VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG EINER LAST

Abstract

 Verfahren zur Bestimmung einer von einer Hebevorrichtung (1) mit einem mehrere Freiheitsgrade (w, k1, k2, s1, s2, a) der Bewegung aufweisenden Armsystem (2) mit mehreren Armen (4, 5, 6, 7, 8, 9), vorzugsweise einem Ladekran, angehobenen Last (3), wobei
- während einer Bewegung (i) des Armsystems (2) entlang zumindest eines Freiheitsgrades (w, k1, k2, s1, s2, a) des Armsystems (2) mit einer angehobenen Last (3) zumindest eine Bestimmung (ii) der während der Bewegung vorherrschenden dynamischen Belastungsmomente der Arme (4, 5, 6, 7, 8, 9) des Armsystems (2) erfolgt
- unter Einbeziehung der dynamischen Belastungsmomente zumindest ein Lastwert (m1, m2, m3) für die angehobene Last (3) bestimmt (iii) wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer von einer Hebevorrichtung angehobenen Last gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Steuerung für eine Hebevorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens und eine Hebevorrichtung mit einer solchen Steuerung, ein Fahrzeug mit einer solchen Hebevorrichtung und ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung eines solchen Verfahrens.

[0002] Im Stand der Technik sind Verfahren zur Bestimmung einer von einer Hebevorrichtung angehobenen Last bekannt, bei welchen die Hebevorrichtung in eine vorgegebene Stellung eines Armsystems der Hebevorrichtung gebracht werden muss. Auch sind Verfahren bekannt, bei denen eine Last bestimmt wird, in welchem sich die Hebevorrichtung im Stillstand befindet. Die im Stand der Technik bekannten Verfahren stellen für einen Benutzer zusätzliche Anforderungen dar, da die Hebevorrichtung zur Bestimmung einer angehobenen Last in eine vorgegebene Stellung des Armsystems gebracht werden muss oder die Bewegung und damit die Arbeit mit der Hebevorrichtung unterbrochen werden muss, da die Hebevorrichtung sich zum Bestimmen der Last im Stillstand befinden muss. Dies ist nachteilig mit erhöhten Anforderungen an die Bedienung einer Hebevorrichtung und erhöhtem Zeitaufwand zum Durchführen eines Hebevorgangs verbunden.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Bestimmung einer von einer Hebevorrichtung angehobenen Last, eine Steuerung für eine Hebevorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens, eine Hebevorrichtung mit einer solchen Steuerung, ein Fahrzeug mit einer solchen Hebevorrichtung und ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung eines solchen Verfahrens anzugeben.

[0004] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Bestimmung einer von einer Hebevorrichtung angehobenen Last mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Steuerung für eine Hebevorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens, eine Hebevorrichtung mit einer solchen Steuerung, ein Fahrzeug mit einer solchen Hebevorrichtung und ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung eines solchen Verfahrens gelöst.

[0005] Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

[0006] Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann eine Bestimmung einer von einer Hebevorrichtung mit einem mehrere Freiheitsgrade der Bewegung aufweisenden Armsystem mit mehreren Armen angehobenen Last ausführen. Das Verfahren kann vorzugsweise eine Bestimmung einer von einem Ladekran mit einem mehrere Freiheitsgrade der Bewegung aufweisenden Armsystem mit mehreren Armen angehobenen Last ausführen.

[0007] Eine Hebevorrichtung kann ein Armsystem mit Armen mit einer veränderbaren Geometrie aufweisen, wobei bei einer Bewegung der Hebevorrichtung die Arme des Armsystem zueinander durch zumindest einen Aktuator entlang von zumindest einem Freiheitsgrad bewegbar sein können. Das Armsystem kann beispielsweise eine Kransäule, einen Hubarm, einen Knickarm mit zumindest einem Kranschubarm, zumindest eine Knickarmverlängerung mit zumindest einem Kranschubarm und/oder eine Auslegerverlängerung aufweisen.

[0008] Eine Bewegung entlang eines Freiheitsgrades kann durch einen mit dem Freiheitsgrad korrespondierenden Aktuator erfolgen. Beispielsweise können zwei schwenkbar aneinander gelagerte Arme durch einen Aktuator relativ zueinander verschwenkt werden. Zwei verschiebbar zueinander gelagert Arme können beispielsweise durch einen Aktuator relativ zueinander verschoben werden.

[0009] Aktuatoren zur Bewegung der Hebevorrichtung und/oder eines Armsystems der Hebevorrichtung können elektrisch und/oder hydraulisch ausgebildet sein.

[0010] Die Freiheitsgrade des Armsystems können grundsätzlich Winkel von Armen des Armsystems zueinander und Längen von längenveränderbaren Armen umfassen. Das Armsystem kann durch eine drehbare Lagerung in einer Basis einen Freiheitsgrad der Rotation ausweisen.

[0011] Werte von Freiheitsgraden der Bewegung können durch durch geeignete Sensoren, wie etwa Winkelsensoren, Positionsgebern für Längen von längenveränderbaren Armen und/oder längenveränderbaren Aktuatoren, erfassbar sein und in Form zumindest eines Sensorsignals einer Steuerung der Hebevorrichtung zuführbar sein.

[0012] Eine Steuerung der Hebevorrichtung kann durch eine Ansteuerung von Aktuatoren durch von der Steuerung abgegebene Steuerbefehle erfolgen. Dabei können Aktuatoren der Hebevorrichtung gezielt auf Basis von Bedienbefehlen eines Benutzers durch entsprechende von der Steuerung ausgegebene Steuerbefehle angesteuert werden. Die Steuerung kann eine geeignete Benutzerschnittstelle oder Mensch-Maschine-Schnittstelle zur Abgabe von Bedienbefehlen durch einen Benutzer aufweisen.

