DE19933917A1

DE19933917A1 - Arbeitsmaschine in Schwenkart und Verfahren zum Einstellen eines Sicherheitsarbeitsbereiches und einer Nennlast bei dieser

Info

Publication number: DE19933917A1
Application number: DE19933917A
Authority: DE
Inventors: Hideaki Yoshimatsu
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1998-07-21
Filing date: 1999-07-20
Publication date: 2000-02-03
Also published as: KR20000011832A; US6170681B1; JP2000034093A

Abstract

Es werden ein Verfahren zum Einstellen eines Sicherheitsarbeitsbereiches und einer Nennlast bei einer Arbeitsmaschine der Schwenkart als auch eine Arbeitsmaschine der Schwenkart offenbart, die dieses Verfahren anwendet. Ein Bereich, in dem ein Sicherheitsarbeitsbereich (41) auf der Grundlage der Festigkeit, der unter Berücksichtigung eines Schwenkelementes errichtet wird, und ein Sicherheitsarbeitsbereich (42) auf der Grundlage der Stabilität, der unter Berücksichtigung der Stabilität der Arbeitsmaschine errichtet wird, einander überdecken, wird als ein tatsächlich zu verwendender Sicherheitsarbeitsbereich (41, 42) eingestellt. In ähnlicher Weise wird von entweder eine Nennlast (Wo) auf der Grundlage der Festigkeit, die unter Berücksichtigung der Festigkeit des Schwenkelementes eingestellt wird, oder einer Nennlast (Wo) auf der Grundlage der Stabilität, die unter Berücksichtigung der Stabilität der Arbeitsmaschine eingestellt wird, der untere Wert als eine tatsächlich zu verwendende Nennlast (Wo) eingestellt. Unter Verwendung des somit erzielten Sicherheitsarbeitsbereiches (41, 42) und der somit erzielten Nennlast (Wo) wird eine Sicherheitssteuerung und eine geeignete Anzeige ausgeführt. Gemäß diesem Verfahren ist es bei einer Arbeitsmaschine der Schwenkart, wie beispielsweise ein Kran, möglich, einen Sicherheitsarbeitsbereich (41, 42) und eine Nennlast (Wo) einzurichten, die jeweils mit dem tatsächlichen Hebeleistungsvermögen der Arbeitsmaschine übereinstimmen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Arbeitsmaschine der Schwenkart, wie bspw. ein Kran, mit einem Schwenkelement, das mit einem Ausleger oder dgl. versehen ist, als auch auf ein Verfahren zum Einstellen eines Sicherheitsarbeitsbereiches und einer Nennlast in Übereinstimmung mit einem Arbeitszustand der Maschine.

Im allgemeinen ist es bei einer derartigen Arbeitsmaschine der Schwenkart, wie sie vorstehend erwähnt ist, vom Gesichtspunkt der Sicherheit erforderlich, eine Zerstörung und ein Kippen während einer Schwenkausführung der Maschine zu verhindern und als Maßnahme zum Erfüllen einer derartigen Forderung ist es von hoher Bedeutung, eine Nennlast und einen Sicherheitsarbeitsbereich oder einen Begrenzungsarbeitsradius für ein sicheres Betreiben der Maschine genau einzustellen.

Bei der vorstehend erwähnten Nennlast und dem vorstehend erwähnten Sicherheitsarbeitsbereich sind eine Nennlast (ein Sicherheitsarbeitsbereich) auf der Grundlage der Festigkeit, die (der) unter Berücksichtigung der Festigkeit von jedem Bauteil eingestellt ist, und eine Nennlast (ein Sicherheitsarbeitsbereich) auf der Grundlage der Stabilität umfaßt, die (der) unter Berücksichtigung der Stabilität der Arbeitsmaschine eingestellt wird. Beim Bestimmen der erstgenannten, d. h. der Nennlast (des Sicherheitsarbeitsbereiches) auf der Grundlage der Festigkeit wird der Festigkeit eines Schwenkelements, wie bspw. ein Ausleger, dessen Festigkeit während des Schwenkvorgangs am nachteilhaftesten wird, Bedeutung gewidmet und eine Nennlast (ein Sicherheitsarbeitsbereich) wird auf der Grundlage dieser Festigkeit gewählt. Andererseits wird die letztgenannte, d. h. die Nennlast (der Sicherheitsarbeitsbereich) auf die Stabilität zum Zwecke des Verhinderns des Kippens der Arbeitsmaschine während eines Schwenkvorganges gegründet. Daher ändert sich diese Nennlast (dieser Sicherheitsarbeitsbereich) zwangsläufig in Abhängigkeit von der Richtung des Schwenkelements, wie bspw. eines Auslegers.

Sämtliche vorstehend genannten Nennlasten (Sicherheitsarbeitsbereiche) sind äußerst wichtige Parameter beim Sicherstellen der Sicherheit der Arbeitsmaschine. Gemäß dem Stand der Technik werden minimale Werte der vorstehend genannten Nennlast (des Sicherheitsarbeitsbereiches) auf der Grundlage der Festigkeit und der Nennlast (des Sicherheitsarbeitsbereiches) auf der Grundlage der Stabilität (insbesondere die Nennlasten oder Sicherheitsarbeitsbereiche in einem seitlich vorstehenden Zustand des Auslegers, bei dem die Arbeitsmaschine am wahrscheinlichsten kippt) berechnet und die kleinere Nennlast (der kleinere Sicherheitsarbeitsbereich) wird als ein Sicherheitsparameter aufgegriffen, der tatsächlich verwendet wird, wobei dann eine Schwenksteuerung oder Warnung in Übereinstimmung mit der somit aufgegriffenen Nennlast (dem somit verwendeten Sicherheitsarbeitsbereich) ausgeführt wird.

In Fig. 13 sind die Sicherheitsarbeitsbereiche auf der Grundlage der Festigkeit und die Sicherheitsarbeitsbereiche auf der Grundlage der Stabilität, die bei einem real existierenden Kran berechnet werden, durch gestrichelte Linien 91 bzw. strichpunktartige Linien mit zwei Punkten 92 angezeigt. Genauer gesagt sind in einer Polarkoordinatenebene mit einem Arbeitsradius und einem Schwenkwinkel als der Variablen die Sicherheitsarbeitsbereiche auf der Grundlage der Festigkeit und die Sicherheitsarbeitsbereiche auf der Grundlage der Stabilität, die den spezifischen Hebelasten entsprechen, in Form von Konturlinien gezeigt.

In der gleichen Zeichnung ist mit dem Bezugszeichen O ein Schwenkmittelpunkt des Schwenkelements bei dem Kran bezeichnet, ist mit dem Bezugszeichen FL ein Abstützpunkt einer an dem linken vorderen Abschnitt des Krans vorstehenden Stützfußsicherung bezeichnet, ist mit dem Bezugszeichen FR ein Abstützpunkt einer an dem rechten vorderen Abschnitt des Krans vorstehenden Stützfußsicherung bezeichnet, ist mit dem Bezugszeichen RL ein Abstützpunkt einer an dem linken hinteren Abschnitt des Krans vorstehenden Stützfußsicherung bezeichnet und ist mit dem Bezugszeichen RR ein Abstützpunkt einer an dem rechten hinteren Abschnitt des Krans vorstehenden Stützfußsicherung bezeichnet.

Da, wie dies vorstehend erwähnt ist, der Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Festigkeit unter Berücksichtigung der Festigkeit des Schwenkelements eingestellt wird, ist sein Grenzarbeitsradius unabhängig von dem Schwenkwinkel, und je größer die Hebelast ist, desto kleiner ist der Grenzarbeitsradius. Daher nehmen die Sicherheitsarbeitsbereiche auf der Grundlage der Festigkeit, die den Hebelasten entsprechen, die Form derartiger konzentrischer Kreise an, wie sie durch die gestrichelten Linien 91 in Fig. 13 gezeigt sind.

Andererseits werden die Sicherheitsbereiche auf der Grundlage der Stabilität zum Verhindern des Umkippens des gesamten Krans eingestellt, so daß ihre schematischen Formen eine viereckige Konturlinienabbildung beschreiben, die durch zu den Umkipplinien annähernd parallelen geraden Linien umgeben sind. Wenn des weiteren eine Verformung des Auslegers berücksichtigt wird, werden sie als im allgemeinen viereckige Formen umschrieben, die durch Kurven umgeben sind, die eher mittig etwas bis zu einem Maß ausgebaucht sind, das der Auslegerkrümmung entspricht, als durch die den Umkipplinien parallelen geraden Linien, wie dies durch die strichpunktierten Linien 92 mit den zwei Punkten in Fig. 13 gezeigt ist. Die "Umkipplinie" bezeichnet eine Drehmittelpunktlinie zum Zeitpunkt des Umkippens des Krans. Bspw. ist eine Umkipplinie in der Richtung zur linken Seite eine gerade Linie, die die Abstützpunkte FL und RL verbindet.

Somit nimmt der Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Stabilität ursprünglich eine unregelmäßige Form an, so daß selbst bei der gleichen Hebelast unterschiedliche Sicherheitsarbeitsbereiche oder Nennlasten zwischen dem Fall, bei dem ein Gegenstand seitlich gehoben wird, und dem Fall, bei dem er schräg nach vorne oder schräg nach hinten gehoben wird, vorhanden sein sollte. Bei einem herkömmlichen Kran oder dgl. wird jedoch ein bestimmter Grenzarbeitsradius, d. h. ein kleinerer Arbeitsradius zwischen einem minimalen Wert eines Grenzarbeitsradius, der von der Festigkeit abhängt, und einem minimalen Wert eines Grenzarbeitsradius, der von der Stabilität abhängig ist, über den gesamten Umfang aufgestellt, so daß der Hebevorgang insbesondere an einer schrägen vorderen Position oder an einer schrägen hinteren Position bei einem größeren Maß als erforderlich begrenzt ist und demzufolge kann er sein Leistungsvermögen nicht vollständig nutzen. Dies ist ebenfalls beim Einstellen von Nennlasten der Fall.

