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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Heben und/oder Senken einer Last mittels eines Hubwerks, wobei ein für eine Hubbewegung beziehungsweise eine Senkbewegung des Hubwerks notwendiges Drehmoment von mindestens einem Elektromotor des Hubwerks bereitgestellt wird.
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Bei derartigen Verfahren ist es aufgrund von Kundenanforderungen bezüglich hoher Umschlagleistung erforderlich, im Umschlagbetrieb, beispielsweise eines Hafenterminals, unterschiedlichste Lasten mit möglichst hohen Hubgeschwindigkeiten des jeweiligen Hubwerks zu handhaben. Aufgrund ökonomischer Randbedingungen liegen bei den üblicherweise genutzten Baugrößen der Antriebsmaschinen, insbesondere der zugehörigen Elektromotoren, bauartbedingte Beschränkungen der jeweiligen maximalen Drehzahl und entsprechender Hubgeschwindigkeit sowie des maximalen Drehmomentes vor. Dieses führt zur Notwendigkeit der Anpassung des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem als Antriebsmotor dienenden Elektromotor und der Last, um die geforderten Geschwindigkeits-/Drehmomentenpaarungen realisieren zu können. Diese Anpassung (einschließlich der damit einhergehenden Variation der Hubgeschwindigkeit) erfolgt dabei mittels eines mechanischen Getriebes, welches mechanisch zwischen den Getriebeschaltstufen zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses geschaltet wird. Ein solches Schalten ist nur bedingt während des Arbeitsvorgangs möglich beziehungsweise praktikabel, da das Hubwerk dazu nahezu lastfrei sein muss und die erforderliche Zeit für ein mechanisches Schalten hoch ist. Zudem muss hierfür die Masse der Last dem Kranfahrer im Vorfeld bekannt sein. Werden also erst schwere und dann leichte Lasten umgeschlagen oder wird mit einem leeren Haken wieder zurückgefahren, wird in vielen Fällen die niedrige Hubgeschwindigkeit des Übersetzungsverhältnisses für schwere Lasten in Kauf genommen. Hierdurch wird allerdings die Umschlagleistung negativ beeinflusst.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zu schaffen, durch welches die Umschlagleistung des Hubwerks erhöht werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 10 sowie der nachfolgenden Beschreibung angegeben.
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Bei einem Verfahren zum Heben und/oder Senken einer Last mittels eines Hubwerks, wobei ein für eine Hubbewegung beziehungsweise Senkbewegung des Hubwerks notwendiges Drehmoment von mindestens einem Elektromotor des Hubwerks bereitgestellt wird, wird die Umschlagleistung erfindungsgemäß dadurch erhöht, dass bei einem Anheben und/oder Absetzen der Last ein Ist-Wert, vorzugsweise eines als Indikator für die Belastung des Hubwerks festgelegten Kennwerts (Belastungsindikator), ermittelt und mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen wird und in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses der Elektromotor elektrisch umgeschaltet wird.
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In vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses noch während des Anhebens und/oder Absetzens der Last die Hubbewegung beziehungsweise Senkbewegung des Hubwerks unterbrochen wird und nach dem Umschalten die Hubbewegung beziehungsweise Senkbewegung dann zum weiteren Anheben beziehungsweise Absetzen der Last fortgesetzt wird. Während des Umschaltvorgangs erfolgt also keine Hubbewegung beziehungsweise Senkbewegung des Hubwerks.
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Anheben bezieht sich im vorliegenden Zusammenhang auf die vor dem Abheben der Last stattfindende Phase der Lastaufnahme des Hubwerks, in der die Last noch nicht frei hängt, sondern die Last in irgendeiner Weise gestützt wird, beispielsweise durch Kontakt zum Boden. Diese Phase umfasst dementsprechend die bei der Lastaufnahme erfolgenden Hubbewegungen des Hubwerks, aber auch etwaige Unterbrechungen von zwei aufeinander folgenden Hubbewegungen. Mit anderen Worten umfasst das Anheben im vorliegenden Zusammenhang nur Zustände, in denen die Last beziehungsweise deren Masse trotz einer bereits erfolgten Hubbewegung des Hubwerks noch nicht vollständig vom Hubwerk aufgenommen ist beziehungsweise getragen wird, sondern lediglich die Belastung des Hubwerks beziehungsweise des zugehörigen Elektromotors steigt beziehungsweise gestiegen ist. Ein tatsächliches Heben, das heißt vom Boden weg gerichtetes Bewegen, der Last erfolgt hierbei nicht oder noch nicht. Der jeweilige Ist-Wert des als Belastungsindikator herangezogenen Kennwerts ist beim Anheben, also wenn die Last noch nicht frei am Hubwerk hängt, sondern noch abgestützt wird, von der Masse der Last unabhängig.
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Mit anderen Worten wird also erfindungsgemäß ein Verfahren geschaffen, bei dem während des Anhebens und/oder Absetzens der Last ein Elektromotor des Hubwerks in Abhängigkeit des für den entsprechenden Belastungsindikator ermittelten Ist-Werts (Belastungsindikatorwert) beziehungsweise des Vergleichsergebnisses elektrisch umgeschaltet wird, um die Umschlagleistung mittels dieses Umschaltens zu optimieren.
