PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10127403A1 05.12.2002
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Größe einer Last
Anmelder Demag Mobile Cranes GmbH, 66482 Zweibrücken, DE
Erfinder Weckbecker, Alfons, 66482 Zweibrücken, DE;
Meissner, Klaus, 66482 Zweibrücken, DE;
Zollondz, Rüdiger, 66500 Hornbach, DE;
Schuffert, Eberhard, 66424 Homburg, DE;
Scheidel, Ralf, 67681 Sembach, DE
Vertreter P.E. Meissner und Kollegen, 14199 Berlin
DE-Anmeldedatum 29.05.2001
DE-Aktenzeichen 10127403
Offenlegungstag 05.12.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.12.2002
IPC-Hauptklasse B66C 13/16
IPC-Nebenklasse B66C 23/90   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur indirekten Ermittlung der Größe einer an einen Ausleger eines Krans angehängten Last, mit einer Kraftmesseinrichtung (11) zur Bestimmung der Zugkraft in der Abspannung (8) und mit einer signaltechnisch mit der Kraftmesseinrichtung (11) verbundenen Recheneinrichtung (4). Dabei ist entweder eine Winkelmesseinrichtung (12) zur Bestimmung der tatsächlichen Richtung der Abspannung (8) in deren dem Ausleger (5) bzw. dessen wippbarem Teilstück zugeordneten Angriffspunkt (16) vorgesehen, die signaltechnisch mit der Recheneinrichtung (4) verbunden ist
oder die Recheneinrichtung (4) mit einem Softwareprogrammteil ausgestattet, der die tatsächliche Richtung der Abspannung (8) in deren dem Ausleger (5) zugeordneten Angriffspunkt (16) berechnet unter Berücksichtigung des Längengewichts der Abspannung (8) und der gemessenen Zugkraft in der Abspannung (8) sowie der relativen geometrischen Lage der Angriffspunkte (16, 17) der Abspannung (8) am Ausleger (5) bzw. dessen wippbarem Teilstück und an der Abspannstütze zueinander.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur indirekten Ermittlung der Größe einer an den Ausleger eines Krans angehängten Last gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Für den ordnungsgemäßen Betrieb eines Krans ist es notwendig, die Größe der z. B. mittels eines Hubseils an den Ausleger des Krans angehängten Last zu kennen, damit die je nach Neigung des Auslegers des Krans unterschiedlich hohen Grenzwerte für die maximal zulässige Last nicht überschritten werden. Bei Kranen, deren Hubseil über einen Ausleger geführt ist, dessen Neigung insgesamt oder in einem wippbaren oberen Teilstück über eine Seilabspannung oder eine andere flexible Abspannung (z. B. Kette oder aneinander gehängte Zugstangen) veränderbar ist, wird bisher in der Regel eine indirekte Ermittlung der Größe der an das Hubseil angehängten Last angewendet. Die Abspannung verläuft dabei zwischen dem oberen Ende des Auslegers und dem oberen Ende einer Abspannstütze, die z. B. als mit einem angehängten Gegengewicht versehener Mast oder als Wippstütze oder als auf dem Oberwagen des Krans angeordneter Abspannbock ausgebildet sein kann. Die Zugkraft in der Abspannung wird dabei meistens direkt beispielsweise mit einer Kraftmessdose, die in die Abspannung eingeschaltet ist, also in deren unmittelbarem Kraftfluss liegt, gemessen. Selbstverständlich ist es auch möglich, alternativ eine indirekte Zugkraftbestimmung etwa über Dehnungsmessstreifen vorzunehmen, die an außerhalb des Zugkraftflusses der Abspannung liegenden Teilen angebracht sind, welche indirekt durch die Zugkraft der Abspannung beansprucht werden. Der erhaltene Messwert der Zugkraft in der Abspannung wird zur rechnerischen Bestimmung der Lastgröße unter Berücksichtigung der Winkelstellung des Auslegers bzw. dessen wippbaren Teilstücks und der ungefähren Richtung der Abspannung im Angriffspunkt der Abspannung am Ausleger bzw. dessen wippbaren Teilstück benutzt. Diese ungefähre Richtung entspricht der Richtung der Verbindungslinie zwischen den beiden Angriffspunkten der Abspannung am Ausleger bzw. dessen wippbarem Teilstück und der Abspannstütze. Es wird hierbei in idealisierter Weise unterstellt, dass die Abspannung völlig gradlinig verläuft. Tatsächlich ist dies jedoch nicht der Fall, da die Abspannung unter Einwirkung ihres Eigengewichts etwa parabelförmig nach unten durchhängt. Dies gilt bei gleichmäßig über die Länge der Abspannung verteiltem Eigengewicht und relativ geringem Durchhang. Bei der Berechnung der angehängten Last wird daher bisher regelmäßig die Richtung einer Sehne der Durchhängung der Abspannung (Sehnenverlauf) verwendet. Daher führt diese Ermittlung regelmäßig zu einem Fehler, der durch eine aufwendige Kalibrierungsprozedur korrigiert wird. Hierzu werden bei jeweils bekannter Last in verschiedenen Neigungsstellungen des Auslegers bzw. dessen wippbaren Teilstückes die ermittelten rechnerischen Werte der Last mit der jeweils tatsächlich vorliegenden Last verglichen, um einen Korrekturwert zu gewinnen, der in die Überwachungselektronik eingespeichert wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren gemäß dem Gattungsbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 dahingehend weiterzubilden, dass der Aufwand für eine möglichst genaue indirekte Lastermittlung deutlich verringert wird. Außerdem soll eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben werden.

