DE10136398A1

DE10136398A1 - Betriebsverfahren für einen Containerkran und hierfür bestimmte Komponenten

Info

Publication number: DE10136398A1
Application number: DE2001136398
Authority: DE
Inventors: Albrecht Butterer; Stefan Ringler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-07-26
Filing date: 2001-07-26
Publication date: 2003-03-06

Abstract

Nach dem Verfahren des Containerkrans an eine Sollposition (P*) werden von einer auf einer Laufkatze (2) angeordneten Erfassungseinrichtung (9) Istpositionen von an einem Spreader (4) angeordneten Spreadermarken (10) und von auf einem vom Spreader (4) nicht greifbaren Untergrund angeordneten Untergrundmarken (11) erfasst. Anhand der erfassten Istpositionen werden Positionskorrekturwerte für den Spreader (4) ermittelt. Der Spreader (4) wird dann unter Berücksichtigung der Positionskorrekturwerte bezüglich der Laufkatze (2) horizontal positioniert und auf den Untergrund zu abgesenkt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für einen Containerkran mit einer Laufkatze und einem bezüglich der Laufkatze horizontal positionierbaren Spreader, einen entsprechenden Containerkran sowie einen Untergrund für den Containerkran und ein Fahrzeug mit einem Untergrund für den Container.

Aus der DE 44 23 797 C2 ist ein Containerkran und ein Betriebsverfahren für den Containerkran bekannt, bei dem der Containerkran zunächst an eine Sollposition verfahren wird. Nach dem Verfahren des Containerkrans wird von einer auf dem Spreader angeordneten Erfassungseinrichtung die Istposition eines unter dem Spreader befindlichen (von dem Spreader selbstverständlich greifbaren) Containers erfasst. Hierzu werden dessen obere Ecken erfasst. Anhand der erfassten Istpositionen des Containers werden dann Positionskorrekturwerte ermittelt und der Containerkran entsprechend feinpositioniert. Dann wird der Spreader auf den unter dem Spreader befindlichen Container abgesenkt.

Die in der DE 44 23 797 C2 beschriebene Vorgehensweise soll ein zielgenaues Stapeln von Containern ermöglichen. Möglicherweise kann das in der DE 44 23 797 C2 beschriebene Verfahren auch für das Aufnehmen von Containern anwendbar sein. Ein zielgenaues Absetzen des Containers auf einem vom Spreader nicht greifbaren Untergrund, also in dem Fall, dass sich unter dem Spreader noch kein bereits abgesetzter Container befindet, ist mit dem dort beschriebenen Verfahren aber systembedingt nicht realisierbar.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Betriebsverfahren für einen Containerkran und die hiermit korrespondierenden Komponenten zur Verfügung zu stellen, mittels derer sowohl ein zielgenaues Absetzen von Containern auf dem Untergrund als auch ein zielgenaues Aufnehmen von Containern vom Untergrund möglich ist.

Die Aufgabe wird für das Betriebsverfahren dadurch gelöst,

- dass nach dem Verfahren des Containerkrans von einer auf der Laufkatze angeordneten Erfassungseinrichtung Istpositionen von am Spreader angeordneten Spreadermarken und von auf einem vom Spreader nicht greifbaren Untergrund angeordneten Untergrundmarken erfasst werden,
- dass anhand der erfassten Istpositionen der Spreader- und Untergrundmarken Positionskorrekturwerte für den Spreader ermittelt werden und
- dass der Spreader unter Berücksichtigung der Positionskorrekturwerte bezüglich der Laufkatze horizontal positioniert und auf den Untergrund zu abgesenkt wird.

Hiermit korrespondierend wird die Aufgabe für den Containerkran dadurch gelöst,

- dass mittels einer auf der Laufkatze angeordneten Erfassungseinrichtung Istpositionen von am Spreader angeordneten Spreadermarken und von auf einem vom Spreader nicht greifbaren Untergrund angeordneten Untergrundmarken erfassbar und an die Steuereinrichtung übermittelbar sind,
- dass anhand der erfassten und übermittelten Istpositionen von der Steuereinrichtung Positionskorrekturwerte für den Spreader ermittelbar sind und
- dass der Spreader von der Steuereinrichtung unter Berücksichtigung der Positionskorrekturwerte bezüglich der Laufkatze horizontal positionierbar und auf den Untergrund zu absenkbar ist.