In der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 5-116 889 (eine japanische Patentanmeldung, die der US-Patentschrift Nr. 5 217 126 entspricht) ist eine Vorrichtung offenbart, bei der, wenn die Stützfußsicherungen ungleichmäßig nach rechts und nach links vorstehen, ein Sicherheitsarbeitsbereich gemäß den vorstehenden Zuständen zu einer anderen von einem Kreis verschiedenen Form verformt wird. Jedoch berücksichtigt diese Arbeitsbereichverformung lediglich ein derartiges ungleichförmiges Vorstehen der Stützfußsicherungen. Außerdem werden in jener Vorrichtung, wenn sämtliche Stützfußsicherungen gleichmäßig vorstehen, ein bestimmter Grenzarbeitsradius und eine Nennlast über den gesamten Umfang eingestellt. Somit kann nicht gesagt werden, daß die in der vorstehend erwähnten Veröffentlichung offenbarte Vorrichtung eine wirkungsvolle Maßnahme zum Lösen des vorstehend erwähnten Problems darstellt.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem ein Sicherheitsarbeitsbereich und eine Nennlast eingestellt werden kann, die jeweils mit einem tatsächlichen Hebevermögen einer Arbeitsmaschine einer Schwenkart, wie bspw. ein Kran, als auch einer Arbeitsmaschine einer Schwenkart, die eine geeignete Sicherheitssteuerung und eine brauchbare Anzeige unter Verwendung des derart eingestellten Sicherheitsarbeitsbereichs und der derart eingestellten Nennlast anwenden kann, übereinstimmt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Einstellen eines Sicherheitsarbeitsbereiches für ein sicheres Betreiben einer Arbeitsmaschine der Schwenkart geschaffen, bei der ein Gegenstand an einer vorbestimmten Position eines Schwenkelements herabhängt. Bei diesem Verfahren wird von einem Sicherheitsarbeitsbereich, der im Hinblick auf die Festigkeit eines Schwenkelements eingestellt ist, und der an einer Drehmitte des Schwenkelements kreisartig ausgemittelt ist, angenommen, daß es sich um einen Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Festigkeit handelt, während ein Sicherheitsarbeitsbereich, der im Hinblick auf die Stabilität der Arbeitsmaschine eingestellt ist und deren Grenzarbeitsradius sich in Abhängigkeit von dem Schwenkwinkel des Schwenkelements verändert, als ein Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Stabilität genommen wird, und ein Bereich, in dem sich beide Sicherheitsarbeitsbereiche einander überdecken, wird als ein in der Praxis tatsächlich anzuwendender Sicherheitsarbeitsbereich hergenommen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Arbeitsmaschine der Schwenkart zum Verwirklichen des Verfahrens zum Einstellen des vorstehend erwähnten Sicherheitsarbeitsbereiches geschaffen, wobei ein Gegenstand an einer vorbestimmten Position von einem Schwenkelement herabhängt. Die Arbeitsmaschine der Schwenkart ist mit folgendem versehen: einer Hebelasterfassungseinrichtung zum Erfassen einer Hebelast des Schwenkelementes und einer Bereichsdatenausgabeeinrichtung, die Bereichsdaten von einem tatsächlich zu verwendenden Sicherheitsarbeitsbereich ausgibt, wobei der Sicherheitsarbeitsbereich ein Bereich ist, bei dem ein Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Festigkeit und ein Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Stabilität einander überdecken, wobei der Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Festigkeit unter Berücksichtigung einer Hebelast und der Festigkeit des Schwenkelementes errichtet wird und kreisförmig an einem Drehmittelpunkt des Schwenkelementes ausgemittelt ist, und wobei der Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Stabilität unter Berücksichtigung der Stabilität der Arbeitsmaschine errichtet ist und einen Grenzarbeitsradius hat, der in Abhängigkeit von einem Schwenkwinkel des Schwenkelementes sich verändert.

Bei dem vorstehend erwähnten Verfahren und bei der vorstehend erwähnten Arbeitsmaschine der Schwenkart, die dieses Verfahren aufgreift, wird eine Kombination aus dem Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Festigkeit, dessen Grenzarbeitsradius unabhängig von dem Schwenkwinkel konstant ist, und aus dem Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Stabilität, dessen Grenzarbeitsradius sich in Abhängigkeit von dem Schwenkwinkel ändert, verwendet, d. h. es wird ein nützlicher Sicherheitsarbeitsbereich verwendet, der mit dem Leistungsvermögen eines tatsächlich angewendeten Kranes übereinstimmt.

Vorzugsweise ist der Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Stabilität ein Bereich, der von geraden Linien umgeben ist, die parallel zu Umkipplinien bei der Arbeitsmaschine sind oder zu diesen ähnlichen Linien parallel sind. In dem Fall einer Arbeitsmaschine, deren Kipprichtungen im wesentlichen auf die nach vorne, nach hinten und nach rechts und nach links gerichteten Richtungen, wie bspw. bei einem mit Stützfußsicherungen versehenen Autokran, begrenzt sind, entspricht eine als ein Kippmittelpunkt des Krans in dem Fall eines Umkippens des Krans in einer der nach vorne, nach hinten, nach rechts und nach links gerichteten Richtungen vorgesehene Linie jeder "Umkipplinie". In diesem Fall nimmt jedoch der Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Stabilität eine rechtwinklige Form oder eine einem Rechteck ähnliche Form an. Andererseits wird in dem Fall einer Arbeitsmaschine, deren Umkipprichtungen nicht auf die nach vorne, nach hinten, nach rechts und nach links gerichteten Richtungen beschränkt sind, wie bspw. bei einem Raupenkran, die Form der fraglichen Linie in Übereinstimmung mit den konkreten Umkippeigenschaften der Arbeitsmaschine bestimmt.

Wenn ein Endsicherheitsarbeitsbereich innerhalb eines Kreises gerichtet wird, dessen Radius dem maximalen Arbeitsradius des Schwenkelements entspricht, das an der Drehmitte des Schwenkelements ausgemittelt ist, wird der Sicherheitsarbeitsbereich ein in der Praxis sicherer Arbeitsbereich bzw. Sicherheitsarbeitsbereich sein, der mit der wirklichen Situation näher übereinstimmt.

Vorzugsweise hat die vorstehend erwähnte Bereichsdatenausgabeeinrichtung einen Speicher, der dreidimensionale Daten speichert, die als Variablen den Arbeitsbereich und den Schwenkwinkel des Schwenkelements und die entsprechende Nennlast verwenden, und sie berechnet einen entsprechenden Sicherheitsarbeitsbereich aus der durch die Hebelasterfassungseinrichtung erfaßten Hebelast und gibt diesen aus. Gemäß diesem Aufbau wird der Sicherheitsarbeitsbereich schnell auf der Grundlage der gespeicherten Daten ausgegeben.

In dem Fall, bei dem die Arbeitsmaschine der Schwenkart mit Stützfußsicherungen versehen ist, die in der horizontalen Richtung vorstehen, hat die vorstehend erwähnte Bereichsdatenausgabeeinrichtung vorzugsweise einen Speicher, der eine Vielzahl an Arten von dreidimensionalen Daten in Übereinstimmung mit den vorstehenden Zuständen der Stützfußsicherungen speichert. Dieser Aufbau ermöglicht ein schnelles Ausgeben eines für den tatsächlichen vorstehenden Zustand der Stützfußsicherungen geeigneten Sicherheitsarbeitsbereiches.

Vorzugsweise ist die Arbeitsmaschine der Schwenkart mit einer Arbeitsradiuserfassungseinrichtung zum Erfassen eines tatsächlichen Arbeitsradius des Schwenkelements, mit einer Schwenkwinkelerfassungseinrichtung zum Erfassen eines tatsächlichen Schwenkwinkels des Schwenkelements und mit einer Sicherheitssteuereinrichtung versehen, die derart steuert, daß die Arbeitsmaschine sichere Vorgänge auf der Grundlage eines Vergleichs des von der Bereichsdatenausgabeeinrichtung ausgegebenen Sicherheitsarbeitsbereichs mit dem tatsächlichen Arbeitsradius und dem Schwenkwinkel ausführt.

Bei dieser Arbeitsmaschine der Schwenkart wird eine geeignete Sicherheitssteuerung auf der Grundlage des in der vorstehend erwähnten Art und Weise berechneten Sicherheitsarbeitsbereichs ausgeführt.

Bspw. kann die Sicherheitssteuerungseinrichtung eine Warnungssteuereinrichtung sein, die ein Warnsignal ausgibt, wenn die Arbeitsposition sich einer Grenzlinie des Sicherheitsarbeitsbereiches genähert hat, oder sie kann mit einer Schwenksteuereinrichtung versehen sein, die derart steuert, daß eine Schwenkbremsung bei einer vorbestimmten zeitlichen Abstimmung ausgeführt wird, um das Schwenkelement innerhalb des Sicherheitsarbeitsbereichs anzuhalten. In dem letztgenannten Fall kann automatisch verhindert werden, daß das Schwenkelement von dem Sicherheitsarbeitsbereich abweicht.

Vorzugsweise ist die Schwenksteuereinrichtung mit einer Bremswinkelbeschleunigungsberechnungseinrichtung zum Anhalten des Schwenkelements ohne ein Ermöglichen jeglicher Restablenkung bzw. Restausschwankung eines herabhängenden Gegenstands versehen und steuert derart, daß die Drehung des Schwenkelements auf der Grundlage der somit berechneten Bremswinkelbeschleunigung unterbrochen bzw. gebremst wird. Gemäß diesem Aufbau kann nicht nur die Schwenkbewegung angehalten werden, sondern auch der herabhängende Gegenstand kann zu einem Stillstand gebracht werden, womit die Sicherheit auf ein höheres Maß verbessert wurde.

Vorzugsweise ist die Arbeitsmaschine der Schwenkart mit einer Arbeitsradiuserfassungseinrichtung zum Erfassen eines tatsächlichen Arbeitsradius des Schwenkelements, mit einer Schwenkwinkelerfassungseinrichtung zum Erfassen eines tatsächlichen Schwenkwinkels des Schwenkelements und mit einer Anzeigevorrichtung versehen, die auf einem einzelnen Bildschirm das Verhältnis des von der Bereichsdatenausgabeeinrichtung ausgegebenen Sicherheitsarbeitsbereichs zu dem tatsächlichen Arbeitsradius und Schwenkwinkel anzeigt.

Gemäß diesem Aufbau wird der in der vorstehend erwähnten Art und Weise errichtete Sicherheitsarbeitsbereich zusammen mit dem gegenwärtigen Arbeitszustand angezeigt und auf jene nützliche Information kann der Betreiber der Arbeitsmaschine zurückgreifen.

Die Anzeigeeinrichtung kann einen Aufbau haben, bei dem der Sicherheitsarbeitsbereich dreidimensional in einem zylindrischen Koordinatensystem angezeigt ist, das als Variablen den Arbeitsradius und den Schwenkwinkel des Schwenkelements und die entsprechende Nennlast verwendet, oder sie kann einen Aufbau haben, bei dem ein einer tatsächlichen Hebelast entsprechender Sicherheitsarbeitsbereich in einer Polarkoordinatenebene angezeigt ist, die den Arbeitsradius und den Schwenkwinkel von einem Schwenkelement als Variablen verwendet. In dem erstgenannten Fall kann das Verhältnis zwischen dem Arbeitsradius, dem Schwenkwinkel und der Nennlast mit einem Blick verstanden werden, während in dem letztgenannten Fall es leichter ist, die Beziehung zwischen der gegenwärtigen Arbeitsposition und dem Sicherheitsarbeitsbereich zu verstehen.

In dem letztgenannten Fall ist darüber hinaus, je größer die tatsächliche Hebelast ist, die Anzeige des Sicherheitsarbeitsbereichs um so mehr vergrößert, wodurch der Sicherheitsarbeitsbereich bis zu einem maximalen Maß unabhängig von den Veränderungen der tatsächlichen Größe des gleichen Bereichs vergrößert angezeigt werden kann, womit eine Anzeige vorgesehen wird, die für den Betreiber leicht zu betrachten ist.

