulische Federeinrichtung beispielsweise mit einem einstellbaren Druckspeicher.

[0028] Vorteilhafterweise kann die genannte Drehwerksbremse synthetische Reibbeläge aufweisen, um den Verschleiß zu reduzieren und ein gleichmäßiges Bremsmoment auch beim Initiieren einer Drehbewegung aus der Drehgeschwindigkeit Null heraus zu ermöglichen.

[0029] Die genannten synthetischen Reibbeläge können beispielsweise Teil von Bremsbacken sein, mittels derer eine Bremsscheibe gebremst werden kann. Alternativ kann die Drehwerksbremse jedoch auch in Form einer Lamellenbremse ausgebildet sein, bei der die genannten synthetischen Reibbeläge in Form von Lamellen gegeneinander gedrückt werden.

[0030] Das Außerbetriebs-Bremsmoment kann beispielsweise weniger als 50% des Betriebs-Haltemoments betragen, welches im Kranbetrieb bereitgestellt wird, um den Kran im Betrieb in einer gewünschten Drehstellung halten zu können. Ein solches Haltemoment für den Kranbetrieb wird üblicherweise so bemessen, dass eine Windbelastung von 72 km/h und/oder ein Staudruck von 250 Pa aus ungünstigster Richtung auf das Drehteil und die maximale Traglast wirken und dabei trotzdem gehalten werden kann.

[0031] Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispielen und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1:

eine perspektivische, ausschnittsweise Darstellung eines Turmdrehkrans nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung, der als Obendreher ausgebildet ist und ein Drehwerk zum Verdrehen des Auslegers relativ zum Turm aufweist,

Fig. 2:

eine schematische Darstellung des Antriebsstrangs des Drehwerks des Krans aus Figur 1, wobei nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung eine einstellbare Rutschkupplung in Form einer Hysteresekupplung in das Drehwerksgetriebe zwischen Antriebsmotor und Abtriebsritzel integriert ist und

Fig. 3:

eine schematische Darstellung des Antriebsstrangs des Drehwerks des Krans aus Figur 1 nach einer alternativen Ausführung der Erfindung, bei der nur eine Drehwerksbremse vorgesehen ist, die in Form einer einstellbaren Federkraft betätigten Reibbremse ausgebildet ist.

[0032] Wie Fig. 1 zeigt, kann der gegenständliche Kran ein als sog. Obendreher ausgebildeter Turmdrehkran 1 sein, dessen Turm 2 einen Ausleger 3 sowie einen Gegenausleger 4 trägt, die sich im Wesentlichen horizontal erstrecken und um die aufrechte Turmachse 5 relativ zum Turm 2 verdrehbar sind. Anstelle der in Fig. 1 gezeigten Krankonfiguration könnte der Turmdrehkran 1 jedoch auch als Untendreher ausgebildet sein und/oder einen wippbaren spitzen Ausleger umfassen und/oder über eine Abspannung zum Turmfuß bzw. Oberwagen hin abgespannt sein.

[0033] Um den Ausleger 3 drehen zu können, ist ein Drehwerk 6 vorgesehen, welches in der gezeigten Ausführung am oberen Ende des Turms 2 zwischen dem Ausleger 3 und dem Turm 2 vorgesehen ist und einen Zahnkranz umfassen kann, mit dem ein von einem Antriebsmotor 7 angetriebenes Antriebsrad kämmt.

[0034] Eine vorteilhafte Ausführung der Antriebseinrichtung des Drehwerks 6 kann einen elektrischen Antriebsmotor 7 umfassen, der über ein Drehwerksgetriebe eine Abtriebswelle antreiben kann. Das genannte Drehwerksgetriebe kann beispielsweise ein Planetengetriebe sein, um die Drehzahl des Antriebsmotors 7 in der gewünschten Weise in eine Drehzahl der Abtriebswelle zu untersetzen/übersetzen.

