DE102017001533A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Ballastwiegung an einem Kran sowie ein entsprechender Kran - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ballastwiegung an einem Kran, mit wenigstens zwei Ballastierzylindern, die dazu eingerichtet sind, den Ballast anzuheben/abzusenken und die jeweils wenigstens einen Druckgeber im Bereich der Kolben- und/oder Stangenseite umfassen, und mit wenigstens einer Auswerteeinheit, die dazu eingerichtet ist, aus den von den Druckgebern beim Ein- und/oder Ausfahren der Ballastierzylinder erfassten Drücken die von den Ballastierzylindern bewegte Masse unter Ausschluss der in den Ballasteierzylindern auftretenden Reibungskräfte zu berechnen. Die Erfindung ist ferner auf ein Verfahren zur Berechnung des Ballastgewichts eines Krans mit einer entsprechenden Vorrichtung gerichtet.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ballastwiegung an einem Kran, mit wenigstens zwei Ballastierzylindern, die dazu eingerichtet sind, den Ballast anzuheben/abzusenken und die jeweils wenigstens einen Druckgeber im Bereich der Kolben- und/oder Stangenseite umfassen, und mit wenigstens einer Auswerteeinheit, die dazu eingerichtet ist, aus den von den Druckgebern beim Ein- und/oder Ausfahren der Ballastierzylinder erfassten Drücken die von den Ballastierzylindern bewegte Masse unter Ausschluss der in den Ballasteierzylindern auftretenden Reibungskräfte zu berechnen. Die Erfindung ist ferner auf ein Verfahren zur Berechnung des Ballastgewichts eines Krans mit einer entsprechenden Vorrichtung gerichtet.
• Das Gegengewicht bzw. Ballastgewicht stellt ein Moment zur Verfügung, das der von dem Kran getragenen Last entgegenwirkt. Das Gegengewicht trägt somit wesentlich zur Standsicherheit des Kranes bei. Verfügt der Kran über eine beispielsweise automatische Lastmomentbegrenzung, so wird die Größe des wirksamen Gegengewichts bzw. die Masse und der wirksame Hebelarm des Gegengewichts bei der Berechnung zur Standsicherheit des Krans verwendet. Die Begriffe Masse und Gewicht sollen vorliegend beide Verwendung finden, da es dem Fachmann klar ist, wie er die jeweils notwendige Größe zu verwenden bzw. umzurechnen hat. Es ist dabei bekannt, dass der Kranfahrer bzw. sonstige Bedienpersonen des Krans die zur Durchführung der Lastmomentbegrenzung notwendigen Daten manuell eingeben. Problematisch an diesem Vorgehen ist, dass bei der manuellen Eingabe der notwendigen Daten Fehler auftreten können und/oder die notwendigen Daten nicht ohne weiteres abrufbar sein können.
• Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren bereitzustellen, welche entsprechende Fehleingaben reduzieren und/oder die manuellen Eingaben eines Kranfahrers oder einer sonstigen Bedienperson einer Gegenprüfung bzw. einer Plausibilitätsprüfung unterziehen können. Erfindungsgemäß kann auch ein vollständig autark arbeitendes Verfahren bzw. eine vollständig autark arbeitende Vorrichtung bereitgestellt werden, welche Eingaben durch einen Kranfahrer bzw. eine Bedienperson überflüssig machen.
• Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1 gelöst, die zur Ballastwiegung an einem Kran ausgebildet ist und wenigstens zwei Ballastierzylinder umfasst, die dazu eingerichtet sind, den Ballast anzuheben/abzusenken. Vorteilhafte Ausbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Demnach ist eine Vorrichtung vorgesehen, bei der die Ballastierzylinder jeweils wenigstens einen Druckgeber im Bereich der Kolben- und/oder Stangenseite umfassen und die ferner wenigstens eine Auswerteinheit umfasst, die dazu eingerichtet ist, aus den von den Druckgebern beim Ein- und/oder Ausfahren der Ballastierzylinder erfassten Drücken die von den Ballastierzylindern bewegte Masse unter Ausschluss der in den Ballastierzylinder auftretenden Reibungskräfte zu berechnen.
• Vorteilhafterweise können so bereits an einem Kran vorhandene Komponenten wie die besagten Ballastierzylinder als Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlung des Ballastgewichts genutzt werden. Der Umfang zusätzlicher notwendiger Komponenten kann so reduziert werden. Es ist auch denkbar, dass die Auswerteeinheit als Teil einer an dem Kran bereits vorgesehenen Steuerung/Regelung ausgebildet ist. Der Ausschluss der in den Ballastierzylindern auftretenden Reibungskräfte kann beispielsweise mittels von abgespeicherten Reibungswerten erfolgen, auf die die Auswerteeinheit zurückgreifen kann und die bei der Berechnung der Masse berücksichtigt werden können.