Wenn der Abschnitt des Sicherheitsarbeitsbereichs, der auf der Grundlage des Sicherheitsarbeitsbereichs auf der Grundlage der Festigkeit errichtet worden ist, und der Abschnitt von diesem, der auf der Grundlage des Sicherheitsarbeitsbereichs auf der Grundlage der Stabilität errichtet worden ist, in einer unterscheidbaren Weise angezeigt werden, wird es für den Betreiber möglich, genau abzuschätzen, ob er der Festigkeit oder der Stabilität mehr Aufmerksamkeit schenken soll, womit ein besserer geeigneter Betrieb ermöglicht ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ebenfalls ein Verfahren zum Einstellen einer Nennlast einer Arbeitsmaschine der Schwenkart geschaffen, wobei ein Gegenstand einer vorbestimmten Position von einem Schwenkelement herabhängt. Gemäß diesem Verfahren wird von einer Nennlast auf der Grundlage der Festigkeit, die unter Berücksichtigung der Festigkeit des Schwenkelements eingestellt ist und die unabhängig von dem Schwenkwinkel des Schwenkelements konstant ist, und einer Nennlast auf der Grundlage der Stabilität, die unter Berücksichtigung der Stabilität der Arbeitsmaschine eingestellt wird und die sich in Abhängigkeit von dem Schwenkwinkel des Schwenkelements ändert, der untere Wert für jeden Schwenkwinkel aufgegriffen und als eine tatsächlich zu verwendende Nennlast eingestellt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird des weiteren eine Arbeitsmaschine der Schwenkart zum Verwirklichen des vorstehend erwähnten Nennlasteinstellverfahrens geschaffen, wobei ein Gegenstand an einer vorbestimmten Position von einem Schwenkelement herabhängt. Diese Arbeitsmaschine der Schwenkart ist mit einer Arbeitsradiuserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Arbeitsradius von dem Schwenkelement und mit einer Nennlastdatenausgabeeinrichtung versehen, die eine für jeden Schwenkwinkel des Schwenkelements gewählte Nennlast als eine tatsächlich zu verwendende Nennlast ausgibt, wobei die Nennlast von einer Nennlast auf der Grundlage der Festigkeit, die unter Berücksichtigung des Arbeitsradius und der Festigkeit des Schwenkelements eingestellt ist und die unabhängig von dem Schwenkwinkel des Schwenkelements konstant ist, und einer Nennlast auf der Grundlage der Stabilität, die unter Berücksichtigung der Stabilität der Arbeitsmaschine eingestellt wird und die sich in Abhängigkeit von dem Schwenkwinkel des Schwenkelements ändert, der untere Wert ist.

Bei diesem Verfahren und bei dieser Arbeitsmaschine der Schwenkart, die jenes Verfahren aufgreift, die jeweils vorstehend beschrieben sind, wird der kleinere Wert verwendet, der aus den Werten der Nennlast, die unabhängig von dem Schwenkwinkel des Schwenkelements konstant ist, und der Nennlast auf der Grundlage der Stabilität, die sich in Abhängigkeit von dem Schwenkwinkel des Schwenkelements ändert, d. h. es wird eine brauchbare Nennlast verwendet, die mit dem Leistungsvermögen des tatsächlichen Kranes übereinstimmt.

Vorzugsweise hat die Nennlastdatenausgabeeinrichtung einen Speicher, der dreidimensionale Daten speichert, die als Variablen den Arbeitsradius und den Schwenkwinkel des Schwenkelements und eine entsprechende Nennlast verwendet, und sie berechnet eine entsprechende Nennlast aus dem durch die Arbeitsradiuserfassungseinrichtung erfaßten Arbeitsradius und gibt diese aus. Gemäß diesem Aufbau kann die Nennlast auf der Grundlage der gespeicherten Daten schnell ausgegeben werden.

Wenn die Arbeitsmaschine der Schwenkart mit Stützfußsicherungen versehen ist, die in der horizontalen Richtung vorstehen, hat die vorstehend erwähnte Nennlastdatenausgabeeinrichtung vorzugsweise einen Speicher, der viele Arten an dreidimensionalen Daten gemäß den vorstehenden Zuständen der Stützfußsicherungen speichert. Dieser Aufbau ermöglicht, daß eine Nennlast schnell ausgegeben wird, die für den tatsächlichen vorstehenden Zustand der Stützfußsicherungen geeignet ist.

Vorzugsweise ist die Arbeitsmaschine der Schwenkart mit einer Hebelasterfassungseinrichtung zum Erfassen einer tatsächlichen Hebelast des Schwenkelements, mit einer Schwenkwinkelerfassungseinrichtung zum Erfassen eines tatsächlichen Winkels des Schwenkelements und mit einer Sicherheitssteuereinrichtung versehen, die derart steuert, daß die Arbeitsmaschine sichere Vorgänge in Übereinstimmung mit einem Vergleich zwischen der von der Nennlastdatenausgabeeinrichtung ausgegebenen Nennlast und einer tatsächlichen Hebelast ausführt.

Bei dieser Arbeitsmaschine der Schwenkart wird eine geeignete Sicherheitssteuerung in Übereinstimmung mit der in der vorstehend beschriebenen Art und Weise berechneten Nennlast ausgeführt.

Ein spezielles Beispiel führt eine Steuerung derart aus, daß die Schwenkgeschwindigkeit in Übereinstimmung mit einem Lastfaktor begrenzt wird, der das Verhältnis der tatsächlichen Hebelast gegenüber der Nennlast darstellt. Gemäß diesem Aufbau ist es durch ein Beschränken der Schwenkgeschwindigkeit auf ein hohes Maß bei einem hohen Lastfaktor möglich, die Ablenkung oder das Pendeln eines gehobenen Gegenstandes einzuschränken und eine hohe Sicherheit sicherzustellen. In diesem Fall ist der Faktor einer tatsächlichen Schwenkgeschwindigkeit relativ zu dem Betrag des Betätigens eines Hebels, das durch den Betreiber ausgeführt wird. Wenn jedoch die maximale Schwenkgeschwindigkeit beschränkt wird, wird ein mit der Absicht des Betreibers übereinstimmendes Ausführen einer Schwenksteuerung möglich, wenn der Hebel geringfügig bis zu einem Maß betätigt wird, bei dem keine Beeinträchtigung der Sicherheit bewirkt wird.

Vorzugsweise ist die fragliche Arbeitsmaschine der Schwenkart mit einer Hebelasterfassungseinrichtung zum Erfassen einer tatsächlichen Hebelast des Schwenkelements, mit einer Schwenkwinkelerfassungseinrichtung zum Erfassen eines tatsächlichen Schwenkwinkels des Schwenkelements und mit einer Anzeigeeinrichtung versehen, die die von der Nennlastdatenausgabeeinrichtung ausgegebenen Nennlast oder einen sich darauf beziehenden Wert (bspw. einen Lastfaktor) anzeigt.

Gemäß diesem Aufbau wird die in der vorstehend erwähnten Art und Weise erzeugte Nennlast angezeigt und es wird eine für den Betreiber brauchbare Information vorgesehen.

Wenn in diesem Fall eine Anzeige in einer unterscheidbaren Weise so gestaltet wird, daß der angezeigte Wert die Nennlast auf der Grundlage der Festigkeit oder die Nennlast auf der Grundlage der Stabilität als Grundlage hat, wird für den Betreiber ein exaktes Abschätzen möglich, ob er der Festigkeit oder der Stabilität nunmehr Aufmerksamkeit schenken sollte, womit das Ausführen eines geeigneteren Betriebs möglich ist.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht von einem Kran gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt eine Hardware-Blockabbildung von einer Eingabe- Ausgabe-Beziehung einer in dem Kran eingebauten arithmetischen Einheit und Steuereinheit, die eine Einheit bilden;

Fig. 3 zeigt eine Funktions-Blockabbildung der arithmetischen Einheit und Steuereinheit;

Fig. 4 zeigt eine dreidimensionale Darstellung von dreidimensionalen Daten, die in der arithmetischen Einheit und Steuereinheit gespeichert sind;

Fig. 5 zeigt eine Abbildung einer Abwandlung der dreidimensionalen Daten;

Fig. 6 zeigt eine graphische Darstellung von einem Verhältnis zwischen einem maximalen Geschwindigkeitsbegrenzungskoeffizienten und einem Lastfaktor, die in der arithmetischen Einheit und Steuereinheit gespeichert ist;

Fig. 7 zeigt eine Abbildung zur Erläuterung des Zustandes eines herabhängenden Gegenstands als ein einfaches Pendel;

Fig. 8 zeigt eine graphische Darstellung von einem Ausdruck in einem Phasenraum, der sich auf einen Ablenkwinkel und einer Ablenkgeschwindigkeit des herabhängenden Gegenstandes;

Fig. 9 zeigt eine Abbildung von einem ersten Anzeigebeispiel;

Fig. 10 zeigt eine Abbildung von einem zweiten Anzeigebeispiel;

Fig. 11 zeigt eine Abbildung von einem dritten Anzeigebeispiel;

Fig. 12a zeigt eine Vorderansicht von einer Anzeigetafel, die ein viertes Anzeigebeispiel zeigt.

Fig. 12b zeigt eine Vorderansicht von einem Lastfaktoranzeigeabschnitt der Anzeigetafel; und

Fig. 13 zeigt eine Abbildung von allgemeinen Außenformen von den Sicherheitsarbeitsbereichen auf der Grundlage der Festigkeit und von den Sicherheitsarbeitsbereichen auf der Grundlage der Stabilität bei dem Kran.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Obwohl hierbei ein Kran als Beispiel von einer Arbeitsmaschine der Schwenkart offenbart ist, kann die vorliegende Erfindung auch auf verschiedene Arbeitsmaschinen angewendet werden, die mit einem Schwenkelement versehen sind.

Ein in Fig. 1 gezeigter Kran 10 ist mit einem Schwenkrahmen 102 versehen, der um eine vertikale Schwenkwelle 101 schwenkbar ist, und ein Ausleger B, der eine Anzahl N an Auslegerelementen B1 bis BN aufweist und ausgefahren und zusammengeschoben werden kann, ist an dem Schwenkrahmen 102 angebracht. Der Ausleger B ist so aufgebaut, daß er um eine horizontale Drehwelle 103 drehbar ist (erhöht bzw. gesenkt werden kann) und ein Gegenstand C hängt an dem Endstück (Auslegerstelle) des Auslegers B über ein Hebeseil 104. In der nachstehend dargelegten Beschreibung wird angenommen, daß Bn (n = 1, 2, . . ., N) das von der Seite des Schwenkrahmens 102 ausgehend gezählte n-te Auslegerelement anzeigt.

An den vier Ecken, d. h. an der vorderen, an der hinteren, an der rechten und an der linken Ecke von einem unteren Rahmen des Krans 10 sind Stützfußsicherungen 105 angeordnet, die seitlich vorstehen. Es kann gewählt werden, ob die Stützfußsicherungen 105 einzeln oder alle gleichmäßig in Bezug auf den Betrag ihres horizontalen Vorstehens eingestellt werden. In dem Fall eines Krans mit einer großen Größe kann die Anzahl an Stützfußsicherungen größer sein und die Stützfußsicherungen können schräg seitlich vorstehen.

Bei dem Kran 10 sind, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, ein Auslegerlängensensor 11, ein Auslegerwinkelsensor 12, ein Zylinderdrucksensor 13, ein Sensor 14 für einen horizontalen Vorstehbetrag der Stützfußsicherung, ein Schwenkwinkelsensor 15, ein Schwenkwinkelgeschwindigkeitssensor 16 und ein Seillängensensor 17 angeordnet. Die von diesen Sensoren vorgesehenen erfaßten Signale werden zu einer als eine Einheit ausgeführten arithmetischen Einheit und Steuereinheit 20 eingegeben, die wiederum Steuersignale zu einer Warneinrichtung 31, wie bspw. eine Lampe, einen Summer oder eine beliebige andere akustische Ausgabevorrichtung, außerdem zu einer Anzeigevorrichtung mit einem Bildschirm, wie bspw. eine LCD oder eine CRT, und des weiteren zu einem elektromagnetischen Proportionalventil oder dgl., das in einem Hydraulikschaltkreis 33 für den Schwenkantrieb verwendet wird, ausgibt.

Fig. 3 zeigt den Funktionsaufbau der arithmetischen Einheit und Steuereinheit 20. Wie dies in der gleichen Zeichnung gezeigt ist, ist die arithmetische Einheit und Steuereinheit 20 mit einer Arbeitsradiusberechnungseinrichtung 21, einer Hebelastberechnungseinrichtung 22, einer Lastfaktorberechnungseinrichtung 23, einer Sicherungsdatenausgabeeinrichtung 24, einer Restwinkelberechnungseinrichtung 25, einer Bremswinkelbeschleunigungsberechnungseinrichtung 26, einer Berechnungseinrichtung 27 für einen erforderlichen Winkel, einer Randwinkelberechnungseinrichtung 28, einer Grenzgeschwindigkeitseinstelleinrichtung 29, einer Warnsteuereinrichtung 30A, einer Schwenkantriebssteuereinrichtung 30B und einer Hydraulikantriebssteuereinrichtung 30C versehen.