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Der für den jeweiligen Belastungsindikator insbesondere bei der Hubbewegung des Hubwerks ermittelte Ist-Wert (Belastungsindikatorwert) wird also als Maß für die Belastung des Hubwerks während der Lastaufnahme beim Anheben herangezogen und kann beispielsweise ein entsprechender Messwert sein oder auf einem solchen Messwert basierend, beispielsweise rechnerisch, ermittelt werden. Zur Ermittlung der entsprechenden Messwerte kann mindestens eine an sich bekannte Messvorrichtung vorgesehen sein.
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Der als Belastungsindikatorwert herangezogene Ist-Wert kann beispielsweise ein Lastwert sein. Der Lastwert kann in üblicher Weise ein Wert sein, der eine Lastkraft repräsentiert, die von der Last bei ihrem Anheben erzeugt wird und auf den Elektromotor beziehungsweise das Hubwerk wirkt. Als Belastungsindikatorwert kann alternativ oder zusätzlich zu einem Lastwert als solchem auch die Änderungsgeschwindigkeit und/oder Änderungsrate von Lastwerten herangezogen werden. Als Messvorrichtung kann dann beispielsweise ein geeigneter Lastsensor vorgesehen sein, um direkt oder indirekt einen oder mehrere Lastwerte und/oder deren Änderungsgeschwindigkeiten und/oder Änderungsraten messen beziehungsweise ermitteln zu können.
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Außerdem kann als Belastungsindikatorwert auch ein Ist-Wert in Form einer Geschwindigkeit oder Beschleunigung einer mittels des Hubwerks bewegten Komponente herangezogen werden, wobei es sich beispielsweise um ein Hubseil oder ein andersartiges Tragmittel für die Last handeln kann.
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Bei mehr als einem Elektromotor können einzelne, mehrere oder alle Elektromotoren entsprechend elektrisch umgeschaltet werden. Dies gilt sowohl beim Anheben als auch beim unten näher beschriebenen Absetzen einer Last.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich in einfacher Weise ein Umschaltvorgang während des Anhebens und/oder Absetzens, insbesondere in der hierbei erfolgenden Unterbrechung der Hubbewegung beziehungsweise Senkbewegung, durchführen. Die Bedienperson des Hubwerks, beispielsweise ein Kranfahrer, muss sich weder für einen Gang entscheiden, noch muss er die Masse der Last kennen. Zudem lassen sich gegenüber dem Stand der Technik erheblich reduzierte Schaltzeiten realisieren. Es können also Hubbewegungen und Senkbewegungen in einer falschen Schaltstufe vermieden werden. Auf eine mechanische Schalteinheit kann in vorteilhafter Weise verzichtet werden. Somit kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Umschlagleistung optimiert werden. Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Umschalten durch einen aktiven Eingriff der Bedienperson bewirkt, verhindert oder rückgängig gemacht werden, beispielsweise durch entsprechende Betätigung eines Meisterschalters.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Elektromotor in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses zwischen verschiedenen Wicklungsschaltungen elektrisch umgeschaltet wird, um dadurch entweder das für die Hubbewegung des Hubwerks notwendige Drehmoment gemäß einer ersten Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie des Elektromotors bereitzustellen und hierfür eine erste Wicklungsschaltung des Elektromotors einzuschalten oder das für die Hubbewegung des Hubwerks notwendige Drehmoment gemäß einer zweiten Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie des Elektromotors bereitzustellen und hierfür eine zweite Wicklungsschaltung des Elektromotors einzuschalten.
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Hierbei kann vorgesehen sein, dass die erste Wicklungsschaltung beim Anheben solange eingeschaltet ist, wie der Ist-Wert eine den vorgegebenen Schwellenwert berücksichtigende erste Bedingung erfüllt, und die zweite Wicklungsschaltung durch entsprechendes Umschalten des Elektromotors nur oder frühestens dann eingeschaltet wird, wenn der Ist-Wert eine den vorgegebenen Schwellenwert berücksichtigende und von der ersten Bedingung abweichende zweite Bedingung erfüllt. Das Einschalten der zweiten Wicklungsschaltung erfolgt vorzugsweise sofort dann, wenn die zweite Bedingung erfüllt ist.
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Wenn beim Anheben der für den Schwellenwert-Vergleich herangezogene Ist-Wert ein Lastwert und/oder eine Änderungsgeschwindigkeit und/oder Änderungsrate von Lastwerten ist, kann vorgesehen sein, dass die erste Bedingung erfüllt ist, wenn oder solange der Ist-Wert unter dem jeweils vorgegeben Schwellenwert liegt, und die zweite Bedingung erfüllt ist, wenn oder sobald der Ist-Wert auf oder über dem Schwellenwert liegt. Wenn beim Anheben der für den Schwellenwert-Vergleich herangezogene Ist-Wert eine Geschwindigkeit oder Beschleunigung einer mittels des Hubwerks bewegten Komponente ist, kann vorgesehen sein, dass die erste Bedingung erfüllt ist, wenn oder solange der Ist-Wert über dem jeweiligen Schwellenwert liegt und die zweite Bedingung erfüllt ist, wenn oder sobald der Ist-Wert auf oder unter dem Schwellenwert liegt.
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Durch das elektrische Umschalten zwischen verschiedenen Wicklungsschaltungen kann jeder entsprechende Elektromotor mit verschiedenen Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinien betrieben werden. Es sind zumindest zwei verschiedene Wicklungsschaltungen möglich, wobei zwischen einer ersten elektrischen Wicklungsschaltung mit einer zugehörigen ersten Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie und einer zweiten elektrischen Wicklungsschaltung mit einer zugehörigen zweiten Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie gewechselt werden kann.
