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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Überwachung eines Kranwippwerkes sowie einen Kran mit einer derartigen Vorrichtung.
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Ein Kran, dessen Ausleger um eine horizontale Wippachse wippbar ist, besitzt in der Regel ein am Oberwagen montiertes Wippwerk zur Ausführung einer Wippbewegung des Kranauslegers um eine horizontal liegende Wippachse. Neben der bekannten technischen Umsetzung des Wippwerks mittels Wippwinde und Seilzug besteht ferner die Möglichkeit, die Wippbewegung des Auslegers durch ein hydraulisches Wippsystem zu erzeugen.
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Das hydraulische System des Wippwerks besteht aus mindestens einem hydraulischen Wippzylinder, dessen Relativbewegung zwischen Kolben- und Zylinderkörper die Wippbewegung des Auslegers veranlaßt. Um die Kransicherheit, insbesondere die Betriebssicherheit des Auslegersystems des Krans, zu gewährleisten, muß das hydraulische Wippsystem in regelmäßigen Abständen auf Leckstellen bzw. sonstige Fehlerquellen hin überprüft und gewartet werden. Bisher wurden die Untersuchungen des Wippwerks von einem dafür ausgebildeten Fachmann ausgeführt, der die wesentlichen Komponenten des Wippwerks auf ihre Funktionsfähigkeit überprüft.
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Die
EP 0 985 629 A1 beschreibt einen Kran mit einem hydraulisch betätigbaren Auslegersystem. Das Auslegersystem umfasst einen Wippzylinder in dessen Kolben bzw. Ringflächenbereich jeweils ein Druckaufnehmer angeordnet ist. Aus den gemessenen Druckwerten wird unter Berücksichtigung der Kolben- bzw. Stangenfläche die resultierende Hubkraft errechnet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, dem Fachmann einen Lösungsweg aufzuzeigen, der die automatische Überwachung bzw. Überprüfung des hydraulischen Wippwerks in einem wippbaren Kranauslegersystem erlaubt.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Überwachung eines Kranwippwerkes auf mögliche Leckagen gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren zur Erkennung von Leckagen nach den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Demnach wird eine Vorrichtung zur Überwachung eines Kranwippwerkes aufgezeigt, wobei das Wippwerk wenigstens zwei hydraulische Wippzylinder zur Ausführung einer Wippbewegung eines Kranauslegers umfasst. Erfindungsgemäß sind ein oder mehrere Überwachungsmittel in Form von Sensoren, insbesondere in Form von Drucksensoren, in oder an wenigstens zwei Wippzylindern angeordnet, die eine Überwachung der hydraulischen Funktion des Wippwerks ausführen. Die Sensoren erlauben eine stetige Kontrolle der hydraulischen Funktion und signalisieren unter gewissen Umständen auftretende Fehlfunktionen innerhalb des Hydrauliksystems. Beispielsweise können auftretende interne Leckagen im Zylinderkörper, insbesondere zwischen Kolbenfläche und Ringfläche des Zylinderkörpers, entdeckt und diagnostiziert werden. Die Sensoren kontrollieren bevorzugt definierte Betriebsparameter innerhalb des Hydrauliksystems des Wippwerks.
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Die Vorrichtung sieht eine Empfangs- und Steuereinheit mit einer implementierten Logik zur Überwachung des Wippwerks mittels der erfaßten Sensordaten vor. Zudem weist die Logik ein Mittel zur Berechnung der Differenz zwischen zwei oder mehreren Sensorwerten auf.
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Die Wippzylinder sind bevorzugt in an sich bekannter Weise als Differentialzylinder ausgeführt. Primär ermöglicht die Verwendung der Drucksensoren die Erfassung des hydraulischen Drucks im Zylinderkörper und folglich die Erkennung von internen Leckagen im Zylinderkörper, insbesondere zwischen Kolbenfläche und Ringfläche. Hierzu ist vorteilhafterweise wenigstens ein Sensor pro Wippzylinder derart angeordnet, so dass der hydraulische Druck auf die Kolbenfläche des Wippzylinders meßbar ist. Ein hydraulisches Wippwerk mit mindestens zwei parallel zueinander angeordneten baugleichen hydraulischen Wippzylindern weist unter normalen Betriebsbedingungen identische Druckverhältnisse an den Kolbenflächen der Wippzylinder auf, falls keine Wippbewegung des Auslegersystems ausgeführt wird. Die Anordnung wenigstens eines Sensors pro Wippzylinder ermöglicht die Feststellung der Druckdifferenz der anliegenden hydraulischen Drücke im Kolbenflächenbereich der Wippzylinder. Eine zu große Abweichung legt eine Fehlfunktion innerhalb des Wippzylinders nahe.
