DE202010015180U1

DE202010015180U1 - Kompensation von Messfehlern bei Hebegeräten

Info

Publication number: DE202010015180U1
Application number: DE202010015180U
Authority: DE
Original assignee: Tecsis GmbH
Current assignee: Tecsis GmbH
Priority date: 2010-11-09
Filing date: 2010-11-09
Publication date: 2012-03-01
Anticipated expiration: 2020-11-10
Also published as: DE102011055040B4; CN102556851B; US20120111087A1; CN102556851A; DE102011055040A1; US20140124718A1

Abstract

Hebegerät mit einem Antriebsträger, welcher aus einem Trägerteil und darauf angeordneten, angetriebenen Trommeln zum Bewegen von Drahtseilen besteht und mit einer Hebeaufnahme, wobei die Hebeaufnahme zur Aufnahme von Lasten geeignet ist, und über Umlenkrollen mit dem Trägerteil über die Tragseile in Verbindung steht und mit einer steuerbaren Hebelmechanik, welche mindestens mit mindestens zwei Tragseilen in Verbindung steht und mit mindestens zwei Kraftsensoren, die die Kräfte von mindestens zwei Tragseilen fassen und mit einer Bewachungseinrichtung, welche die Kräfte der mindestens zwei Kraftsensoren überwacht dadurch gekennzeichnet, dass das Hebegerät eine Kompensationseinrichtung aufweist und eine Sensorik den Stellwinkel der steuerbaren Hebelmechnik erfasst und mittels des ermittelten Stellwinkels eine Korrektur der Seilkräfte in der Überwachungseinrichtung vorgenommen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hebegerät mit einem Antriebsträger, welcher aus einem Trägerteil und darauf angeordneten, angetriebenen Trommeln zum Bewegen von Drahtseilen besteht und mit einer Hebeaufnahme, wobei die Hebeaufnahme zur Aufnahme von Lasten geeignet ist, und über Umlenkrollen mit dem Trägerteil über die Tragseile in Verbindung steht und mit einer steuerbaren Hebelmechanik, welche mindestens mit mindestens zwei Tragseilen in Verbindung steht und mit mindestens zwei Kraftsensoren, die die Kräfte von mindestens zwei Tragseilen fassen und mit einer Bewachungseinrichtung, welche die Kräfte der mindestens zwei Kraftsensoren überwacht.
Container können bei einem Anheben oder Absetzen durch Seilzugveränderungen über eine Hebelmechanik (siehe 4) in ihrer Position gedreht werden, siehe auch 3. Ein Winkel Alpha (α) am Hebel bewirkt einen Winkel Beta (β) am Container. Hierzu bleiben zwei Seile in Position. Es wird Seil 1 etwas verlängert und Seil 2 etwas verkürzt. Dieses Drehen mittels des Hebels führt zu einem Messfehler in den Sensoren S1 und S2 der Seilüberwachung, welche sonst das Containergewicht überwachen. Fehlerhafte Werte können zu einer Vollabschaltung des Krans aus Sicherheitsgründen und dadurch zu unerwünschten Stillstandszeiten führen.
Bei einem Anheben und einem Absetzen von Containern in gedrehter Position kann ein Hebelfehler zu einer Abschaltung des Krans wegen einer fehlerhaften Messung führen.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch ein Hebegerät mit einer Kompensationseinrichtung gemäß dem Schutzanspruch 1 gelöst.
Um den Fehler zu eliminieren wird zum Beispiel in zwei von vier Seilen die Seilkraft überwacht, der Hebelwinkel mit Hilfe eines Winkelsensors ermittelt und anhand von Kennlinien der Fehler berechnet.
Hierzu werden vorher Kennlinien per Teach-In an Endanschlägen des Hebels mit leerem und vollem Container ermittelt. Die so ermittelten Kurven werden hinterlegt und in der Steuerung über den Ist-Winkel ausgewertet.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens werden in den Unteransprüchen beschrieben und anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Im Folgenden wird die Vorgehensweise zur Einrichtung der Kompensationseinrichtung für eine Containerhebeeinrichtung, wie sie in den 1–5 und 11 schematisch dargestellt ist, beschrieben. In 5 ist ein Seillauf-Beispiel dargestellt.
Damit die Lastwerte nicht durch eine bestimmte Krangeometrie beeinflusst werden, wird ein Gesamtabgleich gefahren. Dabei werden neue Parameter unter Berücksichtigung der vorhandenen Geometrie gewonnen. Mit diesen Parametern kann der endgültige Lastwert entsprechend korrigiert werden.