[0035] Um Drehbewegungen des Auslegers 3 im Kranbetrieb abbremsen und/oder eine angefahrene Drehstellung des Auslegers 3 halten zu können, umfasst das Drehwerk 6 eine Drehwerks-Betriebsbremse, die beispielsweise auf der Eingangsseite des Drehwerksgetriebes angeordnet sein kann. In an sich bekannter Weise kann die Betriebsbremse beispielsweise eine Reibscheiben- bzw. Lamellenbremseinrichtung umfassen, die von einer Vorspanneinrichtung in die bremsende Stellung vorgespannt ist und von einem elektrischen Stellaktor beispielsweise in Form eines Elektromagneten gelüftet werden kann, um die Bremse zu lösen. Alternativ oder zusätzlich zu einer solchen mechanischen Betriebsbremse kann auch eine elektromotorische Betriebsbremse vorgesehen sein, bspw. in Form eines Brems-Choppers mit zuschaltbaren Bremswiderständen, der in den den Elektromotor 2 ansteuernden Umrichter integriert bzw. diesem zugeordnet sein kann.

[0036] Wie Figur 2 zeigt, kann in das Drehwerksgetriebe 9, also zwischen Antriebsmotor 7 und Antriebsritzel 11 eine Rutschkupplung 10 integriert sein, die vorteilhafterweise als Hysteresekupplung ausgebildet ist und hinsichtlich ihres Rutschmoments einstellbar ist.

[0037] Vorzugsweise kann die Hysteresekupplung, die die Rutschkupplung 10 bildet, zylindrisch aufgebaut sein und/oder einen innenliegenden permanentmagnetischen Rotor und einen außenliegenden, hohlzylindrischen Hysteresering aufweisen. Eine solche Anordnung ermöglicht eine einfache Kühlung des Hystereserings, der im Betrieb einer erheblichen Erwärmung unterliegen kann.

[0038] Der Luftspalt der Hysteresekupplung kann frei von Öl oder vorteilhafterweise auch ölgefüllt sein, beispielsweise wenn die Rutschkupplung 20 im Ölbad des Drehwerksgetriebes läuft. Die entstehende Verlustwärme wird dabei über das Ölbad des Getriebegehäuses abgeführt, wobei aber auch ein eigener Ölkreislauf vorgesehen sein kann.

[0039] Um das Rutschmoment der Rutschkupplung 20 einstellen zu können, kann die genannte Hysteresekupplung vorteilhafterweise einen Luftspalt aufweisen, der verstellbar ausgebildet ist. Bei einem zylindrischen Luftspalt kann eine Axialverstellung mindestens einer Kupplungshälfte bei gleichbleibender radialen Luftspaltweite zur axialen Verkürzung desselben genutzt werden, um das Rutschmoment wie gewünscht einzustellen.

[0040] Vorteilhafterweise kann der genannte Luftspalt zwischen den Kupplungshälften aber auch konisch ausgebildet sein, um mittels einer Axialverstellung mindestens einer Kupplungshälfte den Luftspalt sowohl in seiner radialen als auch in seiner axialen Weite bzw. Länge zu verstellen. Durch Verstellung der Größe des Luftspalts kann das Rutschmoment und/oder die Form bzw. Steilheit der Drehmoment-/Schlupfkennlinie verstellt und eingestellt werden.

[0041] Eine nur schematisch dargestellte Außerbetriebs-Steuereinrichtung 12 kann die genannte Axialverstellung der Hystereseverstellung vornehmen, um bei außer Betrieb gesetztem Kran das Rutschmoment auf den gewünschten niedrigen Wert deutlich unterhalb des im Kranbetrieb notwendigen Haltemoments einzustellen.

[0042] Für den regulären Kranbetrieb werden die beiden Kupplungshälften axial dann wieder so zueinander verstellt, dass ein relativ hohes Rutschmoment gegeben ist, das auch deutlich oberhalb des Haltemoments der Betriebsbremse liegen kann.

