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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kran, insbesondere einen Raupen- oder Mobilkran, sowie ein Überwachungs- und Simulationsmittel für einen Kran.
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Bei bekannten Kranen wie Raupenkranen oder Mobilkranen im Allgemeinen kann es vorgesehen sein, diese Krane mit einem Einsatzplaner auszustatten.
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So ist beispielsweise aus der
DE 10 2005 059 768 A1 ein Kran bekannt, der mit einer Kranüberwachungseinrichtung zur Überwachung des Betriebszustandes des Kranes, bestehend aus einer Recheneinheit und einer Bedien- und Anzeigeeinheit, versehen ist. Weiter ist ein im Wesentlichen aus einer weiteren Recheneinheit bestehender Einsatzplaner mit einem eigenen Monitorausgang vorgesehen, der einerseits als Vorrichtung zur Planung des Kraneinsatzes und andererseits als redundante Kranüberwachungseinheit zusätzlich zur Kranüberwachungseinheit arbeitet.
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Die mit einem derartigen Einsatzplaner mögliche Einsatzplanung erlaubt die Erzeugung und Anzeige von Traglasttabellen, in denen für die jeweilige Konfiguration des Kranes mögliche Freiheitsgrade berücksichtigt werden. Hierbei gibt es immer eine Hauptwippbewegung, die je nach Betriebsart unterschiedlich ausgestaltet sein kann. Im Hauptauslegerbetrieb und in Betriebsarten mit zylinderverstellbarem oder festem Zubehör ist die Hauptwippbewegung das Auslegerwippen, wohingegen im Betrieb mit beweglichem Zubehörausleger, etwa einem über Seile beweglichen Zubehörausleger, die Hauptwippbewegung das Wippen des Zubehörauslegers ist. Die Hauptwippbewegung wird in der tabellarischen Traglastdarstellung innerhalb von Spalten dargestellt. Weitere Betriebsbewegungen, die in der Traglastdarstellung berücksichtigt werden, werden in der tabellarischen Traglastdarstellung mit Hilfe von anderen Spalten dargestellt.
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Diese Tabellen haben sich in der Praxis gut bewährt, jedoch wäre es wünschenswert, nicht nur für exakt definierte Zustände auf diskreten Radiusschritten Traglastwerte hinterlegt zu finden. Derzeit wird in den Zwischenzuständen stets von der Kransteuerung die aktuell maximal zulässige Traglast errechnet und angezeigt. Für andere, von der aktuellen Position des Kranes abweichende Positionen erhält der Kranführer jedoch keinerlei Informationen über die maximal zulässige Traglast.
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Aus der
EP 1 444 162 B1 ist weiter ein Kran mit einem Einsatzplaner, der eine grafische Anzeige aufweist, bekannt, bei dem in einem Arbeitsmodus und in einem Planungsmodus in einem Diagramm mit Gegengewichtsradius als x-Achse und Lastradius als y-Achse zwischen einer durchgezogenen und einer gestrichelten Linie das Arbeitsfeld des Kranes unter den gegebenen Parametereinstellungen angezeigt werden kann.
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Ein weiterer Kran mit einem Einsatzplaner ist aus der
US 5 823 370 A bekannt. Der darin beschriebene Einsatzplaner zeigt eine Kurve des Lastradius über den Drehwinkel.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kran der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden, insbesondere dahingehend, dass dieser die aktuelle Traglast und/oder mögliche Traglasten, insbesondere maximal mögliche Traglasten bzw. Kranbewegungen einfach und verständlich anzeigen kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Kran mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Die jederzeitige Simulation und/oder Darstellung der Traglastkurve des Kranes betrifft den Umstand, dass dies unter Berücksichtigung mehrerer Freiheitsgrade erfolgt, insbesondere unter Berücksichtigung von z. B. sowohl Teleskopierbewegung und als auch gleichzeitiger Wippbewegung des Kranes.
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Der Kran kann insbesondere ein Raupen- oder Mobilkran sein. Vorteilhafterweise ist es möglich, aktuelle und/oder mögliche Traglasten, insbesondere maximal mögliche Traglasten bzw. Kranbewegungen einfach und verständlich anzeigen zu können. Bei der Darstellung handelt es sich vorzugsweise um eine grafische Darstellung, die einfach und intuitiv erfassbar ist. Die vergleichweise zeitaufwändige Auswertung der Traglasttabellen kann entfallen, statt dessen kann der Kranfahrer bzw. Kranführer auf einen Blick den aktuellen Zustand oder einen möglichen Zustand des Kranes erkennen und so den aktuellen Zustand z. B. hinsichtlich der Traglast einschätzen und/oder weitere Kranbewegungen planen.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Überwachungs- und Simulationsmittel wenigstens eine Recheneinheit aufweist und/oder mit wenigstens einer Recheneinheit verbindbar oder verbunden ist, wobei mittels der Recheneinheit die den aktuellen Zustand des Kranes beschreibenden Parameter auswertbar sind und/oder wobei mittels der Recheneinheit ein möglicher Zustand und/oder möglicher Zustandsverlauf des Kranes simulierbar und/oder errechenbar ist.
