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Dokumentenidentifikation DE4115165A1 12.11.1992
Titel Verfahren zum Begrenzen des Arbeitsbereichs bei einem Arbeitsmittel mit einem verfahrbaren Ausleger
Anmelder Pietzsch Automatisierungstechnik GmbH, 7505 Ettlingen, DE
Erfinder Bronk, Hans, 7505 Ettlingen, DE
Vertreter Geitz, H., Dr.-Ing., Pat.-Anw., 7500 Karlsruhe
DE-Anmeldedatum 10.05.1991
DE-Aktenzeichen 4115165
Offenlegungstag 12.11.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.11.1992
IPC-Hauptklasse B66C 13/18
IPC-Nebenklasse B66C 13/48   
Zusammenfassung Durch Verschwenken des Auslegers werden mit dem Auslegerende nacheinander zwei in einer fiktiven Vertikalebene liegende Raumpunkte angefahren, die Positionen dieser Raumpunkte abgespeichert und Sperren gegen das Verschwenken des Auslegerendes über die genannten Raumpunkte hinaus gesetzt. Danach werden der senkrechte Abstand der vertikalen Auslegerschwenkachse von der fiktiven Vertikalebene ermittelt und die Antriebe zum Teleskopieren und zum Verstellen der Neigung des Auslegers in Abhängigkeit von diesem Abstand so koordiniert und gesteuert, daß im gesamten Arbeitsbereich der Ausleger mit seinem Ende nicht über die fiktive Vertikalebene hinaus verfahrbar ist.

Beschreibung[de]

Auslegerkrane oder andere Arbeitsmittel mit auskragenden und darüber hinaus längenveränderlichen, neigungsverstellbaren und um eine Hochachse schwenkbaren Auslegern müssen häufig in Bereichen eingesetzt werden, die von benachbarten Hochspannungsleitungen, Fassaden, Überbauungen oder dergleichen mehr umgeben und von diesen begrenzt sind. Es muß somit beim Betrieb dieser Arbeitsmittel ein vorbestimmter Mindestabstand des Auslegerendes von derartigen Begrenzungen eingehalten werden.

Beim Stande der Technik ist die Einhaltung eines vorgegebenen Sicherheitsabstandes des Auslegerendes von in den Bewegungsbereich des Auslegers hineinragenden Hindernissen nur im Rahmen der Sorgfalt des Bedienungspersonals gegeben. Dies ist höchst unzulänglich insofern, als es infolge Fehleinschätzungen oder auch durch Bedienungsfehler zu Kollisionen mit Hindernissen kommen kann, die in den Arbeitsbereich beispielsweise eines Auslegerkrans hineinragen.

Um dieser Unzulänglichkeit abzuhelfen, soll durch die Erfindung ein Verfahren zum Begrenzen des Arbeitsbereichs bei einem einen teleskopierbaren, neigungsverstellbaren und um eine Hochachse schwenkbaren Ausleger aufweisenden Arbeitsmittel geschaffen werden, um sicherzustellen, daß unabhängig von der Bedienung des Arbeitsmittels und insoweit nie ausschließbaren Fehlern die Gefahr der Kollision des Auslegerendes mit Bauwerken, Stromleitungen oder sonstigen Begrenzungen beseitigt ist. Bei dem Arbeitsmittel kann es sich vorzugsweise um einen Auslegerkran oder eine Arbeitsbühne, grundsätzlich aber auch um beliebige andere Auslegergeräte handeln.

Gelöst ist diese Aufgabe erfindungsgemäß in der Weise, daß durch Verschwenken des Auslegers mit dem Auslegerende nacheinander zwei beabstandete Raumpunkte, die auf einer fiktiven Vertikalebene liegen, angefahren und die Positionen dieser Raumpunkte abgespeichert sowie Sperren gegen das Verschwenken des Auslegerendes über die Raumpunkte hinausgesetzt werden, daß danach der senkrechte Abstand der vertikalen Auslegerschwenkachse von der fiktiven Vertikalebene ermittelt wird und daß in Abhängigkeit von diesem Abstand die Antriebe zum Teleskopieren und zum Verstellen der Neigung des Auslegers so koordiniert und gesteuert werden, daß der Ausleger in seinem gesamten Arbeitsbereich mit seinem Ende nicht über die fiktive Vertikalebene hinaus verfahrbar ist.