Im Bereich der Schwenkkräne kann es zu einem zusätzlichen Problem kommen. Die Kräne können beim Schwenkvorgang eine lineare Signaländerung sowohl im Nullpunkt als auch im Endpunkt haben. Diese wirken sich auf den gesamten Winkel bzw. Schwenkbereich aus.
Diese Vorgehensweise wird anhand des in 6 dargestellten Diagramms näher erläutert. In dem dort dargestellten Beispiel wurde der Winkel im Schwenkbereich von 18,6° bis –18,6° angefahren. Dabei wurde im Nullpunkt und im Endpunkt eine Laständerung von 10 t bis –10 t bzw. von 30 t bis ca. –30 t beobachtet.
Es wurde nach einer Lösung gesucht, die leicht und intuitiv zu bedienen ist. Der Bediener soll über keine speziellen Kenntnisse der Krangeometrie verfügen müssen. Ebenfalls sollen alle Parameter automatisch ermittelt werden, so dass vorab keine Rechnungen gemacht werden müssen, um die Überlastsicherung zu parametrieren.
Zur Einrichtung der Steuerung bzw. der Überwachungseinrichtung wird eine Konfigurationssoftware verwendet. Die darin enthaltene Abgleichroutine wurde um ein automatisches Multi-Teach-In-Verfahren erweitert. Bei diesem Verfahren werden, abgesehen von der Eingabe des Prüfgewichts, alle Parameter automatisch erfasst und berechnet.
Zu diesem Zweck werden zunächst alle Eingänge für die Lastmessung konfiguriert. Anschließend wird für den Winkelgeber ein Min. und Max. Schwenkbereichs konfiguriert. Nachdem alle Eingänge ordnungsgemäß konfiguriert wurden, findet der eigentliche Abgleichvorgang statt.
Folgende Abfolge kann in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden.
Der Kran wird in die Ursprungsstellung gebracht. Zuerst wird der leere Spreader angehoben und über eine Schaltfläche tariert. Dann wird ein Prüfgewicht angehoben. Der Bediener gibt dazu den Lastwert des Prüfgewichts in ein Eingabefeld ein und betätigt eine Kalibrierungsschaltfläche. Bei dem nachfolgenden Kalibrierungsvorgang werden alle Werte (Last und Winkel) automatisch ermittelt und daraus Parameter für die Kennlinie gespeichert.
Dieser Vorgang wird noch für die beiden Min. und Max. Schwenkbereiche wiederholt.
Im Betrieb wird ein Winkelgeber ausgewertet und dabei bestimmt, in welchem Schwenkbereich sich der Kran aktuell befindet. Je nach Stellung wird der entsprechende Datensatz geladen und zur Neuberechnung der Kennlinie in Abhängigkeit der Winkelstellung verwendet. Die neu berechnete Kennlinie wird anschließend für die Korrektur der Lastwerte verwendet.
In dem in 7 dargestellten Diagramm sind die hinterlegten Korrekturfunktionen veranschaulicht.
Im Folgenden wird die Berechnung der Lastwerte in Abhängigkeit der Winkelstellung näher beschrieben.
Zur Berechnung der Einzellasten und des Winkels werden zunächst alle Parameter für min und max Stromsignale sowie die dazu gehörigen Last- bzw. Winkelwerte geladen. Daraus werden die Steigung und der Offset für den Last- bzw. Winkelwert berechnet.
Nachdem gefilterte Signalwerte (ADC-Werte) empfangen werden, werden die Einzellasten (Kanäle A, B, C) und der Winkel (Kanal D) berechnet.
Daraus ergeben sich L1 und L2 für aktuelle Einzellastwerte und W1 für den aktuellen Winkelwert.
Zur Berechnung der Lastsummen in Abhängigkeit des Winkels werden alle Parameter, die beim automatischen Abgleich ermittelt wurden, geladen. Anschließend werden alle Einzellasten zu einer Summenlast addiert. Aus den Werten Xmin, X0, Xmax sowie Ymin, Y0 und Ymax ergeben sich folgende Parameter, die zur Interpolation verwendet werden: Mmin, M0, Mmax, Bmin, B0, Bmax, taramin, tara0, taramax.
Es werden folgende Bereiche definiert:
Bereich 1 = Zwischen Winkel min und Winkel 0
Bereich 2 = Winkel 0
Bereich 3 = Zwischen Winkel 0 und Winkel max
Je nachdem in welchem Bereich der aktuelle Winkelwert ist, werden dazugehörige Parameter für die Steigung, Offset und Tara zur Berechnung verwendet.

