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Dokumentenidentifikation DE19931301A1 18.01.2001
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Führen eines Kranlasthakens
Anmelder Liebherr-Werk Ehingen GmbH, 89584 Ehingen, DE
Erfinder Morath, Erwin, 89584 Lauterach, DE
Vertreter Rechts- und Patentanwälte Lorenz Seidler Gossel, 80538 München
DE-Anmeldedatum 07.07.1999
DE-Aktenzeichen 19931301
Offenlegungstag 18.01.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.01.2001
IPC-Hauptklasse B66C 13/48
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verändern der Position eines Lasthakens (7) eines Kranes, wobei die zur Bewegung des Lasthakens vorgesehenen Antriebselemente so angesteuert werden, daß der Lasthaken (7) entlang eines vorgegebenen Weges bewegt wird; sowie eine Vorrichtung zum Verändern der Position des Lasthakens (7) eines Kranes mit einem ersten Antriebselement, mit welchem der Lasthaken (7) in einer ersten Richtung bewegt werden kann; einem zweiten Antriebselement, mit welchem der Lasthaken (7) in einer zweiten Richtung bewegt werden kann; und einer Steuervorrichtung, mit welcher die Bewegungen des ersten und zweiten Antriebselements so koordiniert werden können, daß der Lasthaken entlang eines vorgegebenen Weges bewegt werden kann.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Führen eines Kranlasthakens.

Zum Bewegen eines Kranlasthakens sind verschiedene Antriebselemente vorgesehen, wie z. B. das Hubwerk zum Anheben und Absenken der Last, das Wippwerk zum Verstellen eines Kranauslegers oder das Drehwerk um den Kran zu drehen. Soll eine Last mit dem Lasthaken aufgenommen werden, so werden die einzelnen Antriebe getrennt voneinander vom Kranführer betätigt, d. h. es wird z. B. eine an dem Kranhaken befestigte Last zunächst mittels der Betätigung des Hubwerkes aufgenommen. Anschließend wird durch Betätigung des Drehwerkes die Last in ihrer angehobenen Stellung auf einer Kreisbahn um den Kranmittelpunkt bewegt. Danach wird die Last z. B. durch die Bewegung des Wippwerkes, und anschließende Bewegung des Hubwerkes wieder abgesetzt. Hierzu müssen vom Kranführer also mehrere Winden und Antriebselemente betätigt werden. Wenn eine Last z. B. auf einem horizontalen Weg zum Kran hin befördert werden soll, so muß der Kranführer das Wippwerk so betätigen, daß z. B. der Nadelausleger des Kranes in eine steilere Position verfahren wird, wobei das Hubwerk so nachgesteuert werden muß, daß die durch die Vergrößerung des Winkels des Nadelauslegers bewirkte Anhebung der Last in etwa wieder ausgeglichen wird. Ein solcher Vorgang erfordert eine hohe Konzentration des Kranführers, welcher unter Umständen nicht mehr aufmerksam genug den Baubetrieb um sich herum beobachten kann, was zu gefährlichen Situationen führen kann. Ist dem Kranführer z. B. durch eine Gebäudekante die Sicht verdeckt, so ist es fast unmöglich eine aufgenommene Last entlang einer horizontalen Geraden zu bewegen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verändern der Position des Lasthakens eines Kranes vorzuschlagen, mit welchen der Lasthaken von einem Kranführer auf einfache Weise verfahren werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung werden die einzelnen Antriebselemente, vorzugsweise mindestens zwei, wie z. B. verschiedene Winden, mit welchen ein Lasthaken bewegt werden kann, so angesteuert, daß der Lasthaken entlang eines vorgegebenen Weges bewegt wird. Ein Kranführer gibt z. B. über einen Steuerhebel nur vor, daß er den Lasthaken in einer waagerechten Richtung verfahren will, wobei dann z. B. Hubwerk und Wippwerk so angesteuert werden, daß die durch ein Wippen eines Kranauslegers über das Wippwerk verursachte Höhenänderung des Lasthakens durch eine entsprechende Ansteuerung des Hubwerkes ausgeglichen wird. Hubwerk und Wippwerk werden also z. B. in Kombination so angesteuert, daß die Höhenauslenkung des Lasthakens bedingt durch das Wippen des Kranauslegers über das Wippwerk als Störgröße angesehen wird, welche über entsprechende Betätigung des Hubwerkes nachgeregelt wird.