Auf dem - vom Spreader nicht greifbaren - Untergrund sind erfindungsgemäß vom Containerkran aus erfassbare Untergrundmarken angeordnet. Dies gilt auch dann, wenn der Untergrund auf einem Fahrzeug angeordnet ist.

Wenn die Istpositionen in vier Markenbereichen erfasst werden und die vier Markenbereiche zusammen ein Markenrechteck definieren, arbeitet das Betriebsverfahren besonders zuverlässig.

Wenn die Istpositionen optisch erfasst werden, ist die Signalauswertung besonders einfach. Dies gilt ganz besonders dann, wenn die Marken als Reflektoren ausgebildet sind und/oder der (optischen) Erfassungseinrichtung eine Beleuchtungseinrichtung zugeordnet ist.

Wenn der Spreader anhand der ermittelten Positionskorrekturwerte zweidimensional horizontal verschoben und/oder horizontal gedreht wird, ist eine besonders gute Nachpositionierung des Spreaders möglich.

Wenn nach dem Verfahren des Containerkrans Vertikalabstände von Spreaderecken vom Untergrund ermittelt werden und die Positionskorrekturwerte unter Berücksichtigung der Vertikalabstände ermittelt werden, können bei der Nachpositionierung des Spreaders eine etwaige ungleichmäßige Lastverteilung des Containers und/oder eine Schieflage des Untergrunds berücksichtigt werden.

Wenn die Vertikalabstände in vier Abstandsbereichen erfasst werden und die vier Abstandsbereiche zusammen ein Abstandsrechteck definieren, sind die Vertikalabstände besonders zuverlässig ermittelbar.

Wenn ein Absenken des Spreaders verhindert wird, wenn die Untergrundmarken nicht erfasst werden, ist gewährleistet, dass der Spreader und damit gegebenenfalls ein Container nur dort abgesenkt wird, wo auch eine Aufnahmestelle für den Container vorhanden ist.

Wenn das horizontale Positionieren des Spreaders und das Absenken des Spreaders gleichzeitig erfolgen, arbeitet das Betriebsverfahren besonders effizient.

Wenn die Spreader- und/oder die Untergrundmarken beheizt werden, arbeitet das Betriebsverfahren insbesondere im Winter besonders zuverlässig.

