EP4192779B1

EP4192779B1 - Auslegerdrehkran mit einer kamera sowie verfahren zur reduzierung von lastpendelungen im kranbetrieb

Info

Publication number: EP4192779B1
Application number: EP21755449.2A
Authority: EP
Inventors: Dirk Rother; Mike Hegewald
Original assignee: Konecranes Global Oy
Current assignee: Konecranes Global Oy
Priority date: 2020-08-05
Filing date: 2021-08-04
Publication date: 2023-11-15
Anticipated expiration: 2041-08-04
Also published as: CN115884937A; ES2972375T3; DE102020120699A1; CN115884937B; WO2022029155A1; EP4192779A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Auslegerdrehkran gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 7.
Bedingt durch mechanische Eigenschaften des Hubseils, insbesondere dessen Flexibilität, und aufgrund von auf das hieran hängende Element, insbesondere Tragmittel und/oder das Lastaufnahmemittel und/oder die davon aufgenommene Last, wirkenden Kräften, beispielsweise Zentrifugal- oder Windkräften, sowie aufgrund von Schrägzug kann es zu einer relativen Verschiebung des jeweiligen Elements aus einer lateralen Soll-Position kommen. Dabei können unerwünschte Pendelbewegungen entstehen, insbesondere Lastpendelbewegungen. Um derartige Verschiebungen ermitteln und anschließend mit entsprechenden Regelungsstrategien der Antriebe die unerwünschten Pendelbewegungen zumindest reduzieren oder vermeiden zu können, muss eine laterale Ist-Position des Tragmittels und/oder Lastaufnahmemittels und/oder der Last bekannt sein.
Aus der EP 1 992 583 B1 ist ein Kran mit einer Sensoreinheit zur Ermittlung eines Seilwinkels relativ zur Gravitationskraftrichtung bekannt, bei dem die Sensoreinheit an einem am Hubseil geführten Seilfolgeelement angeordnet ist. Eine solche mit dem Hubseil pendelnde Mechanik ist allerdings anfällig gegenüber Beschädigungen.
Aus der EP 1 880 971 B1 ist ein Kran mit einem Gyroskopsensor zur Ermittlung einer Verdrehung einer Hakentraverse bekannt, wobei der Gyroskopsensor an der Hakentraverse angeordnet ist. Eine solche Anordnung des Sensors hat den Nachteil, dass eine Funk-Datenübertragung von dem Sensor zu einer Kransteuerung unsicher ist.
Ein gattungsgemäßer Auslegerdrehkran ist aus der DE 10 2013 012 019 A1 bekannt. Weitere Krane mit einer Kamera zur Erfassung der Last oder des Seilwinkels sind aus der CN111204662A , EP 2 878 565 A1 , DE EP 3 000 761 A1 und der DE 26 42 373 A1 bekannt. Das Dokument CN111204662A offenbart alle Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Auslegerdrehkran sowie ein Verfahren zu verbessern, mittels welchem auf einfache Weise eine Reduzierung, vorzugsweise Beseitigung oder Vermeidung, von Pendelbewegungen des Tragmittels und/oder Lastaufnahmemittels und/oder der Last im Kranbetrieb ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch einen Auslegerdrehkran mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung angegeben.
Erfindungsgemäß wird ein Auslegerdrehkran mit einem Ausleger, der im Bereich seiner Auslegerspitze mindestens eine Umlenkrolle für mindestens ein Hubseil aufweist, und einem Antrieb zum Schwenken des Auslegers um eine horizontale Wippachse und einem Antrieb zum Drehen des Auslegers um eine vertikale Drehachse und einem Antrieb zum Heben oder Senken eines an dem mindestens einen Hubseil hängenden Elements in Form eines Tragmittels und/oder Lastaufnahmemittels und/oder einer davon aufgenommenen Last sowie einer Steuerung, wobei im Bereich der Auslegerspitze eine Kamera angeordnet ist, deren Erfassungsbereich auf das an dem mindestens einen Hubseil hängende Element gerichtet und deren Kameraachse im Wesentlichen parallel zu einer Gewichtskraftachse ausgerichtet ist, wobei die Kamera eingerichtet ist, eine laterale Ist-Position des Elements zu erfassen, und die Steuerung ausgebildet und eingerichtet ist, eine relative Verschiebung zwischen der lateralen Ist-Position und einer lateralen Soll-Position des Elements zu ermitteln und auf Basis der relativen Verschiebung Steuerbefehle für mindestens einen der vorgenannten Antriebe zu bestimmen, um die relative Verschiebung zu reduzieren, vorzugsweise vollständig zu beseitigen oder zu vermeiden, dadurch verbessert, dass mittels eines an der Kamera angeordneten Winkelsensors eine Winkelabweichung der Kameraachse von der Gewichtskraftachse erfassbar ist und mittels der Steuerung auf Basis der Winkelabweichung die mittels der Kamera erfasste laterale Ist-Position des Elements, vorzugsweise rechnerisch, korrigierbar ist.
