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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Schwenkkrans auf einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In diesem Zusammenhang ist es bekannt, mit verschiedenen Sicherheitsmitteln und Anordnungen zur Sicherung der Stabilität sowohl des Krans als auch des Fahrzeugs zu arbeiten, in der Weise, dass ein vorne am Fahrzeug montierter Kran durchaus einen langen teleskopischen Ausleger, der sich nach hinten über die Ladefläche erstreckt, aufweisen kann, während jedoch ein einfaches Nach-Außen-Schwenken des Auslegers mit einer bestimmten Belastung in eine Querlage zu einem Kippen des gesamten Fahrzeuges führen kann, wenn die Länge des Auslegers nicht zuvor auf ein bestimmtes Sicherheitsmaß verkürzt wurde. Entsprechend kann das Fahrzeug auch sehr instabil werden, wenn Arbeiten ausgeführt werden, bei denen der Ausleger des Krans nach vorne über die Fahrerkabine geschwenkt wird.
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Die bekannten Sicherheitssysteme basieren hauptsächlich auf Standardbeschränkungen, die im Hinblick auf die Betriebsmöglichkeiten der Kräne eingeführt wurden, d. h. mit Hinblick auf die maximal zulässigen Belastungen in unterschiedlichen Winkelstellungen des Kranauslegers. Die damit in Zusammenhang stehenden Sicherheitsfaktoren sind solche, die besonders auf einen möglichen unsachgemäßen Betrieb eines Krans abgestellt sind, was jedoch dazu führt, dass erfahrene und sachkundige Bediener das System einfach als unnötig einschränkend betrachten. Mit anderen Worten würden diese Bediener in der Lage sein, auf geeignetere Weise zu laden und zu entladen, wenn dies erlaubt wäre, ohne jedoch die Stabilität des Fahrzeugs ungebührlich zu gefährden. Z. B. ist es nicht notwendig, mit einer allgemeinen Einschränkung des Seitenlastmoments zu arbeiten, das, auch wenn es dazu führen kann, dass ein leeres Fahrzeug überkippt, jedoch vollständig akzeptabel ist, wenn der Bediener zuvor darauf geachtet hat, dass ein geeignetes Gewicht auf der gegenüberliegenden Seite der Fahrzeugfläche plaziert ist.
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Aus der
DE 23 55 523 A1 ist eine elektronische Warn- und Sicherheitsvorrichtung an mobilen Krananlagen, Baggern und dergleichen bekannt, die Beschränkungsmittel aufweist, die die Belastung eines Krans, den Stellungswinkel des Krans sowie die Neigung quer zur Längsrichtung erfassen. Damit soll eine Verlagerung des Schwerpunktes längs- und quer zur Fahrzeugachse bei hartem und schrägem Untergrund möglich sein, wobei auch der Einfluss des Lastmoments und der Einfluss des Auslegewinkels berücksichtigt wird. Bei Erreichen eines zulässigen Grenzwerts soll ein Warnsignal abgegeben werden und, wenn der Kran nicht umgesteuert wird, soll ein Elektroventil den Pumpendruck bzw. eine Kupplung abschalten, so dass ein gefahrbringender Grenzwert nicht überschritten werden kann.
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Der technische Aufbau dieser bekannten Lösung zur Erfassung und Auswertung mehrerer Parameter ist relativ aufwändig.
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Die
EP 0 675 069 A1 zeigt einen Drehkran, der diverse Messeinrichtungen zur Erfassung der Querneigung, des Schwenkwinkels und weitere Arbeitszustände des Drehkrans erfasst, jedoch ist auch diese Ausbildung relativ kompliziert aufgebaut. Offenbar benötigt das dort angegeben sehr steife Schienenfahrzeug eine hohe Zahl von Sensoren.