Hierbei kann z. B. aus dem momentanen Winkel eines bzw. mehrerer Kranausleger berechnet werden, wie die Lastwinde angesteuert werden muß, um ein Nachstellen des Kranhakens zu ermöglichen, so daß der Kranhaken in einer horizontalen Ebene bewegt wird.

Es ist jedoch auch möglich einen beliebigen Weg vorzugeben, welcher vom Lasthaken durchfahren werden soll, wie z. B. eine kontinuierliche Steigung oder das Abfahren eines bestimmten Umgebungsprofiles, welches z. B. in eine Kransteuerung eingegeben worden ist. Die einzelnen Antriebselemente des Kranlasthakens werden dabei in Kombination so angesteuert, daß der vorgegebene Weg möglichst genau eingehalten wird. Durch eine kombinierte bzw. aufeinander abgestimmte Ansteuerung von Hub-, Wipp- und Drehwerk ist es z. B. möglich den Lasthaken so zu führen, daß er waagerecht auf einer Geraden an dem Standpunkt des Kranes vorbeibewegt wird. Dabei kann auch eine Last am Lasthaken hängen, wobei geeignete Traglastgrenzwerte des Kranes vorteilhaft beim Bewegen des Lasthakens berechnet werden.

Vorteilhaft wird bei der Bestimmung bzw. Berechnung der jeweiligen Ansteuersignale für die Antriebselemente auch die Durchbiegung des bzw. der Ausleger, insbesondere unter Last, berücksichtigt, insbesondere schon im voraus, d. h. vor Durchführen der geplanten Bewegung, berechnet, so daß diese Störgröße eliminiert werden kann. Hierzu kann z. B. eine Interpolation zwischen vorher eingespeicherten Lastzuständen des Kranes durchgeführt werden, um die für den jeweiligen Fall interessanten Durchbiegungswerte zu erhalten.

Bevorzugt werden zur Steuerung des Lasthakens das Hub-, Wipp- und Drehwerk des Kranes angesteuert, wobei in Abhängigkeit vom zu durchfahrenden vorgegebenen Weg auch nur einer oder zwei der vorgenannten Antriebe angesteuert werden können. Natürlich können auch weitere Antriebselemente in die Steuerung zur Führung des Lasthakens mit einbezogen werden.

Es ist vorteilhaft zur Berechnung der Ansteuersignale für die Antriebselemente des Lasthakens die Signale geeigneter Sensoren zu verwenden, wie z. B. Winkelgeber, Windeninkrementalgeber und Längengeber, oder auch Lastsensoren, welche an geeigneten Stellen des Kranes angebracht werden können, so daß durch diese Sensorsignale der Momentanzustand des Kranes ermittelt werden kann.

Obwohl es für die praktische Anwendung häufig vorteilhaft ist einen Lasthaken in einer waagerechten Ebene zu bewegen, können auch andere Wege vorgegeben werden, welche der Lasthaken durchfahren soll. Dabei kann die Steuerung z. B. so ausgeführt werden, daß ein bestimmtes Antriebselement, wie z. B. das Wippwerk in eine gewünschte Richtung bewegt wird, und andere Antriebselemente, wie z. B. das Hub- und Drehwerk so angesteuert werden, daß diese automatisch nach- bzw. mitfahren, um so die Bewegung des Lasthakens entlang des vorgegebenen Weges zu erhalten.

Bevorzugt kann die Position des Lasthakens über ein x-y-z-Koordinatensystem bestimmt werden, wobei dann z. B. der Kranführer an einer Bedieneinheit die x-, y- und z-Koordinaten des Zielpunktes für den Lasthaken angibt und in Abhängigkeit von den vorgegebenen Koordinaten der Lasthaken automatisch auf einer geraden Linie von der momentanen Position zu der durch die Eingabe spezifizierten Position bewegt wird. Dabei können z. B. auch Gebäudeprofile und ähnliches berücksichtigt werden, welche in der Kransteuerung gespeichert sind, so daß der Lasthaken so angesteuert wird, daß diese Gebäudeprofile bei der Wahl des Weges umfahren werden. Z. B. kann eine Last vom Boden aufgenommen werden, entlang der Außenwand eines Gebäudes nach oben befördert werden und auf der Oberseite des Gebäudes in einer waagerechten Richtung bewegt werden, ohne daß der Kranführer die einzelnen Bewegungen explizit ausführt. Es genügt in diesem Fall z. B., daß in einem vorgegebenen Koordinatensystem das Gebäudeprofil eingegeben ist und der Zielpunkt des Lasthakens vom Kranführer ebenfalls in die Steuerung eingegeben wird.

