EP1894882B1 - Sicherungs- und Steuerungsverfahren für Krane - Google Patents

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EP1894882B1
EP1894882B1 EP07014608A EP07014608A EP1894882B1 EP 1894882 B1 EP1894882 B1 EP 1894882B1 EP 07014608 A EP07014608 A EP 07014608A EP 07014608 A EP07014608 A EP 07014608A EP 1894882 B1 EP1894882 B1 EP 1894882B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
cranes
load
accordance
movement
control system
Prior art date
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Active
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EP07014608A
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English (en)
French (fr)
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EP1894882A3 (de
EP1894882A2 (de
Inventor
Klaus Schneider
Martin Rajek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liebherr Werk Nenzing GmbH
Original Assignee
Liebherr Werk Nenzing GmbH
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Publication date
Application filed by Liebherr Werk Nenzing GmbH filed Critical Liebherr Werk Nenzing GmbH
Publication of EP1894882A2 publication Critical patent/EP1894882A2/de
Publication of EP1894882A3 publication Critical patent/EP1894882A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1894882B1 publication Critical patent/EP1894882B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • B66C15/00—Safety gear
    • B66C15/04—Safety gear for preventing collisions, e.g. between cranes or trolleys operating on the same track
    • B66C15/045—Safety gear for preventing collisions, e.g. between cranes or trolleys operating on the same track electrical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C15/00—Safety gear
    • B66C15/06—Arrangements or use of warning devices
    • B66C15/065—Arrangements or use of warning devices electrical

Definitions

  • the present invention relates to a safety and control method for lifting and / or transporting a common load with a plurality of cranes. So far, such a lifting or transporting operation for large, heavy or complex loads, in which several cranes must be used, usually carried out via an instructor. Each of the participating cranes is controlled by a crane driver, with the instructor coordinating all the crane drivers involved. This naturally results in a lot of error potentials, not least because the individual crane drivers have no overview of the overall situation and communication and communication problems can lead to errors. Also, such a procedure is not very effective, since the necessary coordination over the instructor allows only a very slow work.
  • Object of the present invention is therefore to be able to perform the lifting and / or transporting a common load with a plurality of cranes safer and more effective.
  • this object is achieved by a securing method for lifting and / or transporting a common load with a plurality of cranes according to claim 1.
  • This method includes determining possible damage events for motion vectors of the cranes and activating a warning function when predetermined motion vectors result in damage events and / or restricting the motion vectors used to drive the cranes to those motion vectors that do not cause damage events in any of the cranes.
  • the individual cranes can continue to be operated by one crane driver each, but the motion vectors predetermined by the crane drivers are checked by the safety method of the present invention to determine whether they lead to damage events. If a motion vector given by the crane operators leads to a damage event on any of the cranes, either a warning function is activated which warns the crane driver of the impending damage event when the movement is being carried out. But it can also be an automatic limitation of the motion vectors used to control the cranes be carried out so that movements that would lead to damage events, not even executed.
  • the securing method according to the invention can also be used within a control method for the cranes.
  • the control method which motion vectors are available for safe control of the cranes.
  • the control system can select the most appropriate one of these motion vectors to achieve the desired motion.
  • a motion vector of the cranes represents a data record which contains information for the control of all cranes.
  • the damage events which are determined in the securing method according to the invention, comprise at least one overload of the cranes. This ensures that no movements of the cranes are carried out, which would lead to an overload of one of the cranes.
  • the individual load torque limitations of the cranes could only determine whether a movement leads to an overload on his own crane, it is ensured by the safety system according to the invention, that it does not in any other crane with a movement of a crane Overload comes.
  • possible overloads can be determined via the load torque limits assigned to the respective crane. It can therefore be used in the method according to the invention certainly on existing load torque limits. However, it will not just be the movement of an individual Crane is checked by its own load torque limit, but it is the motion vector of all cranes checked by the load torque limits of all cranes. Thus, on the one hand, existing technology can be used, but on the other hand, the security of the common hub or transport can be considerably better protected by a plurality of cranes.
  • the existing load torque limits do not necessarily have to be arranged at the individual cranes. Rather, a central processing unit is conceivable in which the individual cranes associated load torque limits are implemented.
  • the allowable motion vectors are determined by a predictive calculation in the backup method according to the invention. This not only checks whether a current movement leads directly to a damage event, but also whether a future movement could provoke a future damage event. In particular, it is advantageously taken into account that only those motion vectors are permissible in which a movement sequence is available which does not lead to damage events. Such a forward-looking calculation is particularly important because in a common stroke or transport by a plurality of cranes there may be situations in which all movements of the cranes would lead to a damage event in at least one of the involved cranes. Such situations, from which the entire system can no longer be maneuvered out safely, on the other hand are prevented by the predictive calculation of the security method according to the invention.
  • the permissible motion vectors are determined by an iterative method.
  • it can be reliably and reliably determined whether a first motion vector permits later motion vectors, which are free from damage events are. This can ensure that there is always a damage-free motion sequence available.
  • first of all the control of the cranes with a first motion vector can be simulated, and from the resulting new situation a further movement with a new motion vector can be simulated and so on, so that a chain of permissible motion vectors results.
  • an iterative method can already be used in the individual steps, so that the safety of a first crane is first checked to determine permissible motion vectors, whereupon the permissibility for the next crane is checked for the vectors permissible there, and so on.
  • the possible damage events include a collision of the cranes with one another.
  • the safety system according to the invention that the several cranes, which indeed act in the same area, do not collide with each other.
  • the influence of the movements of all cranes is taken into account, so that the security against known anti-collision systems, in which only the movement of a single crane can be taken into account, massively increased.
  • the possible damage events include a collision of the cranes with the load. This ensures that even with the lifting or transport of complex loads by multiple cranes, the cranes do not collide with the load.
  • the inventive consideration of the movement of all cranes is necessary because the movement of a crane can move the load so that it collides with another crane, without this would have moved.
  • determining the possible collisions is advantageously based at least on a geometric model of the cranes and possibly the load.
  • a geometric model includes z. B. data about the cranes such as the boom length, height, etc and can this Combine crane data together with position data such as the angle of rotation and rocking angle advantageously to a three-dimensional model of the cranes and the load, so that in the geometric model, the actual stroke situation can be realistically simulated.
  • position data such as the angle of rotation and rocking angle
  • geometry data of the load can be entered and / or determined in the safety method according to the invention.
  • a reliable geometric model of the load can be created, making the anti-collision test of the security method according to the invention even more reliable.
  • the position and / or extent of the load can advantageously be determined via the positions of the load receptacles of the cranes.
  • geometric data of possible interfering objects can be input and possible collisions of the cranes and / or the load with the interfering objects can be calculated. In this way, realistic scenarios of the stroke or transport can be created, in which also disturbing objects such. B. buildings can be considered.
  • the calculation of the possible collisions is based on a geometric model of the cranes, the load and / or the disturbing objects.
  • This geometric model thus represents a scenario in three dimensions, in which possible collisions of the cranes, the load and / or the disturbing objects are determined.
  • the possible damage events include limit overruns of the momentum sum of the cranes.
  • the moments of the cranes can add up so that it comes to dangerous situations such as overloads on the platform or excessive heeling of the ship.
  • the system according to the invention also checks whether Motion vectors of the cranes lead to limit exceedings of the momentum of the cranes, such problems can be avoided.
  • the possible damage events include limit overruns for external constraints such.
  • possible damage events are identified in a forward-looking calculation, taking into account their possible prevention.
  • it is checked whether with this motion vector another motion sequence is possible, which is free from damage events.
  • motion sequences can be checked up to standstill.
  • the predictive calculations are made on the basis of the dynamic properties of the cranes, in particular the maximum possible speeds and / or accelerations of the crane drives.
  • the consideration of the dynamic properties of the cranes is of great importance, since of course only those movements actually remain realistic without damage, which can be performed by the cranes actually.
  • the motion vectors of the cranes used in the calculation include only those motion vectors which lie within the maximum possible speeds and / or accelerations of the crane drives.
  • a motion vector of the cranes advantageously comprises data on the speeds and / or accelerations of each individual crane drive of all cranes, so that a restriction of the motion vectors to the actual feasible motion vectors is easily feasible.
  • a motion vector of the cranes may also contain higher level data, such as: As the movement and / or acceleration of the boom tip, which must be translated into movements and / or accelerations of the crane drives. It should be noted, however, that such data at a higher level such. B. a certain speed and acceleration of the crane jib tip by different movements of the crane drives can be possible, so that these motion vectors at a higher level may correspond to a plurality of motion vectors at the lowest level.
  • the deformation of the cranes is taken into account in the securing method according to the invention.
  • the actual movement process can be more realistic in the system, which increases security.
  • the warning function includes an automatic shutdown of the cranes.
  • the movements may be limited only in the direction that would lead to a damage event.
  • safety distances to the possible damage events can be selected in the safety system according to the invention.
  • the safety of the system can be further increased by ensuring that the motion vectors used to control the cranes only lead to the situation which has a certain safety margin to damage events.
  • a safety distance can be a spatial distance between the cranes with one another or with the load or interfering objects, which must not be undershot. For other damage events such. B. overloading is ensured so that all cranes in one Be moved range in which they still have a certain safety margin from their respective overloads.
  • the cranes are movable in the securing method according to the invention, wherein they have means for determining their position, in particular GPS devices.
  • the backup method according to the invention is thus suitable for a variety of cranes such. As mobile cranes, crawler cranes or other mobile cranes can be used.
  • the means for determining the position of the individual cranes then ensure that the safety system knows the individual positions of the cranes and thus can reliably determine damage events.
  • the present invention further includes a security system for operating a plurality of cranes according to one of the backup methods described above.
  • a security system in which the above-mentioned security methods are implemented, has the same advantages as the methods described above.
  • Such a security system usually comprises an arithmetic unit on which the security procedure automatically, in particular during the operation of the cranes, ie during the stroke or transport of the common Load through the multiple cranes, is performed.
  • Such an automated security system has the great advantage that it checks the movements of all cranes and includes in the calculation, whereby also occurring only during the actual use of the crane influences can be taken into account by the security system according to the invention.
  • the present invention is not limited to a mere backup system. Rather, it can also be implemented in a control system for multiple cranes.
  • the present invention therefore also comprises a control system for lifting and / or transporting a common load with a plurality of cranes, with input means for specifying a desired movement of the load or cranes and at least one arithmetic unit for determining possible damage events for motion vectors of the cranes, wherein the motion vectors used to drive the cranes are limited to those motion vectors that do not cause damage events in any of the cranes.
  • a control system has the same advantages as the backup systems described above, in which case the control system automatically takes over the backup.
  • the control system can thus also encompass all of the other features of the security systems described above.
  • a single source is used to specify the desired movement of the load or cranes. This means that all cranes can be centrally controlled.
  • the movement of the load is predetermined by the single source, so that the crane operator is completely focused on the movement of the load Load while the control system controls the individual cranes.
  • control system determines possible motion vectors of the cranes or the load on the basis of the dynamic properties of the cranes, in particular the maximum possible speeds and / or accelerations of the crane drives.