[0013] Die Steuerung kann mit einer Fernsteuerung fernbedienbar sein, wobei die Fernsteuerung zumindest eine Benutzerschnittstelle zur Abgabe von Bedienbefehlen durch einen Benutzer aufweisen kann. Auf Basis der Bedienbefehle können von der Steuerung Steuerbefehle für die Ansteuerung der Hebevorrichtung generiert werden.

[0014] Die Steuerung kann grundsätzlich wenigstens eine Recheneinheit und wenigstens eine Speichereinheit aufweisen. Die Recheneinheit kann mit der Speichereinheit in einer Datenverbindung stehen oder in eine solche bringbar sein.

[0015] Eine Benutzerschnittstelle einer Steuerung und/oder einer Fernsteuerung kann menügeführt und/oder mit einer Eingabemaske in Form einer Benutzerführung mit grafischer, zeichenorientierter oder sprachorientierter Benutzeroberfläche ausgeführt sein. Eine Vorgabe zumindest eines Parameters für eine Relativposition der zumindest einen Auslösergrenzfläche relativ zu der Hebevorrichtung kann über die Benutzerschnittstelle, insbesondere Eingabemittel, erfolgen.

[0016] Die Hebevorrichtung kann zumindest ein an einem Armsystem anordenbares Arbeitsgerät aufweisen. Als Arbeitsgerät kann grundsätzlich ein am Armsystem anordenbares Anbauteil zur Manipulation von Objekten oder Gegenständen, beispielsweise einer anzuhebenden Last, verstanden werden. Das Armsystem und das Arbeitsgerät, vorzugsweise der zumindest eine bewegbare Teil des Arbeitsgeräts, können getrennt voneinander oder auch gemeinsam durch entsprechende Steuerbefehle angesteuert werden. In einer beispielhaften Ausführung kann das Arbeitsgerät als ein Greifer mit zwei oder mehreren relativ zueinander bewegbaren Greiferbacken oder Greiferschalen ausgebildet sein. Ein Arbeitsgerät kann in Form eines Rotators zur Bewegung eines weiteren Arbeitsgeräts relativ zum Armsystem ausgebildet sein. Die Bewegungen des zumindest einen Arbeitsgeräts können durch entsprechende Aktuatoren antreibbar sein.

[0017] Eine Bewegung der Hebevorrichtung kann durch eine im Wesentlichen freie Ansteuerung von Aktuatoren durch Abgabe von Bedienbefehlen durch einen Benutzer, vorzugsweise über eine geeignete Benutzerschnittstelle oder Mensch-Maschine-Schnittstelle einer Steuerung, erfolgen. Dabei können beispielsweise einzelne Aktuatoren der Hebevorrichtung gezielt auf Basis von Bedienbefehlen eines Benutzers durch entsprechende, beispielsweise von einer Steuerung ausgegebene, Steuerbefehle angesteuert werden. Eine Bewegung der Hebevorrichtung kann auch in Form einer Koordinatensteuerung (auch "boom tip control" genannt) des Armsystems erfolgen. Dabei werden die einzelnen Aktuatoren des Armsystems von der Steuerung so angesteuert, dass der Benutzer das Verhalten einer Kranspitze des Armsystems steuert, anstatt wie gewöhnlich die einzelnen Aktuatoren selbst anzusteuern.

[0018] Während einer Bewegung des Armsystems entlang zumindest eines Freiheitsgrades des Armsystems mit einer angehobenen Last kann zumindest eine Bestimmung der während der Bewegung vorherrschenden dynamischen Belastungsmomente der Arme des Armsystems erfolgen, wobei unter Einbeziehung der dynamischen Belastungsmomente zumindest ein Lastwert für die angehobene Last bestimmt werden kann.

[0019] Dynamische Belastungsmomente können durch während einer Bewegung eines Armsystem auftretende Belastungen der Arme des Armsystems durch deren Eingenmassen und deren Auslagerung, sowie durch die Masse oder Massen einer angehobenen Last und deren Auslagerung gegeben sein. Durch Aktuatoren und Arbeitsgeräte können weitere Belastungsmomente gegeben sein.

[0020] Auch können während einer Bewegung auftretende Beschleunigungskräfte einen Beitrag zu den dynamische Belastungsmomenten leisten. Bei einer im Wesentlichen gleichförmig verlaufenden Bewegung können die auftretende Beschleunigungskräfte sehr viel kleiner sein als die durch die Eigenmassen der Arme oder durch Lastmassen gegebenen Gewichtskräfte.

[0021] Ein Benutzer der Hebevorrichtung muss für eine Bestimmung eines Lastwerts keine vorgegebene Stellung eines Armsystems anfahren oder die Bewegung und damit die Arbeit mit der Hebevorrichtung unterbrechen.

[0022] Bei einer Bewegung des Armsystems kann eine im Wesentlichen frei wählbare Bewegung entlang zumindest eines Freiheitsgrades erfolgen.

[0023] Eine Auslagerung kann beispielsweise durch einen horizontalen oder radialen Abstand von einer vertikalen Achse eines Armsystems, vorzugsweise einer vertikalen Schwenkachse einer Lagerung eines Armsystems, gegeben sein.

[0024] Durch eine während einer Bewegung erfolgende Bestimmung können beispielsweise Lagerreibungen von Lagerstellen von Armen eines Armsystems einen geringeren Einfluss auf eine Bestimmung von dynamischen Belastungsmomenten haben als bei einer statischen Messung im Stillstand.

[0025] Ein Lastwert kann ein mit einer Einheit behafteter Wert für die Masse einer von der Hebevorrichtung angehobenen Last sein.

[0026] Ein mit dem Verfahren bestimmter Lastwert kann einem Benutzer optisch oder akustisch angezeigt werden.

[0027] Durch die Bestimmung zumindest eines Lastwerts kann beispielsweise die Summe einer im Betrieb einer Hebevorrichtung gehobenen oder abgelegten Last bestimmt werden.

[0028] Eine Bestimmen zumindest eines Lastwerts kann grundsätzlich fortlaufend erfolgen, beispielsweise mit einer gewissen Taktfrequenz. Eine Taktfrequenz kann angeben, wie oft eine Bestimmung innerhalb eines gewissen Zeitintervalls erfolgt.

