EP0805777B1

EP0805777B1 - Verfahren und vorrichtung zum transport einer last

Info

Publication number: EP0805777B1
Application number: EP96900518A
Authority: EP
Inventors: Wolfgang Wichner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1995-01-26
Filing date: 1996-01-17
Publication date: 2001-03-28
Anticipated expiration: 2016-01-17
Also published as: DE59606672D1; WO1996022936A1; DE19502421C2; DE19502421A1; EP0805777A1; GR3035672T3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Transport einer Last mittels eines Krans von einer Startposition über Hindernisse hinweg zu einer Zielposition, wobei die betriebsmäßige Steuerung des Transportvorgangs wahlweise manuell oder automatisch erfolgen kann. Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Vorrichtung bestehend aus einem Kran mit einer Einrichtung zur wahlweisen manuellen oder automatischen Steuerung des Transportvorgangs und mit einer Einrichtung zur Erfassung und Speicherung der Transportbewegung.

Mit modernen Krananlagen ist es möglich, Lasten, wie z. B. Container, vollautomatisch und pendelungsfrei über vorhandene Hindernisse hinweg von einer Startposition zu einer Zielposition zu transportieren. Voraussetzung hierfür ist jedoch, daß das durch die Lage und Größe der Hindernisse gegebene Höhenprofil bekannt ist. Dies ist z. B. bei einem in einer Hafenanlage eingesetzten Containerkran auf der Landseite der Fall, da die dortigen Hindernisse, wie z. B. quer zur Transportrichtung verlaufende Querträger des Krans oder Sicherheitshöhen, bekannt sind. Über dem zu be- oder entladenden Schiff ist dagegen das Höhenprofil der Hindernisse unbekannt, was eine Automatisierung des Transportvorganges ohne zusätzliche Maßnahmen erschwert und große Sicherheitsrisiken birgt.

Aus der DE 31 99 784 A1 ist eine Einrichtung zum Betrieb eines Greiferkrans einer Verladebrücke zum Be- oder Entladen eines Schiffes bekannt, bei der auf dem Bildschirm eines Videoempfängers die Istposition des Greifers innerhalb eines die zulässigen Sollpositionen begrenzenden Arbeitsbereiches angezeigt wird. Diese Einrichtung dient speziell zum Beladen des Schiffes mit Schüttgut oder zum Entladen von Schüttgut aus dem Schiff, wozu die Lukenkanten des Schiffes als Balken auf dem Bildschirm abgebildet sind. Weiterhin wird in der DE 38 16 988 A1 eine Containerkrananlage beschrieben, bei der Pendelbewegungen während des Absenkens des sogenannten Spreaders dadurch unterdrückt werden, daß der Spreader nach Erreichen der jeweiligen Sollposition des Hubseilträgers in pendeldämpfende Berührung mit der Laufkatze gebracht wird.

Schließlich ist aus der DE 40 05 066 A1 ein Containerkran bekannt, der an seiner Laufkatze einen Entfernungsmesser in Form eines Laser-Distanzmeßgerätes aufweist, mit dem eine optische Abtastung des Höhenprofils der Hindernisse möglich ist. Aufgrund des so erfaßten Höhenprofils und mittels der über Wegaufnehmer an dem Kranausleger, der Laufkatze und dem Hubwerk kontinuierlich erfaßten Lastposition läßt sich der Transportvorgang automatisch durchführen, ohne daß es zu Kollisionen zwischen der Last und den Hindernissen kommt.

Die optische Abtastung des Höhenprofils der Hindernisse erfordert jedoch einen relativ hohen Hardware- und Softwareaufwand.

Aus E&I Elektrotechnik und Informationstechnik, Vol. 110 (1993), Seiten 251 bis 253 ist bekannt, daß der Containerumschlag mittels eines Mikrocomputers verbessert werden kann und daß insbesondere zur Unterstützung des Kranführers automatisch ein exaktes Positionieren und kombinierter x-, y-Bewegungsablauf zur Erzeugung einer zeitoptimierten Bahn mittels des Mikrocomputers durchführbar ist. Weiterhin ist aus der GB-A-1 557 540 ein verfahren zum Entladen von Containerschiffen gemäß Oberbegriff vom Anspruch 1 bekannt, bei dem zunächst in einem Teach-in-Verfahren bestimmte Wege gelernt, diese Wege abgespeichert und anschließend automatisch abgerufen werden. In ähnlicher Weise werden bei der EP-A-0 387 399 für einen hydraulischen Kranantrieb eines mobilen Teleskopauslegerkrans zunächst die Kranfunktionenen und die Lastwege manuell eingegeben und von einem elektronischen Steuermodul aufgenommen, verarbeitet und gespeichert. Anschließend können die Kranfunktionen zur selbsttätigen Steuerung des Lastweges bei manueller Geschwindigkeitsregelung vom Steuermodul abgerufen werden. Dabei sollen auch die Lastwege durch erneuten manuellen Eingriff jederzeit veränderbar sein.