Mit anderen Worten wird die durch den Winkelsensor erfasste, insbesondere gemessene, Winkelabweichung der Kameraachse von der Gewichtskraftachse dazu verwendet, die von der Kamera erfasste laterale Ist-Position des Tragmittels, welche aufgrund der Winkelabweichung fehlerhaft ist, zu korrigieren. Mittels der Steuerung, insbesondere mittels einer geeigneten Auswertesoftware, kann die Winkelabweichung bei der Ermittlung der relativen Verschiebung entsprechend berücksichtigt werden.
Unter Tragmittel wird im Rahmen der Erfindung eine fest mit dem Kran verbundene Komponente verstanden, die zwischen dem Hubseil und einem Lastaufnahmemittel oder zwischen dem Hubseil und einer unmittelbar und direkt mit dem Tragmittel verbundenen Last angeordnet ist. Das Tragmittel kann beispielsweise einen Lasthaken, eine Unterflasche und/oder eine Hakentraverse umfassen, wobei das entsprechende Tragmittel dann jeweils für einen dauerhaften Betrieb, auch für unterschiedliche Arten und Formen von Lastaufnahmemitteln und/oder Lasten, mit dem Kran verbunden ist und bleibt. Demgegenüber ist das, vorzugsweise zur unmittelbaren und direkten Aufnahme der Last vorgesehene, Lastaufnahmemittel während des Betriebs je nach Art und Form der umzuschlagenden Lasten wechselbar, beispielsweise von einem auch als Spreader bezeichneten Containergeschirr zum Umschlagen von Containern zu einem Greifer für den Umschlag von Schüttgut oder auch zwischen unterschiedlichen Größen derselben Lastaufnahmemittelart, beispielsweise verschiedene Greifer für unterschiedliche Schüttgüter.
Unter Steuerbefehle bestimmen wird im Rahmen der Erfindung verstanden, dass Steuerbefehle hinsichtlich ihrer Art, beispielsweise Wippen oder Drehen, und hinsichtlich ihrer Größe, beispielsweise für eine Dauer von zehn Sekunden oder um einen Winkel von 10°, festgelegt werden. Das Festlegen der Steuerbefehle kann ein Erzeugen oder Generieren der Steuerbefehle umfassen. Die Steuerbefehle werden anschließend an den jeweiligen Antrieb gesendet.
Mit anderen Worten ist mittels der erfindungsgemäß angeordneten und eingerichteten Kamera beispielsweise die laterale Ist-Position des Tragmittels und/oder des Lastaufnahmemittels und/oder der aufgenommenen Last als am mindestens einen Hubseil hängendes Element optisch erfassbar. Die laterale Ist-Position des jeweiligen Elements ist insbesondere anhand mindestens einer, insbesondere äußeren, Kontur des Elements und/oder im Rahmen des unten genannten Systems anhand mindestens einer von der Kamera erfassbaren Zielmarkierung an dem Element erfassbar. In diesem Zusammenhang können in der Steuerung auch typische Konturen des für die Ermittlung der relativen Verschiebung betrachteten Elements hinterlegt sein, die dann mit Kameradaten, insbesondere Kamerabildern, abgeglichen werden können, um die laterale Ist-Position des Elements zu erfassen.
Die Steuerung ermittelt, insbesondere mithilfe einer geeigneten Auswertesoftware, eine Abweichung der lateralen Ist-Position von einer lateralen Soll-Position des Elements. Dies kann insbesondere anhand einer Abweichung der von der Kamera erfassten Ist-Position der mindestens einen Zielmarkierung und/oder Kontur von einer Soll-Position der mindestens einen Zielmarkierung und/oder Kontur erfolgen.
Es ist auch denkbar, dass mittels der erfassten Konturen ein Schwerpunkt des für die Ermittlung der relativen Verschiebung betrachteten Elements ermittelbar ist und der Schwerpunkt für eine Ermittlung der relativen Verschiebung zwischen der lateralen Ist-Position und einer lateralen Soll-Position des Elements verwendet wird.
Die laterale Soll-Position ist vorgegeben und insbesondere frei wählbar. Vorzugsweise liegt ein Schwerpunkt des betrachteten Elements, insbesondere Tragmittels und/oder Lastaufnahmemittels und/oder Last, in der lateralen Soll-Position auf einer virtuellen Soll-Linie, welche in Richtung der Gewichtskraftachse zeigt und dabei durch den Ablaufpunkt des Hubseils von der Umlenkrolle oder bei mehreren Hubseilen und Umlenkrollen sowie entsprechenden Ablaufpunkten durch einen Mittelpunkt einer von allen Ablaufpunkten gebildeten Linie verläuft.
Anhand der relativen Verschiebung des für deren Ermittlung betrachteten Elements werden mittels der Steuerung Steuerbefehle für mindestens einen der Antriebe bestimmt, um eine Dämpfung oder Vermeidung von Pendelbewegungen des Elements, also insbesondere des Tragmittels und/oder Lastaufnahmemittels und/oder der Last, zu erreichen. Eine Vermeidung von Pendelbewegungen ist insbesondere durch eine Erfassung von (unerwünschtem) Schrägzug einer noch nicht angehobenen Last möglich, wobei die Steuerung Steuerbefehle für mindestens einen der Antriebe bestimmen kann, bevor Pendelbewegungen auftreten.
