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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen des Gewichts einer Ballastanordnung eines Krans und einen Kran mit einer entsprechenden Einrichtung.
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Die Messung des Gewichts von Ballastkörpern dient bei aus dem Stand der Technik bekannten Kranen dazu, eine passende Ballastierung des Krans sicherzustellen. Hierzu muss der Kran gemäß entsprechenden Traglasttabellen mittels Ballastgewichten so eingerichtet sein, dass der Kran beim Heben und Senken von Lasten sowie beim Ändern bzw. Vergrößern des Lastmomentes nicht beschädigt oder zerstört wird.
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Insbesondere dient eine automatische Gewichtsmessung dazu, manuell ballastierte Krane in Bezug auf das Gewicht der Ballastkörper zu kontrollieren und bei gegebenenfalls vorliegendem zu geringem Ballastkörpergewicht entsprechende Signale an das Bedienpersonal des Krans zu senden oder ein Anheben einer dann zu hohen Last steuerungs- beziehungsweise regeltechnisch zu unterbinden.
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Problematisch an den aus dem Stand der Technik bekannten Einrichtungen zur Messung des Gewichts von Ballastkörpern ist, dass entsprechende Sensoren im Kranbetrieb beziehungsweise im Baustellenbetrieb, in welchem der Kran operiert, beschädigt werden können. Ferner kann durch unbeabsichtigte Fehleingaben durch das Bedienpersonal das Anheben eigentlich unzulässiger Lasten beziehungsweise eine Fehleinstellung des Krans ermöglicht werden, wobei die beschädigten oder verschmutzten Sensoren fälschlicherweise eine korrekte Ausballastierung anzeigen können.
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Auch können beim Ab- und Nachballastieren bei den bekannten Einrichtungen Probleme auftreten, die darauf zurückzuführen sind, dass eine zunächst korrekt eingestellte und ermittelte Ballastmasse verändert wird. Dabei kann die Ballastmasse eines ersten, korrekt ballastierten Krans mittels eines anderen Krans verändert werden. Beispielsweise kann eine Ballastplatte von einer korrekt eingestellten Ballastmasse abgenommen oder zu einer korrekt eingestellten Ballastmasse hinzugefügt werden. Wenn nach einer derartigen Änderung der Ballastmassenzustand in der Kranüberwachung nicht entsprechend korrigiert wird, können Gefahren für den Kran und das Bedienpersonal entstehen. Die JP H09- 58 978 A zeigt bereits eine Einrichtung zum Messen des Ballastgewichts mittels einer Aufnahme. Die nicht vorveröffentlichte
DE 10 2017 000 431 A1 beschreibt ebenfalls schon eine Einrichtung zur Messung des Gewichts eines Ballastkörpers am Kran.
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Aufgabe der Erfindung ist vor diesem Hintergrund, eine verbesserte Einrichtung zur Messung des Gewichts einer Ballastanordnung eines Krans bereitzustellen, welche sicherer und einfacher als die aus dem Stand der Technik bekannten Einrichtungen funktioniert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung zum Messen des Gewichts einer Ballastanordnung eines Krans mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Erfindungsgemäß ist die Ballastanordnung über wenigstens drei Aufnahmen mit dem restlichen Gefüge des Krans gekoppelt, wobei die Aufnahmen Aufnahmestellen umfassen, an denen die Ballastanordnung aufliegt. Die Aufnahmestellen können demnach den Kontaktbereichen der Aufnahmen entsprechen, an denen die Aufnahmen mit der Ballastanordnung in Kontakt sind. Insbesondere ist denkbar, dass jeder Aufnahme eine einzelne Aufnahmestelle zugeordnet ist.
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Erfindungsgemäß ist wenigstens eine der Aufnahmen als Wiegeeinrichtung ausgebildet, die wenigstens eine Messachse umfasst. Die Messachse ist dabei ein von der Aufnahmestelle unterschiedliches Bauteil, das insbesondere nicht einstückig mit der Aufnahmestelle gefertigt ist. Das Gewicht der Ballastanordnung ist erfindungsgemäß in Abhängigkeit von der Belastung und/oder Verformung der Messachse bestimmbar.