Es handelt sich bei der Erfindung somit darum, daß nach dem Anfahren von zwei beabstandeten Raumpunkten und deren Positionserfassung zur seitlichen Begrenzung des Bereichs, in dem das Auslegerende ohne Kollisionsgefahr beliebig bewegt werden darf, eine fiktive Vertikalebene errichtet wird, in der die erwähnten Raumpunkte liegen und die gewissermaßen eine unsichtbare "Wand" bildet, über die hinaus eine Bewegung des Auslegerendes unterbunden wird. Erfindungsgemäß wird somit von demjenigen Bereich, den der Ausleger angesichts seiner Abmessungen mit seinem Ende erreichen könnte, durch die Errichtung der fiktiven Vertikalebene ein Teil abgetrennt und mithin der unter den Bedingungen des jeweiligen Einsatzfalles realisierbare Arbeitsbereich des Arbeitsmittels eingeschränkt.

Zweckmäßigerweise ist die fiktive Vertikalebene in einem gebührenden Sicherheitsabstand von etwaigen Hindernissen zu errichten, die in den schlechthin vom Ausleger des Arbeitsmittels bestreichbaren Arbeitsbereich hineinragen oder diesen berühren, damit beim Verfahren des Auslegers die Gefahr von Kollisionen des Auslegerendes mit einem derartigen Hindernis wirksam beseitigt ist.

Die Ermittlung des senkrechten Abstandes der als Hochachse ausgebildeten Auslegerschwenkachse von der fiktiven Vertikalebene, in der die erwähnten Raumpunkte liegen, ist in höchst einfacher Weise über Dreiecksbetrachtungen möglich. Die senkrechte Projektion des mit seinem Ende in einem der angefahrenen Raumpunkte stehenden Auslegers bildet die Hypotenuse eines rechtwinkligen Dreiecks, dessen einer Schenkel in der fiktiven Vertikalebene verläuft, während der andere Schenkel aus dem Lot auf die Vertikalebene besteht und den gesuchten senkrechten Abstand bildet.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Sperren gegen das Verschwenken des Auslegerendes über die angefahrenen Raumpunkte bzw. die von letzteren aufgespannte fiktive Vertikalebene hinaus durch Drehwinkelbegrenzungen verwirklicht werden. Diese Drehwinkelbegrenzungen verhindern ein Verschwenken des Auslegerendes über die angefahrenen Raumpunkte hinaus und damit ein Durchstoßen der fiktiven Vertikalebene.

Mittels des vorstehend erläuterten Verfahrens ist es unproblematisch möglich, neben einer fiktiven Vertikalebene, die den vom Auslegerende bestreichbaren Arbeitsbereich begrenzt, weitere Vertikalebenen in gleicher Weise zu errichten, die einander und die erstgenannte Vertikalebene unter wählbaren Winkeln schneiden können. Dieser erfindungsgemäßen Möglichkeit kommt beispielsweise beim Einsatz eines Auslegerkrans in von Seitenwänden umgebenen Hallen wesentliche Bedeutung zu, indem in gebührendem Sicherheitsabstand von den Hallenwänden die fiktiven Vertikalebenen zur Begrenzung der Verfahrbarkeit des Auslegerendes errichtet werden.

Eine andere wichtige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Verfahrbarkeit des Auslegerendes auf ein vorwählbares Höhenniveau in einer sich zur Aufstellebene des Arbeitsmittels parallel erstreckenden fiktiven Horizontalebene begrenzt wird. Naturgemäß können auch gestaffelte Höhen- und/oder Seitenbegrenzungen realisiert werden.