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Darüber hinaus ist denkbar, dass das Überwachungs- und Simulationsmittel wenigstens ein Modellerzeugungsmittel aufweist, wobei durch Zusammenwirken von Recheneinheit und Modellerzeugungsmittel der Zustandsverlauf und/oder der mögliche Zustandsverlauf errechenbar ist. Beispielsweise kann der Zustandsverlauf, wobei es sich um den aktuellen und/oder um einen möglichen Zustandsverlauf handeln kann, näherungsweise errechnet werden. Es handelt sich dann im weitesten Sinne um ein Modell des Zustandsverlauf. Der Zustandsverlauf und/oder der mögliche Zustandsverlauf ist dementsprechend durch Zusammenwirken von Recheneinheit und Modellerzeugungsmittel insbesondere modellierbar, vorzugsweise als Modell in Form wenigstens einer mathematischen Funktion modellierbar.
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Weiter kann vorgesehen sein, dass der Zustandsverlauf und/oder der mögliche Zustandsverlauf als Graph bzw. Kurve, insbesondere als Funktionskurve des erzeugten Modells, darstellbar ist, wobei der Ist-Zustand des Kranes und/oder der mögliche Ist-Zustand des Kranes auf dem Graph bzw. der Kurve darstellbar ist, insbesondere gegenüber der Umgebung hervorgehoben darstellbar ist. Die Darstellung als Graph bzw. Kurve erlaubt eine einfache und intuitive Erfassung auf einen Blick, wobei vorteilhafterweise nicht nur der aktuelle Zustand, sondern auch Zustände in der Umgebung des Ist-Zustandes einfach und intuitiv auf einen Blick durch den Bediener erfasst werden können. Durch die Hervorhebung des Ist-Zustandes auf dem Graphen bzw. der Kurve wird eine einfache und schnelle Orientierung des Bedieners ermöglicht.
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Ferner ist denkbar, dass der Zustandsverlauf eine Traglastkurve des Kranes ist, insbesondere eine Kurve der Traglast des Kranes ist, wobei die Traglastkurve vorzugsweise mittels des Ausgabemittels als Kurve grafisch darstellbar ist.
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Darüber hinaus ist möglich, dass das den Zustandsverlauf und/oder den möglichen Zustandsverlauf abbildende Modell ein mehrdimensionales, insbesondere ein wenigstens zweidimensionales Modell auf der Grundlage wenigstens zweier die Traglast des Kranes beeinflussender Einflussfaktoren ist, wobei insbesondere die Einflussfaktoren die Wippbewegung und die Teleskopierbewegung des Kranes sind.
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Es ist vorteilhaft denkbar, dass als weitere Einflussfaktoren neben Wippbewegung und/oder Teleskopierbewegung das Wippen des Zubehörauslegers, ein Wippen des Derrick-Auslegers, eine Einstellung des gezogenen Derrick-Ballastes, ein Ändern des Derrick-Ballastradius, ein Drehen des Oberwagens, eine Veränderung des Spreizwinkels zwischen den Abspannböcken bei der Y-Abspannung und der Kranneigung oder auch der Wind in das Modell einbeziehbar sind.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Zustandsverlauf eine Traglastkurve des Kranes ist, insbesondere eine Kurve der Traglast des Kranes ist, wobei die Traglastkurve vorzugsweise mittels des Ausgabemittels als Kurve grafisch darstellbar ist und/oder wobei die Traglast in der y-Achse oder Hochachse angetragen ist und/oder wobei der Ist-Zustand des Kranes auf der dargestellten Traglastkurve als gefetteter Punkt oder Kreuz darstellbar ist und/oder dass mittels des Überwachungs- und Simulationsmittels das wenigstens zweidimensionale Modell in Form überlagerter Kurven in einer Ebene und/oder in Form einer perspektivischen Darstellung, vorzugsweise durch perspektivische Darstellung eines Kennfeldes bzw. Reliefs darstellbar ist.
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Weiter ist möglich, dass das Überwachungs- und Simulationsmittel wenigstens einen Monitor mit wenigstens einem Tastaturfeld als Eingabemittel und mit wenigstens einem Display als Ausgabemittel umfasst oder dass das Überwachungs- und Simulationsmittel als Monitor mit wenigstens einem Tastaturfeld als Eingabemittel und mit wenigstens einem Display als Ausgabemittel ausgeführt ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Kran wenigstens zwei Meisterschalter aufweist, die mit dem Überwachungs- und Simulationsmittel verbindbar und/oder verbunden sind, wobei wenigstens ein erster Meisterschalter vorgesehen ist, mittels dessen die Wippbewegung des Auslegers mittelbar und/oder unmittelbar steuerbar ist, und wobei wenigstens ein zweiter Meisterschalter vorgesehen ist, mittels dessen die Teleskopierbewegung mittelbar und/oder unmittelbar steuerbar ist, wobei vorzugsweise anhand der Eingaben über die Meisterschalter mittels des Überwachungs- und Simulationsmittels der Zustandsverlauf, insbesondere die Traglastkurve des Kranes darstellbar ist und/oder ein möglicher Zustand und/oder möglicher Zustandsverlauf des Kranes, insbesondere die Traglastkurve des Kranes, simulierbar und/oder darstellbar ist.
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Darüber hinaus ist denkbar, dass der oder die Meisterschalter in wenigstens einem ersten und wenigstens einem zweiten Modus betreibbar ist bzw. sind, wobei im ersten Modus wenigstens ein Kranelement ansteuerbar ist und wobei im zweiten Modus mittels des Meisterschalters Eingaben am Überwachungs- und Simulationsmittel vornehmbar sind, insbesondere nach Art eines TrackPoints und/oder einer PC-Maus.
