EP1116684B1 - Lasttransportsystem, insbesondere für Container - Google Patents

Lasttransportsystem, insbesondere für Container Download PDF

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EP1116684B1
EP1116684B1 EP01100745A EP01100745A EP1116684B1 EP 1116684 B1 EP1116684 B1 EP 1116684B1 EP 01100745 A EP01100745 A EP 01100745A EP 01100745 A EP01100745 A EP 01100745A EP 1116684 B1 EP1116684 B1 EP 1116684B1
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EP
European Patent Office
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crane
load
ship
transport system
destination
Prior art date
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EP01100745A
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English (en)
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Wolfgang Wichner
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B66C13/46—Position indicators for suspended loads or for crane elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B66C13/48—Automatic control of crane drives for producing a single or repeated working cycle; Programme control

Definitions

  • the object of the invention is to provide a load transport system (see FIG 1) which semiautomatic or fully automatic crane loads allows and as it is presented for example in the utility model 299 21 246.7, to complement so that it for the operator of the crane (hereinafter referred to as crane operator designated) is easy and optimal to use.
  • the function is shown using the example of the container crane (ship to shore crane), but is also applicable in a somewhat modified form for other types of cranes.
  • the load transport system (1) makes it possible to transport crane loads in a semi- and fully automatic manner safely, without oscillation and in a time optimal manner to a freely selectable destination in the room.
  • the choice of this goal is much easier and more flexible for the crane operator by the proposed target setting device.
  • the danger of wrong destination selection is significantly reduced.
  • the crane operator only has rows of buttons in a console of the crane operator's chair for the purpose of selecting target positions, eg on the ship or in the wall console of the crane cabin.
  • the so-called "self-learning automatic” the crane driver makes his destination selection by making the first trip on the ship by hand.
  • the container receiving or settling position is specified by the crane control as a future, fixed target for the following automatic movements.
  • the "self-learning automatic” can perform a second relatively frequently occurring Umzzisart, the so-called “horizontal handling operation”, ie the layer-wise clearing or placing of containers on the ship.
  • the crane control system always specifies the next destination for automatic travel, a container width further towards the water side or towards the land side than in the previous automatic drive, depending on whether the ship is unloaded or loaded.
  • a control device for monitoring and controlling vibration movements of crane loads is known.
  • a load position control module and a pendulum control module bring the crane load in the horizontal direction, ie both in the transport direction of the trolley as well as in the transport direction of the crane landing gear, in the required position.
  • a special solution is a destination setting device (5) [see FIG. 1] which represents crane (6), ship (7) and ship loading profile (8) on a touchscreen (9) [see FIG. 2].
  • the current ship loading profile (8) the target setting device (5) of the loading profile memory (10) freshly updated after each ride.
  • the load profile memory is usually (but not necessarily) part of the crane control (2).
  • the positions of the touch areas (12) for the ship targets (13) adapt to the current load profile (8). However, the positions do not sink below the height of the ship's hatch, as automatic movements do not take place down into the ship.
  • the height of the ship's railing (37) is defined as the ship's hatch height. The crane operator can also adjust this height via touch area.
  • the touch areas include "Leaning Direction Land” (20) and "Leaning Toward Water” (21). If, after pressing a target touch area (14), the crane operator also touches one of the lead areas (20) or (21), the horizontal component of the respectively selected target advantageously becomes an adjustable distance (eg 0.5 m). Moved towards land or towards water. Crane operators, for example, need this function if they want to lean a container to be loaded onto the ship for easier settlement with the neighboring container.
  • an adjustable distance eg 0.5 m
  • Reporting areas (22) for current data, target data, fault and warning messages, etc. are still provided.
  • a load profile detecting device (4) provides, after each trolley run, the current horizontal and vertical positions of the uppermost containers on the ship's positions (13) and obstacles, e.g. the ship's rail (37) to the loading profile memory (10). This transfers the data to the destination setting device (5) for the purpose of presentation on the touch screen (11) and to the load transport system (1) as obstacle coordinates.
  • the load profile detection is the "Stowage Profile Scanner” from Telerob, Kiel, Germany (see Appendix 3).
  • This device evaluates the data of a distance measuring laser (34) which is attached to the water-front of the trolley (17), is moved by this with the ship, and vertically downwards permanently distance measurements up to the surfaces (container [35], Schiffsboden [36] or ship's rail [37]), on which the laser beam hits, performs.
  • the load profile detection device has an image evaluation which consists of the laser distance measurement data container (35) and other objects, e.g. the Schiffsreling (37) detected and identified as such in the record.
  • profiling devices e.g. of line scan cameras as used for docking aircraft to the gates.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ship Loading And Unloading (AREA)
  • Control And Safety Of Cranes (AREA)
  • Control Of Conveyors (AREA)