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Es kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass standardmäßig (default) die erste Wicklungsschaltung des Elektromotors eingeschaltet ist und nur bei Bedarf in die zweite Wicklungsschaltung umgeschaltet wird. Dies gilt insbesondere für das Anheben, vorzugsweise auch für das Absetzen einer Last.
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Erfindungsgemäß wird auch zum Senken einer Last mittels des Hubwerks ein für eine Senkbewegung des Hubwerks notwendiges Drehmoment über den Elektromotor des Hubwerks bereitgestellt, wobei bei einem Absetzen der Last ein Ist-Wert, vorzugsweise eines als Indikator für die Belastung des Hubwerks festgelegten Kennwerts (Belastungsindikator), ermittelt und mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen wird und in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses der Elektromotor elektrisch umgeschaltet wird, um vorzugsweise die Geschwindigkeit der weiteren Senkbewegung oder der nächsten Hubbewegung und damit die Umschlagleistung zu optimieren. Die auf diese Weise abgesetzte Last kann zuvor gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Heben einer Last oder auf beliebige andere Weise an- und beispielsweise vom Boden abgehoben worden sein.
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Absetzen bezieht sich im vorliegenden Zusammenhang auf die nach dem Absenken der zuvor frei hängenden Last stattfindende Phase der Lastabgabe des Hubwerks, in der die Last nicht mehr frei hängt, sondern die Last in irgendeiner Weise gestützt wird, beispielsweise durch Kontakt zum Boden. Diese Phase umfasst dementsprechend die bei der Lastabgabe erfolgenden Senkbewegungen des Hubwerks, aber auch etwaige Unterbrechungen von zwei aufeinander folgenden Senkbewegungen. Mit anderen Worten umfasst das Absetzen im vorliegenden Zusammenhang nur Zustände, in denen die Last beziehungsweise deren Masse nach einer bereits erfolgten Senkbewegung des Hubwerks nicht mehr vollständig oder gar nicht mehr vom Hubwerk aufgenommen ist beziehungsweise getragen wird und somit die Belastung des Hubwerks beziehungsweise des zugehörigen Elektromotors sinkt beziehungsweise gesunken ist. Ein tatsächliches Senken, das heißt zum Boden hin gerichtetes Bewegen, der Last erfolgt hierbei nicht oder nicht mehr. Der jeweilige Ist-Wert des als Belastungsindikator herangezogenen Kennwerts kann beim Absenken, also wenn die Last nicht (mehr) frei am Hubwerk hängt, sondern (schon) abgestützt wird, von der Masse der Last unabhängig sein.
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Vorzugsweise wird spätestens nach dem vollständigen Absetzen der Last, das heißt wenn die Senkbewegung des Hubwerks so weit fortgeschritten ist, dass das Hubwerk durch die Masse der abgesetzten Last gar nicht mehr belastet wird, ein Elektromotor des Hubwerks in Abhängigkeit des für den entsprechenden Belastungsindikator ermittelten Ist-Werts (Belastungsindikatorwert) beziehungsweise des Vergleichsergebnisses elektrisch umgeschaltet, um die Umschlagleistung mittels dieses Umschaltens zu optimieren. Das Umschalten kann auch erst dann und insbesondere unabhängig von ermittelten Ist-Werten erfolgen, wenn die Senkbewegung nach dem vollständigen Absetzen abgeschlossen ist und für das Einleiten der nächsten Hubbewegung unterbrochen wird, also beispielsweise unmittelbar vor der nächsten Hubbewegung.
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Der für den jeweiligen Belastungsindikator insbesondere bei der Senkbewegung des Hubwerks ermittelte Ist-Wert (Belastungsindikatorwert) wird also als Maß für die Belastung des Hubwerks während der Lastabgabe beim Absetzen herangezogen und kann beispielsweise ein entsprechender Messwert sein oder auf einem solchen Messwert basierend, beispielsweise rechnerisch, ermittelt werden. Zur Ermittlung der entsprechenden Messwerte kann mindestens eine an sich bekannte Messvorrichtung vorgesehen sein.
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Die obigen Ausführungen im Zusammenhang des Anhebens gelten analog für das Absetzen. Daher können beispielsweise als Belastungsindikatoren für das Absetzen beziehungsweise die Senkbewegung des Hubwerks dieselben Kennwerte herangezogen werden wie für das Anheben beziehungsweise die Hubbewegung des Hubwerks. Der für das Absetzen beziehungsweise die Senkbewegung des Hubwerks vorgegebene Schwellenwert kann dabei betragsmäßig dem für das Anheben beziehungsweise die Hubbewegung des Hubwerks vorgegebenen Schwellenwert entsprechen oder hiervon abweichen. Auch ist es grundsätzlich denkbar, dass beim Anheben und Absetzen beziehungsweise der entsprechenden Bewegung des Hubwerks verschiedene der oben beispielhaft genannten Belastungsindikatoren beziehungsweise entsprechend ermittelten Ist-Werte derselben herangezogen werden, beim Anheben also beispielsweise die Geschwindigkeit einer mittels des Hubwerks bewegten Komponente und beim Absetzen ein Lastwert.
