EP2674384A1 - Method for monitoring crane safety and crane - Google Patents
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- EP2674384A1 EP2674384A1 EP13002979.6A EP13002979A EP2674384A1 EP 2674384 A1 EP2674384 A1 EP 2674384A1 EP 13002979 A EP13002979 A EP 13002979A EP 2674384 A1 EP2674384 A1 EP 2674384A1
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- B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
- B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
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- B66C23/88—Safety gear
- B66C23/90—Devices for indicating or limiting lifting moment
- B66C23/905—Devices for indicating or limiting lifting moment electrical
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- B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
- B66C13/00—Other constructional features or details
- B66C13/18—Control systems or devices
Definitions
- the invention relates to a method for monitoring the crane safety of a crane and a crane with a variable support base.
- Crane stability criteria include, for example, tilting the crane in the direction of load, tilting the crane in the opposite direction, wind speed, planned superstructure angle, etc. Permissible limits can be determined for each of these criteria, which monitors compliance for crane safety during crane operation Need to become.
- the monitoring process is carried out automatically by an implemented crane control, in particular the load moment limitation of the crane. Monitoring Events can indicate and possibly lead to intervention in the crane movement.
- load tables are calculated in advance for all the criteria mentioned, whose table entries for concrete crane configurations define maximum permissible loads.
- the DE 10 2005 035 460 A1 Proposes to remove individual support points from the existing load tables for specific crane conditions and to determine the currently present maximum load based on these support values by means of interpolation. Again, the certain permissible load is subject to a degree of inaccuracy, which may lead to a significant loss of maximum load.
- Known cranes are operated in such a way that the parameters may be changed until the permissible load corresponds to or exceeds the actual load.
- the crane control is intended to prevent the crane from entering an inadmissible area and prevents further crane movements that would lead to the crossing of the boundary.
- the permissible load is determined in each case on the basis of the stored load tables. However, if one deviates from the usual practice with precalculated load tables, these necessary fixed limit values are missing and no fixed intervention limits and warning limits can be defined.
- crane movements can only be carried out if they occur within the permissible payload range. However, if the crane has been moved to a non-permissible range, the load moment limitation interrupts the current crane movement and blocks all further crane movements.
- the object of the present invention is to further develop a known from the prior art method for overload protection on cranes.
- a method for monitoring the crane safety of a crane with a variable support base and a monitoring unit is proposed.
- the support base is determined by the extended or unfolded state of the support device.
- the monitoring unit monitors several safety criteria during crane operation to ensure crane safety.
- the individual safety criteria may relate, for example, to component strength, component load and the stability of the crane. This includes in particular the tilting of the crane in the direction of load, tilting of the crane in opposite direction, rupture of the hoisting rope, component strength of the boom system, wind speed, load limits of the undercarriage, strength of the load hook, slewing ring load, Wippzylinderfestmaschine, strength of the mechanical connections and the intended to be used angle of rotation of the superstructure with boom during crane operation.
- Specified calculation examples for the monitoring of individual criteria are, for example, the small test load, the large test load, load rupture, tilt angle, tilting backwards without load and a total of far more than 30 criteria.
- Individual criteria can be specified, for example, in the corresponding DIN standard.
- the monitoring unit is calculated for each criterion which depends on at least one parameter relating to crane configuration and / or crane movement during crane operation, an admissible specific limit value during crane operation. It is therefore completely omitted to consider a payload table for corresponding criteria.
- a criterion depends on at least one parameter relating to the crane configuration and / or crane movement during crane operation as soon as the actual crane configuration at the place of use or during crane operation has an influence on the compliance with the criterion.
- this also includes any crane movement that has an influence on a corresponding criterion. For example, the current boom positions, the support base, the superstructure angle, etc.
- At least one specific limit value represents the permissible specific load, up to which a corresponding criterion is met and the crane safety is not endangered.
- the individual specific limit values or permissible specific payloads can be monitored separately during crane operation and compared with the actually existing crane state values. Alternatively or additionally, it may be advantageous to determine a common permissible load from the individual permissible specific limit values or payloads. In this case For each crane condition or crane configuration, a common maximum permissible load is determined.
- the maximum possible load which results from the criteria for the current situation, results in every situation. This is the outstanding advantage over pre-calculated tables, which always represent a minimum over certain dimensions and never fully exploit the possible load capacity of the crane.
- the criteria no longer calculated according to the invention are calculated on the crane at runtime, ie during crane operation.
- the embodiment of the method according to the invention now leads to a method or a monitoring device which has an arbitrary support base, i. H. Any position of the supporting spars permits and simultaneously monitored. So far, although any position was mechanically possible, but this was not secured for each case of the monitoring device.
- the individual criteria be divided into at least two different types of criteria.
- the individual criteria are divided into linearly dependent and linearly independent criteria types.
- Linearly dependent means preferably that such a criterion depends on at least one further criterion.
- at least one linearly dependent criterion of at least one calculated specific limit value / load may be dependent on at least one further linearly dependent and / or linearly independent criterion.
- a particularly advantageous embodiment of the method results from the fact that in a first step the permissible specific load is calculated for each linearly independent criterion. From the set of specific payloads for the linearly independent criteria, the minimum of these payloads is then determined. The permissible load of the linearly dependent criteria is determined by iteration. It is conceivable that the iteration with the minimum of permissible Payloads of linearly independent criteria begins and a minimum of the loads of the linearly dependent criteria is determined, which also corresponds to the common permissible load for the crane.
- the section in particular continued Bisetation set. This reduces the calculation time for determining the permissible load.
- load tables are exclusively those which are not dependent on a parameter relating to crane configuration and / or crane movement during crane operation.
- all criteria which depend on at least one parameter concerning crane configuration during crane operation are excluded. Consequently, mainly load-related load restrictions are deposited on the crane as pre-calculated load tables. These contain limit values whose adherence avoids lasting damage to the crane due to mechanical overloading, for example due to load absorption.
- a method for operating a crane is proposed with a monitoring unit, wherein the monitoring unit calculates a permissible load dependent on one or more variable parameters during crane operation.
- the inventive method requires no or no full load table.
- the calculation takes place during crane operation on the crane.
- the calculation of the permissible load takes place in accordance with the method according to the invention described above, ie according to the method of one of claims 1 to 8.
- this method can also be implemented independently of the method according to claims 1 to 8.
- the current variable parameter (s) are arbitrary.
- One or more parameters characterize, for example, the current crane configuration or crane movements or activities being performed.
- the parameter may be a parameter relating to the position of the crane or crane component.
- At least one parameter may be the boom length, the boom angle, the direct ballast radius and / or the rotational angle of the turntable. As stated, these are examples, of course other parameters are also conceivable.
- a sensor system which detects the current variable parameters during crane operation and provides the monitoring unit. According to the invention, it is provided that one or more sensor values are modified before the calculation of the permissible load. In this way it is possible to determine the permissible load for one or more future parameters.
- the method according to the invention consequently permits a forward-looking calculation of the possible permissible load for future crane movements.
- the monitoring unit of the crane thus calculates in real time on the crane and at any time which permissible loads will occur in the near future if the currently performed crane movements are continued.
- extensive forecasts for the development of the future permissible load capacity can be made as a function of current and future crane activities. This procedure may be necessary in particular if there are no fixed limit values, ie load tables, for crane monitoring.
- the crane always calculates parallel to the method according to one of claims 1 to 8, a look-ahead, as the permissible load changes when the current actual movement or current possible crane movement is carried out further.
- the inventive method does not require a comprehensive extension of an existing crane or a monitoring unit. Rather, minor modifications are sufficient to accommodate existing systems for carrying out the method. Only means for manipulating the detected sensor values are to be provided.
- the monitoring unit changes at least one parameter during crane operation as a function of the calculated permissible load in order to control the permissible load.
- the speed of the parameter change can be continuously or gradually reduced or stopped before a parameter value is reached in which the permissible load corresponds to the actual load.
- the monitoring unit reacts as soon as the load changes in the direction of zero.
- a pending crane movement can be slowed down or stopped in time to avoid exceeding the permissible load.