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Der Gegenstand der
US 3 848 750 A betrifft einen Neigungswertmesser, der mehrere Stufen zur Feststellung eines Neigungswertes zu erfassen ermöglicht.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur einfachen und unmittelbaren Erfassung der Stabilität eines Fahrzeugs bis zu dem Punkt anzugeben, an dem die Stabilität des Fahrzeugs sich in den gefährlichen Bereich bewegt.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildende Merkmale sind im Unteranspruch 2 sowie dem Vorrichtungsanspruch 3 angegeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren findet Einsatz bei einem Schwenkkran, der auf einem Fahrzeug angeordnet ist, und enthält ein Chassis, eine Kransäule, einen inneren Kranausleger und einen äußeren Kranausleger, einen Neigungsmesser, mit dessen Hilfe die Neigung des Fahrzeugs im Betrieb erfasst werden kann sowie einen Druckzylinder mit einem Drucksensor, mit dessen Hilfe die Belastung des Krans ermittelt werden kann. Der Neigungsmesser ist mit einer Steuereinheit verbunden, die den Betrieb des Schwenkkrans steuert und den Betrieb abbricht, wenn ein Stabilitätsrisiko erreicht ist.
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Erfindungsgemäß wird nach dem Aufstellen des Fahrzeugs in eine Arbeitsstellung zunächst der Neigungsmesser in Bezug auf das Fahrzeug in eine Nullstellung versetzt, wobei der Kran nicht oder nur wenig belastet ist.
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Während des Betriebs des Krans wird die Neigung des Fahrzeugs erfasst und festgestellt, ob der Betrieb des Krans innerhalb eines kritischen Winkels in Bezug auf die Nullstellung erfolgt. Wenn der kritische Winkel erreicht ist, wird über eine Steuereinheit ein Steuermittel betätigt. Die Neigung wird sowohl in Längs- als auch in Querrichtung des Fahrzeugs erfasst.
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Die Steuereinheit ist so ausgebildet, dass sie kontinuierlich die Nullstellung im Hinblick auf eine während des Betriebs erfasste geringste Last einstellt.
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Die vorliegende Erfindung basiert auf der Betrachtung, dass es möglich ist, eine direktere Feststellung zu treffen, wann und bis zu welchem Maß die Stabilität des Fahrzeugs sich tatsächlich im gefährlichen Bereich befindet, so dass ein Erfassungsmittel in Betrieb gesetzt werden kann – möglicherweise nach Signalisierung eines Alarms –, um das notwendige und bereits bekannte Blockiermittel zu aktivieren, um Kranbewegungen zu verhindern, die das Risiko erhöhen. Eine solche Anordnung würde alle Parteien zufriedenstellen, indem ein kompetenter Bediener voraussichtlich noch kompetenter werden kann, während der weniger Kompetente mit einer Expertenunterstützung dahingehend versehen wird, dass ein unsachgemäßer Kranbetrieb verhindert wird.
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Eine solche Feststellung kann im Prinzip auf einfache Weise erreicht werden, d. h. durch Vorsehen eines Neigungsmessers am Fahrzeug, welcher auf Null gesetzt wird, nachdem das Fahrzeug an der Arbeitsstelle geparkt ist. Danach wird bei der Arbeit mit dem Kran sichergestellt, dass das Fahrzeug nicht über einen vorgeschriebenen kritischen Kippwinkel aus der Nullstellung geneigt oder gekippt wird bzw. in Längsrichtung nach vorne und möglicherweise nach rückwärts und zu den entsprechenden Seiten. Die relevanten zulässigen kritischen Kippwinkel können speziell dadurch ausgedrückt werden, ob ein Fahrzeug nun tatsächlich nahe am Kippen, aber entsprechend noch stabil ist.
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Z. B. ist es bekannt, dass die Fläche vor der Fahrerkabine ein empfindlicherer Bereich im Zusammenhang mit vorn montierten Kränen ist. Wenn Güter geladen werden, kann es ganz entscheidend sein, dass der Bediener zunächst halbschwere Güter am rückwärtigen Ende der Fahrzeugfläche anordnet, so dass diese Belastungen die Stabilisierung des Fahrzeugs gegen Nach-Vorne-Kippen verbessert, wenn schwere Lasten oder Lasten mit größerem Abstand vor dem Fahrzeug angehoben werden. Ein inkompetenter Bediener kann dabei schnell das Fahrzeug in eine gefährliche Zone bringen. Es wurde festgestellt, dass der kritische Kippwinkel hier nur etwa ein halbes Grad beträgt. Es ist nicht notwendig, irgendeine Feststellung zu treffen, wie die Ladung auf der Fahrzeugfläche aufgebaut ist, es reicht festzustellen, wann das halbe Grad erreicht ist. In Seitenrichtung kann der zulässige Kippwinkel etwas größer sein. Es ist nicht so relevant, ein Kippen nach hinten festzustellen.