Gelöst wird diese Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Eine Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung weist die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 2 auf und ist durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche in vorteilhafter Weise weiter ausgestaltbar.

Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es, die aufwendige Kalibrierungsprozedur dadurch einzusparen, dass die Berücksichtigung der Zugkraft in der Abspannung möglichst mit ihrer exakten Richtung im Angriffspunkt der Abspannung erfolgt. Bezüglich der Durchhänge-Kurve der Abspannung wird somit nicht wie bisher der Sehnenverlauf, sondern der Tangentenverlauf herangezogen. Dadurch wird der bisher in unterschiedlicher Höhe jeweils auftretende systematische Fehler bei der Berechnung der Lastgröße eliminiert. Dies kann auf zwei unterschiedliche Weisen erfolgen. Nach der Erfindung ist gemäß Anspruch 1 vorgesehen, die tatsächliche Richtung der Zugkraft im Angriffspunkt der Abspannung am oberen Ende des Auslegers bzw. dessen wippbaren Teilstücks zu ermitteln und möglichst unmittelbar für die Ermittlung der Lastgröße einzusetzen. In einer nicht bevorzugten Variante ist vorgesehen, dass die Ermittlung der Größe der angehängten Last zunächst in der bisher üblichen Weise unter Zugrundelegung des Sehnenverlaufs der Abspannung, also mit der nur unter den idealisierten (nicht realen) Bedingungen geltenden Richtung der Abspannung errechnet wird. Statt einer Kalibrierungsprozedur mit realen Lasten bekannter Größe wird dann anschließend die ermittelte Information über die tatsächliche Richtung der Abspannung zur rechnerischen Korrektur der unter den idealisierten Bedingungen ermittelten Lastgröße genutzt.