- an output or display of a possible overshoot or an approximation to a possible overshoot can be made to the crane operator.
- the desired nominal movement of the crane is permitted, restricted or completely blocked.
- An essential feature here is the steepness of the change in the permissible load. This calculation is made via all relevant sensors.
- the reduction can be continuous or stepwise.
- the reduction of the speed may be such as to reduce it to zero at or before reaching the correspondence between allowable and actual payload from a value reduced from the other rate of change, or to reach zero by continuously reducing the speed.
- the speed of the parameter change is greater than a difference between the actual and the permissible load, ie. H. is reduced continuously or stepwise over a certain distance.
- This difference may take a constant value or a value which depends on the actual and / or permissible load or their difference or the ratio of this difference to the actual and / or permissible load.
- a particularly advantageous embodiment of the invention can be provided that is checked by targeted modification of at least one sensor value, which parameter change or parameter changes lead to a decrease in the actual load and or or to an increase in the permissible load.
- This advantageous embodiment of the method is particularly useful when the crane is already in an inadmissible operating range, d. H. the current load exceeds or exceeds a permissible load. In this case, the method shows preferred crane movements, which allow a particularly fast and safe movement out of the impermissible range.
- any crane movement is stopped as soon as the current load exceeds or exceeds the permissible load.
- one or more possible parameter changes ie crane movements, are selected for the crane operator, in order to be able to safely and reliably drive the crane out of the impermissible area.
- an integrated crane application planner is used for the diverse crane monitoring during crane operation.
- the crane planner preferably uses stored limit curves or envelopes for at least a part of the crane parameters. Accordingly, there are two independent crane monitoring methods, on the one hand to ensure the redundancy of the monitoring and, on the other hand, to check the functionality of the overall system by the two independently provided monitoring methods checking the functionality of the other monitoring method. In this context, full attention is paid to the DE 10 2008 021 627 taken.
- the invention further relates to a crane with a monitoring device.
- the monitoring device carries out at least one of the above-described method according to the invention or an advantageous embodiment of the method according to the invention.
- the advantages and properties of the crane obviously correspond to those of the method according to the invention, which is why it should be dispensed with at this point to a new description. Particularly preferably, both methods are carried out as a combination.
- the invention relates to a crane monitoring device, in particular a load moment limitation, for carrying out at least one of the methods according to the invention or an advantageous embodiment of the method.
- a further aspect of the invention relates to a data carrier with stored software for carrying out at least one of the methods according to the invention or an advantageous embodiment of at least one of the methods on a crane monitoring device.
- the advantages and properties of the crane monitoring device or of the data carrier obviously correspond to those of the method according to the invention, which is why a repeated description is dispensed with here as well.
- FIGS. 1 to 8 show the distribution of the permissible load of a crane as a function of its radius or the angle of the upper carriage.
- the centrally outlined crane comprises an undercarriage, a superstructure rotatably mounted on the undercarriage and a variable support.
- the variable support comprises a total of four sliding beams, which can be extended in different support positions.
- a tilting crane boom is arranged on the superstructure, which telescopes can be designed.
- the actual load depends on the angle of rotation of the superstructure and the load deflection, ie the angle of the boom.
- a monitoring device of the crane monitors compliance with the permissible load during crane operation.
- an arbitrary position of the support beams is not only allowed by the method according to the invention but also monitored by the monitoring device.
- the criteria are divided into different, ie at least two different types of calculation.
- a linearly independent calculation method applies.
- the tipping load represents the load at which the crane tilts and the boom head weight is defined by a defined weight fraction on the boom.
- Hdyn characterizes the dynamic lifting load coefficient.
- W introduces the influence of wind into the calculation, which is calculated taking into account the load.
- the small test load is therefore dependent on the calculated load of at least one criterion, which is referred to as linearly dependent. It is also conceivable that the calculation is recursive. For the calculation of the wind influence, for example, 1.2 m 2 windfall area per 1 t load capacity are assumed.
- the calculation algorithm divides the criteria into linearly dependent and linearly independent criteria.
- the permissible load is determined for each linearly independent criterion.
- the minimum of these TL criteria A of these loads is determined and recorded.
- a second method step an iteration of the permissible load is performed with the previously determined minimum TL criteria A as the starting value.
- the linearly dependent criterion is checked for its admissibility in each step. If the criterion is admissible, the next criterion is used. As soon as a criterion is no longer allowed, the next iteration step in skipped the criterion in question without carrying out any further examination of the other criteria.
- the second step is restarted. This takes place until the second step supplies a permissible load TL criteria B for all criteria. This becomes the permissible maximum load TL.
- the method according to the invention should deliver as large a value as possible for the permissible load TL.
- the determination of the load TL can also be carried out with the help of the continued bisection.
- FIGS. 5 to 8 The advantages of the invention will be apparent from the illustrations of FIGS. 5 to 8 and the load-bearing representations according to the prior art ( FIGS. 1 to 4 ).
- the scale on the right-hand side of the screen assigns load values corresponding to the gray values.
- the crane configurations of the FIGS. 1 and 5 . 2 and 6 . 3 and 7 such as 4 and 8th are identical and are used for the comparison.
- FIGS. 1 and 5 three telescopic shots of the boom system are 46% extended.
- the sliding beams of the support are in the crane configuration according to FIGS. 1 and 5 fully extended and allow a maximum support base.
- the configuration of Figures 2 and 6 On the other hand, to operate the crane without support and to leave the sliding beams fully retracted.
- the crane according to Figures 3 and 7 works with a limited support, with two lying on a crane side sliding beams fully extended and the opposite spars are fully retracted.
- the crane configuration of the FIGS. 4 and 8th envisages crane operation with three fully extended and one retracted sliding beam.
- the representation of the permissible load in the FIGS. 5 to 8 is based on a calculation during crane operation based on the method according to the invention, whereas the representation of the FIGS. 1 to 4 on the use of load tables which were created before crane operation with the help of an operational planner.
- Figures 2 and 6 shows the significant gain in load, which can be achieved with the aid of the method according to the invention.
- the prior art method assumes a minimal support base for the total circumference of the rotation angle, whereas the method according to the invention calculates these exactly during crane operation and thus reaches different permissible carrying loads over the rotation angle range.
- no permissible load is given away at the front and rear of the crane, since in this rotation angle range, the missing support device is compensated by the crane longitudinal dimension and thus is higher than in the side region of the crane.
- the gain in allowable load due to the optimized calculation will also be in the rest Figures 5 . 7 and 8th clear.
- the outer contour also clearly shows the gain in load. In the area in which the boom on one of the sliding beams, ie located on the Krandiagonale, also a significant load increase can be recorded.
- the darker area of greater load nearly forms a square with concave sides.
- the permissible load is in particular along the diagonal opposite to the variant FIG. 1 elevated.
- the illustrated system of FIG. 9 shows a load torque limit 20, which monitors all crane movements in terms of safety during crane operation and optionally triggers a safety shutdown or restriction of the permissible crane movement.
- This system can according to the above-described embodiment of FIGS. 5 to 8 be executed and run the presented inventive method.
- the following procedure is an extension of this method. However, this is not a mandatory requirement for carrying out the following method steps, which are independent of the method according to FIGS FIGS. 5 to 8 are executable.
- the load torque limit 20 receives during the crane operation of a plurality of sensors 10 measured values that characterize individual parameters during crane operation. It should be noted that FIG. 9 merely by way of example shows a number of three sensors. However, in a realistic environment, the system is based on a variety of sensors, the number of which is not limited.
- the individual measured values of the sensors 10 characterize, for example, the angle of rotation, rocking angle or also cylinder pressure of the luffing cylinder of the crane. Based on the sensor data provided, the load torque limit calculates the permissible load for the current crane state.
- the permissible range is characterized by the fact that the current load of the crane is less than the permissible load in the current operating state. If the current load exceeds the permissible value, the crane will operate in an inadmissible range.
- the method according to the invention is intended to ensure that the load moment limitation triggers an early braking of the crane movement before it enters an unacceptable working range.
- a limited crane movement in the non-permissible range should be made possible under certain circumstances and still be carried out a monitoring of the safety of the crane by the load torque limit.