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Es ist außerdem von besonderem Vorteil, dass der Elektromotor in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses zwischen verschiedenen Wicklungsschaltungen elektrisch umgeschaltet wird, um dadurch entweder das für die Senkbewegung des Hubwerks notwendige Drehmoment gemäß einer ersten Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie des Elektromotors bereitzustellen und hierfür eine erste Wicklungsschaltung des Elektromotors einzuschalten oder das für die Senkbewegung des Hubwerks notwendige Drehmoment gemäß einer zweiten Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie des Elektromotors bereitzustellen und hierfür eine zweite Wicklungsschaltung des Elektromotors einzuschalten.
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Hierbei kann vorgesehen sein, dass die erste Wicklungsschaltung beim Absetzen nur oder frühestens dann eingeschaltet werden kann und/oder eingeschaltet wird, wenn der Ist-Wert eine den vorgegebenen Schwellenwert berücksichtigende erste Bedingung erfüllt, und die zweite Wicklungsschaltung des Elektromotors durch entsprechendes Umschalten des Elektromotors beim Absetzen zumindest solange eingeschaltet ist, wie der Ist-Wert eine den vorgegebenen Schwellenwert berücksichtigende und von der ersten Bedingung abweichende zweite Bedingung erfüllt. Dementsprechend kann die Senkbewegung des Hubwerks zum Einschalten der ersten Wicklungsschaltung sofort unterbrochen werden, wenn die erste Bedingung (wieder) erfüllt ist oder (spätestens) nachdem die Last vollständig abgesetzt ist. Wenn keine Unterbrechung der Senkbewegung gewünscht ist, kann die Umschaltung auch unabhängig von ermittelten Ist-Werten erst dann erfolgen, wenn die Senkbewegung nach dem vollständigen Absetzen unterbrochen wird und die nächste Hubbewegung bevorsteht. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn nach dem vollständigen Absetzen der Last die Senkbewegung in jedem Fall ohne Unterbrechung andauern soll, um das Tragmittel weiter abzulassen und anschließend die Last vom Tragmittel zu trennen. Somit wird die erste Wicklungsschaltung nicht für die Senkbewegung genutzt, sondern erst wieder beim nächsten Hubvorgang beziehungsweise der nächsten Hubbewegung.
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Wenn beim Absetzen der für den Schwellenwert-Vergleich herangezogene Ist-Wert ein Lastwert und/oder eine Änderungsgeschwindigkeit und/oder Änderungsrate von Lastwerten ist, kann vorgesehen sein, dass die erste Bedingung erfüllt ist, wenn der Ist-Wert unter dem jeweils vorgegeben Schwellenwert liegt, und die zweite Bedingung erfüllt ist, wenn der Ist-Wert auf oder über dem Schwellenwert liegt. Wenn beim Absetzen der für den Schwellenwert-Vergleich herangezogene Ist-Wert eine Geschwindigkeit oder Beschleunigung einer mittels des Hubwerks bewegten Komponente ist, kann vorgesehen sein, dass die erste Bedingung erfüllt ist, wenn der Ist-Wert über dem jeweiligen Schwellenwert liegt und die zweite Bedingung erfüllt ist, wenn der Ist-Wert auf oder unter dem Schwellenwert liegt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass, falls der Ist-Wert (beispielsweise Lastwert) beim Absenken zunächst die zweite Bedingung erfüllt (Lastwert > vorgegebener Schwellenwert) und anschließend während des Absetzens die hiervon abweichende erste Bedingung erfüllt wird (Lastwert < vorgegebener Schwellenwert), der Elektromotor nicht sofort, sondern erst beim nächsten von der Bedienperson des Hubwerks herbeigeführten Stillstand des Hubwerks elektrisch umgeschaltet wird. Dies gilt analog auch dann, wenn ein anderer Belastungsindikatorwert herangezogen wird als ein Lastwert.
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In konstruktiv einfacher Weise ist vorgesehen, dass die erste Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie eine gegenüber der zweiten Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie schnellere Hub- und/oder Senkbewegung ermöglicht. Das Drehmoment ist hierbei bei der zweiten Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie höher als bei der ersten Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie.
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Mit anderen Worten ermöglicht der Elektromotor eine schnellere Hub- und/oder Senkbewegung und ein geringeres Drehmoment, sofern die erste Wicklungsschaltung eingeschaltet ist, und eine demgegenüber langsamere Hub- und/oder Senkbewegung und ein höheres Drehmoment, sofern die zweite Wicklungsschaltung eingeschaltet ist.
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Damit ist es auch möglich, dass ein Leerhub, das heißt ohne angeschlagene Last, insbesondere im Schwerlastbetrieb, mit einer schnelleren Hub- und/oder Senkbewegung erfolgt.
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Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass, vorzugsweise auf Veranlassung einer Steuerung, die Ermittlung des entsprechenden Ist-Werts automatisiert erfolgt und/oder der Vergleich des Ist-Werts mit dem vorgegebenen Schwellenwert automatisiert erfolgt und/oder die Hub- und/oder Senkbewegung beim Anheben und/oder Absetzen der Last automatisiert unterbrochen wird und/oder der Elektromotor automatisiert elektrisch, vorzugsweise zwischen verschiedenen Wicklungsschaltungen, umgeschaltet wird und/oder die Hub- und/oder Senkbewegung zum weiteren Anheben und/oder Absetzen der Last automatisiert fortgesetzt wird. Der jeweilige Schwellenwert für die Hubbewegung beziehungsweise die Senkbewegung ist dabei in der Steuerung hinterlegt.
