DE10115312A1 - Verfahren zur Steuerung von Kranbewegungen sowie Kran - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von Kranbewegungen eines Krans, wobei ein Lastmoment (M) ermittelt wird und eine Überlastungssicherung vorgesehen ist, um zu verhindern, daß das Lastmoment (M) eine vorbestimmte Lastmomentgrenze (M¶max¶) übersteigt. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird in einem Bereich (40) der Annäherung des Lastmoments (M) an die Lastmomentgrenze (M¶max¶) die Geschwindigkeit (v) und/oder Beschleunigung wenigstens einer der Kranbewegungen durch eine Bewegungsgrenze (v¶max¶) beschränkt, die in vorbestimmter Weise und im wesentlichen stufenlos von der Abweichung des Lastmoments (M) von der Lastmomentgrenze (M¶max¶) abhängt. DOLLAR A Damit ist es möglich, eine in der Nähe der Lastmomentgrenze (M¶max¶) erforderliche Reduzierung des Bewegungsausmaßes (Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung) von lastmomenterhöhenden Kranbewegungen in einfacher Weise zu berücksichtigen. Die Beschränkung des Bewegungsausmaßes wird dabei durch eine Bewegungsgrenze definiert, die in vorbestimmter Weise und im wesentlichen stufenlos von der Abweichung des Lastmoments (M) von der Lastmomentgrenze (M¶max¶) abhängt, so daß die Beschränkung nicht unnötig groß und insbesondere optimal vorgesehen werden kann. Gemäß der Erfindung kann ein Umschalten, sei es manuell oder automatisch, auf eine spezielle Überlast-Feinfahrstufe entfallen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von Kranbewegungen eines Krans, insbesondere Turmkrans, wobei ein Lastmoment ermittelt wird und eine Überlastungssicherung vorgesehen ist, um zu verhindern, daß das Lastmoment eine vorbestimmte Lastmomentgrenze übersteigt. Ferner betrifft die Erfindung einen entsprechenden Kran. Derartige Verfahren und Krane sind bekannt.

Die Überlastungssicherung eines Krans verhindert, daß der Kran höher als zulässig belastet werden kann. Grenzen der Belastbarkeit sind durch die Krankonstruktion vorgegeben und dürfen betriebsmäßig nicht überschritten werden, um Schäden an der Krankonstruktion und Unfälle (z. B. ein Kippen des Krans) auszuschließen. Eine Überlastungssicherung kann als Hublastbegrenzung und/oder Lastmomentbegrenzung vorgesehen sein. Bei Erreichen einer vorbestimmten Belastungsgrenze werden zumindest belastungserhöhende Kranbewegungen durch Abschalten der betreffenden Antriebseinheiten verhindert.

Bei einem kippgefährdeten Kran wie einem Turmkran ist eine Lastmomentbegrenzung vor allem für vergleichsweise große Ausladungen von vorrangiger Bedeutung. Üblicherweise unterscheidet man bei ausladenden Kranen wie Turmkranen hinsichtlich der Ausladung einen inneren Traglastbereich, in welchem die Belastbarkeit durch eine Hublastgrenze bestimmt wird, und einen äußeren Ausladungsbereich, in welchem die Belastbarkeit durch eine Lastmomentgrenze bestimmt wird.

Eine zur Überlastungssicherung notwendige Ermittlung des auf den Kran wirkenden Lastmoments kann beispielsweise durch unmittelbare Messung einer elastischen Verformung von Kranabschnitten (z. B. mittels Biegerauten) erfolgen und/oder nach Messung der Hublast sowie der Ausladung berechnet werden als Produkt von Hublast und Ausladung.

Bei mobilen Kranen mit hydraulisch betätigtem Wippausleger (z. B. Ladekranen) wird das Lastmoment üblicherweise durch Messung des Wippausleger-Hydraulikdrucks ermittelt, der ein Maß für das Lastmoment ist.