[0029] Die Bestimmung der während der Bewegung vorherrschenden dynamischen Belastungsmomente kann von einer Steuerung der Hebevorrichtung ausgeführt werden. Beispielsweise kann eine Recheneinheit der Steuerung Befehle ausführen, welche die Steuerung zur Bestimmung der während der Bewegung vorherrschenden dynamischen Belastungsmomente veranlassen.

[0030] Die Bestimmung zumindest eines Lastwerts kann von einer Steuerung der Hebevorrichtung ausgeführt werden. Beispielsweise kann eine Recheneinheit der Steuerung Befehle ausführen, welche die Steuerung zur Bestimmung zumindest eines Lastwert für die angehobene Last zumindest unter Einbeziehung der dynamischen Belastungsmomente veranlassen. Bei einer Bestimmung zumindest eines Lastwertes einer von der Hebevorrichtung angehobenen Last kann eine Aufzeichnung des zumindest einen Lastwerts in einer Lastwertfolge erfolgen. Dabei kann eine wiederholte Bestimmung zumindest eines Lastwertes einer von der Hebevorrichtung angehobenen Last erfolgen, wobei der wiederholt bestimmte Lastwert in einer Lastwertfolge aufgezeichnet werden kann. Die Lastwertfolge kann einer zeitlich geordneten Menge von aufgezeichneten Lastwerten entsprechen.

[0031] Eine Aufzeichnung des zumindest einen Lastwerts in einer Lastwertfolge kann fortlaufend erfolgen, beispielsweise mit einer gewissen Taktfrequenz. Eine Taktfrequenz kann angeben, wie oft eine Aufzeichnung innerhalb eines gewissen Zeitintervalls erfolgt.

[0032] Eine Aufzeichnung des zumindest einen Lastwerts in einer Lastwertfolge kann während einer Bewegung der Hebevorrichtung mit einer angehobenen Last erfolgen. Analog kann eine Aufzeichnung zumindest eines Lastwerts in einer Lastwertfolge während einer Bewegung der Hebevorrichtung mit unbelasteter Hebevorrichtung erfolgen.

[0033] Eine Bestimmung des zumindest einen Lastwerts und eine Aufzeichnung des zumindest einen Lastwerts in einer Lastwertfolge können grundsätzlich während des gesamten Betriebs einer Hebevorrichtung erfolgen.

[0034] Beispielsweise kann eine Bestimmung des zumindest einen Lastwerts und eine Aufzeichnung des zumindest einen Lastwerts in einer Lastwertfolge fortlaufend während der im Wesentlichen gesamten Zeitdauer einer Bewegung eines Armsystems erfolgen.

[0035] In Abhängigkeit eines Auswahlkriteriums kann eine Auswahl zumindest eines aufgezeichneten Lastwerts aus der Lastwertfolge erfolgen.

[0036] Ein bereinigter Lastwert, der einer von der Hebevorrichtung angehobenen Last zuordenbar ist, kann aus dem zumindest einen ausgewählten Lastwert bestimmt werden.

[0037] Durch eine Bestimmung eines bereinigten Lastwerts aus ausgewählten Lastwerten können beispielsweise Lastwerte in die Bestimmung einbezogen werden, die für zumindest teilweise innerhalb eines Bereichs identische oder angenäherten Stellungen eines Armsystems der Hebevorrichtung und/oder Bewegungen eines Armsystems der Hebevorrichtung bestimmt wurden. Eine Bereich kann auf ein Intervall oder auf Intervalle von Werten der Freiheitsgrade der Bewegung des Armsystems bezogen sein.

[0038] Der bereinigte Lastwert kann aus einem arithmetischen Mittel aus dem zumindest einen gemäß des zumindest einen Auswahlkriteriums ausgewählten Lastwert bestimmt werden. Vorzugsweise kann der bereinigte Lastwert aus einem gewichteten arithmetischen Mittel bestimmt werden, wobei eine Gewichtung nach zumindest einem bestimmten Auswahlkriterium erfolgen kann.

[0039] Während der Bewegung eines Armsystems der Hebevorrichtung entlang zumindest eines Freiheitsgrades der Bewegung des Armsystems kann in zumindest einem Zeitintervall zumindest eine Erfassung der in dem zumindest einen Zeitintervall vorherrschenden Werte zumindest eines der Freiheitsgrade der Bewegung des Armsystems und zumindest eine Erfassung zumindest einer in dem zumindest einen Zeitintervall gemeinsam mit der Last auf das Armsystem wirkenden Kraft erfolgen.

[0040] Für die Erfassung zumindest einer Kraft können geeignete Sensoren vorgesehen sein.

[0041] Eine Erfassung von vorherrschenden Werte zumindest eines der Freiheitsgrade der Bewegung des Armsystems und eine Erfassung zumindest einer in dem zumindest einen Zeitintervall gemeinsam mit der Last auf das Armsystem wirkenden Kraft kann für eine Bestimmung der während der Bewegung vorherrschenden dynamischen Belastungsmomente der Arme des Armsystems erfolgen.

[0042] Eine Auswahl zumindest eines aufgezeichneten Lastwerts aus der Lastwertfolge und/oder eine Gewichtung kann zumindest eines der folgenden Auswahlkriterien umfassen:
Eine Auswahl kann abhängig von einer Mindestdauer und/oder einer Maximaldauer für das zumindest eine Zeitintervall erfolgen.

[0043] Eine Auswahl kann abhängig von einer Vorgabe eines Zeitintervalls durch eine Interaktion durch einen Benutzer, beispielweise über zumindest eine Benutzerschnittstelle einer Steuerung der Hebevorrichtung, erfolgen.

