DE102020120699A1 - Slewing jib crane with a camera and methods for reducing load sway during crane operation - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Auslegerdrehkran (1) mit einem Ausleger (5), der im Bereich seiner Auslegerspitze (5a) mindestens eine Umlenkrolle für mindestens ein Hubseil (11) aufweist, und einem Antrieb zum Schwenken des Auslegers (5) um eine horizontale Wippachse (W) und einem Antrieb zum Drehen des Auslegers (5) um eine vertikale Drehachse (D) und einem Antrieb zum Heben oder Senken eines an dem mindestens einen Hubseil (11) hängenden Elements (T; LAM; L) in Form eines Tragmittels (T) und/oder Lastaufnahmemittels (LAM) und/oder einer davon aufgenommenen Last (L) sowie einer Steuerung (15).Um den Auslegerdrehkran zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass im Bereich der Auslegerspitze (5a) eine Kamera (12) angeordnet ist, deren Erfassungsbereich auf das Element (T; LAM; L) gerichtet und deren Kameraachse (12a) im Wesentlichen parallel zu einer Gewichtskraftachse (200) ausgerichtet ist, wobei die Kamera (12) eingerichtet ist, eine laterale Ist-Position des Elements (T; LAM; L) zu erfassen, und die Steuerung (15) ausgebildet und eingerichtet ist, eine relative Verschiebung zwischen der lateralen Ist-Position und einer lateralen Soll-Position des Elements (T; LAM; L) zu ermitteln und auf Basis der relativen Verschiebung Steuerbefehle für mindestens einen der vorgenannten Antriebe zu bestimmen.Außerdem betritt die Erfindung ein Verfahren zur Reduzierung, vorzugsweise Beseitigung oder Vermeidung, von Pendelbewegungen im Betrieb eines Auslegerdrehkrans (1).The invention relates to a slewing jib crane (1) with a jib (5) which has at least one deflection pulley for at least one hoisting cable (11) in the area of its jib tip (5a), and a drive for pivoting the jib (5) about a horizontal luffing axis ( W) and a drive for rotating the jib (5) about a vertical axis of rotation (D) and a drive for raising or lowering an element (T; LAM; L) hanging on the at least one hoist rope (11) in the form of a suspension means (T ) and/or load lifting device (LAM) and/or a load (L) picked up by it and a control (15). In order to improve the jib slewing crane, it is proposed that a camera (12) be arranged in the area of the jib tip (5a), whose detection range is directed towards the element (T; LAM; L) and whose camera axis (12a) is aligned essentially parallel to a weight axis (200), the camera (12) being set up to capture a lateral actual position of the element (T; LAM;L) to record n, and the controller (15) is designed and set up, a relative displacement between the lateral actual position and a lateral target position of the element (T; LAM; L) and to determine control commands for at least one of the aforementioned drives on the basis of the relative displacement. The invention also relates to a method for reducing, preferably eliminating or avoiding, pendulum movements during operation of a slewing jib crane (1).
Description
Die Erfindung betrifft einen Auslegerdrehkran gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 8.The invention relates to a slewing jib crane according to the preamble of
Bedingt durch mechanische Eigenschaften des Hubseils, insbesondere dessen Flexibilität, und aufgrund von auf das hieran hängende Element, insbesondere Tragmittel und/oder das Lastaufnahmemittel und/oder die davon aufgenommene Last, wirkenden Kräften, beispielsweise Zentrifugal- oder Windkräften, sowie aufgrund von Schrägzug kann es zu einer relativen Verschiebung des jeweiligen Elements aus einer lateralen Soll-Position kommen. Dabei können unerwünschte Pendelbewegungen entstehen, insbesondere Lastpendelbewegungen. Um derartige Verschiebungen ermitteln und anschließend mit entsprechenden Regelungsstrategien der Antriebe die unerwünschten Pendelbewegungen zumindest reduzieren oder vermeiden zu können, muss eine laterale Ist-Position des Tragmittels und/oder Lastaufnahmemittels und/oder der Last bekannt sein.Due to the mechanical properties of the hoist rope, in particular its flexibility, and due to the forces acting on the element hanging from it, in particular the suspension element and/or the load handling device and/or the load carried by it, for example centrifugal or wind forces, as well as due to diagonal pull, it can come to a relative displacement of the respective element from a lateral target position. Undesirable pendulum movements can arise, in particular load pendulum movements. In order to be able to determine such displacements and then at least reduce or avoid the undesired pendulum movements with appropriate control strategies of the drives, a lateral actual position of the suspension element and/or load handling element and/or the load must be known.
Aus der
Aus der
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Auslegerdrehkran sowie ein Verfahren zu verbessern, mittels welchem auf einfache Weise eine Reduzierung, vorzugsweise Beseitigung oder Vermeidung, von Pendelbewegungen des Tragmittels und/oder Lastaufnahmemittels und/oder der Last im Kranbetrieb ermöglicht wird.Proceeding from this state of the art, the object of the present invention is to improve a slewing jib crane and a method by means of which it is possible in a simple manner to reduce, preferably eliminate or avoid pendulum movements of the support means and/or load-carrying means and/or the load during crane operation is made possible.