- the sensor values 11, 12, 13 for the calculation of the forecast of the permissible load are selectively changed in suitably selected steps.
- the sensor value 11 of the sensor 1 is manipulated in order to be able to calculate the permissible load for this future parameter, ie future actual value of the sensor 1.
- the load torque limit 20 calculates the permissibility of the crane movement for the changed sensor values and can therefore estimate when the crane is being controlled while maintaining the current crane movement in a non-permissible range.
- Any existing system of sensors 10 and load moment limitation 20 can be expanded by integration of the means 50 in order to be able to carry out a targeted manipulation of at least one sensor value 11.
- the load torque limit 20 thus calculates in real time on the crane and at any time which permissible loads will occur in the near future if the current crane movement is continued. With the help of the predicted development of the load, the load torque limit can detect at an early stage whether the permissible load converges to the value zero. In this case, the crane movement can be braked in time or stopped completely. Likewise, an output of a corresponding warning to the crane operator is possible.
- a limited crane movement in the non-permissible range can be made possible, which simultaneously from the load torque limit 20 is monitored.
- the load torque limit 20 has the task of stopping a crane movement substantially before the occurrence of actual faults or an accident. Operation in the non-permissible range therefore does not mean an acute danger situation, but merely the exceeding of a specially defined limit value.
- the flowchart of FIG. 10 shows the inventive method for checking permissible crane movements in the non-permitted range.
- the state 200 characterizes the regular crane operation, the crane movement is carried out unhindered in method step 110 and monitored continuously by the load torque limitation 20 in block 120 for compliance with the permissible load.
- the crane movement can be slowed down in time or completely stopped. If such an emergency stop has occurred, the load torque limit 20 is transferred to method step 200. Here, it is determined from the calculated foresight with which or which crane movements the crane can safely be driven out of the non-permissible range again. The operator is also shown a possible choice. The crane operator can therefore choose the situation-dependent cheapest variant.
- step 300 the release of the selected crane movement is checked. This ensures that only the crane movements released by the load torque limitation and indicated in step 200 are executed and any remaining crane movements are blocked.
- the operator When the operator selects a released motion, it is executed 400 and continuously monitored 500 by the load torque limit. Does the crane move not produce the desired result, i. to leave the non-permitted range, so again a safety stop is triggered by the load torque limit. Only after leaving the impermissible work area, the load torque limit enters the regular state 100 and unlocks all crane movements.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Kransicherheit eines Krans sowie einen Kran mit einer variablen Abstützbasis.The invention relates to a method for monitoring the crane safety of a crane and a crane with a variable support base.
Es ist bekannt, die Kransicherheit mittels einer Kransteuerung während des Kranbetriebes zu überwachen. Die Gewährleistung der Kransicherheit basiert auf der Einhaltung diverser Sicherheitskriterien. Als mögliche Sicherheitskriterien werden beispielhaft die Bauteilfestigkeit von Auslegersystemen, Hubseilen, Lasthaken, Drehkranz, Wippzylinder, mechanischen Verbindungen etc. einerseits und die Standsicherheit des Krans andererseits genannt. Die Standsicherheit des Krans betreffende Kriterien sind beispielsweise das Kippen des Krans in Lastrichtung, Kippen des Krans in Gegenlastrichtung, Windgeschwindigkeit, der geplante Oberwagendrehwinkel etc. Zu jedem dieser Kriterien sind zulässige Grenzwerte bestimmbar, die für die Gewährleistung der Kransicherheit während des Kranbetriebs gesondert auf Einhaltung überwacht werden müssen.It is known to monitor the crane safety by means of a crane control during crane operation. The guarantee of crane safety is based on compliance with various safety criteria. As a possible safety criteria, the component strength of cantilever systems, hoisting ropes, load hooks, turntables, luffing cylinders, mechanical connections etc. on the one hand and the stability of the crane on the other hand are mentioned as examples. Crane stability criteria include, for example, tilting the crane in the direction of load, tilting the crane in the opposite direction, wind speed, planned superstructure angle, etc. Permissible limits can be determined for each of these criteria, which monitors compliance for crane safety during crane operation Need to become.
Der Überwachungsprozess wird durch eine implementierte Kransteuerung, insbesondere der Lastmomentbegrenzung des Krans, automatisiert ausgeführt. Überwachungsereignisse können anzeigt und gegebenenfalls zum Eingriff in die Kranbewegung führen.The monitoring process is carried out automatically by an implemented crane control, in particular the load moment limitation of the crane. monitoring Events can indicate and possibly lead to intervention in the crane movement.
Bei der Herstellung und Prüfung des Krans werden vorab für alle genannten Kriterien sogenannte Traglasttabellen errechnet, deren Tabelleneinträge für konkrete Krankonfigurationen maximal zulässige Traglasten definieren.During the manufacture and testing of the crane, so-called load tables are calculated in advance for all the criteria mentioned, whose table entries for concrete crane configurations define maximum permissible loads.
In der Regel wird ein Kran abgestützt betrieben, wobei die Größe der Abstützbasis abhängig von dem Ausschiebezustand bzw. Ausklappzustand der Schiebe- bzw. Klappholme der Abstützvorrichtung ist. Falls eine symmetrische Abstützung aufstellortbedingt unmöglich ist, schlägt die
Eine alternative Lösung schlägt die
Aus der
Die
Den aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsvarianten ist es gemein, dass stets auf vorberechnete Traglasttabellen zurückgegriffen wird. Eine variable Krankonfiguration, insbesondere eine variable Abstützbasis, führt jedoch zu einer unendlichen Anzahl von möglichen Krankonfigurationen und entsprechenden Traglasttabellen. Es ist wünschenswert, die Krankonfiguration insbesondere am Einsatzort möglichst flexibel gestalten zu können.The variants known from the prior art, it is common that recourse is always made to pre-calculated load tables. However, a variable crane configuration, particularly a variable support base, results in an infinite number of possible crane configurations and corresponding load tables. It is desirable to be able to design the crane configuration as flexibly as possible, in particular at the place of use.
Bekannte Krane werden derart betrieben, dass die Parameter soweit verändert werden dürfen, bis die zulässige Traglast der tatsächlichen Traglast entspricht oder diese überschreitet. Die Kransteuerung soll das Hineinfahren des Krans in einen unzulässigen Bereich vermeiden und unterbindet weitere Kranbewegungen, die zur Grenzüberschreitung führen würden. Die zulässige Traglast wird jeweils anhand der hinterlegten Traglasttabellen bestimmt. Weicht man jedoch von der üblichen Praxis mit vorberechneten Traglasttabellen ab, fehlen diese notwendigen festen Grenzwerte und es lassen sich auch keine festen Eingriffsgrenzen und Warngrenzen definieren.Known cranes are operated in such a way that the parameters may be changed until the permissible load corresponds to or exceeds the actual load. The crane control is intended to prevent the crane from entering an inadmissible area and prevents further crane movements that would lead to the crossing of the boundary. The permissible load is determined in each case on the basis of the stored load tables. However, if one deviates from the usual practice with precalculated load tables, these necessary fixed limit values are missing and no fixed intervention limits and warning limits can be defined.
Wird diese Grenze nun doch während des Kranbetriebes überschritten, möglicherweise aufgrund umschlagender Wetterbedingungen, so befindet sich der Kran im unzulässigen Arbeitsbereich. Zur Reduzierung der davon ausgehenden Gefahren erfolgt ein Eingriff der Lastmomentbegrenzung in die Kransteuerung, der bis zur vollständigen Blockade sämtlicher Kranbewegungen führen kann.If this limit is exceeded during crane operation, possibly due to changing weather conditions, the crane is in an inadmissible working area. In order to reduce the dangers emanating therefrom an intervention of the load moment limitation in the crane control, which can lead to the complete blockade of all crane movements.