Für die Ermittlung der tatsächlichen Richtung der Abspannung im Angriffspunkt der Abspannung am Ausleger bzw. dessen wippbarem Teilstück, also zur Ermittlung der tatsächlichen Zugrichtung der Abspannung können erfindungsgemäß zwei alternative Wege beschritten werden. Der eine Weg sieht eine direkte Messung der Richtung der Abspannung im Angriffspunkt der Abspannung am Ausleger bzw. dessen wippbarem Teilstück durch eine Winkelmessung vor. Der zweite Weg beinhaltet dagegen eine indirekte Ermittlung der tatsächlichen Richtung. Diese erfolgt erfindungsgemäß durch Berechnung unter Berücksichtigung des Längengewichts der Abspannung und der gemessenen Zugkraft in der Abspannung sowie unter Berücksichtigung der relativen geometrischen Lage der beiden Angriffspunkte der Abspannung einerseits am Ausleger bzw. dessen wippbaren Teilstück und andererseits an der Abspannstütze zueinander.

Im Hinblick auf eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in bekannter Weise eine Kraftmesseinrichtung zur Bestimmung der Zugkraft in der Abspannung vorgesehen, die signaltechnisch mit einer Recheneinrichtung verbunden ist. Diese Recheneinrichtung verfügt über ein Softwareprogramm zur rechnerischen Bestimmung der Lastgröße unter Berücksichtigung der Winkelstellung des Auslegers bzw. dessen wippbaren Teilstücks und einer die Richtung der Abspannung in deren der Abspannstütze zugeordneten Angriffspunkt zumindest annähernd kennzeichnenden Information. Erfindungsgemäß ist entweder eine Winkelmesseinrichtung zur Bestimmung der tatsächlichen Richtung der Abspannung in deren dem Ausleger bzw. dessen wippbaren Teilstück zugeordneten Angriffspunkt vorgesehen, die signaltechnisch mit der Recheneinrichtung verbunden ist, oder es ist eine rechnerische Ermittlung des tatsächlichen Winkels vorgesehen. Für letzteres verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Recheneinrichtung über einen Softwareprogrammteil, der die tatsächliche Richtung der Abspannung in deren dem Ausleger bzw. dessen wippbarem Teilstück zugeordneten Angriffspunkt berechnet unter Berücksichtigung des Längengewichts der Abspannung und der gemessenen Zugkraft in der Abspannung sowie der relativen geometrischen Lage der Angriffspunkte der Abspannung am Ausleger bzw. dessen wippbarem Teilstück und der Abspannstütze zu einander.

Vorzugsweise wird als Kraftmesseinrichtung eine Kraftmessdose eingesetzt, die unmittelbar oder zumindest im unmittelbaren Nahbereich des dem Ausleger bzw. dessen wippbarem Teilstück zugeordneten Angriffspunkts in die Abspannung eingeschaltet ist.

Vorzugsweise ist die benötigte Winkelmesseinrichtung körperlich in die Kraftmesseinrichtung integriert. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die Signalübermittlung an die Recheneinrichtung zweckmäßig, da dann nur eine einzige entsprechende Signalleitung vorgesehen werden muss.

Mit besonderem Vorteil wird die Erfindung eingesetzt bei Kränen, die einen Ausleger aufweisen, dessen Neigung über die Abspannung veränderbar ist, die über einen mit einem angehängten Gegengewicht versehenen Mast geführt ist. Es kann aber auch ein Mast vorgesehen sein, der kein Gegengewicht trägt und lediglich an einem Abspannbock eines Kranoberwagens abgespannt ist. Bei einem Ausleger mit wippbarem Hilfsausleger, der ein Teilstück des gesamten Auslegersystems bildet, wird die Abspannung über eine oder mehrere nach oben weisende Wippstützen geführt. Die Abspannstütze kann aber auch als einfacher Abspannbock ausgeführt sein, der auf dem Oberwagen des Krans angeordnet ist.