  • those motion vectors are allowed for control, which can actually be performed by the corresponding crane drives.
  • this is in the specification of the desired movement of the load of great importance. This ensures that the crane operator can only specify those movements of the load, which are also feasible.
  • the specification of the desired load movement while the desired load position, the desired direction of movement and / or the desired orientation of the load It is usually entered by the crane operator a direction, a position or a rotation of the load movement.
  • the motion vector of the load usually has considerably fewer degrees of freedom than the motion vector of the cranes, since a plurality of cranes are present and these have a plurality of drives.
  • boundary conditions such. B. a certain position of the articulation points to the load and thus a certain position of the articulation points of the cranes are respected each other, as well as the given by the security system boundary conditions, however, this still often results in several ways, for example, a certain direction of movement of the load by movements of the cranes implement.
  • the control system according to the invention can therefore select from the possible and permissible motion vectors the motion vectors actually used for the control of the cranes by certain strategies.
  • the motion vectors used to control the cranes are selectable, weightable and / or predetermined strategies selected. If strategies are specified, the crane operator can choose between the individual strategies depending on the situation or, if necessary, weight them among each other.
  • the strategies include a slightest deviation from the specifications for the desired movement.
  • this strategy ensures that the permissible motion vectors are used to drive the crane drives, which only minimally deviates from the actual movement of the load and / or cranes desired generated.
  • the strategies may include at least one of the following: Increasing the security distances from the security system, blocking a plant, or assigning priorities to individual plants. Increasing the safety distances from the safety system leads to a particularly safe lifting or transport of the load. By blocking individual plants or assigning priorities to individual plants, on the other hand, the effectiveness of the control system can be increased.
  • control system between a specification of a desired movement of the load and the specification of a desired movement of the individual cranes can be selected in particular from a single source. So especially for driving the cranes over the load Each crane is individually controlled by the crane operator to position the crane over the load. Then it can be switched to another mode of operation, in which only the movement of the load is specified, so that the crane operator from now on must concentrate entirely on the movement of the load and not on the control of the individual cranes.
  • the cranes are controlled so that a once set distance between the suspension points of the load on the individual cranes during the load movement is not changed.
  • the suspension points of the cranes must thus only once correctly over the load, such. B. be positioned over a cross member, whereupon the crane control automatically ensures that during the process of the load, the distance between the suspension points remains constant.
  • the cranes can be controlled so that a once set orientation of the load is not changed during the load movement.
  • the crane operator must therefore only specify the direction of movement of the load.
  • the cranes can advantageously be controlled so that a desired orientation of the load is approached during the load movement.
  • the crane operator specifies the desired rotation of the load.
  • the position and / or orientation of the load in the control system according to the invention can be determined by determining the position of the cranes over the load.
  • the crane operator only has to correctly position the cranes over the load, whereupon the control system according to the invention knows at the touch of a button how the load is aligned and how big it is. So must the absolute distance z. B. the suspension points are no longer entered by hand, but can be determined by the distance of the suspension points on the cranes.
  • the specification of the desired movement online via an input device such. B. made a joystick. This way, the crane driver always has control over the movement of the cranes or the load.
  • the specification of the desired movement also offline via a crane crew z. B. done by adopting a stored trajectory.
  • the insert can thus be planned in advance at the crane application planner and stored in a corresponding file.
  • the cranes can then be activated during actual use.
  • the crane operator can also intervene online via an input device for security purposes.
  • the present invention further comprises a control method for lifting and / or transporting a common load with a plurality of cranes, comprising the steps of: specifying a desired movement of the load or cranes, and determining possible damage events for motion vectors of the cranes, wherein the Control of the cranes used motion vectors are limited to those motion vectors, which do not lead to damage events in any of the cranes.
  • the control method according to the invention has the same advantages as the control system described above.
  • control method according to the invention comprises the features of the control systems or the safety methods as described above.
  • the present invention further comprises a control method for lifting and / or transporting a common load with a plurality of cranes, the permissible motion vectors for controlling the cranes being determined on the basis of a securing method, in particular according to one of the securing methods described above.
  • a safety strategy results in order to avoid these dangers, which results in particular in the consideration of safety-relevant data of all cranes involved in the lifting or transport.
  • the data of the individual cranes are recorded and are thus available to the safety systems. For this purpose, it is possible to fall back on the measuring systems already present on the cranes, for example for the LBM and the drive control.
  • the data on the cranes then consists of the positions, speeds and accelerations of the individual crane drives or the positions, speeds and accelerations of the cranes or crane parts such as the boom. Likewise, data on the load can be determined.
  • the safety system according to the invention can determine possible damage events for motion vectors of the cranes.
  • a motion vector represents a data record which describes the movement of all cranes.
  • the motion vectors can either be specified by the crane operators themselves by operating the control of the cranes. Alternatively, however, these motion vectors can also represent possible motion vectors, which are checked in a crane control to determine whether they lead to damage events.
  • the safety system of the present invention responds to the detection of a possible damage event by the predetermined movement by activating at least one warning function. This alert warns the crane operators to continue with the intended movement.
  • the safety system of the present invention has the great advantage that every crane operator over Possible damage events for all other cranes are also automatically informed by the security system. To increase safety, when a possible damage event is detected, it can also be automatically prevented by either stopping the movement of all cranes or at least restricting movement to those directions that do not result in a damage event.
  • the permissible motion vectors of the cranes are determined according to the present invention by a predictive calculation. Such predictive calculation is particularly important in avoiding the cranes being maneuvered into positions that they can not leave without causing damage events to any of the cranes.
  • the permissible motion vectors, which do not lead to such a situation are thereby determined by an iterative method. During such an iterative process so z. B. first be checked whether a particular motion vector in any of the cranes leads to damage events, whereupon must continue to be checked whether in turn motion vectors are possible after driving the cranes with this motion vector, which do not lead to damage events in any of the cranes and so on.
  • a valid vector can be determined by first determining the allowable vectors for a crane, then checking them for the next crane, and so on.
  • the safety system according to the invention can also be used in a control system.
  • either all cranes can be controlled by a single source to specify the desired load movement or the desired movement of the cranes.
  • the system can only serve to monitor and limit these movements with a separate specification of the desired movement of each individual crane.
  • the securing method of the present invention can now be used in such a crane control to dynamically restrict the motion vectors used to drive the cranes.
  • each crane limits the amount of available motion vectors available.
  • the resulting limited amount of motion vectors, which do not lead to damage events in any of the cranes, can then be used to safely control the cranes.
  • the influencing factors which restrict the motion vectors are in particular an anti-collision control, the load moment limitation (LMB) of the individual cranes and the consideration of the limitation of external systems. These influencing factors will now be described in more detail.
  • a three-dimensional interference check can take place. This makes it possible to secure even complicated movements, which would no longer be possible in a two-dimensional collision check.
  • such a three-dimensional collision test is important in complex loads, so that a possible collisions of the load with the cranes or with interfering objects are taken into account.
  • a three-dimensional model of both the cranes and the load and, if appropriate, the disturbing objects is used.
  • the movement of the load also depends on the movement of all cranes
  • three-dimensional models of all cranes and the load must be used for an effective anti-collision test when lifting and / or transporting a common load with multiple cranes.
  • any safety distance can still be used as a protection area around the objects in order to further increase safety.
  • This anti-collision device can also be active when using a single crane.
  • the LMBs already present for the individual cranes can be used, so that the overloads determined by the individual LMBs for a motion vector limit the amount of permissible motion vectors.
  • a predictive calculation by an iterative method is used.
  • either the already existing LMBs of the individual cranes can be used, but these LMBs can also be implemented in a central computer system.
  • movements can be prevented from the outset, which would lead to a shutdown of the cranes due to the LMBs.
  • the security method according to the invention ensures that these systems are protected.
  • the crane operator only has to specify the desired load movement.
  • the specification of the desired load movement or the desired spatial position of the load can either online z. B. via a joystick or offline via a rail planning z. B. be generated by transferring the trajectories from a file of a crane dispatch planner.
  • the movement sequence of the load has six degrees of freedom, of which three correspond to the translations and three to the rotations.
  • the rotations can be entered by any virtual point, with up to three directions being possible, depending on the number of cranes and load-handling devices.
  • the angular range of the rotational movement is usually geometrically and physically limited because the cranes are not arbitrarily movable over each other and also the load can not be tilted arbitrarily.
  • the rotation axis can be freely defined in the control system of the present invention.
  • a e.g. given load direction can usually be possible by many different motion vectors of the cranes, of which none leads to a damage event. This is because the cranes have a greater number of degrees of freedom z. B. about their luffing and turning and possibly have their landing gear.
  • the safety and control system according to the invention is designed in particular for rocker cranes, which are particularly well suited to the common lifting and transport of a load by multiple cranes. To select the motion vectors and thus the sequence of movements, which is used to control the cranes, there are now several predefined strategies available from which can be selected or which can be provided with priorities. As strategies are z.
  • FIGS. 2 to 5 show a tandem crane, which consists of two permanently mounted Drehwippkranen, as he z. B. can be mounted on ships.
  • the cranes have both via a slewing gear and a luffing mechanism for the boom as well as a hoist with which the rope length can be changed.
  • the two cranes are used to lift or transport a load together, eg by means of a crossbeam.
  • the direction of movement for the load via the direction of the joystick is specified online while the cranes are controlled so that the orientation of the load during the parallel movement is not changed.
  • the jibs of both cranes In order to move from position 1 to position 2 along the direction given by the joystick, the jibs of both cranes must be swung open and the cranes rotated in opposite directions. The luffing of the boom and the rotation of the two cranes is coordinated so that the load does not rotate. In order to avoid tilting of the load, the cable length must be adjusted accordingly in order to keep the load in the horizontal.
  • the reference point for the movement in this operating mode is either the jib tip of the own crane or the load center point.
  • FIG. 3 now a rotational movement of the load is shown, in which the load is rotated about a vertical axis of rotation.
  • the boom of crane 1 In order to move the load from position 1 to position 2, the boom of crane 1 must be swung up, as well as the boom of crane 2.
  • the rotation of the cranes is now different than in FIG. 2 shown operating mode in the same direction, here both times clockwise. This changes the position z. B. the center of the load is not, but the load is rotated.
  • the cable lengths are adjusted accordingly to further ensure horizontal alignment of the load.
  • the protection system according to the invention which comprises a dynamic anti-collision device. This prevents the collision of the cranes with each other and a collision of the cranes with the load. Free movement is possible as long as no collision can occur.
  • the control is thus based on a predictive calculation of the robot movement, which takes into account the anti-collision distance and the dynamics of all cranes. If necessary, the calculations can be carried out in parallel in all cranes so that each crane executes braking maneuvers when a collision is detected.
  • the motion vectors used to drive the cranes are limited in the appropriate direction to prevent a collision.
  • a three-dimensional anti-collision test is performed based on a corresponding three-dimensional geometric model of the cranes and the load.
  • This anti-collision system is now in FIG. 4 described in more detail.