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Denkbar ist es auch, dass wenigstens ein Sensor derart angeordnet ist, so dass der hydraulische Druck im Bereich der Kolbenstange wenigstens eines Wippzylinders meßbar ist. Die Druckmessung im Bereich der Kolbenstange wenigstens eines Wippzylinders dient zur Erkennung möglicher Undichtigkeiten im Dichtungspaket am Zylinderkörperkopf, insbesondere im Aus- und Eintrittsbereich der Kolbenstange in den Zylinderkörper. Da die jeweiligen Druckbereiche um die Kolbenstange, d. h. die Ringflächen der Wippzylinder, im hydraulischen System bevorzugt miteinander gekoppelt sind, ist zweckmäßig ein einziger Sensor für alle Wippzylinder ausreichend. Selbstverständlich kann dennoch pro Wippzylinder jeweils ein Sensor zur Druckmessung im Ringflächenbereich innerhalb des Zylinderkörpers angeordnet sein.
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Zur Auswertung der erfaßten Meßdaten ist bevorzugt wenigstens ein Kommunikationsmittel vorgesehen, das die einzelnen Meßwerte der verwendeten Sensoren sammelt und an die lokale und/oder zentrale Empfangs- und/oder Steuereinheit weiterleitet. Denkbar ist es, dass das Kommunikationsmittel eine erste Fehleranalyse durchführt und gegebenenfalls ein Anzeigemittel zur Signalisierung eines auftretenden Fehlers aufweist. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass das Kommunikationsmittel lediglich zur Weiterleitung der Meßdaten an eine zentrale Steuereinheit dient. Beispielsweise ist das Kommunikationsmittel des Wippwerks an ein zentrales Bus-System eines Krans koppelbar.
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Die vorliegende Erfindung betrifft des weiteren einen Kran mit einem wippbaren Ausleger sowie mit einer Vorrichtung nach einer der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen.
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Der erfindungsgemäße Kran sieht eine Kransteuerung mit einer implementierten Logik zur Überwachung des Wippwerks mittels der erfaßten Sensordaten vor. Die Sensorwerte, insbesondere die den hydraulischen Druck innerhalb der Wippzylinder charakterisierenden Meßwerte, sind mit Hilfe des Kommunikationsmittels des Wippwerks an die Kransteuerung weiterleitbar und auf Grundlage der implementierten Logik analysierbar.
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In vorteilhafter Weise sieht die Logik der Kransteuerung Mittel zum Vergleich eines oder mehrerer Sensorwerte des Wippwerks mit einem oder verschiedenen Referenzwerten vor. Die Referenzwerte sind vorteilhafterweise in der Steuerung hinterlegt und charakterisieren die ordnungsgemäßen Betriebsparameter des Wippwerks. Durch das Vergleichsmittel der Kransteuerungslogik sind Abweichungen zwischen den erfaßten Meßwerten und den Regelbetriebswerten ermittelbar, wobei zusätzlich eine Fehlerdiagnose zur Fehlerlokalisierung anstellbar ist.
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Weiterhin erfindungsgemäß weist die Kransteuerungslogik ein Mittel zur Berechnung der Differenz zwischen zwei oder mehreren Sensorwerten auf. Hierdurch sind Differenzen der Druckwerte im Bereich der Kolbenflächen der Wippzylinder ermittelbar. Die berechnete Differenz lässt sich bevorzugt durch das Vergleichsmittel mit einem abgelegten Referenzwert abgleichen. Unter- oder überschreitet die Abweichung des Differenzwerts bzw. Meßwerts vom Referenzwert einen tolerierbaren Bereich, so erfolgt eine Fehlerdiagnose und weiter können im Anschluß gezielte Maßnahmen durch die Kransteuerung ergriffen werden.
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Zur Darstellung der Überwachungsfunktion des Wippwerks weist der Kran zweckmäßig wenigstens ein Anzeigemittel auf. Dieses dient beispielsweise zur Darstellung der erfaßten Sensormesswerte des Wippwerks bzw. zur Ausgabe gegebenenfalls generierter Fehlermeldungen und/oder Statusmeldungen der Kransteuerungslogik. Eine Speicherung der erfaßten Meßwerte bzw. der Analyseergebnisse zur späteren Auswertung ist ebenso möglich.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des nachfolgenden Ausführungsbeispiels und der dazugehörigen Zeichnung erläutert.
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Die einzige Figur zeigt die Hydraulikschaltung für ein mögliches Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Krans mit hydraulischem Wippwerk. Das hydraulische Wippwerk besteht aus den baugleichen Wippzylindern 10, 20, die im hydraulischen Kreislauf parallel zueinander geschaltet sind. Zur Einstellung des Hydraulikdrucks, insbesondere im Bereich der Kolbenflächen 11, 21 der Wippzylinder 10, 20, dient die Hydraulikpumpe 1, die über die Ventilanordnung 2 mit den Wippzylindern 10, 20 in Verbindung steht. Eine Druckänderung im Hydraulikkreislauf mittels der Pumpe 1 verändert die auf die Kolbenflächen 11, 21 der Wippzylinder 10, 20 angreifende Kraft, wodurch eine Wippbewegung des Kranauslegers um seine horizontale Wippachse erzeugt wird.