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Alternativ kann die Ermittlung des Ist-Werts und/oder der Vergleich des Ist-Werts mit dem vorgegebenen Schwellenwert und/oder die Unterbrechung der Hub- und/oder Senkbewegung beim Anheben und/oder Absetzen der Last und/oder die elektrische Umschaltung des Elektromotors und/oder die Fortsetzung der Hub- und/oder Senkbewegung zum weiteren Anheben und/oder Absetzen der Last auch manuell, beispielsweise durch eine Eingabe der Bedienperson, erfolgen.
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Die Vorgabe des jeweiligen Schwellenwertes kann unter Berücksichtigung der Motordaten des Elektromotors erfolgen. Es ist auch denkbar, dass der jeweilige Schwellenwert durch die Steuerung ermittelt und dann vorgegeben wird.
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Vorteilhafter Weise erfolgen die Ermittlung des Ist-Werts und der Vergleich des Ist-Werts mit dem vorgegebenen Schwellenwert kontinuierlich während des Anhebens und/oder Absetzens der Last, vorzugsweise auch nach dem Anheben und vor dem Absetzen der Last, vorzugsweise während der gesamten Hub- und/oder Senkbewegung des Hubwerks.
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Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass eine Haltebremse des Hubwerks, vorzugsweise automatisiert, geschlossen wird, sobald die Hub- und/oder Senkbewegung unterbrochen ist, und geschlossen bleibt, während der Elektromotor elektrisch, vorzugsweise zwischen verschiedenen Wicklungsschaltungen, umgeschaltet wird. Es ist auch möglich, dass die Haltebremse erst wieder geöffnet wird, wenn die Hub- und/oder Senkbewegung fortgesetzt wird. Die Last wird dabei, vorzugsweise ausschließlich, mittels der Haltebremse gehalten, sodass der Elektromotor beim Umschaltvorgang entsprechend entlastet ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Last beim Anheben und/oder Absetzen gestützt und die Belastung des Hubwerks beziehungsweise Elektromotors hierdurch entsprechend verringert. Sofern die Last also beispielsweise auf dem Boden steht, wie dies beim Anheben und Absetzen der Fall ist, ist die auf den Elektromotor beziehungsweise das Hubwerk wirkende Lastkraft beziehungsweise Belastung durch eine dieser entgegenwirkenden Stützkraft geringer als eine Lastkraft beziehungsweise Belastung, die wirkt, wenn dieselbe Last frei am Tragmittel des Hubwerks hängt. Dies wirkt sich entsprechend auf den jeweils herangezogenen Belastungsindikator beziehungsweise dessen ermittelte(n) Ist-Wert(e) aus.
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Die Erfindung richtet sich ferner auf ein Hubwerk mit mindestens einem Elektromotor und einer Steuerung, welche ausgebildet und eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß einer der vorgenannten Ausführungsformen auszuführen.
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Besonders bevorzugt ist der beim erfindungsgemäßen Verfahren beziehungsweise Hubwerk eingesetzte Elektromotor ein wicklungsumschaltbarer Elektromotor. Es kommen also Elektromotoren zum Einsatz, welche in ihrer elektrischen Charakteristik veränderbar sind, wobei sie nach Bedarf unterschiedlich verschaltet werden können. Solche Motoren sind bereits bekannt und werden beispielsweise von den Lieferanten Leroy Somer oder Konesco angeboten.
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Jede Wicklungsschaltung des Elektromotors hat vorzugsweise eine spezifische Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie, die sich von der Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie einer anderen Wicklungsschaltung unterscheidet. Die elektrische Umschaltung zwischen den jeweiligen Wicklungsschaltungen erfolgt vorzugsweise mittels der Steuerung.
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Die Erfindung richtet sich ferner auf einen Kran, insbesondere Hafenkran, insbesondere Hafenmobilkran, mit einem Hubwerk gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen.
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Ein Hafenmobilkran ist aus der
WO 2011/098542 A1 bekannt. Des Weiteren sind bereits aus dem Firmenprospekt der Konecranes Global Corporation mit dem Titel „Diesel-Electric Model
4 Mobile Harbor Cranes“ sogenannte Hafenmobilkrane bekannt, mit denen Container oder Schüttgüter in Seehäfen oder Container-Terminals umgeschlagen werden. Ein derartiger Hafenmobilkran besteht im Wesentlichen aus einem Unterwagen, mit dem sich der Hafenmobilkran auf dem Land, beispielsweise einem Kai, oder auf einem Schwimmponton abstützt, und einem um eine vertikale Achse drehbar auf dem Unterwagen gelagerten Oberwagen. Der Unterwagen kann über Reifen auf dem Kai oder über Schienenräder auf Schienen verfahrbar sein. Während des Umschlagbetriebes kann der Unterwagen über Stützen abgestützt werden.