In Fig. 3 berechnet die Arbeitsradiusberechnungseinrichtung 21, die eine Arbeitsradiuserfassungseinrichtung bildet, einen Arbeitsradius R des herabhängenden Gegenstandes C auf der Grundlage der Auslegerlänge LB und des Auslegerwinkels Φ, die jeweils durch den Auslegerlängensensor 11 bzw. den Auslegerwinkelsensor 12 erfaßt worden sind. Die Hebelastberechnungseinrichtung, die eine Hebelasterfassungseinrichtung bildet, berechnet eine Last B auf der Grundlage des tatsächlich angehobenen Gegenstands C in Übereinstimmung mit der Auslegerlänge LB, dem Auslegerwinkel Φ und einem Zylinderdruck p des Auslegeroberteils, der durch den Zylinderdrucksensor 13 erfaßt wird.

Die Lastfaktorberechnungseinrichtung 23 berechnet das Verhältnis der tatsächlich gehobenen Last W gegenüber einer Nennlast Wo bei jedem Schwenkwinkel θ, der von der Datenausgabeeinrichtung 24, die nachstehend beschrieben ist, ausgegeben wird, d. h. einen Lastfaktor W/Wo auf der Grundlage der Daten der Hebelast W des Auslegers B, die durch die Hebelastberechnungseinrichtung 22 erfaßt worden sind, des Schwenkwinkels θ, der durch den Schwenkwinkelsensor 15 erfaßt worden ist, und der Nennlast Wo.

Die Datenausgabeeinrichtung 24 hat einen Speicher, in dem dreidimensionale Daten gespeichert werden, die als Variablen die drei vorstehend erwähnten Daten des Arbeitsradius R, des Schwenkwinkels θ und der Nennlast Wo verwenden. Auf der Grundlage dieser dreidimensionalen Daten berechnet die Datenausgabeeinrichtung 24 eine Gesamtumfangsnennlast Wo (W ist eine Funktion des Schwenkwinkels θ), die dem gegenwärtigen Arbeitsradius R entspricht, und gibt diesen Wert aus und berechnet außerdem einen Gesamtumfangsgrenzarbeitsradius (ein Arbeitsradius auf der Grundlage der Annahme, daß die gegenwärtige Hebelast W die Nennlast Wo ist) Ro (wobei Ro eine Funktion des Schwenkwinkels θ ist) entsprechend der gegenwärtigen Hebelast W und gibt diesen Wert als Daten für einen Sicherheitsarbeitsbereich aus.

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Speicher der Datenausgabeeinrichtung 24 viele Arten an dreidimensionalen Daten in Übereinstimmung mit den vorstehenden Zuständen der Stützfußsicherung 105 und der Auslegerlängen speichern. Die Datenausgabeeinrichtung 24 ist so aufgebaut, daß sie auf dreidimensionale Daten entsprechend der horizontalen Vorstehbeträge d1-d4 der Stützfußsicherungen 105, die tatsächlich durch die Sensoren 14 für den horizontalen Vorstehbetrag der Stützfußsicherungen erfaßt worden sind, und der Auslegerlänge LB zugreift und danach die Nennlast Wo und den Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der dreidimensionalen Daten berechnet.

Ein Beispiel von derartigen dreidimensionalen Daten ist in Fig. 4 als dreidimensionale Daten gezeigt, die einem völlig vorstehenden Zustand von sämtlichen Stützfußsicherungen 105 entsprechen. Die dreidimensionalen Daten 40 werden in einem zylindrischen Koordinatensystem wiedergegeben, das Wo von R, θ und Wo als eine vertikale Achse verwendet. Bei diesem Koordinatensystem wird ein Sicherheitsarbeitsbereich 41 auf der Grundlage der Festigkeit, der auf der Grundlage der Festigkeit des Auslegers B bspw. eingestellt ist, in einer dreidimensionalen kegelartigen Form als ein Ganzes mit einem kreisförmigen horizontalen Querschnitt wiedergegeben, während ein Sicherheitsarbeitsbereich 42 auf der Grundlage der Stabilität, der auf der Grundlage der Stabilität des Krans eingestellt ist, in einer dreidimensionalen viereckigen pyramidenartigen Form als ein Ganzes umgeben von Linien parallel zu Umkipplinien in verschiedenen Richtungen und mit einem viereckigen (in der Zeichnungen rechtwinkligen) horizontalen Schnitt wiedergegeben ist. Ein Bereich, bei dem sich der Sicherheitsbereich 41 auf der Grundlage der Festigkeit und der Sicherheitsbereich 42 auf der Grundlage der Stabilität einander überdecken, ist als ein derartiger Endsicherheitsarbeitsbereich eingestellt, wie dies in der Zeichnung gezeigt ist.

In dieser Zeichnung ist mit dem Bezugszeichen DL eine Grenzlinie zwischen den beiden Bereichen 41 und 42 bezeichnet und mit dem Bezugszeichen 43 ist eine Konturlinie von jeder Last (4t, 6t, 8t, . . . in der Zeichnung) bezeichnet. Die Grenzlinie DL kann eine genaue Linie sein oder sie kann für eine gleichmäßige Verschiebung zwischen beiden Bereichen 41 und 42 gerundet sein.

Vorzugsweise wird unter Berücksichtigung des maximalen Arbeitsradius des Auslegers B die dreidimensionalen Daten 40 derart zusammengesetzt, daß ein Sicherheitsarbeitsbereich innerhalb des maximalen Arbeitsradius, d. h. innerhalb eines Zylinders mit einem Radius, der dem maximalen Arbeitsradius entspricht, eingestellt wird. Die somit zusammengestellten dreidimensionalen Daten 40 sind in Fig. 5 gezeigt. Der in dieser Zeichnung gezeigte Sicherheitsarbeitsbereich hat eine Form, die durch ein Abtrennen des Außenumfangsabschnittes des in Fig. 4 gezeigten Sicherheitsarbeitsbereichs mittels eines Zylinders mit einem Radius, der den maximalen Arbeitsradius gleichwertig ist, erhalten wird. Eine zylindrische Fläche 45 stellt ein Abtrennende dar.

In Fig. 5 ist unter der Annahme, daß der gegenwärtige Arbeitspunkt (Auslegerpunkt bzw. Auslegerstelle) durch den Punkt P wiedergegeben wird, wenn an einem Abschnitt 44, der sowohl den Punkt P als auch die Achse Wo umfaßt, die Höhe (Koordinaten Wo) von einem Punkt, an dem sich eine gerade Linie, die unmittelbar oberhalb von dem Punkt P verlängert ist, und eine den Sicherheitsarbeitsbereich anzeigende dreidimensionale Fläche miteinander schneiden, die Nennlast Wo. In ähnlicher Weise entsprechen die Koordinaten R von einem Punkt, an dem sich eine gerade Linie, die sich horizontal in einer radial nach außen gerichteten Richtung von dem Punkt P erstreckt, und eine den Sicherheitsarbeitsbereich anzeigende dreidimensionale Fläche miteinander schneiden, dem Grenzarbeitsradius Ro an dem Arbeitspunkt.

Es sollte verständlich sein, daß die "dreidimensionalen Daten", auf die hier Bezug genommen wird, nicht nur auf jene Daten beschränkt sind, die als dreidimensionale Bilder in dem Speicher gespeichert sind, sondern kombinierte Daten in weitem Sinne darstellen, die die drei Variablen des Radius R, des Schwenkwinkels θ und der Nennlast Wo verwenden. Beispielsweise kann die Beziehung zwischen R, θ und W in Form eines Funktionsausdruckes gespeichert werden. Gemäß einem anderen Verfahren wird der Arbeitsradius R für jeden Einheitsschwenkwinkel (beispielsweise 1 Grad) proportional zu den Arbeitsbedingungen, wie beispielsweise der Auslegerlänge LB und des Stützfußsicherungsvorstehbetrages, als eine Datenzuordnung tabellarisch aufgeführt, werden danach viele derartige Tabellen zusammen als eine Datenzusammenfassung gespeichert, und wird ein Mittelpunkt durch eine Interpolationsberechnung bestimmt. In dem Fall, bei dem die fraglichen Daten für ein tatsächliches Steuern bei jeder einzelnen Arbeitsmaschine zu verwenden sind, ist das letztgenannte Verfahren vorteilhaft dahingehend, daß die für die Berechnung erforderliche Zeitspanne kürzer gestaltet werden kann als bei dem zuvor genannten Verfahren (Berechnung unter Verwendung eines Funktionsausdruckes).

Die Restwinkelberechnungseinrichtung 25 berechnet einen Restwinkel θc, bei dem der Ausleger B innerhalb des Sicherheitsarbeitsbereiches von seiner gegenwärtigen Position schwenken kann.

Auf der Grundlage des Arbeitsradius R, der Auslegelänge LB, des Auslegerwinkels Φ und der Winkelgeschwindigkeit Ωo und des Ablenkdurchmessers LR des gehobenen Gegenstandes, die durch den Winkelgeschwindigkeitssensor 16 und den Seillängensensor 17 jeweils erfaßt worden sind, berechnet die Bremswinkelbeschleunigungsberechnungseinrichtung 26 eine Bremswinkelbeschleunigung β, die keine Ablenkung des herabhängenden Gegenstandes C bewirkt, wenn die Schwenkbewegung anhält, und die eine seitliche Biegefestigkeit des Auslegers B entgegen einer Trägheitskraft bei einem erzwungenen Anhalten berücksichtigt.

Auf der Grundlage der Winkelgeschwindigkeit Ωo vor dem Start der Schwenksteuerung berechnet die Berechnungseinrichtung 27 für den erforderlichen Winkel einen Schwenkwinkel (erforderlichen Winkel) θr des Auslegers B während der Zeitspanne von dem Zeitpunkt an, wenn ein Bremsen bei der Bremswinkelbeschleunigung β begonnen wird, bis zu dem Zeitpunkt, bei dem die Schwenkbewegung anhält. Die Randwinkelberechnungseinrichtung 28 berechnet einen Randwinkel Δθ, der den Unterschiede zwischen Restwinkel θc und dem erforderlichen Winkel θr darstellt.

Die Grenzgeschwindigkeitseinstelleinrichtung 29 berechnet einen Grenzwert der maximalen Schwenkgeschwindigkeit auf der Grundlage des Lastfaktors W/Wo, der durch die Lastfaktorberechnungseinrichtung 23 berechnet worden ist. Was den Inhalt der Berechnung betrifft, so wird dieser später detailliert beschrieben.

(1) Wenn der durch die Lastfaktorberechnungseinrichtung 23 berechnete Lastfaktor W/Wo 90% oder größer geworden ist und
(2) wenn der durch die Randwinkelberechnungseinrichtung 28 berechnete Randwinkel Δθ zu einem vorbestimmten Wert oder weniger wird, gibt die Warnungssteuereinrichtung 30A ein Steuersignal zu der Warneinrichtung 31 aus, wodurch in der Warneinrichtung ein Ausgeben einer Warnung bewirkt wird.