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Einzelheiten der vorliegenden Erfindung sollen nun anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
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Es zeigen:
- 1: eine Frontansicht auf das Überwachungs- und Simulationsmittel;
- 2: eine schematische Darstellung der Mustererzeugung;
- 3: eine Ansicht der Anzeige des Monitors;
- 4: eine weitere Ansicht der Anzeige des Monitors;
- 5: eine weitere Ansicht der Anzeige des Monitors;
- 6: eine weitere Ansicht der Anzeige des Monitors;
- 7: eine weitere Ansicht der Anzeige des Monitors;
- 8: eine weitere Ansicht der Anzeige des Monitors;
- 9: eine weitere Ansicht der Anzeige des Monitors;
- 10: eine weitere Ansicht der Anzeige des Monitors;
- 11: eine Ansicht einer perspektivischen Darstellung einer Traglastkurve;
- 12: eine Ansicht einer perspektivischen Darstellung von Traglastkurven;
- 13: eine weitere Ansicht einer perspektivischen Darstellung von Traglastkurven;
- 14: eine weitere Ansicht einer perspektivischen Darstellung von Traglastkurven;
- 15: eine weitere Ansicht einer perspektivischen Darstellung von Traglastkurven;
- 16: eine vereinfachte Darstellung eines Graphs einer zusammengesetzten Kran bewegung;
- 17: ein Diagramm für die Traglast in Abhängigkeit der Ausladung; und
- 18: eine Ansicht der Anzeige mit mehreren überlagerten Traglastkurven.
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1 zeigt das Überwachungs- und Simulationsmittel 10 für einen nicht näher dargestellten Kran, wobei das Überwachungs- und Simulationsmittel 10 als Überwachungs- und Simulationsmonitor 10 bzw. Überwachungs- und Simulationseinheit 10 ausgeführt ist. Dabei weist der Monitor 10 eine Eingabeeinheit 12 und eine Anzeigeeinheit 14 auf.
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In dem Monitor 10 ist zugleich auch die Recheneinheit aufgenommen, mittels derer der aktuelle Zustand des Kranes, insbesondere die aktuellen Parameter, die z. B. die maximale Traglast des Kranes betreffen, auswertbar sind. Weiter kann mittels der nicht näher dargestellten Recheneinheit und des darauf hinterlegten Modellerzeugungsmittels, insbesondere eines entsprechenden Programms, ein Rechenmodell erstellt werden, anhand dessen z. B. ein möglicher Traglastverlauf oder Bewegungsablauf des Kranes visualisierbar und simulierbar ist. Der Monitor ist daher gleichsam einem „All-in-one-Rechner“ aufgebaut.
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Die Eingabeeinheit 12 weist mehrere Bereiche auf, wobei ein erster Bereich im oberen rechten Teil des Monitors 10 angeordnet ist und einen numerischen Eingabeblock 20 umfasst. Unterhalb des numerischen Blocks 20 ist ein Programmtastenblock 22 vorgesehen, wobei mittels der einzelnen Programmtasten Unterprogramme aufgerufen werden können. Unterhalb des Programmtastenblocks 22 sind Sondertasten 24 vorgesehen, wobei weitere Sondertasten 24, nämlich eine zusätzliche Enter-Taste 25 und eine zusätzliche Shift-Taste 26 neben der unterhalb der Anzeige 14 befindlichen Funktionstastenzeile 28 angeordnet sind. Dabei ist die Enter-Taste 25 rechts neben der Funktionstastenzeile 28 und die Shift-Taste 26 links neben der Funktionstastenzeile 28 mit Funktionstasten 29 angeordnet.
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Mittels der Anzeigeeinheit 14 können die in den 3 bis 15 und 18 dargestellten Anzeigen dargestellt werden, wie dies nachstehend noch im Einzelnen beschrieben wird. Im unteren Teil der Anzeigeeinheit 14, die beispielsweise ein Display 14 oder in vorteilhafter Ausführung ein Touchscreen 14 sein kann, ist eine Anzeigeleiste 15 bzw. Anzeigezeile 15 bestehend aus mehreren Feldern 16 vorgesehen, in denen die jeweilige, vom gewählten Programm abhängige Belegung sowie Aktivierung der Funktionstasten 29 anzeigbar ist.
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Zum Betrieb des Kranes wird auf dem Monitor 10 wenigstens ein Programm, das das Modellerzeugungsmittel umfassen kann bzw. mit diesem in Verbindung steht, vorgesehen. Das Programm hat dabei zumindest zwei wesentliche Programmteile bzw. Betriebsmodi, in denen es betrieben werden kann. So ist zum Einen als ein erster Betriebsmodus eine Kranüberwachung mit einer Darstellung der realen Bewegungen des Kranes und zum Anderen als ein zweiter Betriebsmodus eine Kransimulation mit virtuellen Bewegungen des Kranes und deren Anzeige und identischen Eingabeeinheiten vorgesehen.
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Der Kranfahrer bzw. Kranführer kann frei zwischen diesen beiden Betriebsmodi wählen. Im Modus „Kranüberwachung“ wird der Kran mit seinen beweglichen Kranelementen wie bekannt mit den Eingabeeinheiten gefahren. Die Eingabeeinheiten, z. B. der oder die Meisterschalter oder die Tasten der Eingabeeinheit 12 auf dem Monitor 10 wählen die jeweils zugehörigen Aktuatoren aus. Auf den beiden Anzeigebereichen, im Einzelnen „Kranüberwachung“ und „Kransimulation“, kann die nachstehend beschriebene grafische Traglastdarstellung erfolgen.