  • an anticollision vector as well as intersection points for a future movement are calculated. If a future collision is detected, the master switching signal or the motion vector of the cranes is limited in the direction of the expected collision. However, the movement is only braked in the direction that would lead to a collision. The same integration times / ramps are used for anti-collision as for normal operation.
  • FIG. 5 now shows an operating mode in which crane 1 or crane 2 can be controlled separately, which is used in particular for receiving the load or for positioning the cranes over the load.
  • Crane 2 is controlled from the cabin of crane 1.
  • Crane 2 is thereby controlled that the default for the movement of the crane tip of crane 2 is issued by the position of the master switch in crane 1.
  • the crane control then translates this specification into a corresponding control of the luffing and luffing mechanism of crane 2.
  • About this separate control of the cranes and the truss length can be set at the time of the preselection of tandem operation.
  • the cranes are moved to the appropriate positions above the traverse, whereupon the positions of the cranes can be detected and stored by pressing a button.
  • the truss length can be determined in particular automatically when selecting the tandem operation as the current distance of the load receiving points and the cranes. A correction can take place in that the tandem operation is deselected, corrective movements of the individual cranes are performed and then again the tandem operation is selected.
  • the influence of external systems by the cranes and vice versa can be taken into account in the control system according to the invention.
  • the security system can be designed so that the heeling of the ship remains within certain limits.
  • the Balast ists worn the ship can be supplied with information or equally controlled so that in conjunction with the cranes excessive heeling is avoided.
  • the total moment of the cranes around two axes can be determined, as well as the center of gravity in three axes and the cranks around two axes. After reconciliation can be controlled depending on the driving speed and the center of gravity the Balast michssili the ship, the In addition, crew can intervene at any time.
  • the safety or control system of the present invention can be connected to existing controls of the cranes and use this. It can be z. B. be connected to an on-board electronic CAN bus.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherungs- und Steuerungsverfahren für das Heben und/oder Transportieren einer gemeinsamen Last mit einer Mehrzahl von Kranen. Bisher wurde ein solcher Hub- oder Transportvorgang für große, schwere oder komplexe Lasten, bei welcher mehrere Krane verwendet werden müssen, üblicherweise über einen Einweiser durchgeführt. Dabei wird jeder der beteiligten Krane von einem Kranfahrer gesteuert, wobei der Einweiser alle beteiligten Kranfahrer koordiniert. Dies ergibt natürlicher Weise eine Menge an Fehlerpotentialen, nicht zuletzt auch, weil die einzelnen Kranfahrer keinen Überblick über die Gesamtlage haben und Verständigungs- und Kommunikationsprobleme zu Fehlern führen können. Auch ist ein solches Vorgehen wenig effektiv, da die nötige Koordination über den Einweiser nur ein sehr langsames Arbeiten zuläßt.
  • Unabhängig von den Problemen durch Mißverständnisse ergibt sich aber das weitere Problem, daß die Sicherheitssysteme der einzelnen Krane bei einem solchen gemeinsamen Hub oder Transport einer Last nicht ausreichen. Dies beruht in erster Linie auf der Tatsache, daß Schadensereignisse an einem Kran, wie z. B. eine Überlast oder eine Kollision nicht nur durch die Bewegung des Kranes selbst, sondern auch durch die Bewegung der anderen Krane hervorgerufen werden können.
  • Die bekannten Überlastsicherungen der einzelnen Krane, welche lediglich Bewegungen jedes einzelnen Kranes verhindern, die diesen Kran schädigen würden, können dabei Schadensereignisse an anderen Kranen nicht mitberücksichtigen. Ebenso verhält es sich mit Antikollisionssystemen, welche ebenfalls nur die Bewegungen des Kranes selbst berücksichtigen und allenfalls statische Störobjekte zulassen. Auch sind die Bewegungsabläufe bei mehreren Kranen ungleich komplexer als bei nur einem Kran.
  • Aus der DE 24 41 785 A1 ist ein Verfahren und eine Einrichtung bekannt, die ein gemeinsames Verfahren von Kranen im Überschneidungsbereich zulassen, jedoch ständig den Abstand der Ausleger voneinander überprüfen und bei Erreichen eines Minimalwertes die gefährlichen, zur Kollision führenden Bewegungen sperren.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, das Heben und/oder Transportieren einer gemeinsamen Last mit einer Mehrzahl von Kranen sicherer und effektiver durchführen zu können.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe von einem Sicherungsverfahren für das Heben und/oder Transportieren einer gemeinsamen Last mit einer Mehrzahl von Kranen gemäß Anspruch 1 erfüllt. Dieses Verfahren umfaßt das Ermitteln von möglichen Schadensereignissen für Bewegungsvektoren der Krane sowie das Aktivieren einer Warnfunktion, wenn vorgegebene Bewegungsvektoren zu Schadensereignissen führen und/oder das Beschränken der zur Ansteuerung der Krane verwendeten Bewegungsvektoren auf solche Bewegungsvektoren, welche bei keinem der Krane zu Schadensereignissen führen.
  • Durch das erfindungsgemäße Sicherungsverfahren ergeben sich damit im Wesentlichen zwei Möglichkeiten der Ansteuerung der Krane. Einerseits können die einzelnen Krane weiterhin von jeweils einem Kranfahrer bedient werden, wobei jedoch die von den Kranfahrern vorgegebenen Bewegungsvektoren von dem Sicherungsverfahren der vorliegenden Erfindung daraufhin überprüft werden, ob sie zu Schadensereignissen führen. Führt ein von den Kranfahrern vorgegebener Bewegungsvektor zu einem Schadensereignis bei irgendeinem der Krane, wird entweder eine Warnfunktion aktiviert, welche die Kranfahrer vor dem bevorstehenden Schadensereignis bei Durchführung der Bewegung warnt. Es kann aber auch eine automatische Beschränkung der zur Ansteuerung der Krane verwendeten Bewegungsvektoren durchgeführt werden, so daß Bewegungen, welche zu Schadensereignissen führen würden, erst gar nicht ausgeführt werden.
  • Alternativ kann das erfindungsgemäße Sicherungsverfahren auch innerhalb eines Steuerungsverfahrens für die Krane eingesetzt werden. Durch das erfindungsgemäße Ermitteln von möglichen Schadensereignissen für die Bewegungsvektoren der Krane wird so automatisch von dem Steuerungsverfahren festgestellt, welche Bewegungsvektoren zur sicheren Ansteuerung der Krane zur Verfügung stehen. Das Steuerungssystem kann das aus diesen Bewegungsvektoren die zur erreichen der gewünschten Bewegung am besten geeigneten auswählen.
  • Ein Bewegungsvektor der Krane stellt dabei einen Datensatz dar, welcher Informationen zur Ansteuerung aller Krane enthält. Es werden also die Bewegungen aller beteiligten Krane auf mögliche Schadensereignisse aller beteiligten Krane hin überprüft. Hierdurch wird durch das erfindungsgemäße Sicherungsverfahren während des laufenden Betriebs automatisch sichergestellt, daß die Bewegung eines einzelnen Kranes nicht nur nicht zu Schäden an diesem Kran selber, sondern auch nicht zu Schäden an den anderen Kranen führt.
  • Vorteilhafterweise umfassen die Schadensereignisse, welche bei dem erfindungsgemäßen Sicherungsverfahren ermittelt werden, mindestens eine Überlast der Krane. So ist sichergestellt, daß keine Bewegungen der Krane ausgeführt werden, welche zu einer Überlast eines der Krane führen würde. Im Gegensatz zum Stand der Technik, in dem die einzelnen Lastmomentbegrenzungen der Krane jeweils nur feststellen konnten, ob eine Bewegung zu einer Überlast am eigenen Kran führt, ist durch das erfindungsgemäße Sicherheitssystem sichergestellt, daß es bei einer Bewegung eines Kranes auch bei keinem anderen Kran zu Überlasten kommt.
  • Vorteilhafterweise können dabei mögliche Überlasten über die den jeweiligen Kran zugeordneten Lastmomentbegrenzungen ermittelt werden. Es kann also bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durchaus auf bestehende Lastmomentbegrenzungen zurückgegriffen werden. Es wird allerdings nicht nur die Bewegung eines einzelnen Kranes von seiner eigenen Lastmomentbegrenzung überprüft, sondern es wird der Bewegungsvektor aller Krane von den Lastmomentbegrenzungen aller Krane überprüft. So kann einerseits auf bereits bestehende Technologie zurückgegriffen werden, andererseits aber die Sicherheit des gemeinsamen Hubs oder Transportes durch eine Mehrzahl von Kranen erheblich besser abgesichert werden. Dabei müssen die bestehenden Lastmomentbegrenzungen nicht notwendigerweise weiterhin bei den einzelnen Kranen angeordnet sein. Vielmehr ist auch eine zentrale Recheneinheit denkbar, in welcher die den einzelnen Kranen zugeordneten Lastmomentbegrenzungen implementiert sind.
  • Vorteilhafterweise werden bei dem erfindungsgemäßen Sicherungsverfahren die zulässigen Bewegungsvektoren durch eine vorausschauende Berechnung ermittelt. Damit wird nicht nur überprüft, ob eine aktuelle Bewegung direkt zu einem Schadensereignis führt, sondern auch, ob durch eine aktuelle Bewegung ein zukünftiges Schadensereignis provoziert werden könnte. Insbesondere wird dabei vorteilhafterweise berücksichtigt, daß nur solche Bewegungsvektoren zulässig sind, bei welchen ein Bewegungsablauf zur Verfügung steht, welcher nicht zu Schadensereignissen führt. Eine solche vorausschauende Berechnung ist insbesondere deshalb wichtig, da bei einem gemeinsamen Hub oder Transport durch mehrere Krane es zu Situationen kommen kann, in welchen alle Bewegungen der Krane zu einem Schadensereignis bei zumindest einem der beteiligten Krane führen würden. Solche Situationen, aus denen das Gesamtsystem nicht mehr sicher herausmanövriert werden kann, werden dagegen durch die vorausschauende Berechnung des erfindungsgemäßen Sicherungsverfahrens verhindert. Auch bei anderen Schadensereignissen als einer Überlast kann eine solche vorausschauende Berechnung von großer Wichtigkeit sein, da hierdurch z. B. Kollisionen verhindert werden können, indem berücksichtigt wird, daß das System nach jeder durchgeführten Bewegung noch zum Stillstand kommen können muß, ohne daß es zu einer Kollision käme.
  • Vorteilhafterweise werden die zulässigen Bewegungsvektoren durch ein iteratives Verfahren bestimmt. Hierdurch kann sicher und zuverlässig ermittelt werden, ob ein erster Bewegungsvektor spätere Bewegungsvektoren zuläßt, welche frei von Schadensereignissen sind. Damit kann sichergestellt werden, daß immer ein schadensfreier Bewegungsablauf zur Verfügung steht. Bei einem solchen iterativen Verfahren kann rechnerisch zuerst die Ansteuerung der Krane mit einem ersten Bewegungsvektor simuliert werden, und aus der sich daraus ergebenden neuen Situation eine weitere Bewegung mit einem neuen Bewegungsvektor simuliert werden und so fort, so daß sich eine Kette aus zulässigen Bewegungsvektoren ergibt.