Die Abspannung selbst kann in an sich bekannter Weise als Seilabspannung ausgeführt sein. Besonders vorteilhaft ist aber die Verwendung von Zugstangen hierfür, die aneinander gehängt werden. Es können auch Ketten als Abspannung benutzt werden. Selbstverständlich ist auch eine Kombination von Seilstücken und/oder Ketten und/oder Zugstangen möglich.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand des in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die schematische Darstellung zeigt in einer Seitenansicht einen Kran 1, der als Gittermastkran ausgebildet ist. Er verfügt über einen Unterwagen 2 mit einem Raupenfahrwerk sowie einen um eine vertikale Achse drehbar auf dem Unterwagen 2 gelagerten Oberwagen 3. Auf dem Oberwagen 3 ist ein um eine horizontale Achse schwenkbarer Ausleger 5 sowie ein ebenfalls um eine horizontale Achse drehbarer Mast 6 als Abspannstütze angeordnet. Das Hubseil des Krans 1, an dem eine Last 9 hängt (hier lediglich in Form einer Hakenflasche 9, an die die eigentliche Last angehängt wird), ist über Seilrollen am oberen Ende des Auslegers 5 zu einem Hubwerk am Oberwagen 3 geführt. An das obere Ende des Mastes 6 ist ein Gegengewicht 10 angehängt, das auf dem Erdboden ruht, aber beispielsweise zur Ermöglichung von Schwenkbewegungen um die vertikale Drehachse des Oberwagens 3 angehoben werden kann. Zur Verstellung der Neigung des Auslegers 5 ist eine z. B. als Seilabspannung 8 ausgebildete Abspannung vorgesehen, die von einem Seilangriffspunkt 16 am oberen Ende des Auslegers 5 zu einem Seilangriffspunkt 17 am oberen Ende des Mastes 6 führt. Zur Neigungsverstellung ist die Seilabspannung 8 in ihrer Länge veränderlich. Es ist in der Zeichnung nicht zu sehen, dass die Seilabspannung 8 üblicherweise aus mehreren parallelen Seilsträngen besteht. Zur indirekten Ermittlung der Größe der Last 9 verfügt der Kran 1 über eine im Oberwagen 3 angeordnete Recheneinrichtung 4. Diese ist über eine Signalleitung 13 mit einer Kraftmesseinrichtung 11 verbunden, die im unmittelbaren Nahbereich des Seilangriffspunkts 16 des Auslegers 5 in die Seilabspannung 8 eingeschaltet ist. Körperlich integriert in die Kraftmesseinrichtung 11, die vorzugsweise als Kraftmessdose ausgeführt ist, ist eine Winkelmesseinrichtung 12, mit der die tatsächliche Richtung der durch die Seilabspannung 8 im Seilangriffspunkt 16 ausgeübten Zugkraft ermittelt werden kann. Diese Kraftrichtung, die als Tangentenverlauf 15 in die Darstellung eingezeichnet ist, verläuft tangential zu der in der Darstellung übertrieben gekrümmt gezeichneten parabelförmigen Seildurchhängung der Seilabspannung 8. Der Sehnenverlauf, der bisher für die Berechnung der Größe der Last 9 näherungsweise herangezogen wurde, ist als gestrichelte Linie 14 eingezeichnet. Der Winkel zwischen dem Sehnenverlauf 14 und dem Tangentenverlauf 15 ist repräsentativ für den systematischen Ermittlungsfehler, der bei der bisherigen rechnerischen Lastermittlung regelmäßig auftrat und durch eine aufwendige Kalibrierprozedur möglichst weitgehend wieder kompensiert werden musste. Die erfindungsgemäße Lösung macht diese Prozedur nunmehr überflüssig. Bezugszeichenliste 1 Kran