Description

  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Lasttransportsystem (siehe FIG 1) welches semiautomatischen oder auch vollautomatischen Transport von Kranlasten ermöglicht und wie es beispielsweise im Gebrauchesmuster 299 21 246.7 vorgestellt ist, so zu ergänzen, dass es für den Bediener des Kranes (im Folgenden als Kranführer bezeichnet) leicht und in optimaler Wiese zu bedienen ist. Die Funktion wird am Beispiel des Containerkaikranes (Ship to Shore Kran) dargestellt, ist aber in etwas abgewandelter Form auch für andere Arten von Kranen anwendbar.
  • Das bisherige Kransteuerungssystem, bestehend aus der eigentlichen Kransteuerung (2) - in der Regel eine PLC-Steuerung - und dem Lasttransportsystem (1) wird um eine, besser aber um zwei Komponenten erweitert:
    1. 1) Das Zielvorgabegerät (3)
    2. 2) Die Beladungsprofilerfassung (4) [Optional]
    1. Das Zielvorgabegerät
  • Das Lasttransportsystem (1) erlaubt es, Kranlasten in semi- und vollautomatischer Weise sicher, pendelungsfrei und in zeitoptimaler Weise zu einem frei wählbaren Ziel im Raum zu transportieren. Die Anwahl dieses Zieles wird für den Kranführer durch das vorgeschlagene Zielvorgabegerät wesentlich erleichtert und flexibler. Die Gefahr falscher Zielanwahl wird deutlich reduziert.
    • 1.1 Stand der Technik
  • Bei herkömmlichen Verfahren verfügt der Kranführer zum Zwecke der Anwahl von Zielpositionen, z.B. auf dem Schiff, lediglich über Reihen von Knöpfen in einer Konsole des Kranführersessels oder in der Wandkonsole der Krankabine. Die Zuordnung zwischen den Konsolknöpfen und den zugehörigen Positionen auf dem Schiff muss er gedanklich selbst herstellen. Dies wird dadurch erschwert, dass die feste Anzahl der Konsolknöpfe und der tatsächlich auf dem Schiff vorhandenen Containerpositionen in der Regel nicht übereinstimmt. Bei einem weiteren bisher eingesetzten Verfahren, der so genannten "Selbstlernenden Automatik" trifft der Kranführer seine Zielanwahl, indem er die erste Fahrt auf das Schiff von Hand durchführt. Die Containeraufnahme- oder -absetzposition wird von der Kransteuerung als zukünftiges, festes Ziel für die folgenden Automatikfahrten vorgegeben.
  • Dieses Verfahren eignet sich natürlich nur, wenn immer die gleiche Zelle im Schiff angefahren werden soll, also im so genannten vertikalen Umschlagbetrieb. In einer weiteren Betriebsart kann die "Selbstlernende Automatik" noch eine zweite relativ häufig vorkommende Umschlagsart ausführen, den sogenannten "Horizontale Umschlagsbetrieb", also das lagenweise Abräumen oder Auflegen von Containern auf dem Schiff. Dabei gibt die Kransteuerung das nächste Ziel für die Automatikfahrt immer eine Containerbreite weiter Richtung Wasserseite oder Richtung Landseite vor als bei der vorherigen Automatikfahrt, je nachdem ob das Schiff entladen oder beladen wird.
  • Das Verfahren versagt, wenn die Positionen auf dem Schiff in unregelmäßiger Weise angefahren werden müssen. Zusätzliche Positionswechseltester sind hier zwar hilfreich, falsche Zielvorgaben durch die Kranführer erfolgen aber erfahrungsgemäß recht häufig.
  • Aus der Druckschrift DE 299 21 246 U1 ist eine Steuervorrichtung zur Überwachung und Regelung von Schwingungsbewegungen von Kranlasten bekannt. Dabei bringen ein Lastpositionsregelmodul und ein Pendelregelungsmodul die Kranlast in Horizontalrichtung, d. h. sowohl in Transportrichtung der Krankatze als auch in Transportrichtung des Kranfahrwerks, in die geforderte Position.
    • 1.2 Die Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Lösung dieser Problematik ergibt sich mit dem Lasttransportsystem aus Anspruch 1. Weiterbildungen dieses Systems sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Eine spezielle Lösung ist ein Zielvorgabegerät (5) [siehe FIG 1], welche Kran (6), Schiff (7) und Schiffsbeladungsprofil (8) auf einem Touchscreen (9) [siehe FIG 2] darstellt. Dabei wird das aktuelle Schiffsbeladungsprofil (8) dem Zielvorgabegerät (5) von dem Beladungsprofilspeicher (10) nach jeder Fahrt frisch aktualisiert vorgegeben. Der Beladungsprofilspeicher ist in der Regel (aber nicht notwendig) Teil der Kransteuerung (2).
  • Die Touchscreen-Bedieneroberfläche (11) besitzt z.B. folgende Funktionen:
    • a) Die Darstellung des Kranes (6) und des Kais (19).
    • b) Die graphische Darstellung der aktuellen Position von Krankatze (17) und Last (18).
    • c) Die "Touch-Bereiche" (12) für die üblicherweise benötigten Ziele
      • Schiffpositionen (13)
      • Fahrspuren an Land (14)
      • Absetzposition für die Schiffslukendeckel (15)
      • Parkposition der Krankatze (16)
  • Die Positionen der Touch-Bereiche (12) für die Schiffsziele (13) passen sich dem aktuellen Beladungsprofil (8) an. Die Positionen sinken aber nicht unter die Schiffslukenhöhe, da Automatikfahrten unten in das Schiff hinein nicht stattfinden. Als Schiffslukenhöhe wird die Höhe der Schiffsreling (37) festgesetzt. Der Kranführer kann auch diese Höhe über Touch-Bereich verstellen.
