Die Erfindung betrifft einen Kran, vorzugsweise einen Raupen- oder Fahrzeugkran nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Fahrzeugkrane und Raupenkrane sind in unterschiedlichen Größen und Rüstzuständen bekannt. Um für einen bestimmten Einsatz eines Kranes den richtigen Kran mit dem für die zu lösende Aufgabe zutreffenden Rüstzustand und dem korrekten Ballastgewicht versehenen Kran auszuwählen und den bevorstehenden Einsatz zu planen, ist es bereits bekannt, einen Einsatzplaner zu verwenden. Bei einem derartigen Kraneinsatzplaner handelt es sich um ein Computerprogramm zur Planung, Simulation und Dokumentation von Kraneinsätzen an einem PC. Nach Eingang eines Auftrags wird dieser über den Einsatzplaner im einzelnen geplant. Diese im Voraus durchgeführte und dokumentierte Planung wird dann während des Einsatzes abgearbeitet.
Es ist weiterhin bekannt, einen Kran mit einer Kranüberwachungseinrichtung (z.B. Lastmomentbegrenzung, Überlastbegrenzung, Arbeitsbereichsbegrenzung, Leistungsbegrenzung) zur Überwachung des Betriebszustandes des Krans auszurüsten. Eine derartige Kranüberwachungseinrichtung besteht im wesentlichen aus einem oder mehreren Rechensystemen und mindestens einer Anzeigeeinheit. In das Rechnersystem werden über am Kran angeordnete Sensoren aufgenommene Sensorsignale, wie beispielsweise aufgenommene Winkel, Längen oder Gewichte eingelesen. Die Kranüberwachungseinrichtung ermittelt dann auf der Grundlage entsprechend abgespeicherter Vergleichswerte, ob der Kran überlastet ist oder im erlaubten Arbeitsbereich eingesetzt wird. Die bekannte Kranüberwachungseinrichtung ist allerdings nur einkanalig ausgebildet und kann ausfallen.
Aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Sicherheit der Kranüberwachung zu verbessern und darüber hinaus den Bedienungskomfort für den Kranfahrer zu steigern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Kombination der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Demnach weist ein erfindungsgemäßer Kran, vorzugsweise ein Raupen- oder Fahrzeugkran, zunächst eine Kranüberwachungseinrichtung zur Überwachung des Betriebszustandes des Kranes auf, die aus einem oder mehreren Rechnersystemen und mindestens einer Anzeigeeinheit besteht. Erfindungsgemäß ist zusätzlich ein Einsatzplaner, der aus einem oder mehreren Rechnersystemen und mindestens einem eigenen Monitorausgang besteht. Dieser Einsatzplaner arbeitet einerseits als Vorrichtung zur Planung des Kraneinsatzes und andererseits als redundante Kranüberwachungseinheit zusätzlich zur Kranüberwachungseinrichtung. Im vorliegenden Fall ist also der an sich stationär verwendete Einsatzplaner als Bestandteil in den Kran aufgenommen worden. Das führt dazu, dass der Kranfahrer unmittelbar den Einsatzplaner vor Ort zur Verfügung hat, also den entsprechenden Kraneinsatz im Detail vorausplanen kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Einsatzplaner hier nicht nur als Vorrichtung zur Planung des Kraneinsatzes verwendet. Vielmehr wird er als redundante Kranüberwachungseinheit eingesetzt, indem hier entsprechende Sensorwerte, die von den im Kran verteilt angeordneten Sensoren aufgenommen wurden eingespeist werden. Diese bilden Eingangswerte für im Einsatzplaner abgespeicherte Berechnungsprogramme, mit deren Hilfe die jeweils aktuellen Betriebsdaten und Grenzwerte des Kranes nachberechnet werden. Hierdurch ist ein diversitäres und damit unabhängiges paralleles Überwachungsinstrument geschaffen, das dazu führt, dass der erfindungsgemäße Kran eine mehrkanalige unabhängige Überwachung aufweist.
Besondere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den sich an den Hauptanspruch anschließenden Unteransprüchen.
Demnach ist es besonders vorteilhaft, wenn sowohl die Kranüberwachungseinrichtung als auch der Einsatzplaner jeweils eigene Anzeigeeinheiten aufweisen. Diese sind dann ohne die Notwendigkeit von einem Umschalten des Bildschirminhalts für einen Kranfahrer mit einem Blick gleichzeitig überprüfbar.