Diese Aufgabe wird durch einen Auslegerdrehkran mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung angegeben.This object is achieved by a slewing jib crane with the features of
Erfindungsgemäß wird ein Auslegerdrehkran mit einem Ausleger, der im Bereich seiner Auslegerspitze mindestens eine Umlenkrolle für mindestens ein Hubseil aufweist, und einem Antrieb zum Schwenken des Auslegers um eine horizontale Wippachse und einem Antrieb zum Drehen des Auslegers um eine vertikale Drehachse und einem Antrieb zum Heben oder Senken eines an dem mindestens einen Hubseil hängenden Elements in Form eines Tragmittels und/oder Lastaufnahmemittels und/oder einer davon aufgenommenen Last sowie einer Steuerung, dadurch verbessert, dass im Bereich der Auslegerspitze eine Kamera angeordnet ist, deren Erfassungsbereich auf das an dem mindestens einen Hubseil hängende Element gerichtet und deren Kameraachse im Wesentlichen parallel zu einer Gewichtskraftachse ausgerichtet ist, wobei die Kamera eingerichtet ist, eine laterale Ist-Position des Elements zu erfassen, und die Steuerung ausgebildet und eingerichtet ist, eine relative Verschiebung zwischen der lateralen Ist-Position und einer lateralen Soll-Position des Elements zu ermitteln und auf Basis der relativen Verschiebung Steuerbefehle für mindestens einen der vorgenannten Antriebe zu bestimmen, um die relative Verschiebung zu reduzieren, vorzugsweise vollständig zu beseitigen oder zu vermeiden.According to the invention, a slewing jib crane is provided with a jib which has at least one deflection pulley for at least one hoist rope in the area of its jib tip, and a drive for pivoting the jib about a horizontal luffing axis and a drive for rotating the jib about a vertical axis of rotation and a drive for lifting or Lowering an element hanging on the at least one hoist rope in the form of a suspension element and/or load suspension device and/or a load taken up by it and a control, improved in that a camera is arranged in the area of the boom tip, the detection range of which is limited to that on the at least one hoist rope directed hanging element and whose camera axis is aligned essentially parallel to a weight axis, wherein the camera is set up to detect a lateral actual position of the element, and the controller is designed and set up, a relative displacement between the lateral actual position and to determine a lateral target position of the element and, based on the relative displacement, to determine control commands for at least one of the aforementioned drives in order to reduce, preferably completely eliminate or avoid the relative displacement.
Unter Tragmittel wird im Rahmen der Erfindung eine fest mit dem Kran verbundene Komponente verstanden, die zwischen dem Hubseil und einem Lastaufnahmemittel oder zwischen dem Hubseil und einer unmittelbar und direkt mit dem Tragmittel verbundenen Last angeordnet ist. Das Tragmittel kann beispielsweise einen Lasthaken, eine Unterflasche und/oder eine Hakentraverse umfassen, wobei das entsprechende Tragmittel dann jeweils für einen dauerhaften Betrieb, auch für unterschiedliche Arten und Formen von Lastaufnahmemitteln und/oder Lasten, mit dem Kran verbunden ist und bleibt. Demgegenüber ist das, vorzugsweise zur unmittelbaren und direkten Aufnahme der Last vorgesehene, Lastaufnahmemittel während des Betriebs je nach Art und Form der umzuschlagenden Lasten wechselbar, beispielsweise von einem auch als Spreader bezeichneten Containergeschirr zum Umschlagen von Containern zu einem Greifer für den Umschlag von Schüttgut oder auch zwischen unterschiedlichen Größen derselben Lastaufnahmemittelart, beispielsweise verschiedene Greifer für unterschiedliche Schüttgüter.Within the scope of the invention, suspension means is understood to mean a component which is firmly connected to the crane and which is arranged between the hoisting cable and a load handling device or between the hoisting cable and a load which is connected directly and directly to the suspension means. The suspension means can, for example, comprise a load hook, a bottom block and/or a hook crossbeam, with the corresponding suspension means then being and remaining connected to the crane for permanent operation, even for different types and shapes of load handling devices and/or loads. On the other hand, the load-carrying means, which is preferably intended for immediate and direct pick-up of the load, can be changed during operation depending on the type and shape of the loads to be handled, for example from a container spreader for handling containers to a gripper for handling bulk goods or else between different sizes of the same type of load handling device, for example different grippers for different bulk goods.
Unter Steuerbefehle bestimmen wird im Rahmen der Erfindung verstanden, dass Steuerbefehle hinsichtlich ihrer Art, beispielsweise Wippen oder Drehen, und hinsichtlich ihrer Größe, beispielsweise für eine Dauer von zehn Sekunden oder um einen Winkel von 10°, festgelegt werden. Das Festlegen der Steuerbefehle kann ein Erzeugen oder Generieren der Steuerbefehle umfassen. Die Steuerbefehle werden anschließend an den jeweiligen Antrieb gesendet.Determining control commands is understood within the scope of the invention to mean that control commands are defined in terms of their type, for example rocking or turning, and in terms of their size, for example for a duration of ten seconds or by an angle of 10°. Defining the control commands can include creating or generating the control commands. The control commands are then sent to the respective drive.