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Im Modus „Kransimulation“ erfolgt die Anzeige auf dem Anzeigebereich 14 sehr nahe an der Anzeige im dem Kranfahrer bzw. Kranführer bekannten Modus „Kranüberwachung“. Die Positionen, an denen die Informationsgehalte angezeigt werden, sind ebenso wie die verwendete Symbolik dem Kranfahrer aus dem Modus „Kranüberwachung“ intuitiv bekannt. Somit kann er den Modus „Kransimulation“ sofort bedienen und ohne Weiteres die relevante Information erhalten. Insbesondere ist es nicht mehr erforderlich, umständlich aus einer Vielzahl von Tabellenwerten den benötigten Wert herauszusuchen. In beiden Betriebsmodi liegen stets dieselben Informationen vor, so dass beide Programmteile nach dem Umschalten sofort die der Realität entsprechende Anzeige verwenden.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Kranfahrer bzw. Kranführer von der „Kranüberwachung“ in die „Kransimulation“ umschaltet. Die „Kransimulation“ zeigt sofort den aktuellen Zustand „Zist “. In einem nächsten Schritt können die weiteren Schritte geplant werden und simulativ der Kran im Modus „Kransimulation“ in neue Positionen verfahren werden. Sodann kann in die „Kranüberwachung“ zurückgeschaltet werden. Die Anzeige 14 im Modus „Kranüberwachung“ zeigt sofort wieder den tatsächlich vorliegenden Zustand „Zist “.
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Die Bedienung beider Programmteile, nämlich „Kranüberwachung“ und „Kransimulation“, erfolgt über dieselben Eingabeeinheiten 20, 22, 24, 25, 26, 28, 29 der Eingabeeinheit 12. Die Eingaben über die Eingabeeinheit 12 haben dabei ebenfalls im Wesentlichen dieselben Auswirkungen auf den Anzeigebereich 14 des Monitors 10. Im Modus „Kranüberwachung“ wird zuerst noch der entsprechende Aktuator des zu bewegenden Kranelementes angesteuert. Dies ist jedoch im Modus „Kransimulation“ selbstverständlich nicht der Fall.
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Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die tatsächlichen Kranbewegungen gemäß einem Muster aus vorhandenen Aufzeichnungen gesteuert werden.
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Aus Sicherheitsgründen wird die Bewegung selbstverständlich nicht vollautomatisch ausgeführt, sondern nur solange und so schnell, wie der Meisterschalter ausgelenkt wird. Wird der Meisterschalter nach dem Stop erneut in der vorgesehenen Art betätigt, so wird die geplante Bewegung weiter ausgeführt.
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Selbstverständlich sind die realen Bewegungen auch weiterhin von der Kransteuerung mit seiner Last-Moment-Begrenzung überwacht, und zwar unabhängig und damit redundant vom Monitor 10, der ja neben seiner Funktion als Simulationsmittel ebenfalls als Überwachungsmittel dient.
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Daneben können die Bewegungen des Kranes auch virtuell auf dem Kransimulator abgespielt werden. Diese Muster können auch für die Versuche auf einem Prüfstand abgespielt werden, auf dem einzelne Kranbaugruppen ohne das Zusammenwirken mehrerer Komponenten getestet werden sollen. Wie in 2 gezeigt, kann ein entsprechendes Muster, also eine Reihenfolge von Bewegungen mittels des Kransimulators, einer gezielt aufgenommenen Kranbewegung, einer aus dem Datenlogger ausgelesenen Kranbewegung und einer im Einsatzplaner simulierten Bewegung erzeugt werden. Dieses Muster kann sodann im Kransimulator, für eine Kranbewegung, im Prüfstand oder im Einsatzplaner Anwendung finden.
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Dieses Muster kann gefüllt werden aus virtuellen Bewegungen von im Kransimulator gezielt aufgenommenen und tatsächlich abgefahrenen Kranbewegungen oder auch aus dem bereits auf dem Kran vorhandenen Datenlogger, also einer prozessorgesteuerten Speichereinheit des Kranes. So kann im Endeffekt ein sehr gutes Modell der Kranbewegung, jedenfalls ein Modell mit ausreichender Genauigkeit erzeugt werden.
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Die grafische Traglastdarstellung, die mit dem Monitor 10 erzeugbar und darstellbar ist, kann auch Verwendung auf einem PC bei der Planung eines Einsatzes finden. Von Vorteil ist hierbei insbesondere, dass beispielsweise etwaige Planungsdaten entsprechend übernommen werden können, insbesondere vom PC auf den Monitor 10 überspielt werden können und vorteilhafterweise in der gewohnten Programmumgebung gearbeitet werden kann. Eine gedankliche Umstellung ist somit nicht erforderlich.
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Der Betriebsmodus, also der Modus „Kranüberwachung“ oder „Kransimulation“ kann frei gewählt werden und dies unabhängig davon, in welchem Betriebsmodus sich das System gerade befindet.
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Darüber hinaus ist es möglich, dass der Kranfahrer bzw. Kranführer stets die Bedienung über die aus dem Kranbetrieb gewohnten Meisterschalter vornehmen kann. Darüber hinaus finden sich die aus dem Betriebsmodus bzw. Programmteil „Kranüberwachung“ verwendeten Symbole auch im Modus „Kransimulation“ wieder. Dies erleichtert es dem Bediener, sich schnell in beiden Betriebsmodi zurechtzufinden.