Die Anzeigeeinheit des Einsatzplaners kann vorteilhaft jederzeit zwischen der Anzeige der Vorrichtung zur Planung des Kraneinsatzes und der Kranüberwachungseinheit umschaltbar sein, wobei die aktuelle Kranstellung übernommen wird.. Der Kranfahrer wird vor dem Einsatz des Kranes üblicherweise die Anzeigeeinheit in dem Modus betreiben, in dem er hier die Planung des Kraneinsatzes überprüfen kann. Beim Einsatz des Krans kann er dann die Anzeigeeinheit auf den Modus der redundanten Kranüberwachung schalten, so dass er hier parallel die Anzeige der Kranüberwachungseinrichtung und die Anzeige der redundanten Kranüberwachungseinheit überblicken kann.
Vorteilhaft weist der Kran mindestens eine Vergleichseinheit auf, die die unabhängig voneinander im Einsatzplaner einerseits und in der Kranüberwachungseinrichtung andererseits ermittelten Kranbetriebswerte miteinander vergleicht und bei Auftreten einer unzulässigen Abweichung eine Fehlermeldung (z.B. optisches und/oder akustisches Warnsignal) generiert und/oder die Kransteuerung so beeinflußt, daß der Kran in einem sicheren Zustand gehalten wird oder in einen sicheren Zustand gelangt (Sicherheitsabschaltung).
Der Einsatzplaner und die Kranüberwachungseinrichtung können gegenseitig Daten und Zwischenergebnisse austauschen z.B. für die weitere Berechnung, Anzeige und Überwachung.
Der Einsatzplaner kann vorteilhaft als Vorrichtung zur Planung des Kraneinsatzes ein Traglastprogramm zur Berechnung der Traglast, ein Konfigurationsauswahlprogramm zur Wahl geeigneter Krankonfigurationen (wie z.B. Auslegerlänge, Ballast, Abstützbasis, Drehbereich, Ballastradius, Zusatzausrüstung), ein Ballastermittlungsprogramm zur Ermittlung des vom Krantyp abhängig zu verwendenden minimalen und maximalen Derrickballastes, ein Planungsprogramm zur Simulation des geplanten Kraneinsatzes (d.h. Änderung von Betriebsparametern wie z.B. Winkel von Ausleger und Zubehör, Auslegerlänge, Ballast, Berrickballast, Derrickballastradius), ein Stützkraftberechnungsprogramm zur Ermittlung der an den Stützen auftretenden Kräfte, ein Raupenpressungsprogramm zur Ermittlung der an den Raupen auftretenden Bodendrücke und eine Antikollisionseinrichtung zur Kollisionsvermeidung mehrerer im Verbund arbeitenden Krane enthalten.
Der Einsatzplaner kann als redundante Kranüberwachungseinheit basierend auf in seinem Speicher abgelegten Daten für die eingestellten aktuellen Kraneinstellwerte und die von verschiedenen Sensoren aufgenommenen aktuellen Kran-Sensorwerte die wesentlichen oben beschriebenen Programme ausführen.
Besonders vorteilhaft ist der aktuelle Kranzustand auf einem Ausgabemonitor abbildbar. Bei der grafischen Darstellung der Kranüberwachungseinrichtung bzw. der redundanten Kranüberwachungseinheit gibt es 2- oder 3-dimensionale Ansichten. Dabei gibt es folgende Merkmale:
In der grafischen Anzeige kann auch die Traglast in Abhängigkeit von der Ausladung angezeigt werden. Bei der grafischen Anzeige im Modus Einsatzplaner bei Derrickkranen kann die Ausladung und der jeweilige Derrickballastradius oder auch die Traglast und der jeweilige Derrickballastradius angezeigt werden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt schematisch die Zusammenschaltung des Einsatzplaners einerseits und der Kranüberwachungseinrichtung andererseits.