Mit anderen Worten ist mittels der erfindungsgemäß angeordneten und eingerichteten Kamera beispielsweise die laterale Ist-Position des Tragmittels und/oder des Lastaufnahmemittels und/oder der aufgenommenen Last als am mindestens einen Hubseil hängendes Element optisch erfassbar. Die laterale Ist-Position des jeweiligen Elements ist insbesondere anhand mindestens einer, insbesondere äußeren, Kontur des Elements und/oder im Rahmen des unten genannten Systems anhand mindestens einer von der Kamera erfassbaren Zielmarkierung an dem Element erfassbar. In diesem Zusammenhang können in der Steuerung auch typische Konturen des für die Ermittlung der relativen Verschiebung betrachteten Elements hinterlegt sein, die dann mit Kameradaten, insbesondere Kamerabildern, abgeglichen werden können, um die laterale Ist-Position des Elements zu erfassen.In other words, the camera arranged and set up according to the invention can be used to optically record, for example, the lateral actual position of the suspension element and/or the load handling element and/or the load picked up as an element hanging on at least one hoist rope. The lateral actual position of the respective element can be detected in particular using at least one, in particular outer, contour of the element and/or, within the framework of the system mentioned below, using at least one target marking on the element that can be detected by the camera. In this context, typical contours of the element considered for determining the relative displacement can also be stored in the controller, which can then be compared with camera data, in particular camera images, in order to record the actual lateral position of the element.
Die Steuerung ermittelt, insbesondere mithilfe einer geeigneten Auswertesoftware, eine Abweichung der lateralen Ist-Position von einer lateralen Soll-Position des Elements. Dies kann insbesondere anhand einer Abweichung der von der Kamera erfassten Ist-Position der mindestens einen Zielmarkierung und/oder Kontur von einer Soll-Position der mindestens einen Zielmarkierung und/oder Kontur erfolgen.The controller determines, in particular with the help of suitable evaluation software, a deviation of the lateral actual position from a lateral target position of the element. This can be done in particular based on a deviation of the actual position of the at least one target marking and/or contour recorded by the camera from a target position of the at least one target marking and/or contour.
Es ist auch denkbar, dass mittels der erfassten Konturen ein Schwerpunkt des für die Ermittlung der relativen Verschiebung betrachteten Elements ermittelbar ist und der Schwerpunkt für eine Ermittlung der relativen Verschiebung zwischen der lateralen Ist-Position und einer lateralen Soll-Position des Elements verwendet wird.It is also conceivable that a center of gravity of the element considered for determining the relative displacement can be determined using the detected contours and the center of gravity is used for determining the relative displacement between the lateral actual position and a lateral target position of the element.
Die laterale Soll-Position ist vorgegeben und insbesondere frei wählbar. Vorzugsweise liegt ein Schwerpunkt des betrachteten Elements, insbesondere Tragmittels und/oder Lastaufnahmemittels und/oder Last, in der lateralen Soll-Position auf einer virtuellen Soll-Linie, welche in Richtung der Gewichtskraftachse zeigt und dabei durch den Ablaufpunkt des Hubseils von der Umlenkrolle oder bei mehreren Hubseilen und Umlenkrollen sowie entsprechenden Ablaufpunkten durch einen Mittelpunkt einer von allen Ablaufpunkten gebildeten Linie verläuft.The lateral target position is predetermined and, in particular, freely selectable. A center of gravity of the element under consideration, in particular the suspension element and/or load handling device and/or load, preferably lies in the lateral target position on a virtual target line which points in the direction of the weight axis and thereby through the run-off point of the hoist rope from the deflection pulley or at several hoisting ropes and deflection pulleys and corresponding drainage points through a center point of a line formed by all drainage points.
Anhand der relativen Verschiebung des für deren Ermittlung betrachteten Elements werden mittels der Steuerung Steuerbefehle für mindestens einen der Antriebe bestimmt, um eine Dämpfung oder Vermeidung von Pendelbewegungen des Elements, also insbesondere des Tragmittels und/oder Lastaufnahmemittels und/oder der Last, zu erreichen. Eine Vermeidung von Pendelbewegungen ist insbesondere durch eine Erfassung von (unerwünschtem) Schrägzug einer noch nicht angehobenen Last möglich, wobei die Steuerung Steuerbefehle für mindestens einen der Antriebe bestimmen kann, bevor Pendelbewegungen auftreten.Based on the relative displacement of the element considered for its determination, the controller determines control commands for at least one of the drives in order to dampen or avoid pendulum movements of the element, i.e. in particular the suspension element and/or load handling element and/or the load. It is possible in particular to avoid oscillating movements by detecting (undesirable) diagonal pull from a load that has not yet been lifted, with the controller being able to determine control commands for at least one of the drives before oscillating movements occur.
Die Kamera ist vorzugsweise eingerichtet, zusätzlich zur lateralen Verschiebung auch eine rotatorische Verschiebung beziehungsweise Verdrehung des Elements zu erfassen. Auf Basis einer solchen Verschiebung ist insbesondere eine Winkellage des Elements, insbesondere der Last, ermittelbar, welche insbesondere bei einer Handhabung des Elements, insbesondere der Last, berücksichtigt werden kann.The camera is preferably set up to also detect a rotational displacement or rotation of the element in addition to the lateral displacement. On the basis of such a displacement, in particular an angular position of the element, in particular of the load, can be determined, which can be taken into account in particular when handling the element, in particular the load.