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Hierzu kann an der Messachse bzw. im Bereich der Messachse mindestens ein entsprechender Sensor vorgesehen sein, der mit einer Regelung/Steuerung des Krans gekoppelt sein kann. Der Sensor kann Belastungswerte und/oder Verformungswerte der Messachse erfassen und diese Werte der Regelung/Steuerung zur Verfügung stellen. Anhand dieser Messwerte kann das Gewicht der Ballastanordnung ermittelt werden. Der Begriff der Messachse ist breit zu verstehen und kann sich auf jegliche Bauteile beziehen, deren Verformung und/oder Belastung mit dem Gewicht der Ballastanordnung korreliert.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist denkbar, dass die Messachse insbesondere direkt unterhalb der Aufnahmestelle angeordnet ist. Somit kann die Messachse definiert im Kraftfluss liegen, der dem Einleiten der Gewichtskraft der Ballastanordnung in den Untergrund des Krans entspricht. Durch eine derartige Anordnung der Messachse kann die Messgenauigkeit der Einrichtung einfach erhöht werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass wenigstens die als Wiegeeinrichtung ausgebildete Aufnahme schwenkbar um eine Kippachse relativ zum restlichen Gefüge des Krans angeordnet ist. Das zumindest minimale Verschwenken der Aufnahme um die Kippachse wird dabei durch das Auflegen der Ballastanordnung beziehungsweise des entsprechenden Gewichts bewirkt. Die beim Verschwenken auftretenden Verformungen beziehungsweise Belastungen der Einrichtung können zur einfacheren Messung des Gewichts der Ballastanordnung herangezogen werden. Dies ist dadurch bedingt, dass durch die schwenkbare Anordnung der Aufnahme deren Positionsänderung unter Ballast vergrößert werden kann, was entsprechend zu einer Vergrößerung der Belastung und/oder Verformung der Messachse führen kann. Diese vergrößerte Belastung und/oder Verformung der Messachse kann zur Steigerung der Messgenauigkeit von dem Sensor genauer bestimmt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass wenigstens eine Anschlagstelle zum Feststellen wenigstens der als Wiegeeinrichtung ausgebildeten Aufnahme relativ zum restlichen Gefüge des Krans vorgesehen ist. Während die schwenkbar am Kran angelenkte Aufnahme durch Auflegen des Ballastgewichts entsprechend verschwenkt werden kann, kann diese Schwenkbewegung durch die Anschlagstelle in einem geeigneten Rahmen begrenzt sein.
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In einer besonders bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass die Anschlagstelle die Messachse selbst ist. Die Wiegeeinrichtung beziehungsweise die entsprechende Aufnahme kann dabei auch in einem unbelasteten Zustand, das heißt einem Zustand ohne aufgelegten Ballast, auf der Anschlagstelle aufliegen beziehungsweise anschlagen. Dabei kann die Wiegeeinrichtung in ihrer Schwenkbewegungsfreiheit durch die Anschlagstelle beschränkt sein und lediglich von der Anschlagstelle weg schwenkbar sein beziehungsweise lediglich im Rahmen elastischer Grenzen der beteiligten Komponenten in Richtung auf die Anschlagstelle hin schwenkbar sein.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass die Anschlagstelle als ein in einer Nut laufenden Bolzen, als Ring mit einer Ausnehmung oder als Schulter ausgebildet ist. Hierbei können entsprechende Sensoren zum Erfassen der Belastung beziehungsweise der Verformung des Bolzens, des Rings oder der Schulter an geeigneten Stellen vorgesehen sein.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass die Aufnahmestelle ballig oder planar ausgeführt ist und/oder eine kardanische Lagerung und/oder ein Kalottenlager umfasst.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass eine Verbindung vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, die Ballastanordnung formschlüssig zum restlichen Gefüge des Krans zu positionieren. Die Verbindung kann dabei unterschiedlich von der Aufnahmestelle sein und insbesondere weiter weg von der Ballastanordnung angeordnet sein als die Aufnahmestelle.
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In einer besonders bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass die Verbindung und die Aufnahmestelle dazu eingerichtet sind, die Gewichtskraft der Ballastanordnung über die Messachse in das restliche Gefüge des Krans einzuleiten.
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Die Einrichtung kann so ausgebildet sein, dass die Gewichtskraft der Ballastanordnung allein über die Verbindung und die Aufnahmestelle einer Aufnahme in das restliche Gefüge des Krans eingeleitet wird. Der Begriff des restlichen Gefüges des Krans umfasst vorliegend andere als die jeweils genannten Komponenten der Einrichtung, welche dem Kran selbst zuzuordnen sind. Hierbei muss es sich selbstverständlich nicht um das komplette restliche Gefüge des Krans handeln sondern es können beliebige weitere Komponenten des Krans gemeint sein.
