DE8524873U1

DE8524873U1 - Vorrichtung zur Bestimmung des Gewichtes und/oder der räumlichen Schwerpunktlage von Containern

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Publication number: DE8524873U1
Application number: DE19858524873
Authority: DE
Original assignee: AHRENS CARSTEN PROF DR 2887 ELSFLETH DE
Current assignee: AHRENS CARSTEN PROF DR 2887 ELSFLETH DE
Priority date: 1985-08-30
Filing date: 1985-08-30
Publication date: 1987-06-19

Description

+1/p/M 545

Prof. Dr. Carsten Ahrens, Bardenfleth 14, 2887 Elsfleth

£ Vorrichtung zur Bestimmung des Gewichtes und/oder der räumlichen SchWerpünktlage von Containern

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Gewichtes und/oder der räumlichen Schwerpunktlage von Containern.

Eine Gewichtsmessung erfolgt während des Umschlags von Containern in der Regel, nicht, sondern die Containergewichte werden den Begleitpapieren entnommen.. Oft stimmen aber die angegebenen Gewichte nicht mit den tatsächlichen Gewichten überein, d.h.

in der überwiegenden Zahl sind die Gewichte zu gering angegeben. Insbesondere für den Schiffstransport ist dies nachteilig, ja sogar gefährlich, da sich aus einem erhöhten Gewicht ein erhöhter Tiefgang und somit schlechtere Stabilitätseigenschaften des Schiffes

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ergeben. Einen noch größeren Einfluß auf die Stabilitätseigenschaften von Schiffen hat aber die Höhenschwerpunktlage der Ladung. Bei Containern wird die Lage des Schwerpunkts im allgemeinen bei halber Länge, Breite und Höhe angenommen, da die See-Berufsgenossenschaft und der Germanische Llyod davon ausgehen, daß durch diese Annahme genügend Stabilitätsreserven vorhanden sind. In Einzelfällen werden auch Stabilitätsberechnungen auf der Grundlage von auf 45 % der Höhe

1Ö liegenden Schwerpunkten genehmigt. Die genauen, d.h. die tatsächlichen durch Gewicht und Schwerpunktlage der Container bestimmten Verhältnisse ergeben sich aber erst nach der vollständigen Beladung des Schiffes durch dessen Tiefgang und Schräglage, da eine vor der Ladung durchgeführte Momentenrechnung nicht zu einem korrekten Ergebnis führen kann, wenn unvollständige oder falsche Gewichtsangaben sowie unbekannte Schwerpunktlagen zugrundegelegt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

eine Vorrichtung zur genauen Bestimmung des Gewichtes und/oder der räumlichen Schwerpunktlage von Containern anzugeben, wobei die für diese Bestimmung erforderlichen Messungen ohne nennenswerte Beeinträchtigungen des Verladevorganges, d.h. ohne Verlängerung oder Verzögerung der Umschlagzeit, bereits vor und/oder während der Verladung möglich sein sollen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß in einer ersten Messung die an den Anschlagpunkten eines waagerecht hängenden und/oder stehenden Containers auftretenden Zug- und/oder Druckkräfte gemessen werden,

der Container nachfolgend um einen definierten Winkel verkippt wird, in einer zweiten Messung die an den Anschlagpunkten des verkippten Containers auftretenden Zug- und/oder Druckkräfte gemessen werden und aus den ermittelten Werten das Gewicht und/oder die Schwerpunktlage des Containers errechnet wird. Hierdurch ist es möglich, direkt während des Verladevorganges von Containern deren Gewicht und Schwerpunktlage zu bestimmen, insbesondere wenn Mittel zur Kraftmessung direkt in einer Verladeanlage installiert werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn zur Errechnung des Gewichtes oder der Schwerpunktlage ein elektronischer Rechner verwendet wird, da hierdurch die Zeitverzögerung beim Containerumschlag in einem vertretbaren Rahmen gehalten werden kann.

Eine Vorrichtung nach der Erfindung zeichnet sich durch vorzugsweise vier in einem Rahmen angeordnete Kraftaufnehmer aus, auf denen jeweils ein Container steht und/oder daran hängt, wobei der Container zusammen mit den Kraftaufnehmern um eine seiner Kanten verschwenkbar ist und die Kraftaufnehmer über elektrische Verbindungsmittel mit einer elektronischen Auswerteinheit verbunden sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung enthalten.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird im folgenden die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 eine Seitenansicht des mechanischen Teils einer Vorrichtung nach der Erfindung mit aufgesetztem Container,
Fig. 2 eine Vorderansicht der Vorrichtung

nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Blockschaltbild des elektrischen Teils einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 4 eine schematische Darstellung

eines auf Kraftaufnehmern stehenden Containers,
Fig. 5 eine Stirnansicht eines Containers in waagerechter und gekippter Lage und

