DE2009847B2 - Vorrichtung zum Drehen einer hangenden Last um ihre vertikale Achse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Drehen einer — insbesondere an dem Lasthaken eines Hebezeuges — hängenden Last um ihre vertikale Achse, bestehend aus einem Kreiselsystem, dessen Präzessionsmoment nach dem Prinzip einer zu einer horizontalen Kreiselachse rechtwinklig verlaufenden Kippachse wirksam wird.

Bei Kränen und Ladegeschirren hängen Lasten üblicherweise nur an einem Seil bzw. einer Talje. Zwischen Lasten und Seil bzw. Talje ist ein Wirbel angeordnet, der dem Zweck dient, das notwendige Drehen der Last um die vertikale Achse ohne Verdrehen der Talje (Seil) zu ermöglichen.

Die Lasten wurden bisher üblicherweise mit der Hand oder mit einem Elektromotor über ein Getriebe gedreht, wobei es erforderlich ist, daß äußere Momente ⁶S an die Last angreifen. Im ersten Fall werden in einfachster Weise Seile an der Last befestigt und die Last damit in die gewünschte Lage gedreht. Im zweiten Fall wird ein Motor zwischen Last und Aufhängung geschaltet Ein Drehmoment kann indessen erst dann auf die Last ausgeübt werden, wenn durch ein von der Ladetalje abgespreiztes Hilfsseil das Gegendrehmoment aufgenommen werden kann. Das Hilfsseil kann jedoch in vielen Fällen an Lukensüllen und an der Ladung scheuern, was die Verwendbarkeit des Verfahrens einschränkt.

Es ist auch bereits eine Vorrichtung bekannt, bei der es der Aufnahme des Gegendrehmomentes nicht bedarf, weil hier das Gehäuse eines mit seiner Achse vertikal aufgehängten Motors als frei umlaufende Masse ausgebildet und die Rotorachse einerseits über einen Wirbel mit der Talje, andererseits über einen Haken mit der Last verbunden ist. Hier wiegt also die Gehäusemasse (Trägheitsmoment) und ihre Umlaufgeschwindigkeit die Masse der Last und deren Umlaufgeschwindigkeit auf. Nachteilig ist bei dieser bekannten Vorrichtung die Steuerung der Drehbewegung und der Wechsel in der Richtung der Drehbewegung. Denn die Gehäusemasse kann aus Gründen der Rentabilität des benutzten Hebezeuges eine gewisse Masse nicht überschreiten. Ihre Umlaufgeschwindigkeit wird daher sehr hoch sein müssen. Diese hohe Umlaufgeschwindigkeit muß aber immer dann abgebremst und auf den Wert Null gebracht werden, wenn die Drehung der Last um ihre vertikale Achse vollendet ist. Die Umlaufgeschwindigkeit der Gehäusemasse muß aber in umgekehrter Richtung wieder ansteigen, wenn eine Rückdrehung der Last erfolgen soll. Das ist besonders nachteilig dann, wenn infolge der schwingenden Bewegung der in dem Hebezeug hängenden Last oft hintereinander folgende kleine Korrekturen der Drehstellung der Last um ihre vertikale Achse vorgenommen werden müssen. Es werden hierzu erhebliche Leistungen benötigt, um in möglichst kurzer Zeit die Verzögerungsmomente und die Beschleunigungsmomente aufbringen zu können.

Weiterhin ist in einer älteren Anmeldung eine Vorrichtung vorgeschlagen worden, die aus einem Kreiselsystem besteht, dessen Präzessionsmoment nach dem Prinzip einer zu einer horizontalen Kreiselachse rechtwinklig verlaufenden Kippachse wirksam wird. Hierzu gibt es zwei Ausführungen:

a) Das Kreiselsystem ist hinsichtlich beidsinniger Drehungen um die vertikale Achse fest mit der Last gekoppelt, und seine Bewegung um die Kippachse '■ "it Hilfe eines Antriebes steuerbar. Mit einer -nc' η erzwungenen Kippbewegung des Kt. i:; " :^; sich die Last (+ Kreiselsystem) wie gew. s ',-..; eine Drehung um die vertikale Achse versetz«.,,.

b) Das Kreiselsystem ist um die Kippachse frei beweglich, und zwischen dem Kreiselsystem und der Last ist ein Drehmoment um ^ine vertikale Achse mit Hilfe eines Antriebes anlegbar. Der Kreisel reagiert auf das Drehmoment mit einer einfachen Kippbewegung, und er vermag so das Gegenmoment aufzubringen.