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Sollte der Bediener neben den Eingabemöglichkeiten über die Eingabeeinheit 12 ein weiteres Eingabemittel vergleichbar einer PC-Maus benötigen, so ist diese Funktion ähnlich dem „TrackPoint“ bei Laptops auf die Meisterschalter gelegt und es ist möglich, über Knopfdruck die Funktion des Meisterschalters vom normalen Betrieb auf eine Funktion „TrackPoint“ umzuschalten. Der Meisterschalter fungiert in diesem Betriebsmodus sodann als weiteres Eingabemittel für den Monitor 10.
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Die in 3 bis 15 dargestellten Anzeigen betreffen Traglasten und die dazugehörigen Kurvendarstellungen. Die in 3 bis 15 gezeigten Kurven und diesbezüglichen Erläuterungen erfolgen beispielhaft für die Kranbewegung „Auslegerwippen“.
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Neben diesem Freiheitsgrad bzw. dieser ausführbaren Bewegungsmöglichkeit erlaubt ein Kran, je nach Krankonfiguration, auch noch weitere Freiheitsgrade. Derartige weitere, mögliche Freiheitsgrade können beispielsweise die Teleskopierbewegung, das Wippen des Zubehörauslegers, ein Wippen des Derrick-Auslegers, eine Einstellung des gezogenen Derrick-Ballastes, ein Ändern des Derrick-Ballastradius, ein Drehen des Oberwagens, eine Veränderung des Spreizwinkels zwischen den Abspannböcken bei der Y-Abspannung und der Kranneigung oder auch der Wind sein. Hinsichtlich der Einstellung des gezogenen Derrick-Ballastes kann dies beispielsweise die Übertragung der Kraft über Zugmittel vom Derrickballast auf den Oberwagen betreffen. Diese Kraft ist in der Regel kleiner als die Gewichtskraft des gesamten Derrickballastes.
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Allen Kurvendarstellungen ist allgemein gemeinsam, dass sämtliche Freiheitsgrade bis auf einen konstant gehalten bzw. festgehalten werden. Dieser eine, variierbare Freiheitsgrad wird hier üblicherweise auf der x-Achse dargestellt. Die y-Achse stellt die Traglast dar. Im Unterschied zur tabellarischen Darstellung gibt es bei der Kurvendarstellung viele Hauptbewegungen. Die aktuelle Hauptbewegung ist die in der Grafik dargestellte Bewegung entlang der x-Achse. Auf diese Art lassen sich mit verschiedenen Kurven Traglasten über Kranbewegungen grafisch darstellen, für die es beispielsweise bis heute überhaupt kein tabellarisches Datenmaterial gibt.
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Neben den nachstehend beschriebenen Kurvendarstellungen betreffend die Bewegung „Auslegerwippen“ kann es dementsprechend auch weitere Kurvendarstellungen geben, auf die jedoch nachstehend nur oberflächlich eingegangen werden soll.
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Die in den 3 bis 15 dargestellten Ausführungen beziehen sich auf eine Krankonfiguration mit den Freiheitsgraden „Auslegerwippen“ und „Teleskopieren“. Die hierbei vorgestellten Kurven beziehen sich auf das Auslegerwippen, demzufolge werden die verbleibenden Freiheitsgrade, hier also „Teleskopieren“ konstant gehalten. Dabei wird der Kran in den beiden begrenzenden Ausfahrzuständen eines Teleskopauslegers betrachtet, wobei der erste Ausfahrzustand ein nicht verbolzter Zustand mit 0 % ausgefahrenem Ausleger entspricht (Teleausfahrzustand 1, T 0+/0-/0+/0+) und der zweite Ausfahrzustand ebenfalls ein nicht verbolzter Zustand mit einem zu 92 % ausgefahrenen Teleskopausleger (Teleausfahrzustand 2, T 0+/92-/0+/0+) entspricht. Bei der Bezeichnung der Teleausfahrzustände, etwa Teleausfahrzustand 1, T 0+/0-/0+/0+, wird als Kennzeichen für den verbolzten Zustand ein „+“ und für den unverbolzten Zustand ein „-“ gesetzt.
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Weiter können dazwischen liegende Ausfahrzustände vorgesehen sein, die ebenfalls jeweils nicht verbolzt sind, wobei der eine Ausfahrzustand einem 30 % ausgefahrenen Ausleger (Teleausfahrzustand 3, T 0+/30-/0+/0+) und ein weiterer Ausfahrzustand einem 60 % ausgefahrenen Ausleger (Teleausfahrzustand 4, T 0+/60-/0+/0+) entspricht.
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3 zeigt eine mögliche Darstellung, die mittels des Anzeigebereichs 14 des Monitors 10 darstellbar ist. Dabei wird im Diagramm der Kran schematisch in der Seitenansicht dargestellt, und zwar im Teleausfahrzustand 1 mit nicht verbolztem Ausleger und 0 % Ausfahrzustand des Auslegers. Der Hauptauslegerwinkel beträgt 55° und die Ausladung 4,1 m. Wie dies der Bediener der Anzeige 14 im oberen rechten Teil des Anzeigebereichs entnehmen kann, beträgt die Traglast des Kranes in diesem unverbolzten Zustand 15,8 t. Der fette Rahmen um die Auswahlbuttons 16 stellt den ausgewählten Zustand dar, hier mit Button 160 die Auswahl „Kameraansicht“.