Bisher war ein sogenannter Schlüsselschalter vorgesehen, welcher das Ausführen von Kranbewegungen ohne oder nur mit teilweise aktiver Lastmomentbegrenzung ermöglichte. Nützlich war diese Funktion zum Herstellen der Arbeitsbereitschaft des Krans oder auch zum Herausfahren aus einem nicht zulässigen Arbeitsbereich, wenn beispielsweise die Lastmomentbegrenzung eine Kranbewegung gestoppt hat.So far, a so-called key switch was provided, which allowed the execution of crane movements without or only partially active load torque limit. Useful this function was to establish the readiness of the crane or even to move out of a non-permitted working area, for example, if the load torque limit has stopped a crane movement.
Wird nun ein Schlüsselschalter nicht mehr eingebaut, können Kranbewegungen nur dann ausgeführt werden, wenn diese im zulässigen Traglastbereich erfolgen. Ist der Kran aber in einen nicht zulässigen Bereich gefahren worden, so unterbricht die Lastmomentbegrenzung die aktuelle Kranbewegung und blockiert alle weiteren Kranbewegungen.If a key-operated switch is no longer installed, crane movements can only be carried out if they occur within the permissible payload range. However, if the crane has been moved to a non-permissible range, the load moment limitation interrupts the current crane movement and blocks all further crane movements.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren zur Überlastsicherung an Kranen weiterzuentwickeln.The object of the present invention is to further develop a known from the prior art method for overload protection on cranes.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Merkmal des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen des Verfahrens sind Gegenstand der nachfolgenden abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a method according to the feature of
Gemäß Anspruch 1 wird ein Verfahren zur Überwachung der Kransicherheit eines Krans mit einer variablen Abstützbasis sowie einer Überwachungseinheit vorgeschlagen. Die Abstützbasis bestimmt sich aus dem Ausfahr- bzw. Ausklappzustand der Abstützvorrichtung. Die Überwachungseinheit überwacht mehrere Sicherheitskriterien während des Kranbetriebs zur Gewährleistung der Kransicherheit.According to
Die einzelnen Sicherheitskriterien können beispielsweise die Bauteilfestigkeit, Bauteilbelastung sowie die Standsicherheit des Krans betreffen. Insbesondere fallen hierunter das Kippen des Krans in Lastrichtung, Kippen des Krans in Gegenlastrichtung, Reißen des Hubseils, Bauteilfestigkeit des Auslegersystems, Windgeschwindigkeit, Lastgrenzen des Unterwagens, Festigkeit des Lasthakens, Drehkranzbelastung, Wippzylinderfestigkeit, Festigkeit der mechanischen Verbindungen sowie der beabsichtigte zu verwendende Drehwinkel des Oberwagens mit Ausleger während des Kraneinsatzes.The individual safety criteria may relate, for example, to component strength, component load and the stability of the crane. This includes in particular the tilting of the crane in the direction of load, tilting of the crane in opposite direction, rupture of the hoisting rope, component strength of the boom system, wind speed, load limits of the undercarriage, strength of the load hook, slewing ring load, Wippzylinderfestigkeit, strength of the mechanical connections and the intended to be used angle of rotation of the superstructure with boom during crane operation.
Konkretisierte Berechnungsbeispiele für die Überwachung einzelne Kriterien sind beispielsweise die kleine Prüflast, die große Prüflast, Lastabriss, Kippwinkel, Kippen nach hinten ohne Last sowie insgesamt weit mehr als 30 Kriterien. Einzelne Kriterien können beispielsweise in entsprechender DIN-Norm spezifiziert sein.Specified calculation examples for the monitoring of individual criteria are, for example, the small test load, the large test load, load rupture, tilt angle, tilting backwards without load and a total of far more than 30 criteria. Individual criteria can be specified, for example, in the corresponding DIN standard.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die Überwachungseinheit für jedes Kriterium, das von wenigstens einem die Krankonfiguration und/oder Kranbewegung während des Kranbetriebs betreffenden Parameter abhängig ist, ein zulässiger spezifischer Grenzwert während des Kranbetriebs berechnet wird. Es wird demnach vollständig auf die Berücksichtigung einer Traglasttabelle für entsprechende Kriterien verzichtet.According to the invention, it is now provided that the monitoring unit is calculated for each criterion which depends on at least one parameter relating to crane configuration and / or crane movement during crane operation, an admissible specific limit value during crane operation. It is therefore completely omitted to consider a payload table for corresponding criteria.
Ein Kriterium ist von wenigstens einem die Krankonfiguration und/oder Kranbewegung während des Kranbetriebs betreffenden Parameter abhängig, sobald die tatsächliche Krankonfiguration am Einsatzort bzw. während des Kranbetriebs Einfluss auf die Einhaltung des Kriteriums hat. Hierunter fällt neben der Rüstkonfiguration auch jede Kranbewegung, die Einfluss auf ein entsprechendes Kriterium hat. Beispielsweise die aktuelle Auslegerstellungen, die Abstützbasis, der Oberwagendrehwinkel etc..A criterion depends on at least one parameter relating to the crane configuration and / or crane movement during crane operation as soon as the actual crane configuration at the place of use or during crane operation has an influence on the compliance with the criterion. In addition to the setup configuration, this also includes any crane movement that has an influence on a corresponding criterion. For example, the current boom positions, the support base, the superstructure angle, etc.
Wenigstens ein spezifischer Grenzwert stellt die zulässige spezifische Traglast dar, bis zu der ein entsprechendes Kriterium eingehalten und die Kransicherheit nicht gefährdet wird.At least one specific limit value represents the permissible specific load, up to which a corresponding criterion is met and the crane safety is not endangered.
Die einzelnen spezifischen Grenzwerte bzw. zulässigen spezifischen Traglasten können getrennt während des Kranbetriebs überwacht werden und mit den tatsächlich vorliegenden Kranzustandswerten verglichen werden. Alternativ oder zusätzlich kann es vorteilhaft sein, aus den einzelnen zulässigen spezifischen Grenzwerten bzw. Traglasten eine gemeinsame zulässige Traglast zu ermitteln. In diesem Fall wird für jeden Kranzustand bzw. Krankonfiguration eine gemeinsame maximal zulässige Traglast bestimmt.The individual specific limit values or permissible specific payloads can be monitored separately during crane operation and compared with the actually existing crane state values. Alternatively or additionally, it may be advantageous to determine a common permissible load from the individual permissible specific limit values or payloads. In this case For each crane condition or crane configuration, a common maximum permissible load is determined.
Durch das Rechnen der Kriterien auf dem Kran ergibt sich in jeder Situation die maximal mögliche Traglast, die sich aus den Kriterien für die aktuelle Situation ergeben. Dies ist der herausragende Vorteil gegenüber vorgerechneten Tabellen, die immer ein Minimum über bestimmte Dimensionen darstellen und die mögliche Traglast des Krans niemals vollständig ausschöpfen können. Die nicht mehr vorgerechneten Kriterien werden erfindungsgemäß zur Laufzeit, also während des Kranbetriebes, auf dem Kran gerechnet. Die erfindungsgemäße Ausführung des Verfahrens führt nunmehr zu einem Verfahren bzw. einer Überwachungseinrichtung, die eine beliebige Abstützbasis, d. h. eine beliebige Stellung der Abstützholme zulässt und gleichzeitig überwacht. Bisher war zwar eine beliebige Stellung mechanisch möglich, jedoch wurde diese nicht für jeden Fall von der Überwachungseinrichtung abgesichert.By calculating the criteria on the crane, the maximum possible load, which results from the criteria for the current situation, results in every situation. This is the outstanding advantage over pre-calculated tables, which always represent a minimum over certain dimensions and never fully exploit the possible load capacity of the crane. The criteria no longer calculated according to the invention are calculated on the crane at runtime, ie during crane operation. The embodiment of the method according to the invention now leads to a method or a monitoring device which has an arbitrary support base, i. H. Any position of the supporting spars permits and simultaneously monitored. So far, although any position was mechanically possible, but this was not secured for each case of the monitoring device.