Einer derartigen Höhenbegrenzung des Auslegerendes kommt wesentliche Bedeutung beim Einsatz von Auslegerkranen oder Arbeitsbühnen beispielsweise an Bahntrassen mit Oberleitungen zu, aber auch in geschlossenen Räumen, wie Lagerhallen.

Gemäß einer abermaligen Weiterbildung der Erfindung wird der Antrieb zum Teleskopieren des Auslegers und/oder der Antrieb zur Neigungsverstellung abgeschaltet, wenn beim Bewegen des Auslegers dessen Ende einen in der fiktiven Vertikal- bzw. Horizontalebene liegenden Punkt erreicht. Dadurch ist ein Durchstoßen der fiktiven Vertikal- oder Horizontalebene mit dem Auslegerende wirksam unterbunden. Gleichwohl kann innerhalb der genannten Ebenen jeder beliebige Punkt mit dem Auslegerende angefahren werden.

Es ist durch die Erfindung somit ein Verfahren geschaffen worden, das durch Begrenzung des im jeweiligen Einsatzfalle nutzbaren Arbeitsbereichs die Gefahr von Kollisionen des Auslegerendes mit Bauwerken, Stromleitungen oder sonstigen Hindernissen beseitigt.

Neben dem auf die Beseitigung der Kollisionsgefahr mit in den vom Auslegerende bestreichbaren Arbeitsbereich hineinragenden Hindernissen gerichteten Verfahren kann gemäß einer nochmaligen Weiterbildung auch vorgesehen sein, daß die Antriebe zum Betätigen des Auslegers in den drei Freiheitsgraden, also dem Verschwenken, Neigen und Teleskopieren, in Abhängigkeit voneinander so gesteuert werden, daß der Ausleger mit seinem Ende in der fiktiven Vertikal- bzw. Horizontalebene verfahrbar ist.

Eine derartige Steuerung der genannten Antriebe ermöglicht das Anfahren beliebiger Punkte der gedachten Vertikal- bzw. Horizontalebenen mit dem Auslegerende. Damit ist ein sinnvolles Verfahren geschaffen worden, um beispielsweise Fassadenarbeiten zu ermöglichen, indem eine am Ende eines Auslegers angeordnete Arbeitsbühne in einer zur Fassade äquidistanten Ebene verfahren wird, von der aus die erforderlichen Fassadenarbeiten ausgeführt werden können.

Anhand der beigefügten Zeichnung sollen nachstehend Ausführungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Begrenzung des Arbeitsbereichs eines Auslegerkrans erläutert werden. In schematischen Ansichten zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Auslegerkran, bei dem der vom Ausleger bestreichbare Arbeitsbereich durch benachbarte Bauwerke beeinträchtigt und deshalb durch die Errichtung fiktiver Wände begrenzt ist, und

Fig. 2 in einer gegenüber Fig. 1 vergrößerten Perspektivansicht die Begrenzung des verfügbaren Arbeitsbereichs des Auslegerkrans durch angedeutete fiktive Wände.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Kran handelt es sich um einen mobilen Auslegerkran 10 mit eigenem Fahrwerk 11, der in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise mittels seitlich ausgefahrener Stützen 12 am Einsatzort aufgestellt und so ausgerichtet ist, daß eine Hochachse zum Verschwenken des Auslegers 14 sich genau vertikal erstreckt. Der Ausleger ist zwecks Längenveränderung teleskopierbar und außerdem um eine horizontale Achse neigungsverstellbar. Das freie Ende 15 des Auslegers 14 ist als Rollkopf ausgebildet, an dem ein über einen Flaschenzug auf- und abwärts bewegbarer Kranhaken 16 hängt.