Das Fahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Untergrund kann wahlweise antriebslos ausgebildet sein oder einen Eigenantrieb aufweisen. Im ersteren Fall ist es beispielsweise ein Auflieger eines Sattelzuges, im letzteren Fall ein LKW. Auch ist es möglich, dass das Fahrzeug als fahrerlos betreibbares Fahrzeug, also als sogenanntes AGV (automated guided vehicle) ausgebildet ist.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung
Fig. 1 eine Containerkrananlage,
Fig. 2 einen Spreader und ein Fahrzeug von oben,
Fig. 3 den Spreader und das Fahrzeug von der Seite und
Fig. 4 den Spreader und das Fahrzeug von vorne.
Gemäß Fig. 1 weist eine Containerkrananlage ein Kranportal 1 auf, auf dem eine Laufkatze 2 verfahrbar angeordnet ist. Das Kranportal 1 ist auf einem Fahrweg 3 über einem Untergrund eindimensional verfahrbar. Die Verfahrrichtung des Kranportals 1 ist gemäß Fig. 1 in die Bildebene hinein bzw. aus ihr heraus. Die Verfahrrichtung der Laufkatze 2 ist in Fig. 1 mit einem Doppelpfeil A angedeutet.
Ein Spreader 4 ist über Halteseile 5 an einem Zwischenelement 6 befestigt. Relativ zum Zwischenelement 6 ist der Spreader 4 auf- und abbewegbar. Das Zwischenelement 6 ist relativ zur Laufkatze 2 in der Horizontalebene zweidimensional verfahrbar und auch verdrehbar. Dies ist in Fig. 1 durch Doppelpfeile B angedeutet.
Um mittels des Spreaders 4 einen Container 7 abzusetzen oder aufzunehmen, wird einer Steuereinrichtung 8 für den Containerkran zunächst eine Sollposition P* vorgegeben. Die Steuereinrichtung 8 steuert dann nicht dargestellte Antriebe für das Kranportal 1 und die Laufkatze 2 derart an, dass der Containerkran an die Sollposition P* verfahren wird.
Wenn der Containerkran die Sollposition P* erreicht hat, werden mittels einer Erfassungseinrichtung 9 Istpositionen von Spreadermarken 10 und Untergrundmarken 11 erfasst. Die Erfassungseinrichtung 9 ist dabei auf der Laufkatze 2 angeordnet. Die Spreadermarken 10 sind am Spreader 4 angeordnet, die Untergrundmarken 11 auf dem Untergrund oder auf einem Fahrzeug 12. Unabhängig davon, ob die Untergrundmarken 11 auf dem Fahrzeug 12 oder am Untergrund selbst angeordnet sind, ist in beiden Fällen der Untergrund vom Spreader 4 nicht greifbar.
Gemäß Fig. 1 ist die Erfassungseinrichtung 9 als Kameraanordnung und damit als optische Erfassungseinrichtung 9 ausgebildet. Die Istpositionen werden also optisch erfasst. Um die Marken 10, 11 besonders gut erfassen zu können, sind zum einen die Marken 10, 11 als Reflektoren ausgebildet und zum anderen der Erfassungseinrichtung 9 eine Beleuchtungseinrichtung 13 zugeordnet. Die Beleuchtungseinrichtung 13 ist in Fig. 1 nur schematisch dargestellt. Vorzugsweise ist sie in Form eines Scheinwerfers oder mehrerer Scheinwerfer ausgebildet.
Gemäß Fig. 2 umfasst eine einem Containerstellplatz zugeordnete Gruppe von Untergrundmarken 11, hier die auf dem Fahrzeug 12 angeordneten Untergrundmarken 11, insgesamt zwölf solcher Untergrundmarken 11. Ihre Anordnung ist aus Fig. 2 ersichtlich. Aufgrund dieser Anordnung ist an dem Containerstellplatz sowohl ein Langcontainer mit 40 oder 48 Fuß als auch ein Kurzcontainer mit 20 Fuß positionsgenau abstellbar. Ein 20 Fuß Container kann dabei wahlweise in der linken Hälfte, in der rechten Hälfte oder mittig abgesetzt werden.
Die Spreadermarken 10 definieren zusammen ersichtlich ein Spreaderrechteck. Hiermit korrespondierend werden die Istpositionen der Marken 10, 11 in vier Markenbereichen 14 erfasst, die zusammen ein Markenrechteck definieren. Die Markenbereiche 14 sind die Bereiche, die von je einer der Kameras der Erfassungseinrichtung 9 erfasst werden.
Die von den Kameras der Erfassungseinrichtung 9 erfassten Bilder, also die Bilder der Markenbereiche 14 werden an die Steuereinrichtung 8 übermittelt. Diese prüft zunächst, ob die Untergrundmarken 11 überhaupt erfasst werden. Wenn die Untergrundmarken 11 nicht erfasst werden, wird aufgrund der Programmierung der Steuereinrichtung 8 ein Absenken des Spreaders 4 verhindert. Wenn hingegen die Untergrundmarken 11 erfasst werden, werden von der Steuereinrichtung 8 anhand dieser Istpositionen Positionskorrekturwerte für den Spreader 4 ermittelt. Es werden also für jede Dreiergruppe von je einer Spreadermarke 10 und zwei Untergrundmarken 11 Versätze dx und dy ermittelt und daraus errechnet, wie das Zwischenelement 6 und mit ihm der Spreader 4 relativ zur Laufkatze 2 verstellt werden muss. Die Verstellung kann dabei linear in Längs- und/oder Querrichtung erfolgen. Auch eine Drehung um einen Schwenkwinkel da kann vorgenommen werden. Dies wird durch Übermitteln entsprechender Steuersignale an das Zwischenelement 6 erreicht.
Während des horizontalen Verschiebens und/oder Drehens des Spreaders 4 entsprechend der ermittelten Positionskorrekturwerte wird gleichzeitig der Spreader 4 auf den Untergrund zu abgesenkt. Diese beiden Maßnahmen erfolgen also gleichzeitig. Der Spreader 4 wird also von der Steuereinrichtung 8 unter Berücksichtigung der Positionskorrekturwerte bezüglich der Laufkatze 2 horizontal positioniert und gleichzeitig auf den Untergrund zu abgesenkt.
Der Betrieb des Containerkrans soll wetterunabhängig erfolgen können. Insbesondere soll der Betrieb auch bei und nach Schneefall möglich sein. Um ein Abdecken der Marken 10, 11 durch Schnee zu verhindern, können diese daher beheizt werden. Dies ist in Fig. 2 durch symbolisch angedeutete Heizwendeln 15 angedeutet.
Gemäß den Fig. 1 und 2 sind am Spreader 4 auch Abstandssensoren 16 angeordnet. Ersichtlich sind die Abstandssensoren 16 gemäß Fig. 2 in vier Abstandsbereichen angeordnet, die zusammen ein Abstandsrechteck definieren. Mittels der Abstandssensoren 16 werden in den Abstandsbereichen Vertikalabstände dz von Spreaderecken 17 vom Untergrund erfasst. Die erfassten Vertikalabstände dz werden ebenfalls an die Steuereinrichtung 8 übermittelt. Die Steuereinrichtung 8 ermittelt nämlich die Positionskorrekturwerte unter Berücksichtung der Vertikalabstände dz.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass schon ein Neigungswinkel von nur 1° einen Seitenversatz von mehr als 5 cm der Containeroberkante bewirkt. Je nach Größe eines Neigungswinkels, der unterschiedliche Ursachen haben kann, sind somit erhebliche seitliche Abweichungen der Containeroberkante möglich. Die Erfassung der Vertikalabstände dz ist besonders deutlich aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich.
Aus Fig. 3 ist ferner ersichtlich, dass das Fahrzeug 12 einen schematisch angedeuteten Eigenantrieb 18 aufweist. Hingegen weist es keine Fahrerkabine auf. Es ist somit als fahrerlos betreibbares Fahrzeug 12, also als automated guided vehicle, ausgebildet.