Es kann zweckmäßig sein, dass für die Berechnung der gemeinsamen zulässigen Traglast die einzelnen Kriterien in wenigstens zwei unterschiedliche Kriterienarten aufgeteilt werden. Beispielsweise werden die einzelnen Kriterien in linear abhängige sowie linear unabhängige Kriterienarten aufgeteilt. Linear abhängig bedeutet vorzugsweise, dass ein derartiges Kriterium von wenigstens einem weiteren Kriterium abhängt. Insbesondere kann wenigstens ein linear abhängiges Kriterium von wenigstens einem berechneten spezifischen Grenzwert/Traglast wenigstens eines weiteren linear abhängigen und/oder linear unabhängigen Kriteriums abhängig sein.It may be expedient that for the calculation of the common permissible load the individual criteria be divided into at least two different types of criteria. For example, the individual criteria are divided into linearly dependent and linearly independent criteria types. Linearly dependent means preferably that such a criterion depends on at least one further criterion. In particular, at least one linearly dependent criterion of at least one calculated specific limit value / load may be dependent on at least one further linearly dependent and / or linearly independent criterion.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens ergibt sich dadurch, dass in einem ersten Schritt für jedes linear unabhängige Kriterium die zulässige spezifische Traglast berechnet wird. Aus der Menge der spezifischen Traglasten für die linear unabhängigen Kriterien wird im Anschluss das Minimum dieser Traglasten bestimmt. Die zulässige Traglast der linear abhängigen Kriterien wird mittels Iteration ermittelt. Denkbar ist es, dass die Iteration mit dem Minimum der zulässigen Traglasten der linear unabhängigen Kriterien beginnt und ein Minimum der Traglasten der linear abhängigen Kriterien ermittelt, was zugleich der gemeinsamen zulässigen Traglast für den Kran entspricht.A particularly advantageous embodiment of the method results from the fact that in a first step the permissible specific load is calculated for each linearly independent criterion. From the set of specific payloads for the linearly independent criteria, the minimum of these payloads is then determined. The permissible load of the linearly dependent criteria is determined by iteration. It is conceivable that the iteration with the minimum of permissible Payloads of linearly independent criteria begins and a minimum of the loads of the linearly dependent criteria is determined, which also corresponds to the common permissible load for the crane.
Zur Beschleunigung des Verfahrens für die Ermittlung der zulässigen Traglast kann beispielsweise auf die Sektion, insbesondere fortgesetzte Bisektion, gesetzt werden. Hierdurch lässt sich die Berechnungszeit für die Ermittlung der zulässigen Traglast verringern.To accelerate the method for determining the permissible load, for example, the section, in particular continued Bisektion set. This reduces the calculation time for determining the permissible load.
Es besteht die Möglichkeit, zusätzlich zum erfindungsgemäßen Verfahren ein oder mehrere Traglasttabellen in einer Speichereinheit des Krans zu hinterlegen und für die Überwachung des Krans zu berücksichtigen. Bei den gespeicherten Traglasttabellen handelt es sich jedoch ausschließlich um solche, die nicht von einem die Krankonfiguration und/oder Kranbewegung während des Kranbetriebes betreffenden Parameter abhängig sind. Bei der Erstellung der Traglasttabellen werden alle Kriterien, die von wenigstens einem die Krankonfiguration während des Kranbetriebs betreffenden Parameter abhängig sind, ausgeschlossen. Folglich werden hauptsächlich festigkeitsrelevante Traglastbeschränkungen auf dem Kran als vorgerechnete Traglasttabellen hinterlegt. Diese beinhalten Grenzwerte, deren Einhaltung eine nachhaltige Schädigung des Krans durch mechanisches Überlasten, beispielsweise durch Lastaufnahme, vermeidet.It is possible, in addition to the method according to the invention, to deposit one or more load tables in a storage unit of the crane and to consider them for monitoring the crane. The stored load tables, however, are exclusively those which are not dependent on a parameter relating to crane configuration and / or crane movement during crane operation. When drawing up the load tables, all criteria which depend on at least one parameter concerning crane configuration during crane operation are excluded. Consequently, mainly load-related load restrictions are deposited on the crane as pre-calculated load tables. These contain limit values whose adherence avoids lasting damage to the crane due to mechanical overloading, for example due to load absorption.
Gemäß Anspruch 9 wird ein Verfahren zum Betreiben eines Krans mit einer Überwachungseinheit vorgeschlagen, wobei die Überwachungseinheit eine von einem oder mehreren veränderbaren Parametern abhängige zulässige Traglast während des Kranbetriebs berechnet. Das erfindungsgemäße Verfahren setzt keine oder keine vollständige Traglasttabelle voraus. Die Berechnung erfolgt während des Kranbetriebs auf dem Kran. Besonders bevorzugt erfolgt die Berechnung der zulässigen Traglast gemäß dem vorangehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren, d.h. gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8. Dieses Verfahren kann jedoch auch unabhängig von dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 8 implementiert sein.According to claim 9, a method for operating a crane is proposed with a monitoring unit, wherein the monitoring unit calculates a permissible load dependent on one or more variable parameters during crane operation. The inventive method requires no or no full load table. The calculation takes place during crane operation on the crane. Particularly preferably, the calculation of the permissible load takes place in accordance with the method according to the invention described above, ie according to the method of one of
Der oder die aktuellen veränderbaren Parameter sind beliebig. Ein oder mehrere Parameter charakterisieren beispielsweise die aktuelle Krankonfiguration oder ausgeführte Kranbewegungen bzw. -aktivitäten. Bei dem Parameter kann es sich um einen die Position des Krans oder eines Kranbauteils betreffenden Parameter handeln.The current variable parameter (s) are arbitrary. One or more parameters characterize, for example, the current crane configuration or crane movements or activities being performed. The parameter may be a parameter relating to the position of the crane or crane component.
Bei wenigstens einem Parameter kann es sich um die Auslegerlänge, den Auslegerwinkel, den Direktballastradius und bzw. oder den Drehwinkel der Drehbühne handeln. Es handelt sich, wie ausgeführt, hierbei um Beispiele, selbstverständlich sind auch andere Parameter denkbar.At least one parameter may be the boom length, the boom angle, the direct ballast radius and / or the rotational angle of the turntable. As stated, these are examples, of course other parameters are also conceivable.
Zudem ist eine Sensorik vorgesehen, die die aktuellen veränderbaren Parameter während des Kranbetriebs erfasst und der Überwachungseinheit zur Verfügung stellt. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass ein oder mehrere Sensorwerte vor der Berechnung der zulässigen Traglast modifiziert werden. Auf diese Weise ist es möglich, die zulässige Traglast für ein oder mehrere zukünftige Parameter zu bestimmen.In addition, a sensor system is provided which detects the current variable parameters during crane operation and provides the monitoring unit. According to the invention, it is provided that one or more sensor values are modified before the calculation of the permissible load. In this way it is possible to determine the permissible load for one or more future parameters.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt folglich eine vorausschauende Berechnung der möglichen zulässigen Traglast für zukünftige Kranbewegungen. Die Überwachungseinheit des Krans berechnet also in Echtzeit auf dem Kran und zu jeder Zeit, welche zulässigen Traglasten bei Fortführung der aktuell ausgeführten Kranbewegungen in naher Zukunft auftreten werden. Weitergehend lassen sich umfangreiche Prognosen für die Entwicklung der zukünftigen zulässigen Traglast in Abhängigkeit aktueller und zukünftiger Kranaktivitäten anstellen. Diese Vorgehensweise kann insbesondere dann notwendig sein, wenn keine festen Grenzwerte, d.h. Traglasttabellen, für die Kranüberwachung existieren. Vorzugsweise rechnet der Kran stets parallel zum Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 eine Vorausschau, wie sich die zulässige Traglast verändert, wenn die aktuelle Ist-Bewegung bzw. aktuell mögliche Kranbewegung weiter ausgeführt wird.The method according to the invention consequently permits a forward-looking calculation of the possible permissible load for future crane movements. The monitoring unit of the crane thus calculates in real time on the crane and at any time which permissible loads will occur in the near future if the currently performed crane movements are continued. Furthermore, extensive forecasts for the development of the future permissible load capacity can be made as a function of current and future crane activities. This procedure may be necessary in particular if there are no fixed limit values, ie load tables, for crane monitoring. Preferably, the crane always calculates parallel to the method according to one of
Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert keine umfassende Erweiterung eines bestehenden Krans bzw. einer Überwachungseinheit. Vielmehr sind geringfügige Modifikationen ausreichend, um bestehende Systeme für die Ausführung des Verfahrens anzupassen. Es sind lediglich Mittel zur Manipulation der erfassten Sensorwerte vorzusehen.The inventive method does not require a comprehensive extension of an existing crane or a monitoring unit. Rather, minor modifications are sufficient to accommodate existing systems for carrying out the method. Only means for manipulating the detected sensor values are to be provided.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Überwachungseinheit in Abhängigkeit der berechneten zulässigen Traglast wenigstens einen Parameter während des Kranbetriebs verändert, um die zulässige Traglast zu kontrollieren. Beispielsweise lässt sich die Geschwindigkeit der Parameterveränderung kontinuierlich oder stufenweise verringern bzw. stoppen, bevor ein Parameterwert erreicht wird, bei dem die zulässige Traglast der tatsächlichen Traglast entspricht. Damit reagiert die Überwachungseinheit, sobald sich die Traglast in Richtung null verändert. Eine anhängige Kranbewegung kann rechtzeitig verlangsamt bzw. gestoppt werden, um ein Überschreiten der zulässigen Traglast zu vermeiden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Ausgabe bzw. Anzeige einer möglichen Überschreitung bzw. einer Annäherung an eine mögliche Überschreitung an den Kranbediener erfolgen.It is particularly advantageous if the monitoring unit changes at least one parameter during crane operation as a function of the calculated permissible load in order to control the permissible load. For example, the speed of the parameter change can be continuously or gradually reduced or stopped before a parameter value is reached in which the permissible load corresponds to the actual load. The monitoring unit reacts as soon as the load changes in the direction of zero. A pending crane movement can be slowed down or stopped in time to avoid exceeding the permissible load. Alternatively or additionally, an output or display of a possible overshoot or an approximation to a possible overshoot can be made to the crane operator.