• In einer bevorzugten Ausführung kann vorgesehen sein, dass die Druckgeber direkt in den Ballastierzylindern angeordnet sind. Dabei können druckempfindliche Bereiche der Druckgeber direkt dem in den Ballastierzylindern enthaltenen Druckmedium ausgesetzt sein und müssen hierfür über keine zusätzlichen Druckleitungen oder ähnliches mit den Ballastierzylindern gekoppelt sein, welche ansonsten als von den Ballastierzylindern unterschiedlichen Komponenten wie beispielsweise externe Druckleitungen ausgebildet sein müssten. Bei einer derartigen Anordnung der Druckgeber kann die Messgenauigkeit gesteigert werden. Die Messgenauigkeit wird dadurch gesteigert, dass eine direkte Druckmessung im Raum des Zylinders durchgeführt werden kann, welche genauere Messwerte liefert, als dies bei einer Messung der Fall ist, welche in einem Bereich erfolgt, der über Rohrleitungen aus dem Raum des Zylinders herausgeführt und damit vom Zylinder beabstandet ist. Die Anordnung der Druckgeber in den Ballastierzylindern verringert ferner das Risiko von Beschädigungen, da die Druckgeber durch die Struktur der Ballastierzylinder besser geschützt sind, als dies bei nicht innerhalb von Ballastierzylinder angeordneten Druckgebern der Fall wäre.
• Es ist denkbar, dass die Druckgeber innerhalb von Durchführungen in den Wandungen der Ballastierzylinder angeordnet sind, um so eine möglichst direkte Druckmessung zu ermöglichen.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass genau je ein Druckgeber auf der Stangenseite und ein Druckgeber auf der Kolbenseite der Ballastierzylinder angeordnet sind. Durch die dadurch mögliche Druckmessung an beiden Seiten der Ballastierzylinder kann ein genauer Wert der Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten der Ballastierzylinder ermittelt werden und daraus ein möglichst genauer Wert der von den Ballastierzylindern ausgeübten Kraft berechnet werden.
• Die Erfindung ist ferner auf ein Verfahren zur Berechnung des Ballastgewichts eines Krans mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 gerichtet. Das Verfahren umfasst dabei die Schritte:
• - Erfassen der Drücke in den Ballastierzylindern; und
• - Berechnen der mittels der Ballastierzylinder gehaltenen Masse auf Grundlage der erfassten Drücke und unter Berücksichtigung der zugeordneten Flächen.
• Hierbei können zur Berechnung der gehaltenen Masse erforderliche Abmessungen der Ballastierzylinder bzw. die Flächen, auf die das Druckmedium wirkt, in der Auswerteeinheit hinterlegt sein oder eingegeben werden, sodass wie weiter unten erläutert eine Berechnung der von den Ballastierzylindern ausgeübten Kräfte über die mit entsprechenden Drücken beaufschlagten Flächen der Ballastierzylinder möglich ist. Der Begriff der gehaltenen Masse kann sich selbstverständlich auch auf eine mittels der Ballastierzylinder bewegte Masse beziehen.
• Verfahrensgemäß kann in je genau einem Raum der Ballastierzylinder der Druck erfasst werden und auf Grundlage dieser Drücke kann die Last an den Ballastierzylindern und somit das wirksame Ballastgewicht ermittelt bzw. berechnet werden. Bei dem Raum kann es sich um den stangenseitigen oder kolbenseitigen Arbeitsraum der Ballastierzylinder handeln.
• In einer bevorzugten Ausführung kann vorgesehen sein, dass
• - das Erfassen der Drücke in den Ballastzierzylindern beim Einfahren und/oder Ausfahren der Ballastierzylinder erfolgt; wobei insbesondere
• - ein Berechnen von Druckdifferenzen in den Ballastierzylindern auf Grundlage der beim Einfahren und/oder Ausfahren erfassten Drücke erfolgt.
• Dabei ist es denkbar, dass zur Steigerung der Genauigkeit der Berechnung in jedem Raum der Ballastierzylinder Drücke erfasst werden und die Druckerfassung sowohl beim Einfahren als auch beim Ausfahren der Ballastierzylinder erfolgt. Durch die Berechnung der Druckdifferenzen ist die Messgenauigkeit der Berechnung weiterhin steigerbar.