[0043] Wie Figur 3 zeigt, kann aber auch die Drehwerksbremse 8 selbst dazu genutzt werden, bei abgeschaltetem Kran ein konstantes Bremsmoment ohne Losreißen beim Initiieren der Drehbewegung bereitzustellen. Insbesondere kann die Drehwerksbremse 8 hinsichtlich ihres bereitgestellten Drehmoments einstellbar ausgebildet sein.

[0044] Die Drehwerksbremse 8 kann insbesondere eine räderkraftbetätigte Bremse sein, die auf ein definiertes Bremsmoment eingestellt werden kann, beispielsweise dadurch, dass die Federeinrichtung 13 zum Vorspannen der Reibelemente gegeneinander verstellbar ausgebildet ist.

[0045] Die genannte Außerbetriebs-Steuervorrichtung 12 kann beispielsweise beim Stillsetzen des Krans einen Teil der Federelemente deaktivieren, sodass bei stillgesetztem Kran nur noch ein Teil der Federelemente und damit ein Teil der Federvorspannung aktiv ist. Im regulären Kranbetrieb können indes sämtliche Federelemente aktiviert sein, wobei die Federeinrichtung beim Betätigen des Drehwerks gelüftet bzw. die Federvorspannung durch einen Druckmittelzylinder überwunden werden kann. Wird der Luftzylinder dann wieder deaktiviert, greifen sämtliche Federelemente an und pressen die Reibelemente der Bremse gegeneinander, um die volle Haltekraft bzw. Bremskraft bereitzustellen.

[0046] Vorteilhafterweise ist die Betriebsbremse mit synthetischen Reibbelägen ausgestattet.

Ansprüche

1. Verfahren zum Windfreistellen eines Krans (1), der einen um eine aufrechte Achse (5) drehbaren Ausleger (3), einen Drehwerksmotor (7) und eine Drehwerksbremse (8) zum Halten des Auslegers (3) im Kranbetrieb in einer Drehstellung mit einem Haltemoment aufweist, wobei der Ausleger (3) bei außer Betrieb gesetztem Kran (1) mit einem Außerbetriebs-Bremsmoment, das kleiner ist als das Haltemoment im Kranbetrieb, gegen Verdrehen gebremst wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Außerbetriebs-Bremsmoment durch eine Rutschkupplung (10) in Form einer Hysteresekupplung oder -bremse, die zwischen der Drehwerksbremse (8) und dem Drehwerksantrieb (7) oder zwischen dem Drehwerksantrieb (7) und einem Abtriebsrad (11) angeordnet ist, aufgebracht wird, wobei das Außerbetriebs-Bremsmoment über den Drehgeschwindigkeitsbereich und den Drehwinkelbereich des Auslegers (3) konstant gehalten wird.

2. Kran, insbesondere Turmdrehkran, mit einem um eine aufrechte Achse (5) drehbaren Ausleger (3), einem Drehwerksmotor (7) zum Verdrehen des Auslegers (3) um die genannte aufrechte Achse (5) sowie einer Drehwerksbremse (8) zum Bremsen des Verdrehens des Auslegers (3), dadurch gekennzeichnet, dass eine Rutschkupplung (10) in Form einer Hysteresekupplung zwischen dem Drehwerksmotor (7) und der Drehwerksbremse (8) oder zwischen dem Drehwerksmotor (7) und einem Abtriebsrad, das mit einem mit dem Ausleger (3) drehfest verbundenen Drehkranz in Eingriff steht, im Antriebsstrang des Drehwerks vorgesehen ist.

3. Kran nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Hysteresekupplung mit einem Spalt verstellbarer Größe ausgebildet ist.

4. Kran nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Hysteresekupplung einen konischen Spalt aufweist, wobei zumindest eine der Kupplungshälften der Hysteresekupplung axial verstellbar ausgebildet ist, sodass der konische Spalt in seinem radialen Spaltmaß und/oder in seiner axialen Länge verstellbar ist.