Die Krankonstruktion muß nicht nur die statische Belastung einer ruhend an einem Lastaufnehmer (Kranhaken) hängenden Last aufnehmen können, sondern muß auch für die zusätzliche dynamische Belastung, wie sie sich beim Beschleunigen oder Abbremsen einer Last aufgrund von Trägheits­ kräften ergibt, bemessen sein. Maßgebend für die Bemessung war in der Vergangenheit die Norm DIN 15018, Teil 1, die künftig durch die Europäische Krannorm PR-EN 13001 Kransicherheit ersetzt wird. Nach diesen Normen werden die dynamischen Auswirkungen des Anhebens einer Last durch sogenannte Hublastbeiwerte berücksichtigt. Damit kommt zum Ausdruck, daß bei gegebener Dimensionierung einer Krankonstruktion die Last umso mehr vergrößert werden kann, je langsamer die Last bewegt wird. Dieses Prinzip wurde bei vielen Kranen ausgenutzt, um in einem sogenannten "Überlastbetrieb" in gewissen Grenzen Traglasten und/oder Traglastmomente zu erlauben, die größer als die für den Dauerbetrieb durch die Krankonstruktion festgelegte zulässige Belastung sein konnten. Dies jedoch nur nach Umschaltung auf eine besonders niedrige, für den Überlastbetrieb zulässige Kranbewegungsgeschwindigkeit.

Um auf eine im Überlastbetrieb erlaubte Geschwindigkeit zu wechseln, kann der Kranführer bei bekannten Turmdrehkranen üblicherweise eine als Feinfahrstufe bezeichnete Stellung am Meisterschalter des Krans per Knopfdruck aktivieren. Die Notwendigkeit, die Feinfahrstufe zu aktivieren, wird hierbei in der Regel bereits kurz vor Überschreitung des im Normalbetrieb zulässigen Lastmoments durch eine Warnleuchte signalisiert.

Bei mobilen Ladekranen mit hydraulisch betätigtem Wippausleger ist es bekannt, manuell ein Regelsystem zuzuschalten, wodurch sich das Hubmoment um ca. 13% erhöht und die Arbeitsgeschwindigkeit auf ca. 25% des Normaltempos reduziert wird. Bei anderen Ladekranen dieser Art ist es bekannt, bei Überschreiten einer Überlastungssicherung-Hub­ kapazitätsgrenze einen Überlastbetrieb zu aktivieren und zu signalisieren und die Steuerventil-Hydraulikölmenge stufenlos auf 20% einer Normalmenge zu reduzieren und gleichzeitig die Hubkapazitätsgrenze im ganzen Arbeitsbereich des Krans um 10% zu erhöhen.

Bei bekannten, einen Überlastbetrieb zulassenden Kranen sind also zwei Betriebsbereiche zu unterscheiden, zwischen denen bedarfsweise umgeschaltet wird, nämlich der Normalbetrieb und der Überlastbetrieb. Im Normalbetrieb kann der Kranführer mittels Bewegungssteuerbefehlen sämtliche Kranbewegungen uneingeschränkt vornehmen. Die im Normalbetrieb erreichbaren Geschwindigkeiten können als "Nenn­ geschwindigkeiten" bezeichnet werden, für die der Kran konzipiert ist. Wenn jedoch die Belastung über eine bestimmte "Nennbelastbarkeit" hinaus steigt, so können zumindest belastungserhöhende Kranbewegungen nur noch in einer Niedriggeschwindigkeits-Fahrstufe reduzierter Geschwindigkeit erfolgen (Überlastbetrieb).