• In einer bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass das Verfahren den Schritt umfasst:
• - Durchführen einer Plausibilitätsprüfung, wobei die berechnete Masse mit einer insbesondere manuell eingegebenen Masse verglichen wird.
• Die Masse des Ballastgewichts kann dabei also beispielsweise von einer Bedienperson in die Auswerteeinheit bzw. in eine sonstige Recheneinheit und/oder Regelung/Steuerung eingegeben werden und/oder verfahrensgemäß überprüft werden. Wird verfahrensgemäß festgestellt, dass zwischen berechneter Masse und manuell eingegebener Masse eine Differenz vorliegt, die einen Grenzwert überschreitet, so kann beispielsweise mittels der Auswerteeinheit ein Warnhinweis ausgegeben werden und/der der Betrieb des Krans eingeschränkt werden. Denkbar ist auch eine automatische Eingabe des Gewichts bzw. der Masse des Ballasts, wobei eine entsprechend vorgesehene Erfassungseinrichtung das Gewicht von angehängten Ballastkörpern erfasst und der Auswerteinheit zur Verfügung stellt bzw. zur Durchführung der Plausibilitätsprüfung zur Verfügung stellt.
• In die Plausibilitätsprüfung kann auch eine mögliche Stückelung einer Ballasterkennung einfließen. So können zum Beispiel als mögliche Ballastgewichte Gewichte von 2, 6, 10 14, oder 18 Tonnen verwendet werden. Hat die Steuerung bzw. die Auswerteeinheit einen Wert von beispielsweise 2,4 to gemäß der vorliegenden Erfindung ermittelt, so kann sie den Ballast für die Lastmomentbegrenzung bzw. das tatsächliche Ballastgewicht auf 2 to festsetzen. Die dabei zulässige Unschärfe zur Zuordnung des tatsächlichen Ballastgewichts kann drüber hinaus situationsbezogen veränderlich sein. So kann beispielsweise der Einfluss der Umgebungstemperatur ebenfalls miteinbezogen werden.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass das Verfahren den Schritt umfasst:
• - Verwenden der berechneten Masse bei der Lastmomentbegrenzung des Krans.
• Die Verwendung der berechneten Masse und sonstiger Größen bezieht sich auf die Verwendung des berechneten Wertes der Masse zur Durchführung weiterer Verfahrensschritte. Die Lastmomentbegrenzung kann dazu eingerichtet sein, bei Überschreiten einer bestimmen Last ein Bewegen des Krans zu unterbinden und/oder Warnhinweise auszugeben, um so instabile Zustände des Krans zu vermeiden. Hierzu muss die Lastmomentbegrenzung das wirksame Ballastgewicht kennen, um daraus zulässige Stellungen bzw. Lasten des Krans zu ermitteln bzw. zu berechnen und ein nach vorne oder nach hinten Kippen bzw. einen Rückfall des Krans zu verhindern. Dieses kann auftreten, wenn beispielsweise der Ausleger für den wirksamen Ballast zu steil gestellt wird.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass das Verfahren den Schritt umfasst:
• - Messen der Temperatur des Fluidmediums und Kompensation temperaturbedingter Einflüsse auf die berechnete Masse.
• Die Temperatur des Fluidmediums bzw. des Hydraulikmediums kann hierbei beispielsweise innerhalb der Ballastierzylinder und/oder innerhalb von zu den Ballastierzylindern und/oder von den Ballastierzylinder wegführenden Leitungen gemessen werden. Da bei unterschiedlichen Temperaturen des Hydraulikmediums unterschiedliche Viskositäten des Mediums berücksichtigt werden können, ist es durch die Temperaturerfassung möglich, temperaturbedingte Einflüsse auf die Druckverhältnisse in der Vorrichtung zu berücksichtigen bzw. entsprechende Kompensationswerte bzw. Korrekturwerte aus hinterlegten Tabellen oder ähnlichen zu ermitteln und zur Korrektur der berechneten Masse bzw. zur Kompensation von Fehlern in einem weiteren Berechnungsschritt zu nutzen.
• Entsprechendes gilt für eine alternative oder zusätzliche Kompensation von Reibungseinflüssen auf die berechnete Masse.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass das Verfahren den Schritt umfasst:
• - Verspannen des Ballasts mit einer Drehbühne des Krans nach erfolgter Ballastierung.
• Das Verspannen kann dabei zwischen den Vorgängen des Ein- und/oder Ausfahrens oder nach Abschluss des Ein- oder Ausfahrens der Ballastierzylinder durchgeführt werden. Als Ballastierung kann vorliegend das erfindungsgemäße Verfahren zur Berechnung des Ballastgewichts betrachtet werden.