Je nach Ergebnis der Vorausschau wird die gewünschte Sollbewegung des Krans zugelassen, eingeschränkt oder vollständig blockiert. Ein wesentliches Merkmal hierbei ist die Steilheit der Veränderung der zulässigen Traglast. Diese Berechnung erfolgt über alle relevanten Sensoren.Depending on the result of the forecast, the desired nominal movement of the crane is permitted, restricted or completely blocked. An essential feature here is the steepness of the change in the permissible load. This calculation is made via all relevant sensors.
Die Verringerung kann kontinuierlich erfolgen oder auch stufenweise. Die Verringerung der Geschwindigkeit kann zum Beispiel derart erfolgen, dass diese beim oder vor dem Erreichen der Übereinstimmung zwischen zulässiger und tatsächlicher Traglast von einem gegenüber der sonstigen Veränderungsgeschwindigkeit verringerten Wert gestuft auf null verringert wird oder dass der Wert null durch kontinuierliche Verringerung der Geschwindigkeit erreicht wird.The reduction can be continuous or stepwise. For example, the reduction of the speed may be such as to reduce it to zero at or before reaching the correspondence between allowable and actual payload from a value reduced from the other rate of change, or to reach zero by continuously reducing the speed.
Es kann vorgesehen sein, dass die Geschwindigkeit der Parameterveränderung ab einer Differenz zwischen tatsächlicher und zulässiger Traglast, d. h. über einen bestimmten Restweg kontinuierlich oder stufenweise verringert wird.It can be provided that the speed of the parameter change is greater than a difference between the actual and the permissible load, ie. H. is reduced continuously or stepwise over a certain distance.
Diese Differenz kann einen konstanten Wert annehmen oder einen Wert, der von der tatsächlichen und bzw. oder zulässigen Traglast oder deren Differenz oder dem Verhältnis dieser Differenz zu der tatsächlichen und bzw. oder zulässigen Traglast abhängt.This difference may take a constant value or a value which depends on the actual and / or permissible load or their difference or the ratio of this difference to the actual and / or permissible load.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Veränderung des oder der Parameter derart vorgenommen wird, dass die tatsächliche Traglast die zulässige Traglast nicht über-steigen kann.It is particularly advantageous if the change of the parameter or parameters is carried out in such a way that the actual load can not exceed the permissible load.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass durch gezielte Modifikation wenigstens eines Sensorwertes geprüft wird, welche Parameteränderung bzw. Parameteränderungen zu einer Abnahme der tatsächlichen Traglast und bzw. oder zu einer Zunahme der zulässigen Traglast führen. Diese vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn der Kran sich bereits in einem unzulässigen Betriebsbereich befindet, d. h. die aktuelle Traglast eine zulässige Traglast überschreitet bzw. dieser entspricht. In diesem Fall zeigt das Verfahren bevorzugte Kranbewegungen auf, die ein besonders schnelles und sicheres Herausfahren aus dem nicht zulässigen Bereich ermöglichen.In a particularly advantageous embodiment of the invention can be provided that is checked by targeted modification of at least one sensor value, which parameter change or parameter changes lead to a decrease in the actual load and or or to an increase in the permissible load. This advantageous embodiment of the method is particularly useful when the crane is already in an inadmissible operating range, d. H. the current load exceeds or exceeds a permissible load. In this case, the method shows preferred crane movements, which allow a particularly fast and safe movement out of the impermissible range.
Vorzugsweise wird jegliche Kranbewegung gestoppt, sobald die aktuelle Traglast die zulässige Traglast übersteigt bzw. dieser entspricht. Nachfolgend werden dem Kranbediener ein oder mehrere mögliche Parameteränderungen, d. h. Kranbewegungen zur Auswahl gestellt, um den Kran sicher und zuverlässig aus dem nicht zulässigen Bereich herausfahren zu können.Preferably, any crane movement is stopped as soon as the current load exceeds or exceeds the permissible load. Subsequently, one or more possible parameter changes, ie crane movements, are selected for the crane operator, in order to be able to safely and reliably drive the crane out of the impermissible area.
Es kann ausreichend sein, dem Kranbediener eine mögliche Parameteränderung anzuzeigen. Besser ist es jedoch, dem Bediener eine Auswahl an möglichen Parameteränderungen zur Verfügung zu stellen.It may be sufficient to indicate to the crane operator a possible parameter change. It is better, however, to provide the operator with a choice of possible parameter changes.
Zudem ist es zweckmäßig, nur die Parameteränderungen durch die Kransteuerung freizugeben, die ein möglichst sicheres und schnelles Herausfahren aus dem nicht zulässigen Betriebsbereich ermöglichen. Übrige Kranbewegungen bzw. Parameteränderungen werden begrenzt oder vollständig blockiert.In addition, it is expedient to release only the parameter changes by the crane control, which allow the safest possible and fast exit from the non-permissible operating range. Other crane movements or parameter changes are limited or completely blocked.