In Fig. 1 steht der Kran mit teilweise ausgefahrenem und unter einem vorbestimmten Neigungswinkel eingestellten Ausleger 14 in der Nähe von Bauwerken 20, 21, die in den Verschwenkbereich des Auslegers hineinragen und demgemäß das Verschwenken des Auslegers behindern, wenn dieser auf seine volle Ausschublage teleskopiert ist. Die strichpunktierte Kreislinie 22 deutet die Bahnkurve des Auslegerendes 15 bei auf volle Länge ausgefahrenem und unter einem vorbestimmten Neigungswinkel stehenden Auslegers an.

Um Kollisionen des Auslegerendes 15 mit den teilweise in den maximalen Verschwenkbereich hineinragenden Bauwerken 20, 21 zu verhindern, ist der Arbeitsbereich durch die Errichtung fiktiver Vertikalebenen 24, 25 begrenzt, die sich äquidistant zu den Fassaden der Bauwerke 20, 21 erstrecken und in Fig. 1 durch die in einer Ecke zusammenstoßenden strichpunktierten Linien angedeutet sind.

Errichtet werden diese fiktiven Vertikalebenen in der Weise, daß der unter einer vorbestimmten Neigung eingestellte Ausleger 14 mit seinem Ende 15 in einen dem Bauwerk 20 benachbarten Raumpunkt 26 verschwenkt und dann die Verschwenkbarkeit auf den dabei eingestellten Drehwinkel begrenzt wird. Danach wird der Ausleger nach der von dem Bauwerk 20 wegweisenden Seite gemäß Drehpfeil 27 bis zum Erreichen eines zweiten Raumpunktes 28 verschwenkt, der sich auf einer gedachten Linie befindet, die in einem vorbestimmten Abstand parallel zu der Bauwerkswand verläuft und in Fig. 1 durch die mit 24 bezeichnete strichpunktierte Linie angedeutet ist. Auch in diesem Raumpunkt erfolgt eine Drehwinkelbegrenzung und anschließend wird der senkrechte Abstand der das Verschwenken des Auslegers ermöglichenden Ausleger-Hochachse von der die beiden Raumpunkte 26, 28 miteinander verbindenden Linie ermittelt und in der Kransteuerung abgespeichert. Diese Abstandsermittlung erfolgt in einfacher Weise durch Betrachtung der von den angefahrenen Raumpunkten 26, 28, der Hochachse des Krans 10 und der Senkrechten 30 auf die Verbindungslinie der beiden Raumpunkte aufgespannten Dreiecke.

In Abhängigkeit von dem so ermittelten Abstandsmaß erfolgt dann die Steuerung der Antriebe des Kranauslegers 14 in seinen drei Freiheitsgraden (Teleskopieren, Neigungsverstellung, Schwenken) so, daß die Antriebe abschalten, sobald das Auslegerende 15 eine gedachte Vertikalebene 24 erreicht, die von den beiden vorerwähnten Raumpunkten 26, 28 aufgespannt ist und äquidistant zu der zum Kran hinweisenden Wand des Gebäudes 20 verläuft. Der nutzbare Arbeitsbereich des Kranauslegers ist mithin durch die Errichtung der fiktiven Vertikalebene 24 begrenzt und dadurch die Gefahr von Kollisionen mit dem Bauwerk beseitigt.

Fig. 1 zeigt darüber hinaus die Errichtung einer weiteren fiktiven Vertikalebene 25 äquidistant zu dem weiteren Gebäude 21, mit dem der Ausleger 14 in seiner vollen Ausschublage kollidieren könnte. Diese zweite Vertikalebene 25 stößt in dem bei der Errichtung der ersten Vertikalebene 24 angefahrenen Raumpunkt 28 mit der ersten Vertikalebene zusammen. Der Raumpunkt 28 bildet den Ausgangspunkt für die Errichtung der zweiten Vertikalebene, indem das Auslegerende vom Punkt 28 gemäß Drehpfeil 31 in einen weiteren Raumpunkt 32 verfahren und dann in entsprechender Weise eine Drehwinkelbegrenzung gesetzt sowie das Abstandsmaß der Verbindungslinie der beiden Raumpunkte 28, 32 und damit der zu errichtenden fiktiven Vertikalebene 25 von der Hochachse des Kranes 10 in gleicher Weise wie oben dargelegt ermittelt wird. Dieses Abstandsmaß ist durch das in der Zeichnung angedeutete Lot 33 auf die sich zwischen den Raumpunkten 28, 32 erstreckende Verbindungslinie angedeutet.