Die Kamera ist vorzugsweise eingerichtet, zusätzlich zur lateralen Verschiebung auch eine rotatorische Verschiebung beziehungsweise Verdrehung des Elements zu erfassen. Auf Basis einer solchen Verschiebung ist insbesondere eine Winkellage des Elements, insbesondere der Last, ermittelbar, welche insbesondere bei einer Handhabung des Elements, insbesondere der Last, berücksichtigt werden kann.
Mit dem erfindungsgemäßen Auslegerdrehkran kann in vorteilhafter Weise ohne zusätzliche Sensorik am Hubseil oder Tragmittel die laterale Ist-Position des entsprechenden Elements ermittelt werden. Die Kamera ist in einem Bereich des Auslegers angeordnet, in dem geringe Kräfte wirken. Mechanische Verbindungen mit dem Hubseil oder dem Tragmittel oder einem anderen am Hubseil hängenden Element sind nicht erforderlich. Eine Signalübertragung von der Kamera zu der Steuerung kann daher in besonders einfacher Weise über eine übertragungssichere Kabelverbindung realisiert werden. Aber auch eine drahtlose Signalübertragung ist vorteilhaft möglich, da durch die Anordnung der Kamera an der Auslegerspitze keine Beeinträchtigung des direkten Signalwegs, beispielsweise durch Bewegungen des mindestens einen Hubseils und daran hängenden Elementen, zu befürchten sind.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Kamera gelenkig gelagert ist, um eine Ausrichtung der Kameraachse zu ermöglichen, wobei die Kamera vorzugsweise um eine erste Lagerachse, welche senkrecht zur Kameraachse angeordnet ist, und/oder um eine zweite Lagerachse, welche senkrecht zur Kameraachse und zur ersten Lagerachse angeordnet ist und vorzugsweise die erste Lagerachse schneidet, gelenkig gelagert ist, um eine Ausrichtung der Kameraachse zu ermöglichen.
Eine Drehbarkeit der Kamera um die erste Lagerachse dient insbesondere einem Ausgleich von Schwenk-Bewegungen des Auslegers, also bei Veränderung der Ausladung des Auslegers.
Je Lagerachse kann ein Drehgelenk vorgesehen sein, welches eine Drehbewegung der Kamera um die jeweilige Lagerachse, insbesondere in zwei Drehrichtungen, ermöglicht. Es ist also denkbar, dass zwei Drehgelenke vorgesehen sind, wobei jedes der Drehgelenke eine Drehbewegung der Kamera um eine der Lagerachsen ermöglicht. Vorzugsweise ist ein einziges Drehgelenk vorgesehen, welches Drehbewegungen der Kamera um die erste und zweite Lagerachse ermöglicht. Eine Überlagerung der Drehbewegungen um die erste und zweite Lagerachse ist möglich.
Auch ist ein Kugelgelenk zur Lagerung der Kamera an dem Ausleger denkbar, jedoch sind Bewegungen, welche nicht um die erste oder zweite Achse erfolgen, unerwünscht und daher vorzugsweise unterbunden, beispielsweise durch eine entsprechende Führung.
Hierdurch ist es möglich, die Kameraachse auch bei Schwenk- und/oder Dreh-Bewegungen des Auslegers im Wesentlichen parallel zu der Gewichtskraftachse auszurichten, um eine möglichst genaue Erfassung der lateralen Ist-Position und damit eine möglichst genaue Ermittlung der relativen Verschiebung zwischen der lateralen Ist-Position und der lateralen Soll-Position sicherzustellen.
In konstruktiv einfacher Weise ist ein Schwerpunkt der Kamera derart zu der/den Lagerachse(n) beabstandet angeordnet, dass sich eine pendelartige Aufhängung der Kamera ergibt, bei der die Ausrichtung der Kameraachse selbsttätig durch ihr Eigengewicht erfolgt. Hierdurch wird passiv, das heißt ohne weitere Hilfsmittel, erreicht, dass die Kameraachse in einer Gleichgewichtslage der Kamera im Wesentlichen parallel zur Gewichtskraftachse ausgerichtet ist.
Vorteilhaft ist eine Bewegung der Kamera mittels eines Dämpfers dämpfbar und der Dämpfer vorzugsweise als Torsionsdämpfer ausgebildet.
Vorzugsweise ist für jede Lagerachse ein Dämpfer vorgesehen, sodass Drehbewegungen um die jeweilige Lagerachse dämpfbar sind. Der Dämpfer ist insbesondere ausschließlich einer einzigen Lagerachse zugeordnet. Es ist jedoch auch möglich, dass ein Dämpfer mehreren Lagerachsen zugeordnet ist.
Der Dämpfer ist zwischen der Kamera und dem Ausleger angeordnet. Der Dämpfer kann mit dem jeweiligen Drehgelenk eine bauliche Einheit bilden oder unabhängig von dem jeweiligen Drehgelenk angeordnet sein.
Der beispielsweise als Torsionsdämpfer ausgebildete Dämpfer ist jeweils einer einzigen Lagerachse zugeordnet, um die jeweilige Lagerachse angeordnet und bildet mit dem Drehgelenk vorzugsweise eine bauliche Einheit.
Der Dämpfer, insbesondere Torsionsdämpfer, kann beispielsweise als Öldämpfer ausgebildet sein. Selbstverständlich können auch andere Dämpferarten eingesetzt werden.