  • Ebenso kann aber schon in den Einzelschritten ein iteratives Verfahren angewendet werden, so daß zur Ermittlung zulässiger Bewegungsvektoren zuerst die Sicherheit bei einem ersten Kran überprüft wird, woraufhin für die dort zulässigen Vektoren die Zulässigkeit beim nächsten Kran geprüft wird und so fort.
  • In weiterhin vorteilhafter Weise umfassen bei dem erfindungsgemäßen Sicherungsverfahren die möglichen Schadensereignisse eine Kollision der Krane untereinander. So kann durch das erfindungsgemäße Sicherheitssystem sichergestellt werden, daß die mehreren Krane, welche ja im gleichen Bereich agieren, nicht miteinander kollidieren. Hierbei wird wiederum der Einfluß der Bewegungen aller Krane aufeinander berücksichtigt, so daß sich die Sicherheit gegenüber bekannten Antikollisionssystemen, bei welchen lediglich die Bewegung eines einzelnen Kranes berücksichtigt werden kann, massiv erhöht.
  • In weiterhin vorteilhafter Weise umfassen die möglichen Schadensereignisse eine Kollision der Krane mit der Last. Dies stellt sicher, daß auch bei dem Hub oder Transport komplexer Lasten durch mehrere Krane die Krane nicht mit der Last kollidieren. Auch hier ist die erfindungsgemäße Berücksichtigung der Bewegung aller Krane notwendig, da die Bewegung eines Kranes die Last so verschieben kann, daß sie mit einem anderen Kran kollidiert, ohne daß dieser sich bewegt hätte.
  • In vorteilhafter Weise beruht das Ermitteln der möglichen Kollisionen dabei bei dem erfindungsgemäßen Sicherungsverfahren zumindest auf einem geometrischen Modell der Krane und gegebenenfalls der Last. Ein solches geometrisches Modell umfaßt z. B. Daten über die Krane wie die Auslegerlänge, die Höhe, etc und kann diese Krandaten zusammen mit Stellungsdaten wie dem Drehwinkel und Wippwinkel vorteilhafterweise zu einem dreidimensionalen Modell der Krane und der Last zusammenfügen, so daß in dem geometrischen Modell die tatsächliche Hubsituation realistisch simuliert werden kann. Hierdurch sind keine starren Bereichszuordnungen mehr nötig, da die Antikollisionseinrichtung durch das geometrische Modell dynamisch auf unterschiedliche Situationen reagieren kann.
  • Vorteilhafterweise können bei dem erfindungsgemäßen Sicherungsverfahren Geometriedaten der Last eingegeben und/oder ermittelt werden. So kann auch ein zuverlässiges geometrisches Modell der Last erstellt werden, womit die Antikollisionsprüfung des erfindungsgemäßen Sicherungsverfahrens noch zuverlässiger wird. Hierbei kann die Position und/oder Ausdehnung der Last vorteilhafterweise über die Positionen der Lastaufnahmen der Krane bestimmt werden.
  • In weiterhin vorteilhafter Weise können bei dem erfindungsgemäßen Sicherungsverfahren Geometriedaten möglicher Störobjekte eingegeben werden und mögliche Kollisionen der Krane und/oder der Last mit den Störobjekten berechnet werden. Auf diese Art und Weise können realistische Szenarien des Hubes oder Transportes erstellt werden, bei denen auch Störobjekte wie z. B. Gebäude berücksichtigt werden können.
  • Vorteilhafterweis beruht dabei die Berechnung der möglichen Kollisionen auf einem geometrischen Modell der Krane, der Last und/oder der Störobjekte. Dieses geometrische Modell stellt damit ein Szenario in drei Dimensionen dar, in welchen mögliche Kollisionen der Krane, der Last und/oder der Störobjekte ermittelt werden.
  • In weiterhin vorteilhafter Weise umfassen die möglichen Schadensereignisse Limitüberschreitungen der Momentensumme der Krane. Insbesondere wenn die Krane fest auf einem Objekt wie z. B. einem Schiff oder einer Plattform montiert sind, können sich die Momente der Krane so aufaddieren, daß es zu gefährlichen Situationen wie Überlasten an der Plattform oder einer übermäßigen Krängung des Schiffes kommt. Nachdem bei dem erfindungsgemäßen System auch überprüft wird, ob Bewegungsvektoren der Krane zu Limitüberschreitungen der Momentensumme der Krane führen, können solche Probleme vermieden werden.
  • In weiterhin vorteilhafter Weise umfassen die möglichen Schadensereignisse Limitüberschreitungen bei externen Beschränkungen wie z. B. einer maximal zulässigen Krängung eines Schiffes, einem maximal zulässigen Bodendruck oder einem maximal zulässigen Moment einer Plattform. Auch diese externen Beschränkungen, welche nicht nur von einem einzigen Kran, sondern von allen Kranen gemeinsam eingehalten werden müssen, können so durch das erfindungsgemäße Sicherungsverfahren sicher eingehalten werden.
  • Vorteilhafterweise werden in dem erfindungsgemäßen Sicherungsverfahren mögliche Schadensereignisse in einer vorausschauenden Berechnung erkannt, wobei deren mögliche Verhinderung berücksichtigt wird. So wird bei jedem Bewegungsvektor in einer vorausschauenden Berechnung überprüft, ob mit diesem Bewegungsvektor ein weiterer Bewegungsablauf möglich ist, welcher frei von Schadensereignissen ist. Es werden also nur solche Bewegungen durchgeführt, bei denen feststeht, daß die Möglichkeit gegeben ist, Schadensereignisse abzuwenden. Zum Beispiel können dabei bei der vorausschauenden Berechnung Bewegungsabläufe bis zum Stillstand durchgeprüft werden.
  • Vorteilhafterweise werden bei dem erfindungsgemäßen Sicherungsverfahren die vorausschauenden Berechnungen auf Grundlage der dynamischen Eigenschaften der Krane, insbesondere der maximal möglichen Geschwindigkeiten und/oder Beschleunigungen der Kranantriebe getätigt. Die Berücksichtigung der dynamischen Eigenschaften der Krane ist von großer Bedeutung, da natürlich nur solche Bewegungsabläufe auch tatsächlich realistisch schadensfrei bleiben, welche von den Kranen auch tatsächlich durchgeführt werden können. Hierzu ist es wichtig, daß die bei der Berechnung verwendeten Bewegungsvektoren der Krane nur solche Bewegungsvektoren umfassen, welche innerhalb der maximal möglichen Geschwindigkeiten und/oder Beschleunigungen der Kranantriebe liegen. Ein Bewegungsvektor der Krane umfaßt dabei vorteilhafterweise Daten zu den Geschwindigkeiten und/oder Beschleunigungen jedes einzelnen Kranantriebs aller Krane, so daß eine Beschränkung der Bewegungsvektoren auf die tatsächlich auch durchführbaren Bewegungsvektoren leicht durchführbar ist. Um den Rechenaufwand zu verringern, kann ein Bewegungsvektor der Krane allerdings auch Daten auf höherer Ebene enthalten, wie z. B. die Bewegung und/oder Beschleunigung der Auslegerspitze, welche erst in Bewegungen und/oder Beschleunigungen der Kranantriebe übersetzt werden müssen. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, daß solche Daten auf höherer Ebene wie z. B. eine gewisse Geschwindigkeit und Beschleunigung der Kranauslegerspitze durch unterschiedliche Bewegungen der Kranantriebe möglich sein können, so daß diesen Bewegungsvektoren auf höherer Ebene eine Vielzahl an Bewegungsvektoren auf unterster Ebene entsprechen kann.
  • In weiterhin vorteilhafter Weise wird bei dem erfindungsgemäßen Sicherungsverfahren die Verformung der Krane berücksichtigt. So läßt sich der tatsächliche Bewegungsablauf realistischer im System darstellen, was die Sicherheit erhöht.
  • Vorteilhafterweise umfaßt bei dem erfindungsgemäßen Sicherungsverfahren die Warnfunktion eine automatische Abschaltung der Krane. Insbesondere wenn alle Krane von ihrem eigenen Kranführer gesteuert werden, wird so automatisch sichergestellt, daß keine Bewegungen durchgeführt werden, welche zu einem Schadensereignis führen würden. Alternativ können die Bewegungen auch nur in die Richtung beschränkt werden, welche zu einem Schadensereignis führen würde.
  • In weiterhin vorteilhafter Weise können bei dem erfindungsgemäßen Sicherungssystem Sicherheitsabstände zu den möglichen Schadensereignissen gewählt werden. So kann die Sicherheit des Systems weiter erhöht werden, indem sichergestellt wird, daß die Bewegungsvektoren, welche zur Ansteuerung der Krane verwendet werden, nur zur Situation führen, welche einen gewissen Sicherheitsabstand zu Schadensereignissen haben. Bei der Antikollisionsprüfung kann ein solcher Sicherheitsabstand ein räumlicher Abstand zwischen den Kranen untereinander bzw. der Last oder Störobjekten sein, welcher nicht zu unterschreiten ist. Bei anderen Schadensereignissen wie z. B. Überlasten wird so sichergestellt, daß alle Krane in einem Bereich bewegt werden, in welchem sie noch einen gewissen Sicherheitsabstand von ihren jeweiligen Überlasten haben.
  • In weiterhin vorteilhafter Weise werden bei dem erfindungsgemäßen Sicherungsverfahren Daten an externe Systeme wie z. B. die Balastierungssteuerung eines Schiffes weitergeleitet, insbesondere um diese anzusteuern, und/oder es werden mit diesem externen System Daten ausgetauscht. Da die Sicherheit eines gemeinsamen Hubes oder Transportes oft nicht nur von den Kranen selbst, sondern auch von äußeren Einflüssen abhängt, kann ein solcher Datenaustausch und eine eventuelle Steuerung von externen Systemen die Sicherheit weiter erhöhen. Insbesondere wenn die Krane fest auf einem Schiff montiert sind, kann hier zur Verhinderung von übermäßigen Krängungen die Balastierungsanlage des Schiffes von der Kransteuerung mit angesteuert werden. Alternativ ist auch denkbar, daß das Sicherungssystem der Krane Daten von der Balastierungssteuerung oder anderen externen Systemen erhält, so daß gegebenenfalls die Limits für gewisse Beschränkungen angepaßt werden können.
  • In weiterhin vorteilhafter Weise sind bei dem erfindungsgemäßen Sicherungsverfahren die Krane verfahrbar, wobei sie Mittel zur Bestimmung ihrer Position, insbesondere GPS-Geräte aufweisen. Das erfindungsgemäße Sicherungsverfahren ist damit für eine Vielzahl von Kranen wie z. B. Mobilkrane, Raupenkrane oder andere verfahrbare Krane einsetzbar. Die Mittel zur Bestimmung der Position der einzelnen Krane stellen dann sicher, daß das Sicherungssystem die einzelnen Positionen der Krane kennt und so Schadensereignisse sicher ermitteln kann.