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4 zeigt die zugehörige Traglasttabelle (bzw. einen Ausschnitt hiervon) des Kranes für die in 3 gezeigte Krankonfiguration. Hierin befindet sich die Spalte, die fett markiert mit der Telelänge 10.2 ist und die Traglasten für den obigen Teleausfahrzustand aufweist. Dabei ist die Ausladung von 4,1 m gemäß 3 in der Traglastspalte nicht unmittelbar aufgeführt. Der entsprechend zugehörige Traglastwert wird jedoch mittels der Recheneinheit durch Interpolation der benachbarten Ausladungen 4,0 m und 4,5 m ermittelt. Hieraus ergibt sich sodann der errechnete Wert für die Traglast des Kranes von 15,8 t.
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Durch ein Umschalten kann die in 4 gezeigte Tabelle grafisch mittels eines Diagramms nebst zugehöriger Traglastkurve K1 in Abhängigkeit von der Ausladung angezeigt werden (vgl. 5). In dieser Kurve K1 wird also, wie oben erläutert, der Teleausfahrzustand 1 (T 0+/0-/0+/0+) des Teleskopauslegers festgehalten und der Ausleger kann gewippt werden. In der x-Achse wird dabei nicht der Auslegerwinkel, sondern die dazugehörige Ausladung in Meter angezeigt.
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Die vertikale Linie L1 über dem vorzugsweise rot eingefärbten Punkt P1 zeigt den aktuellen Zustand in Bezug auf die Ausladung, also den aktuellen Zustand bzw. Ist-Zustand. Durch die Hervorhebung des Punktes P1 gegenüber der Umgebung ist der Ist-Zustand einfach, intuitiv und sicher auf einen Blick erfassbar.
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Wird gemäß 3 die Bewegung im Kransimulator durchfahren, so kann während der Testfahrt auf einen Stop der (zusätzlich vorhandenen) Last-Moment-Begrenzung geachtet werden. Der Kranfahrer sieht das Ergebnis „STOP“ erst bei Erreichen des Grenzwertes. Es handelt sich also um eine punktuelle Anzeigemöglichkeit.
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Demgegenüber erlaubt die in 5 gezeigte Lösung die geplante Kranbewegung im Kransimulator zu durchfahren und hierbei sowohl eine Vorschau als auch eine Rückschau zu erhalten. Es wird angezeigt, wie sich die Traglast verändern würde, wenn der Kran in diese Richtung verfahren werden würde. So ist es möglich, die Planung schneller durchzuführen und auch schneller die tatsächlich umsetzbare Kranbewegung zu finden.
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Der fette Rahmen um die Auswahlbuttons 16 stellt den ausgewählten Zustand dar, hier mit Button 161 die Auswahl „grafische Darstellung“ mit grafischer Darstellung der Traglastkurve K1 sowie mit Button 162 die Bewegung „Auslegerwippen“. Andere Auswahlmöglichkeiten wären beispielsweise mit Button 163 die Bewegung „Teleskopieren“ und mit Button 164 die Bewegung „Drehen des Oberwagens“. Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Skalen sich automatisch an den darstellbaren Bereich anpassen. Dadurch erhält der Bediener bzw. der Kranfahrer den maximal möglichen Vergrößerungsgrad. Wie sich dies unmittelbar durch Vergleich von 4 und 5 ergibt, ist es nunmehr besonders vorteilhaft möglich, auf einen Blick zu erkennen, bei welcher Ausladung die maximale Traglast des Kranes erreicht wird und wie sich die aktuelle Situation des Kranes bei der gewählten Ausladung darstellt.
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6 zeigt eine Darstellung des Anzeigebereichs 14 mit schematischer Darstellung des Kranes in der Seitenansicht beim Teleausfahrzustand 2 (T 0+/92-/0+/0+), im Hauptauslegerwinkel von 55° sowie in der Ausladung von 8,0 m. Wie dies im oberen rechten Bereich der Anzeige 14 dargestellt wird, beträgt die maximale Traglast des Kranes in diesem unverbolzten Zustand 10,4 t. Wie bei Zustand 1 sind auch hier die Traglasttabelle (vgl. 7) und die entsprechende grafische Traglastkurve K2 (vgl. 8) bezüglich des „Auslegerwippens“ aus der Kransimulation beigefügt bzw. abrufbar. Auch hier zeigt analog 5 die vertikale Linie L2 über dem vorzugsweise rot eingefärbten Punkt P2 den aktuellen Zustand in Bezug auf die Ausladung.
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Es handelt sich dabei um die entsprechenden Ansichten gemäß 4 und 5, nur hier jedoch in 7 und 8 für den in 6 gezeigten Teleausfahrzustand 2 (T 0+/92-/0+/0+).
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Um von Zustand 1 in den Zustand 2 zu gelangen, muss der Kranfahrer das Teleskop 2 von 0 % auf 92 % ausfahren. Dabei darf während des Ausfahrvorganges auch eine Last am Haken hängen. Für diese verschiedenen Ausfahrzustände von 0 % hin zu 92 % gibt es jedoch in der Traglasttabelle keine expliziten Spalten. Die Traglastermittlung muss sich daher an den begrenzenden Spalten orientieren und den jeweiligen Traglastwert ermitteln. Dies erfolgt vorteilhafterweise mittels der Recheneinheit des Monitors 10. Über den Anzeigebereich 14 des Monitors 10 können beispielsweise die zwischen den Ausfahrzuständen 30 % (Zustand 3) und 60 % (Zustand 4) liegenden Ausfahrzustände des Teleskops 2 angezeigt werden, wobei entsprechende Darstellungen der Kurven K3 und K4 in 9 und 10 gezeigt sind.