2 Unterwagen

3 Oberwagen

4 Recheneinrichtung

5 Ausleger

6 Mast

7 Hubseil

8 Seilabspannung

9 Last

10 Gegengewicht .

11 Kraftmesseinrichtung

12 Winkelmesseinrichtung

13 Signalleitung

14 Sehnenverlauf

15 Tangentenverlauf

16 Seilangriffspunkt Ausleger

17 Seilangriffspunkt Mast


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur indirekten Ermittlung der Größe einer an einen Ausleger eines Krans angehängten Last, dessen Neigung insgesamt oder in einem wippbaren oberen Teilstück des Auslegers über eine flexible Abspannung veränderbar ist, die zwischen dem oberen Ende des Auslegers oder dessen wippbaren Teilstücks und dem oberen Ende einer Abspannstütze verläuft, wobei ferner die Zugkraft in der Abspannung gemessen und der erhaltene Messwert zur rechnerischen Bestimmung der Lastgröße unter Berücksichtigung der Winkelstellung des Auslegers bzw. dessen wippbaren Teilstücks und einer die Richtung der Abspannung zumindest annähernd kennzeichnenden Information genutzt wird, dadurch gekennzeichnet

    dass die tatsächliche Richtung (Tangentenverlauf) der Abspannung im Angriffspunkt der Abspannung am oberen Ende des Auslegers bzw. dessen wippbaren Teilstücks ermittelt wird

    entweder direkt durch Messung

    oder indirekt durch Berechnung unter Berücksichtigung des Längengewichts der Abspannung und der gemessenen Zugkraft in der Abspannung sowie der relativen geometrischen Lage der Angriffspunkte der Abspannung am Ausleger bzw. dessen wippbarem Teilstück und an der Abspannstütze zueinander und

    dass die ermittelte Information über die tatsächliche Richtung der Abspannung zur rechnerischen Bestimmung der Last genutzt wird.
  2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Kraftmesseinrichtung (11) zur Bestimmung der Zugkraft in der Abspannung (8) und mit einer signaltechnisch mit der Kraftmesseinrichtung (11) verbundenen Recheneinrichtung (4), wobei die Recheneinrichtung (4) über ein Softwareprogramm zur rechnerischen Bestimmung der Größe der Last (9) unter Berücksichtigung der Winkelstellung des Auslegers (5) oder eines wippbaren oberen Teilstücks des Auslegers (5) und einer die Richtung der Abspannung (8) in deren der Abspannstütze zugeordneten Angriffspunkt (16) zumindest annähernd kennzeichnenden Information verfügt, dadurch gekennzeichnet,

    dass entweder eine Winkelmesseinrichtung (12) zur Bestimmung der tatsächlichen Richtung der Abspannung (8) in deren dem Ausleger (5) bzw. dessen wippbarem Teilstück zugeordneten Angriffspunkt (16) vorgesehen ist, die signaltechnisch mit der Recheneinrichtung (4) verbundenen ist

    oder die Recheneinrichtung (4) mit einem Softwareprogrammteil ausgestattet ist, der die tatsächliche Richtung der Abspannung (8) in deren dem Ausleger (5) zugeordneten Angriffspunkt (16) berechnet unter Berücksichtigung des Längengewichts der Abspannung (8) und der gemessenen Zugkraft in der Abspannung (8) sowie der relativen geometrischen Lage der Angriffspunkte (16, 17) der Abspannung (8) am Ausleger (5) bzw. dessen wippbarem Teilstück und an der Abspannstütze zueinander.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmesseinrichtung (11) eine Kraftmessdose ist.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmesseinrichtung (11) im unmittelbaren Nahbereich des dem Ausleger (5) bzw. dessen wippbarem Teilstück zugeordneten Angriffspunkts (16) der Abspannung (8) angeordnet ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelmesseinrichtung (12) in die Kraftmesseinrichtung (11) körperlich integriert ist.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abspannstütze als Mast (6) mit oder ohne ein angehängtes Gegengewicht (10) ausgebildet ist.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abspannstütze als auf dem Rücken des Auslegers (5) angeordnete Wippstütze ausgebildet ist.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abspannstütze als auf einem Oberwagen (3) des Krans (1) angeordneter Abspannbock ausgebildet ist.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abspannung als Seilabspannung (8) ausgebildet ist.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abspannung aus Kettengliedern und/oder aneinander gehängten Abspannstangen gebildet ist.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com