Ein ähnlicher Kran ist auch aus der EP 0 849 213 A1 bekannt, wobei die Überlastungssicherung die Traglast ausladungsabhängig überwacht anhand einer Grenzlastkurve sowie einer erweiterten Grenzlastkurve, wobei diese Kurven ausladungsabhängige Grenzlasten definieren. Wenn die tatsächliche Traglast in einem Bereich zwischen diesen Grenzlastkurven liegt, ist nur ein eingeschränkter Kranbetrieb mit vorgegebener verringerter Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung möglich.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung von Kranbewegungen sowie einen Kran bereitzustellen, bei denen die durch die vorhandene Krankonstruktion begrenzte Belastbarkeit optimal ausgenutzt werden kann und gleichzeitig eine komfortable Bedienbarkeit gewährleistet werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. ein Kran nach Anspruch 7 vorge­ schlagen. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Bei der erfindungsgemäßen Steuerung wird in einem Bereich der Annäherung des Lastmoments an eine Lastmomentgrenze die Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung wenigstens einer der Kranbewegungen durch eine Bewegungsgrenze beschränkt, die in vorbestimmter Weise und im wesentlichen stufenlos von der Abweichung des Lastmoments von der Lastmomentgrenze abhängt. Damit ist es möglich, die Kranbewegungen in einer einzigen Betriebsweise zu steuern, bei der eine in der Nähe der Lastmomentgrenze erforderliche Reduzierung des Bewegungsausmaßes (Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung) von lastmomenterhöhenden Kranbewegungen bereits berücksichtigt ist. Der Begriff Beschleunigung kann im Sinne der Erfindung eine positive wie auch eine negative Beschleunigung (Verzögerung) sein. Die Beschränkung des Bewegungsausmaßes wird dabei durch eine Bewegungsgrenze definiert, die in vorbestimmter Weise und im wesentlichen stufenlos von der Abweichung des Lastmoments von der Lastmomentgrenze abhängt, so daß die Beschränkung nicht unnötig groß und insbesondere optimal vorgesehen werden kann. Insbesondere ist es möglich, bei vergleichsweise großer Abweichung des Lastmoments von der Lastmomentgrenze eine vergleichsweise geringfügige Bewegungsbeschränkung vorzusehen, die erst bei weiterer Annäherung an die Lastmomentgrenze wesentlich ansteigt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Bewegungsgrenze als gekrümmte Kurve vorgesehen, insbesondere mit einem Verlauf, der die durch die Bewegungsausmaßbeschränkung nutzbaren Lastmoment-Leis­ tungsreserven gemäß eingangs genannter Europäischer Norm im wesentlichen optimal nutzt. Gemäß der Erfindung kann ein Umschalten, sei es manuell oder automatisch, auf eine spezielle Feinfahrstufe entfallen. Im Hinblick auf die Bedeutung der Hubdynamik bei einem Turmkran ist es bevorzugt, das Verfahren hier wenigstens für eine Hubwerkbewegung einzusetzen.

Die Lastmomentgrenze, definiert als das Produkt von Last und Ausladung, kann unmittelbar gemessen und/oder aus Meßgrößen wie der Last und der Ausladung berechnet werden. Hierbei kann es sich um die effekte Größe der am Haken hängenden Nutzlast und die effektive Ausladung handeln. Die Lastmomentgrenze kann aber auch in Werten des Gesamtlastmoments definiert sein, bei welchen die Totlasten des Krans wie z. B. das Gewicht der Hakenflasche und des Seils mit berücksichtigt sind.

Eine im wesentlichen stufenlose Abhängigkeit der Bewegungsgrenze kann beispielsweise durch eine Vielzahl von kleineren Stufen im lastmomentabhängigen Verlauf der Bewegungsgrenze realisiert sein. Alternativ oder zusätzlich kann der lastmomentabhängige Verlauf der Bewegungsgrenze wenigstens einen stetigen Abschnitt aufweisen, in dessen Bereich die Bewegungsgrenze bei Annäherung an die Lastmomentgrenze monoton fällt. Im Hinblick auf eine optimale Ausnutzung der durch die Krankonstruktion vorgegebenen Belastbarkeit ist ein streng monotones Fallen den Bewegungsgrenze bevorzugt.

Es kann vorgesehen sein, daß die Steuerung abhängig von Bewegungs­ steuerbefehlen erfolgt, wobei die tatsächliche Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung der beschränkten Kranbewegung gegenüber der den Bewegungssteuerbefehlen entsprechenden Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung reduziert wird durch Änderung der Abhängigkeit dieser Kranbewegung von den Steuerbefehlen. Beispielsweise können vom Kranführer gegebene Bewegungssteuerbefehle im Annäherungsbereich des Lastmoments entsprechend korrigiert werden, bevor diese Befehle an die betreffenden Antriebseinheiten weitergegeben werden. Diese Steuerungsalternative gewährleistet eine besonders ruckfreie und damit höchst komfortable Annäherung an die Lastmomentgrenze, nutzt jedoch die Kranbelastbarkeit nicht ganz optimal.

Um das Belastungspotential des Krans auch im Annäherungsbereich noch weiter auszuschöpfen, kann die Steuerung abhängig von Bewegungs­ steuerbefehlen erfolgen, wobei die tatsächliche Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung der Kranbewegung gleich der Bewegungsgrenze vorgesehen wird, wenn die den Bewegungssteuerbefehlen entsprechende Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung die Bewegungsgrenze übersteigt. Zu diesem Zweck kann beispielsweise das den Bewegungssteuerbefehlen entsprechende Bewegungsausmaß mit der Bewegungsgrenze verglichen werden und abhängig vom Ergebnis dieses Vergleichs entweder der vom Kranführer gegebene Bewegungssteuerbefehl oder ein der Bewegungs­ grenze entsprechender "fiktiver" Bewegungssteuerbefehl an die betreffende Antriebseinheit weitergegeben werden. Letzteres, wenn der gegebene Bewegungssteuerbefehl zu einem Bewegungsausmaß führen würde, welches die Bewegungsgrenze übersteigt.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Steuerung zwischen den genannten Alternativen umgeschaltet werden, bevorzugt durch eine Umschalteinrichtung im Bereich derjenigen Steuereinrichtungen, durch die die Bewegungssteuerbefehle gegeben werden (z. B. am Meisterschalter).