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Auf dem Oberwagen sind ein sich in Vertikalrichtung erstreckender Turm, ein Drehwerk für das Drehen des Oberwagens, ein Hubwerk für das Heben einer Last sowie ein Gegengewicht angeordnet. Des Weiteren ist ein Ausleger vorgesehen, der an einer vom Gegengewicht abgewandten Seite des Turms um eine horizontale Wippachse schwenkbar mit dem Oberwagen oder dem Turm verbunden sein kann. Zusätzlich ist der Ausleger über einen am Ausleger und am Oberwagen oder Turm angelenkten Wippzylinder aus seiner seitlich auskragenden Betriebsstellung in eine weniger weit auskragende oder aufrechte Ruhestellung verschwenkbar. Außerdem ist der Ausleger vorzugsweise als Fachwerkkonstruktion, beispielsweise in Form eines Gittermastes, ausgebildet. Je nach Ausgestaltung des Krans, können einzelne der vorgenannten Komponenten auch weggelassen oder anders miteinander verbunden sein, da für die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens das Vorhandensein eines Hubwerks ausreicht. Beispielsweise ist es denkbar, dass der Kran keinen Oberwagen aufweist und der Turm mit dem Ausleger über das Drehwerk auf dem Unterwagen gelagert und hierüber gemeinsam um eine vertikale Achse drehbar sind. Das Hubwerk und das Gegengewicht werden dann nicht vom Oberwagen getragen, sondern sind jeweils an einer anderen geeigneten Stelle des Krans, beispielsweise am Turm, angeordnet.
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Weitere Details der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung, in der
- 1 eine schematische Ansicht eines exemplarischen Hafenmobilkrans,
- 2 einen Schrittfolgeplan zum schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Anheben (Lastwert bleibt unter vorgegebenem Schwellenwert),
- 3 einen Schrittfolgeplan zum schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Anheben (Lastwert überschreitet vorgegebenen Schwellenwert),
- 4 einen Schrittfolgeplan zum schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Absetzen (Lastwert unterschreitet vorgegebenen Schwellenwert) mit Umschaltung nach dem Absetzen,
- 5 einen Schrittfolgeplan zum schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Absetzen (Lastwert unterschreitet vorgegebenen Schwellenwert) mit Umschaltung während des Absetzens,
- 6 ein Diagramm von Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinien des Elektromotors bei der ersten Wicklungsschaltung und
- 7 ein Diagramm von Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinien des Elektromotors bei der zweiten Wicklungsschaltung zeigt.
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Die 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Hafenmobilkrans 1 für den Umschlag von normierten Behältern, insbesondere von ISO-Containern, oder anderen Stückgütern zwischen Land und Wasser beziehungsweise umgekehrt beziehungsweise innerhalb von entsprechenden Umschlag-Terminals. Auch kann der Hafenmobilkran 1 mit einem Greifer zum Umschlag von Schüttgütern ausgerüstet werden.
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Der Hafenmobilkran 1 besteht im Wesentlichen aus einem Unterwagen 2 und einem optionalen Oberwagen 3 mit einem Turm 4 und einem Ausleger 5. In üblicher Weise wird der Hafenmobilkran 1 über seinen Unterwagen 2 auf dem Land, hier einem Kai 7, abgestützt. Über den Unterwagen 2 mit dem Fahrwerk 6, insbesondere einem Radreifenfahrwerk, ist der Hafenmobilkran 1 auf dem Kai 7 verfahrbar und wird während des Umschlagbetriebes über eine Abstützvorrichtung 8, insbesondere deren Stützen, auf diesem abgestützt. Auch ist es möglich, dass der Hafenmobilkran 1 auf Schienen verfahrbar oder stationär auf einem Schwimmponton befestigt wird.
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Auf dem Unterwagen 2 ist der optionale Oberwagen 3 gelagert, der von einem Drehwerk d um eine vertikale Drehachse D und insbesondere relativ zu dem Unterwagen 2 schwenkbar ist. Das Drehwerk d weist üblicher Weise einen Drehkranz im Eingriff mit einem Antriebszahnrad auf. Der Oberwagen 3 trägt auch ein Hubwerk h und im rückwärtigen Bereich ein Gegengewicht 9. Das Hubwerk h weist mindestens einen wicklungsumschaltbaren Elektromotor auf. Zudem umfasst der Hafenmobilkran 1 eine Steuerung, mittels derer das erfindungsgemäße Verfahren (siehe 2 bis 5) ausgeführt werden kann.
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Auch ist auf dem Oberwagen 3 der sich in Vertikalrichtung erstreckende Turm 4 abgestützt, an dessen Spitze beispielhaft ein Rollenkopf 10 mit Seilscheiben befestigt ist. Des Weiteren ist an dem Turm 4, etwa im Bereich seiner halben Länge und auf seiner vom Gegengewicht 9 abgewandten Seite, der Ausleger 5 angelenkt. Der Ausleger 5 ist um eine horizontale Wippachse W schwenkbar mit dem Turm 4 verbunden und zusätzlich über ein an dem Ausleger 5 und unten an dem Oberwagen 3 angelenktes Wippwerk w, das üblicher Weise als Hydraulikzylinder ausgebildet ist, aus seiner seitlich auskragenden Betriebsstellung in eine aufrechte Ruhestellung verschwenkbar. Außerdem ist der Ausleger 5 in üblicher Weise als Gittermast ausgebildet. An der dem Turm 4 abgewandten Spitze des Auslegers 5 sind weitere Seilscheiben drehbar gelagert, über die ausgehend von dem Hubwerk h Hubseile über den Rollenkopf 10 zu der anzuhebenden Last L geführt sind. Die vorgenannten Komponenten und deren Verbindung untereinander ist rein beispielhaft beschrieben und keine Voraussetzung für die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches lediglich das Vorhandensein des Hubwerks h erfordert und nicht auf den beispielhaft konkret beschriebenen Hafenmobilkran 1 beschränkt ist.