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Für den Fall, dass das Fahrzeug etwas schief oder schräg auf der Arbeitsfläche steht, wird bevorzugt, dass der Neigungsmesser in gewissen Intervallen auf Null gesetzt wird, entweder dann, wenn der unbelastete Kran in Grundstellung steht oder, um einen gewissen Sicherheitsgrad zu erreichen, wenn der Kran nur leicht während des Betriebes belastet ist.
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Generell gilt, daß bei der Verwendung von Kränen der vorgenannten Art ein Betrieb nicht stattfinden soll, wenn das Fahrzeug um mehr als 5° von der Horizontalen abweicht, wobei der Grund darin liegt, daß Drehkräne sonst bereits ungewünschten Einflüssen dahingehend unterliegen, daß ihr Schwenkantrieb bereits aktive Hubarbeit leisten muß. Bei Verwendung des Neigungsmessers ist es zweckdienlich, daß dieser auch für die konkrete Deaktivierung des Krans verwendbar ist, wenn dieser Winkel überschritten wird. Es ist hierbei jedoch Bedingung, daß der Neigungsmesser auf Null gesetzt wird, wenn das Fahrzeug in praktisch horizonaler Stellung steht oder das es in Betriebsstellung in Verbindung mit der Waagerechten steht.
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Nachfolgend wird der Erfindung im Detail im Hinblick auf die Zeichnungen näher erläutert, in denen
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1 eine Seitenansicht eines Fahrzeuges mit vorne montiertem Einziehkran ist, und
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2 ein Blockdiagramm eines Sicherheitssystems gemäß der Erfindung ist, sowie
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3 ein Funktionsdiagramm der Überwachung in Verbindung mit einem System nach der Erfindung darstellt.
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1 zeigt einen LKW mit einem allgemein bekannten Einziehkran mit einem Chassis 2, einer Kransäule 4, einem inneren Kranausleger 6 und einem äußeren Gelenkausleger 8, vorzugsweise in teleskopischer Ausführung, und Druckzylindern 10, 12 zur vertikalen Verschwenkung der entsprechenden Ausleger. Der Zylinder 10, der als Einziehzylinder bezeichnet ist, ist der Hauptzylinder des Krans und mit einem Druckübertrager 14 verbunden, der die Belastung des Krans mißt. Die Referenznummer 16 kennzeichnet ein nach unten auslenkbares Teleskopbein, das auf beiden Seiten des Fahrzeuges existiert und an einem Stützbeinträger angeordnet ist, welcher horizontal erstreckbar ist, um die effektive Stützbreite des Fahrzeuges zu vergrößern.
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In Verbindung mit der Befestigungsbrücke 18 unter dem Chassis 2 sind Betätigungshebel (nicht dargestellt) zur Betätigung der Zufuhr oder Reduktion der hydraulischen Flüssigkeit zu und von den verschiedenen Steuerzylindern des Krans vorgesehen, einschließlich eines nicht dargestellten Zylinders zur Steuerung einer Drehung des gesamten Krans um eine vertikale Achse auf dem Chassis 2. Diese Betätigungsgriffe sind mit einer Sensoreinrichtung 20 verbunden, die die Betriebsstellung jedes der Hebel erfaßt oder wenigstens der wichtigsten.
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Die Referenznummer 22 kennzeichnet ein ”Dumpventil”, das über eine Steuereinheit aktiviert werden kann, um die Ölzufuhr zu einem relevanten Steuerzylinder kurzzuschließen, d. h. wenn festgestellt ist, daß eine solche Betätigung eines Zylinders in einer Überlastung des Krans resultiert, wobei dies über den Hauptdruckübertrager 14 festgestellt werden kann.