Mittels des Dämpfers wird eine im Wesentlichen parallele Ausrichtung der Kameraachse zur Gewichtskraftachse auch bei dynamischen Bewegungen und/oder Schwingungen des Auslegers ermöglicht.
Der Winkelsensor erfasst die Winkelabweichung vorzugsweise in allen, beispielsweise vier, möglichen Drehrichtungen der Kamera. Es ist auch denkbar, dass der Winkelsensor die Winkelabweichung in nur einer, zwei oder drei Drehrichtungen erfasst. Außerdem kann bei einer Ausführungsform mit nur einer Lagerachse der Kamera vorgesehen sein, dass der Winkelsensor Winkelabweichungen quer, vorzugsweise senkrecht, zu den möglichen Drehrichtungen der Kamera erfasst, die beispielsweise aufgrund von elastischen Verformungen des Auslegers bei dessen Dreh-Bewegungen auftreten können.
Eine solche Winkelabweichung kann beispielsweise eine durch Schwingungen und/oder Pendelbewegung der Kamera erzeugte dynamische Winkelabweichung sein. Auch eine statische Winkelabweichung aufgrund von Reibung in oder an dem Drehgelenk und/oder Dämpfer ist möglich.
Durch eine Kenntnis der Winkelabweichung ist eine Erzielung einer hohen Genauigkeit bei der Ermittlung der Ist-Position des für die Ermittlung der relativen Verschiebung betrachteten Elements möglich. Eine Winkelabweichung würde als eine relative Verschiebung zwischen der lateralen Ist-Position und der lateralen Soll-Position interpretiert, sodass fehlerbehaftete Steuerbefehle bestimmt würden.
Vorteilhafter Weise ist der Auslegerdrehkran als Hafenkran, insbesondere Hafenmobilkran ausgebildet. Ein solcher Kran ist aus der WO 2011/098542 A1 bekannt. Des Weiteren sind bereits aus dem Firmenprospekt der Konecranes Global Corporation mit dem Titel "Diesel-Electric Model 4 Mobile Harbor Cranes" sogenannte Hafenmobilkrane bekannt, mit denen Container oder Schüttgüter in Seehäfen oder Container-Terminals umgeschlagen werden. Ein derartiger Auslegerdrehkran besteht im Wesentlichen aus einem Unterwagen, mit dem sich der Auslegerdrehkran auf dem Land, beispielsweise einem Kai, oder auf einem Schwimmponton abstützt, und einem um eine vertikale Drehachse drehbar auf dem Unterwagen gelagerten Oberwagen. Der Unterwagen kann über Reifen auf dem Kai oder über Schienenräder auf Schienen verfahrbar sein. Während des Umschlagbetriebes kann der Unterwagen über Stützen abgestützt werden.
Auf dem Oberwagen sind ein sich in Vertikalrichtung erstreckender Turm, ein Drehwerk für das Drehen eines Auslegers und/oder Oberwagens um die Drehachse, ein Hubwerk für das Auf- und Abwickeln eines Hubseils zum Heben beziehungsweise Senken des daran hängenden Elements in Form eines Tragmittels und/oder Lastaufnahmemittels und/oder einer davon aufgenommenen Last angeordnet. Auch ein Gegengewicht ist vorzugsweise auf dem Oberwagen angeordnet. Der Ausleger kann an einer vom Gegengewicht abgewandten Seite des Turms um eine horizontale Wippachse schwenkbar mit dem Oberwagen oder dem Turm verbunden sein. Zusätzlich ist der Ausleger über einen am Ausleger und am Oberwagen oder Turm angelenkten Wippzylinder aus seiner seitlich auskragenden Betriebsstellung in eine weniger weit auskragende oder aufrechte andere Betriebs- oder Ruhestellung verschwenkbar. Außerdem ist der Ausleger vorzugsweise als Fachwerkkonstruktion, beispielsweise in Form eines Gittermastes, ausgebildet. Je nach Ausgestaltung des Krans, können einzelne der vorgenannten Komponenten auch weggelassen oder anders miteinander verbunden sein, da im Rahmen der Erfindung das Vorhandensein eines um die Wippachse schwenkbaren und um die Drehachse drehbaren Auslegers an einem entsprechenden Auslegerdrehkran ausreicht. Beispielsweise ist es denkbar, dass der Kran keinen Oberwagen aufweist und der Turm mit dem Ausleger über das Drehwerk auf dem Unterwagen gelagert und hierüber gemeinsam um die vertikale Drehachse drehbar sind. Das Hubwerk und das Gegengewicht werden dann nicht vom Oberwagen getragen, sondern sind jeweils an einer anderen geeigneten Stelle des Krans, beispielsweise am Turm, angeordnet.
Die Reduzierung der relativen Verschiebung lässt sich weiter verbessern, indem ein System mit einem Auslegerdrehkran gemäß der Erfindung und mindestens einer an dem Element, insbesondere Tragmittel und/oder Lastaufnahmemittel und/oder einer davon aufgenommenen Last, angeordneten Zielmarkierung zur Erfassung der lateralen Ist-Position des Elements gebildet wird. Dies ermöglicht eine besonders zuverlässige Erfassung der lateralen Ist-Position des hierfür betrachteten Elements.