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist ein Kran, beispielsweise ein Raupenkran oder ein Fahrzeugkran, eine Kranüberwachungseinrichtung 10 auf, die einerseits aus einer Recheneinheit 12 und einen Monitor 14 besteht. In diese Kranüberwachungseinrichtung 10 werden Sensorsignale S, wie Winkel, Länge, Gewichte, etc., die von Sensoren 16 am Kran aufgenommen werden, eingelesen. Auf der Grundlage dieser gemessenen Werte wird anhand von im Speicher abgelegten Werten, wie beispielsweise kranspezifischen Traglasttabellen in Abhängigkeit von Rüstzustand und Einscherung, der zulässige Arbeitsbereich und die Belastungsgrenzwerte des Krans (hier nicht näher dargestellt) überwacht.
Parallel zu der bisher im Kran installierten Kranüberwachungseinrichtung 10 ist hier ein Einsatzplaner 18 vorgesehen, der ebenfalls einen eigenen Monitor 20 und einen Rechner 21 mit zwei Funktionen aufweist. Die erste Funktion ist durch das Bezugszeichen 22 angedeutet und betrifft die an sich bekannte Funktion als Einsatzplaner. Hier laufen sämtliche Einsatzplanerfunktionen, die bislang schon von einem Einsatzplaner auf einem PC zentral berechnet werden konnten. Die Bedienung erfolgt z.B. über eine Maus 26 oder eine Tastatur (z.B. Touch-screen) des Monitors 20 (hier nicht näher dargestellt). Diese Funktion ist völlig unabhängig von der zweiten Funktion, nämlich der redundanten Kranüberwachung 24. Bei der redundanten Kranüberwachung werden in die Rechnereinheit 21 Sensorwerte S von den Sensoren 16, die am Kran angeordnet sind, eingelesen. Weiterhin werden entsprechende Einstellwerte E aus der Kranüberwachungseinrichtung 10 an die redundante Kranüberwachung 24 gegeben, wobei diese Einstellwerte, beispielsweise die Betriebsart, die Einscherung oder andere eingestellte Werte des Krans, betreffen. Hier handelt es sich also um Daten, die der Kranfahrer am Kranmonitor eingestellt hat, oder die über Sensoren (z. B.: Ballastbestückung, Abstützbasis, Auslegerkonfiguration) geliefert werden. Zusätzlich können zwischen Einsatzplaner und Kranüberwachung weitere Daten und Zwischenergebnisse gegenseitig ausgetauscht werden.
In der redundanten Kranüberwachung 24 werden die aktuellen Einstellwerte und die aktuellen Kran-Sensorwerte ausgewertet und parallel und unabhängig zur Kranüberwachungseinrichtung die aktuellen Betriebsparameter und Überwachungsgrenzwerte mit Hilfe von extra im Einsatzplaner 18 abgespeicherten Traglastwerten und Geometriedateien berechnet.
Zu diesen Berechnungsergebnissen gehören insbesondere die maximale Traglast und beispielsweise die aktuelle Ausladung und die gesamte aktuelle Geometrie und Schwerpunktsbestimmung/Kinematik.
Die unabhängig voneinander gewonnen Berechnungsergebnisse des Einsatzplaners 18 einerseits und der Kranüberwachungseinrichtung 10 andererseits werden mindestens in einem Rechner verglichen und bei unzulässiger Abweichung der jeweiligen Ergebnisse wird ein Fehlersignal ausgegeben, das unmittelbar in der Kransteuerung weiterverarbeitet werden kann z.B. Verhinderung von gefährlichen Bewegungen und zusätzlich Auslösen eines Alarms.
Vorteilhaft lassen sich auf dem Monitor 20 des Einsatzplaners 18 alle üblichen grafischen Darstellungen des Einsatzplaners auf dem PC anzeigen, wobei die Daten und Grafikbilder für den jeweils ablaufenden aktuellen Kranzustand darstellbar sind, da ja sämtliche aktuellen Sensor-Werte und sonstige Daten an den Einsatzplaner 18 gegeben werden. Das bedeutet, dass sich bei einer Bewegung des Krans die Grafik des Einsatzplanermonitors 20 entsprechend der aktuellen Kranstellung mitbewegt. Hier lassen sich beispielsweise Grafikbilder verschiedenen Ansichten darstellen. Bei einem Raupenkran lässt sich hier auch dynamisch die Raupenpressung darstellen, während bei einem Kran mit Stützen die jeweils auftretenden Stützkräfte darstellbar sind.
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