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Gemäß der Erfindung wird hierzu ein Neigungsmesser 24 hinzugefügt, der die Neigung des Fahrzeuges/Krans feststellt, vorzugsweise in sowohl der Längs- als auch der Seitenrichtung. Eine Steuereinheit 26 wird hierbei darüber informiert, bis zu welchem Grad der Kran betrieben werden kann, wenn das Fahrzeug in der einen oder anderen Richtung geneigt ist, und wenn diese Neigung überschritten wird, kann das Dumpventil 22 für alle Funktionen aktiviert werden oder der Hydraulikmotor kann gestoppt werden.
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Wenn auf der anderen Seite das Fahrzeug eine akzeptable kleine Neigung annimmt, kann die vollständige Funktion ahne störende Beschränkungen erhalten bleiben.
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Danach ist, wie oben angegeben, der Neigungsmesser 24 derjenige, welcher insgesamt bestimmt, ob Vorsichtsmaßnahmen ergriffen werden müssen gegen ein mögliches Kippen oder Überkippen des Fahrzeuges, d. h. wenn festgestellt ist, daß das gesamte Fahrzeugchassis bereits über einen bestimmten Winkel über den Nullwert des Neigungsmessers hinaus gekippt ist. Entsprechend ist es nicht von Bedeutung, ob das Fahrzeug zu Beginn in einem bestimmten Winkel steht, welcher sogar größer als die Winkeländerung sein kann, die die Maßnahmen einleitet, die gegen die Funktion des Krans gerichtet sind.
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Während einer Kalibrierphase stellt der Neigungsmesser eine Neigung in Bezug auf die Horizontale fest und der Kran wird vollständig unbedienbar, wenn der Winkel größer als ein zulässiges Maximum, z. B. 5°, beträgt.
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Auch wenn Arbeiten in allen Richtungen bis zur Größe des kritischen Kippwinkels ausgeführt werden können, ist es z. B. bei Fahrzeugen unterschiedlicher Arten, jedoch bevorzugt, daß in Verbindung mit jeder individuellen Installation ein reales Testen mit Kalibrieren nach dem Aufbau des individuellen Fahrzeuges und während der Verwendung des zugehörigen Stützbeinsystems durchgeführt wird. Während dieser Tests wird geprüft, wann mit einer gegebenen Winkelposition des Auslegers und mit Erhöhung des Lastmoments das Fahrzeug soweit kippt, daß dieser Kippwinkel nicht überschritten werden darf. Dieser Kippwinkel wird in die Steuereinheit 26 unter Bezug auf die Winkelposition programmiert. Das gleiche Verfahren wird für eine geeignete Zahl von anderen Winkelstellungen wiederholt, so daß als Endergebnis ein programmiertes Bild der Variation des kritischen Kippwinkels um die Kransäule herum programmiert ist. Dadurch, daß die Steuereinheit 26 ständig in Bezug auf die Winkelpositionen des Krans informiert wird, ist so ein korrekter kritischer Kippwinkel automatisch zur Steuerung des Begrenzungssystems verfügbar.
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Es können eine Reihe unterschiedlicher Kalibrierungen verwendet werden, z. B. in Verbindung mit einem Kran, der auf einem Fahrzeug zum Transport von Gelenkwagen befestigt ist, wobei es relevant sein kann, die Kippwinkel für das Fahrzeug mit oder ohne Halb Trailer zu programmieren.
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Im Blockdiagramm von 2 ist zu sehen, daß über die Signalleitung 26 der Kran 4, 6 seine Winkelposition an die Steuereinheit 26 sendet, welche auch Informationen vom Sensor 14 bezüglich der Kranlast empfängt. Von Beginn an werden die kritischen Neigungswinkel für eine Anzahl von unterschiedlichen Winkelpositionen des Krans in eine Speichereinheit 26 eingeführt und für jeden Winkel des Krans vergleicht die Steuereinheit das tatsächliche Signal vom Neigungsmesser 24 mit dem zugehörigen kritischen Wert in der Weise, daß in Verbindung mit dem tatsächlichen Betrieb ein Nullsetzen (Einheit 29) des Winkelsignals ausgeführt wird zur Korrektur für ein mögliches Abfallen unter die Fahrzeugebene, ohne daß das Fahrzeug mit irgendeiner signifikanten Kranlast beeinflußt ist. Wenn während des Betriebs danach der kritische Kippwinkel in Bezug auf den Nullwinkel aufgezeichnet wird, wird die Sperranordnung 22 für die relevanten Kranfunktionen aktiviert.