Mit dem erfindungsgemäßen Auslegerdrehkran kann in vorteilhafter Weise ohne zusätzliche Sensorik am Hubseil oder Tragmittel die laterale Ist-Position des entsprechenden Elements ermittelt werden. Die Kamera ist in einem Bereich des Auslegers angeordnet, in dem geringe Kräfte wirken. Mechanische Verbindungen mit dem Hubseil oder dem Tragmittel oder einem anderen am Hubseil hängenden Element sind nicht erforderlich. Eine Signalübertragung von der Kamera zu der Steuerung kann daher in besonders einfacher Weise über eine übertragungssichere Kabelverbindung realisiert werden. Aber auch eine drahtlose Signalübertragung ist vorteilhaft möglich, da durch die Anordnung der Kamera an der Auslegerspitze keine Beeinträchtigung des direkten Signalwegs, beispielsweise durch Bewegungen des mindestens einen Hubseils und daran hängenden Elementen, zu befürchten sind.With the slewing jib crane according to the invention, the lateral actual position of the corresponding element can be determined in an advantageous manner without additional sensors on the hoist cable or suspension means. The camera is located in an area of the jib where low forces act. Mechanical connections with the hoist rope or the suspension means or another element hanging on the hoist rope are not required. Signal transmission from the camera to the controller can therefore be implemented in a particularly simple manner via a transmission-safe cable connection. However, wireless signal transmission is also advantageously possible, since the arrangement of the camera on the boom tip means that there is no risk of the direct signal path being impaired, for example by movements of the at least one hoisting cable and elements hanging from it.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Kamera um eine erste Lagerachse, welche senkrecht zur Kameraachse angeordnet ist, und/oder um eine zweite Lagerachse, welche senkrecht zur Kameraachse und zur ersten Lagerachse angeordnet ist und vorzugsweise die erste Lagerachse schneidet, gelenkig gelagert ist, um eine Ausrichtung der Kameraachse zu ermöglichen.It is advantageously provided that the camera is articulated about a first bearing axis, which is arranged perpendicular to the camera axis, and/or about a second bearing axis, which is arranged perpendicular to the camera axis and to the first bearing axis and preferably intersects the first bearing axis, about a Allow alignment of the camera axis.
Eine Drehbarkeit der Kamera um die erste Lagerachse dient insbesondere einem Ausgleich von Schwenk-Bewegungen des Auslegers, also bei Veränderung der Ausladung des Auslegers.A rotatability of the camera about the first bearing axis is used in particular to compensate for pivoting movements of the boom, ie when changing the radius of the boom.
Je Lagerachse kann ein Drehgelenk vorgesehen sein, welches eine Drehbewegung der Kamera um die jeweilige Lagerachse, insbesondere in zwei Drehrichtungen, ermöglicht. Es ist also denkbar, dass zwei Drehgelenke vorgesehen sind, wobei jedes der Drehgelenke eine Drehbewegung der Kamera um eine der Lagerachsen ermöglicht. Vorzugsweise ist ein einziges Drehgelenk vorgesehen, welches Drehbewegungen der Kamera um die erste und zweite Lagerachse ermöglicht. Eine Überlagerung der Drehbewegungen um die erste und zweite Lagerachse ist möglich.A rotary joint can be provided for each bearing axis, which enables the camera to rotate about the respective bearing axis, in particular in two directions of rotation. It is therefore conceivable that two rotary joints are provided, with each of the rotary joints enabling the camera to rotate about one of the bearing axes. A single swivel joint is preferably provided, which enables rotary movements of the camera about the first and second bearing axis. A superimposition of the rotational movements about the first and second bearing axis is possible.
Auch ist ein Kugelgelenk zur Lagerung der Kamera an dem Ausleger denkbar, jedoch sind Bewegungen, welche nicht um die erste oder zweite Achse erfolgen, unerwünscht und daher vorzugsweise unterbunden, beispielsweise durch eine entsprechende Führung.A ball joint for mounting the camera on the boom is also conceivable, but movements that do not occur around the first or second axis are undesirable and therefore preferably prevented, for example by a corresponding guide.
Hierdurch ist es möglich, die Kameraachse auch bei Schwenk- und/oder Dreh-Bewegungen des Auslegers im Wesentlichen parallel zu der Gewichtskraftachse auszurichten, um eine möglichst genaue Erfassung der lateralen Ist-Position und damit eine möglichst genaue Ermittlung der relativen Verschiebung zwischen der lateralen Ist-Position und der lateralen Soll-Position sicherzustellen.This makes it possible to align the camera axis essentially parallel to the weight force axis, even during pivoting and/or rotating movements of the boom, in order to record the actual lateral position as precisely as possible and thus determine the relative displacement between the actual lateral position as precisely as possible - Position and the lateral target position.
In konstruktiv einfacher Weise ist ein Schwerpunkt der Kamera derart zu der/den Lagerachse(n) beabstandet angeordnet, dass sich eine pendelartige Aufhängung der Kamera ergibt, bei der die Ausrichtung der Kameraachse selbsttätig durch ihr Eigengewicht erfolgt. Hierdurch wird passiv, das heißt ohne weitere Hilfsmittel, erreicht, dass die Kameraachse in einer Gleichgewichtslage der Kamera im Wesentlichen parallel zur Gewichtskraftachse ausgerichtet ist.In a structurally simple manner, a focal point of the camera is arranged at a distance from the bearing axis(s) in such a way that the camera is suspended like a pendulum, with the camera axis being aligned automatically by its own weight. This passively, that is to say without further aids, achieves the situation in which the camera axis is aligned essentially parallel to the weight axis when the camera is in an equilibrium position.