Für eine einfache Steuerung bei gleichzeitig guter Ausnutzung des Belastungspotentials ist es vorteilhaft, wenn die Bewegungsgrenze im wesentlichen linear von der Abweichung des Lastmoments von der Lastmomentgrenze abhängt. Bevorzugt hängt die Bewegungsgröße im Großteil des Annäherungsbereichs etwa linear von der Abweichung des Lastmoments von der Lastmomentgrenze ab. Als Verlauf der Bewegungs­ grenze können auch mehrere lineare Abschnitte mit unterschiedlicher Steigung oder gekrümmte Abschnitte vorgesehen sein.

Die Bewegungsgrenze kann bei der Annäherung an die Lastmomentgrenze unmittelbar abhängig von der Abweichung des momentan ermittelten Lastmoment von der Lastmomentgrenze vorgegeben werden. Da jedoch bei gegebener Last die Abweichung des ermittelten Lastmoments von der vorbestimmten Lastmomentgrenze einer Ausladungsänderung entspricht, kann die Bewegungsgrenze auch abhängig von der Annäherung der das ermittelten Lastmoment festlegenden Ausladung an eine der vorbestimmten Lastmomentgrenze entsprechende Ausladungsgrenze beschränkt werden.

In einer besonderen Ausführungsform ist der Verlauf der Bewegungsgrenze an der Lastmomentgrenze unstetig, so daß bei Erreichen der Lastmoment­ grenze das maximale Bewegungsausmaß nicht beliebig klein werden kann, sondern eine Reduzierung auf ein gewisses Mindestbewegungsausmaß erfolgt.

Abhängig von der speziellen Konstruktion des Krans können verschiedene Kranbewegungen verschiedene dynamische Beiträge zur Belastung des Krans liefern. Im Hinblick auf eine optimale Ausnutzung der Kran­ belastbarkeit ist es im Rahmen der Erfindung bevorzugt, wenn unabhängig voneinander mehrere Kranbewegungen in oben beschriebener Weise beschränkt werden, bevorzugt wenigstens ein Großteil der lastmoment­ erhöhenden Bewegungen (z. B. Katzfahrt nach außen und Hubwerk-An­ heben), insbesondere sämtliche lastmomenterhöhenden Bewegungen. Es ist im Rahmen der Erfindung nicht ausgeschlossen, einige der Bewegungen in an sich bekannter Weise zu beschränken, z. B. durch einfache Abschaltung.

Weiter bevorzugt ist, daß die jeweiligen Verläufe der Bewegungsgrenzen an die Belastungsgegebenheiten der einzelnen Bewegungen angepaßt sind. Dies bedeutet, daß die Bewegungsgrenzen für die verschiedenen Kranbewegungen unterschiedliche Verläufe aufweisen können und/oder auf unterschiedlichen Lastmomentgrenzen basieren.

In einer speziellen Ausführungsform ist jedoch vorgesehen, daß die jeweiligen für diese Beschränkungen vorgesehenen Lastmomentgrenzen wenigstens annähernd gleich sind. Durch diese Maßnahme einer gemeinsamen Lastmomentgrenze wird das Belastungspotential möglicher­ weise nicht ganz optimal ausgenutzt. Diese Ausführung bietet jedoch den Vorteil, daß der Kranführer bei Annäherung an die Belastungsgrenzen nicht durch ein sukzessives "Einfrieren" von immer mehr Kranbewegungen überrascht wird. Vielmehr ist es mit dieser Ausführungsform möglich, daß mittels einer gemeinsamen Lastmomentgrenze für einen Großteil der Kranbewegungen, insbesondere sämtlicher Kranbewegungen, diese Kranbewegungen in ihrer Gesamtheit "bis zuletzt" (bis zum Erreichen der gemeinsamen Lastmomentgrenze) bedient werden können, so daß der Kran auch unmittelbar vor Erreichen der Lastmomentgrenze seine volle Bewegungsfunktionalität behält.