5. Kran nach Anspruch 3, wobei die Hysteresekupplung einen zylindrischen Spalt aufweist, wobei zumindest eine der Kupplungshälften axial verstellbar ausgebildet ist, sodass der zylindrische Spalt in seinem axialen Längenmaß verstellbar ist.

6. Kran nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei eine Außerbetriebs-Steuervorrichtung zum Verstellen der Rutschkupplung (10) zwischen einer Außerbetriebsstellung, in der die Rutschkupplung (10) ein kleineres Rutschmoment bereitstellt, welches kleiner ist als das von der Drehwerksbremse (8) bereitgestellte Betriebs-Haltemoment, und einer Betriebsstellung, in der die Rutschkupplung (10) ein Rutschmoment bereitstellt, das zumindest so groß ist wie das Haltemoment der Drehwerksbremse (8), vorgesehen ist.

7. Kran nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Außerbetriebs-Steuervorrichtung zum axialen Verstellen einer der Kupplungshälften der Rutschkupplung (10) ausgebildet ist.

8. Kran nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Rutschkupplung (10) in ein Drehwerksgetriebe (9) integriert ist und im Inneren eines Getriebegehäuses des Drehwerksgetriebes (9) aufgenommen ist.

9. Kran nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die Drehwerksbremse (8) die Betriebshaltebremse zum Bereitstellen eines Haltemoments im Kranbetrieb bildet, die synthetische Reibbeläge aufweist und in ihrem Bremsmoment einstellbar ausgebildet ist, sodass verschieden große Bremsmomente bereitstellbar sind, wobei eine Außerbetriebs-Steuervorrichtung zum Einstellen der Drehwerksbremse (8) auf ein Außerbetriebs-Bremsmoment, das kleiner ist als das im Kranbetrieb bereitgestellte Haltemoment und über den Drehgeschwindigkeitsbereich und den Drehwinkelbereich des Auslegers (3) konstant ist, vorgesehen ist und auf eine zusätzliche Außerbetriebsbremse verzichtet ist.

10. Kran nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Drehwerksbremse (8) federkraftbetätigt ausgebildet ist und eine in ihrer Federkraft verstellbare Federvorrichtung zum Aufbringen verschieden hoher Bremskräfte aufweist.

11. Kran nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Außerbetriebs-Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, die Federvorspannung der Federvorrichtung zu verstellen, sodass die Federvorrichtung bei außer Betrieb gesetztem Kran eine geringere Federkraft bereitstellt als im bestimmungsgemäßen Kranbetrieb.

12. Kran nach einem der Ansprüche 2 bis 11, wobei das Außerbetriebs-Bremsmoment zwischen 5% bis 50% oder zwischen 5% und 25% des im Kranbetrieb bereitgestellten Haltemoments beträgt.

Claims

1. Method for weathervaning a crane (1), which comprises a boom (3) which can rotate about a vertical axis (5), a slewing gear motor (7) and a slewing gear brake (8) for securing the boom (3) in a rotational position with a securing torque in the crane mode, wherein, when the crane (1) has been set out of operation, the boom (3) is braked against rotation with an out-of-operation mode braking torque which is less than the securing torque in the crane mode, characterized in that the out-of-operation mode braking torque is applied by a torque limiting coupling (10) in the form of a hysteresis clutch or a hysteresis brake, which is arranged between the slewing gear brake (8) and the slewing gear drive (7) or between the slewing gear drive (7) and an output gear (11), wherein the out-of-operation mode braking torque is kept constant over the range of the speed of rotation and over the range of the angle of rotation of the boom (3).