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Zur Messung des hydraulischen Drucks auf die Kolbenflächen 11, 21 der Wippzylinder 10, 20 ist jeweils ein Drucksensor 30, 40 pro Wippzylinder 10, 20 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel der Figur erfaßt der Drucksensor 30 die angreifende hydraulischen Druckkraft auf die Kolbenfläche 11 des Wippzylinders 10 und der Drucksensor 40 die Druckkraft auf die Kolbenfläche 21 des Wippzylinders 20. Der anliegende Druck im Bereich der Ringflächen 12, 22 der Wippzylinder 10, 20 wird durch den einzigen Drucksensor 50 erfaßt. Da die Ringflächen 12, 22 der Wippzylinder 10, 20 im Hydraulikkreislauf miteinander gekoppelt sind, ist die Verwendung eines einzigen Drucksensors 50 zur Messung des dort vorherrschenden hydraulischen Drucks ausreichend.
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Zur Auswertung der Messergebebnisse werden die Sensordaten der Drucksensoren 30, 40, 50 an eine nicht dargestellte Kransteuerung mittels des Kommunikationsmittels weitergeleitet. Zur Analyse der Daten bzw. zur Erstellung einer Fehlerdiagnose sieht die Kransteuerung eine für das Wippwerk implementierte Logik vor, die ein Vergleichsmittel aufweist. Die beiden Drucksensoren 30, 40 messen stetig den vorherrschenden Druck im Bereich der Kolbenflächen 11, 12 der Wippzylinder 10, 20 und übermitteln diese an das Vergleichsmittel der Kransteuerung. Dieses berechnet nach Erhalt der Daten die Meßdifferenz und gleicht den ermittelten Differenzwert mit einem in der Kransteuerung hinterlegten Referenzwert ab. Im Idealfall herrschen in den baugleichen Wippzylindern 10, 20 im Bereich der Kolbenfläche identische Druckverhältnisse solange das Wippwerk keine Wippbewegung ausführt. Der hinterlegte Referenzwert stellt eine tolerierbare Abweichung zwischen den Druckverhältnissen der beiden Wippzylinder 10, 20 dar. Überschreitet die berechnete Differenz den hinterlegten Referenzwert, so wird durch die Logik der Kransteuerung ein Fehlverhalten innerhalb des Wippwerks erkannt und gegebenenfalls über ein Anzeigemittel ausgegeben. Die zu hohe Abweichung der Druckdifferenz lässt entweder auf ein Fehlverhalten des Absperrventils oder auf ein Leck in der Abdichtung zwischen Kolben und Ringfläche in einem der Wippzylinder 10, 20 schließen. Die durch die Kransteuerung generierte Fehlermeldung kann über ein Anzeigemittel ausgegeben werden bzw. alternativ oder zusätzlich in einem dafür vorgesehenen Speicher der Kransteuerung als Fehlerprotokoll abgelegt werden. Ferner wird der Kranführer durch die angezeigte Fehlermeldung aufgefordert, die angehängte Last abzusichern bzw. abzusetzen und den Kranbetrieb zur Fehlerbehebung einzustellen.
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Anhand der Meßwerte des Drucksensors 50 lässt sich eine mögliche undichte Stelle im Dichtungspaket am Zylinderkörperkopf, insbesondere im Ein- und Ausfahrbereich der Kolbenstange der Wippzylinder 10, 20, entdecken. Der erfaßte Meßwert des Drucksensors 50 wird ebenfalls an die Kransteuerung weitergeleitet und durch das Vergleichsmittel mit einem abgelegten Referenzwert verglichen. Unterschreitet der gemessene Druck des Drucksensors 50 den entsprechenden Referenzwert, wird eine Leckage im Dichtungspaket des Zylinderkopfes eines der Wippzylinder 10, 20 diagnostiziert. Als Konsequenz generiert die Kransteuerung ebenfalls eine Fehlermeldung, die über das Anzeigemittel der Kransteuerung ausgegeben wird. Unter gewissen Umständen löst die Fehlererkennung gezielte Steuerungsmaßnahmen der Kransteuerung aus.
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Die vorliegende Erfindung erlaubt erstmalig eine automatische und kontinuierliche Überwachung des hydraulischen Wippwerks. Durch die nachträgliche Anbringung des Sensorsystems und die entsprechende Programmierung der Kransteuerung können bestehende Krane besonders einfach nachgerüstet werden. Die Logik der Kransteuerung erlaubt zudem eine zuverlässige Fehlererkennung sowie Fehlerdiagnose im Wippwerk, wodurch besonders schnell automatisch oder manuell geeignete Maßnahmen zur Fehlerbeseitigung ergriffen werden können. Dies führt zu einer maßgeblichen Steigerung der Betriebsicherheit bei Kranen mit wippbaren Auslegersystemen.