Claims

1. Betriebsverfahren für einen Containerkran mit einer Laufkatze (2) und einem bezüglich der Laufkatze (2) horizontal positionierbaren Spreader (4),
wobei der Containerkran an eine Sollposition (P*) verfahren wird,
wobei nach dem Verfahren des Containerkrans von einer auf der Laufkatze (2) angeordneten Erfassungseinrichtung (9) Istpositionen von am Spreader (4) angeordneten Spreadermarken (10) und von auf einem vom Spreader (4) nicht greifbaren Untergrund angeordneten Untergrundmarken (11) erfasst werden,
wobei anhand der erfassten Istpositionen der Spreader- und Untergrundmarken (10, 11) Positionskorrekturwerte für den Spreader (4) ermittelt werden und
wobei der Spreader (4) unter Berücksichtigung der Positionskorrekturwerte bezüglich der Laufkatze (2) horizontal positioniert und auf den Untergrund zu abgesenkt wird.

2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Istpositionen in vier Markenbereichen (14) erfasst werden und dass die vier Markenbereiche (14) zusammen ein Markenrechteck definieren.

3. Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Istpositionen optisch erfasst werden.

4. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spreader (4) anhand der ermittelten Positionskorrekturwerte zweidimensional horizontal verschoben und/oder horizontal gedreht wird.

5. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verfahren des Containerkrans Vertikalabstände (dz) von Spreaderecken (17) vom Untergrund ermittelt werden und dass die Positionskorrekturwerte unter Berücksichtigung der Vertikalabstände (dz) ermittelt werden.

6. Betriebsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertikalabstände (dz) in vier Abstandsbereichen erfasst werden und dass die vier Abstandsbereiche zusammen ein Abstandsrechteck definieren.

7. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Absenken des Spreaders (4) verhindert wird, wenn die Untergrundmarken (11) nicht erfasst werden.

8. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das horizontale Positionieren des Spreaders (4) und das Absenken des Spreaders (4) gleichzeitig erfolgen.

9. Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreader- und/oder die Untergrundmarken (10, 11) beheizt werden.