2. Crane, in particular a revolving tower crane, which comprises a boom (3) which can rotate about a vertical axis (5), a slewing gear motor (7) for rotating the boom (3) about said vertical axis (5) and a slewing gear brake (8) for braking the rotation of the boom (3), characterized in that a torque limiting coupling (10) in the form of a hysteresis clutch is provided in the drive train of the slewing gear between the slewing gear motor (7) and the slewing gear brake (8) or between the slewing gear motor (7) and an output gear which is engaged with a slewing ring connected to the boom (3) in a manner secured against rotation.

3. Crane according to the preceding claim, characterized in that the hysteresis clutch is configured with a gap of adjustable size.

4. Crane according to the preceding claim, the hysteresis clutch having a conical gap, wherein at least one of the clutch halves of the hysteresis clutch is configured to be axially adjustable so that the conical gap is adjusted in its radial gap dimension and/or in its axial length.

5. Crane according to claim 3, the hysteresis clutch having a cylindrical gap, wherein at least one of the clutch halves is configured to be axially adjustable so that the cylindrical gap is adjustable in its axial length.

6. Crane according to any of claims 2 to 5, wherein an out-of-operation control apparatus is provided for varying the torque limiting coupling (10) between an out-of-operation position in which the torque limiting coupling (10) provides a slip torque which is smaller than the service securing torque provided by the slewing gear brake (8), and an in-operation position in which the torque limiting coupling (10) provides a slip torque which is at least as large as the securing torque of the slewing gear brake (8).

7. Crane according to the preceding claim, wherein the out-of-operation control apparatus is configured to axially adjust one of the clutch halves of the torque limiting coupling (10).

8. Crane according to any of Claims 2 to 7, wherein the torque limiting coupling (10) is integrated into a slewing gear transmission (9) and is contained within a transmission housing of the slewing gear transmission (9).

9. Crane according to one of Claims 2 to 8, wherein the slewing gear brake (8) constitutes the service-securing brake for providing a securing torque in crane operation, which comprises synthetic friction linings and is adjustably configured in its braking torque so that braking torques of different magnitudes can be provided, wherein an out-of-operation control apparatus is provided for adjusting the slewing gear brake (8) to an out-of-operation mode braking torque which is smaller than a securing torque provided to a crane mode and which is constant over the range of the speed of rotation and over the range of the angle of rotation of the boom (3) and an additional out-of-operation brake is omitted.

10. Crane according to the preceding claim, wherein the slewing gear brake (8) is configured to be spring-actuated and has a spring device adjustable in its spring force for applying braking forces of different magnitudes.

11. Crane according to the preceding claim, wherein the out-of-operation control apparatus is configured to adjust the spring preload of the spring device so that the spring device provides a lower spring force in the case of a crane that has been set out of operation compared to when the crane is in its default crane mode.

12. Crane according to one of Claims 2 to 11, wherein the out-of-operation mode braking torque is between 5% to 50% or between 5% and 25% of the securing torque provided during the crane mode.

Revendications

1. Procédé de mise en girouette d'une grue (1), qui présente une flèche (3) pouvant tourner autour d'un axe vertical (5), un moteur de mécanisme de rotation (7) et un frein de mécanisme de rotation (8) pour maintenir la flèche (3) lors du fonctionnement de la grue dans une position de rotation avec un couple de maintien, la flèche (3) étant freinée contre la rotation lorsque la grue (1) est mise hors fonctionnement avec un couple de freinage de non-fonctionnement qui est inférieur au couple de maintien lors du fonctionnement de la grue, caractérisée en ce que le couple de freinage de non-fonctionnement est appliqué par un accouplement à friction (10) sous la forme d'un accouplement ou frein à hystérésis, qui est agencé entre le frein de mécanisme de rotation (8) et l'entraînement de mécanisme de rotation (7) ou entre l'entraînement de mécanisme de rotation (7) et une roue de sortie (11), le couple de freinage de non-fonctionnement étant maintenu constant sur la plage de vitesses de rotation et la plage d'angles de rotation de la flèche (3).