Fig. 6 schematische Darstellungen der auftretenden Kräfte bei einem hängenden Container.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung des Gewichtes und/oder der räumlichen Schwerpunktlage von Containern besteht aus einem Rahmen 1, auf den ein Container 2 aufsetzbar ist. Alternativ zum dargestellten Beispiel kann der Container 2 auch - ggf. über Seile oder dergleichen - an dem Rahmen 1 aufgehängt werden, so daß sich die Erfindung auch direkt an Container-Verladebrücken einsetzen läßt. Der Rahmen weist vorzugsweise die gleiche Breite und Länge wie der Container 2 auf, wob -s zweckmäßig ist, den Rahmen i für die größten vorkommenden Container zu bemessen und Halterungen in den entsprechenden Maßen kleinerer Container Vorzusehen» in den Auflage" punkten des Containers 2 sind in dem Rahmen 1 Vorzugs^

weise vier Kraftaufnehmer 3,4,5,6 angeordnet. Dabei handelt es sich um elektrische Zug- oder Druckkraftaufnehmer, vorzugsweise mit integrierten Meßverstärkern 7 (Fig. 4). Der Rahmen 1 steht vorteilhafterweise auf höhenveränderbaren Stützen 8, die per Hand einstellbar oder hydraulisch ausgebildet sein können. Mittels dieser Stützen 8 ist der Rahmen in der Waagerechten ausrichtbar. Zur Kontrolle der Ausrichtung ist mindestens eine Libelle (nicht dargestellt) an dem Rahmen 1 befestigt. Der Container 2 ist erfindungsgemäß um eine seiner Kanten, vorzugsweise um eine untere Längskante 9 (bei einem hängenden Container um eine obere Längskante) kippbar, wozu |

an dem Rahmen 1 zweckmäßigerweise zwei hydraulische Kolben-Zylindereinheiten 11 befestigt sind. Zur Begrenzung der Verschwenkung des Containers 2 weist

der Rahmen 1 einen einstellbaren Anschlag und zur |

sicheren Halterung des Containers 2 Führungsschienen 12, Stoßdämpfer 13 und/oder Arretierungen auf, wobei

letztere mittels einer Hydraulik 14 befestigbar and _}

lösbar sind. Die hydraulischen Kolben-Zylindereinheiten ^! 11 sind erfindungsgemäß über Rohr- oder Schlauchleitungen mit einer Hydraulikpumpe fest verbunden, die ebenso wie die Kraftaufnehmer 3,4,5,6 über Verbindungskabel fest mit einem elektronischen Rechner 16 verbunden ist, so daß während der Messung aufgenommene Meßwerte automatisch ausgewertet werden können. Der Rechner 16 steuert dabei erfindungsgemäß auch die Verschwenkung des Containers 2. Weiterhin steuert der Rechner 16 über einen Relais-Mültipleüer 17 die Wahl des jeweiligen Meßkanals, d.h. des jeweils an eine Stromversorgung 18 Und an die Ausweitung angeschlossenen Kräftaufnehmers 3,4/S oder

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Die aufgenommenen Meßwerte werden somit vorteilhafterweise einzeln Kanal für Kanal von dem Rechner abgefragt und ausgewertet. Die analogen Meßsignale werden über einen Analog-/Digitalwandler 19 in digitale, durch den Rechner 16 verwertbare Digitalsignale umgesetzt. Zwischen dem Relais-Multiplexer 17 und dem Analog-/Digitalwandler 19 kann ein zusätzlicher Meßverstärker 21 angeordnet sein, was insbesondere bei langen Leitungswegen zweckmäßig ist. An dem Rechner 16 sind Anschlußmoglichkeiten für Datensichtgeräte 22, Eingabeterminals 23, Drucker 24 und/oder Datenspeicher 25 vorgesehen. Als Datenspeicher 25 eignen sich beispielsweise Floppy-Disks. Der Rechner 16 und die an i^n angeschlossenen Einrichtungen sind vorteilhafterweise in einem wetterfesten Gehäuse 26 untergebracht.

Zur Durchführung einer Messung wird zunächst der Rahmen 1 in der Waagerechten ausgerichtet. Allgemeine Angaben, wie Containernummer, Abmessungen, Bestimmungsort, Meßort, Datum, Uhrzeit und dergleichen, können über das Eingabeterminal 23 in den Rechner 16 eingegeben werden. In einer ersten Messung werden zunächst die in den Auflagepunkten des Containers 2 auf die Kraftaufnehmer 3 bis 6 wirkenden Kräfte F,, F_, F,, F. bei waagerecht stehendem Container 2 Kanal für Kanal durch den Rechner 16 abgefragt und gespeichert. Danach löst der Rechner 16 automatisch die Verschwenkung des Containers 2 um eine untere Längskänte 9 aus. Vor"-¹ zügsweise wird der Container 2 um einen Winkel "f von maximal 10° verschwenkt. Es erfolgt nun die Aufnahme der Kräfte F₁', F₂', F₃', F₄ ¹ bei ver-

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schv/enktem Container, wobei wichtig ist, daß die Kraftaufnehmer derart angeordnet sind, daß nur Kräfte, d.h. Kraftkomponenten, in einer definierten, vorzugsweise in vertikaler Richtung gemessen werden. Nachfolgend steuert der Rechner 16 die RückverSchwenkung des Containers.