  • Die Touch-Bereiche enthalten z.B. "Vorhalt Richtung Land" (20) und "Vorhalt Richtung Wasser" (21). Falls der Kranführer nach dem Drücken eines Ziel-Touch-Bereichs (14) noch einen der Vorhalt-Bereiche (20) oder (21) berührt, so wird die Horizontalkomponente des jeweils angewählten Zieles vorteilhaft um eine einstellbare Strecke (z.B. 0,5 m) Richtung Land oder Richtung Wasser verschoben. Die Kranführer benötigen diese Funktion beispielsweise, wenn sie einen auf das Schiff zu ladenden Container zum leichteren Absetzen an den Nachbarcontainer anlehnen wollen.
  • Meldeflächen (22) für aktuelle Daten, Zieldaten, Stör- und Warnmeldungen etc. sind weiterhin vorgesehen.
  • Falls der Kranführer die Vorgabe des nächsten Zieles bereits von einem Host-Rechner (23) [siehe FIG 1] bekommt und nicht wie bisher meist üblich von Tallimann auf dem Schiff über Funk und Handzeichen, so kann der Touchscreen (11) des Zielvorgabegeräts (5) diese Zielvorgabe, welche über die Kransteuerung (2) zum Zielvorgabegerät (5) transferiert wurde, z.B. durch Blinken des entsprechenden Touch-Bereichs (12) anzeigen.
  • Der Kranführerstand (24) besteht aus dem Kranführersessel (25) mit seiner linken Bedienerkonsole (26) und seiner rechten Bedienerkonsole (27). Der Kranführerstand (24) ist z.B. durch folgende Hauptfunktionen gekennzeichnet:
    • a) Den Meisterschalter Hubwerk (28) für manuellen Betrieb des Hubwerks.
    • b) Den Meisterschalter Katze "konventionell (29) für manuellen Betrieb des Katzfahrwerks und zwei im konventionellen Handbetrieb (ohne Pendelregelungsfunktion).
    • c) Den Meisterschalter Katze "Pendelgeregelt" (30) für pendelgeregelten Handbetrieb des Katzfahrwerks sowie ggf. zum Starten automatischer Bewegungsvorgänge.
    • d) Den Freigabetaster "Touchscreeneingabe" (31). Eingaben, z.B. Zielanwahlen, auf dem Touchscreen sind nur möglich, wenn gleichzeitig dieser Taster gedrückt wird, um unabsichtliche Eingaben zu vermeiden.
    • e) Den Schlüsselschalter "Trainingsbetrieb" (32). Mit ihm werden Funktionen, welche zur Ausbildung von Kranführern auf Automatikkranen erforderlich sind, freigeschaltet.
  • Die Verwendung von Meisterschaltern und Freigabetastern anstelle auch möglicher Eingaben in den PC ist für die Sicherheit des Kranbetriebs besonders vorteilhaft, da dem Kranführer das Umlegen oder Drücken eines Schalters besser im Gedächtnis bleibt, als eine Eingabe in den PC.
    • 2. Die Beladungsprofilerfassung
  • Der Beladungsprofilspeicher (10) enthält das Beladungsprofil (8) der aktuell zu bearbeitenden Schiffsbay. Diese Daten dienen zwei Zwecken:
    • a) Das Profil (8) wird dem Lasttransportsystem (1) übergeben. Dieses berechnet dann aus den zwischen Startpunkt und Ziel einer Fahrt liegenden Hindernissen die optimale Raumkurve (33) der Bewegung der Last (18).
    • b) Das Profil (8) wird dem Zielvorgabegerät (5) übergeben und auf dessen Touchscreen (11) dargestellt.
    2.1 Stand der Technik
  • Bis heute kennt man zwei Versionen:
    • a) Die Selbstlernende Automatik" (siehe oben) Dabei wird darauf verzichtet, einzelne Containerpositionen auf dem Schiff zum Zwecke der Gestaltung der Raumkurve (33) zu speichern. Es wird lediglich die Kurve der ersten Fahrt, welche - wie oben erläutert - rein manuell erfolgen muss, gespeichert und bei den folgenden Automatikfahrten von der Automatik "nachgefahren". Eine Darstellung eines Beladungsprofils (8) auf der Touchscreen (11) ist hier natürlich unmöglich.
    • b) Die Containerposition - Lernmethode
      Hierbei wird bei jedem Containerverriegelungs- und/oder--entriegelungsvorgang die Position der Last im Beladungsprofilspeicher (10) gespeichert. Erst nachdem alle Schiffspositionen (13) einmal zum Aufnehmen oder Absetzen eines Containers angefahren wurden, ergibt sich das komplette Beladungsprofil (8).
    2.2 Die Erfindung
  • Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel liefert ein Beladungsprofilerfassungsgerät (4) nach jeder Katzfahrt die aktuellen Horizontal- und Vertikalpositionen der obersten Container auf den Schiffspositionen (13) sowie von Hindernissen, wie z.B. der Schiffsreling (37) an den Beladungsprofilspeicher (10). Dieser übergibt die Daten an das Zielvorgabegerät (5) zum Zwecke der Darstellung auf dem Touchscreen (11) sowie an das Lasttransportsystem (1) als Hinderniskoordinaten.
  • Als Beladungsprofilerfassung kommt beispielsweise der "Stowage Profile Scanner" der Fa. Telerob, Kiel, Deutschland (siehe Anlage 3) in Betracht. Dieses Gerät wertet die Daten eines Distanzmesslasers (34) aus, welcher an der wasserseitigen Vorderseite der Krankatze (17) befestigt ist, von dieser mit über das Schiff bewegt wird, und senkrecht nach unten permanent Distanzmessungen bis zu den Oberflächen (Container [35], Schiffsboden [36] oder Schiffsreling [37]), auf welche der Laserstrahl trifft, durchführt. Das Beladungsprofilerfassungsgerät verfügt über eine Bildauswertung, welche aus den Laserdistanzmessdaten Container (35) und andere Objekte, z.B. die Schiffsreling (37) detektiert und als solche im Datensatz kennzeichnet.
  • Die Verwendung anderer Profilerfassungsgeräte ist natürlich möglich, so z.B. von Zeilenkameras, wie sie für das Andocken von Flugzeugen an die Gates verwendet werden.