Die Erfindung richtet sich ferner auf ein Verfahren zur Reduzierung, vorzugsweise Beseitigung oder Vermeidung, von Pendelbewegungen eines an mindestens einem Hubseil eines Auslegerdrehkrans hängenden Elements in Form eines Tragmittels und/oder Lastaufnahmemittels und/oder einer davon aufgenommenen Last, wobei das mindestens eine Hubseil an einem Ausleger des Auslegerdrehkrans im Bereich seiner Auslegerspitze umgelenkt ist, wobei mittels einer im Bereich der Auslegerspitze angeordneten Kamera eine laterale Ist-Position des Elements erfasst wird und mittels einer Steuerung eine relative Verschiebung zwischen der lateralen Ist-Position und einer lateralen Soll-Position des Elements ermittelt wird und auf Basis der relativen Verschiebung Steuerbefehle für einen Antrieb zum Schwenken des Auslegers um eine horizontale Wippachse und/oder einen Antrieb zum Drehen des Auslegers um eine vertikale Drehachse und/oder einen Antrieb zum Heben oder Senken des Elements bestimmt und vorzugsweise an den jeweiligen Antrieb gesendet werden, um die relative Verschiebung zu reduzieren, vorzugsweise vollständig zu beseitigen oder zu vermeiden. Hierbei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass mittels eines Winkelsensors eine Winkelabweichung einer Kameraachse von einer Gewichtskraftachse erfasst wird und auf Basis der Winkelabweichung eine, vorzugsweise rechnerische, Korrektur der von der Kamera erfassten lateralen Ist-Position erfolgt und anschließend die relative Verschiebung zwischen der korrigierten lateralen Ist-Position und der lateralen Soll-Position des Elements ermittelt wird.
In vorteilhafter Weise kann vorgesehen sein, dass die laterale Ist-Position anhand mindestens einer Zielmarkierung an dem Element oder anhand mindestens einer Kontur des Elements erfasst wird.
Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass mittels der Kamera und anhand der mindestens einen Zielmarkierung an dem Element oder anhand der mindestens einen Kontur des Elements sowie mittels der Steuerung ein Abstand zwischen dem Element und der Auslegerspitze ermittelt wird, um eine freie Länge des Hubseils zu ermitteln und in die Bestimmung der Steuerbefehle für den Antrieb zum Schwenken des Auslegers um die horizontale Wippachse und/oder den Antrieb zum Drehen des Auslegers um die vertikale Drehachse und/oder den Antrieb zum Heben oder Senken des Elements einzubeziehen.
Die Größe der mindestens einen Zielmarkierung und/oder der mindestens einen Kontur ist hierbei bekannt, sodass mittels einer von der Kamera erfassten Zielmarkierung und/oder Kontur ein Abstand zwischen der Zielmarkierung und/oder Kontur und der Kamera und hieraus ein Abstand zwischen dem Element und der Auslegerspitze ermittelbar sind. Anschließend kann die auch als freie Pendellänge bezeichnete freie Länge des Hubseils ermittelt, insbesondere berechnet, werden.
Weitere Details der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung, in der

Figur 1 eine schematische Ansicht eines Auslegerdrehkrans und
Figur 2 eine schematische Ansicht des Auslegerdrehkrans mit einer an seiner Auslegerspitze angeordneten Kamera

Die Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Auslegerdrehkrans 1 in Form eines Hafenmobilkrans für den Umschlag von normierten Behältern, insbesondere von ISO-Containern, zwischen Land und Wasser beziehungsweise umgekehrt beziehungsweise innerhalb von Container-Terminals. Dementsprechend ist der Auslegerdrehkran 1 mit einem geeigneten Tragmittel T versehen, das an seinem mindestens einen Hubseil 11 hängt und ein Lastaufnahmemittel LAM, das vorliegend beispielhaft als Spreader zur Aufnahme von ISO-Containern oder anderen normierten Behältern ausgebildet ist, aufnehmen kann. Auch kann der Auslegerdrehkran 1 mit einem Greifer zum Umschlag von Schüttgütern ausgerüstet werden. Das Lastaufnahmemittel LAM ist mit einer beispielhaft als ISO-Container ausgebildeten Last L verbunden.
Der Auslegerdrehkran 1 umfasst im Wesentlichen einen Unterwagen 2 und einen optionalen Oberwagen 3 mit einem Turm 4 und einem Ausleger 5. In üblicher Weise wird der Auslegerdrehkran 1 über seinen Unterwagen 2 auf dem Land, hier einem Kai 7, abgestützt. Über den Unterwagen 2 mit dem Fahrwerk 6, insbesondere einem Radreifenfahrwerk, ist der Auslegerdrehkran 1 auf dem Kai 7 verfahrbar und wird während des Umschlagbetriebes über eine Abstützvorrichtung 8, insbesondere deren Stützen, auf diesem abgestützt. Auch ist es möglich, dass der Auslegerdrehkran 1 auf Schienen verfahrbar oder stationär auf einem Schwimmponton befestigt wird.