Die Schwenkantriebssteuereinrichtung (Sicherheitssteuereinrichtung) 30B gibt ein Steuersignal zu beispielsweise einem elektromagnetischen Proportionalventil aus, das in dem Hydraulikschaltkreis 33 für den Schwenkantrieb umfaßt ist, wodurch eine Schwenkantriebssteuerung für einen drehbaren Überbau ausgeführt wird. Im Normalbetrieb wird eine Steuerung, die auf die Inhalte eines durch den Betreiber ausgeführten Vorgangs anspricht, innerhalb eines Schwenkgeschwindigkeitsbereichs ausgeführt, der nicht die durch die Grenzgeschwindigkeitseinstelleinrichtung 29 eingestellte Grenzgeschwindigkeit überschreitet, und wenn der Grenzwinkel Δθ Null geworden ist, wird ein Schwenkbremsen für den Ausleger B bei der Bremswinkelbeschleunigung β gestartet. Andererseits gibt die Hydraulikantriebssteuereinrichtung 30C ein Steuersignal zu einem in dem Hydraulikschaltkreis 34 umfaßten elektromagnetischen Proportionalventil aus, das dem Erzeugen einer anderen Bewegung (beispielsweise ein Anheben oder Absenken des Auslegers) außer der Schwenkbewegung dient, wodurch das gleiche Ventil gesteuert wird.

Nachstehend werden die durch die arithmetische Einheit und Steuereinheit 20 tatsächlich ausgeführten arithmetischen Vorgänge und Steuervorgänge beschrieben.

Zunächst wird die sich auf den Lastfaktor beziehende Arithmetik und die entsprechende Steuerung beschrieben.

Zunächst bestimmt die Arbeitsradiusberechnungseinrichtung 21 auf der Grundlage der Auslegerlänge LB und des Auslegerwinkels Φ einen Arbeitsradius R', der die Abweichungen des Auslegers B, des Rahmens und der Stützfußsicherungen nicht berücksichtigt, und einen Fehler ΔR, der durch die Abweichungen des Auslegers B, des Rahmens und der Stützfußsicherungen bewirkt wird, und berechnet den Arbeitsradius R aus sowohl R' und ΔR. Auf der Grundlage des somit berechneten Arbeitsradius R, der Auslegerlänge B und dem Zylinderdruck p berechnet die Hebelastberechnungseinrichtung 22 die Last W des tatsächlich angehobenen Gegenstandes C.

Die Datenausgabeeinrichtung 24 wählt dreidimensionale Daten 40 entsprechend der gegenwärtigen horizontalen Vorstehbeträge d1 bis d4 der Stützfußsicherungen 105 und entsprechend der gegenwärtigen Auslegerlänge LB und auf der Grundlage der somit gewählten Daten berechnet sie die Nennlast Wo über den gesamten Umfang in der Form einer Funktion f(θ,R) des Schwenkwinkels und des Arbeitsradius (natürlich kann nur die Nennlast Wo entsprechend dem gegenwärtigen Schwenkwinkel θ und dem gegenwärtigen Arbeitsradius R jedes mal berechnet werden) . Was die somit berechnete Nennlast Wo betrifft, so wird von einer Nennlast auf der Grundlage der Festigkeit (eine Last mit konstanter Rate über den gesamten Umfang unabhängig vom Schwenkwinkel), die unter Berücksichtigung der Festigkeit des Auslegers B eingestellt wird, und von einer Nennlast auf der Grundlage der Stabilität (einer Nennlast, die in der Längsrichtung und in der Querrichtung gering ist und in der schräg nach vorn und schräg nach hinten weisenden Richtung, in denen die Stützfußsicherungen sich befinden, hoch ist), die unter Berücksichtigung der Stabilität des Kranes eingestellt wird, der kleinere Wert als die Nennlast für jeden Schwenkwinkel θ und jeden Arbeitsradius R aufgegriffen. Somit wird eine geeignete Nennlast erzielt, die mit dem Hebelleistungsvermögen des tatsächlich angewendeten Kranes übereinstimmt.

Die Lastfaktorberechnungseinrichtung 23 berechnet den Lastfaktor W/Wo auf der Grundlage der Nennlast Wo und der gehobenen Last W entsprechend dem gegenwärtigen Schwenkwinkel θ und dem gegenwärtigen Arbeitsradius R.

Wenn der Lastfaktor W/Wo 90% oder mehr beträgt, gibt eine Warneinrichtung 31 eine Warnung beim Empfang eines Ausgabesignals von der Warnsteuereinrichtung 30A aus, so daß sich der Betreiber vergegenwärtigen kann, daß die Last W auf der Grundlage des gehobenen Gegenstandes C der Nennlast Wo nahekommt. Wenn der Lastfaktor W/Wo 100% überschreitet, d. h. wenn die tatsächliche Last W die Nennlast Wo überschreitet, wird nicht nur die Warneinrichtung betätigt sondern es wird außerdem ein Steuersignal von der Hydraulikantriebssteuereinrichtung 30C in Fig. 3 zu dem Hydraulikschaltkreis 34 ausgegeben, wodurch die Kranbewegungen durch Betätigungsglieder in dem Hydraulikschaltkreis 34, d. h. die Kranbewegungen (Ausfahren, Anheben und Absenken des Auslegers B, Heben des Gegenstandes C) mit Ausnahme einer Schwenkbewegung zwangsläufig angehalten werden.

Andererseits wird bei der Grenzgeschwindigkeitseinstelleinrichtung 29 ein Grenzwert der maximalen Schwenkgeschwindigkeit auf der Grundlage des Lastfaktors W/Wo berechnet. Genauer gesagt speichert die Grenzgeschwindigkeitseinstelleinrichtung 29 eine derartige Beziehung zwischen dem Lastfaktor W/Wo und einem Maximalgeschwindigkeitsgrenzkoeffizienten K, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, in der Form von beispielsweise einem mathematischen Ausdruck oder einer Zuordnung, berechnet dann den Maximalgeschwindigkeitsgrenzkoeffizient K entsprechend dem eingegebenen Lastfaktor W/Wo, multipliziert dann diesen Wert K mit der maximalen Schwenkgeschwindigkeit und gibt den sich ergebenden Wert als eine Grenzgeschwindigkeit zu der Schwenkantriebssteuereinrichtung 30B aus.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, der Maximalgeschwindigkeitsgrenzkoeffizient K auf 1 in dem Bereich eingestellt, bei dem der Lastfaktor unterhalb 50% ist. D.h. die Begrenzung der maximalen Schwenkgeschwindigkeit wird nicht ausgeführt. Andererseits nimmt in dem Bereich, bei dem Lastfaktor oberhalb 50% ist, mit der Zunahme des Lastfaktors der Maximalgeschwindigkeitsgrenzkoeffizient K ab und der Grad der Begrenzung der maximalen Schwenkgeschwindigkeit wird größer. Während des Betriebs bei einem hohen Lastfaktor schwenkt der Ausleger B nur bei einer geringen Geschwindigkeit, selbst wenn der Betreiber den Schwenkhebel maximal betätigt, womit eine hohe Sicherheit sichergestellt ist. Im übrigen gilt diese Beschränkung für die maximale Schwenkgeschwindigkeit und daher wird, so langer der Betreiber den Schwenkhebel nur um einen geringen Betrag betätigt, eine Schwenksteuerung bei einer Geschwindigkeit ausgeführt, die mit dem Betrag der Betätigung des Hebels übereinstimmt, wobei somit dem Willen des Betreibers Priorität verliehen wird.

Für das tatsächliche Beschränken der maximalen Geschwindigkeit, wie dies vorstehend dargelegt ist, kann das Steuersignal eine Beschränkung erfahren, das von der Schwenkantriebssteuereinrichtung 30B beispielsweise zu dem elektromagnetischen proportionalen Ventil in der Hydraulikschaltung 33 vorgesehen wird, oder ein elektromagnetisches proportionales Ventil kann zuvor in der Hydraulikschaltung 33 eingebaut werden und ein Steuersignal für eine Begrenzung kann auf das elektromagnetische proportionale Ventil währen des Betriebs bei einem hohen Lastfaktor aufgebracht werden.

Nachstehend wird die Arithmetik und die Steuerung in Bezug auf den Sicherheitsarbeitsbereich beschrieben.

Die Datenausgabeeinrichtung 24 gibt einen Sicherheitsarbeitsbereich aus, der proportional zu der gehobenen Last W, den horizontalen Vorstehbeträgen d1 bis d4 der Stützfußsicherungen 105 und der Auslegerlänge LB ist. Dieser Sicherheitsarbeitsbereich entspricht einem horizontalen Schnitt, der durch ein Aufschneiden des in Fig. 5 gezeigten dreidimensionalen Körpers in horizontaler Richtung an einer vertikalen Position erhalten wird, die der gegenwärtigen gehobenen Last W entspricht. Wenn die Abbildung von Fig. 5 von oben als eine Ebene betrachtet wird, entspricht das Ergebnis Fig. 10. In Fig. 10 ist mit dem Bezugszeichen 43 eine Umrißlinie oder Konturlinie bei jeder verschiedenen Nennlast (4t, 6t, 8t, . . .) bezeichnet. Die Umrißlinie 43 selbst dient als eine Außenformlinie des Sicherheitsarbeitsbereiches entsprechend jeder der unterschiedlichen Hebelasten. Der fragliche Sicherheitsarbeitsbereich ist ein überdeckter Bereich zwischen einem kreisförmigen Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Festigkeit, bei dem der Grenzarbeitsradius Ro unabhängig von dem Schwenkwinkel θ konstant ist, und einem Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Stabilität einer unregelmäßigen Form, die von geraden Linien (oder ähnlichen Linien) parallel zu den vorderen, hinteren und rechten und linken Kipplinien umgeben ist. Daher nimmt in dem Fall einer vergleichsweise geringen Hebelast W der Sicherheitsarbeitsbereich eine Form an, die erhalten wird, indem die vier Ecken des Sicherheitsarbeitsbereiches auf der Grundlage der Stabilität, der eine im Allgemeinen viereckige Form hat, unter Verwendung eines Kreises mit dem maximalen Arbeitsradius oder eines Kreises, der den Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Festigkeit anzeigt, abgetrennt werden. In dem Fall einer großen Hebelast W nimmt der Sicherheitsarbeitsbereich die Form eines Sicherheitsarbeitsbereiches an, der sich sehr auf die Festigkeit gründet (nämlich einen zylindrischen Bereich). Der somit errichtete Sicherheitsarbeitsbereich ist ein geeigneter Bereich, der mit der tatsächlichen Leistungsfähigkeit des verwendeten Kranes übereinstimmt, womit ein Aufzeigen des Hebeleistungsvermögens des Kranes bis zum äußersten Maß ermöglicht ist.

Andererseits berechnet die Bremswinkelbeschleunigungsberechnungseinheit 26 durch die nachstehend beschriebene Prozedur die Bremswinkelbeschleunigung β, die die Seitenbiegefestigkeit des Auslegers B berücksichtigt und die keine Ablenkung des gehobenen Gegenstandes bewirkt.

Das Trägheitsmoment In von jedem Auslegerelement Bn wird gemäß dem folgenden Ausdruck berechnet:

In = Ino.cos²Φ + (Wn/g).Rn² (1)

Dabei ist Ino ein Trägheitsmoment (eine Konstante) um die Schwerkraftmitte von jedem Auslegerelement Bn, Wn ist das Eigengewicht von jedem Auslegerelement Bn, g ist die Erdbeschleunigung und Rn ist der Schwenkradius der Schwerpunktmitte für jedes Auslegerelement Bn.

Eine zulässige Winkelbeschleunigung β₁ wird in der nachstehenden Art und Weise berechnet.