Bei der Berechnung werden zunächst neue Werte für die Steigung, den Offset und das Tara für die anschließende Summenlastberechnung ermittelt:

Steigung:	M_w =	–((Mmax – M0)·(Wmax – W1)/(Wmax – W0)) + Mmax
Offset:	B_w =	–((Bmax – b0)·(Wmax – W1)/(Wmax – W0)) + Bmax
Tara:	Tara_w =	–((taramax – tara0)·(Wmax – W1)/(Wmax – W0)) + taramax

Anschließend wird aus diesen Werten der aktuelle Summenlastwert berechnet: Ls = ((L1 + L2)·M_w + B_w) – Tara_w
Die Abgleichparameter für den Gesamtsummenwert werden ebenfalls dazu verwendet um die Einzellastwerte zu korrigieren: L1korr = L1·M_w + (B_w/AnzahlSignale) – (Tara_w/AnzahlSignale)
Im Folgenden wird der automatische Abgleich über die PC-Software anhand der 9 und 10 beschrieben.
Zuerst werden die Analogeingänge konfiguriert, beispielsweise Lastsignale (A, B, C) und der Winkelgeber (D). Der Winkel kann in einem Bereich von –360 bis +360 Grad eingegeben werden und von 4 bis 20 mA.
Nachdem die einzelnen Eingangssignale konfiguriert wurden geht es zum Summenabgleich (10). Beim Summenabgleich wird der Kran zunächst in die Ausgangsposition W0 gefahren. Dann wird der leere Hacken (Spreader) angehoben und das aktuelle Eigengewicht tariert. Dann wird ein Prüfgewicht (ca. 3/4 des max. Gewicht) angehängt und der Bereich für W0 kalibriert.
Als nächstes wird der Kran in min-Winkel-Position (Wmin) geschwenkt und der Kalibrierungsvorgang, wie bereits für W0 beschrieben, durchgeführt.
Anschließend wird der Kran in die gegengesetzte Winkel-Position (Wmax) geschwenkt und der Kalibrierungsvorgang wird ebenfalls wie beschrieben durchgeführt.
Die Reihenfolge der Winkelstellungen ist beliebig und muss nicht eingehalten werden.
Alle Messwerte (Last und Winkel) werden dabei automatisch aufgenommen und berechnet. Der Bediener muss lediglich das Prüfgewicht angeben.
Alle automatisch aufgenommenen und berechneten Werte lassen sich auch manuell sowohl vor als auch nach dem Abgleich einstellen.
Durch den Abgleich werden Parameter für die Steigung, den Offset sowie den Tara-Wert für jeweils eine Winkel-Position (Wmin, W0, Wmax) gewonnen. Insgesamt stehen also 6 Parameter zur weiteren Interpolation der Lastwerte zur Verfügung.
Bezugszeichenliste

1: Hebelmechanik
2: Winkel Alpha (α)
3: Winkel Beta (β)
4: Hydraulikzylinder
5: Winkelsensor Ws
6: S1~FS1
7: S2 = FS2
8: Seil 1
9: Seil 2
10: Seil 3
11: Seil 4
12: Container
13: Drehpunkt
14: Trommeln für Seile
15: FRAME
16: Spreader
17: Seilverankerungen an Hebel und Kraftsensoren zur Seilüberwachung
18: Fahrzeug „ATFG” zum Container-Heben und Transport
19: Locking Pins