Ausgehend von der GB-A-1 557 540 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Störanfälligkeit zu verringern.

Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die den Anspruch 1 kennzeichnenden Merkmale gekennzeichnet. Bei dem Verfahren der eingangs angegebenen Art bei manueller Steuerung des Transportvorganges innerhalb eines vorgegebenen Bereichs mit unbekannten oder wechselnden Hindernissen wird die von der Last ausgeführte Transportbewegung erfaßt und zur Ermittlung einer freien Transportzone für die Last herangezogen, wobei die automatische Steuerung des Transportvorganges in den vorgegebenen Bereich auf die jeweils ermittelte freie Transportzone beschränkt ist.

Bezüglich der eingangs angegebenen Vorrichtung ist die Speichereinrichtung zur Speicherung der bei betriebsmäßig manueller Steuerung des Transportvorganges in einem vorgegebenen Bereich mit unbekannten oder wechselnden Hindernissen erfaßten Transportbewegung ausgelegt und eine Einrichtung zur Ermittlung einer freien Transportzone aus der erfaßten Transportbewegung sowie Mittel zur Beschränkung der automatischen Steuerung des Transportvorganges sind in dem vorgegebenen Bereich auf die ermittelte freie Transportzone vorhanden.

Innerhalb des vorgegebenen Bereichs mit den unbekannten Hindernissen ist also anfangs keine automatische Steuerung des Transportvorganges möglich, weil hierfür noch keine freie Transportzone ermittelt worden ist. Zur Ermittlung der freien Transportzone muß der Kranführer manuell einen Transportvorgang mit oder ohne Last in dem vorgegebenen Bereich durchführen. Aufgrund der dabei erfaßten Transportbewegung wird für die Strecke bis zu dem Ziel, bis zu dem der manuell gesteuerte Transportvorgang erfolgte, eine freie Transportzone ermittelt. Innerhalb dieser freien Transportzone ist dann eine automatische Steuerung des Transportvorganges möglich.

Beim Verfahren des Krans oder seines Auslegers ändert sich die Umgebung des Krans mit den Hindernissen in bezug auf den Transportweg für die Last. Nach einem Abschalten des Krans oder in längeren Betriebspausen können sich die Hindernisse in der Umgebung des Krans ändern, wenn z. B. ein anderes Schiff an dem Kai anlegt oder die Container im Arbeitsbereich des Krans anderweitig an- und abtransportiert werden. Daher werden in vorteilhafter Weise Änderungen der Kranposition, ein Abschalten des Krans und/oder längere Betriebspausen automatisch erfaßt und bewirken eine Ungültigerklärung der ermittelten freien Transportzone. Der Kranführer muß also zunächst wieder einen manuell gesteuerten Transportvorgang durchführen, wobei aufgrund der dabei erfaßten Transportbewegung eine neue freie Transportzone für eine automatische Steuerung des Transportvorganges ermittelt wird.

Durch das Aufnehmen oder Absetzen von Lasten ändert sich das Höhenprofil der Hindernisse im Arbeitsbereich des Krans. Da her ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, beim Absenken der Last auf die Zielposition und/oder beim Aufnehmen der Last den vertikalen Transportweg zu erfassen und die untere Grenze der freien Transportzone in Abhängigkeit von dem erfaßten vertikalen Transportweg zu korrigieren. Der Absetz- oder Aufnahmevorgang kann manuell oder beim Vorhandensein von Einrichtungen zur optischen Erfassung der Lastumgebung automatisch gesteuert werden.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figur der Zeichnung Bezug genommen, die einen Containerkran mit einem zu be- oder entladenden Containerschiff zeigt.

Auf einem Kai 1 einer Hafenanlage steht ein Containerkran 2, der ein Containerschiff 3 be- oder entladen soll. Der Kran 2 weist einen Ausleger 4 auf, entlang dessen eine Laufkatze 5 in x-Richtung verfahrbar ist. Die Laufkatze 5 trägt ein Hubwerk 6, an dem über Seile 7 ein Lastaufnahmerahmen 8 (Spreader) für die zu transportierende Last 9, hier ein Container, hängt. Der Kran 2 ist quer zur Verfahrrichtung der Laufkatze 5 auf Schienen 10 entlang des Kais 1 in z-Richtung verfahrbar. In gleicher Richtung verlaufen zwischen den Kranbeinen 11 und 12 Fahrspuren 13 für Containertransportfahrzeuge, zwischen denen und dem Schiff 3 die Container, z. B. 9, zu transportieren sind.