Anhand der ermittelten Meßwerte errechnet der Rechner nun mittels der Formeln 10

m =

oder
m =

das Gewicht (die Masse) des Containers.

Weiterhin werden die räumlichen Koordinaten L&ldquor;, B~

b

und H_c des Schwerpunktes S aus den Formeln

B 34 _B

^S F₊F₊F₊F

&iacgr; F₁+F₉₊F,₊F.

{I JL £» j ^

³° B ⁽W - ^3^(+f4^>J

tan «^ F₁₊F₀₊F₀₊F

1 Z J

errechnet. In diesen Formeln bedeuten g die Erdbeschleu-

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nigung (9,81 m/sec ), >° den Kippwinkel des Containers und B, L, H die Breite, Länge, Höhe des Containers, gemessen von einem Bezugspunkt, vorzugsweise einer unteren Ecke des Container aus (siehe Fig. 6).

Über das Datensichtgerät 22 und/oder den Drucker 24 erfolgt nun die Ausgabe und Darstellung des Meßergebnisses, wobei auch die vor der Messung eingegebenen allgemeinen Angaben mit ausgegeben werden,

Die erfindur jsgemäße Vorrichtung ist eichfähig, indem definierte Massen an definierten Orten innerhalb eines leeren Containers angebracht werden.

Die Vorrichtung, d&ldquor;h. die Steuerung durch den Rechner, ist so einstellbar, daß die gesamte Messung nicht länger als eine Minute dauert, so daß keine nennenswerten Verzögerungen des Container-Umschlages zu befürchten sind.

Eine Beeinträchtigung des Umschlagtempos der Container durch die Messung von Gewicht (Masse) und Schwerpunktkoordinaten kann auch bei großen Umschlagterminals nicht, auftreten, wenn die Messung z. B. direkt beim Anliefern bzw. Abladen der Container erfolgt, da die Mehrzahl der Container zunächst für Stunden bis Tage auf Abruf gestapelt werden. Auch für direkt vom Anlieferer auf das Schiff zu verladende Container würde sich nur eins Verzögerung von der Dauer etwa eines Meßvorganges ergeben, wenn pro Containerbrücke eine Meßvorrichtung vorhanden ist.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungs-

beispiel beschränkt/ sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Maßnahmen* Insbesondere sei hier nochmals auf eine Vorrichtung zur hängenden Aufnahme der Container hingewiesen.

Claims

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I 1 ■··

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M 545 G/I/R

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Bestimmung des Gewichts und/oder der räumlichen Schwerpunktlage von Containern, gekennzeichnet durch vorzugsweise vier in einem Rahmen (1) angeordnete, über elektrische Verbindungsmittel mit einer elektronischen Auswerteinheit verbundene Kraftaufnehmer (3, 4, 5, 6), auf denen jeweils ein Container (2) steht und/oder daran hängt, wobei der Container (2) zusammen mit den Kraftaufnehmern (3, 4, 5, 6) um eine seiner Kanten verschwenkbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (1) die Breite und Länge eines Containers (2) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (1) auf in der Höhe veränderbaren Stützen (8), insbesondere Hydraulikstützen, steht, mittels denen er in der Waagerechten ausrichtbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (1) zur Kontrolle der waagerechten Ausrichtung mindestens eine Libelle aufweist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Rahmen (1) zur Verschwenkung des Containers

(2) mindestens eine. Vorzugsweise zwei hydraulische Kolben-Zylindereinheiten (ll) aufweist.

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&iacgr;. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Rahmen (1) einen einstellbaren Anschlag zur Begrenzung der Verschwenkung des Containers (2) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (1) Führungsschienen (12), Stoßdämpfer (13) und/oder Arretierungen für den Container (2) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der hydraulischen Kolben-Zylindereinheit (11) und einer Hydraulikpumpe (15) Rohr- oder Schlauchleitungen angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kraftaufnehmern (3, 4, 5, 6) sowie der Hydraulikpumpe (15) und einem elektronischen Rechner (16) elektrische Verbindungskabel angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß zwisnh^n den Kraftaufnehmern (3, 4, 5, 6) und dem Rechner (16) ein Relais-Multiplexer (17) und ein Analog-/Digitalwandler (19; angeordnet sind.

11< Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch &sgr;, ö kennzeichnet, daß an den Rechner (16) ,,jeweils mindestens ein Datensichtgerät {12), ein Ein-

gabeterminal (23), ein Drucker (24) und/oder ein Datenspeicher (25) angeschlossen sind.

12* Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch g e k e &eegr; &eegr; zeichnet, daß an den Relais-Multiplexer (17) eine Stromversorgung (18) für die Kraftaufnehmer (3, 4, 5, 6) angeschlossen ist.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Kraftaufnehmer (3, 4, 5, 6) integrierte Meßverstärker (7) aufweisen.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß ein Meßverstärker (21) zwischen dem Relais-Multiplexer (17) und dem Analog-/Digitalwandler (19) angeordnet ist*

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (16) sowie die an ihn angeschlossenen Einrichtungen in einem wetterfesten Gehäuse (26) untergebracht sind.