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Die 2 bis 5 zeigen jeweils beispielhaft einen Schrittfolgeplan zum schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Anheben (2 und 3) beziehungsweise Absenken (4 und 5) einer Last, wobei das Absenken beispielsweise nach einem vorherigen Anheben gemäß 2 oder 3 möglich ist, insbesondere im direkten Anschluss daran. Beispielhaft wird hier als Ist-Wert jeweils ein Lastwert ermittelt und als Belastungsindikatorwert im obigen Sinne herangezogen. Wie oben erwähnt, sind auch andere Belastungsindikatoren beziehungsweise Kennwerte denkbar, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Auch kann das erfindungsgemäße Verfahren selbstverständlich nicht nur durch den beispielhaft in 1 gezeigten Hafenmobilkran 1, sondern auch durch ein anders eingesetztes Hubwerk h mit mindestens einem Elektromotor und einer entsprechend ausgebildeten und eingerichteten Steuerung ausgeführt werden.
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Beim Ablauf des Verfahrens gemäß 2 bleibt der ermittelte Lastwert unter dem vorgegebenen Schwellenwert, so dass keine Unterbrechung der Hubbewegung und keine Umschaltung stattfinden. Die wesentlichen Schritte des Verfahrens sind dementsprechend die folgenden:
- Schritt I-A: Anheben der Last L, wobei das für die Hubbewegung notwendige Drehmoment gemäß einer ersten Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie (schnellere Hubbewegung) des Elektromotors bereitgestellt wird und hierfür eine erste Wicklungsschaltung des Elektromotors eingeschaltet ist;
- Schritt II-A: Automatisierte Ermittlung des Lastwertes beim Anheben der Last L;
- Schritt III-A: Automatisierter Vergleich des ermittelten Lastwertes mit einem vorgegebenen Schwellenwert (Ergebnis: Lastwert ist kleiner als der vorgegebene Schwellenwert); Schritt IV-A1: Automatisierte Fortsetzung der Hubbewegung zum weiteren Anheben der Last L, wobei das für die Hubbewegung notwendige Drehmoment weiterhin gemäß der ersten Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie des Elektromotors bereitgestellt wird und hierfür weiterhin die erste Wicklungsschaltung des Elektromotors eingeschaltet ist.
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Beim Ablauf des Verfahrens gemäß 3 überschreitet der ermittelte Lastwert den vorgegebenen Schwellenwert, so dass eine Umschaltung stattfindet, sowie insbesondere eine Unterbrechung der Hubbewegung vor der Umschaltung. Die wesentlichen Schritte des Verfahrens sind dementsprechend die folgenden:
- Schritt I-A: Anheben der Last L, wobei die für die Hubbewegung notwendige Leistung gemäß einer ersten Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie (schnellere Hubbewegung) des Elektromotors bereitgestellt wird und hierfür eine erste Wicklungsschaltung des Elektromotors eingeschaltet ist;
- Schritt II-A: Automatisierte Ermittlung des Lastwertes beim Anheben der Last L;
- Schritt III-A: Automatisierter Vergleich des ermittelten Lastwertes mit einem vorgegebenen Schwellenwert (Ergebnis: Lastwert ist größer als der vorgegebene Schwellenwert);
- Schritt IV-A2: Automatisierte Unterbrechung der Hubbewegung noch während des Anhebens der Last L;
- Schritt V-A2: Automatisiertes Schließen der Haltebremse des Hubwerks h
- Schritt VI-A2: Automatisierte elektrische Umschaltung des Elektromotors, wobei die zweite Wicklungsschaltung des Elektromotors eingeschaltet wird;
- Schritt VII-A2: Automatisiertes Öffnen der Haltebremse des Hubwerks h
- Schritt VIII-A2: Automatisierte Fortsetzung der Hubbewegung zum weiteren Anheben der Last L, wobei die für die Hubbewegung notwendige Leistung gemäß einer zweiten Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie (langsamere Hubbewegung) des Elektromotors bereitgestellt wird und hierfür die zweite Wicklungsschaltung des Elektromotors eingeschaltet ist.
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Beim Ablauf des Verfahrens gemäß 4 erfolgt die Umschaltung ohne Unterbrechung der Senkbewegung erst nach dem Absetzen, obwohl der ermittelte Lastwert den vorgegebenen Schwellenwert beim Absetzen unterschreitet. Die wesentlichen Schritte des Verfahrens gemäß 4, die sich an die Schritte gemäß 2 oder 3 anschließen können, sind dementsprechend die folgenden:
- Schritt I-B: Absetzen der Last L, wobei die für die Senkbewegung notwendige Leistung gemäß einer zweiten Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie (langsamere Senkbewegung) des Elektromotors bereitgestellt wird und hierfür eine zweite Wicklungsschaltung des Elektromotors eingeschaltet ist;
- Schritt II-B: Automatisierte Ermittlung des Lastwertes beim Absetzen der Last L;
- Schritt III-B: Automatisierter Vergleich des ermittelten Lastwertes mit einem vorgegebenen Schwellenwert (Ergebnis: Lastwert ist kleiner als der vorgegebene Schwellenwert);
- Schritt IV-B1: Automatisierte Fortsetzung der Senkbewegung zum weiteren Absetzen der Last L, wobei die für die Senkbewegung notwendige Leistung weiterhin gemäß der zweiten Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie (langsamere Senkbewegung) des Elektromotors bereitgestellt wird und hierfür weiterhin die zweite Wicklungsschaltung des Elektromotors eingeschaltet ist;
- Schritt V-B1: Automatisierte elektrische Umschaltung des Elektromotors nach dem Absetzen (aufgrund der Erfüllung der zuvor beschriebenen Bedingung(en)), wobei die erste Wicklungsschaltung des Elektromotors eingeschaltet wird.