Zusätzlich zu wenigstens einem der vorgenannten Verfahren kann vorgesehen sein, dass ein integrierter Kraneinsatzplaner für die diversitäre Kranüberwachung während des Kranbetriebes genutzt wird. Der Kranplaner verwendet vorzugsweise hinterlegte Grenzkurven bzw. Hüllkurven für zumindest einen Teil der Kranparameter. Es existieren demnach zwei unabhängige Kranüberwachungsverfahren, um einerseits die Redundanz der Überwachung zu gewährleisten und zum anderen jeweils die Funktionsfähigkeit des Gesamtsystems zu überprüfen, indem die beiden unabhängig voneinander vorgesehenen Überwachungsverfahren die Funktionsfähigkeit des anderen Überwachungsverfahrens überprüfen. In diesem Zusammenhang wird vollumfänglich auf die
Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Kran mit einer Überwachungseinrichtung. Erfindungsgemäß führt die Überwachungseinrichtung wenigstens eines der voranstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren bzw. eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verfahren aus. Die Vorteile und Eigenschaften des Krans entsprechen offensichtlich denen der erfindungsgemäßen Verfahren, weshalb an dieser Stelle auf eine erneute Beschreibung verzichtet werden soll. Besonders bevorzugt werden beide Verfahren als Kombination ausgeführt.The invention further relates to a crane with a monitoring device. According to the invention, the monitoring device carries out at least one of the above-described method according to the invention or an advantageous embodiment of the method according to the invention. The advantages and properties of the crane obviously correspond to those of the method according to the invention, which is why it should be dispensed with at this point to a new description. Particularly preferably, both methods are carried out as a combination.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Kranüberwachungseinrichtung, insbesondere eine Lastmomentbegrenzung, zur Durchführung wenigstens eines der erfindungsgemäßen Verfahren bzw. einer vorteilhaften Ausgestaltung der Verfahren.Furthermore, the invention relates to a crane monitoring device, in particular a load moment limitation, for carrying out at least one of the methods according to the invention or an advantageous embodiment of the method.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Datenträger mit einer gespeicherten Software zur Ausführung wenigstens eines der erfindungsgemäßen Verfahren bzw. einer vorteilhaften Ausgestaltung wenigstens eines der Verfahren auf einer Kranüberwachungseinrichtung. Die Vorteile und Eigenschaften der Kranüberwachungseinrichtung bzw. des Datenträgers entsprechen offensichtlich denen der erfindungsgemäßen Verfahren, weshalb auch hier auf eine wiederholende Beschreibung verzichtet wird.A further aspect of the invention relates to a data carrier with stored software for carrying out at least one of the methods according to the invention or an advantageous embodiment of at least one of the methods on a crane monitoring device. The advantages and properties of the crane monitoring device or of the data carrier obviously correspond to those of the method according to the invention, which is why a repeated description is dispensed with here as well.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figuren 1 bis 4:- eine graphische Darstellung der Traglastverteilung in Abhängigkeit des Oberwagendrehwinkels bzw. der maximalen Ausladung, berechnet nach einem Verfahren gemäß Stand der Technik,
- Figuren 5 bis 8:
- eine graphische Darstellung der Traglastverteilung in Abhängigkeit des Oberwagendrehwinkels sowie der maximalen Ausladung, berechnet nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,
- Figur 9:
- eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Überwachungseinheit und
- Figur 10:
- ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrensablaufs.
- FIGS. 1 to 4:
- a graphical representation of the load distribution as a function of the Oberwagendrehwinkels or the maximum projection, calculated according to a method according to the prior art,
- FIGS. 5 to 8:
- a graphical representation of the load distribution as a function of the superstructure angle of rotation and the maximum projection, calculated according to the inventive method,
- FIG. 9:
- a schematic representation of the monitoring unit according to the invention and
- FIG. 10:
- a flow chart of the process sequence according to the invention.
Die
Eine Überwachungseinrichtung des Krans überwacht die Einhaltung der zulässigen Traglast während des Kranbetriebs. Insbesondere wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine beliebige Stellung der Abstützholme nicht nur zugelassen sondern gleichzeitig durch die Überwachungseinrichtung überwacht.A monitoring device of the crane monitors compliance with the permissible load during crane operation. In particular, an arbitrary position of the support beams is not only allowed by the method according to the invention but also monitored by the monitoring device.
Der Kran bzw. die Überwachungseinrichtung greift auf wenige Traglasttabellen zurück, die festigkeitsrelevante Traglastbeschränkungen des Krans beinhalten. Diese sollen beispielsweise eine nachhaltige Schädigung des Krans durch mechanisches Überlasten verhindern. Für Sicherheitskriterien, die von ein oder mehreren Betriebsparametern des Krans abhängen, erfolgt die Berechnung der zulässigen Traglast zur Laufzeit auf dem Kran durch die Überwachungseinrichtung, d. h. also während des Kranbetriebes. Unter anderem werden folgende Kriterien gerechnet:
- Kleine Prüflast gemäß DIN 15019
Teil 2 - Große Prüflast gemäß DIN 15019
Teil 2 - Lastabriss gemäß DIN 15019
Teil 2 - Kippwinkel gemäß DE 13000 Anhang F
- Kippen nach hinten ohne Last gemäß BS 1757 und ISO 43053.3.2
- Small test load according to DIN 15019
Part 2 - Large test load according to DIN 15019
Part 2 - Load rupture according to DIN 15019
Part 2 - Tilt angle according to DE 13000 Appendix F
- Tilting backwards without load according to BS 1757 and ISO 43053.3.2
Zusätzlich können insgesamt mehr als 30 Kriterien gerechnet werden. Das Rechnen der Kriterien auf dem Kran erlaubt es, in jeder Situation die maximal mögliche Traglast auszuschöpfen und nicht auf interpolations bzw. schätzungsbedingte Ungenauigkeiten Rücksicht nehmen zu müssen, die aus Sicherheitsgründen stets eine konservativ bestimmte zulässige Traglast erfordern.In addition, a total of more than 30 criteria can be expected. The calculation of the criteria on the crane makes it possible to exploit the maximum possible load capacity in every situation and not to have to take into account interpolation or estimation-related inaccuracies, which always require a conservatively determined permissible load for safety reasons.
Zur Berechnung der zulässigen Traglast werden die Kriterien in verschiedene, d. h. in mindestens zwei unterschiedliche Berechnungsarten aufgeteilt. Beispielsweise gilt für die Berechnung der großen Prüflast eine linear unabhängige Berechnungsart. Die große Prüflast berechnet sich mittels der folgenden Formel
wobei die Kipplast die Last bei der der Kran kippt darstellt und das Auslegerkopfgewicht durch einen definierten Gewichtsanteil am Ausleger definiert ist. Für die linear abhängige Berechnungsart kann beispielsweise das Kriterium der kleinen Prüflast herangezogen werden, die sich nach der Formel:
berechnet. Auch hier stellt die Kipplast die Last bei der der Kran kippt dar. Hdyn charakterisiert den dynamischen Hublastbeiwert. W führt den Windeinfluss in die Berechnung ein, der unter Berücksichtigung der Traglast berechnet wird. Die kleine Prüflast ist demnach von der berechneten Traglast wenigstens eines Kriteriums abhängig, was als linear abhängig bezeichnet wird. Denkbar ist es ebenfalls, dass die Berechnung rekursiv ist. Für die Berechnung des Windeinflusses werden beispielsweise 1,2 m2 Windangriffsfläche pro 1 t Traglast angenommen.To calculate the permissible load, the criteria are divided into different, ie at least two different types of calculation. For example For the calculation of the large test load, a linearly independent calculation method applies. The large test load is calculated using the following formula
wherein the tipping load represents the load at which the crane tilts and the boom head weight is defined by a defined weight fraction on the boom. For the linearly dependent calculation type, for example, the criterion of the small test load can be used, which follows the formula:
calculated. Again, the tipping load represents the load at which the crane tilts. Hdyn characterizes the dynamic lifting load coefficient. W introduces the influence of wind into the calculation, which is calculated taking into account the load. The small test load is therefore dependent on the calculated load of at least one criterion, which is referred to as linearly dependent. It is also conceivable that the calculation is recursive. For the calculation of the wind influence, for example, 1.2 m 2 windfall area per 1 t load capacity are assumed.
Der Algorithmus zur Berechnung teilt die Kriterien in linear abhängige und linear unabhängige Kriterien ein. Im ersten Schritt wird für jedes linear unabhängige Kriterium die zulässige Traglast ermittelt. Anschließend wird das Minimum dieser TL KriterienA dieser Traglasten bestimmt und festgehalten.The calculation algorithm divides the criteria into linearly dependent and linearly independent criteria. In the first step, the permissible load is determined for each linearly independent criterion. Subsequently, the minimum of these TL criteria A of these loads is determined and recorded.
In einem zweiten Verfahrensschritt wird eine Iteration der zulässigen Traglast mit dem zuvor bestimmten Minimum TLKriterienA als Startwert durchgeführt. In der Iteration wird in jedem Schritt das linear abhängige Kriterium auf dessen Zulässigkeit geprüft. Ist das Kriterium zulässig, so wird zum nächsten Kriterium übergegangen. Sobald ein Kriterium nicht mehr zulässig ist, wird zum nächsten Iterationsschritt in dem betreffenden Kriterium gesprungen ohne dabei eine weitere Prüfung der übrigen Kriterien auszuführen.In a second method step, an iteration of the permissible load is performed with the previously determined minimum TL criteria A as the starting value. In the iteration, the linearly dependent criterion is checked for its admissibility in each step. If the criterion is admissible, the next criterion is used. As soon as a criterion is no longer allowed, the next iteration step in skipped the criterion in question without carrying out any further examination of the other criteria.