  • Die vorliegende Erfindung umfaßt weiterhin ein Sicherungssystem für den Betrieb einer Mehrzahl von Kranen nach einem der oben beschriebenen Sicherungsverfahren. Ein solches Sicherungssystem, bei welchem die oben genannten Sicherungsverfahren implementiert sind, hat die gleichen Vorteile wie die oben beschriebenen Verfahren. Ein solches Sicherungssystem umfaßt dabei üblicherweise eine Recheneinheit, auf welcher das Sicherungsverfahren automatisch, insbesondere während des Betriebs der Krane, also während des Hubes oder Transportes der gemeinsamen Last durch die mehreren Krane, durchgeführt wird. Ein solches automatisiertes Sicherungssystem hat den großen Vorteil, daß es die Bewegungen aller Krane überprüft und in die Berechnung mit einbezieht, wobei auch erst während des tatsächlichen Kraneinsatzes auftretende Einflüsse von dem erfindungsgemäßen Sicherungssystem berücksichtigt werden können.
  • Die vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht nur auf ein reines Sicherungssystem beschränkt. Vielmehr kann sie auch in einem Steuerungssystem für mehrere Krane implementiert werden.
  • Die vorliegende Erfindung umfaßt deshalb auch ein Steuerungssystem für das Heben und/oder Transportieren einer gemeinsamen Last mit einer Mehrzahl von Kranen, mit Eingabemitteln zur Vorgabe einer gewünschten Bewegung der Last oder der Krane und mindestens einer Recheneinheit zum Ermitteln von möglichen Schadensereignissen für Bewegungsvektoren der Krane, wobei die zur Ansteuerung der Krane verwendeten Bewegungsvektoren auf solche Bewegungsvektoren beschränkt werden, welche bei keinem der Krane zu Schadensereignissen führen. Ein solches Steuerungssystem hat die gleichen Vorteile wie die oben beschriebenen Sicherungssysteme, wobei hier das Steuerungssystem die Sicherung automatisch übernimmt. Insbesondere kann das Steuerungssystem damit auch alle der oben beschriebenen weiteren Merkmale der Sicherungssysteme umfassen.
  • Dabei ist es weiterhin möglich, daß alle Krane einzeln entweder von einem eigenen Kranfahrer oder jeweils einzeln aber zentral angesteuert werden, wobei das erfindungsgemäße Steuerungssystem lediglich sicherstellt, daß die einzelnen Krane nicht so bewegt werden, daß es zu Schadensereignissen kommen könnte.
  • Vorteilhafterweise wird dabei eine einzige Quelle zur Vorgabe der gewünschten Bewegung der Last oder der Krane verwendet. So können alle Krane zentral angesteuert werden. Vorteilhafterweise wird dabei von der einzigen Quelle die Bewegung der Last vorgegeben, so daß der Kranführer sich ganz auf die Bewegung der Last konzentrieren kann, während das Steuerungssystem die Ansteuerung der einzelnen Krane übernimmt.
  • Vorteilhafterweise werden dabei vom Steuerungssystem mögliche Bewegungsvektoren der Krane oder der Last auf Grundlage der dynamischen Eigenschaften der Krane, insbesondere der maximal möglichen Geschwindigkeiten und/oder Beschleunigungen der Kranantriebe bestimmt. Es werden also vorteilhafterweise nur solche Bewegungsvektoren zur Steuerung zugelassen, welche von den entsprechenden Kranantrieben auch tatsächlich durchführbar sind. Insbesondere ist dies bei der Vorgabe der gewünschten Bewegung der Last von großer Bedeutung. So wird sichergestellt, daß der Kranführer nur solche Bewegungen der Last vorgeben kann, die auch durchführbar sind.
  • Vorteilhafterweise umfaßt die Vorgabe der gewünschten Lastbewegung dabei die gewünschte Lastposition, die gewünschte Bewegungsrichtung und/oder die gewünschte Ausrichtung der Last. Es wird vom Kranfahrer damit üblicherweise eine Richtung, eine Position oder eine Rotation der Lastbewegung eingegeben. Der Bewegungsvektor der Last hat aber üblicherweise erheblich weniger Freiheitsgrade als der Bewegungsvektor der Krane, da eine Mehrzahl von Kranen vorhanden ist und diese über eine Vielzahl von Antrieben verfügen. Zwar müssen auch Randbedingungen, wie z. B. eine gewisse Stellung der Anlenkpunkte zur Last und damit eine gewisse Stellung der Anlenkpunkte der Krane zueinander eingehalten werden, ebenso wie die vom Sicherungssystem vorgegebenen Randbedingungen, allerdings ergeben sich so dennoch oft mehrere Möglichkeiten, zum Beispiel eine bestimmte Bewegungsrichtung der Last durch Bewegungen der Krane umzusetzen.
  • Das erfindungsgemäße Steuerungssystem kann deshalb aus den möglichen und zulässigen Bewegungsvektoren die tatsächlich zur Ansteuerung der Krane verwendeten Bewegungsvektoren durch gewisse Strategien auswählen.
  • Vorteilhafterweise werden dabei die zur Ansteuerung der Krane verwendeten Bewegungsvektoren durch wählbare, gewichtbare und/oder vorgegebene Strategien gewählt. Sind Strategien vorgegeben, kann der Kranführer je nach Situation zwischen den einzelnen Strategien wählen oder diese gegebenenfalls auch untereinander gewichten.
  • Vorteilhafterweise umfassen die Strategien dabei eine geringste Abweichung von den Vorgaben für die gewünschte Bewegung. Wird also vom Kranfahrer eine gewisse Bewegung der Krane oder der Last vorgegeben, wird durch diese Strategie sichergestellt, daß aus den zulässigen Bewegungsvektoren derjenige zum Ansteuern der Kranantriebe herangezogen wird, welcher eine nur minimale Abweichung der tatsächlichen Bewegung der Last und/oder der Krane von der gewünschten erzeugt.
  • In weiterhin vorteilhafter Weise können die Strategien mindestens eine der folgenden Vorgaben umfassen: Eine Vergrößerung der Sicherheitsabstände aus dem Sicherheitssystem, das Blockieren eines Werkes oder die Zuordnung von Prioritäten zu einzelnen Werken. Werden die Sicherheitsabstände aus dem Sicherheitssystem vergrößert, führt dies zu einem besonders sicheren Hub oder Transport der Last. Durch das Blockieren einzelner Werke oder die Zuordnung von Prioritäten zu einzelnen Werken kann dagegen die Effektivität der Steuerung erhöht werden.
  • Ebenso ist es möglich, solche Strategien zu verwenden, bei welchen gewisse Parameter der Bewegung von der Kransteuerung automatisch konstant gehalten werden. So ist es z. B. denkbar, die Ausrichtung der Last während eines Hubes oder Transportes konstant zu halten, so daß der Kranfahrer lediglich vorgeben muß, in welche Richtung die Last zu bewegen ist. Alternativ ist es denkbar, die Position z. B. des Mittelpunkts der Last konstant zu halten, während der Kranführer eine gewisse Rotation der Last vorgibt.
  • Vorteilhafterweise kann bei dem erfindungsgemäßen Steuerungssystem zwischen einer Vorgabe einer gewünschten Bewegung der Last und der Vorgabe einer gewünschten Bewegung der einzelnen Krane insbesondere von einer einzelnen Quelle aus gewählt werden. So kann insbesondere zum Fahren der Krane über die Last jeder Kran vom Kranführer einzeln angesteuert werden, um den Kran über der Last zu positionieren. Dann kann in einen anderen Betriebsmodus umgeschaltet werden, in welchem nur noch die Bewegung der Last vorgegeben wird, so daß sich der Kranfahrer von nun an ganz auf die Bewegung der Last und nicht mehr auf die Ansteuerung der einzelnen Krane konzentrieren muß.
  • Vorteilhafterweise werden dabei die Krane so angesteuert, daß ein einmal eingestellter Abstand zwischen den Aufhängepunkten der Last an den einzelnen Kranen während der Lastbewegung nicht verändert wird. Die Aufhängepunkte der Krane müssen damit nur einmal korrekt über der Last, wie z. B. über einer Traverse positioniert werden, woraufhin die Kransteuerung automatisch dafür sorgt, daß während des Verfahrens der Last der Abstand zwischen den Aufhängepunkten konstant bleibt.
  • In weiterhin vorteilhafter Weise können die Krane so angesteuert werden, daß eine einmal eingestellte Ausrichtung der Last während der Lastbewegung nicht verändert wird. Der Kranführer muß damit nur die Bewegungsrichtung der Last vorgegeben.
  • Weiterhin können die Krane vorteilhafterweise so angesteuert werden, daß eine gewünschte Ausrichtung der Last während der Lastbewegung angefahren wird. Der Kranfahrer gibt dabei die gewünschte Rotation der Last vor.
  • In weiterhin vorteilhafter Weise kann die Lage und/oder die Ausrichtung der Last bei dem erfindungsgemäßen Steuerungssystem dadurch ermittelt werden, daß die Position der Krane über der Last ermittelt wird. Der Kranfahrer muß dazu lediglich die Krane über der Last korrekt positionieren, woraufhin das erfindungsgemäße Steuerungssystem auf Knopfdruck weiß, wie die Last ausgerichtet ist und wie groß sie ist. So muß der absolute Abstand z. B. der Aufhängepunkte nicht mehr von Hand eingegeben werden, sondern kann über den Abstand der Aufhängepunkte an den Kranen ermittelt werden.
  • Vorteilhafterweise wird bei dem erfindungsgemäßen Steuerungssystem die Vorgabe der gewünschten Bewegung online über ein Eingabegerät wie z. B. einen Joystick gemacht. So hat der Kranfahrer jederzeit Kontrolle über die Bewegung der Krane oder der Last.
  • In weiterhin vorteilhafter Weise kann die Vorgabe der gewünschten Bewegung auch offline über einen Kraneinsatzplaner z. B. durch Übernahme einer gespeicherten Trajektorie geschehen. Der Einsatz kann so am Kraneinsatzplaner bereits vorher geplant werden und in einem entsprechenden File abgespeichert werden. Durch Übernahme einer Trajetorie aus diesem File können dann während des tatsächlichen Einsatzes die Krane angesteuert werden. Vorteilhafterweise kann der Kranfahrer jedoch zu Sicherheitszwecken auch noch online über ein Eingabegerät eingreifen.
  • Vorteilhafterweise sind bei dem erfindungsgemäßen Steuerungssystem nur solche Vorgaben der gewünschten Bewegung zulässig, welche durch Bewegungsvektoren, welche bei keinem der Krane zu Schadensereignissen führen, durchführbar sind. So wird eine besonders komfortable Bedienung sichergestellt, da der Kranführer bereits nur solche Bewegungen vorgeben kann, welche nicht zu Schadensereignissen führen. Die von ihm vorgegebenen Bewegungen werden damit nicht nachträglich blockiert, sondern er weiß von vornherein, welche Bewegungen ohne Schadensereignisse durchführbar sind.