Im Allgemeinen haben der Ausleger B und der Schwenkrahmen 102 des Kranes 10 eine ausreichende Festigkeit, wenn jedoch die Auslegerlänge L_B größer wird, wirkt eine große Seitenbiegekraft an dem Ausleger B, die auf die Trägheitskraft zurückführbar ist, die zum Zeitpunkt des Schwenkbremsens erzeugt wird. Eine durch eine derartige Seitenbiegekraft bewirkte festigkeitsbezogene Belastung ist in der Nähe des Schwenkrahmens 102 am größten und daher wird hierbei die Auswertung der Festigkeit auf der Grundlage des um die Schwenkwelle erzeugten Momentes ausgeführt.

Genauer gesagt wird unter der Voraussetzung, daß die Winkelbeschleunigung des Auslegers B zum Zeitpunkt des Schwenkbremsen β' ist und die Schwenkwinkelbeschleunigung des hängenden Gegenstandes C β'' ist, das durch die Drehung des Auslegers B und an dem Drehmittelpunkt wirkende Moment N_B durch den folgenden Ausdruck (2) wiedergegeben:

Hierbei ist W eine durch die Hebelastberechnungseinrichtung 22 berechnete Hebelast. Unter der Voraussetzung, daß die sich auf die Seitenbiegefestigkeit des Auslegers B beziehende Nennlast Wo' ist (= Wo.α', α' ist ein Sicherheitsfaktor), wird ein zulässiger Zustand für diese Festigkeit durch den folgenden Ausdruck (3) wiedergegeben:

N_B/R_B ≦ Wo, wobei R_B = L_B cosΦ ist (3)

Ein Einsetzen des vorstehend aufgezeigten Ausdrucks (2) in diesen Ausdruck (3) ergibt den folgenden Ausdruck (4):

Somit kann die maximale Winkelbeschleunigung β', die diesem Ausdruck (4) erfüllt, als die zulässige Winkelbeschleunigung β₁ eingestellt werden.

Die Nennlast Wo' kann bei einem bestimmten Wert eingestellt werden, jedoch kann sie auch bei einem kleineren Wert eingestellt werden, wenn die Auslegerlänge L_B und der Arbeitsradius R größer werden, wobei die Ablenkung oder dergleichen des Auslegers B berücksichtigt wird.

Nachstehend wird das Berechnen der tatsächlichen Winkelbeschleunigung beschrieben.

Die tatsächliche Bremswinkelbeschleunigung β wird auf der Grundlage der zulässigen Winkelbeschleunigung β₁, die in der vorstehend beschriebenen Weise berechnet wird, und der Auslegerwinkelgeschwindigkeit (vor der Verzögerung) Ωo und dem Hebegegenstandablenkdurchmesser LR, die beide aus den Ergebnissen der von dem Winkelgeschwindigkeitssensor 16 und dem Seillängensensor 17 ausgeführten Erfassung erhalten werden, berechnet.

Diese Berechnung wird in der nachstehend dargelegten Weise ausgeführt. Zunächst wird in Bezug auf den an dem Kran 10 herabhängenden Gegenstand C ein Modell eines in Fig. 7 gezeigten einfachen Pendels betrachtet. Differentialgleichungen von diesem System sind durch die nachstehend aufgezeigten Ausdrücke (5) und (6) angegeben:

+ (g/L_R) η = -/L_R (5)

V = Vo + at (6)

Hierbei ist η der Ablenkwinkel bzw. Ausschwenkwinkel des gehobenen Gegenstandes C, ist V die Schwenkgeschwindigkeit von einem Auslegerpunkt oder Auslegerstelle, die sich mit der Zeit t ändert, ist Vo die Schwenkgeschwindigkeit (= RΩo) vor dem Start des Anhaltens des Schwenkens des Auslegerpunktes und ist a deren Beschleunigung. Wenn beide Seiten des vorstehend genannten Ausdruckes (5) durch die Zeit t differenziert werden und daraufhin ein Einsetzen in die rechte Seite des gleichen Ausdrucks erfolgt und anschließend eine Integration unter den Ausgangsbedingungen von (t = 0, η = 0, dη/dt = 0) erfolgt, wird der folgende Ausdruck erhalten (7):

Wenn dieser Ausdruck auf einer Phasenebene ausgedrückt wird, die sich auf (dη/dt)/ω bezieht, wird ein Kreis beschrieben, der an A (-a/g, 0) ausgemittelt ist, und durch den Koordinatenursprung O (0, 0) tritt. Die zum Berechnen dieses Kreises erforderliche Zeit, d. h. die Periode T von dem Zeitpunkt, bei dem der Zustand des einfachen Pendels sich von dem Ursprung O verändert, bis zu dem Zeitpunkt, bei dem es zu dem Ausgangszustand zurückkehrt, wird als T = 2π/ω angegeben, so daß, wenn die Winkelbeschleunigung β derart eingestellt ist, daß ein vollständiges Anhalten in einer Zeitspanne nT (wobei n eine natürliche Zahl ist) nach dem Zeitpunkt (Punkt C) erreicht wird, bei dem der Kran mit dem Anhalten der Drehung begann, es möglich ist, den Kran ohne jegliche Restablenkung bzw. Restschwankung des gehobenen Gegenstandes anzuhalten. Da andererseits der vorstehend genannte Wert ω ein konstanter Wert ist, der sowohl durch die Erdbeschleunigung g als auch durch den Ablenkdurchmesser LR bestimmt wird, kann eine Winkelbeschleunigung β, die ein von jeglicher Ablenkung des Gegenstandes freien Anhalten des Drehen ermöglicht, durch den folgenden Ausdruck erhalten werden:

β = -Ωo/nT = -ωΩo/2nπ (n ist eine natürliche Zahl) (8)

Was die Seitenbiegefestigkeit des Auslegers E betrifft, so besteht die Bedingung |β| ≦ β1, wobei es daher durch ein Auswählen einer minimalen natürlichen Zahl n in dem Bereich, in dem diese Bedingung erfüllt ist, möglich ist, eine tatsächliche Bremswinkelbeschleunigung β für ein Anhalten des Kranes ohne ein Ablenken bzw. Ausschwenken des gehobenen Gegenstandes und bei einer minimalen erforderlichen Zeit zu erhalten.

Auf der Grundlage der gegenwärtigen Winkelgeschwindigkeit (vor dem Bremsen) Ωo berechnet die Berechnungseinrichtung 27 für den erforderlichen Winkel einen Schwenkwinkel (einen erforderlichen Winkel) θr, der vom Start des Bremsens bis zum vollständigen Anhalten in dem Fall erforderlich ist, bei dem das Anhalten der Drehung bei der vorstehend erwähnten Bremswinkelbeschleunigung β ausgeführt wird. Genauer gesagt ergeben sich, wenn die vom Beginn des Bremsens bis zum vollständigen Anhalten erforderliche Zeit als t betrachtet wird, die nachstehend aufgeführten zwei Ausdrücke:

Ωo + βt = 0,θr = βt²/2 + Ωot (9)

Daher kann der erforderliche Winkel θr erhalten werden, indem t aus den beiden Ausdrücken beseitigt wird.

Die Randwinkelberechnungseinrichtung 28 berechnet den Winkel, bei dem die Drehung bei der gegenwärtigen Winkelgeschwindigkeit Ωo bis zum Start des Bremsens ausgeführt werden kann, d. h. den Randwinkel Δθ (= θc-θr).

Die Schwenkantriebssteuereinrichtung 30B gibt ein Steuersignal zu der Hydraulikschaltung 33 aus, wenn der somit berechnete Randwinkel Δθ zu Null geworden ist, wodurch eine Schwenkbremsung für den Ausleger B und ein erzwungenes Anhalten des Betriebs ausgeführt wird, das eine Zunahme des Arbeitsradius gegenüber dem gegenwärtigen Radius mit sich bringt. Zu diesem Zeitpunkt wird zum Verhindern einer Ablenkung des hängenden Gegenstands C ein hydraulischer Motordruck PB so eingestellt, daß bei der vorstehend erwähnten Bremswinkelbeschleunigung β angehalten wird.

Ein Beispiel, wie der hydraulische Motordruck PB berechnet wird, wird nachstehend aufgezeigt. Wenn die Gesamtsumme der Trägheitsmomente in Bezug auf die anderen Bauteile des drehbaren Überbaus außer dem Ausleger B als Iu betrachtet wird, wird das für ein Schwenkbremsen erforderliche Moment TB durch den folgenden Ausdruck angegeben (10):

Die Beschleunigung β'' des gehobenen Gegenstandes C kann im Hinblick auf den nachstehenden Ausdruck durch ein Auflösen der vorstehend genannten Ausdrücke (3) und (5) bei η = 0 und dη/dt = 0 unter der Ausgangsbedingung von t = 0 ausgedrückt werden, obwohl die Einzelheiten hier weggelassen worden sind:

β'' = (1-cosωt).β (11)

Andererseits steht das Moment TB ungefähr in der Beziehung des nachstehenden Ausdruckes zu den an der Hydraulikmotorseite aufgegriffenen Bedingungen, obwohl die Einzelheiten hierbei weggelassen worden sind:

T_B = (P_B.Q_h/200π)i₀/η_m (12)

Q_h ist die Motorleistung,
i₀ ist das Gesamtverzögerungsverhältnis und
η_m ist der mechanische Wirkungsgrad.

Daher ist es durch ein Einsetzen dieses Ausdruckes (12) in dem vorstehend genannten Ausdruck (10) möglich, den tatsächlichen hydraulischen Motordruck PB zu erhalten.

Wenn andererseits der Randwinkel Δθ zu einem vorbestimmten Wert oder einem kleineren Wert außer zu Null geworden ist, gibt die Warnsteuereinrichtung 30A ein Steuersignal zu der Warneinrichtung 31 aus, wodurch das Ausgeben einer Warnung der Warneinrichtung bewirkt wird. Folglich kann der Betreiber sich vergegenwärtigen, daß ein Bremsen nach einer geringfügigen Drehung automatisch ausgeführt wird.

Nachstehend wird die Anzeigesteuerung beschrieben.

Des weiteren gibt die arithmetische Einheit und Steuereinheit 20 Informationssignale bei verschiedenen Werten zu der Anzeigevorrichtung 32 aus und sieht nützliche Informationen für den Betreiber vor. Was den Inhalt der Anzeige betrifft, so sind verschiedene Modi vorstellbar. Einige Beispiele sind nachstehend angegeben.

Zunächst wird ein erstes Anzeigebeispiel unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben.

Gemäß diesem Anzeigebeispiel werden die in Fig. 5 gezeigten dreidimensionalen Daten 40 als solche als ein Sicherheitsarbeitsbereich in einem zylindrischen Koordinatensystem unter Verwendung von R, θ und Wo als Variablen angezeigt. In einem in Fig. 9 dargestellten Bildschirm 32a wird eine dem gegenwärtigen Schwenkwinkel θ entsprechende Winkelposition durch einen Schnitt 44 ausgedrückt und ein Punkt P, der der gegenwärtigen gehobenen Last W und dem Arbeitsradius R entspricht, wird als ein Punkt innerhalb des Schnittes 44 angezeigt.

Da bei diesem Bildschirm die Koordinatenachsen R und W feststehend sind, dreht sich der dreidimensionale Abschnitt um die Koordinatenachse W (die vertikale Achse) (in der Richtung der Pfeile E). Die Position des Punktes P wird horizontal mit der Veränderung der Auslegerlänge und des Winkels beim Erhöhen oder Absenken des Auslegers verschoben und wird vertikal verschoben, wenn sich die gehobene Last W ändert. Eine Wechselbeziehung zwischen der tatsächlichen Arbeitsposition und dem Sicherheitsarbeitsbereich kann auf einen Blick stets erkannt werden. Wenn der vorstehende Zustand der Stützfußsicherungen sich verändert, ändern sich ebenfalls die dreidimensionalen Daten 40 und die Anzeige des Bildschirms wird sofort umgeschaltet.