• Die Erfindung ist ferner auf einen Kran mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 gerichtet.
• Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind anhand der in den Figuren beispielhaft gezeigten Ausführung näher erläutert. Dabei zeigen:
• 1a, 1b: Schematische Darstellungen zweier erfindungsgemäßer Vorrichtungen;
• 2: erstes Druck-Zeit-Diagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
• 3a, 3b: zweite Druck-Zeit-Diagramme eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
• 1a ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ballastwiegung an einem Kran. Hierbei ist ein linker Ballastierzylinder 1 und ein rechter Ballastiezylinder 1' zum Anheben eines nicht näher erläuterten Ballasts 2 gezeigt. Die Ballastierzylinder 1, 1' umfassen je wenigstens einen Druckgeber 10, 10', die jeweils im Bereich der Kolben- und/oder Stangenseite der Ballastierzylinder 1, 1' angeordnet sind. Weitere Druckgeber 11, 11' können an der Kolbenseite der Ballastierzylinder 1, 1' vorgesehen sein. Je nachdem ob eine Ausführung mit einem Druckgeber oder mit zwei Druckgebern pro Ballastierzylinder 1, 1' vorliegt, kann entweder die Druckdifferenz zwischen den beiden Druckgebern eines Ballastierzylinders 1, 1' oder der absolute, an einem einzelnen Druckgeber gemessene Druck erfindungsgemäß bestimmt bzw. verwendet werden.
• Die Druckgeber 10, 11; 10', 11' können mit einer Auswerteeinheit 3 gekoppelt sein. Die Auswerteeinheit 3 ist dazu eingerichtet, aus von wenigsten zwei der Druckgeber 10, 11; 10', 11' beim Ein- und/oder Ausfahren der Ballastierzylinder 1, 1' erfassten Drücken die von den Ballastierzylindern 1, 1' bewegte Masse zu berechnen.
• Das Gegengewicht stellt ein der Kranlast bzw. der von Kran angehobenen Last entgegenwirkendes Moment zur Verfügung. Somit trägt das Gegengewicht wesentlich zur Standsicherheit des Kranes bei. Eine Lastmomentbegrenzung des Krans verwendet die Größe des wirksamen Gegengewichtes (Masse und wirksamer Hebelarm) bei der Berechnung der Standsicherheit des Krans und kann verhindern, dass der Kran bei unzulässigen Kranstellungen nach hinten oder nach vorne umkippt. Das nach hinten Kippen kann passieren, wenn der Ausleger des Krans für den wirksamen Ballast zu steil gestellt wird. Bisher hat der Kranfahrer die Daten manuell eingegeben. Um hier Fehleingaben zu vermeiden, soll eine Vorrichtung bereitgestellt werden, welche die Eingaben des Kranfahrers zumindest einer Gegenprüfung/ Plausibilitätsprüfung unterzieht. Im besten Falle sollte die Einrichtung vollständig autark arbeiten können und eine Eingabe durch den Kranfahrer überflüssig machen.
• In beiden Ballastierzylindern 1, 1' kann auf der Ring- und Kolbenfläche jeweils ein Druckgeber 10, 11; 10', 11' verbaut sein. Anhand einer Druckmessung insbesondere in dem Ring- und/oder Kolbenraum (beim Ein- und Ausfahren der Ballastierzylinder 1, 1') lässt sich die Masse, welche an den Ballastierzylindern 1, 1' hängt, ermitteln.
• Die Druckgeber 10, 11; 10', 11' können direkt im Zylinder verbaut sein und müssen nicht über Leitungen mit diesen verbunden werden. Hierdurch steigt die Messgenauigkeit, sodass Leitungsverluste und Temperaturfehler weitestgehend vermieden werden können.
• Eine Temperaturmessung und eine Korrektur der Druckwerte anhand der Temperaturwerte sowie die Berücksichtigung eines Reibfaktors können ebenfalls vorgesehen werden.
• 1b zeigt eine Ausführung der Erfindung, bei der wenigstens eine Kolbenstange der Ballastierzylinder 1, 1' im Ballast eingespannt ist. Hierdurch kann der symbolisch gezeigte Schwerpunkt der Ballasteinrichtung um den Betrag a entfernt von der Längsachse der Kolbenstange befindlich sein. Bei Verwendung von zwei Ballastierzylindern 1, 1' kann der Schwerpunkt der Ballasteinrichtung außerhalb der Ebene liegen, die die Längsachsen der Ballastierzylinder 1, 1' aufspannen.