Diese Arten der Anordnung genügen im allgemeinen in allen Fällen, in denen die frei hängende Last um ihren Aufhängepunkt keine pendelartigen Schwingungen ausführt bzw. diese Schwingungen nur in einer Ebene stattfinden, die senkrecht zu der Kreiselachse verläuft. Sind diese Bedingungen nicht erfüllt, wie es bei Kränen und Schiffsladegeschirren der Fall ist, so verändert die Kreiselachse ihre Winkellage, ζ. B. zur Horizontalen, und eine solche Winkellagenänderung würde einer Drehung um die Kippachse ähneln oder gleichkommen.

Das heißt, Schwingungen der Lasl um ihren Aufhängepunkt wurden in diesem Fall zu einer unbeabsichtigten Auslösung einer Präzessionsbewegung führen und der Last eine Drehung um ihre vertikale Achse vermitteln, die auf Grund von pendek;tigen Schwingungen der Last um ihren Aufhängepunkt unerwünscht ist.

Jede Konstruktion mit nur einem Kreisel hat außerdem den folgenden Nachteil: In der Ruhelage liegt die Achse des Kreisels in der Horizontalen, d. h„ sein Drehimpuls hat nur eine horizontale Komponente. Bei der Kippbewegung des Kreisels wird seine Achse aus der Horizontalen herausgedreht, d. h., die horizontale Komponente des Drehimpulses wird verkleinert. Es wird also der Drehimpuls vernichtet, wozu stets ein Drehmoment nötig ist Anders gesagt: Beim Kippen des Sch«jngrades tritt ein unerwünschtes Drehmoment um eine horizontale Achse auf, was zu Schaukelbewegungen der Last führt Dies-s ist von Bedeutung, da beim Verladen von leichten Lasten oder bei einem Leerhub nur mit dem Anschlaggeschirr die Last bzw. das Anschlaggeschirr sehr schnell in unkontrollierbare Pendelbewegungen kommt.

Diese Mängel zu beseitigen, ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe.

Die Erfindung besteht darin, daß das Kreiselsystem aus zwei in verschiedener Drehrichtung, jedoch mit gleich großem Drehimpuls umlaufenden maschinell angetriebenen Kreiseln besteht und daß beide Kreiseiachsen in der Ruhelage in der horizontalen Ebene angeordnet und um zu ihnen rechtwinklig und zueinander parallel verlaufende horizontale Kippachsen gegenläufig schwenkbeweglich sind.

Bei einer solchen Konstruktion mit zwei Kreiseln sind die zwei horizontalen Drehimpulskomponenten stets entgegengesetzt gleich. Nach außen tritt also keine Horizontalkomponente des Drehimpulses auf. Die eben beschriebenen Schwierigkeiten des Einkreiselsystems gibt es also nicht.

Bei einer Schwingung der Last um ihre Aufhängepunkte in einer zu den Kreiselachsen parallelen Ebene treten zwei entgegengesetzt gerichtete Präzessionsmomente auf, die sich gegenseitig aufheben, so daß auch jede ungewollte Drehung der Last um eine vertikale Achse unterbleibt. Beim Kippen der Kreisel wird, wie schon beschrieben, die horizontale Komponente des Drehimpulses verkleinert. Da die Kreisel gegenläufig rotieren, heben sich die aus der Verkleinerung des Drehimpulses entstehenden Drehmomente um eine horizontale Achse gegenseitig auf, so daß keine Schaukelbewegung auftreten kann.