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Die Erfindung ist ferner auf einen Kran mit wenigstens einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-9 gerichtet.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind anhand der in den Figuren beispielhaft gezeigten Ausführungen erläutert. Dabei zeigen:
- 1: Übersicht einer erfindungsgemäßen Einrichtung, welche im Bereich eines Oberwagens eines Krans angeordnet ist;
- 2a-2f: Detailansichten einiger Komponenten der erfindungsgemäßen Einrichtung; und
- 3a-3c: schematische Darstellungen unterschiedlicher Anschlagstellen der erfindungsgemäßen Einrichtung.
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1 zeigt einen Oberwagen 3 eines Mobilkrans 1, der auf einem Unterwagen 2 um eine Drehachse 4 drehbar gelagert ist. An dem Oberwagen 3 ist eine Ballastanordnung 10 vorgesehen. Diese besteht aus diversen Ballastplatten 11, einer Trägereinrichtung 12 für die Ballastplatten 11 und einer Verbindungseinheit 13, welche die Ballastanordnung 10 mit dem Oberwagen 3 verbindet.
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Der Mobilkran 1 weist weiter eine Steuerung bzw. Regelung auf, die den Mobilkran 1 vor Überlast schützt. Bei der Überlast kann es sich um das Kippen des Mobilkrans 1 handeln oder um eine Belastung, die zum Kippen des Mobilkrans 1 führt. Deshalb ist es wesentlich, dass der Steuerung die richtige Größe des Ballastgewichts zur Verfügung gestellt wird bzw. dass das korrekte Ballastgewicht in der Kransteuerung hinterlegt ist. So sind Eingabefehler ausgeschlossen.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Ballastplatten 11 über drei Aufnahmen 200 auf der Trägereinrichtung 12 aufzulegen. Die Aufnahmen 200 können dabei Aufnahmestellen 20 aufweisen, an denen die Ballastplatten bzw. die Ballastanordnung 10 anliegen. Die Aufnahmen 200 können auch als Teil der Trägereinrichtung 12 aufgefasst werden, wobei die Aufnahmen 200 die Aufnahmestellen 20 sowie weitere Komponenten der erfindungsgemäßen Einrichtung umfassen können. Durch die Nutzung dreier Aufnahmen 200 sind das System der Auflage und die Kraftübertragung statisch bestimmt. Mindestens eine der Aufnahmen 200 bzw. der Aufnahmestellen 20 kann eine Wiegeeinrichtung 21 aufweisen oder kann als solche ausgebildet sein.
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Im Unterschied zu aus dem Stand der Technik bekannten Einrichtungen ist das vorliegend beschriebene Messsystem modifiziert und überwindet einige technische Probleme. So wird die Kraft, welche die Masse des Ballastes in die Aufnahmestelle 20 mit der Wiegeeinrichtung 21 einleitet nicht mehr direkt im Messklotz bzw. in der Wiegeeinrichtung 21 über einen Dünnfilmsensor gemessen.
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Die Gestaltung der Messeinheit, bzw. hier der Wiegeeinrichtung 21, sieht folgendermaßen aus:
- Die Aufnahmestelle 20 und/oder weitere Teile der Aufnahme 200 können unter der Last der Ballastplatten 11 einen geringfügigen Weg zurücklegen. Dieser Weg kann im Bereich der elastischen Verformung der bewegten Komponente oder Komponenten liegen.
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Der zurückgelegte Weg kann zum Beispiel über Spannungen im Material gemessen werden. Diese Messung kann über eine Messachse 22 erfolgen, welche sich bei entsprechender Belastung durchbiegt.
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Die Aufnahmestelle 20 kann ballig ausgeführt sein, damit sich eine definierte Krafteinleitung ergibt.
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Die Messachse 22 kann unterhalb der insbesondere ballig ausgeführten Aufnahmestelle 20 liegen. So liegt die Messachse 22 definiert im Kraftfluss und die Messgenauigkeit der Einrichtung ist erhöht. Durch diese Konstellation ist die Reibung um die Kippachse 24 geringer, da sie nur eine geringfügige Kraft aufnehmen muss.
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Anschlagstellen 23 können die Wiegeeinrichtung 21 bei Bedarf in Position halten und den Weg bzw. die Bewegungsfreiheit der Wiegeeinrichtung 21 in mindestens einer Richtung begrenzen. Diese Anschlagstellen 23 können verschieden ausgeführt sein.