Es ist ersichtlich, daß in gleicher Weise den Aufstellort des Krans allseitig umschließende und den Arbeitsbereich des Auslegers beschränkende Begrenzungen durch Errichten fiktiver Vertikalebenen geschaffen werden können, die vom Auslegerende nicht überfahren bzw. durchstoßen werden können.

Fig. 2 zeigt die Begrenzung der Verfahrbarkeit des Auslegerendes 15 auf ein vorwählbares Höhenniveau durch eine sich zur Aufstellebene des Krans parallel erstreckende fiktive Horizontalebene 35. Im Falle der Höhenbegrenzung für das Auslegerende wird mithin der von den fiktiven Vertikalwänden 24, 25 eingeschlossene Raum nach oben gewissermaßen durch die Errichtung einer fiktiven Decke abgeschlossen, die angesichts der gesetzten Höhenbegrenzung für die Antriebe des Auslegers 14 vom Auslegerende 15 nicht durchstoßen werden kann. Ferner ist durch die Drehpfeile 36, 37 in Fig. 2 angedeutet, daß der Ausleger 14 nur nach der von der fiktiven Vertikalebene 24 wegweisenden Seite um seine Hochachse schwenkbar ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Begrenzen des Arbeitsbereichs bei einem Arbeitsmittel, wie einem Kran, einer Arbeitsbühne oder dergleichen, mit einem teleskopierbaren, neigungsverstellbaren und um eine Hochachse schwenkbaren Ausleger, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verschwenken des Auslegers (14) mit dem Auslegerende (15) nacheinander zwei beabstandete Raumpunkte (26, 28 bzw. 28, 32), die in einer fiktiven Vertikalebene (24, 25) liegen, angefahren und die Positionen dieser Raumpunkte abgespeichert sowie Sperren gegen das Verschwenken des Auslegerendes über die Raumpunkte hinausgesetzt werden, daß danach der senkrechte Abstand der vertikalen Auslegerschwenkachse von der fiktiven Vertikalebene ermittelt wird und daß in Abhängigkeit von diesem Abstand die Antriebe zum Teleskopieren und zum Verstellen der Neigung des Auslegers so koordiniert und gesteuert werden, daß im gesamten Arbeitsbereich der Ausleger mit seinem Ende nicht über die fiktive Vertikalebene hinaus verfahrbar ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Sperren gegen das Verschwenken des Auslegerendes (15) über die angefahrenen Raumpunkte bzw. die von letzteren aufgespannte fiktive Vertikalebene (24, 25) hinaus durch Drehwinkelbegrenzungen verwirklicht werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrbarkeit des Auslegerendes (15) auf ein vorwählbares Höhenniveau in einer sich zur Aufstellebene des Arbeitsmittels parallel erstreckenden fiktiven Horizontalebene (35) begrenzt wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb zum Teleskopieren des Auslegers (14) und/oder der Antrieb zur Neigungsverstellung abgeschaltet werden, wenn beim Bewegen des Auslegers dessen Ende (15) einen in der fiktiven Vertikal- bzw. Horizontalebene (24, 25, 35) liegenden Punkt erreicht.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe zum Betätigen des Auslegers (14) in den drei Freiheitsgraden (Verschwenken, Neigen, Teleskopieren) in Abhängigkeit voneinander so gesteuert werden, daß der Ausleger mit seinem Ende in der fiktiven Vertikal- bzw. Horizontalebene (24, 25, 35) verfahrbar ist.






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