Ein weiterer Vorteil des Zweikreistlsystems zur EinKreisel-Ausführung ist, daß bei gleicher Leistung der Vorrichtung die Kreisel kleiner sein können, da zwei vorhanden sind. Das bedeutet wiederum, daß mit höheren Drehzahlen gearbeitet werden kann als mit einem Kreisel, da die Lagerkräfte durch kleine Massen entsprechend kleiner werden. Höhere Drehzahlen bedeuten also kleinere Massen, das heißt daß das Zweikreiselsystem kompakter und leichter ausgebildet werden kann als das Einkreiselsystem. ίο

Eine Drehung der Last kann mit zwei verschiedenen Ausführungen erzielt werden:

a) Die Drehbewegung wird dadurch erzielt, daß das Kreiselsystem um eine vertikale Achse mit der Last fest gekoppelt ist und die Schwenkbewegungen der Kreisel um die Kippachsen in Abhängigkeit voneinander steuerbar sind. Sie führen dadurch zu einer gleichsinnigen Präzessionsbewegung, deren Größe der Summe der Drehimpulse der einzelnen Kreisel proportional ist.

b) Die Drehbewegung wird dadurch erzielt, daß zwischen dem Kreiselsystem und der Last ein Drehmoment um eine vertikale Achse mit Hilfe eines Antriebes anlegbar ist, und die Kreisel um die Kippachsen frei schwenkbeweglich sind.

Wird auf dieses Kreiselsystem ein Drehmoment um eine vertikale Achse ausgeübt, so reagieren die Kreisel mit gegensinnigen Kippbewegungen und nehmen dadurch das Gegendrehmoment auf.

Um eine eventuelle Unsymmetrie der Schwenkbewegungen unmöglich zu machen, erfolgen sie mittels eines beiden Kreiseln gemeinsamen Schwenkaniriebes bzw. sind die Kippachsen so (z. B. durch ein Getriebe) miteinander gekoppelt, daß nur Schwenkbewegungen um gleich große Winkel in entgegengesetzter Richtung möglich sind.

Das Kreiselsystem bildet eine drehfeste Plattform, die das Gegendrehmoment eines darunter angeordneten, z. B. rotorseitig mit der Plattform und statorseitig mit der Last verbundenen Drehantriebes aufnimmt.

Die vorbeschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind unterhalb des Wirbels anzuordnen, der in der Aufhängung zwischen der Last und dem Aufhängepunkt vorgesehen ist. Innerhalb dieses Bereiches kann die Vorrichtung nach der Erfindung oberhalb des Lasthakens oder unter demselben oder auch direkt uder indirekt in Verbindung mit der Last oder dem Heißgeschirr und/oder den Spreizeinrichtungen des Heißgeschirres angeordnet sein.

Bei den Ausbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorteilhaft, die Kreiselachsen und die Achsen der Kreiselaufhängung festsetzbar einzurichten, um Beschädigungen zu vermeiden, wenn die Vorrichtung außer Betrieb und einer rauhen Behandlung ausgesetzt ist.

Die Erfindung ist in der Zeichnung schematisch und beispielsweise veranschaulicht. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung des unter a) Beschriebenen,

F i g. 2 eine schemalische Darstellung des unter b) Beschriebenen.

Fig.1 zeigt schematisch die Vorrichtung in Verbindung mit einer Last 8. Das die Drehung bewirkende Kreiselsystem besteht aus den Kreiselantrieben 1, 1', den Kreiselachsen 2,2' und den Kreiselmassen 3,3'.