Gemäß einer derartigen dreidimensionalen Anzeige kann nicht nur der gegenwärtige Lastfaktor bei der gegenwärtigen Arbeitsstellung erfaßt werden, sondern es ist ebenfalls möglich, zu erfassen, wie sich der Sicherheitsarbeitsbereich nach der Schwenkbewegung verändert hat.

Beispielsweise in dem Fall, bei dem der Ausleger einen Gegenstand mit einem maximalen Lastfaktor, der unter den Sicherheitsarbeitsbereich fällt, bei einem Schwenkwinkel entsprechend einer schrägen Richtung des Kranes (einer Richtung, in der eine Stützfußsicherung vorhanden ist) hebt, wird (beispielsweise, wenn P1 zwischen 42a und 42a'' in Fig. 11 positioniert ist), da die Stabilität in jener Richtung höher als in den seitlichen Richtungen ist, der Punkt des gegenwärtigen Lastfaktors P1 an dem Schnitt 44 auf dem Bildschirm und innerhalb eines durchführbaren Sicherheitsarbeitsbereiches 42a' angezeigt. Gleichzeitig umfaßt der gesamte Sicherheitsarbeitsbereich mit dem Bezugszeichen 45 Winkel um den Schwenkwinkel herum. Daher kann der Betreiber mit Leichtigkeit verstehen, daß, wenn die Schwenkbewegung bei der gegenwärtigen Stellung ausgeführt wird, der Sicherheitsarbeitsbereich schmaler wird. Auf der Grundlage dieser Erkenntnis kann der Betreiber einen geeigneten Betrieb des Krans ausführen.

Wenn ein Farbflüssigkristallmonitor oder dergleichen als eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen des Sicherheitsarbeitsbereiches 41 auf der Grundlage der Festigkeit und des Sicherheitsarbeitsbereiches 42 auf der Grundlage der Stabilität verwendet wird, die unter Verwendung von unterschiedlichen Farben oder Beispielen unterscheidbar sind, wird es für den Betreiber möglich, korrekt abzuschätzen, ob er nunmehr der Festigkeit oder der Stabilität Aufmerksamkeit widmen soll, und folglich ist ein geeigneterer Betrieb möglich.

Wie dies in Fig. 9 gezeigt ist, kann, wenn ein Lastfaktoranzeigabschnitt 64 mit einer Farbbalkenanzeige vorgesehen ist, wobei die Farbe und die Position sich in Abhängigkeit von dem Lastfaktor verändern, oder wenn ein Anzeigeabschnitt 65 für einen numerischen Wert vorgesehen ist, der konkrete gegenwärtige Zustandswerte (beispielsweise die Hebelast W, der Arbeitsradius R und der Lastfaktor) anzeigt, der Bildschirm noch nützlicher gestaltet werden.

Nachstehend ist ein zweites Anzeigebeispiel unter Bezugnahme auf Fig. 10 beschrieben.

Bei diesem Anzeigebeispiel werden die dreidimensionalen Daten 40 in ebener Weise in der R-θ-Polarkoordinatenebene angezeigt. Wie dies in Fig. 10 gezeigt ist, können Sicherheitsarbeitsbereiche entsprechend verschiedener Hebenlasten in überdeckter Weise als Umrißlinien 43 angezeigt werden und nur die der gegenwärtigen Hebelast entsprechende Linie wird als eine dicke Linie angezeigt (in der gleichen Zeichnung ist die Linie der Hebelast mit 6t als eine dicke Linie 43a angezeigt). Alternativ kann nur der der gegenwärtigen Hebelast entsprechende Sicherheitsarbeitsbereich angezeigt werden. In dem letztgenannten Fall ermöglicht ein Anzeigen des Sicherheitsarbeitsbereichs bei einem größeren Maßstab bei größer werdender Hebelast W, d. h. wenn der Sicherheitsarbeitsbereich kleiner wird, daß der Sicherheitsarbeitsbereich stets auf dem gesamten Bildschirm angezeigt wird, wobei für den Betreiber der Bildschirm leichter einsehbar ist. Auch dieser Fall ermöglicht wie bei dem Fall bei dem vorstehend erwähnten ersten Anzeigebeispiel, wenn ein Farbflüssigkristallmonitor oder dergleichen zum Bewirken einer unterschiedenen Anzeige unter Verwendung von unterschiedlichen Farben z. B. verwendet wird, den Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Festigkeit und den Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Stabilität in einer deutlich unterscheidbaren Art und Weise mit einer Kurve CL als Grenze anzuzeigen, womit ein Vorsehen einer besser geeigneten Information für den Betreiber möglich geworden ist.

Wenn dieser Bildschirm ein Bild 46, das den Kran als Simulation mittig zeigt, oder einen Abschnitt 47, der den Arbeitsradius und den Schwenkwinkel zeigt, anzeigt, kann der Betreiber mit einem Blick erfassen, bis zu welchem Grad der gegenwärtige Betriebszustand sicher ist. Des weiteren wird, damit die Richtung des drehbaren Überbaus bei der tatsächlichen Arbeitsmaschine mit dem Bild auf dem Bildschirm übereinstimmt, wenn beispielsweise die schematische Abbildung des unteren Abschnittes des Kranes und der Sicherheitsarbeitsbereich mit der Drehung der Maschine gedreht werden, während diese Richtung feststeht, es leichter, die tatsächliche Richtung des drehbaren Überbaus bei dem Kran und der Anzeige unmittelbar zu erkennen.

Nachstehend wird ein drittes Anzeigebeispiel unter Bezugnahme auf Fig. 11 beschrieben.

Dieses Anzeigebeispiel ist die Anzeige von nur dem Abschnitt des Schnittes 44 in Fig. 5 als ein ebenes rechtwinkliges Koordinatensystem mit R und W. Bei diesem Anzeigebeispiel ändert sich eine Kurve 41a, die den Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Festigkeit anzeigt, nicht, selbst wenn das Schwenkelement sich dreht, jedoch ändert sich die Kurve 42a, die den Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Stabilität anzeigt, in der Schwenkradiusrichtung mit dieser Drehung (siehe die Kurven 42a' und 42a''). Auch in diesem Fall wird es durch ein Anzeigen des Kurven 41 und 42 in unterscheidbarer Weise unter Verwendung von beispielsweise unterschiedlichen Farben für den Betreiber möglich, exakt abzuschätzen, ob er der Festigkeit oder der Stabilität nunmehr seine Aufmerksamkeit widmen soll.

Nachstehend wird ein viertes Anzeigebeispiel unter Bezugnahme auf Fig. 12 beschrieben.

Eine in Fig. 12a gezeigte Anzeigetafel 50 ist mit einem Arbeitsbedingungsanzeigeabschnitt 51, einem Anzeigeabschnitt 52 für den vorstehenden Zustand der Stützfußsicherung und einem Schaltabschnitt 53 versehen. In dem Arbeitsbedingungsanzeigeabschnitt 51 sind nicht nur Anzeigeabschnitte des Auslegerwinkels, der Hebelast, des Arbeitsradius und der Grenzlast (Nennlast) sondern auch ein Lastfaktoranzeigeabschnitt 54 vorgesehen. In dem Lastfaktoranzeigeabschnitt 54 sind, wie dies in Fig. 12b gezeigt ist, Lastfaktoranzeigelampen 55 zum Anzeigen von Lastfaktoren in vielen Zuständen und auch eine Unterscheidungsanzeigelampe 56A, die bei gegenwärtigem Lastfaktor bei Nennast auf der Grundlage der Festigkeit eingeschaltet wird, und eine Unterscheidungsanzeigelampe 56B, die bei gegenwärtigem Lastfaktor bei Nennlast auf der Grundlage der Stabilität eingeschaltet wird, vorgesehen.

Gemäß diesem Aufbau wird in dem Lastfaktoranzeigeabschnitt 54 nicht nur der gegenwärtige Lastfaktor durch die Lastfaktoranzeigelampen 55 angezeigt, sondern auch, ob der Lastfaktor aus der Nennlast auf der Grundlage der Festigkeit oder aus der Nennlast auf der Grundlage der Stabilität berechnet worden ist, wird in unterscheidbarer Weise durch entweder die Unterscheidungsanzeigelampe 56A oder die Unterscheidungsanzeigelampe 56B angezeigt, womit ein exaktes Abschätzen des Betreibers möglich ist, ob er nunmehr der Festigkeit oder Stabilität Aufmerksamkeit widmen soll. Dies ist ebenfalls beim Anzeigen von nur der Nennlast ohne ein Anzeigen des Lastfaktors der Fall.

Es steht frei, ob die vorstehend aufgeführten Anzeigebeispiele jeweils allein oder in Kombination mit anderen Anzeigebeispielen angewendet werden.

Während die Erfindung detailliert und unter Bezugnahme auf ihre spezifischen Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, sollte es für Fachleute offensichtlich sein, daß unterschiedliche Veränderungen und Abwandlungen dabei ausgeführt werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.

Es werden das Verfahren zum Einstellen des Sicherheitsarbeitsbereiches und der Nennlast bei der Arbeitsmaschine der Schwenkart als auch die Arbeitsmaschine der Schwenkart offenbart, die dieses Verfahren anwendet. Der Bereich, in dem der Sicherheitsarbeitsbereich 41 auf der Grundlage der Festigkeit, der unter Berücksichtigung des Schwenkelementes errichtet wird, und der Sicherheitsarbeitsbereich 42 auf der Grundlage der Stabilität, der unter Berücksichtigung der Stabilität der Arbeitsmaschine errichtet wird, einander überdecken, wird als der tatsächlich zu verwendende Sicherheitsarbeitsbereich eingestellt. In ähnlicher Weise wird von entweder der Nennlast Wo auf der Grundlage der Festigkeit, die unter Berücksichtigung der Festigkeit des Schwenkelementes eingestellt wird, oder der Nennlast Wo auf der Grundlage der Stabilität, die unter Berücksichtigung der Stabilität der Arbeitsmaschine eingestellt wird, der untere Wert als die tatsächlich zu verwendende Nennlast Wo eingestellt. Unter Verwendung des somit erzielten Sicherheitsarbeitsbereichs und der somit erzielten Nennlast wird die Sicherheitssteuerung und die geeignete Anzeige ausgeführt. Gemäß diesem Verfahren ist es bei der Arbeitsmaschine der Schwenkart, wie beispielsweise ein Kran, möglich, den Sicherheitsarbeitsbereich und die Nennlast einzurichten, die jeweils mit dem tatsächlichen Hebeleistungsvermögen der Arbeitsmaschine übereinstimmen.

Claims

1. Verfahren zum Einstellen eines Sicherheitsarbeitsbereiches bei einer Arbeitsmaschine der Schwenkart für ein sicheres Betreiben der Arbeitsmaschine, bei der ein Gegenstand an einer vorbestimmten Position eines Schwenkelementes hängt, gekennzeichnet durch ein Einstellen eines Bereiches, bei dem ein Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Festigkeit und ein Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Stabilität einander überdecken, als ein tatsächlich verwendeter Sicherheitsarbeitsbereich, wobei der Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Festigkeit unter Berücksichtigung der Festigkeit des Schwenkelementes errichtet wird und kreisartig an einem Drehmittelpunkt des Schwenkelementes ausgemittelt ist, und wobei der Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Stabilität unter Berücksichtigung der Stabilität der Arbeitsmaschine errichtet wird und einen Grenzarbeitsradius hat, der sich in Abhängigkeit von einem Schwenkwinkel des Schwenkelementes verändert.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Stabilität ein Bereich ist, der von geraden Linien parallel zu Umkipplinien der Arbeitsmaschine oder mit dazu ähnlichen Linien umgeben ist.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei ein Endsicherheitsarbeitsbereich innerhalb eines Kreises mit einem Radius entsprechend einem maximalen Arbeitsradius des Schwenkelementes errichtet wird, der an dein Drehmittelpunkt des Schwenkelementes ausgemittelt ist.