Auf dem Unterwagen 2 ist der optionale Oberwagen 3 gelagert, der von einem Drehwerk d um eine vertikale Drehachse D und insbesondere relativ zu dem Unterwagen 2 schwenkbar ist. Das Drehwerk d weist üblicher Weise einen Drehkranz im Eingriff mit einem Antriebszahnrad auf. Der Oberwagen 3 trägt auch ein Hubwerk h und im rückwärtigen Bereich ein Gegengewicht 9.
Auch ist auf dem Oberwagen 3 der sich in Vertikalrichtung erstreckende Turm 4 abgestützt, an dessen Spitze ein Rollenkopf 10 mit Seilscheiben befestigt ist. Des Weiteren ist an dem Turm 4, etwa im Bereich seiner halben Länge und auf der dem Gegengewicht 9 abgewandten Seite, der Ausleger 5 angelenkt. Der Ausleger 5 ist um eine horizontale Wippachse W schwenkbar mit dem Turm 4 verbunden und zusätzlich über ein an dem Ausleger 5 und unten an dem Oberwagen 3 angelenktes Wippwerk w, das üblicher Weise als Hydraulikzylinder ausgebildet ist, aus seiner seitlich auskragenden Betriebsstellung in eine aufrechte Ruhestellung verschwenkbar. Außerdem ist der Ausleger 5 in üblicher Weise als Gittermast ausgebildet. An einer dem Turm 4 abgewandten Auslegerspitze 5a des Auslegers 5 ist eine oder sind mehrere Umlenkrolle(n) drehbar gelagert, über die ausgehend von dem Hubwerk h ein oder mehrere Hubseile 11 über den Rollenkopf 10 zu dem an dem/den Hubseil(en) 11 angehängten Tragmittel T geführt sind. Die vorgenannten Komponenten und deren Verbindung untereinander sind rein beispielhaft beschrieben und keine Voraussetzung für die Realisierung der Erfindung, welche nicht auf den beispielhaft konkret beschriebenen Hafenmobilkran beschränkt ist.
An einer Auslegerspitze 5a des Auslegers 5 ist eine Kamera 12 (siehe Figur 2) erfindungsgemäß angeordnet und eingerichtet. Zudem umfasst der Auslegerdrehkran 1 eine Steuerung 15, mittels derer insbesondere das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann.
Die Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht des Auslegerdrehkrans 1 mit einer an seiner Auslegerspitze 5a angeordneten Kamera 12. Der Auslegerdrehkran 1 weist im Bereich seiner Auslegerspitze 5a des Auslegers 5 mindestens eine Umlenkrolle für mindestens ein Hubseil 11 auf. Zur vereinfachten Darstellung ist hier exemplarisch nur ein Hubseil 11 gezeigt.
Der Erfassungsbereich der im Bereich der Auslegerspitze 5a angeordneten Kamera 12 ist auf das an dem mindestens einen Hubseil 11 hängende Tragmittel T gerichtet. Eine Kameraachse 12a der Kamera 12 ist dabei im Wesentlichen parallel zu einer Gewichtskraftachse 200 ausgerichtet. Die Kamera 12 ist eingerichtet, eine laterale Ist-Position des Tragmittels T, beispielsweise anhand mindestens einer, insbesondere äußeren, Kontur des Tragmittels T und/oder anhand mindestens einer von der Kamera 12 erfassbaren Zielmarkierung an dem Tragmittel T, optisch zu erfassen. Die Ist-Position des Tragmittels T wird anschließend mittels einer Signalverbindung 16 an die Steuerung 15 gesendet.
Die Anordnung der Steuerung 15 am Auslegerdrehkran 1 ist frei wählbar. Die in Figur 2 gewählte Anordnung der Steuerung 15 dient lediglich einer vereinfachten schematischen Darstellung.
Die Kamera 12 ist um eine erste Lagerachse 14.1 gelenkig gelagert, wobei die erste Lagerachse 14.1 senkrecht zur Kameraachse 12a angeordnet ist, in der vorliegenden Darstellung von Figur 2 auch senkrecht zur Zeichenebene. Eine Drehbarkeit der Kamera 12 um die erste Lagerachse 14.1 dient einem Ausgleich von Schwenk-Bewegungen des Auslegers 5 um die horizontale Wippachse W. Hierdurch wird also eine Ausrichtung der Kameraachse 12a auch bei Schwenk-Bewegungen des Auslegers 5 ermöglicht. Die Kamera 12 kann zudem um eine zweite Lagerachse 14.2, welche senkrecht zur Kameraachse 12a und zur ersten Lagerachse 14.1 angeordnet ist, gelenkig gelagert sein. Optional ist je Lagerachse 14.1, 14.2 ein Drehgelenk vorgesehen, welches eine Drehbewegung der Kamera 12 um die jeweilige Lagerachse 14.1, 14.2 in zwei Drehrichtungen ermöglicht. Eine Überlagerung von Drehbewegungen um die erste Lagerachse 14.1 und zweite Lagerachse 14.2 ist hierbei möglich. Ein Schwerpunkt der Kamera 12 ist derart zu den Lagerachsen 14.1, 14.2 beabstandet angeordnet, dass sich eine pendelartige Aufhängung der Kamera 12 ergibt. Die Ausrichtung der Kameraachse 12a erfolgt somit selbsttätig durch ihr Eigengewicht. Bewegungen der Kamera 12 werden mittels eines nicht dargestellten Dämpfers, insbesondere Torsionsdämpfers, gedämpft, um eine im Wesentlichen parallele Ausrichtung der Kameraachse 12a zur Gewichtskraftachse 200 auch bei dynamischen Bewegungen und/oder Schwingungen des Auslegers 5 zu ermöglichen. Für jede Lagerachse 14.1, 14.2 ist ein Dämpfer vorgesehen, sodass Drehbewegungen um die jeweilige Lagerachse 14.1, 14.2 dämpfbar sind.