  • Die vorliegende Erfindung umfaßt weiterhin ein Steuerungsverfahren zum Heben und/oder Transportieren einer gemeinsamen Last mit einer Mehrzahl von Kranen, welches die Schritte umfaßt: Vorgabe einer gewünschten Bewegung der Last oder der Krane, und Ermitteln von möglichen Schadensereignissen für Bewegungsvektoren der Krane, wobei die zur Ansteuerung der Krane verwendeten Bewegungsvektoren auf solche Bewegungsvektoren beschränkt werden, welche bei keinem der Krane zu Schadensereignissen führen. Das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren hat die gleichen Vorteile wie das oben beschriebene Steuerungssystem.
  • Vorteilhafterweise umfaßt das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren die Merkmale der Steuerungssysteme oder der Sicherungsverfahren, wie sie weiter oben beschrieben wurden.
  • Die vorliegende Erfindung umfaßt weiterhin ein Steuerungsverfahren für das Heben und/oder Transportieren einer gemeinsamen Last mit einer Mehrzahl von Kranen, wobei die zulässigen Bewegungsvektoren zur Ansteuerung der Krane auf Grundlage eines Sicherungsverfahrens insbesondere nach einem der weiter oben beschriebenen Sicherungsverfahren bestimmt werden. So können mit diesem Steuerungsverfahren die gleichen Vorteile wie bei diesen Sicherungsverfahren erreicht werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher beschrieben.
  • Dabei zeigen:
    • Figur 1:
    das Bedienfeld eines Sicherungssystems,
    Figur 2:
    die Bewegung einer Last mit zwei Kranen nach dem Steuerungssystem der vorliegenden Erfindung,
    Figur 3:
    die Ausrichtung einer Last mit zwei Kranen nach dem Steuerungssystem der vorliegenden Erfindung,
    Figur 4:
    die dynamische Antikollision nach dem Sicherungsverfahren der vorliegenden Erfindung,
    Figur 5:
    die direkte Ansteuerung zweier Krane von einer Quelle aus nach dem Steuerungsverfahren der vorliegenden Erfindung,
    Figur 6:
    die Bewegung einer Last mit zwei Schiffskranen nach dem Steuerungssystem der vorliegenden Erfindung.
  • Bei bekannten Verfahren wurde der Hubvorgang bzw. der Transport schwerer und großer Lasten mit mehreren Kranen über einen Einweiser durchgeführt, der alle beteiligten Kranfahrer koordiniert. Hierbei bedient jeder Kranfahrer seinen eigenen Kran und verfügt auch nur über die Sicherheitssysteme des jeweiligen Krans. Hierdurch ergeben sich jedoch eine ganze Reihe von Sicherheitsproblemen, da bei einem solchen Betrieb Überlasten durch eine ungleiche Lastverteilung, durch ungleichförmige Hubbewegungen der Krane sowie insbesondere eine Überlast eines Krans durch die Bewegung eines anderen Krans hervorgerufen werden können. Des Weiteren können sich Kollisionen der Krane untereinander, mit der Last und mit Gebäuden ergeben. Auch können sich Kommunikationsprobleme zwischen dem Einweiser und den Kranfahrern ergeben, wobei der einzelne Kranfahrer die Situation oft nicht mehr richtig einschätzen. Zudem ergeben sich durch die Addition der Lastmomente der einzelnen Krane Einflüsse auf externe Systeme. So kann es z. B. bei mehreren auf einem Schiff montierten Kranen zu einer unerlaubten Verkrängung des Schiffes durch eine Addition der Lastmomente kommen.
  • Bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen der Erfindung ergeben sich zur Vermeidung dieser Gefahren eine Sicherheitsstrategie, welche insbesondere auf der Berücksichtigung von sicherheitsrelevanten Daten aller am Hub oder Transport beteiligten Krane ergibt. In einem ersten Schritt werden dabei die Daten der einzelnen Krane erfaßt und stehen so den Sicherheitssystemen zur Verfügung. Hierzu kann auf die bereits an den Kranen befindlichen Meßsysteme z.B für die LBM und die Antriebssteuerung zurückgegriffen werden. Die Daten zu den Kranen bestehen dann aus den Positionen, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen der einzelnen Kranantriebe bzw. den Positionen, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen der Krane bzw. der Kranteile wie z.B. der Ausleger. Ebenso könne Daten zur Last ermittelt werden.
  • Aus diesen Daten können dann für den Kranfahrer relevantere Daten wie z. B. die Momentanposition der Kranhaken in bis zu vier Dimensionen (drei Achsen und eine Rotation), die Momentangeschwindigkeit der Kranhaken ebenfalls in vier Dimensionen, die maximal möglichen Momentangeschwindigkeiten der Kranhaken, die Belastungen der einzelnen Krane, die Ausnutzungsgrade der Krane, die Momentensumme der Krane in zwei Achsen sowie die Krängung der Krane um zwei Achsen bestimmt werden. Wie in Figur 1 gezeigt, können diese Daten bzw. eine Auswahl aus diesen Daten nun auf beliebig vielen Monitoren dargestellt werden, so daß die einzelnen Kranführer einen besseren Überblick über die Gesamtsituation gewinnen. Eine solche Darstellung von Daten der anderen beteiligten Krane, insbesondere aller beteiligten Krane in einem Kran kann selbstverständlich auch unabhängig von dem erfindungsgemäßen Sicherheitssystem von großem Vorteil sein. Die Kranfahrer können so eventuelle Sicherheitsrisiken besser einschätzen und besser auf diese reagieren.
  • Diese Sicherheitsrisiken können jedoch auch von dem erfindungsgemäßen Sicherungssystem beurteilt werden, so daß die Anzeige der Daten auf den Monitoren auch entfallen kann. Das erfindungsgemäße Sicherheitssystem kann hierfür für Bewegungsvektoren der Krane mögliche Schadensereignisse ermitteln. Ein solcher Bewegungsvektoren stellt dabei in dem Ausführungsbeispiel einen Datensatz dar, welcher die Bewegung aller Krane beschreibt. Die Bewegungsvektoren können entweder von den Kranführern selbst vorgegeben werden, indem sie die Steuerung der Krane betätigen. Alternativ können diese Bewegungsvektoren jedoch auch mögliche Bewegungsvektoren darstellen, welche in einer Kransteuerung daraufhin überprüft werden, ob sie zu Schadensereignissen führen.
  • Werden die Bewegungsvektoren der Krane von den Kranführern vorgegeben, reagiert das Sicherheitssystem der vorliegenden Erfindung auf das Erkennen eines möglichen Schadensereignis durch die vorgegebene Bewegung dadurch, daß es zumindest eine Warnfunktion aktiviert. Diese Warnfunktion warnt die Kranfahrer davor, mit der angestrebten Bewegung fortzufahren. Das Sicherheitssystem der vorliegenden Erfindung hat dabei den großen Vorteil, daß jeder Kranfahrer über mögliche Schadensereignisse bei allen anderen Kranen ebenfalls automatisch durch das Sicherungssystem informiert wird. Um die Sicherheit zu erhöhen, kann bei Erkennen eines möglichen Schadensereignisses dieses auch automatisch verhindert werden, indem entweder die Bewegung aller Krane gestoppt wird oder zumindest eine Bewegung auf solche Richtungen beschränkt wird, welche nicht zu einem Schadensereignis führen.
  • Die zulässigen Bewegungsvektoren der Krane, welche bei keinem der Krane zu Schadensereignissen führen, werden dabei gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine vorausschauende Berechnung ermittelt. Eine solche vorausschauende Berechnung ist insbesondere deshalb wichtig, um zu vermeiden, daß die Krane in Positionen manövriert werden, welche sie nicht mehr verlassen können, ohne Schadensereignisse an irgendeinem der Krane hervorzurufen. Die zulässigen Bewegungsvektoren, welche nicht zu einer solchen Situation führen, werden dabei durch ein iteratives Verfahren bestimmt. Während eines solchen iterativen Verfahrens kann also z. B. zunächst geprüft werden, ob ein bestimmter Bewegungsvektor bei keinem der Krane zu Schadensereignissen führt, woraufhin weiterhin überprüft werden muß, ob nach Ansteuerung der Krane mit diesem Bewegungsvektor wiederum Bewegungsvektoren möglich sind, welche bei keinem der Krane zu Schadensereignissen führen und so fort. Das verwenden iterativer Verfahren kann aber auch deshalb notwendig sein, da die möglichen Schadensereignisse jedes einzelnen Kranes von dem gesamten Bewegungsvektor, d. h. von den Bewegungen aller Krane abhängen. So kann ein zulässiger Vektor dadurch ermittelt werden, daß zunächst für einen Kran die zulässigen Vektoren ermittelt werden, woraufhin diese für den nächsten Kran überprüft werden und so fort.
  • Das erfindungsgemäße Sicherheitssystem kann auch in einem Steuersystem eingesetzt werden. Hierbei können entweder alle Krane von einer einzigen Quelle zur Vorgabe der gewünschten Lastbewegung bzw. der gewünschten Bewegung der Krane angesteuert werden. Alternativ kann das System aber auch ohne singuläre Quelle mit einer separaten Vorgabe der gewünschten Bewegung jedes einzelnen Kranes nur zur Überwachung und Begrenzung dieser Bewegungen dienen.
  • Das Sicherungsverfahren der vorliegenden Erfindung kann nun in einer solchen Kransteuerung zu einer dynamischen Beschränkung der Bewegungsvektoren eingesetzt werden, welche zur Ansteuerung der Krane verwendet werden. Bei der Überprüfung, welche Bewegungsvektoren zu Schadereignissen an den einzelnen Kranen führt, beschränkt jeder Kran die Menge an zur Verfügung stehenden zulässigen Bewegungsvektoren. Die hierdurch begrenzte Menge an Bewegungsvektoren, welche bei keinem der Krane zu Schadensereignissen führen, können dann zur sicheren Ansteuerung der Krane verwendet werden. Die Einflußfaktoren, welche die Bewegungsvektoren einschränken, sind dabei insbesondere eine Antikollisionssteuerung, die Lastmomentbegrenzung (LMB) der einzelnen Krane sowie die Berücksichtigung der Begrenzung externer Systeme. Diese Einflußfaktoren werden nun näher beschrieben.