Eine bevorzugte Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Steuerung von Kranbewegungen eines Turmkrans, insbesondere Turmdrehkrans, bei dem die Ausladung durch eine an einem Ausleger verfahrbare Laufkatze variiert werden kann und bei dem sich unter der Laufkatze ein Lastaufnehmer befindet, der mittels eines Hubwerks vertikal bewegt werden kann. Bei einem solchen Kran werden vorzugsweise Bewegungen betreffend das Hubwerk und/oder das Katzfahrwerk begrenzt, beispielsweise zumindest die lastmomenterhöhenden Richtungen der betreffenden Geschwindigkeiten bzw. Beschleunigungen. Es versteht sich, dass die Erfindung auch bei anderen Krantypen mit veränderbarer Ausladung, wie z. B. Wippkranen einsetzbar ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden sowohl die Bewegungen des Hubwerks als auch des Katzfahrwerks beschränkt, wobei die für diese Beschränkungen vorgesehenen Lastmomentgrenzen etwa gleich sind.

Im Rahmen der Erfindung ist es nicht ausgeschlossen, daß die Kran­ bewegungen im Sinne einer zeitlichen Glättung gedämpft ausgeführt werden. Diese Maßnahme trägt dazu bei, das Ausmaß eines Pendelns der Last nach einer Beschleunigung zu verringern.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren nach Anspruch 7 bzw. ein Kran nach Anspruch 8 vorgeschlagen, wobei dieser Aspekt alternativ oder zusätzlich zu den oben bereits beschriebenen Gestaltungen vorgesehen sein kann.

Gemäß diesem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Ausladung des Krans ermittelt und die Lastmomentgrenze abhängig von der Ausladung vorbestimmt. Auch damit kann die durch die vorhandene Konstruktion begrenzte Belastbarkeit optimal ausgenutzt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lastmomentgrenze im Bereich der maximalen Ausladung größer, bevorzugt um wenigstens 7% als im Bereich minimaler Ausladung. Dabei kann vorgesehen sein, daß die der minimalen Ausladung entsprechende Lastmomentgrenze bis zum Erreichen von etwa einem Drittel der maximalen Ausladung im wesentlichen konstant bleibt und dann mit steigender Ausladung ansteigt. Dieser Anstieg ist im einfachsten Fall etwa linear vorgesehen.

Der zweite Aspekt der Erfindung ist bei beliebigen ausladenden Kranen bzw. auch Portalkranen einzusetzen, insbesondere vorteilhaft einzusetzen bei Turmkranen in Modulbauweise wie zerlegbaren Turmdrehkranen (z. B. Baukranen). Bei derartigen Modul-Kranen ist es günstig, wenn z. B. Module zur Verlängerung eines Auslegers flexibel für die Krankonstruktion genutzt werden können, z. B. an verschiedenen Stellen des Auslegers eingebaut werden können, insbesondere im wesentlichen baugleich sind. Die dadurch bedingte Gleichmäßigkeit der lokalen Festigkeit der Auslegerkonstruktion über deren gesamte Länge führt dazu, daß im Bereich kleinerer Ausladungen eine niedrigere Lastmomentbelastbarkeit vorliegt als bei größeren Ausladungen. Ohne zusätzliche Verstärkungen der Ausleger­ konstruktion im turmnahen Bereich mußte daher bei früheren Überlastungs­ sicherungen für die gesamte Auslegererstreckung die minimale Lastmomentgrenze zugrunde gelegt werden. Auch hier kann die Lastmomentgrenze als effektive bzw. Nutzlastmomentgrenze oder als eine auch Totlasten berücksichtigende Gesamtlastmomentgrenze definiert sein. Gemäß der Erfindung kann hingegen zur optimalen Ausnutzung des über die Auslegererstreckung variierenden Belastungspotentials für jede Ausladung eine optimierte (maximierte) Lastmomentgrenze verwendet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 einen Turmdrehkran, bei dem die Erfindung eingesetzt wird,

Fig. 2 in Ausführungsbeispiel des Zusammenhangs zwischen einer Bewegungsgrenze und einem ermittelten Lastmoment des Krans nach Fig. 1,

Fig. 3 und 4 zwei Ausführungsbeispiele des Zusammenhangs zwischen einer Bewegungsgrenze und einem ermittelten Lastmoment in unmittelbarer Nähe einer Lastmomentgrenze, und

Fig. 5 drei der Fig. 2 entsprechende Darstellungen für verschiedene Ausladungen (oben) sowie eine Darstellung zur Erläuterung einer ausladungsabhängigen Lastmomentgrenze (unten).