Mit dieser neuen Traglast TL wird der zweite Schritt erneut gestartet. Dies erfolgt solange, bis der zweite Schritt für alle Kriterien eine zulässige Traglast TLKriterienB liefert. Diese wird zur zulässigen maximalen Traglast TL. Nach Ausführung der n-Iterationsschritte soll das erfindungsgemäße Verfahren einen möglichst großen Wert für die zulässige Traglast TL liefern. Die Ermittlung der Traglast TL kann auch mit Hilfe der fortgesetzten Bisektion ausgeführt werden.With this new load TL, the second step is restarted. This takes place until the second step supplies a permissible load TL criteria B for all criteria. This becomes the permissible maximum load TL. After execution of the n-iteration steps, the method according to the invention should deliver as large a value as possible for the permissible load TL. The determination of the load TL can also be carried out with the help of the continued bisection.
Die Vorteile der Erfindung sollen anhand der Darstellungen der
Die Skala am rechten Bildrand ordnet den Grauwerten entsprechende Traglastwerte zu. Die Krankonfigurationen der
In allen Figuren sind drei Teleskopschüsse des Auslegersystems zu 46% ausgefahren. Die Schiebeholme der Abstützung sind in der Krankonfiguration gemäß den
Die Darstellung der zulässigen Traglast in den
Besonders der Vergleich der
Interessant ist nicht nur die Außenkontur des Traglastverlaufs, sondern auch die Innenkontur, d. h. das weiße Feld um die Drehachse des Oberwagens. Dieser Bereich zeigt den nicht zulässigen Bereich, da hier ein Kippen nach hinten aufgrund des Kranballastes erfolgen kann. Auch in diesem Fall kann gemäß
Der Gewinn an zulässiger Traglast aufgrund der optimierten Berechnung wird auch in den übrigen
In
Auch sehr starke Verbesserungen zeigen die Vergleiche der
Das dargestellte System der
Die Lastmomentbegrenzung 20 erhält während des Kranbetriebs von einer Vielzahl an Sensoren 10 Messwerte, die einzelne Parameter während des Kranbetriebs charakterisieren. Es sei darauf hingewiesen, dass
Die einzelnen Messwerte der Sensoren 10 kennzeichnen zum Beispiel den Drehwinkel, Wippwinkel oder auch Zylinderdruck des Wippzylinders des Krans. Auf Grundlage der bereitgestellten Sensordaten berechnet die Lastmomentbegrenzung die zulässige Traglast für den aktuellen Kranzustand.The individual measured values of the
Um die Sicherheit während des Kranbetriebs gewährleisten zu können, soll dieser ausschließlich im zulässigen Arbeitsbereich betrieben werden. Der zulässige Bereich kennzeichnet sich dadurch, dass die aktuelle Traglast des Krans geringer als die zulässige Traglast im aktuellen Betriebszustand ist. Übersteigt die aktuelle Traglast den zulässigen Wert, so arbeitet der Kran im nicht zulässigen Bereich.To ensure safety during crane operation, it should only be operated within the permissible working range. The permissible range is characterized by the fact that the current load of the crane is less than the permissible load in the current operating state. If the current load exceeds the permissible value, the crane will operate in an inadmissible range.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren soll erreicht werden, dass die Lastmomentbegrenzung ein frühzeitiges Abbremsen der Kranbewegung vor dem Eintreten in einen nicht zulässigen Arbeitsbereich auslöst. Darüber hinaus soll auch eine eingeschränkte Kranbewegung im nicht zulässigen Bereich unter bestimmten Umständen ermöglicht werden und dennoch eine Überwachung der Sicherheit des Krans durch die Lastmomentbegrenzung erfolgen.The method according to the invention is intended to ensure that the load moment limitation triggers an early braking of the crane movement before it enters an unacceptable working range. In addition, a limited crane movement in the non-permissible range should be made possible under certain circumstances and still be carried out a monitoring of the safety of the crane by the load torque limit.
Hierzu werden die Sensorwerte 11, 12, 13 für die Berechnung der Vorausschau der zulässigen Traglast gezielt in geeignet gewählten Schritten verändert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel der
Jedes bestehende System aus Sensoren 10 und Lastmomentbegrenzung 20 kann durch Integration der Mittel 50 erweitert werden, um eine gezielte Manipulation wenigstens eines Sensorwertes 11 ausführen zu können.Any existing system of
Die Lastmomentbegrenzung 20 berechnet also in Realzeit auf dem Kran und zu jeder Zeit, welche zulässigen Traglasten bei Fortführung der aktuell ausgeführten Kranbewegung in naher Zukunft auftreten werden. Mit Hilfe der prognostizierten Entwicklung der Traglast kann die Lastmomentbegrenzung frühzeitig erkennen, ob die zulässige Traglast gegen den Wert null konvergiert. In diesem Fall kann die Kranbewegung rechtzeitig abgebremst bzw. vollständig angehalten werden. Ebenso ist eine Ausgabe eines entsprechenden Warnhinweises an den Kranbediener möglich.The
Zusätzlich kann durch das erfindungsgemäße Verfahren eine eingeschränkte Kranbewegung im nicht zulässigen Bereich ermöglicht werden, welche gleichzeitig von der Lastmomentbegrenzung 20 überwacht wird. Hierbei ist zu beachten, dass die Lastmomentbegrenzung 20 die Aufgabe hat, eine Kranbewegung wesentlich bevor dem Auftreten tatsächlicher Störungen bzw. eines Unfalls zu stoppen. Der Betrieb im nicht zulässigen Bereich bedeutet also keine akute Gefahrensituation, sondern lediglich das Überschreiten eines speziell definierten Grenzwertes.In addition, by the method according to the invention a limited crane movement in the non-permissible range can be made possible, which simultaneously from the
Das Ablaufdiagramm der
Durch die erfindungsgemäße vorausschauende Berechnung der zulässigen Traglast kann die Kranbewegung rechtzeitig verlangsamt bzw. vollständig gestoppt werden. Ist ein derartiger Notstopp erfolgt, geht die Lastmomentbegrenzung 20 zum Verfahrensschritt 200 über. Hier wird aus der berechneten Vorausschau ermittelt, mit welcher oder welchen Kranbewegungen der Kran auf sichere Art und Weise wieder aus dem nicht zulässigen Bereich gefahren werden kann. Dem Bediener wird zudem eine mögliche Auswahl angezeigt. Der Kranbediener kann folglich die situationsabhängig günstigste Variante wählen. Im Schritt 300 wird die Freigabe der ausgewählten Kranbewegung geprüft. Hierdurch wird sichergestellt, dass nur die von der Lastmomentbegrenzung freigegebenen und im Schritt 200 angezeigten Kranbewegungen ausgeführt und übrige Kranbewegungen blockiert werden.Due to the inventive predictive calculation of the permissible load, the crane movement can be slowed down in time or completely stopped. If such an emergency stop has occurred, the
Wählt der Bediener eine freigegebene Bewegung aus, so wird diese ausgeführt 400 und kontinuierlich durch die Lastmomentbegrenzung überwacht 500. Führt die Kranbewegung nicht zum erwünschten Ergebnis, d.h. zum Verlassen des nicht zulässigen Bereichs, so wird erneut ein Sicherheitsstopp durch die Lastmomentbegrenzung ausgelöst. Erst nach Verlassen des unzulässigen Arbeitsbereichs tritt die Lastmomentbegrenzung in den regulären Zustand 100 und schaltet sämtliche Kranbewegungen frei.When the operator selects a released motion, it is executed 400 and continuously monitored 500 by the load torque limit. Does the crane move not produce the desired result, i. to leave the non-permitted range, so again a safety stop is triggered by the load torque limit. Only after leaving the impermissible work area, the load torque limit enters the
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