Mittels eines an der Kamera 12 angeordneten Winkelsensors 13 ist eine Winkelabweichung 100 der Kameraachse 12a von der Gewichtskraftachse 200 erfassbar. Der Winkelsensor 13 erfasst die Winkelabweichung 100 in allen möglichen, vorliegend vier, Drehrichtungen der Kamera 12. Eine solche Winkelabweichung 100 kann beispielsweise eine durch Schwingungen und/oder Pendelbewegung der Kamera 12 erzeugte dynamische Winkelabweichung 100 sein. Auch eine statische Winkelabweichung 100 aufgrund von Reibung in oder an dem jeweiligen Drehgelenk und/oder Dämpfer ist möglich. Die Winkelabweichung 100 wird mittels einer Signalverbindung 16 an die Steuerung 15 gesendet, wobei es sich um die Signalverbindung 16 für die Kamera 12 zum Übertragen der erfassten Ist-Position des Tragmittels T oder um eine weitere separate Signalverbindung 16 handeln kann.
Die Steuerung 15 ermittelt, beispielsweise mithilfe einer geeigneten Auswertesoftware, eine relative Verschiebung zwischen der lateralen Ist-Position und einer lateralen Soll-Position des Tragmittels T. Die laterale Soll-Position ist vorgegeben und insbesondere frei wählbar. Vorzugsweise liegt ein Schwerpunkt des Tragmittels T in der lateralen Soll-Position auf einer virtuellen Soll-Linie, welche in Richtung der Gewichtskraftachse 200 zeigt und dabei durch den Ablaufpunkt des Hubseils 11 von der Umlenkrolle oder bei mehreren Hubseilen 11 und Umlenkrollen durch einen Mittelpunkt einer von allen Ablaufpunkten gebildeten Linie verläuft.
Mittels der Steuerung 15, insbesondere mittels der Auswertesoftware, kann die Winkelabweichung 100 bei der Ermittlung der relativen Verschiebung entsprechend berücksichtigt werden. Die durch den Winkelsensor 13 erfasste Winkelabweichung 100 der Kameraachse 12a von der Gewichtskraftachse 200 wird hierbei dazu verwendet, die von der Kamera 12 erfasste laterale Ist-Position des Tragmittels T, welche aufgrund der Winkelabweichung 100 fehlerhaft ist, zu korrigieren.
Auf Basis der relativen Verschiebung werden von der Steuerung 15 Steuerbefehle für einen Antrieb des Drehwerks d und/oder einen Antrieb des Wippwerks w und/oder einen Antrieb des Hubwerks h bestimmt, um die relative Verschiebung zu reduzieren, vorzugsweise vollständig zu beseitigen oder zu vermeiden. Die Steuerbefehle werden von der Steuerung 15 an den jeweiligen Antrieb mittels einer weiteren Signalverbindung 16 gesendet.

Bezugszeichenliste

1: Auslegerdrehkran
2: Unterwagen
3: Oberwagen
4: Turm
5: Ausleger
5a: Auslegerspitze
6: Fahrwerk
7: Kai
8: Abstützvorrichtung
9: Gegengewicht
10: Rollenkopf
11: Hubseil
12: Kamera
12a: Kameraachse
13: Winkelsensor
14.1: erste Lagerachse
14.2: zweite Lagerachse
15: Steuerung
16: Signalverbindung
100: Winkelabweichung
200: Gewichtskraftachse
d: Drehwerk
D: Drehachse
h: Hubwerk
L: Last
LAM: Lastaufnahmemittel
T: Tragmittel
w: Wippwerk
W: Wippachse

Claims

Auslegerdrehkran (1) mit einem Ausleger (5), der im Bereich seiner Auslegerspitze (5a) mindestens eine Umlenkrolle für mindestens ein Hubseil (11) aufweist, und einem Antrieb zum Schwenken des Auslegers (5) um eine horizontale Wippachse (W) und einem Antrieb zum Drehen des Auslegers (5) um eine vertikale Drehachse (D) und einem Antrieb zum Heben oder Senken eines an dem mindestens einen Hubseil (11) hängenden Elements (T; LAM; L) in Form eines Tragmittels (T) und/oder Lastaufnahmemittels (LAM) und/oder einer davon aufgenommenen Last (L) sowie einer Steuerung (15), wobei im Bereich der Auslegerspitze (5a) eine Kamera (12) angeordnet ist, deren Erfassungsbereich auf das Element (T; LAM; L) gerichtet und deren Kameraachse (12a) im Wesentlichen parallel zu einer Gewichtskraftachse (200) ausgerichtet ist, wobei die Kamera (12) eingerichtet ist, eine laterale Ist-Position des Elements (T; LAM; L) zu erfassen, und die Steuerung (15) ausgebildet und eingerichtet ist, eine relative Verschiebung zwischen der lateralen Ist-Position und einer lateralen Soll-Position des Elements (T; LAM; L) zu ermitteln und auf Basis der relativen Verschiebung Steuerbefehle für mindestens einen der vorgenannten Antriebe zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines an der Kamera (12) angeordneten Winkelsensors (13) eine Winkelabweichung (100) der Kameraachse (12a) von der Gewichtskraftachse (200) erfassbar ist und mittels der Steuerung auf Basis der Winkelabweichung (100) die mittels der Kamera (12) erfasste laterale Ist-Position des Elements (T; LAM; L), vorzugsweise rechnerisch, korrigierbar ist.