In Fig. 1 ist ein insgesamt mit 10 bezeichneter Turmdrehkran dargestellt, bei dem verschiedene Kranbewegungsarten (Pfeile 12, 14, 16 und 18) durch Bewegungssteuerbefehle eines Kranführers von einer Kranführer­ kabine aus angesteuert werden können.

Der Kran 10 umfaßt eine auf Schienen in Richtung des Pfeils 18 verfahr­ bare Kranbasis 20, die mit einer Ballastmasse 22 gesichert ist und von der ausgehend sich ein Turm 24 nach oben erstreckt, der mittels eines Drehwerks um dessen Achse gedreht werden kann (Pfeil 16). Ein Ausleger 26 erstreckt sich von einem oberen Turmabschnitt ausgehend zur Seite. An diesem Ausleger 26 ist eine Laufkatze 28 in Richtung des Pfeils 14 verfahrbar angeordnet, deren Position die Ausladung a des Krans bestimmt.

In üblicher Weise wird die Laufkatze 28 gemäß den Bewegungssteuer­ befehlen mittels eines Katzfahrwerks über Katzfahrseile angetrieben. Ferner ist eine Lastaufnahme über eine Flaschenanordnung und ein 2-strängig oder 4-strängig geführtes Hubseil mit der Laufkatze 28 verbunden und in Richtung des Pfeils 12 über ein Hubwerk (Motor mit Seilwinde) zum Heben und Absenken der Last (vgl. Pfeil L) angetrieben.

Eine nicht dargestellte Lastmomentermittlungseinrichtung ermittelt das momentane, auf den Kran wirkende Lastmoment M. Dieses Moment M kann unmittelbar gemessen oder aus gemessener Traglast L und gemessener Ausladung a berechnet werden. Eine Bewegungssteuer­ einrichtung zum Steuern der Kranbewegungen 12, 14, 16, 18 ist mit einer Überlastungssicherung vorgesehen, um zu verhindern, daß das Lastmoment M eine vorbestimmte Lastmomentgrenze übersteigt. In einem inneren Traglastbereich wird hierbei lediglich die Traglast L überwacht.

Fig. 2 veranschaulicht, daß in einem Bereich 40 der Annäherung des Lastmoments M an eine Lastmomentgrenze M_max die bei Ansteuerung wenigstens einer der Kranbewegungen maximal zulässige Geschwindigkeit v_max als eine Bewegungsgrenze vorgesehen ist. Durch diese Bewegungs­ grenze v_max wird also die Geschwindigkeit der betreffenden Kran­ bewegungen nach oben hin beschränkt, so daß im Annäherungsbereich 40 der dynamische Beitrag zur Kranbelastung sicher kontrolliert wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind sowohl lastmomenterhöhende Katzfahrten als auch lastmomenterhöhende Vertikalbewegungen des Hubwerks in demselben Bereich 40 und mit demselben Verlauf der Bewegungsgrenze v_max beschränkt.

Die Bewegungssteuereinrichtung ist wahlweise in zwei Beschränkungsmodi betreibbar, die nachfolgend anhand von zwei beispielhaften Kurven 42, 44 der tatsächlichen Katzfahrgeschwindigkeit erläutert werden. Die beiden Kurven 42, 44 stellen jeweils eine Situation dar, bei der der Kranführer die Laufkatze in einer mittleren Geschwindigkeitsstufe nach außen fahren läßt und das somit ansteigende Lastmoment sich der Lastmomentgrenze nähert.

In einem ersten Beschränkungsmodus (vgl. Kurve 42) wird bei einer Annäherung des Lastmoments M an die Lastmomentgrenze M_max die Geschwindigkeit erst dann reduziert, nämlich durch die Geschwindigkeit v_max ersetzt, wenn der Verlauf der Geschwindigkeit auf die Maximal­ geschwindigkeitsgrenze v_max trifft.