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Beim Ablauf des Verfahrens gemäß 5 erfolgt die Umschaltung während des Absetzens beziehungsweise der hierbei erfolgenden Unterbrechung der Senkbewegung, nachdem der ermittelte Lastwert den vorgegebenen Schwellenwert beim Absetzen unterschritten hat. Die wesentlichen Schritte des Verfahrens gemäß 5, die sich an die Schritte gemäß 2 oder 3 anschließen können, sind dementsprechend die folgenden:
- Schritt I-B: Absetzen der Last L, wobei die für die Senkbewegung notwendige Leistung gemäß einer zweiten Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie (langsamere Senkbewegung) des Elektromotors bereitgestellt wird und hierfür eine zweite Wicklungsschaltung des Elektromotors eingeschaltet ist;
- Schritt II-B: Automatisierte Ermittlung des Lastwertes beim Absetzen der Last L;
- Schritt III-B: Automatisierter Vergleich des ermittelten Lastwertes mit einem vorgegebenen Schwellenwert (Ergebnis: Lastwert kleiner/gleich vorgegebener Schwellenwert);
- Schritt IV-B2: Automatisierte Unterbrechung der Senkbewegung noch während des Absetzens der Last L;
- Schritt V-B2: Automatisiertes Schließen der Haltebremse des Hubwerks h
- Schritt VI-B2: Automatisierte Elektrische Umschaltung des Elektromotors, wobei die erste Wicklungsschaltung des Elektromotors eingeschaltet wird;
- Schritt VII-B2: Automatisiertes Öffnen der Haltebremse des Hubwerks h
- Schritt VIII-B2: Automatisierte Fortsetzung der Senkbewegung zum weiteren Absetzen der Last L, wobei die für die Senkbewegung notwendige Leistung gemäß einer ersten Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie (schnellere Senkbewegung) des Elektromotors bereitgestellt wird und hierfür eine erste Wicklungsschaltung des Elektromotors eingeschaltet ist.
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Die 6 zeigt ein Diagramm von Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinien des Elektromotors bei der ersten Wicklungsschaltung, dem sogenannten seriellen Modus. Bei der ersten Wicklungsschaltung steht ein gegenüber der zweiten Wicklungsschaltung geringeres Drehmoment zur Verfügung. Die erste Wicklungsschaltung ermöglicht gegenüber der zweiten Wicklungsschaltung höhere Drehzahlen und somit eine schnellere Hub- und/oder Senkbewegung.
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In dem Diagramm sind exemplarisch drei Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinien dargestellt. Die oberste Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie, gekennzeichnet durch eine Raute, stellt das maximal nutzbare Drehmoment des Elektromotors dar. Die mittlere Drehzahl-Momenten-Kennlinie, gekennzeichnet durch ein Quadrat, stellt das durch die Last geforderte Drehmoment des Elektromotors dar. Die unterste Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie, gekennzeichnet durch ein x, stellt das Nenn-Drehmoment des Elektromotors dar.
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Elektromotor-typisch fällt auf jeder der Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinien nach einem Drehzahl-Bereich, der bei einer Drehzahl von 0.1/min anfängt und in welchem das höchste Drehmoment anliegt, das Drehmoment signifikant ab. Hieran lässt sich, vor allem im Vergleich mit dem in 7 dargestellten Diagramm, erkennen, weshalb bei Verwendung eines Elektromotors zum Heben einer Last ohne mechanisches Getriebe die Umschaltung zwischen den Wicklungsschaltungen erforderlich ist.
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Die 7 zeigt exemplarisch ein Diagramm von Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinien des Elektromotors bei der zweiten Wicklungsschaltung, dem sogenannten parallelen Modus. Bei der zweiten Wicklungsschaltung steht ein gegenüber der ersten Wicklungsschaltung höheres Drehmoment zur Verfügung. Die zweite Wicklungsschaltung lässt allerdings gegenüber der ersten Wicklungsschaltung geringere Drehzahlen und somit eine langsamere Hub- und/oder Senkbewegung zu.
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Im Übrigen gelten die Ausführungen zu 6 analog auch für das in 7 gezeigte Diagramm. Die anhand der 6 und 7 veranschaulichten Zusammenhänge gelten für das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig davon, ob es durch den beispielhaft in 1 gezeigten Hafenmobilkran 1 oder ein anders eingesetztes Hubwerk h mit mindestens einem Elektromotor und einer entsprechend ausgebildeten und eingerichteten Steuerung ausgeführt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hafenmobilkran
- 2
- Unterwagen
- 3
- Oberwagen
- 4
- Turm
- 5
- Ausleger
- 6
- Fahrwerk
- 7
- Kai
- 8
- Abstützvorrichtung
- 9
- Gegengewicht
- 10
- Rollenkopf
- L
- Last
- d
- Drehwerk
- D
- Drehachse
- w
- Wippwerk
- W
- Wippachse
- h
- Hubwerk
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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