Vorteilhaft ist eine Bewegung der Kamera mittels eines Dämpfers dämpfbar und der Dämpfer vorzugsweise als Torsionsdämpfer ausgebildet.Movement of the camera can advantageously be dampened by means of a damper, and the damper is preferably designed as a torsion damper.
Vorzugsweise ist für jede Lagerachse ein Dämpfer vorgesehen, sodass Drehbewegungen um die jeweilige Lagerachse dämpfbar sind. Der Dämpfer ist insbesondere ausschließlich einer einzigen Lagerachse zugeordnet. Es ist jedoch auch möglich, dass ein Dämpfer mehreren Lagerachsen zugeordnet ist.A damper is preferably provided for each bearing axis, so that rotational movements about the respective bearing axis can be damped. In particular, the damper is assigned exclusively to a single bearing axis. However, it is also possible for a damper to be assigned to several bearing axes.
Der Dämpfer ist zwischen der Kamera und dem Ausleger angeordnet. Der Dämpfer kann mit dem jeweiligen Drehgelenk eine bauliche Einheit bilden oder unabhängig von dem jeweiligen Drehgelenk angeordnet sein.The damper is located between the camera and the boom. The damper can form a structural unit with the respective swivel joint or can be arranged independently of the respective swivel joint.
Der beispielsweise als Torsionsdämpfer ausgebildete Dämpfer ist jeweils einer einzigen Lagerachse zugeordnet, um die jeweilige Lagerachse angeordnet und bildet mit dem Drehgelenk vorzugsweise eine bauliche Einheit.The damper, designed for example as a torsion damper, is assigned to a single bearing axis, is arranged around the respective bearing axis and preferably forms a structural unit with the rotary joint.
Der Dämpfer, insbesondere Torsionsdämpfer, kann beispielsweise als Öldämpfer ausgebildet sein. Selbstverständlich können auch andere Dämpferarten eingesetzt werden.The damper, in particular a torsion damper, can be designed as an oil damper, for example. Of course, other types of dampers can also be used.
Mittels des Dämpfers wird eine im Wesentlichen parallele Ausrichtung der Kameraachse zur Gewichtskraftachse auch bei dynamischen Bewegungen und/oder Schwingungen des Auslegers ermöglicht.By means of the damper, an essentially parallel alignment of the camera axis to the weight force axis is made possible, even in the case of dynamic movements and/or vibrations of the boom.
Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass mittels eines an der Kamera angeordneten Winkelsensors eine Winkelabweichung der Kameraachse von der Gewichtskraftachse erfassbar ist und mittels der Steuerung auf Basis der Winkelabweichung die mittels der Kamera erfasste laterale Ist-Position des Elements, vorzugsweise rechnerisch, korrigiert wird.It is particularly advantageous for an angle sensor arranged on the camera to be able to detect an angular deviation of the camera axis from the weight axis, and for the control to correct the actual lateral position of the element detected by the camera, preferably mathematically, based on the angular deviation.
Mit anderen Worten wird die durch den Winkelsensor erfasste, insbesondere gemessene, Winkelabweichung der Kameraachse von der Gewichtskraftachse dazu verwendet, die von der Kamera erfasste laterale Ist-Position des Tragmittels, welche aufgrund der Winkelabweichung fehlerhaft ist, zu korrigieren. Mittels der Steuerung, insbesondere mittels der Auswertesoftware, kann die Winkelabweichung bei der Ermittlung der relativen Verschiebung entsprechend berücksichtigt werden.In other words, the angular deviation of the camera axis from the weight force axis detected, in particular measured, by the angle sensor is used to correct the actual lateral position of the suspension element detected by the camera, which is incorrect due to the angular deviation. By means of the controller, in particular by means of the evaluation software, the angular deviation can be taken into account when determining the relative displacement.
Der Winkelsensor erfasst die Winkelabweichung vorzugsweise in allen, beispielsweise vier, möglichen Drehrichtungen der Kamera. Es ist auch denkbar, dass der Winkelsensor die Winkelabweichung in nur einer, zwei oder drei Drehrichtungen erfasst. Außerdem kann bei einer Ausführungsform mit nur einer Lagerachse der Kamera vorgesehen sein, dass der Winkelsensor Winkelabweichungen quer, vorzugsweise senkrecht, zu den möglichen Drehrichtungen der Kamera erfasst, die beispielsweise aufgrund von elastischen Verformungen des Auslegers bei dessen Dreh-Bewegungen auftreten können.The angle sensor preferably detects the angle deviation in all, for example four, possible directions of rotation of the camera. It is also conceivable that the angle sensor detects the angular deviation in only one, two or three directions of rotation. In addition, in an embodiment with only one bearing axis of the camera, it can be provided that the angle sensor detects angular deviations transversely, preferably perpendicularly, to the possible directions of rotation of the camera, which can occur, for example, due to elastic deformations of the boom during its rotational movements.
Eine solche Winkelabweichung kann beispielsweise eine durch Schwingungen und/oder Pendelbewegung der Kamera erzeugte dynamische Winkelabweichung sein. Auch eine statische Winkelabweichung aufgrund von Reibung in oder an dem Drehgelenk und/oder Dämpfer ist möglich.Such an angular deviation can be, for example, a dynamic angular deviation generated by vibrations and/or a pendulum movement of the camera. A static angle deviation due to friction in or on the swivel joint and/or damper is also possible.