• In dem in 1b gezeigten Ausführungsbeispiel gilt für das Einfahre des Balastierzylinders: $${\text{m}}_{\text{e}}*\text{g}={\text{P}}_{\text{R}}*{\text{A}}_{\text{R}}-{\text{P}}_{\text{K}}*{\text{A}}_{\text{K}}+{\text{F}}_{\text{1}}*{\mathrm{\mu }}_1+{\text{F}}_{\text{2}}*{\mathrm{\mu }}_2$$

  
• Für den Fall des Ausfahrens gilt: $${\text{m}}_{\text{a}}*\text{g}={\text{P}}_{\text{R}}*{\text{A}}_{\text{R}}-{\text{P}}_{\text{K}}*{\text{A}}_{\text{K}}-{\text{F}}_{\text{1}}*{\mathrm{\mu }}_1-{\text{F}}_{\text{2}}*{\mathrm{\mu }}_2$$

  
• Hierbei gilt ferner: $$\text{m}=\left({\text{m}}_{\text{e}}+{\text{m}}_{\text{a}}\right)\text{/}2;{\text{ F}}_1={\text{F}}_{\text{2}}\text{ und }{\mathrm{\mu }}_1\sim {\mathrm{\mu }}_2;\text{ m}*\text{g}*\text{a}={\text{F}}_1*\text{b}$$

  

  wobei m das Gewicht der Ballasteinrichtung ist und sich die weiteren Parameter aus der Figur ergeben. Hier bedeuten die Parameter P Druckwerte, die Parameter A stehen für entsprechende Flächen des Balastierzylinders, die Parameter F stehen für Kräfte und die Indizes K und R betreffen kolbenseitigen bzw. ringseitige Parameter.
• Die 2 zeigt den Druckverlauf in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem nur ein Drucksensor 10, 10' bzw. Druckgeber 10, 10' pro Bailastierzylinder 1, 1' vorgesehen ist. Dabei ist der Druckverlauf der Ringseite entsprechend von den Druckgebern 10, 10' gezeigt. Aufgrund von Asymmetrien ist der Druck links und rechts unterschiedlich groß. Das Diagramm ist in 5 Abschnitte eingeteilt. Der Abschnitt 90 zeigt den Bereich „Ballast unten“. Hier liegt der Ballast auf dem Unterwagen auf. Der Abschnitt 102 zeigt den Bereich „Ballast einfahren“. Hier fahren die Ballastzierzylinder 1, 1' ein und bewegen den Ballast nach oben. Der Abschnitt 91 zeigt einen Bereich „Stillstand“, bei dem Ballast mit seinem ganzen Gewicht an den Ballastierzylindern 1, 1' hängt. Der Ballast berührt weder einen Oberwagen noch einen Unterwagen des Krans. In diesem Bereich erfolgt die Druckmessung nach einem vereinfachten Verfahren zum Beispiel bei 55 Sekunden. Der zweite Abschnitt 102 zeigt wieder „Ballast einfahren. Der Abschnitt 100 zeigt den Bereich „Ballast ist oben“. Hier drücken die Ballastierzylinder 1, 1' den Ballast gegen den Oberwagen des Krans.
• Im Folgenden sind nun anhand der 2 Berechnungsbeispiele nur mit einem Druckgeber 10, 10' in jedem Ringraum angegeben.
1. 1. Gemessene Werte (Messwerte):
   • Druck Ringfläche rechts: 57,1 bar
   • Druck Ringfläche links: 51,1 bar.
2. 2. Kraftberechnung:
   • Kraft Zylinder rechts [N]:
   • Druck Ringfläche rechts * Ringfläche * 10
   • 57,1 bar* 233,26cm² * 10 = 133193,3N
   • Kraft Zylinder links [N]:
   • Druck Ringfläche links * Ringfläche * 10
   • 51,1 bar* 233,26cm² * 10 = 119197,5N
3. 3. Gesamtkraft [kN]:
   • Kraft Zylinder links + Kraft Zylinder rechts (133193,3N + 119197,5N) / 1000 = 252,39kN
4. 4. Ballastermittlung:
   • Ermittelte Masse [to]: Gesamtkraft/ 9,81 252,39kN / 9,81 = 25,72to
5. 5. Differenz zum Ist-Ballast:
   • Ist-Ballast 26to
   • Ermittelter Ballast: 25,72to
   • Abweichung: 280kg
• In diesem Fall ist es möglich, den Druck im Ringraum und die hierdurch auf den Kolben ausgeübte Kraft zu berücksichtigen. Selbstverständlich ist das obige Beispiel analog anwendbar, wenn lediglich je ein Druckgeber 11, 11' in den Kolbenräumen der Ballastierzylinder vorliegt. Je nach der Ausrichtung der Balastierzylinders 1, 1' bezogen auf den Kran können Druckgeber in denjenigen Arbeitsräumen der Ballastierzylinder 1, 1' angeordnet sein, die von der Masse des Ballasts unter Druck gesetzt sind.