Claims

Hebegerät mit einem Antriebsträger, welcher aus einem Trägerteil und darauf angeordneten, angetriebenen Trommeln zum Bewegen von Drahtseilen besteht und mit einer Hebeaufnahme, wobei die Hebeaufnahme zur Aufnahme von Lasten geeignet ist, und über Umlenkrollen mit dem Trägerteil über die Tragseile in Verbindung steht und mit einer steuerbaren Hebelmechanik, welche mindestens mit mindestens zwei Tragseilen in Verbindung steht und mit mindestens zwei Kraftsensoren, die die Kräfte von mindestens zwei Tragseilen fassen und mit einer Bewachungseinrichtung, welche die Kräfte der mindestens zwei Kraftsensoren überwacht dadurch gekennzeichnet, dass das Hebegerät eine Kompensationseinrichtung aufweist und eine Sensorik den Stellwinkel der steuerbaren Hebelmechnik erfasst und mittels des ermittelten Stellwinkels eine Korrektur der Seilkräfte in der Überwachungseinrichtung vorgenommen wird.
Hebegerät nach vorgenanntem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik aus einer Winkelerfassungssensorik besteht.
Hebegerät nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftsensoren zur Überwachung der Tragseile am Hebel festgelegt sind.
Hebegerät nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels Verstellung des Hebels über die Tragseile die Hebeaufnahme zum Trägerteil verdeht werden kann.
Hebegerät nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seilkräfte ständig überwacht werden.
Hebegerät nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die korrigierten Seilkräfte zu einem Gewichtswert verrechnet werden, welcher der anhängenden Last an der Hebeaufnahme entspricht.
Hebegerät nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Null-Lage der Hebelmechanik und für mindestens 2 Ausschläge des Hebels in unterschiedliche Richtungen Tragseilwerte ermittelt werden, welche zur Korrektur der Seilkräfte in der Überwachungseinrichtung herangezogen werden.
Hebegerät nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Null-Lage der Hebelmechanik und für mindestens 2 Ausschläge des Hebels in unterschiedliche Richtungen Tragseilwerte mit einer definierten Last an der Hebeaufnahme und bei unbelasteter Hebeaufnahme ermittelt werden, welche zur Korrektur der Seilkräfte in der Überwachungseinrichtung herangezogen werden.
Hebegerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der ermittelten Werte rechnerisch Korrekturfunktionen generiert werden und in der Überwachungseinrichtung hinterlegt werden, welche für jeden Stellwinkel der Hebelmechanik eine korrigierte Lastberechnung für die Hebeaufnahme ermöglichen.
Kompensationseinrichtung für Hebegeräte nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Werte für die Überwachungseinrichtung über eine verbindbare Steuereinrichtung/einen Computer gesteuert werden kann.
Hebegerät nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 2 Tragseile an der Hebelmechanik an jeweils unterschiedlichen Seiten in Bezug auf den Drehpunkt festgelegt sind.
Kompensationseinrichtung für Hebegeräte nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 2 Tragseile an der Hebelmechanik in jeweils gleichem Abstand zum Drehpunkt festgelegt sind.
Kompensationseinrichtung für Hebegeräte nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelsensorik fest auf dem Stellhebel der Hebelmechanik befestigt ist.
Kompensationseinrichtung für Hebegeräte nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebegerät mobil und lenkbar auf Rädern bewegt werden kann.
Kompensationseinrichtung für Hebegeräte nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebeaufnahme mittels einer 4 Punktbefestigung Container aufnehmen kann.
Kompensationseinrichtung für Hebegeräte nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kraftsensoren in Form von Bolzen in einer Lasche anhängende Kräfte der Tragseile auswerten.
Kompensationseinrichtung für Hebegeräte nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebegerät Bestandteil eines auf Schienen beweglichen Containerverladekrans ist.