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Auch hier zeigt analog 5 und 8 die vertikale Linie L3 bzw. L4 über dem vorzugsweise rot eingefärbten Punkt P3 bzw. P4 den aktuellen Zustand in Bezug auf die Ausladung.
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Denkbar ist auch, die in 5, 8, 9 und 10 gezeigten Kurven zu überlagern (vgl. 17). Denn es besteht grundsätzlich am Kran die Problematik, dass mit wachsender Zahl der Freiheitsgrade das Traglastverhalten des Kranes immer schwieriger vorauszusagen ist. Dementsprechend ist hierzu das Traglastverhalten aus einem Tabellenwerk immer schwieriger erfassbar.
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Wenn der Kran beispielsweise nur einen Freiheitsgrad hätte, etwa „feste Auslegerlänge“ und „Ausleger kann nur gewippt werden“, dann könnte das Traglastverhalten noch relativ einfach vorhergesagt oder aus einer Tabelle abgelesen werden.
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Bei einem Kran mit mehreren Freiheitsgraden, etwa mit einem Ausleger, der unter Last teleskopiert werden kann oder auch zugleich gewippt werden kann usw., ist es aber hilfreich, wenn man sich die Traglasten räumlich vorstellen kann. Von Vorteil ist es dementsprechend, die entsprechenden Traglastkurven auch räumlich darzustellen.
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11 zeigt die Traglastkurve K1 des Zustands 1 (vgl. 5) perspektivisch im Raum. Darunter ist die bisherige Traglasttabelle zu sehen. In 12 kommt die Traglastkurve K2 gemäß Zustand 2 (vgl. 8) hinzu. In 13 kommen die beiden Traglastkurven K3 und K4 des Zustands 3 (vgl. 9 und 10) hinzu. In vorteilhafter Ausgestaltung können diese perspektivischen Ansichten auch mittels der Anzeige 14 dargestellt werden.
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Es ist deutlich zu erkennen, dass die eine Richtung im Raum eine Änderung des Auslegerwinkels repräsentiert, während die andere Richtung im Raum eine Änderung durch das Teleskopieren darstellt. In der Höhe wird die Traglast dargestellt.
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Für das Teleskopieren mit Last unter einem festen Auslegerwinkel gibt es ebenfalls eine Kurve, nämlich durch die Punkte P1, P2, P3 und P4. Nimmt man eine Ausgangssituation an, wie unter Zustand 1 beschrieben und eine Zielsituation wie unter Zustand 2 beschrieben, dann lässt sich die Kurve durch entsprechende Verbindungen der in den Kurven gemäß 11 bis 14 dargestellten Kurven folgendermaßen darstellen:
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Es ergibt sich somit eine Traglastkurve K5 für das Teleskopieren in einem festen Wippwinkel. Würde man sämtliche Kurvenpunkte der vier nebeneinander im Raum stehenden Kurven K1, K2, K3 und K4 miteinander verbinden, ergäbe sich ein Kennfeld bzw. ein Relief, das das Traglastverhalten beschreibt.
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Eine weitere Möglichkeit der Darstellung ist, zwei oder mehr Freiheitsgrade in die Berechnung, die mittels der Recheneinheit und des Modellerzeugungsmittels durchführbar ist, einfließen zu lassen. Beispielsweise kann der Kranfahrer bzw. Kranführer hierbei die Bewegungen des Kranes über die Meisterschalter steuern. Im Modus „Kranbetrieb“ fährt der Kran tatsächlich, im Modus „Kransimulation“ fährt der Kran ausschließlich in der Anzeige, d.h. die Kranbewegung wird nur simuliert und über das Anzeigemittel 14 bzw. das Display 14 des Überwachungs- und Simulationsmonitors 10 dargestellt. In beiden Fällen wandert der vorbeschriebene Punkt, beispielsweise der Punkt P1 auf der Traglastkurve K1 entsprechend der Bewegung weiter. Die Traglastkurven werden hierbei ständig mit der aktuellen Kranbewegung berechnet und angezeigt.
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Weiter sind mindestens zwei Meisterschalter zur Steuerung der Kranbewegungen vorhanden. Es kann auf jedem Meisterschalter eine andere Funktionsbelegung vorgesehen sein. So kann zum Beispiel mit dem ersten Meisterschalter teleskopiert werden und mit dem zweiten Meisterschalter der Ausleger gewippt werden. Es ist auch denkbar, dass ein Meisterschalter zwei Funktionen bzw. Funktionsbelegungen erhält, die den Bewegungsrichtungen (vorne/hinten bzw. links/rechts) des Meisterschalters zugeordnet sind. So kann die Kranbewegung „Teleskopieren“ auf der Vor- und Rückwärtsbewegung des Meisterschalters liegen und die Kranbewegung „Hauptauslegerwippen“ auf der Links-/Rechtsbewegung des Meisterschalters. Ein Verschieben des Meisterschalters exakt im 45°-Winkel nach rechts vorne würde also eine gleichzeitige Bewegung mit gleichen Bewegungsanteilen der Bewegung aus „Wippen“ und „Teleskopieren“ repräsentieren.