[0044] Eine Auswahl kann abhängig von einem Minimalwert und/oder einem Maximalwert und/oder einem Intervall für die erfassten Werte des zumindest einen der Freiheitsgrade der Bewegung des Armsystems erfolgen. Dadurch können Lastwerte ausgewählt werden, die für zumindest teilweise innerhalb eines Bereichs identische oder angenäherten Stellungen eines Armsystems der Hebevorrichtung und/oder Bewegungen eines Armsystems der Hebevorrichtung bestimmt wurden.

[0045] Eine Auswahl kann abhängig von einem Minimalwert und/oder einem Maximalwert und/oder einem Intervall für die zumindest eine erfasste Kraft erfolgen. Dadurch können Lastwerte ausgewählt werden, die in einem beladenen Zustand der Hebevorrichtung bestimmt wurden. Auch können dadurch Lastwerte ausgewählt werden, die innerhalb von technisch plausiblen Grenzen liegen, um beispielsweise Fehlsignale von Sensoren auszuschließen.

[0046] Eine Auswahl kann abhängig von einem Minimalwert und/oder einem Maximalwert und/oder einem Intervall für eine Änderungsrate der erfassten Werte des zumindest einen der Freiheitsgrade der Bewegung des Armsystems erfolgen. Dadurch können Lastwerte ausgewählt werden, die während einer zumindest abschnittsweise im Wesentlichen gleichförmigen Bewegung entlang zumindest eines Freiheitsgrades des Armsystems bestimmt wurden.

[0047] Eine Auswahl kann abhängig von einem Minimalwert und/oder einem Maximalwert und/oder einem Intervall für eine Änderungsrate der zumindest einen erfassten Kraft erfolgen. Dadurch können Lastwerte ausgewählt werden, die während einer zumindest abschnittsweise im Wesentlichen gleichförmigen Bewegung entlang zumindest eines Freiheitsgrades des Armsystems bestimmt wurden.

[0048] Für die Bestimmung eines Lastwerts können Referenzgrößen erfasst werden. Dabei kann sich die Hebevorrichtung ohne eine angehobene Last im Stillstand befinden und/oder ohne eine angehobene Last bewegen.

[0049] Dabei kann während zumindest einer statischen Stellung des Armsystems mit konstanten Werten der Freiheitsgrade des Armsystems ohne eine angehobene Last zumindest eine Bestimmung der vorherrschenden statischen Eigenmomente der Arme des Armsystems erfolgen.

[0050] Alternativ oder in Kombination kann während einer Bewegung des Armsystems entlang zumindest eines Freiheitsgrades des Armsystems ohne eine angehobene Last zumindest eine Bestimmung der während der Bewegung vorherrschenden dynamischen Eigenmomente der Arme des Armsystems erfolgen.

[0051] Der zumindest eine Lastwert kann unter Einbeziehung der statischen Eigenmomente und/oder der dynamischen Eigenmomente bestimmt werden.

[0052] Für die Bestimmung der dynamischen Eigenmomente kann in zumindest einem Zeitintervall während der Bewegung des Armsystems zumindest eine Erfassung der in dem zumindest einen Zeitintervall vorherrschenden Werte zumindest eines der Freiheitsgrade der Bewegung des Armsystems und zumindest eine Erfassung einer in dem zumindest einen Zeitintervall auf das Armsystem wirkenden Kraft erfolgen. Dabei kann im Wesentlichen ein Tarieren der Bestimmung eines Lastwerts erfolgen.

[0053] Für die Bestimmung der dynamischen Belastungsmomente können in zumindest einem Zeitintervall während der Bewegung des Armsystems zumindest eine Erfassung der in dem zumindest einen Zeitintervall vorherrschenden Werte zumindest eines der Freiheitsgrade der Bewegung des Armsystems und zumindest eine Erfassung einer in dem zumindest einen Zeitintervall gemeinsam mit einer Referenzlast auf das Armsystem wirkenden Kraft erfolgen. Dabei kann im Wesentlichen ein Justieren der Bestimmung eines Lastwerts erfolgen.

[0054] Der zumindest eine Lastwert kann unter Einbeziehung der dynamischen Eigenmomente und/oder der dynamischen Belastungsmomente bestimmt werden.

[0055] Auf ähnliche Weise kann in zumindest einer statischen Stellung des Armsystems mit konstanten Werten der Freiheitsgrade des Armsystems mit einer angehobenen Last zumindest eine Bestimmung der statischen Belastungsmomente der Arme des Armsystems erfolgen und alternativ oder in Kombination in zumindest einer statischen Stellung des Armsystems mit konstanten Werten der Freiheitsgrade des Armsystems mit einer angehobenen Referenzlast zumindest eine Bestimmung der statischen Belastungsmomente der Arme des Armsystems erfolgen. Der zumindest eine Lastwert kann unter Einbeziehung der so bestimmten statischen Belastungsmomente bestimmt werden.

[0056] Dabei kann für die Bestimmung der statischen Belastungsmomente in zumindest einem Zeitintervall während der Bewegung des Armsystems zumindest eine Erfassung der in dem zumindest einen Zeitintervall vorherrschenden Werte zumindest eines der Freiheitsgrade der Bewegung des Armsystems und zumindest eine Erfassung zumindest einer in dem zumindest einen Zeitintervall gemeinsam mit der Last auf das Armsystem wirkenden Kraft erfolgen.

[0057] Ein mit dem Verfahren bestimmter Lastwert kann einem Benutzer angezeigt werden. Eine Anzeige kann in Form einer für einen Benutzer wahrnehmbaren, insbesondere optischen und/oder akustischen, Anzeige des zumindest einen Lastwerts für die angehobene Last erfolgen.

[0058] Schutz wird auch begehrt für eine Steuerung für eine Hebevorrichtung, die Mittel zur Ausführung des zuvor beschriebenen Verfahrens umfasst.

[0059] Die Steuerung kann dazu konfiguriert sein, während einer Bewegung des Armsystems entlang zumindest eines Freiheitsgrades des Armsystems mit einer angehobenen Last zumindest eine Bestimmung der während der Bewegung vorherrschenden dynamischen Belastungsmomente der Arme des Armsystems auszuführen.