Demgegenüber wird in einem zweiten Beschränkungsmodus (Kurve 44) die Geschwindigkeit über den gesamten Annäherungsbereich 40 mehr oder weniger reduziert. In Fig. 2 ist der Beginn des Annäherungsbereichs 40 mit M, bezeichnet. Sobald das Lastmoment M sich der Grenze M_max nähert, wird bei dieser Ausführungsform z. B. der vom Kranführer gegebene Bewegungssteuerbefehl zur Beschränkung der Bewegung mit einem Beschränkungsfaktor multipliziert (korrigiert) und erst dann an die betreffende Antriebseinheit weitergegeben, hier das Katzfahrwerk. Der lastmomentabhängige Verlauf eines solchen Korrekturfaktors entspricht dem in Fig. 2 dargestellten Verlauf der Maximalgeschwindigkeit v_max. Bei der letzteren Beschränkungsmethode handelt es sich um eine im wesentlichen proportionale Reduzierung der tatsächlichen Geschwindigkeit bei Annäherung an den Lastmomentwert M_max (Lastmomentgrenze). Eine proportionale Reduzierung läßt sich mit vergleichsweise geringem Aufwand bewerkstelligen.

Der im Annäherungsbereich 40 vorbestimmte und im wesentlichen stufenlose Verlauf der Bewegungsgrenze v_max gewährleistet, daß der Kran ohne irgendeine Umschaltung und ohne ruckartige Bewegungsausmaß­ sprünge vom Kranführer bis an die Grenzen seiner Belastbarkeit gesteuert werden kann. Der Kranführer hat dabei das Gefühl, einen Kran zu bedienen, bei dem kein eigener Überlastbereich vorgesehen ist, der eine besondere Aufmerksamkeit verlangt. Der Kranführer bemerkt bei Annäherung an eine Belastbarkeitsgrenze lediglich ein sanftes Absinken der maximal erzielbaren Bewegungsgeschwindigkeit ohne großes Rucken.

Die Bewegungsgrenze v_max kann, wie vorangegangen erläutert, abhängig von dem ermittelten Lastmoment M vorgegeben werden. Alternativ kann die Bewegungsgrenze v_max aber auch abhängig von der momentanen Ausladung festgelegt werden, da die Abweichung des ermittelten Lastmoments M von der vorbestimmten Lastmomentgrenze M_max einer Ausladungsdifferenz entspricht, die es ermöglicht, die Bewegungsgrenze v_max abhängig von einer Wegmessung festzulegen.

Im allgemeinen ist es für ein zügiges Arbeiten zweckmäßig, wenn der Verlauf der Bewegungsgrenze v_max am Ende eine Unstetigkeit besitzt, so daß an dieser Stelle eine gewisse "Kriechgeschwindigkeit" gefahren werden kann. Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen beispielhaft derartige Verläufe der Bewegungsgrenze v_max mit einer gestrichelt eingezeichneten Kriechgeschwindigkeit, die auch an der vorbestimmten Lastmomentgrenze M_max noch erzielt werden kann. Bevorzugt beträgt die Kriechgeschwin­ digkeit (bzw. Kriechbeschleunigung) maximal 10% des entsprechenden maximal (bei niedriger Belastung) erreichbaren Bewegungsausmaßes.

Fig. 5 veranschaulicht die Maßnahme, eine Lastmomentgrenze M_max abhängig von der Ausladung eines Krans vorzubestimmen. Zur Ermittlung der Ausladung können in an sich bekannter Weise z. B. Absolutgeber für die Katzposition eingesetzt werden.

Bei der in Fig. 5 unten dargestellten Abhängigkeit wird die Lastmoment­ grenze M_max in einem inneren Ausladungsbereich zu 110% und zur Auslegerspitze hin auf 120% einer "Normallastmomentgrenze" M₁ (100 %) erhöht. Dieser Wert M₁ stellt ein Lastmoment dar, bis zu dem die betreffende Kranbewegung mit voller, d. h. nicht beschränkter, Geschwindigkeit erfolgen kann, ohne den Kran zu überlasten.

In Fig. 5 mitte ist veranschaulicht, wie eine von der momentanen Ausladung a abhängige Lastmomentgrenze M_max vorteilhaft in Verbindung mit der oben beschriebenen Bewegungsausmaßbeschränkung eingesetzt werden kann. Dargestellt sind drei der Fig. 2 entsprechende Auftragungen der Bewegungsgrenze v_max über dem momentanen Lastmoment M unter Zugrundelegung des im unteren Bereich der Fig. 5 dargestellten Verlaufs der Werte M₁ und M_max.

Die Abhängigkeit der Lastmomentgrenze M_max von der Ausladung a erlaubt insbesondere bei aus einander ähnlichen Modulen zusammengesetzten Auslegern eine optimale Ausnutzung des Belastungspotentials. Solche Module können z. B. mit einheitlichem Querschnitt und damit einheitlicher Biegesteifigkeit oder sogar im wesentlichen baugleich vorgesehen sein.