Durch eine Kenntnis der Winkelabweichung ist eine Erzielung einer hohen Genauigkeit bei der Ermittlung der Ist-Position des für die Ermittlung der relativen Verschiebung betrachteten Elements möglich. Eine Winkelabweichung würde als eine relative Verschiebung zwischen der lateralen Ist-Position und der lateralen Soll-Position interpretiert, sodass fehlerbehaftete Steuerbefehle bestimmt würden.Knowing the angular deviation makes it possible to achieve a high degree of accuracy when determining the actual position of the element considered for determining the relative displacement. An angular deviation would be interpreted as a relative displacement between the actual lateral position and the desired lateral position, so that erroneous control commands would be determined.
Vorteilhafter Weise ist der Auslegerdrehkran als Hafenkran, insbesondere Hafenmobilkran ausgebildet. Ein solcher Kran ist aus der
Auf dem Oberwagen sind ein sich in Vertikalrichtung erstreckender Turm, ein Drehwerk für das Drehen eines Auslegers und/oder Oberwagens um die Drehachse, ein Hubwerk für das Auf- und Abwickeln eines Hubseils zum Heben beziehungsweise Senken des daran hängenden Elements in Form eines Tragmittels und/oder Lastaufnahmemittels und/oder einer davon aufgenommenen Last angeordnet. Auch ein Gegengewicht ist vorzugsweise auf dem Oberwagen angeordnet. Der Ausleger kann an einer vom Gegengewicht abgewandten Seite des Turms um eine horizontale Wippachse schwenkbar mit dem Oberwagen oder dem Turm verbunden sein. 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 andere Betriebs- oder 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 im Rahmen der Erfindung das Vorhandensein eines um die Wippachse schwenkbaren und um die Drehachse drehbaren Auslegers an einem entsprechenden Auslegerdrehkran 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 die vertikale Drehachse 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.On the superstructure are a vertically extending tower, a slewing gear for rotating a boom and/or superstructure around the axis of rotation, a hoist for winding and unwinding a hoist rope for lifting or lowering the element hanging thereon in the form of a suspension element and/or or load handling equipment and/or a load picked up by it. A counterweight is also preferably arranged on the superstructure. The boom can be connected to the superstructure or the tower on a side of the tower facing away from the counterweight so that it can pivot about a horizontal luffing axis. In addition, the jib can be pivoted via a luffing cylinder articulated on the jib and on the superstructure or tower from its laterally cantilevered operating position into a less cantilevered or upright other operating or rest position. In addition, the boom is preferably designed as a framework construction, for example in the form of a lattice mast. Depending on the design of the crane, some of the aforementioned components can also be left out or connected to one another in a different way, since the presence of a jib on a corresponding slewing jib crane that can be pivoted about the luffing axis and rotated about the axis of rotation is sufficient. For example, it is conceivable that the crane does not have an upper carriage and the tower with the boom is mounted on the undercarriage via the slewing gear and can be rotated together about the vertical axis of rotation. The hoist and the counterweight are then not carried by the superstructure, but are each located at another suitable location on the crane, for example on the tower.
Die Reduzierung der relativen Verschiebung lässt sich weiter verbessern, indem ein System mit einem Auslegerdrehkran gemäß der Erfindung und mindestens einer an dem Element, insbesondere Tragmittel und/oder Lastaufnahmemittel und/oder einer davon aufgenommenen Last, angeordneten Zielmarkierung zur Erfassung der lateralen Ist-Position des Elements gebildet wird. Dies ermöglicht eine besonders zuverlässige Erfassung der lateralen Ist-Position des hierfür betrachteten Elements.The reduction in the relative displacement can be further improved by using a system with a slewing jib crane according to the invention and at least one target marking arranged on the element, in particular support means and/or load handling means and/or a load carried by them, for detecting the lateral actual position of the Elements is formed. This enables a particularly reliable detection of the lateral actual position of the element considered for this purpose.
Die Erfindung richtet sich ferner auf ein Verfahren zur Reduzierung, vorzugsweise Beseitigung oder Vermeidung, von Pendelbewegungen eines an mindestens einem Hubseil eines Auslegerdrehkrans hängenden Elements in Form eines Tragmittels und/oder Lastaufnahmemittels und/oder einer davon aufgenommenen Last, wobei das mindestens eine Hubseil an einem Ausleger des Auslegerdrehkrans im Bereich seiner Auslegerspitze umgelenkt ist, wobei mittels einer im Bereich der Auslegerspitze angeordneten Kamera eine laterale Ist-Position des Elements erfasst wird und mittels einer Steuerung eine relative Verschiebung zwischen der lateralen Ist-Position und einer lateralen Soll-Position des Elements ermittelt wird und auf Basis der relativen Verschiebung Steuerbefehle für einen Antrieb zum Schwenken des Auslegers um eine horizontale Wippachse und/oder einen Antrieb zum Drehen des Auslegers um eine vertikale Drehachse und/oder einen Antrieb zum Heben oder Senken des Elements bestimmt und vorzugsweise an den jeweiligen Antrieb gesendet werden, um die relative Verschiebung zu reduzieren, vorzugsweise vollständig zu beseitigen oder zu vermeiden.The invention is also directed to a method for reducing, preferably eliminating or avoiding, pendulum movements of an element hanging on at least one hoist rope of a jib slewing crane in the form of a suspension element and/or load handling device and/or a load carried by it, with the at least one hoist rope being attached to a The jib of the jib slewing crane is deflected in the area of its jib tip, with a camera arranged in the area of the jib tip detecting a lateral actual position of the element and using a controller to determine a relative displacement between the lateral actual position and a lateral target position of the element is determined and on the basis of the relative displacement control commands for a drive to pivot the boom about a horizontal luffing axis and/or a drive to rotate the boom about a vertical axis of rotation and/or a drive to raise or lower the element and preferably to the respective drive are sent to reduce the relative displacement, preferably eliminate or avoid it completely.