Bevorzugt kann eine bestimmte Position des Lasthakens auch z. B. in der Kransteuerung gespeichert werden. Sollen z. B. mehrmals hintereinander Lasten zwischen zwei festen Punkten bewegt werden, so können diese festen Punkte zunächst durch die Steuerung des Kranführers mit dem Lasthaken angefahren werden, wobei dann die momentane Position des Lasthakens z. B. durch eine Speichertaste in die Steuerung eingegeben wird. Dem Kranführer ist es nach einer solchen Speicherung einfach möglich, z. B. durch Drücken entsprechender Tasten für fest eingespeicherte Positionen, den Lasthaken zu diesen Positionen zu verfahren, was von der Steuerung dann automatisch durchgeführt werden kann.

Vorteilhaft wird das Ballastelement an die jeweilige Position bzw. Belastung des Lasthakens angepaßt. Dies kann z. B. durch eine stufenlose Teleskopierung des Lastelements in horizontaler Ebene erfolgen. Es ist auch möglich, das Ballastelement an einen Derrickausleger anzuhängen, welcher stufenlos verschwenkt bzw. teleskopiert werden kann, um somit über die Veränderung des Lasthebels eine an den jeweiligen Lastfall angepaßte Ballastierung vorzunehmen.

Eine Vorrichtung zum Verändern der Position des Lasthaken eines Kranes gemäß der Erfindung weist ein erstes Antriebselement auf, mit welchem der Lasthaken in einer ersten Richtung, wie z. B. in radialer Richtung bezüglich des Standpunktes des Kranes, in vertikaler Richtung oder auf einem Kreisbogen um den Kran bewegt werden kann. Weiterhin ist ein zweites Antriebselement vorgesehen, mit welchem der Lasthaken in einer zweiten Richtung bewegt werden kann, wobei die einzelnen Antriebselemente unabhängig voneinander betrieben werden können. Zusätzlich ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, mit welcher die Bewegungen der einzelnen Antriebselemente so koordiniert bzw. aufeinander abgestimmt werden, daß der Lasthaken entlang eines vorgegebenen Weges bewegt werden kann. Natürlich können auch zusätzliche Antriebselemente vorgesehen sein, welche in die Steuerung entsprechend integriert werden können.

Vorteilhaft sind Sensorelemente vorgesehen, mit welchen die Konfiguration des Kranes, wie z. B. der Wippwinkel bestimmter Ausleger, oder der konkrete Lastzustand ermittelt werden kann. Diese Sensorsignale, mit welchen z. B. auch die Durchbiegung einzelner Kranausleger bestimmt werden kann, können der Steuervorrichtung zugeführt werden, um die Bewegung des Lasthakens geeignet in Abhängigkeit von dem Momentanzustand des Kranes festzulegen.

Vorteilhaft können bei der Steuervorrichtung Funktionstasten für bestimmte vordefinierte Bewegungen des Lasthakens, wie z. B. eine horizontale Bewegung oder eine Bewegung entlang eines fest eingespeicherten Weges vorgesehen sein. Der Kranführer muß dann nur noch die entsprechende Funktionstaste betätigen, um den Lasthaken von seiner momentanen Position in die gewünschte Richtung bzw. zu einem vorgegebenen Ort entlang einer spezifizierten Bahn zu bewegen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Raupenkran; und

Fig. 2 die schematische Darstellung eines Kranes mit Lasthaken bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 1 zeigt einen Raupenkran mit Hauptausleger 1, Nadelausleger 2 und Derrickausleger 3 mit angehängtem Ballastelement 6, wobei das Ballastelement 6 durch eine Verschiebeeinheit 9 oder ein Wippen des Derrick-Auslegers 3 verstellt werden kann. Es ist auch möglich zwei Ballastelemente 6 und 6' an dem Kran vorzusehen, wobei mindestens eines davon stufenlos verstellbar sein kann.