4. Arbeitsmaschine der Schwenkart mit einem an einer vorbestimmten Position eines Schwenkelementes hängenden Gegenstand mit:
einer Hebelasterfassungseinrichtung zum Erfassen einer Hebelast des Schwenkelementes und
einer Bereichsdatenausgabeeinrichtung, die Bereichsdaten von einem tatsächlich zu verwendenden Sicherheitsarbeitsbereich ausgibt, wobei der Sicherheitsarbeitsbereich ein Bereich ist, bei dem ein Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Festigkeit und ein Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Stabilität einander überdecken, wobei der Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Festigkeit unter Berücksichtigung einer Hebelast und der Festigkeit des Schwenkelementes errichtet wird und kreisförmig an einem Drehmittelpunkt des Schwenkelementes ausgemittelt ist, und wobei der Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Stabilität unter Berücksichtigung der Stabilität der Arbeitsmaschine errichtet ist und einen Grenzarbeitsradius hat, der in Abhängigkeit von einem Schwenkwinkel des Schwenkelementes sich verändert.

5. Arbeitsmaschine der Schwenkart gemäß Anspruch 4, wobei die Bereichsdatenausgabeeinrichtung Bereichsdaten derart ausgibt, daß der Sicherheitsarbeitsbereich auf der Grundlage der Stabilität von geraden Linien, die zu Umfallinien der Arbeitsmaschine parallel sind, oder von zu diesen ähnlichen Linien umgeben ist.

6. Arbeitsmaschine der Schwenkart gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei die Bereichsdatenausgabeeinrichtung Bereichsdaten so ausgibt, daß ein Endsicherheitsarbeitsbereich innerhalb eines Kreises errichtet wird, wobei der Kreis einen Radius hat, der einem maximalen Arbeitsradius des Schwenkelementes entspricht, und an dem Drehmittelpunkt des Schwenkelementes ausgemittelt ist.

7. Arbeitsmaschine der Schwenkart gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Bereichsdatenausgabeeinrichtung einen Speicher hat, der dreidimensionale Daten speichert, die als Variablen den Arbeitsradius und den Schwenkwinkel des Schwenkelementes und eine entsprechende Nennlast verwenden, und wobei die Bereichsdatenausgabeeinrichtung einen entsprechenden Sicherheitsarbeitsbereich aus der durch die Hebelasterfassungseinrichtung erfaßten Hebelast berechnet und ausgibt.

8. Arbeitsmaschine der Schwenkart gemäß Anspruch 7, die des weiteren Stützfußsicherungen aufweist, die in der horizontalen Richtung vorstehen, und wobei die Bereichsdatenausgabeeinrichtung einen Speicher hat, der eine Vielzahl an Arten von dreidimensionalen Daten gemäß den vorstehenden Zuständen der Stützfußsicherungen speichert.

9. Arbeitsmaschine der Schwenkart gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8, die des weiteren folgendes aufweist:
eine Arbeitsradiuserfassungseinrichtung zum Erfassen eines tatsächlichen Arbeitsradius des Schwenkelementes,
eine Schwenkwinkelerfassungseinrichtung zum Erfassen eines tatsächlichen Schwenkwinkels der Schwenkelementes und
eine Sicherheitssteuereinrichtung, die eine Steuerung ausführt, damit die Arbeitsmaschine Sicherheitsfunktionen auf der Grundlage eines Vergleichs des von der Bereichsdatenausgabeeinrichtung ausgegebenen Sicherheitsarbeitsbereich mit einem tatsächlichen Arbeitsradius und einem tatsächlichen Schwenkwinkel ausführt.

10. Arbeitsmaschine der Schwenkart gemäß Anspruch 9, wobei die Sicherheitssteuereinrichtung eine Schwenksteuereinrichtung ist, die eine Steuerung derart ausführt, daß ein Schwenkbremsen bei einer vorbestimmten zeitlichen Abstimmung angewendet wird, um das Schwenkelement innerhalb des Sicherheitsarbeitsbereiches anzuhalten.

11. Arbeitsmaschine der Schwenkart gemäß Anspruch 10, wobei die Schwenksteuereinrichtung mit einer Bremswinkelbeschleunigungsberechnungseinrichtung zum Anhalten Schwenkelementes ohne ein Ermöglichen jeglicher Restablenkung eines herabhängenden Gegenstandes versehen ist und eine Steuerung derart ausführt, daß die Drehung des Schwenkelementes auf der Grundlage der somit berechneten Bremswinkelbeschleunigung gebremst wird.

12. Arbeitsmaschine der Schwenkart gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8, die des weiteren folgendes aufweist:
eine Arbeitsradiuserfassungseinrichtung zum Erfassen eines tatsächlichen Arbeitsradius des Schwenkelementes,
eine Schwenkwinkelerfassungseinrichtung zum Erfassen eines tatsächlichen Schwenkwinkels des Schwenkelementes und
einer Anzeigeeinrichtung, die an einem einzigen Bildschirm die Beziehung des von der Bereichsdatenausgabeeinrichtung ausgegebenen Sicherheitsarbeitsbereichs zu dem tatsächlichen Arbeitsradius und zu dem tatsächlichen Schwenkwinkel anzeigt.

13. Arbeitsmaschine der Schwenkart gemäß Anspruch 12, wobei die Anzeigeeinrichtung den Sicherheitsarbeitsbereich dreidimensional in einem zylindrischen Koordinatensystem anzeigt, das als Variablen den Arbeitsradius und den Schwenkwinkel des Schwenkelementes und eine entsprechende Nennlast verwendet.

14. Arbeitsmaschine der Schwenkart gemäß Anspruch 12, wobei die Anzeigeeinrichtung einen Sicherheitsarbeitsbereich entsprechend einer tatsächlichen Hebelast an einer Polarkoordinatenebene anzeigt, die den Arbeitsradius und den Schwenkwinkel des Schwenkelementes als Variablen anwendet.

15. Arbeitsmaschine der Schwenkart gemäß Anspruch 14, wobei die Anzeigeeinrichtung eine Anzeige in einer derartigen Weise ausführt, daß, je größer die tatsächliche Hebelast wird, desto größer der Maßstab des angezeigten Sicherheitsarbeitsbereiches ist.

16. Arbeitsmaschine der Schwenkart gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die Anzeigeeinrichtung einen Abschnitt des Sicherheitsarbeitsbereiches, der auf der Grundlage des Sicherheitsarbeitsbereiches auf der Grundlage der Festigkeit errichtet ist, und einen Abschnitt des Sicherheitsarbeitsbereiches, der auf der Grundlage des Sicherheitsarbeitsbereiches auf der Grundlage der Stabilität errichtet worden ist, in einer voneinander unterscheidbaren Art und Weise anzeigt.

17. Verfahren zum Einstellen einer Nennlast bei einer Arbeitsmaschine der Schwenkart mit einem an einer vorbestimmten Position eines Schwenkelementes herabhängenden Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, daß von entweder einer Nennlast auf der Grundlage der Festigkeit, die unter Berücksichtigung der Festigkeit des Schwenkarmes errichtet wird und die konstant unabhängig von dem Schwenkwinkel des Schwenkelementes ist, oder von einer Nennlast auf der Grundlage der Stabilität, die unter Berücksichtigung der Stabilität der Arbeitsmaschine errichtet ist und die sich in Abhängigkeit von dem Schwenkwinkel des Schwenkelementes ändert, der niedrigere Wert für jeden Schwenkwinkel aufgegriffen wird und als eine tatsächlich zu verwendende Nennlast eingestellt wird.

18. Arbeitsmaschine der Schwenkart mit einem an einer vorbestimmten Position eines Schwenkelementes herabhängenden Gegenstand mit:
einer Arbeitsradiuserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Arbeitsradius des Schwenkelementes und
einer Nennlastdatenausgabeeinrichtung, die eine für jeden Schwenkwinkel des Schwenkelementes ausgewählte Nennlast als eine tatsächlich zu verwendende Nennlast ausgibt, wobei die Nennlast der untere Wert von entweder einer Nennlast auf der Grundlage der Festigkeit, die unter Berücksichtigung des Arbeitsradius und der Festigkeit des Schwenkelementes errichtet ist und die unabhängig von der Schwenkwinkel des Schwenkelementes konstant ist, oder einer Nennlast auf der Grundlage der Stabilität, die unter Berücksichtigung der Stabilität der Arbeitsmaschine errichtet ist und die in Abhängigkeit von dem Schwenkwinkel des Schwenkelementes sich verändert, ist.

19. Arbeitsmaschine der Schwenkart gemäß Anspruch 18, wobei die Nennlastdatenausgabeeinrichtung einen Speicher hat, der dreidimensionalen Daten speichert, die als Variablen den Arbeitsradius und den Schwenkwinkel des Schwenkelementes und eine entsprechende Nennlast verwenden, und wobei die Nennlastdatenausgabeeinrichtung eine entsprechende Nennlast aus dem durch die Arbeitsradiuserfassungseinrichtung erfaßten Arbeitsradius berechnet und ausgibt.

20. Arbeitsmaschine der Schwenkart gemäß Anspruch 19, die des weiteren Stützfußsicherungen aufweist, die in der horizontalen Richtung vorstehen, und wobei die Nennlastdatenausgabeeinrichtung einen Speicher hat, der viele Arten an dreidimensionalen Daten in Übereinstimmung mit den vorstehenden Zuständen der Stützfußsicherungen speichert.

21. Arbeitsmaschine der Schwenkart gemäß einem der Ansprüche 18 bis 20, die des weiteren folgendes aufweist:
eine Hebelasterfassungseinrichtung zum Erfassen einer tatsächlichen Hebelast des Schwenkelementes,
einen Schwenkwinkelerfassungseinrichtung zum Erfassen eines tatsächlichen Schwenkwinkels des Schwenkelementes und
eine Sicherheitssteuereinrichtung, die eine Steuerung ausführt, damit die Arbeitsmaschine Sicherheitsvorgänge in Übereinstimmung mit einem Vergleich zwischen der von der Nennlastdatenausgabeeinrichtung ausgegebene Nennlast und einer tatsächlichen Hebelast ausführt.

22. Arbeitsmaschine der Schwenkart gemäß Anspruch 21, wobei die Sicherheitssteuerungseinrichtung eine Steuerung zum Einschränken der Schwenkgeschwindigkeit in Übereinstimmung mit einem Lastfaktor ausführt, der das Verhältnis der tatsächlichen Hebelast gegenüber den Nennlast darstellt.

23. Arbeitsmaschine der Schwenkart gemäß einem der Ansprüche 18 bis 20, die des weiteren folgendes aufweist:
eine Hebelasterfassungseinrichtung zum Erfassen einer tatsächlichen Hebelast des Schwenkelementes,
eine Schwenkwinkelerfassungseinrichtung zum Erfassen eines tatsächlichen Schwenkwinkels des Schwenkelementes und eine Anzeigeeinrichtung, die die von der Nennlastdatenausgabeeinrichtung ausgegebene Nennlast oder einen sich darauf beziehenden Wert anzeigt.

24. Arbeitsmaschine der Schwenkart gemäß Anspruch 23, wobei die Anzeigeeinrichtung unterscheidbar anzeigt, ob der angezeigte Wert sich auf die Nennlast auf der Grundlage der Festigkeit oder auf die Nennlast auf der Grundlage der Stabilität gründet.