[0060] Die Steuerung kann dazu konfiguriert sein, unter Einbeziehung der dynamischen Belastungsmomente zumindest einen Lastwert für die angehobene Last zu bestimmen.

[0061] Schutz wird auch begehrt für eine Hebevorrichtung mit einer wie zuvor beschriebenen Steuerung. Die Hebevorrichtung kann als Ladekran oder als Holzkran ausgebildet sein. Vorzugsweise kann die Hebevorrichtung als ein hydraulischer Kran ausgebildet sein.

[0062] Die Hebevorrichtung kann zur Ausbildung eines Fahrzeugs mit einer Hebevorrichtung auf einem Trägerfahrzeug anordenbar sein. Das Trägerfahrzeug kann einen Ladebereich für Ladegut aufweisen. Das Trägerfahrzeug kann mit zumindest einem einen Ladebereich aufweisenden Anhänger, der relativ zur Hebevorrichtung positionierbar sein kann, angeordnet werden.

[0063] Schutz wird auch begehrt für ein Computerprogrammprodukt, welches Befehle umfassen kann, die bewirken, dass die zuvor beschriebene, zur Durchführung des Verfahrens konfigurierte Steuerung in einer Anordnung mit einer, vorzugsweise mit entsprechenden Sensoren ausgestatteten, Hebevorrichtung ein wie zuvor beschriebenes Verfahren ausführt.

[0064] Befehle eines Computerprogrammprodukts können beispielsweise in wenigstens einer Speichereinheit der Steuerung hinterlegt sein und durch wenigstens eine Recheneinheit der Steuerung ausgeführt werden.

[0065] Das Computerprogrammprodukt kann Befehle umfassen, welche bei Ausführung durch eine Recheneinheit

• eine Bestimmung der während der Bewegung vorherrschenden dynamischen Belastungsmomente der Arme des Armsystems zumindest während der Bewegung des Armsystems entlang zumindest eines Freiheitsgrades des Armsystems mit einer angehobenen Last
• eine Bestimmung zumindest eines Lastwert für die angehobene Last unter Einbeziehung der dynamischen Belastungsmomente

veranlassen.

[0066] Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele im Folgenden näher erläutert. Darin zeigt:

Figur 1

schematisch eine Ablauf einer bevorzugten Ausführung eines Verfahrens

Figur 2

eine Ausführung einer Hebevorrichtung mit einer Steuerung

Figur 3

eine schematische Darstellung einer Hebevorrichtung

Figur 4a bis 4c

eine schematische Darstellung einer Bewegung einer Hebevorrichtung

Figur 5

eine Ausführung eines Fahrzeugs mit einer Hebevorrichtung

[0067] Figur 1 zeigt schematisch einen Ablauf einer bevorzugten Ausführung eines Verfahrens. Figur 2 zeigt eine Ausführung einer Hebevorrichtung 1 mit einer Steuerung 11 und einer angehobenen Last 3, wobei die Freiheitsgrade w, k1, k2, s1, s2, a der Bewegung des mehrere Arme 4, 5, 6, 7, 8, 9 aufweisenden Armsystems 2 illustriert sind. Figur 3 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Hebevorrichtung 1. In den Figuren 4a, 4b, 4c ist eine Abfolge einer Bewegung einer Hebevorrichtung 1 mit einer Last 3 gezeigt. In Figur 5 ist eine Ausführung eines Fahrzeugs 17 mit einer Hebevorrichtung 1 gezeigt.

[0068] Figur 1 zeigt schematisch einen Ablauf einer bevorzugten Ausführung eines Verfahrens zur Bestimmung einer von einer Hebevorrichtung 1 mit einem mehrere Freiheitsgrade w, k1, k2, s1, s2, a der Bewegung aufweisenden Armsystem 2 mit mehreren Armen 4, 5, 6, 7, 8, 9 angehobenen Last 3.

[0069] Dabei kann während einer Bewegung i des Armsystems 2 entlang zumindest eines Freiheitsgrades w, k1, k2, s1, s2, a des Armsystems 2 mit einer angehobenen Last 3 zumindest eine Bestimmung ii der während der Bewegung vorherrschenden dynamischen Belastungsmomente der Arme 4, 5, 6, 7, 8, 9 des Armsystems 2 erfolgen. Eine solche Bewegung i ist beispielsweise im Ablauf der Figuren 4a bis 4c illustriert.

[0070] Unter Einbeziehung der dynamischen Belastungsmomente kann eine Bestimmung iii zumindest eines Lastwerts m1 für die angehobene Last 3 erfolgen.

[0071] In einer Wiederholung der Bestimmung ii der während der Bewegung vorherrschenden dynamischen Belastungsmomente der Arme 4, 5, 6, 7, 8, 9 des Armsystems 2 und Bestimmung iii zumindest eines Lastwerts m1 für die angehobene Last 3 während der Bewegung i des Armsystems 2 entlang zumindest eines Freiheitsgrades w, k1, k2, s1, s2, a des Armsystems 2 mit einer angehobenen Last 3 können weitere Lastwerte m1, m2, m3 für die angehobene Last 3 bestimmt werden.

[0072] Es kann weiter eine Aufzeichnung iv des zumindest einen Lastwerts m1, m2, m3 in einer Lastwertfolge (m1, m2, m3) erfolgen. In Abhängigkeit zumindest eines vorgegebenen oder vorgebbaren Auswahlkriteriums kann eine Auswahl v zumindest eines aufgezeichneten Lastwerts m1, m2, m3 aus der Lastwertfolge (m1, m2, m3) erfolgen, bei der beispielsweise zwei der aufgezeichneten Lastwerte m2, m3 ausgewählt werden. Eine Bestimmung vi eines bereinigten Lastwerts m kann aus den zumindest einen gemäß des Auswahlkriteriums ausgewählten Lastwerten m2, m3 erfolgen.