2. Grue, notamment grue à tour, avec une flèche (3) pouvant tourner autour d'un axe vertical (5), un moteur de mécanisme de rotation (7) pour faire tourner la flèche (3) autour dudit axe vertical (5), ainsi qu'un frein de mécanisme de rotation (8) pour freiner la rotation de la flèche (3), caractérisée en ce qu'un accouplement à friction (10) sous la forme d'un accouplement à hystérésis est prévu entre le moteur de mécanisme de rotation (7) et le frein de mécanisme de rotation (8) ou entre le moteur de mécanisme de rotation (7) et une roue de sortie qui est en prise avec une couronne de rotation reliée de manière solidaire en rotation à la flèche (3).

3. Grue selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'accouplement à hystérésis est réalisé avec un espace de taille réglable.

4. Grue selon la revendication précédente, dans laquelle l'accouplement à hystérésis présente un espace conique, au moins l'une des moitiés d'accouplement de l'accouplement à hystérésis étant réalisée sous forme réglable axialement, de telle sorte que l'espace conique est réglable dans sa dimension d'espace radiale et/ou dans sa longueur axiale.

5. Grue selon la revendication 3, dans laquelle l'accouplement à hystérésis présente un espace cylindrique, au moins l'une des moitiés d'accouplement étant réalisée sous forme réglable axialement, de telle sorte que l'espace cylindrique est réglable dans sa dimension de longueur axiale.

6. Grue selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, dans laquelle il est prévu un dispositif de commande de non-fonctionnement pour régler l'accouplement à friction (10) entre une position de non-fonctionnement, dans laquelle l'accouplement à friction (10) fournit un couple de friction inférieur au couple de maintien de fonctionnement fourni par le frein de mécanisme de rotation (8), et une position de fonctionnement, dans laquelle l'accouplement à friction (10) fournit un couple de friction au moins aussi grand que le couple de maintien du frein de mécanisme de rotation (8).

7. Grue selon la revendication précédente, dans laquelle le dispositif de commande de non-fonctionnement est réalisé pour le réglage axial de l'une des moitiés d'accouplement de l'accouplement à friction (10).

8. Grue selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, dans laquelle l'accouplement à friction (10) est intégré dans une transmission de mécanisme de rotation (9) et est logé à l'intérieur d'un carter de transmission de la transmission de mécanisme de rotation (9).

9. Grue selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, dans laquelle le frein de mécanisme de rotation (8) forme le frein de maintien en fonctionnement pour fournir un couple de maintien lors du fonctionnement de la grue, qui présente des garnitures de friction synthétiques et dont le couple de freinage est réalisé sous forme ajustable, de telle sorte que des couples de freinage de différentes valeurs peuvent être fournis, un dispositif de commande de non-fonctionnement étant prévu pour ajuster le frein de mécanisme de rotation (8) sur un couple de freinage de non-fonctionnement qui est inférieur au couple de maintien fourni lors du fonctionnement de la grue et qui est constant sur la plage de vitesses de rotation et la plage d'angles de rotation de la flèche (3), et un frein de non-fonctionnement supplémentaire n'étant pas nécessaire.

10. Grue selon la revendication précédente, dans laquelle le frein de mécanisme de rotation (8) est réalisé sous forme actionné par force de ressort et présente un dispositif à ressort réglable dans sa force de ressort pour appliquer des forces de freinage de différentes valeurs.

11. Grue selon la revendication précédente, dans laquelle le dispositif de commande de non-fonctionnement est réalisé pour régler la précontrainte de ressort du dispositif à ressort, de telle sorte que le dispositif à ressort fournit une force de ressort plus faible lorsque la grue est mise hors fonctionnement que lors du fonctionnement conforme de la grue.

12. Grue selon l'une quelconque des revendications 2 à 11, dans laquelle le couple de freinage de non-fonctionnement est compris entre 5 % et 50 % ou entre 5 % et 25 % du couple de maintien fourni lors du fonctionnement de la grue.

Zeichnung