Zur Bestimmung der momentanen Stellung des Kranes ist ein Winkelsensor 4 zur Ermittlung des Wippwinkels des Nadelauslegers 2 vorgesehen, sowie Winkelsensoren 4' zur Ermittlung der Lage von Hauptausleger 1 und Derrickausleger 3. An der Spitze des Nadelauslegers 2 ist ein Lastsensor 5 angebracht. Soll wie in Fig. 1 gezeigt eine Last von der Position A zu der Position B auf der Oberseite eines Gebäudes 8 bewegt werden, so ist dies für den Kranführer problematisch, da diesem durch das Gebäude 8 die Sicht auf die jeweiligen Positionen A, B verdeckt ist. Gemäß der Erfindung ist es möglich mit dem Lasthaken 7 zunächst die Position A anzufahren, was z. B. auch durch Einweisung über Funk eines auf der Oberseite des Gebäudes 8 stehenden Arbeiters erfolgen kann. Befindet sich der Lasthaken 7 in der Position A, so muß der Kranführer lediglich der Steuerung eingeben, daß der Lasthaken 7 nach Anheben der Last in der Position A waagerecht zur Position B verfahren werden muß, wobei die Position B auch seitlich versetzt neben der Position A liegen kann. Ein auf der Oberseite des Gebäudes 8 stehender Arbeiter kann z. B. die Entfernung der Positionen A und B bzw. deren Koordinaten an den Kranführer durchgeben. Die erfindungsgemäße Steuerung steuert dann z. B. Hub-, Wipp- und Drehwerk des Kranes so an, daß sich der Lasthaken 7 von der Position A zur Position B in einer waagerechten Ebene bewegt, ohne daß der Kranführer die momentane Position des Lasthakens einsehen muß. Die Steuerung erfolgt automatisch, so daß auch Lasten von dem Kran in einem Bereich befördert werden können, welcher nicht vollständig vom Kranführer eingesehen werden kann.

Fig. 2 zeigt schematisch drei Betriebszustände eines Kranes, wobei der Lasthaken 7 von der Spitze des Hauptauslegers 1 herabhängt. Wird der Hauptausleger 1 aus seiner steilsten Stellung a) langsam abgesenkt - Positionen b) und c) - so wird über das Hubwerk die vertikale Auslenkung des Kranhakens 7 konstant gehalten, d. h. das Hubwerk wird so angesteuert, daß sich der Kranhaken 7 mit Verringerung des Wippwinkels des Hauptauslegers 1 in einer horizontalen Ebene bewegt. Hierbei kann auch die Durchbiegung des Hauptauslegers 1 berücksichtigt werden, welche entweder direkt gemessen wird oder anhand von eingespeicherten Lastzuständen durch Interpolation bzw. Extrapolation berechnet wird. Ebenso kann der Kranhaken 7 aus der Position c) in die Position a) verfahren werden, wobei das Hubwerk dann in entgegengesetzter Richtung zu dem oben beschriebenen Vorgang die Länge des Seils über dem Kranhaken 7 vergrößert.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Verändern der Position eines Lasthakens (7) eines Kranes, wobei die zur Bewegung des Lasthakens (7) vorgesehenen Antriebselemente so angesteuert werden, daß der Lasthaken (7) entlang eines vorgegebenen Weges bewegt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Durchbiegung von Kranelementen für die Ansteuerung der Antriebselemente berücksichtigt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Hub-, Wipp- und/oder Drehwerk des Kranes angesteuert werden.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Signale von Sensorelementen (4, 5) am Kran zum Ansteuern der Antriebselemente berücksichtigt werden.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vorgegebene Weg in einer horizontalen Ebene liegt.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vorgegebene Weg über ein x-y-z-Koordinatensystem spezifiziert wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bestimmte Positionen des vorgegebenen Weges durch Anfahren und Speichern der Position festgelegt werden.
  8. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ballastierung des Kranes in Abhängigkeit von der momentanen Lage und/oder Lastsituation des Lasthakens (7) und/oder der Gesamtbelastung des Kranes erfolgt.
  9. 9. Vorrichtung zum Verändern der Position des Lasthakens (7) eines Kranes mit:
    1. a) einem ersten Antriebselement, mit welchem der Lasthaken (7) in einer ersten Richtung bewegt werden kann;
    2. b) einem zweiten Antriebselement, mit welchem der Lasthaken (7) in einer zweiten Richtung bewegt werden kann; und
    3. c) einer Steuervorrichtung, mit welcher die Bewegungen des ersten und zweiten Antriebselements so koordiniert werden können, daß der Lasthaken entlang eines vorgegebenen Weges bewegt werden kann.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei mindestens ein Sensorelement (4, 5) am Kran vorgesehen ist, welches mit der Steuervorrichtung gekoppelt ist.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei mindestens eine Funktionstaste bei der Steuervorrichtung vorgesehen ist, über welche einen vorgegebene Bewegung des Lasthakens (7) eingestellt werden kann.






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