• Um die Genauigkeit weiter zu steigern, kann automatisch eine Abfolge von Bewegungen der Ballastierzylinder 1, 1' erfolgen. Ausgangsposition ist ein Zustand, in dem der an dem Oberwagen des Krans anzubringende Ballast auf dem Unterwagen in Montageposition aufgestapelt ist und die Verbindungsmittel zwischen Ballastierzylinder 1, 1' und Ballast soweit in Überdeckung gebracht sind, dass durch alleiniges Einfahren der Ballastierzylinder 1, 1' der Ballastiervorgang abschließbar ist. Die Ballastierzylinder 1, 1' führen diese Bewegungen aus, sobald der Kranführer beispielsweise die Taste „Ballast heben“ drückt. Die Abfolge an Bewegungen kann solange selbständig weiter laufen, solange der Kranfahrer die Taste gedrückt hält. Eine akustische Rückmeldung kann vorgesehen sein.
• Zunächst werden die Ballastierzylinder 1, 1' für beispielsweise eine halbe Sekunde ausgefahren - Kolben bzw. Kolbenstange sind beim ersten Mal evtl. „festgehockt“. Anschließend werden die Ballastierzylinder 1, 1' eingefahren und der Ballast 2 wird hochgezogen. Es erfolgt ein Druckanstieg auf der Ringfläche bis der Ballast 2 vom Unterwagen abgehoben ist.
• Ist der Ballast 2 vom Unterwagen abgehoben stellt sich ein konstanter Druck ein. Anschließend kann der Ballast 2 verspannt werden, wobei der Druck in der Ringfläche ansteigt. Kurz bevor der Ballstiervorgang abgeschlossen ist, wird die Messsequenz zur Ballastwiegung eingeleitet.
• Hierbei wird der Ballast 2 für eine bestimmte Zeit wieder ausgefahren. Der Ballast 2 hängt frei in der Luft und ist ausschließlich von den Ballastierzylindern 1, 1' gehalten. Beim Ausfahren der Ballstierzylinder 1, 1' wird der Druck in der Ring- und Kolbenfläche gemessen, z.B: bei 15000ms, wie der 3 entnehmbar ist. Aus den gemessenen Drücken wird eine Differenzkraft beim Ausfahren des Ballastierzylinders berechnet.
• Anschließend werden die Ballastierzylinder 1, 1' wieder eingefahren und der Ballast 2 angehoben. Auch hier erfolgt beim Einfahren eine Druckmessung in dem Ring- und Kolbenraum, z.B. bei knapp 25000ms. Aus den gemessenen Drücken wird eine Differenzkraft beim Einfahren der Ballastierzylinder 1, 1' berechnet.
• Aus den Differenzkräften beim Ein- und Ausfahren wird eine Masse ermittelt, welcher den angehängten Ballast 2 repräsentiert.
• In beiden Ballastierzylindern 1, 1' kann auf der Ring- und Kolbenfläche jeweils ein Druckgeber 10, 11; 10', 11' verbaut sein. Anhand einer Druckmessung in der Ring- und Kolbenfläche (beim Ein- und Ausfahren der Ballastierzylinder 1, 1') lässt sich die Masse, welche an den Ballastierzylindern 1, 1' hängt, ermitteln.
• Es kann noch ein Faktor berücksichtigt werden, um das ermittelte Ergebnis nochmal zu verbessern, ähnlich wie bei der Wippzylinder-Druckmessung für die Wiegung. Ferner kann auch eine Temperaturkompensation in die Berechnung mit eingehen.
• 3a und 3b beschreiben das Verfahren, wobei bei der Druckmessung in den Ballastierzylindern 1, 1' beim Einfahren der Ballastierzylinder 1, 1' und beim anschließenden Ausfahren der Ballastierzylinder 1, 1' eine Verbesserung erzielt werden kann, indem die Reibung bei der Messung herausgerechnet wird.
