DE202008008174U1 - Kran, vorzugsweise Mobil- oder Raupenkran - Google Patents
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Abstract
Kran, vorzugsweise Mobil- oder Raupenkran, mit einem Ausleger, mit einer Steuerung und mit Mitteln zur Ermittlung der Stellung unterschiedlicher Kranbauteile wie beispielsweise Hauptausleger, Spitzenausleger, Derrickausleger, Abspannböcke, Derrickballast und/oder Hakenflasche, dadurch gekennzeichnet, dass diese Mittel aus Empfängern eines satellitengestützten Systems zur weltweiten Positionsbestimmung bestehen.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Kran, vorzugsweise Mobil- oder Raupenkran, mit einer Reihe von beweglichen Kranbauteilen, wie beispielsweise einem Hauptausleger, Abspann-böcken, einer Hakenflasche und weiteren beweglichen Elementen.
- Für den Kranbetrieb ist es grundsätzlich wichtig, die genaue Position der beweglichen Bauteile und Elemente zu kennen. Bewegliche Kranbauteile können beispielsweise folgende Elemente sein: der Hauptausleger, der Spitzenausleger, der Derrickausleger, die Abspannböcke und Abspannstangen, der Derrickballast sowie die Hakenflasche, an der die Last aufgenommen ist. Diese Aufzählung ist selbstverständlich nur beispielhaft. Die Positionsbestimmung der beweglichen Bauteile dient in erster Linie dazu, die Ausladung der Last festzustellen. Bei der Ausladung der Last handelt es sich um eine wesentliche Größe der Überlastsicherung. Bei konventionellen Kranen werden die jeweiligen Positionen der beweglichen Bauteile aus vorhandenen geometrischen Daten, wie beispielsweise die Bauteillänge, und aus Geometriewerten, die über Sensoren ermittelt werden, errechnet. Im Fall eines Mobilkrans kann als Beispiel der Ausschubzustand der Teleskopschüsse des Hauptauslegers und der Wippwinkel des Hauptauslegers dienen. Bei einer Reihe von Krankonfigurationen kann hieraus die Ausladung berechnet werden. Die jeweiligen Daten werden von den vorhandenen Sensoren an eine Kransteuerung weitergegeben und dort verarbeitet. So wird hier beispielsweise errechnet, welche Last bei einer bestimmten Ausladung aufgenommen werden kann.
- Aus der
EP 0 921 093 B1 ist es in diesem Zusammenhang bekannt, ein System zur Messung des Kippwinkels eines Kranes über einen berührungslosen Entfernungsmesser zu realisieren, der an der Nasensektion eines ersten Auslegers befestigt ist und den Abstand zu einem zweiten Ausleger mißt, der schwenkbar mit dem ersten Ausleger verbunden ist. Die berührungslose Entfernungsmeßeinrichtung erfaßt den Abstand zwischen den beiden Auslegern und gibt diesen an eine Steuereinrichtung weiter, die den gemessenen Abstand in den Kippwinkel umwandelt. - Die vorgenannten Verfahren haben alle gemein, dass sie zur Positionsbestimmung die vorhandenen Geometriedaten der Bauteile als Berechnungsgrundlage verwenden. Im realen Betrieb weichen die vorhandenen Geometriedaten der Bauteile von den theoretischen Geometriedaten ab. Hierbei handelt es sich – insbesondere bei großen Kranen – nicht nur um zu vernachlässigende Ungenauigkeiten die nicht zu berücksichtigen sind. Die Bauteile sind im Kranbetrieb nämlich nur schwer und unzureichend feststellbaren Verformungen unterworden, die zu teilweise beträchtlichen Abweichungen der idealen Geometriedaten führen können. Diese Verformungen begründen somit die Unsicherheiten der Meß- und Rechenergebnisse. Um derartige Verformungsunsicherheiten zu kompensieren, wurde es bereits vorgeschlagen, mehrere Neigungsmesser an einem Ausleger einzusetzen, wie dies beispielhaft in der