[0073] Beispielsweise kann die Bestimmung vi des bereinigten Lastwerts m aus einem arithmetischen Mittel, vorzugsweise einem gewichteten arithmetischen Mittel, aus dem zumindest einen gemäß des zumindest einen Auswahlkriteriums ausgewählten Lastwert m2, m3 erfolgen.

[0074] In Figur 2 eine Ausführung einer Hebevorrichtung 1 mit einer Steuerung 11 und am Armsystem 2 der Hebevorrichtung 1 angeordneter Sensorik gezeigt.

[0075] Das Armsystem 2 der Hebevorrichtung 1 weist in der beispielhaften Ausführung eine schwenkbar in einer Basis 4 gelagerte Kransäule 5, einen schwenkbar an dieser gelagerten Hubarm 6 und einen schwenkbar an diesem gelagerten Knickarm 7 auf. In der gezeigten Stellung des Armsystems2 ist der Hubarm 6 unter einem ersten Knickwinkel k1 an der Kransäule 5 angeordnet und der Knickarm 7 unter einem zweiten Knickwinkel k2 am Hubarm 6 angeordnet. Zum Verschwenken des Hubarms 6 und des Knickarms 7 sind Aktuatoren 14, 15 vorgesehen. Der Knickarm 7 weist in der gezeigten Ausführung 2 zwei Schubarme 8,9 auf, mittels welcher sich die Länge des Knickarms 7 verändern lässt. An der Kranspitze, welche in der gezeigten Ausführung vom freien Ende des Knickarms 7 ausgebildet wird, ist ein frei hängendes Arbeitsgerät 10 in Form eines Greifers angeordnet.

[0076] Die Sensorik der Hebevorrichtung 1 umfasst einen Sensor d4 zur Erfassung einer Schwenkstellung w der Kransäule 5 zur Basis 4, einen Sensor d1 zur Erfassung des ersten Knickwinkels k1, einen Sensor d2 zur Erfassung des zweiten Knickwinkels k2, einen Schubstellungssensor l1 zur Erfassung der Schubstellung s1 des ersten Schubarms 8 und einen zweiten Schubstellungssensor l2 zur Erfassung der Schubstellung s2 des zweiten Schubarms 9 auf.

[0077] Das an der Hebevorrichtung 1 angeordnete und als Greifer ausgebildete Arbeitsgerät 3 weist einen Sensor d3 zur Erfassung des Öffnungswinkels a auf.

[0078] Zur Erfassung zumindest eines Betriebsparameters der Aktuatoren 14, 15, mit denen sich auf die Aktuatoren wirkende Kräfte erfassbar sind, können geeignete Sensoren p1, p2, wie beispielsweise Drucksensoren oder Leistungssensoren, vorgesehen sein.

[0079] Durch die an der Hebevorrichtung 1 verbauten Sensoren kann sich die Geometrie des Armsystem 2 erfassen lassen.

[0080] In der gezeigten Ausführung kann die Steuerung 11 Signaleingänge zur Zuführung von Sensorsignalen über Signalleitungen der Sensoren und Signalausgänge zur Ausgabe von Steuerbefehlen zumindest an die Aktuatoren 14, 15 aufweisen. Steuerung 11 weist eine Recheneinheit 11 und eine Speichereinheit 13 auf.

[0081] In Figur 3 ist eine weitere schematische Darstellung einer Hebevorrichtung 1 gezeigt. Die Ausführung entspricht im Wesentlichen jener der Figur 2, wobei der Knickarm 7 zur vereinfachten Darstellung aus zwei Schubarmen 7, 8 gebildet ist.

[0082] Auf das Armsystem 2 wirkende Belastungsmomente können durch Belastungen der Arme 4, 5, 6, 7, 8, 9 des Armsystems 2 durch deren Eingenmassen und deren Auslagerung, sowie durch die Masse oder Massen einer angehobenen Last 3 und deren Auslagerung gegeben sein.

[0083] Zu den Belastungen können Eingenmassen und Auslagerung der Arme 4, 5, 6, 7, 8, 9 des Armsystems 2 können durch die Massen der Schwerpunkte SP6, SP8, SP9 der Arme 6, 8, 9 und deren Auslagerungen r6, r8, r9 beitragen. Zur Belastung können die Eigenmassen der Schwerpunkte SP15, SP10 eines Aktuators 15 und eines Arbeitsgeräts 10 und deren Auslagerungen r15, r10 hinzu kommen. Letztlich kann die Masse des Schwerpunkts SP3 der Last 3 und deren Auslagerung r3 zur Belastung beitragen.

[0084] Eine Auslagerung r3, r6, r8, r9, r10, r15 kann wie dargestellt durch einen horizontalen oder radialen Abstand von einer vertikalen Schwenkachse einer Lagerung eines Armsystems 2 gegeben sein und dich beispielsweise trigonometrisch aus bekannten Abmessungen von Armen 4, 5, 6, 7, 8, 9 des Armsystems 2 und an der Hebevorrichtung 2 verbauter Sensoren ermitteln lassen. Die Schwenkachse einer Lagerung kann durch die Kransäule 5 verlaufen.

[0085] Im Ablauf der Figuren 4a, 4b, 4c ist eine schematische Darstellung einer Hubbewegung einer Hebevorrichtung 1 mit einer daran an einem Lastseil 16 angeschlagenen Last 3 gezeigt. Die Ausführung der Hebevorrichtung 1 kann im Wesentlichen jenen der Figuren 2 oder 3 entsprechen.

[0086] In der Darstellung der Figuren 4a, 4b, 4c erfolgt ein beispielhaftes Bewegen i des Armsystems 2 entlang eines Freiheitsgrades des Knickwinkels k2.