• Die in 3a gezeigten Abschnitte entsprechen den in 2 gezeigten Abschnitten. Neu ist in 3a der Abschnitt 101 gezeigt. Hier fahren die Ballastierzylinder 1, 1' aus und bewegen den Ballast vom Oberwagen weg. Die beiden Kurven 110 zeigen den Druckverlauf auf der Ringseite der Ballastierzylinder 1, 1'. Sie sind von den Druckgebern 10 und 10' abgegriffen. Die beiden Kurven 111 zeigen den Druckverlauf auf der Kolbenseite der Ballastierzylinder 1, 1'. Sie sind von den Druckgebern 11 und 11' abgegriffen.
• Die in 3a gezeigten Abschnitte entsprechen den in 3a gezeigten Abschnitten. Die 3b zeigt den in der Steuerung hinterlegten „gewogenen Ballast“ Zu Beginn der Messung ist ein alter Wert 112 für den „gewogenen Ballast“ vorhanden. Beginnt der erfindungsgemäße Messzyklus, also beim Übergang von Abschnitt 100 in den Abschnitt 101, dann wird der alte Wert gelöscht. Bei knapp 25000ms hat die Steuerung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens den neuen Wert 113 für den „gewogenen Ballast“ ermittelt und in der Steuerung hinterlegt. Die Steuerung kann hierbei selbstverständlich mit der Auswerteeinheit 3 identisch sein.
• Die an der Ringfläche auftretende Kraft beim Einfahren der Ballastierzylinder 1, 1' kann wie folgt beispielhaft berechnet werden:
• Kraft Ringfläche Zylinder rechts [N]: Druck Ringfläche rechts * Ringfläche * 10 161,0 bar * 40,25cm² * 10 = 64802,5N
• Kraft Ringfläche Zylinder links [N]: Druck Ringfläche links * Ringfläche * 10 161,7 bar * 40,25cm² * 10 = 65084,25N
• Gesamtkraft Ringfläche [kN]: Kraft Zylinder links + Kraft Zylinder rechts (64802,5N + 65084N) / 1000 = 129,89kN
• Die dabei an der Kolbenfläche auftretenden Kraft beim Einfahren der Ballastierzylinder 1, 1' kann wie folgt beispielhaft berechnet werden:
• Kraft Kolbenfläche Zylinder links/rechts [N]: Druck Kolbenfläche links/rechts * Ringfläche * 10
• 23, 5 bar * 103,87 cm² * 10 = 24409,45N
• Gesamtkraft Kolbenfläche [kN]: Kraft Zylinder links + Kraft Zylinder rechts (24409,45N + 24409,45N) / 1000 = 48,82kN
• Die Differenzkraft beim Einfahren der Ballastierzylinder 1, 1' kann wie folgt beispielhaft berechnet werden:
• Gesamtkraft [kN]: Gesamtkraft Ringfläche [kN] - Gesamtkraft Kolbenfläche [kN] 129,89kN -48,82kN = 81,07kN
• Kraft an der Ringfläche beim Ausfahren der Ballastierzylinder 1, 1' (bei 15sec) kann wie folgt beispielhaft berechnet werden:
• Kraft Ringfläche Zylinder rechts [N]: Druck Ringfläche rechts * Ringfläche * 10
• 235,0 bar* 40,25cm² * 10 = 94587,5N
• Kraft Ringfläche Zylinder links [N]: Druck Ringfläche links * Ringfläche * 10
• 235 bar* 40,25cm² * 10 = 94587,5N
• Gesamtkraft Ringfläche [kN]: Kraft Zylinder links + Kraft Zylinder rechts (94587,5N + 94587,5N) / 1000 = 189,17kN
• Kraft an der Kolbenfläche beim Ausfahren der Ballastierzylinder 1, 1' (bei 15sec) kann wie folgt beispielhaft berechnet werden:
• Kraft Kolbenfläche Zylinder links/rechts [N]: Druck Kolbenfläche links/rechts * Ringfläche * 10
• 59,5 bar * 103,87cm²* 10 = 61802,65N
• Gesamtkraft Kolbenfläche [kN]: Kraft Zylinder links + Kraft Zylinder rechts (61802,65N + 61802,65N) / 1000 = 123,61 kN
• Die Differenzkraft beim Ausfahren Ballastierzylinder (bei 15sec) kann wie folgt beispielhaft berechnet werden:
• Gesamtkraft [kN]: Gesamtkraft Ringfläche [kN] - Gesamtkraft Kolbenfläche [kN] 189,17kN - 123,61kN = 65,56kN
• Ermittelte Masse [t]: ((Differenzkraft Ausfahren + Differenzkraft Einfahren) /2) / 9,81 ((81,07kN + 65,56kN ) / 2) / 9,81 = 7,47to

→ Differenz zum	Ist-Ballast: Ist-Ballast 7,36to
	Ermittelter Ballast: 7,47to
	Abweichung: 110kg

• Der praktische Ablauf der Ballastierung kann sich wie folgt darstellen: Ballast liegt auf dem Unterwagen und das Signal „Ballast unten“ steht an. Hierbei wird das zuletzt berechnete Ballastgewicht genullt.