Auslegerdrehkran (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (12) gelenkig gelagert ist, um eine Ausrichtung der Kameraachse (12a) zu ermöglichen, wobei die Kamera (12) vorzugsweise um eine erste Lagerachse (14.1), welche senkrecht zur Kameraachse (12a) angeordnet ist, und/oder um eine zweite Lagerachse (14.2), welche senkrecht zur Kameraachse (12a) und zur ersten Lagerachse (14.1) angeordnet ist und vorzugsweise die erste Lagerachse (14.1) schneidet, gelenkig gelagert ist, um eine Ausrichtung der Kameraachse (12a) zu ermöglichen.
Auslegerdrehkran (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwerpunkt der Kamera (12) derart zu der/den Lagerachse(n) (14.1, 14.2) beabstandet angeordnet ist, dass sich eine pendelartige Aufhängung der Kamera (12) ergibt, bei der die Ausrichtung der Kameraachse (12a) selbsttätig durch ihr Eigengewicht erfolgt.
Auslegerdrehkran (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Dämpfers eine Bewegung der Kamera (12) dämpfbar ist, und der Dämpfer vorzugsweise als Torsionsdämpfer ausgebildet ist.
Auslegerdrehkran (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser als Hafenkran, insbesondere Hafenmobilkran, ausgebildet ist.
System mit einem Auslegerdrehkran (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mindestens einer an dem Element (T; LAM; L), insbesondere Tragmittel (T) und/oder Lastaufnahmemittel (LAM) und/oder einer davon aufgenommenen Last (L), angeordneten Zielmarkierung zur Erfassung der lateralen Ist-Position des Elements (T; LAM; L).
Verfahren zur Reduzierung, vorzugsweise Beseitigung oder Vermeidung, von Pendelbewegungen eines an mindestens einem Hubseil (11) eines Auslegerdrehkrans (1) hängenden Elements (T; LAM; L) in Form eines Tragmittels (T) und/oder Lastaufnahmemittels (LAM) und/oder einer davon aufgenommenen Last (L), wobei das mindestens eine Hubseil (11) an einem Ausleger (5) des Auslegerdrehkrans (1) im Bereich seiner Auslegerspitze (5a) umgelenkt ist, wobei mittels einer im Bereich der Auslegerspitze (5a) angeordneten Kamera (12) eine laterale Ist-Position des Elements (T; LAM; L) erfasst wird, und mittels einer Steuerung (15) eine relative Verschiebung zwischen der lateralen Ist-Position und einer lateralen Soll-Position des Elements (T; LAM; L) ermittelt wird und auf Basis der relativen Verschiebung Steuerbefehle für einen Antrieb zum Schwenken des Auslegers (5) um eine horizontale Wippachse (W) und/oder einen Antrieb zum Drehen des Auslegers (5) um eine vertikale Drehachse (D) und/oder einen Antrieb zum Heben oder Senken des Elements (T; LAM; L) bestimmt werden, um die relative Verschiebung zu reduzieren, vorzugsweise vollständig zu beseitigen oder zu vermeiden, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines an der Kamera (12) angeordneten Winkelsensors (13) eine Winkelabweichung (100) einer Kameraachse (12a) von einer Gewichtskraftachse (200) erfasst wird und auf Basis der Winkelabweichung (100) eine, vorzugsweise rechnerische, Korrektur der von der Kamera (12) erfassten lateralen Ist-Position erfolgt und anschließend die relative Verschiebung zwischen der korrigierten lateralen Ist-Position und der lateralen Soll-Position des Elements (T; LAM; L) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die laterale Ist-Position anhand mindestens einer Zielmarkierung an dem Element (T; LAM; L) oder anhand mindestens einer Kontur des Elements (T; LAM; L) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Kamera (12) und anhand der mindestens einen Zielmarkierung an dem Element (T; LAM; L) oder anhand der mindestens einen Kontur des Elements (T; LAM; L) sowie mittels der Steuerung (15) ein Abstand zwischen dem Element (T; LAM; L) und der Auslegerspitze (5a) ermittelt wird, um eine freie Länge des Hubseils (11) zu ermitteln und in die Bestimmung der Steuerbefehle für den Antrieb zum Schwenken des Auslegers (5) um die horizontale Wippachse (W) und/oder den Antrieb zum Drehen des Auslegers (5) um die vertikale Drehachse (D) und/oder den Antrieb zum Heben oder Senken des Elements (T; LAM; L) einzubeziehen.