2 gezeigt ist. Die2 stellt mit den gestrichelten Linien dar, wie die verschiedenen Bauteile in der Realität verformt werden können. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, einen Kran an die Hand zu geben, der die genaue Positionsbestimmung der unterschiedlichen Bauteile bzw. Elemente des Kranes im Betrieb erlaubt, wobei die realen Verformungen der Bauteile vollständig berücksichtigt werden.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Kombination der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
- Demnach wird ein Kran mit einem Ausleger mit einer Steuerung und mit Mitteln zur Ermittlung der Stellung der unterschiedlichen Kranbauteile zur Verfügung gestellt, bei dem diese Mittel zur Ermittlung der Stellung aus Empfängern eines satellitengestützten Systems zur weltweiten Positionsbestimmung bestehen. Jeder dieser Empfänger erhält über das satellitengestützte System seine exakte Position, die an die Kransteuerung weitergegeben werden kann und dort zur exakten Positionsbestimmung verwendet werden kann. Damit können der Steuerung die Endlagen von dem beweglichen Kranbauteil genau angegeben werden. Diese Positionsangaben sind nun vollständig unabhängig von eventuellen Durchbiegungen oder anderen Verformungen der beweglichen Kranbauteile bzw. Elemente.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den sich an den Hauptanspruch anschließenden Unteransprüchen.
- Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei den Empfängern des satellitengestützten Systems zur weltweiten Positionsbestimmung um Empfänger für das weltweit verbreitete GPS-System. Durch diese GPS-Empfänger kann die Position der jeweiligen beweglichen Kranbauteile exakt bestimmt werden. Eine Steuerung kann aus den jeweiligen Signalen der GPS-Empfänger Abstände berechnen. Falls absolute und unverfälschte Signale geliefert werden, können diese direkt von der Steuerung verarbeitet werden.
- Besonders vorteilhaft ist es, wenn an dem Kran ein Referenzempfänger angeordnet ist, zu dem die Werte der übrigen Empfänger in Relation gesetzt werden können. Hierdurch können real auftretende Ungenauigkeiten und Verfälschungen aufgrund der Bezugnahme auf den Referenzempfänger ausgeglichen werden. Liefern nun alle GPS-Empfänger ihre Daten an die Steuerung, so kann über die Differenzrechnung zwischen dem Referenzempfänger und den jeweiligen Empfängern an den beweglichen Bauteilen bzw. Elementen die real aufgebrachten Positionsungenau igkeiten wieder herausgefiltert werden. So können auch wechselnde Ungenauigkeiten herausgefiltert werden, da die Empfangszeit jedes Empfängers exakt bekannt ist.
- Zur Vereinfachung der Berechnung ist der Referenzempfänger in der Nähe der Drehachse des Krans, vorzugsweise in der Nähe der Drehachse des Oberwagens des Mobilkranes, angeordnet.
- Besonders vorteilhaft ist es, dass die von den Empfängern stammenden Werte kabellos an die Steuerung übertragbar sind. Es ist aber ebenso möglich, alle Empfänger über Kabel, insbesondere ein Bussystem, zu verbinden.
- Vorteilhaft werden von den GPS-Empfängern alle Arten von Bewegungen erfaßt. So ist es unerheblich, aufgrund welcher Bewegung sich die Ausladung verändert. Beispiele für solche Bewegungen sind
- – das Teleskopieren eines Auslegers,
- – das Wippen eines Auslegers und/oder
- – das Verändern der Durchbiegung eines Auslegers, beispielsweise wegen der Aufnahme bzw. dem Absetzen einer Last.
- Durch Anbringen eines GPS-Empfängers an der Last kann auch die Position der Last selbst bestimmt werden.