• Der Bediener aktiviert an einer Bedien-Kontroll-Einheit bzw. an einer Bedieneinheit die Taste „Ballast heben“ (Taste bleibt gedrückt). Zunächst werden die Ballastierzylinder für eine definierte Zeitdauer ausgefahren - Zylinder sind beim ersten Mal evtl. „festgehockt“. Anschließend wird der Ballast durch die Ballastierzylinder eingefahren (Ballast wird hochgezogen). Es erfolgt ein Druckanstieg auf der Ringfläche bis der Ballast vom Unterwagen abgehoben ist.
• Ist der Ballast 2 vom Unterwagen abgehoben stellt sich ein konstanter Druck ein. Anschließend wird der Ballast verspannt, hier steigt der Druck in der Ring- und Kolbenfläche an. Kurz bevor der Ballstiervorgang abgeschlossen ist, wird die Messsequenz zur Ballastwiegung eingeleitet. Hierbei wird der Ballast für eine bestimmte Zeit wieder ausgefahren (Ballast hängt frei in der Luft). Beim Ausfahren des Ballstierzylinders bzw. der Ballastierzylinder 1, 1' wird der Druck in der Ring- und Kolbenfläche. Aus den gemessenen Drücken wird eine Differenzkraft beim Ausfahren des Ballastierzylinders berechnet. Anschließend wird der Ballast wieder Eingefahren, auch hier erfolgt beim Einfahren eine Druckmessung. Aus den gemessenen Drücken wird eine Differenzkraft beim Einfahren des Ballastierzylinders berechnet. Aus den Differenzkräften beim Ein- und Ausfahren wird eine Masse ermittelt, welcher den angehängten Ballast repräsentiert.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Ballastwiegung an einem Kran, mit wenigstens zwei Ballastierzylindern (1, 1'), die dazu eingerichtet sind, den Ballast (2) anzuheben/abzusenken und die jeweils wenigstens einen Druckgeber (10, 10'; 11, 11') im Bereich der Kolben- und/oder Stangenseite umfassen, und mit wenigstens einer Auswerteeinheit (3), die dazu eingerichtet ist, aus den von den Druckgebern (10, 10'; 11, 11') beim Ein- und/oder Ausfahren der Ballastierzylinder (1, 1') erfassten Drücken die von den Ballastierzylindern (1, 1') bewegte Masse unter Ausschluss der in den Ballastierzylindern (1, 1') auftretenden Reibungskräfte zu berechnen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckgeber (10, 10') direkt in den Ballastierzylindern (1, 1') angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass genau je ein Druckgeber (10, 10') auf der Stangenseite und je ein Druckgeber (11, 11') auf der Kolbenseite der Ballastierzylinder (1, 1') angeordnet sind.
4. Verfahren zur Berechnung des Ballastgewichts eines Krans mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Schritte: • Erfassen der Drücke in den Ballastierzylindern (1, 1'); und • Berechnen der mittels der Ballastierzylinder (1, 1') gehaltenen Masse auf Grundlage der erfassten Drücke und unter Berücksichtigung der zugeordneten Flächen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, dass: • das Erfassen der Drücke in den Ballastzierzylindern (1, 1') beim Einfahren und/oder Ausfahren der Ballastierzylinder (1, 1') erfolgt; wobei insbesondere • ein Berechnen von Druckdifferenzen in den Ballastierzylindern (1, 1') auf Grundlage der beim Einfahren und/oder Ausfahren erfassten Drücke erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch den Schritt: • Durchführen einer Plausibilitätsprüfung, wobei die berechnete Masse mit einer insbesondere manuell eingegebenen Masse verglichen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch den Schritt: • Verwenden der berechneten Masse bei der Lastmomentbegrenzung des Krans.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, gekennzeichnet durch den Schritt: • Messen der Temperatur des Fluidmediums und Kompensation temperaturbedingter Einflüsse auf die berechnete Masse.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, gekennzeichnet durch den Schritt: • Verspannen des Ballastes mit einer Drehbühne des Krans nach erfolgter Ballastierung.
10. Kran mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3.

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