Zumindest die für die beschränkten Bewegungen vorgesehenen Antriebs­ einheiten sind bevorzugt als in ihrer Drehzahl regelbare Wechselstrom­ motore ausgebildet. Mit derartigen Antrieben kann die sanfte Beschränkung der Geschwindigkeit im Annäherungsbereich besonders einfach realisiert werden durch Frequenzsteuerung eines Umrichters entsprechend dem gewünschten Bewegungsausmaß. Mit einem derartigen Elektroantrieb im Hubwerk kann bei entsprechender Dimensionierung und Untersetzung sogar die Traglast gehalten werden. Ein im Rahmen der Erfindung besonders bevorzugter Hubwerksantrieb ist in der DE 40 38 981 C2 beschrieben.

Claims (9)

1. Verfahren zur Steuerung von Kranbewegungen (12, 14, 16, 18) insbesondere einer Lasthubbewegung oder/und einer die Ausladung ändernden Bewegung eines Krans (10), insbesondere Turmkrans, wobei ein Lastmoment (M) ermittelt wird und eine Überlastungssicherung vorgesehen ist, um zu verhindern, daß das Lastmoment (M) eine vorbestimmte Lastmomentgrenze (M_max) übersteigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung derart vorgesehen ist, daß in einem Bereich (40) der Annäherung des Lastmoments (M) an die Lastmomentgrenze (M_max) die Geschwindigkeit (v) und/oder Beschleunigung wenigstens einer der Kranbewegungen (12, 14, 16, 18) durch eine Bewegungsgrenze (v_max) beschränkt wird, die in vorbestimmter Weise und im wesentlichen stufenlos von der Abweichung des Lastmoments (M) von der Lastmomentgrenze (M_max) abhängt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Steuerung abhängig von Bewegungssteuerbefehlen erfolgt, wobei die tatsächliche Geschwindigkeit (44) bzw. Beschleunigung der beschränkten Kranbewegung (12, 14, 16, 18) gegenüber der den Bewegungssteuerbefehlen entsprechenden Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung reduziert wird durch Änderung der Abhängigkeit dieser Kranbewegung (12, 14, 16, 18) von den Steuerbefehlen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Steuerung abhängig von Bewegungssteuerbefehlen erfolgt, wobei die tatsächliche Geschwindigkeit (42) bzw. Beschleunigung der Kranbewegung (12, 14, 16, 18) gleich der Bewegungsgrenze (v_max) vorgesehen wird, wenn die den Bewegungssteuerbefehlen entsprechende Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung die Bewegungsgrenze (v_max) übersteigt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Bewegungsgrenze (v_max) im wesentlichen linear von der Abweichung des Lastmoments (M) von der Lastmomentgrenze (M_max) abhängt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bewegungsgrenze (v_max) abhängig von der Annäherung der das ermittelte Lastmoment (M) festlegenden Ausladung (a) an eine der vorbestimmten Lastmomentgrenze (M_max) entsprechende Ausladungsgrenze beschränkt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei mehrere (12, 14) der Kranbewegungen (12, 14, 16, 18) beschränkt werden und die jeweiligen für diese Beschränkungen vorgesehenen Lastmoment­ grenzen (M_max) wenigstens annähernd gleich sind.

7. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Ausladung (a) des Krans (10) ermittelt wird und die Lastmomentgrenze (M_max) abhängig von der Ausladung (a) vorbestimmt wird.

8. Kran (10), insbesondere Turmkran, mit Mitteln zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7.

9. Kran (10) nach Anspruch 8, mit einer Lastmomentermittlungs­ einrichtung zum Ermitteln eines Lastmoments (M) und einer Bewegungssteuereinrichtung zum Steuern von Kranbewegungen (12, 14, 16, 18), wobei die Bewegungssteuereinrichtung mittels einer Überlastungssicherung verhindert, daß das Lastmoment (M) eine vorbestimmte Lastmomentgrenze (M_max) übersteigt, und die Bewegungssteuereinrichtung derart ausgebildet ist, daß in einem Bereich (40) der Annäherung des Lastmoments (M) an die Lastmomentgrenze (M_max) die Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung wenigstens einer der Kranbewegungen (12, 14, 16, 18) durch eine Bewegungsgrenze (v_max) beschränkt wird, die in vorbestimmter Weise und im wesentlichen stufenlos von der Abweichung des Lastmoments (M) von der Lastmomentgrenze (M_max) abhängt.