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In den 2a bis 2f werden einige Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung aufgezeigt. Die Ballastplatten 11 sind in der formschlüssigen Verbindung 30 positioniert und gehalten. Sollte an dieser formschlüssigen Verbindung 30 eine erhöhte Reibung auftreten und somit die Aufnahmestelle 20 mit der Wiegeeinrichtung 21 entlastet werden, dann wird die Messung dennoch nicht verfälscht. Beide Kräfte fließen weiterhin über die Messachse 22 in das weitere Gefüge des Mobilkrans 1 ab.
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Die Messgenauigkeit und der Messbereich der Einrichtung sind anpassbar. Über die geeignete Wahl der Abstände zwischen der Aufnahmestelle 20, der Kippachse 24 und der Messachse 22 können die Kräfte geeignet verteilt sein. Dies ist in den alternativen Lösungen aus den 3a bis 3c nicht zwingend möglich.
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Die Messachse 22 kann in der Trägereinrichtung 12 angeordnet sein. Insbesondere kann die Messachse im Kraftfluss zwischen der Aufnahmestelle 20 und der Trägereinrichtung 12 angeordnet sein.
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Zwischen der Messachse 22 und der Wippe 25 ist eine geeignete Passung vorgesehen. Die Wippe 25 bildet mit der Aufnahmestelle 20 und der Verbindung 30 ein Element. Dieses verbundene Element schwenkt um die Kippachse 24.
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Die Seitenflächen, die die Wippe 25 an der Trägereinrichtung 12 führen sind derart bearbeitet, dass sie die Kräfte aufnehmen und die Messachse 22 nicht störend beeinflussen.
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Die Messung des Gewichts kann kontinuierlich erfolgen. Somit kann sie ebenso beim Verfahren des Krans, wie auch beim Montieren / Rüsten des Krans erfolgen. Eine geeignete Formgebung und ggf. Bearbeitung der Führungsflächen lässt horizontale Lasten, wie zum Beispiel aus Beschleunigungen, Schrägstellungen oder Montagevorgängen, von der Messachse fernhalten.
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Die Anschlagstelle 23 kann als Messbolzen bzw. Messachse 22 ausgeführt sein, der die Schwenkbewegung um eine Kippachse 24 begrenzt, wie dies in 2d gezeigt ist. Die Anschlagstelle 23 kann als Bolzen bzw. als Momentenstütze ausgeführt sein, der in einer Nut geführt ist, wie dies in 3a gezeigt ist.
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Die Anschlagstelle 23 kann als Ring mit einer Ausnehmung als Momentenstütze ausgebildet sein, in der sich die Wiegeeinrichtung 21 bewegen kann, wie dies in 3b gezeigt ist. Die Anschlagstelle 23 kann als Schulter ausgebildet sein, an der sich die Wiegeeinrichtung 21 anlegen kann, wie dies in 3c gezeigt ist. Bei letzterer sei erwähnt, dass die ballige Ausführung eher störend ist. Hier wäre eine plane Auflagefläche vorzuziehen.
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Die Aufgabe, die die ballige Ausführung der Aufnahmestelle 20 erfüllt, ist das definierte Einleiten der Gewichtskraft der Ballastanordnung 10, um die Masse des aufgelegten Ballastes zu bestimmen. Zu bemerken ist, dass die Gewichtskraft der aufgelegten Ballastplatten 11 an drei Stellen eingeleitet wird. An einer der drei Stellen, der Wiegeeinrichtung 21, wird die Kraft gemessen. Um mit dieser gemessenen Kraft die Masse des Ballastes ermitteln zu können, müssen die geometrischen Verhältnisse zwischen dem Schwerpunkt und den Aufnahmen 200 bzw. den Aufnahmestellen 20 bekannt sein. Folglich kann die ballige Ausführung auch durch eine andere technische Lösung ersetzt sein. Beispielsweise kann mindestens eine der Aufnahmestellen 20 eine kardanische Lagerung und/oder ein Kalottenlager aufweisen.
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Die Gewichtskraft des Ballastes wird bei der zuvor beschriebenen Lösung direkt über der Meßstelle eingeleitet. Hierdurch wird vermieden, dass die Reibung des Ballastes an der Achse 24 das Meßergebnis verfälscht.
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Bezugszeichenliste:
- 1
- Mobilkran
- 2
- Unterwagen
- 3
- Oberwagen
- 4
- Drehachse
- 10
- Ballastanordnung
- 11
- Ballastplatten
- 12
- Trägereinrichtung
- 13
- Verbindungseinheit
- 20
- Aufnahmestellen
- 21
- Wiegeeinrichtung
- 22
- Messachse
- 23
- Anschlagstellen
- 24
- Kippachse
- 25
- Wippe
- 30
- formschlüssige Verbindung
- 200
- Aufnahmen