Beim Transport des Containers 9 ist insbesondere ein Querträger 14 zwischen den wasserseitigen Kranbeinen 12 sicher zu überqueren, was jedoch für eine automatische Steuerung des Transportvorganges kein Problem ist, da die Lage des Querträgers 14 bekannt ist. Wasserseitig der Kranbeine 12 erstreckt sich jedoch ein Bereich mit unbekannten oder wechselnden Hindernissen, die im wesentlichen von dem Schiff 3 mit den geladenen Containern 15 gebildet werden. Um Lasten auch.in diesem Bereich automatisch ohne Kollisionsrisiko transportieren zu können, wird, wie im folgenden erläutert wird, für diesen Bereich eine freie Transportzone ermittelt, innerhalb derer eine automatische Steuerung des Transportvorganges möglich ist.

Zunächst ist die freie Transportzone noch unbekannt, so daß automatische Transportfahrten zu Zielen wasserseitig und unterhalb eines Startpunktes 16 mit den Koordinaten x_S, y_S automatisch verhindert werden. Wird dies dennoch versucht, so wird automatisch der Startpunkt 16 angefahren. Um zukünftige automatisch gesteuerte Transportvorgänge auf der Wasserseite zu ermöglichen, muß der Kranfahrer durch manuelle Steuerung des Transportvorganges den Lastaufnahmerahmen 8 mit der Last 9, gegebenenfalls auch ohne die Last 9, entlang eines von ihm zu bestimmenden Transportweges 17 zu einem Ziel 18 bewegen. Dabei wird die Transportbewegung durch Wegstreckenaufnehmer an der Laufkatze 5 und dem Hubwerk 6 automatisch erfaßt und in einer Speichereinrichtung abgespeichert. Aus der erfaßten Transportbewegung wird automatisch eine freie Transportzone 19 bestimmt, die entsprechend den gestrichelten Linien nach unten durch den Transportweg 17 und wasserseitig durch die Koordinate x_z des angefahrenen Ziels 18 begrenzt ist. Die untere Grenze der freien Transportzone 19 kann beispielsweise auch durch den Scheitelpunkt des erfaßten Transportweges 17 festgelegt werden, wie dies durch die strichpunktierte Linie 20 verdeutlicht ist. Jetzt sind automatisch gesteuerte Transportvorgänge innerhalb der freien Transportzone 19 bis zu der x-Koordinate x_z möglich.

Soll die Last automatisch zu einem Ziel jenseits der Koordinate x_z transportiert werden, so muß der Kranführer wiederum zunächst eine manuell gesteuerte Transportfahrt über die Koordinate x_z hinaus durchführen, um der Speichereinrichtung das Lernen einer neuen freien Transportzone jenseits der Koordinate x_z zu ermöglichen.

Um die ermittelte freie Transportzone 19 an den sich ändernden Ladezustand des Schiffs 3 anzupassen, wird bei einem Absenken einer Last 9 auf die jeweilige Zielposition oder bei einem Aufnehmen der Last (9) die untere Grenze der freien Transportzone 19 in Abhängigkeit von dem mittels des Wegaufnehmers an dem Hubwerk 6 erfaßten vertikalen Transportweg korrigiert.

Die aktuell ermittelte freie Transportzone wird automatisch gelöscht, wenn die Möglichkeit besteht, daß sie nicht mehr gültig sein könnte. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Kran 2 entlang der Schienen 10 verfahren wird, wenn der Kranausleger 4 angehoben wird, wenn der Kran 2 abgeschaltet wird oder nach längeren Betriebspausen. Im ersten Fall ist davon auszugehen, daß eine neue Containerbay auf dem Schiff 3 angefahren wird, während in den drei letztgenannten Fällen die Möglichkeit besteht, daß ein anderes Schiff zum Be- oder Entladen an dem Kai 1 anliegt.

Claims

Verfahren zur Ermittlung einer freien Transportzone (19) eines Kranes (2) mit folgenden Verfahrensschritten:

a) Manuelle Durchführung eines Transportvorgangs zu einem anzufahrenden Ziel (18) entlang eines frei zu bestimmenden Transportweges (17),

b) Erfassung und Abspeicherung dieses Transportweges (17),

c) Bestimmung der freien Transportzone (19) einerseits durch diesen erfaßten Transportweg (17) und andererseits durch eine Koordinate (X_z) eines anzufahrenden Ziels (18) und

gekennzeichnet durch
d) Löschung der abgespeicherten ermittelten freien Transportzone (19) sobald eine Änderung der Kranposition, ein Abschalten des Krans (2) und/oder längere Betriebspausen erfaßt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß beim Absenken einer Last (9) auf die Zielposition (18) und/oder beim Aufnehmen einer Last (9) der vertikale Transportweg erfaßt wird und daß die freie Transportzone (19) in Abhängigkeit von dem erfaßten vertikalen Transportweg korrigiert wird.