[0087] Für die Bestimmung der dynamischen Belastungsmomente kann in zumindest einem Zeitintervall während der Bewegung des Armsystems 2 zumindest eine Erfassung der in dem zumindest einen Zeitintervall vorherrschenden Werte zumindest eines der Freiheitsgrade k2 der Bewegung des Armsystems 2 und zumindest eine Erfassung zumindest einer in dem zumindest einen Zeitintervall gemeinsam mit der Last 3 auf das Armsystem 2 wirkenden Kraft erfolgen. Damit kann eine Bestimmung ii der während der Bewegung vorherrschenden dynamischen Belastungsmomente der Arme 4, 5, 6, 7, 8, 9 des Armsystems 2 erfolgen und unter Einbeziehung der dynamischen Belastungsmomente eine Bestimmung iii zumindest eines Lastwerts m1, m2, m3 für die angehobene Last 3 erfolgen.

[0088] Es kann eine Aufzeichnung iv der erfassten Lastwerte m1, m2, m3 in einer Lastwertfolge erfolgen und daraus in Abhängigkeit zumindest eines vorgegebenen oder vorgebbaren Auswahlkriteriums eine Auswahl v zumindest eines aufgezeichneten Lastwerts m2, m3 aus der Lastwertfolge erfolgen. Im Beispiel der Figur 4a kann beispielsweise eine mittels dem Sensor p1 erfasste Kraft unterhalb eines Minimalwerts liegen. Daraus kann beispielsweise erkannt werden, dass die Last 3 noch nicht angehoben wurde und der für Figur 4a bestimmte Lastwert m1 nicht repräsentativ für die Lastmasse ist. Ein bereinigter Lastwert m kann in weiterer Folge aus dem zumindest einen gemäß des Auswahlkriteriums ausgewählten Lastwert m2, m3 bestimmt vi werden. Weitere Auswahlkriterien wie etwa für Werte und Änderungsraten von Freiheitsgraden, Dauern von Zeitintervallen und Werte und Änderungsraten von Kräften können ebenso zur Auswahl zumindest eines der bestimmten Lastwerte m1, m2, m3 herangezogen werden.

[0089] Analog können

• dynamische Eigenmomente ohne eine angehobene Last, und/oder
• statische Eigenmomente ohne eine angehobene Last, und/oder
• statische Belastungsmomente mit einer angehobenen Last 3 in Form einer Referenzlast mit bekannter Lastmasse, und/oder
• dynamische Belastungsmomente mit einer angehobenen Last 3 in Form einer Referenzlast mit bekannter Lastmasse

bestimmt und in eine Bestimmung iii zumindest eines Lastwert m1, m2, m3 einbezogen werden.

[0090] In Figur 5 ist eine Ausführung eines Fahrzeugs 17 mit einer darauf angeordneten Hebevorrichtung 1 gezeigt.

Bezugszeichen

[0091] 

1

Hebevorrichtung

2

Armsystem

3

Last

4

Basis

5

Kransäule

6

Hubarm

7

Knickarm

8

Schubarm

9

Schubarm

10

Arbeitsgerät

11

Steuerung

12

Recheneinheit

13

Speichereinheit

14

Aktuator

15

Aktuator

16

Lastseil

17

Fahrzeug

m1, m2, m3

Lastwerte

m

Lastwert

w

Schwenkwinkel

k1, k2

Knickwinkel

s1, s2

Schubstellung

a

Öffnungswinkel

p1, p2

Sensor

d1, d2, d3, d4

Sensor

l1, l2

Längensensor

r6, r8, r9

Auslagerung

SP6, SP8, SP9

Schwerpunkt

r10

Auslagerung

SP10

Schwerpunkt

r15

Auslagerung

SP15

Schwerpunkt

r3

Auslagerung

SP3

Schwerpunkt

r14

Auslagerung

i, ii, iii

Verfahrensteil

iv, v, vi

Verfahrensteil

Ansprüche

1. Verfahren zur Bestimmung einer von einer Hebevorrichtung (1) mit einem mehrere Freiheitsgrade (w, k1, k2, s1, s2, a) der Bewegung aufweisenden Armsystem (2) mit mehreren Armen (4, 5, 6, 7, 8, 9), vorzugsweise einem Ladekran, angehobenen Last (3), wobei

- während einer Bewegung (i) des Armsystems (2) entlang zumindest eines Freiheitsgrades (w, k1, k2, s1, s2, a) des Armsystems (2) mit einer angehobenen Last (3) zumindest eine Bestimmung (ii) der während der Bewegung vorherrschenden dynamischen Belastungsmomente der Arme (4, 5, 6, 7, 8, 9) des Armsystems (2) erfolgt

- unter Einbeziehung der dynamischen Belastungsmomente zumindest ein Lastwert (m1, m2, m3) für die angehobene Last (3) bestimmt (iii) wird.

2. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei

- eine Aufzeichnung (iv) des zumindest einen Lastwerts (m1, m2, m3) in einer Lastwertfolge erfolgt

- in Abhängigkeit zumindest eines vorgegebenen oder vorgebbaren Auswahlkriteriums eine Auswahl (v) zumindest eines aufgezeichneten Lastwerts (m1, m2, m3) aus der Lastwertfolge erfolgt

- ein bereinigter Lastwert (m) aus dem zumindest einen gemäß des Auswahlkriteriums ausgewählten Lastwert (m1, m2, m3) bestimmt (vi) wird.

3. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei der bereinigte Lastwert (m) aus einem arithmetischen Mittel, vorzugsweise einem gewichteten arithmetischen Mittel, aus dem zumindest einen gemäß des zumindest einen Auswahlkriteriums ausgewählten Lastwert (m1, m2, m3) bestimmt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei für die Bestimmung der dynamischen Belastungsmomente in zumindest einem Zeitintervall während der Bewegung des Armsystems (2) zumindest eine Erfassung der in dem zumindest einen Zeitintervall vorherrschenden Werte zumindest eines der Freiheitsgrade (w, k1, k2, s1, s2, a) der Bewegung des Armsystems (2) und zumindest eine Erfassung zumindest einer in dem zumindest einen Zeitintervall gemeinsam mit der Last (3) auf das Armsystem (2) wirkenden Kraft erfolgt.

5. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei das zumindest eine vorgegebene oder vorgebbare Auswahlkriterium zumindest eines der folgenden Kriterien umfasst:

- eine Mindestdauer und/oder einen Maximaldauer für das zumindest eine Zeitintervall

- eine Vorgabe eines Zeitintervalls durch eine Interaktion durch einen Benutzer

- einen Minimalwert und/oder einen Maximalwert und/oder ein Intervall für die erfassten Werte des zumindest einen der Freiheitsgrade (w, k1, k2, s1, s2, a) der Bewegung des Armsystems (2)

- einen Minimalwert und/oder einen Maximalwert und/oder ein Intervall für die zumindest eine erfasste Kraft

- einen Minimalwert und/oder einen Maximalwert und/oder ein Intervall für eine Änderungsrate der erfassten Werte des zumindest einen der Freiheitsgrade (w, k1, k2, s1, s2, a) der Bewegung des Armsystems (2)

- einen Minimalwert und/oder einen Maximalwert und/oder ein Intervall für eine Änderungsrate der zumindest einen erfassten Kraft

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei einer Bewegung des Armsystems (2) eine im Wesentlichen frei wählbare Bewegung entlang zumindest eines Freiheitsgrades (w, k1, k2, s1, s2, a) erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei

- während zumindest einer statischen Stellung des Armsystems (2) mit konstanten Werten der Freiheitsgrade (w, k1, k2, s1, s2, a) des Armsystems (2) ohne eine angehobene Last zumindest eine Bestimmung der vorherrschenden statischen Eigenmomente der Arme (4, 5, 6, 7, 8, 9) des Armsystems (2) erfolgt, und/oder

- während einer Bewegung des Armsystems (2) entlang zumindest eines Freiheitsgrades (w, k1, k2, s1, s2, a) des Armsystems (2) ohne eine angehobene Last zumindest eine Bestimmung der während der Bewegung vorherrschenden dynamischen Eigenmomente der Arme (4, 5, 6, 7, 8, 9) des Armsystems (2) erfolgt

und der zumindest eine Lastwert (m1, m2, m3) unter Einbeziehung der statischen Eigenmomente und/oder der dynamischen Eigenmomente bestimmt wird.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei

- für die Bestimmung der dynamischen Eigenmomente in zumindest einem Zeitintervall während der Bewegung des Armsystems (2) zumindest eine Erfassung der in dem zumindest einen Zeitintervall vorherrschenden Werte zumindest eines der Freiheitsgrade (w, k1, k2, s1, s2, a) der Bewegung des Armsystems (2) und zumindest eine Erfassung einer in dem zumindest einen Zeitintervall auf das Armsystem (2) wirkenden Kraft erfolgt, und/oder

- für die Bestimmung der dynamischen Belastungsmomente in zumindest einem Zeitintervall während der Bewegung des Armsystems (2) zumindest eine Erfassung der in dem zumindest einen Zeitintervall vorherrschenden Werte zumindest eines der Freiheitsgrade (w, k1, k2, s1, s2, a) der Bewegung des Armsystems (2) und zumindest eine Erfassung einer in dem zumindest einen Zeitintervall gemeinsam mit einer Referenzlast auf das Armsystem (2) wirkenden Kraft erfolgt

und der zumindest eine Lastwert (m1, m2, m3) unter Einbeziehung der dynamischen Eigenmomente und/oder der dynamischen Belastungsmomente bestimmt wird.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei

- in zumindest einer statischen Stellung des Armsystems (2) mit konstanten Werten der Freiheitsgrade (w, k1, k2, s1, s2, a) des Armsystems (2) mit einer angehobenen Last zumindest eine Bestimmung der statischen Belastungsmomente der Arme (4, 5, 6, 7, 8, 9) des Armsystems (2) erfolgt, und/oder

- in zumindest einer statischen Stellung des Armsystems (2) mit konstanten Werten der Freiheitsgrade (w, k1, k2, s1, s2, a) des Armsystems (2) mit einer angehobenen Referenzlast zumindest eine Bestimmung der statischen Belastungsmomente der Arme (4, 5, 6, 7, 8, 9) des Armsystems (2) erfolgt,

und der zumindest eine Lastwert (m1, m2, m3) unter Einbeziehung der statischen Belastungsmomente bestimmt wird.

10. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei für die Bestimmung der statischen Belastungsmomente in zumindest einem Zeitintervall während der Bewegung des Armsystems (2) zumindest eine Erfassung der in dem zumindest einen Zeitintervall vorherrschenden Werte zumindest eines der Freiheitsgrade (w, k1, k2, s1, s2, a) der Bewegung des Armsystems (2) und zumindest eine Erfassung zumindest einer in dem zumindest einen Zeitintervall gemeinsam mit der Last auf das Armsystem (2) wirkenden Kraft erfolgt.

11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine für einen Benutzer wahrnehmbare, insbesondere optische und/oder akustische, Anzeige des zumindest einen Lastwerts (m, m1, m2, m3) für die angehobene Last (3) erfolgt.

12. Steuerung (11) für eine Hebevorrichtung (1), die Mittel zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche umfasst.

13. Hebevorrichtung (1), vorzugsweise hydraulischer Kran, mit einer Steuerung (11) nach dem vorangehenden Anspruch.

14. Fahrzeug (17) mit einer Hebevorrichtung (1) nach dem vorangehenden Anspruch.

15. Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Hebevorrichtung (1) mit der Steuerung (11) nach Anspruch 13

- eine Bestimmung der während der Bewegung vorherrschenden dynamischen Belastungsmomente der Arme (4, 5, 6, 7, 8, 9) des Armsystems (2) zumindest während der Bewegung des Armsystems (2) entlang zumindest eines Freiheitsgrades (w, k1, k2, s1, s2, a) des Armsystems (2) mit einer angehobenen Last (3)

- eine Bestimmung zumindest eines Lastwert (m1, m2, m3) für die angehobene Last (3) unter Einbeziehung der dynamischen Belastungsmomente

gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausführt.

Zeichnung