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Auch eine Traglastkurve einer derartigen Bewegung kann mittels des Überwachungs- und Simulationsmonitors 10 bzw. seiner Recheneinheit mit dem Modellerzeugungsmittel errechnet und dargestellt werden. Hier kann bei der Darstellung auf dem Display 14 beispielsweise auf der x-Achse die Ausladung, welche aus der Kranbewegung 50 % „Teleskopieren“ und 50 % „Auslegerwippen“ resultiert, und auf der y-Achse die zugehörige maximale Traglast dargestellt werden.
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Nach diesem Prinzip können und werden vorzugsweise weitere Freiheitsgrade in die Errechnung und Modellierung der Traglastkurve miteinbezogen. Bei einer zweidimensionalen Kurvendarstellung auf dem Display 14 wird dann dementsprechend ebenfalls die resultierende Ausladung, welche über die aktuelle Bewegungsform des Kranes verändert wird, d.h. die resultierende Ausladung in Abhängigkeit von den miteinbezogenen Freiheitsgraden bzw. Einflussfaktoren, auf der x-Achse und die zugehörige Traglast auf der y-Achse angetragen. Exemplarisch wird dies in 15 dargestellt, wobei die Bewegungen „Auf-/Abwippen“ und „Teleskopieren“ im Kurvenverlauf erfasst sind. Die Kurve K6 zeigt somit den Traglastverlauf in Abhängigkeit von der Ausladung, die sich aufgrund einer gleichzeitigen Bewegung des Hauptauslegers durch „Wippen“ und „Teleskopieren“ verändert.
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Es ist einleuchtend, dass die Kranbewegung sich stets verändern kann. In diesem Fall hat die Recheneinheit insbesondere die folgenden Aufgaben:
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So muss die aktuelle Ausladung auf der Basis der bewegten Kranelemente errechnet werden. Weiter muss die aktuell zulässige Traglast und der der jeweiligen Ausladung zugehörigen Traglast errechnet werden, um eine Kurve bzw. Funktion der Art y = f (x) und damit ein Modell entstehen zu lassen. Bleibt die Art der zusammengesetzten Bewegungen aus den verschiedenen Einzelbewegungen konstant, so muss die Kurve y = f (x) nicht neu gerechnet werden. Wird die Art der Bewegung aber verändert, etwa durch einen veränderten Bewegungsanteil der Bewegung „Teleskopieren“ oder „Wippen“, beispielsweise mehr „Teleskopieren“ und weniger „Wippen“, so wird die Kurve y = f (x) nur berechnet und ein neues Modell erstellt.
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16 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines Graphs einer zusammengesetzten Kranbewegung. Jede Traglastkurve kann als Schnitt durch die exemplarisch im Zusammenhang mit 14 und 15 beschriebene mehrfach gekrümmte Traglastebene mit diversen Stützstellen, etwa in 14 durch die Punkte P1, P2, P3 und P4 und in 15 durch die Punkte P1', P2', P3' und P4', angesehen werden.
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Ändern sich die Anteile der zusammengesetzten Bewegung, so kann sich der in 16 dargestellte Graph ergeben. Entlang der x-Achse ist der Anteil der Bewegung „Wippen“ und entlang der y-Achse der Anteil der Bewegung „Teleskopieren“ angetragen. Angezeigt wird dabei stets der Graph, der zu einer Bewegung gehören würde, wenn die aktuelle Bewegung gleichförmig weiter ausgeführt werden würde. Dies könnte als die in 16 mit dem Bezugszeichen T1 bezeichnete Tangente T1 angesehen werden. Diese Tangente ist bei einer Bewegungsänderung stets neu zu berechnen.
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Dargestellt ist in 17 das Diagramm für die Traglast in Abhängigkeit der Ausladung. Der Kranfahrer hat das Teleskop ausgeschoben auf den Istzustand (0+/0+/46-/46+). Er möchte den Ausleger in den Zielzustand (46-/46+/46+/0+) bringen. Diesen Zielzustand wählt er aus und gibt den Auftrag zum Erreichen des Zielzustands. Die Telematik arbeitet dann diesen Auftrag ab, als wäre ein Muster gemäß der 2 abzuarbeiten. Im Einzelnen zieht der Teleskopierzylinder hierzu zuerst den Teleskopschuss 3, dann den Teleskopschuss 4 ein. Hierbei fährt der rote Punkt P1 (nicht in 17 dargestellt) analog zur bisherigen Beschreibung auf der oberen Linie nach links. Die maximal zulässige Traglast steigt. Dann beginnt der Teleskopierzylinder nacheinander die Teleskopschüsse 3, 2 und 1 auszuschieben, die maximal zulässige Traglast sinkt wieder. Aus dem Beispiel wird auch ersichtlich, dass allein eine vertikale Linie nicht ausreicht, um die aktuelle Traglast darzustellen. Es wird der vorher beschriebene „Rote Punkt“ P1 benötigt.
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Neben einer perspektivischen Darstellung, wie in 11 bis 15 gezeigt, ist es auch denkbar, eine Überlagerung der Kurven in einem einzigen Diagramm zu zeigen. So sind in 18 mehrere Kurven für unterschiedliche Bewegungen in einer Ebene dargestellt und derart skaliert, dass sie sich im aktuellen Ist-Zustand schneiden. Somit kann der Kranfahrer erkennen, mit welcher Bewegung er am günstigsten die gewünschte Position erreicht.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass eine automatische Umschaltung der Kurve abhängig von der gerade gefahrenen Bewegung erfolgt. So kann bei einer Wippbewegung automatisch die Wippkurve angezeigt werden und analog hierzu bei einer Teleskopierbewegung die zugehörige Teleskopierkurve.