  • Bei der Ermittlung, ob gewisse Bewegungen zu einer Kollision führen, wird die Bewegung aller beteiligten Krane berücksichtigt. Diese Antikollisionsüberprüfung der Krane wird durch eine vorausschauende Berechnung bis zu einem möglichen Stillstand bewerkstelligt. Hierbei werden die vorgegebenen dynamischen Eigenschaften der Krane, insbesondere die möglichen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen der Kranantriebe berücksichtigt. In der vorausschauenden Berechnung muß also für jede Bewegung der Krane überprüft werden, ob unter den vorgegebenen dynamischen Eigenschaften der Krane sowie unter Berücksichtigung der anderen Einflußfaktoren wie z. B. der Lastmomentbegrenzung ein Verhindern der Kollision z. B. durch einen möglichen Stillstand möglich ist. Diese vorausschauende Berechnung ermöglicht es, die Krane so lange frei zu bewegen, wie keine Kollision bevorsteht. Dabei können sowohl Kollisionen der Krane untereinander, mit der Last oder mit Störobjekten berücksichtigt werden. Insbesondere kann dabei eine dreidimensionale Kollisionsprüfung stattfinden. Hierdurch ist es möglich, auch komplizierte Bewegungsabläufe abzusichern, welche bei einer zwei-dimensionalen Kollisionsprüfung nicht mehr möglich wären. Insbesondere ist eine solche dreidimensionale Kollisionsprüfung bei komplexen Lasten wichtig, so daß auch eine mögliche Kollisionen der Last mit den Kranen oder mit Störobjekten berücksichtigt werden. Hierfür wird in dem erfindungsgemäßen Sicherheitssystem eine dreidimensionales Modell der sowohl der Krane als auch der Last und gegebenenfalls der Störobjekte verwendet. Insbesondere da auch die Bewegung der Last von der Bewegung aller Krane abhängt, müssen für eine effektive Antikollisionsprüfung beim Hub und/oder Transport einer gemeinsamen Last mit mehreren Kranen dreidimensionale Modelle aller Krane sowie der Last zum Einsatz kommen. Zusätzlich kann noch ein beliebiger Sicherheitsabstand als Schutzbereich um die Objekte verwendet werden, um die Sicherheit weiter zu erhöhen. Diese Antikollisionseinrichtung kann auch beim Einsatz eines einzelnen Kranes aktiv sein.
  • Weiterhin wird ermittelt, ob Bewegungsvektoren zu einer Überlast einzelner Krane führen. Hierzu können die bereits für die einzelnen Krane vorhandenen LMBs verwendet werden, so daß die von den einzelnen LMBs für einen Bewegungsvektor ermittelten Überlasten die Menge an zulässigen Bewegungsvektoren begrenzen. Hierbei wird wiederum eine vorausschauende Berechnung durch ein iteratives Verfahren angewendet. Bei dem Verfahren kann dabei entweder auf die bereits vorhandenen LMBs der einzelnen Krane zurückgegriffen werden, diese LMBs können aber auch in einem zentralen Computersystem implementiert werden. So können Bewegungen von vornherein verhindert werden, welche zu einer Abschaltung der Krane aufgrund der LMBs führen würden.
  • Des Weiteren können als Schadensereignisse auch Begrenzungen externer Systeme, wie z. B. der maximal zulässige Bodendruck, die Krängung eines Schiffes oder das maximal zulässige Moment einer Plattform berücksichtigt werden. So sorgt das erfindungsgemäße Sicherungsverfahren dafür, daß auch diese Systeme geschützt werden.
  • Werden alle Krane zentral angesteuert, muß vom Kranführer lediglich die gewünschte Lastbewegung vorgegeben werden. Die Vorgabe der gewünschten Lastbewegung bzw. der gewünschten räumlichen Lage der Last kann dabei entweder online z. B. über einen Joystick oder offline über eine Bahnplanung z. B. durch Übernahme der Trajektorien aus einem File eines Kraneinsatzplaners erzeugt werden. Der Bewegungsablauf der Last hat dabei sechs Freiheitsgrade, wovon drei den Translationen und drei den Rotationen entsprechen. Die Rotationen können dabei um einen beliebigen virtuellen Punkt eingegeben werden, wobei je nach Anzahl der Krane und Lastaufnahmemittel bis zu drei Richtungen tatsächlich möglich sind. Der Winkelbereich der Rotationsbewegung ist normalerweise geometrisch und physikalisch begrenzt, da die Krane nicht beliebig übereinander verfahrbar sind und auch die Last nicht beliebig gekippt werden kann. Die Rotationsachse kann in dem Steuerungssystem der vorliegenden Erfindung dagegen frei definiert werden.
  • Eine z.B. vorgegebene Lastrichtung kann dabei üblicherweise durch viele unterschiedliche Bewegungsvektoren der Krane möglich sein, von welchen keiner zu einem Schadensereignis führt. Dies beruht darauf, daß die Krane eine größere Anzahl an Freiheitsgraden z. B. über ihr Wippwerk und ihr Drehwerk und gegebenenfalls ihr Fahrwerk haben. Das erfindungsgemäße Sicherungs- und Steuerungssystem ist dabei insbesondere für Wippdrehkräne konzipiert, welche sich besonders gut zum gemeinsamen Heben und Transport einer Last durch mehrere Krane eignen. Zur Auswahl der Bewegungsvektoren und damit des Bewegungsablaufs, welcher zur Ansteuerung der Krane verwendet wird, stehen nun mehrere vorgegebene Strategien zur Verfügung, aus welchen ausgewählt werden kann bzw. welche mit Prioritäten versehen werden können. Als Strategien sind z. B. möglich, solche Bewegungsvektoren für die Krane zu verwenden, für welche die tatsächlichen Werte für die Richtung, Geschwindigkeit und Beschleunigung der Last möglichst wenig von den vorgegebenen Werten abweichen. Ebenso kann als Strategie verwendet werden, die Sicherheitsabstände aus der Antikollision zu vergrößern. Ebenso können einzelne Werke blockiert werden bzw. den einzelnen Werten Prioritäten zugeordnet werden. Auch können bestimmte Parameter der Lastbewegung konstant gehalten werden, so daß der Kranführer z.B. nur die Richtung der Lastbewegung oder nur eine Rotation vorgibt.
  • Mögliche Ansteuerungsbetriebsarten werden nun anhand der Figuren 2 bis 5 näher erklärt. Diese zeigen einen Tandemkran, der aus zwei fest montierten Drehwippkranen besteht, wie er z. B. auf Schiffen montiert sein kann. Die Krane verfügen beide über ein Drehwerk sowie ein Wippwerk für den Ausleger sowie ein Hubwerk, mit welchem die Seillänge verändert werden kann. Die beiden Krane werden eingesetzt, um eine Last gemeinsam, z.B. mittels einer Traverse zu heben bzw. zu transportieren.
  • Bei der in Figur 2 gezeigten Parallelbewegung wird die Bewegungsrichtung für die Last über die Richtung des Joysticks online vorgegeben, während die Krane so angesteuert werden, daß die Ausrichtung der Last während der Parallelbewegung nicht verändert wird. Um nun also entlang der durch den Joystick vorgegebenen Richtung von Position 1 zu Position 2 zu gelangen, müssen die Ausleger beider Krane aufgewippt und die Krane in entgegengesetzte Richtungen gedreht werden. Dabei wird das Aufwippen der Ausleger und das Drehen der beiden Krane so aufeinander abgestimmt, daß die Last nicht rotiert. Um ein Verkippen der Last zu vermeiden, muß hierbei entsprechend die Seillänge angepaßt werden, um die Last in der horizontalen zu halten. Referenzpunkt für die Bewegung ist bei dieser Betriebsart entweder die Auslegerspitze des eigenen Krans oder der Lastmittelpunkt.
  • In Figur 3 ist nun eine Rotationsbewegung der Last gezeigt, bei welcher die Last um eine vertikale Drehachse gedreht wird. Um die Last von Position 1 in Position 2 zu bewegen, muß der Ausleger von Kran 1 aufgewippt werden, ebenso wie der Ausleger von Kran 2. Die Drehbewegung der Krane erfolgt nun jedoch anders als beim in Figur 2 gezeigten Betriebsmodus jeweils in die gleiche Richtung, hier beide Male im Uhrzeigersinn. Hierdurch verändert sich die Position z. B. des Mittelpunkts der Last nicht, die Last wird jedoch rotiert. Die Seillängen werden entsprechend angepaßt, um weiterhin eine horizontale Ausrichtung der Last zu gewährleisten.
  • Ebenso ist eine kombinierte Bewegung des Tandemkrans aus einer Parallelbewegung und einer Rotationsbewegung möglich. Die Last kann damit sowohl bewegt als auch ausgerichtet werden.
  • Um die gezeigten Bewegungen der Last zu ermöglichen, müssen bei der Ansteuerung der Krane die maximalen Geschwindigkeiten sowie Beschleunigen der jeweiligen Dreh- und Wippwerke sowie der Hubwerke berücksichtigt werden. Die gewünschte Richtung wird dann durch die Reduktion der Geschwindigkeiten und Beschleunigungen in Abhängigkeit von den gerade aktiven Beschränkungen eingehalten.
  • Beschränkungen ergeben sich dabei einerseits aus der geforderten Bewegung der Last, insbesondere dadurch, daß die Länge zwischen den Aufhängepunkten der Traverse konstant gehalten werden muß. Zusätzlich wird noch das erfindungsgemäße Schutzsystem verwendet, welches eine dynamische Antikollisionseinrichtung umfaßt. Dieses verhindert die Kollision der Krane miteinander sowie eine Kollision der Krane mit der Last. Hierbei ist eine freie Bewegung möglich, solang keine Kollision entstehen kann. Die Steuerung basiert damit auf einer vorausschauenden Berechnung der Roboterbewegung, welche die Antikollisionsdistanz berücksichtigt und die Dynamik aller Krane. Die Berechnungen können gegebenenfalls in allen Kranen parallel durchgeführt werden, so daß jeder Kran bei Erkennen einer Kollision Bremsmanöver ausführt.
  • Wird eine zukünftige Kollision erkannt, werden die zur Ansteuerung der Krane verwendeten Bewegungsvektoren in der entsprechenden Richtung begrenzt, um eine Kollision zu verhindern. Insbesondere da auch Kollisionen der Last mit den Kranen berücksichtigt werden sollen, wird eine dreidimensionale Antikollisionsprüfung durchgeführt, die auf einem entsprechenden dreidimensionalen geometrischen Modell der Krane und der Last beruht.
  • Dieses Antikollisionssystem wird nun in Figur 4 näher beschrieben. Hierbei werden ein Antikollisionsvektor sowie Schnittpunkte für eine zukünftige Bewegung berechnet. Wird eine zukünftige Kollision erkannt, wird das Meisterschaltsignal bzw. der Bewegungsvektor der Krane in Richtung der erwarteten Kollision begrenzt. Hierbei wird die Bewegung jedoch nur in die Richtung gebremst, welche zu einer Kollision führen würde. Dabei werden gleiche Integrationszeiten/Rampen für die Antikollision wie für den Normalbetrieb verwendet.
