DAS Hubwerk der Zukunft.

Neues Hubwerk-Layout für Containerkrane...

Auf heutigen "Standard" Hubwerken von Containerkranen kommt es immer öfter zu zahlreichen Problemen durch Not-Aus Bremsungen (E-Stops) oder Stromausfällen. Die Rotationsenergie (Trägheitsmoment) der Antriebsmotoren kann nicht "weggeschaltet" werden - und diese Energie erzeugt Überlast-Spitzen im Getriebe gegen die geschlossenen Bremsen. Zusätzlich und durch die traditionelle Anordnung von zwei Bremskreisen (Betriebsbremsen auf der schnellen, Sicherheitsbremsen auf der langsamen Seite) bedingt, entstehen Flankenwechsel im Getriebe, was zur Beschädigung von Lagern und Zahnrädern führt.

Die Betriebsbremsen sind heute nicht mehr aus Sicherheitsgründen installiert - diese Rolle haben schon längst die Sicherheitsbremsen auf der Seiltrommel übernommen - denn dieser Bremskreis funktioniert auch noch bei Getriebe- oder Kupplungsbruch. Die Betriebsbremsen übernehmen lediglich eine technische Funktion: Im Normalbetrieb beschleunigen und verzögern die Motore (...der Motor ist die Bremse) - aber wenn die Motordrehzahl "null" ist, kann der Motor kein Drehmoment aufbringen um die Last zu halten. Diese Funktion übernehmen die Betriebsbremsen.

Aber bei E-Stops sind grundsätzlich beide Bremskreise im Eingriff, da die Bremsen "fehlersicher" (bei Energieausfall bremsend) sind und dies zu den beschriebenen Problemen führt. In einen "typischen" Hubwerk führt dies gemäß einer Elasto-Kinetischen Simulation zu einer 6,7 fachen Überlast des Antriebsstrangs im Vergleich zum statischen Lastmoment (E-Stop abwärts mit leerem Spreader).

Zur Lösung der beschriebenen Problematik sind zwei Schritte notwendig:
A) Die Beseitigung der Massenträgheiten der Motore bei E-Stops
B) Wegfall der Betriebsbremsen (beseitigt auch die Massenträgheiten der Bremsscheiben..)

Das neue ISC-HOIST (Inertia Stress Compensating Hoist) vereinigt beide Schritte. Bei E-Stops oder Stromausfall im Senksinn (worst case) können die Motoren über die integrierten Freiläufe austrudeln ohne die schädliche Rotationsenergie in den Antriebsstrang gegen die geschlossenen Bremsen einzuleiten. Im Normalbetrieb sind die Freiläufe wegen der permanent anliegenden Lastrichtung (Seillast) geschlossen - und öffnen automatisch, sobald die Lastrichtung aufgrund der Bremsung unterbrochen wird. Dieser erste Schritt wurde bereits 2016 getestet und vorgestellt. Optional kann der Freilauf auch in die erste Getriebestufe integriert werden und die Motoren somit direkt an das Getriebe angeflanscht werden - was die Anzahl der Komponenten reduziert.

Um die Betriebsbremsen zu ersetzen, werden sogenannte (aktive) “Motor-Locks” eingesetzt - elektromagnetische Zahn-Kupplungen, stirnverzahnt und somit formschlüssig. Die Motor-Locks sind normalerweise offen (federgelüftet im Normalbetrieb) um dem Motor bei E-Stops im Senksinn das Austrudeln über den Freilauf zu ermöglichen. Die Verzögerung selbst geschieht über die Motor-Frequenzumrichter (der Motor selbst ist die Bremse) - und sobald die Motordrehzahl "null" ist, schließen die Motor-Locks elektromagnetisch um die Last zu halten. Die Motor-Locks zeichnen sich durch einfache Konstruktion und Kompaktheit aus, Schmierung oder andere Wartung ist nicht erforderlich. Sie können an der B-Seite des Motors installiert oder sogar in den Motor integriert werden.

Die Bremsen an der Seiltrommel bleiben erhalten, um die Last bei E-Stops, Stromausfall oder sonstigen Systemstörungen (Drehzahlüberwachung) zu stoppen. Anstelle einer Bremszange pro Seiltrommel können alternativ auch zwei kleinere Zangen in zwei getrennten Steuerkreisen verwendet werden.


System-Layout

(zum Vergrößern anklicken) 


Funktionsprinzip Freilauf


Test Freilauf-Prototyp