- Schließlich können über die Steuerung auch die über die Empfänger übermittelten Daten zur Bestimmung des Arbeitsbereichs verwendet werden. Bei dem Arbeitsbereich handelt es sich hier um die Bewegungsfreiheit gegenüber dem Arbeitsbereich anderer Krane oder beispielsweise auch um die Einbeziehung von festen Störkanten, beispielsweise von benachbarten Häusern. Der Arbeitsbereich setzt sich aus der „Hüllkurve” der einzelnen von den Empfängern bereitgestellten Positionen und resultierenden Verbindungen zusammen. Somit werden Dreh- und Wippbewegungen stets erfaßt und Kollisionen werden vermieden. Der Arbeitsraum des Kranes wird dabei über die bekannten Breiten der Bauteile mit entsprechenden Sicherheitsaufschlägen versehen und überwacht. Bei definierten Abständen des Arbeitsbereiches zu Störkanten kann die Steuerung geeignet reagieren. Dies kann eine Warnung oder ein Eingriff in die Bewegungsgeschwindigkeit der betreffenden Komponente bis hin zum Stillstand des gesamten Krans reichen. Als Störkanten können Stromleitungen, andere Krane, Häuser, Bäume oder Bereiche, die aus anderweitigen Gründen nicht benutzt werden dürfen, bezeichnet werden.
- Das hier vorgestellte System zur Positionsbestimmung der Bauteile kann neben einen an sich bekannten in der Kransteuerung vorhandenen Kranüberwachungssystem konventioneller Art einsetzbar sein um so ein diversitäres Überwachungssystem zu schaffen. Neben dem aus dem konventionellen System errechneten Werten würden hier durch das satellitengestützte System zur weltweiten Positionsbestimmung die exakte Position bestimmbar sein.
- Die Positionen, welche die GPS-Empfänger an die Steuerung liefern, können zusätzlich zur Überprüfung des Rüstzustandes verwendet werden. Üblicherweise gibt der Kranfahrer in die Steuerung Daten bezüglich des vorhandenen Auslegersystems und weiterer Komponenten am Kran, sowie Daten zur Länge des Hauptauslegers und des weiteren Auslegersystems ein. Über die empfangenen Signale können einige Angaben des Kranfahrers erstmalig gegengeprüft werden. Beispielhaft sind hier zu erwähnen:
- 1. Die Länge des Hauptauslegers und des weiteren Auslegersystems und
- 2. Prüfung auf vorhandenes Auslegersystem und teilweise vorhandene Komponenten. Diese ist möglich, da bei Fehlen einer Komponenten ja kein Positionssignal gesendet werden kann.
- Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel. Es zeigen:
-
1 : eine schematische Darstellung des Oberwagens eines Mobilkrans gemäß der vorliegenden Erfindung, -
2 : eine schematische Darstellung des Oberwagens eines Mobilkrans, anhand der die möglichen Durchbiegungen langgestreckter Bauteile verdeutlicht sind und -
3 : eine schematische Darstellung gemäß1 zur Verdeutlichung der Durchbiegung in Folge der Lastaufnahme. - In der
1 ist der Oberwagen10 eines hier nicht vollständig dargestellten Mobilkrans schematisch dargestellt. Der Oberwagen10 ist um eine Drehachse12 in bekannter Art und Weise drehbar. Am Oberwagen ist ein Hauptausleger14 und an diesem ein Spitzenausleger16 angelenkt. Zusätzlich sind zwei Abspannböcke18A und18B vorgesehen. Der hier dargestellte Mobilkran weist weiterhin einen Derrickausleger20 und einen Derrickballast22 auf. Am Ausleger hängt eine Last24 . Weitere Einzelheiten des Aufbaus des Mobilkrans sind dem Fachmann bekannt, so dass auf eine weitere Detaillierung des Aufbaus an dieser Stelle verzichtet werden kann. - Gemäß der vorliegenden Erfindung kann nun die jeweilige Position der beweglichen Kranbauteile bzw. Elemente
14 ,16 ,18A ,18B und22 durch entsprechende Empfänger eines satellitengestützten Systems zur weltweiten Positionsbestimmung26 bestimmt werden. Bei diesen Empfängern handelt es sich bei dem derzeit marktüblichen System um sogenannte GPS-Empfänger. - Die GPS-Empfänger