In vorteilhafter Weise kann vorgesehen sein, dass die laterale Ist-Position anhand mindestens einer Zielmarkierung an dem Element oder anhand mindestens einer Kontur des Elements erfasst wird und/oder mittels eines Winkelsensors eine Winkelabweichung einer Kameraachse von einer Gewichtskraftachse erfasst wird und auf Basis der Winkelabweichung eine, vorzugsweise rechnerische, Korrektur der von der Kamera erfassten lateralen Ist-Position erfolgt und anschließend die relative Verschiebung zwischen der korrigierten lateralen Ist-Position und der lateralen Soll-Position des Elements ermittelt wird.Provision can advantageously be made for the lateral actual position to be detected using at least one target marking on the element or using at least one contour of the element and/or using an angle sensor to detect an angular deviation of a camera axis from a weight axis and, based on the angular deviation, a The lateral actual position detected by the camera is corrected, preferably by calculation, and the relative displacement between the corrected lateral actual position and the lateral target position of the element is then determined.
Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass mittels der Kamera und anhand der mindestens einen Zielmarkierung an dem Element oder anhand der mindestens einen Kontur des Elements sowie mittels der Steuerung ein Abstand zwischen dem Element und der Auslegerspitze ermittelt wird, um eine freie Länge des Hubseils zu ermitteln und in die Bestimmung der Steuerbefehle für den Antrieb zum Schwenken des Auslegers um die horizontale Wippachse und/oder den Antrieb zum Drehen des Auslegers um die vertikale Drehachse und/oder den Antrieb zum Heben oder Senken des Elements einzubeziehen.It is particularly advantageous for a distance between the element and the boom tip to be determined using the camera and using the at least one target marking on the element or using the at least one contour of the element and using the controller in order to determine a free length of the hoist rope and to be included in the determination of the control commands for the drive for pivoting the jib about the horizontal luffing axis and/or the drive for rotating the jib about the vertical axis of rotation and/or the drive for raising or lowering the element.
Die Größe der mindestens einen Zielmarkierung und/oder der mindestens einen Kontur ist hierbei bekannt, sodass mittels einer von der Kamera erfassten Zielmarkierung und/oder Kontur ein Abstand zwischen der Zielmarkierung und/oder Kontur und der Kamera und hieraus ein Abstand zwischen dem Element und der Auslegerspitze ermittelbar sind. Anschließend kann die auch als freie Pendellänge bezeichnete freie Länge des Hubseils ermittelt, insbesondere berechnet, werden.The size of the at least one target marking and/or the at least one contour is known here, so that a distance between the target marking and/or contour and the camera and from this a distance between the element and the Detect boom tip are cash. The free length of the hoist rope, also referred to as the free pendulum length, can then be determined, in particular calculated.
Weitere Details der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung, in der
-
1 eine schematische Ansicht eines Auslegerdrehkrans und -
2 eine schematische Ansicht des Auslegerdrehkrans mit einer an seiner Auslegerspitze angeordneten Kamera
zeigt.Further details of the invention result from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawing
-
1 a schematic view of a slewing jib crane and -
2 a schematic view of the jib slewing crane with a camera arranged on its jib tip
indicates.