Claims (4)

  1. Lasttransportsystem (1), insbesondere für Container (18), mit
    - einem Kran,
    - einer Recheneinrichtung (23) mit Zielansteuerungsprogramm,
    - einer Sensorik zur Lastpositionserfassung und
    - einem Zielvorgabegerät (5),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - das Zielvorgabegerät (5) einen Touchscreen (9) aufweist, auf dem der Kran (6), eine Lastabsetzfläche (7, 14, 15, 36) und ein Beladungsprofil darstellbar sind, und
    - ein Beladungsprofilspeicher (10) an das Zielvorgabegerät (5) angeschlossen ist, der nach jeder Fahrt aktualisierbar ist und mit dem dem Zielvorgabegerät (5) ein aktuelles Beladungsprofil vorgebbar ist.
  2. Lasttransportsystem nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Zielvorgabegerät (5) einen indirekt ohne Schalter arbeitenden Touchscreen (9) aufweist.
  3. Lasttransportsystem (1) nach Anspruch 1 oder 2 mit weiterhin einer Beladungsprofilerfassungseinrichtung (4), mit der durch die Sensorik erfasste Lastpositionen (8) und etwaige Hindernisse (37) grafisch darstellbar sind.
  4. Lasttransportsystem nach Anspruch 3, wobei die Sensorik an einer Krankatze (17) des Krans (6) befestigt ist.
EP01100745A 2000-01-13 2001-01-12 Lasttransportsystem, insbesondere für Container Expired - Lifetime EP1116684B1 (de)

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