10. Containerkran mit einer Laufkatze (2), einem bezüglich der Laufkatze (2) horizontal positionierbaren Spreader (4) und einer Steuereinrichtung (8) für den Containerkran,
wobei der Steuereinrichtung (8) eine Sollposition (P*) vorgebbar ist und der Containerkran mittels der Steuereinrichtung (8) an die Sollposition (P*) verfahrbar ist,
wobei mittels einer auf der Laufkatze (2) angeordneten Erfassungseinrichtung (9) Istpositionen von am Spreader (4) angeordneten Spreadermarken (10) und von auf einem vom Spreader (4) nicht greifbaren Untergrund angeordneten Untergrundmarken (11) erfassbar und an die Steuereinrichtung (8) übermittelbar sind,
wobei anhand der erfassten und übermittelten Istpositionen von der Steuereinrichtung (8) Positionskorrekturwerte für den Spreader (4) ermittelbar sind und
wobei der Spreader (4) von der Steuereinrichtung (8) unter Berücksichtigung der Positionskorrekturwerte bezüglich der Laufkatze (2) horizontal positionierbar und auf den Untergrund zu absenkbar ist.

11. Containerkran nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Istpositionen in vier Markenbereichen (14) erfassbar sind und dass die vier Markenbereiche (14) zusammen ein Markenrechteck definieren.

12. Containerkran nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreadermarken (10) zusammen ein Spreaderrechteck definieren.

13. Containerkran nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (9) als optische Erfassungseinrichtung (9), insbesondere als Kameraanordnung (9), ausgebildet ist.

14. Containerkran nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreadermarken (10) als Reflektoren ausgebildet sind.

15. Containerkran nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Erfassungseinrichtung (9) eine Beleuchtungseinrichtung (13) zugeordnet ist.

16. Containerkran nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Spreader (4) bezüglich der Laufkatze (2) zweidimensional horizontal verschiebbar und/oder horizontal drehbar ist.

17. Containerkran nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass am Spreader (4) Abstandssensoren (16) zum Erfassen von Vertikalabständen (dz) von Spreaderecken (17) vom Untergrund angeordnet sind, dass die erfassten Vertikalabstände (dz) an die Steuereinrichtung (8) übermittelbar sind und dass die Positionskorrekturwerte von der Steuereinrichtung (8) unter Berücksichtigung der Vertikalabstände (dz) ermittelbar sind.

18. Containerkran nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandssensoren (16) in vier Abstandsbereichen angeordnet sind und dass die vier Abstandsbereiche zusammen ein Abstandsrechteck definieren.

19. Containerkran nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (8) derart ausgebildet ist, dass ein Absenken des Spreaders (4) verhindert wird, wenn die Untergrundmarken (11) nicht erfasst werden.

20. Containerkran nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Spreader (4) mittels der Steuereinrichtung (8) gleichzeitig horizontal positionierbar und auf den Untergrund absenkbar ist.

21. Containerkran nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreadermarken (10) beheizbar sind.

22. Untergrund für einen Containerkran mit einer Laufkatze (2) und einem bezüglich der Laufkatze (2) horizontal positionierbaren Spreader (4), wobei der Untergrund vom Spreader (4) nicht greifbar ist und auf dem Untergrund vom Containerkran aus erfassbare Untergrundmarken (11) angeordnet sind.

23. Untergrund nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Untergrundmarken (11) als Reflektoren ausgebildet sind.

24. Untergrund nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Untergrundmarken (11) beheizbar sind.

25. Fahrzeug mit einem Untergrund für einen Containerkran mit einer Laufkatze (2) und einem bezüglich der Laufkatze (2) horizontal positionierbaren Spreader (4), wobei der Untergrund vom Spreader (4) nicht greifbar ist und auf dem Untergrund vom Containerkran aus erfassbare Untergrundmarken (11) angeordnet sind.

26. Fahrzeug nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Untergrundmarken (11) als Reflektoren ausgebildet sind.

27. Fahrzeug nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Untergrundmarken (11) beheizbar sind.

28. Fahrzeug nach Anspruch 25, 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Eigenantrieb (18) aufweist.

29. Fahrzeug nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass es als fahrerlos betreibbares Fahrzeug (12) ausgebildet ist.