F i g. 1 zeigt ferner die in einem Hebezeug am Haken 6 hängende Last 8, die mit Hilfe eines Wirbels 5 um eine vertikale Achse drehbar ist. Zu diesem Zweck ist die z. B. einen Container darstellende Last mit dem Wirbel 5 durch gespreizte Lastseile 9 verbunden. Die Spreizmittel 10 bestehen im wesentlichen aus Stangen oder Rohren und bilden ein etwa in der horizontalen Ebene liegende Fläche umgrenzendes Gestell, das die erfindungsgemäße Vorrichtung aufnimmt, die aus zwei gegenläufigen Kreiselsystemen 1, 2, 3, Γ, 2', 3' besteht, die um Kippachsen 15, 15' schwenkbar sind. Diese Schwenkbewegung ist ebenfalls gegenläufig und wird von einem beiden Kippachsen 15 und 15' gemeinsamen und mit ihnen durch mechanische Übertragungsmittel 12,12' verbundenen Schwenkantrieb 13 bewerkstelligt.

Für den dargestellten Schneckenantrieb kann auch jede andere Art einer Schwenkeinrichtung zur Anwendung kommen.

Fig.2 veranschaulicht sozusagen die Umkehrung der Ausbildung nach F i g. 1.

F i g. 2 zeigt wiederum zwei Kreiselsysteme 1, 2, 3

und Γ, 2', 3', getragen von den Lastseilen 9, Spreizmitteln 10 unterhalb des Wirbels 5. Die Kippachsen 15, 15' der beiden Kreisel sind hier mittels eines Getriebes 19 miteinander verbunden, das beiden Kippachsen eine zueinander gegenläufige Bewegung gleicher Größe und gleicher Geschwindigkeit ermöglicht, um störende Unsymmetrie zwischen den Kippbewegungen der beiden Kreisel zu vermeiden. Mit der die Kreisel tragenden drehfesten Plattform, die im wesentlichen aus den Spreizmitteln 10 besteht, ist unterhalb derselben ein Drehantrieb 16 verbunden, wobei sein Rotor 17 mit der Plattform und sein Stator 18 mit der Last 8 in Verbindung steht.

Die Anwendung der Erfindung ist nicht nur auf die Handhabung schwerer Lasten beschränkt, sondern sie ist auch für alle diejenigen Fälle von besonderer Bedeutung, bei denen ein Drehen der Last mit von außen angreifenden Mitteln von Hand oder auch unter Zuhilfenahme maschineller Hilfsmittel nicht möglich ist, bei denen es aber auf eine sehr genaue Handhabung der Last besonders ankommt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Drehen einer — insbesondere an dem Lasthaken eines Hebezeuges — hängenden Last um ihre vertikale Achse, bestehend aus einem Kreiselsystem, dessen Präzessionsmoment nach dem Prinzip einer zu einer horizontalen Kreiselachse rechtwinklig verlaufenden Kippachse wirksam wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Kreiselsystem aus zwei in verschiedener Drehrichtung, jedoch mit gleich großem Drehimpuls umlaufenden maschinell angetriebenen Kreiseln (1,2,3, Γ, 2', 3') besteht und daß beide Kreiselachsen (2, 2') in der Ruhelage in der horizontalen Ebene angeordnet und um zu ihnen rechtwinklig und zueinander parallel verlaufende horizontale Kippachsen (15, 15') gegenläufig schwenkbeweglich sind.

2. Vorrichtung bei einer mit dem Kreiselsystem um eine vertikale Achse fest gekoppelten Last nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkbewegungen der Kreisel (1, 2, 3. Γ, 2', 3') um die Kippachsen (15,15') in Abhängigkeit voneinander steuerbar sind.

3. Vorrichtung, bei der zwischen dem Kreiselsystern und der Last ein Drehmoment um eine vertikale Achse mit Hilfe eines Antriebes anlegbar ist, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisel (1, 2, 3, 1', 2', 2') um die Kippachsen (15, 15') frei schwenkbeweglich sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkbewegung mittels eines beiden Kreiseln gemeinsamen Schwenkantriebes (13) erfolgt.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippachsen (15, 15') so miteinander gekoppelt we^rden, daß nur Schwenkbewegungen um gleich große Winkel in entgegengesetzter Richtung möglich sind.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie oberhalb oder unterhalb des Kranhakens (6) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreiselachsen und die Kippachsen fe^'setzbar sind.