  • Figur 5 zeigt nun einen Betriebsmodus, in welchem Kran 1 oder Kran 2 separat angesteuert werden können, was insbesondere zur Aufnahme der Last bzw. zur Positionierung der Krane über der Last verwendet wird. In Fig. 5 wird Kran 2 von der Kabine von Kran 1 aus gesteuert. Kran 2 wird dabei dadurch gesteuert, daß die Vorgabe für die Bewegung der Kranspitze von Kran 2 durch die Stellung des Meisterschalters in Kran 1 erteilt wird. Die Kransteuerung übersetzt diese Vorgabe dann in eine entsprechende Ansteuerung des Dreh- und Wippwerkes von Kran 2. Über diese separate Ansteuerung der Krane kann auch die Traversenlänge zum Zeitpunkt der Vorwahl des Tandembetriebs eingestellt werden. Die Krane werden dabei in die entsprechenden Positionen oberhalb der Traverse bewegt, woraufhin per Knopfdruck die Positionen der Krane festgestellt und gespeichert werden kann. Aus diesen Positionen ergeben sich dann die Länge und Position der Traverse bzw. die Position und die Dimensionen der Last. Hierdurch ist keine Eingabe der absoluten Länge notwendig. Die Traversenlänge kann dabei insbesondere automatisch bei der Anwahl des Tandembetriebs als der aktuelle Abstand der Lastaufnahmepunkte and den Kranen festgelegt werden. Eine Korrektur kann dadurch erfolgen, daß der Tandembetrieb abgewählt wird, Korrekturbewegungen der einzelnen Krane durchgeführt werden und daraufhin erneut der Tandembetrieb angewählt wird.
  • Zusätzlich kann bei dem erfindungsgemäßen Steuersystem auch die Beeinflussung externer Systeme durch die Krane und umgekehrt berücksichtigt werden. Sind die Krane, wie in Fig. 6 gezeigt, auf einem Schwerlastschiff montiert, beeinflußt das Gesamtmoment der Krane die Krängung des Schiffes. Hier kann entweder das Sicherheitssystem so ausgelegt werden, daß die Krängung des Schiffes innerhalb gewisser Limits bleibt. Zusätzlich kann die Balastierungseinrichtung des Schiffes mit Informationen versorgt oder gleich so angesteuert werden, daß im Zusammenspiel mit den Kranen eine zu starke Krängung vermieden wird. Hierzu kann das Gesamtmoment der Krane um zwei Achsen bestimmt werden, sowie die Schwerpunktlage in drei Achsen sowie die Verkrängung der Krane um zwei Achsen. Nach Abstimmung können dabei abhängig von der Fahrgeschwindigkeit und der Schwerpunktslage die Balastierungspunkte des Schiffes angesteuert werden, wobei die Schiffsbesatzung zusätzlich jederzeit eingreifen kann. Durch diese Ansteuerung der Balastierungseinrichtung ist es möglich, größere Momentensummen der Krane zuzulassen.
  • Das Sicherheits- oder Steuerungssystem der vorliegenden Erfindung kann dabei an bereits vorhandene Steuerungen der Krane angeschlossen werden und diese mitnutzen. Es kann dabei z. B. an einen bordeigenen elektronischen CAN-Bus angeschlossen werden.
  • Zur Bereitstellung von Daten zur Ausrichtung der Krane sowie zur Ermittlung von Daten zur Last kann dabei auf die bereits auf den Kran vorhandene Sensorik zurückgegriffen werden. Diese Sensorik ist üblicherweise bereits zu Zwecken der Überlastsicherung der einzelnen Krane sowie zum Antrieb der Krane vorhanden. Auch die Übertragung dieser Daten kann per CAN-Bus erfolgen. Die Anzeige der Steuerung kann dabei ebenfalls über bordeigene Standardmonitore erfolgen. Vorteilhafterweise ist dabei die Darstellung von beliebigen Distanzen der bekannten Objekte möglich. Ebenso ist es möglich, auf die bereits vorhandenen Überlastsicherungen der einzelnen Krane zurückzugreifen, wobei jeder Kran selbständig seine Überlast erkennt und durch das erfindungsgemäße Sicherheitssystem zusätzlich auch auf die Überlasterkennung der anderen Krane reagiert.

Claims (34)

  1. Sicherungsverfahren für das Heben und/oder Transportierens einer gemeinsamen Last mit einer Mehrzahl von Kranen, mit den Schritten:
    - Ermitteln von möglichen Schadensereignissen für Bewegungsvektoren der Krane,
    - Aktivieren einer Warnfunktion, wenn vorgegebene Bewegungsvektoren zu Schadensereignissen führen und/oder
    - Beschränken der zur Ansteuerung der Krane verwendeten Bewegungsvektoren auf solche Bewegungsvektoren, welche bei keinem der Krane zu Schadensereignissen führen,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zulässige Bewegungsvektoren durch eine vorausschauende Berechnung ermittelt werden.
  2. Sicherungsverfahren nach Anspruch 1,
    wobei die Schadensereignisse mindestens eine Überlast der Krane umfassen.
  3. Sicherungsverfahren nach Anspruch 2,
    wobei eine mögliche Überlast über die den jeweiligen Kranen zugeordnete Lastmomentbegrenzungen ermittelt wird.
  4. Sicherungsverfahren nach Anspruch 1,
    wobei die Ermittlung von zulässigen Bewegungsvektoren auf einem iterativen Verfahren beruht.
  5. Sicherungsverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    wobei die möglichen Schadensereignisse eine Kollision der Krane untereinander umfassen.
  6. Sicherungsverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    wobei die möglichen Schadensereignisse eine Kollisionen der Krane mit der Last umfassen.
  7. Sicherungsverfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei das Ermitteln der möglichen Kollisionen zumindest auf einem geometrischen Modell der Krane und gegebenenfalls der Last beruht.
  8. Sicherungsverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welchem Geometriedaten der Last eingegeben und/oder ermittelt werden.
  9. Sicherungsverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welchem Geometriedaten möglicher Störobjekte eingegeben werden und mögliche Kollisionen der Krane und/oder der Last mit den Störobjekten berechnet werden.
  10. Sicherungsverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welchem eine Berechnung der möglichen Kollisionen auf einem geometrischen Modell der Krane, der Last und/oder der Störobjekte beruht.
  11. Sicherungsverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    wobei die möglichen Schadensereignisse Limitüberschreitungen der Momentensumme der Krane umfassen.
  12. Sicherungsverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    wobei die möglichen Schadensereignisse Limitüberschreitungen bei externen Beschränkungen wie z.B. einer maximal zulässigen Krängung eines Schiffes, einem maximal zulässigen Bodendrucks oder einem maximal zulässiges Moment einer Plattform umfassen.
  13. Sicherungsverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    bei welchem mögliche Schadensereignisse in einer vorausschauenden Berechnung erkannt werden, wobei deren mögliche Verhinderung berücksichtigt wird.
  14. Sicherungsverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    wobei die vorausschauenden Berechnungen auf Grundlage der dynamischen Eigenschaften der Krane, insbesondere der maximal möglichen Geschwindigkeiten und/oder Beschleunigungen der Kranantriebe, erfolgt.
  15. Sicherungsverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    wobei die Verformung der Krane berücksichtigt wird.
  16. Sicherungsverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    wobei die Warnfunktion eine automatische Abschaltung der Krane umfaßt.
  17. Sicherungsverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    wobei Sicherheitsabstände zu den möglichen Schadensereignissen gewählt werden können.
  18. Sicherungsverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei Daten an externe Systeme wie z.B. die Ballastierungssteuerung eines Schiffes weitergeleitet werden, insbesondere um diese anzusteuern, und/oder mit diesen externen Systemen Daten ausgetauscht werden.
  19. Sicherungsverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Krane verfahrbar sind und Mittel zur Bestimmung ihrer Position, insbesondere GPS-Geräte, aufweisen.
  20. Steuerungssystem für das Heben und/oder Transportierens einer gemeinsamen Last mit einer Mehrzahl von Kranen entsprechend dem Sicherungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, mit Eingabemitteln zur Vorgabe einer gewünschten Bewegung der Last oder der Krane und
    mindestens einer Recheneinheit zum Ermitteln von möglichen Schadensereignissen für Bewegungsvektoren der Krane,
    wobei die zur Ansteuerung der Krane verwendeten Bewegungsvektoren auf solche Bewegungsvektoren beschränkt werden, welche bei keinem der Krane zu Schadensereignissen führen.
  21. Steuerungssystem nach Anspruch 20, wobei eine einzige Quelle zur Vorgabe der gewünschten Bewegung der Last oder der Krane dient.
  22. Steuerungssystem nach Anspruch 21, wobei mögliche Bewegungsvektoren der Krane oder der Last auf Grundlage der dynamischen Eigenschaften der Krane, insbesondere der maximal möglichen Geschwindigkeiten und/oder Beschleunigungen der Kranantriebe, bestimmt werden.
  23. Steuerungssystem nach Anspruch 20, wobei die Vorgabe der gewünschten Lastbewegung die Vorgabe der gewünschten Lastposition, der gewünschten Bewegungsrichtung und/oder der gewünschten Ausrichtung der Last umfaßt.
  24. Steuerungssystem nach Anspruch 20, wobei die zur Ansteuerung der Krane verwendeten Bewegungsvektoren durch wählbare, gewichtbare und/oder vorgegebene Strategien gewählt werden.
  25. Steuerungssystem nach Anspruch 24, wobei die Strategien eine geringste Abweichung von den Vorgaben für die gewünschte Bewegung umfassen.
  26. Steuerungssystem nach Anspruch 24, wobei die Strategien mindestens eine der folgenden Vorgaben umfassen:
    - Vergrößerung der Sicherheitsabstände aus dem Sicherheitssystem
    - Blockieren eines Werkes
    - Zuordnung von Prioritäten zu einzelnen Werken
  27. Steuerungssystem nach Anspruch 20, wobei zwischen einer Vorgabe einer gewünschten Bewegung der Last und der Vorgabe einer gewünschten Bewegung der einzelnen Krane insbesondere von einer Quelle aus gewählt werden kann.
  28. Steuerungssystem nach Anspruch 20, wobei ein Eingabemittel vorgesehen ist, bei dessen Betätigung die aktuelle Position der Aufnahmemittel bestimmt wird, worüber insbesondere die Lage und/oder Ausrichtung der Last ermittelt wird.
  29. Steuerungssystem nach Anspruch 20, wobei die Krane so angesteuert werden, daß ein einmal eingestellter Abstand zwischen den Aufhängepunkten der Last an den einzelnen Kranen während der Lastbewegung nicht verändert wird.
  30. Steuerungssystem nach Anspruch 20, wobei die Krane so angesteuert werden, daß eine einmal eingestellte Ausrichtung der Last während der Lastbewegung nicht verändert wird.
  31. Steuerungssystem nach Anspruch 20, wobei die Krane so angesteuert werden, daß eine gewünschte Ausrichtung der Last während der Lastbewegung angefahren wird.
  32. Steuerungssystem nach Anspruch 20, wobei die Vorgabe der gewünschten Bewegung online über ein Eingabegerät wie z.B. einen Joystick geschieht.
  33. Steuerungssystem nach Anspruch 20, wobei die Vorgabe der der gewünschten Bewegung offline über einen Kraneinsatzplaner z.B. durch Übernahme einer gespeicherten Trajektorie geschieht.
  34. Steuerungssystem nach Anspruch 20, wobei nur solche Vorgaben der gewünschten Bewegung zulässig sind, welche durch Bewegungsvektoren, welche bei keinem der Krane zu Schadensereignissen führen, durchführbar sind.
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