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Im Hinblick auf das Diagramm in 3 zur Überwachung und zur Kalibrierung wird kontinuierlich festgestellt, vorzugsweise einige Mal pro Sekunde, bis zu welchem Grad der Kran ”beträchtlich belastet” (Block 30) ist, wodurch ein Überschreiten eines vorgegebenen Prozentsatzes der Maximallast gemeint ist, z. B. 15–30° des Maximums. Dies wird vorgenommen, um sicherzustellen, daß keine Kalibrierung ausgeführt wird, wenn das Fahrzeug sich in künstlich gekippter Position befindet. Unmittelbar nach dem Start ist es das Interesse des Bedieners, daß eine Situation eingestellt wird mit einem Belastung, die unter dem vorbestimmten Wert liegt, so daß die Kalibrierung fortgesetzt werden kann. Es wird zunächst in Block 32 überprüft, ob der Winkel des Fahrzeuges unter dem zulässigen Maximum bleibt, z. B. dadurch, daß das Fahrzeug während der Arbeit allgemein in eine Kippstellung gebracht ist, z. B. wenn der Boden, auf dem das Fahrzeug steht, nicht vollständig fest ist. Wenn dies geschieht, wird die Funktion des Krans angehalten (Block 34).
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Wenn der Winkel in Ordnung ist, wird die Überwachung im Block 26 fortgesetzt, wo geprüft wird, ob die derzeitige Last größer oder kleiner als diejenige ist, bei der die Kalibrierung zuletzt während des Betriebs durchgeführt wurde. Wenn die Last kleiner ist, setzt das System mit einer Kalibrierung in Block 40 fort, obgleich anfänglich über eine Feststellung (Block 38), bis zu welchem Grad der Kran manövriert wird. Wenn der Kran in Grundstellung steht, wird die Kalibrierung ausgeführt (oberes betriebliches Nullsetzen des Neigungsmessers), wenn er jedoch in Bewegung ist, wird keine Kalibrierung ausgeführt, da in einem solchen Fall Fehler auftreten können. Da die Feststellung mehrfach pro Sekunde ausgeführt wird, ist es möglich, relativ schnell eine Kalibrierung durchzuführen und es ist verständlich, daß das System kontinuierlich versucht, eine Rekalibrierung bei kleiner Last durchzuführen, so daß die Steuereinheit danach während der gesamten Betriebsdauer registriert ist.
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Es ist darauf hinzuweisen, daß der Bediener das Fahrzeug nicht in eine gefährliche Situation bringen kann, vorausgesetzt, daß die Kranlast den Wert in Block 30, nicht überschreitet, d. h. die Arbeit kann ohne zusätzliche spezielle Überwachung ausgeführt werden. Bei größeren Belastungen fährt das System von Block 30 zu Block 42 fort, wobei ständig festgestellt wird (d. h. wähend der Kran sich in Bewegung befindet), ob der tatsächliche Kippwert des Fahrzeuges geringer als der vorbestimmte Wert der Abweichung von einem kalibrierten Nullwert in der entsprechenden Kipprichtung ist. Vorausgesetzt, daß dies der Fall ist, kann die Arbeit ohne relevante Einschränkungen im allgemeinen fortgesetzt werden. Wenn auf der anderen Seite der relevante Kippwinkel überschritten ist, initiert die Steuereinheit relevante Restriktionen, wie eine Beschränkung des Schwenkmoments. Block 44 kann sowohl als Verhinderung des Kranschwenkens in einen Risikobereich verstanden werden als auch eine Reduzierung der Geschwindigkeit, mit der der Kran geschwenkt werden kann, da das Kranmoment in ungünstigen Fällen dazu führen kann, daß die Winkelbeschränkung auf zerstörerischer Weise überschritten ist. Die Möglichkeiten, die weiter für relevante Regelungen existieren (z. B. Block 46), werden hier nicht weiter im Detail beschrieben und können dem professionellen Entwickler überlassen bleiben.