26 liefern die räumliche Position (X-, Y-, Z-Position) eines jeglichen beweglichen Kranbauteils. Hierzu sind die GPS-Empfänger26 jeweils an dem distalen Ende der jeweiligen Bauteile angeordnet. Am Mobilkran ist ein Referenz-GPS-Empfänger28 in der Nähe der Drehachse12 des Oberwagens10 angebracht. Hier kann also immer eine Differenzrechnung zwischen dem Referenz-GPS-Empfänger28 und den einzelnen GPS-Empfängern26 am Ende der jeweils beweglichen Bauteile zur Positionsbestimmung durchgeführt werden. Auch plötzlich aufgebrachte Positionsungenauigkeiten können so wieder herausgemittelt werden. Auch eine Positionsbestimmung der Last24 ist über einen eigens an der Last angebrachten GPS-Empfänger30 möglich. - In der
1 bezeichnet A die Ausladung der Last24 , die aufgrund der GPS-Empfänger sehr genau bestimmbar ist. - In der
2 ist wiederum die schematische Darstellung des Mobilkranoberwagens10 entsprechend1 wiedergegeben. Hier sind durch die gestrichelten Linien mögliche Verformungen der beweglichen Teile unter Belastung dargestellt. Um diese Verformungen festzustellen, sind im Stand der Technik Neigungsmesser an verschiedenen Stellen des Hauptauslegers14 angeordnet worden, wie dies mit den Bezugszeichen32 in der2 verdeutlicht wird. - Schließlich verdeutlicht die
3 die Verschiebung der räumlichen Lage am Ende des Spitzenauslegers16 durch die Aufnahme der Last24 . Wie hier anhand der3 deutlich wird, verschiebt sich die Spitze des Spitzenauslegers16 zum einen aufgrund der Verschiebung des Befestigungspunktes34 vom Hauptausleger und zum anderen aufgrund der eigenen Durchbiegung. Diese zusammengesetzte Verlagerung braucht nun nicht mehr berechnet werden, sondern kann direkt durch den GPS-Empfänger erfaßt werden. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0921093 B1 [0003]
Claims (9)
- Kran, vorzugsweise Mobil- oder Raupenkran, mit einem Ausleger, mit einer Steuerung und mit Mitteln zur Ermittlung der Stellung unterschiedlicher Kranbauteile wie beispielsweise Hauptausleger, Spitzenausleger, Derrickausleger, Abspannböcke, Derrickballast und/oder Hakenflasche, dadurch gekennzeichnet, dass diese Mittel aus Empfängern eines satellitengestützten Systems zur weltweiten Positionsbestimmung bestehen.
- Kran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel aus GPS-Empfängern bestehen.
- Kran nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Kran ein Referenzempfänger angeordnet ist, zu dem die Werte der übrigen Empfänger in Relation gesetzt werden können.
- Kran nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzempfänger in der Nähe der Drehachse des Krans, vorzugsweise in der Nähe der Drehachse des Oberwagens eines Mobilkranes, angeordnet ist.
- Kran nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Empfängern stammenden Werte kabellos an die Steuerung übertragbar sind.
- Kran nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Empfänger an der Last angeordnet ist.
- Kran nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die Steuerung die über die Empfänger übermittelten Daten zur Bestimmung des Arbeitsbereichs verwendbar sind.
- Kran nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuell vorhandene Ausladung der Last unmittelbar an die Steuerung zur Berechnung der Lastmomentbegrenzung gegeben wird.
- Kran nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus den aufgenommenen Positionen der GPS-Empfänger mit ihren Verbindungslinien eine Hüllkurve um den Kran erzeugbar ist und dass der Arbeitsraum des Kranes mit entsprechenden Sicherheitsaufschlägen versehen überwachbar ist.
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