Die
Der Auslegerdrehkran 1 umfasst im Wesentlichen einen Unterwagen 2 und einen optionalen Oberwagen 3 mit einem Turm 4 und einem Ausleger 5. In üblicher Weise wird der Auslegerdrehkran 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 Auslegerdrehkran 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 Auslegerdrehkran 1 auf Schienen verfahrbar oder stationär auf einem Schwimmponton befestigt wird.The
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.The optional
Auch ist auf dem Oberwagen 3 der sich in Vertikalrichtung erstreckende Turm 4 abgestützt, an dessen Spitze ein Rollenkopf 10 mit Seilscheiben befestigt ist. Des Weiteren ist an dem Turm 4, etwa im Bereich seiner halben Länge und auf der dem 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 einer dem Turm 4 abgewandten Auslegerspitze 5a des Auslegers 5 ist eine oder sind mehrere Umlenkrolle(n) drehbar gelagert, über die ausgehend von dem Hubwerk h ein oder mehrere Hubseile 11 über den Rollenkopf 10 zu dem an dem/den Hubseil(en) 11 angehängten Tragmittel T geführt sind. Die vorgenannten Komponenten und deren Verbindung untereinander sind rein beispielhaft beschrieben und keine Voraussetzung für die Realisierung der Erfindung, welche nicht auf den beispielhaft konkret beschriebenen Hafenmobilkran beschränkt ist.Also supported on the
An einer Auslegerspitze 5a des Auslegers 5 ist eine Kamera 12 (siehe
Die
Der Erfassungsbereich der im Bereich der Auslegerspitze 5a angeordneten Kamera 12 ist auf das an dem mindestens einen Hubseil 11 hängende Tragmittel T gerichtet. Eine Kameraachse 12a der Kamera 12 ist dabei im Wesentlichen parallel zu einer Gewichtskraftachse 200 ausgerichtet. Die Kamera 12 ist eingerichtet, eine laterale Ist-Position des Tragmittels T, beispielsweise anhand mindestens einer, insbesondere äußeren, Kontur des Tragmittels T und/oder anhand mindestens einer von der Kamera 12 erfassbaren Zielmarkierung an dem Tragmittel T, optisch zu erfassen. Die Ist-Position des Tragmittels T wird anschließend mittels einer Signalverbindung 16 an die Steuerung 15 gesendet.The detection area of the
Die Anordnung der Steuerung 15 am Auslegerdrehkran 1 ist frei wählbar. Die in
Die Kamera 12 ist um eine erste Lagerachse 14.1 gelenkig gelagert, wobei die erste Lagerachse 14.1 senkrecht zur Kameraachse 12a angeordnet ist, in der vorliegenden Darstellung von
Mittels eines an der Kamera 12 angeordneten Winkelsensors 13 ist eine Winkelabweichung 100 der Kameraachse 12a von der Gewichtskraftachse 200 erfassbar. Der Winkelsensor 13 erfasst die Winkelabweichung 100 in allen möglichen, vorliegend vier, Drehrichtungen der Kamera 12. Eine solche Winkelabweichung 100 kann beispielsweise eine durch Schwingungen und/oder Pendelbewegung der Kamera 12 erzeugte dynamische Winkelabweichung 100 sein. Auch eine statische Winkelabweichung 100 aufgrund von Reibung in oder an dem jeweiligen Drehgelenk und/oder Dämpfer ist möglich. Die Winkelabweichung 100 wird mittels einer Signalverbindung 16 an die Steuerung 15 gesendet, wobei es sich um die Signalverbindung 16 für die Kamera 12 zum Übertragen der erfassten Ist-Position des Tragmittels T oder um eine weitere separate Signalverbindung 16 handeln kann.An
Die Steuerung 15 ermittelt, beispielsweise mithilfe einer geeigneten Auswertesoftware, eine relative Verschiebung zwischen der lateralen Ist-Position und einer lateralen Soll-Position des Tragmittels T. Die laterale Soll-Position ist vorgegeben und insbesondere frei wählbar. Vorzugsweise liegt ein Schwerpunkt des Tragmittels T in der lateralen Soll-Position auf einer virtuellen Soll-Linie, welche in Richtung der Gewichtskraftachse 200 zeigt und dabei durch den Ablaufpunkt des Hubseils 11 von der Umlenkrolle oder bei mehreren Hubseilen 11 und Umlenkrollen durch einen Mittelpunkt einer von allen Ablaufpunkten gebildeten Linie verläuft.The
Mittels der Steuerung 15, insbesondere mittels der Auswertesoftware, kann die Winkelabweichung 100 bei der Ermittlung der relativen Verschiebung entsprechend berücksichtigt werden. Die durch den Winkelsensor 13 erfasste Winkelabweichung 100 der Kameraachse 12a von der Gewichtskraftachse 200 wird hierbei dazu verwendet, die von der Kamera 12 erfasste laterale Ist-Position des Tragmittels T, welche aufgrund der Winkelabweichung 100 fehlerhaft ist, zu korrigieren.By means of the
Auf Basis der relativen Verschiebung werden von der Steuerung 15 Steuerbefehle für einen Antrieb des Drehwerks d und/oder einen Antrieb des Wippwerks w und/oder einen Antrieb des Hubwerks h bestimmt, um die relative Verschiebung zu reduzieren, vorzugsweise vollständig zu beseitigen oder zu vermeiden. Die Steuerbefehle werden von der Steuerung 15 an den jeweiligen Antrieb mittels einer weiteren Signalverbindung 16 gesendet.Based on the relative displacement, the
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Auslegerdrehkranjib crane
- 22
- Unterwagenundercarriage
- 33
- Oberwagensuperstructure
- 44
- Turmtower
- 55
- Auslegerboom
- 5a5a
- Auslegerspitzeboom tip
- 66
- Fahrwerklanding gear
- 77
- KaiKai
- 88th
- Abstützvorrichtungsupport device
- 99
- Gegengewichtcounterweight
- 1010
- Rollenkopfroller head
- 1111
- Hubseilhoist rope
- 1212
- Kameracamera
- 12a12a
- Kameraachsecamera axis
- 1313
- Winkelsensorangle sensor
- 14.114.1
- erste Lagerachsefirst bearing axis
- 14.214.2
- zweite Lagerachsesecond bearing axis
- 1515
- Steuerungsteering
- 1616
- Signalverbindungsignal connection
- 100100
- Winkelabweichungangular deviation
- 200200
- Gewichtskraftachseweight axis
- di.e
- Drehwerkslewing gear
- DD
- Drehachseaxis of rotation
- hH
- Hubwerkhoist
- LL
- Lastload
- LAMLAM
- Lastaufnahmemittelload handling equipment
- TT
- Tragmittelcarrying means
- ww
- Wippwerkluffing gear
- WW
- Wippachserocking axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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