WO2024200412A1 - Verfahren zum steuern eines lasthandling-krans sowie lasthandling-kran - Google Patents

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WO2024200412A1
WO2024200412A1 PCT/EP2024/058065 EP2024058065W WO2024200412A1 WO 2024200412 A1 WO2024200412 A1 WO 2024200412A1 EP 2024058065 W EP2024058065 W EP 2024058065W WO 2024200412 A1 WO2024200412 A1 WO 2024200412A1
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WO
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crane
travel
load
position data
drive
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PCT/EP2024/058065
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English (en)
French (fr)
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Daniel Lorenzen
Holger Freitag
Asaf TOPKAYA
Giuliano Persico
Bilal MOUSSAWI
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Konecranes Global Oy
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    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B66C13/48—Automatic control of crane drives for producing a single or repeated working cycle; Program control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B66C13/46—Position indicators for suspended loads or for crane elements

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a load handling crane according to the preamble of claim 1 and a load handling crane according to the preamble of claim 10.
  • Cranes are generally used to lift and lower loads at different locations within the respective crane working area.
  • a crane hoist is moved in a generally horizontal travel plane (x-y plane) using its travel drives (crane drive and trolley drive), provided that an operator generates the corresponding control commands for the respective travel drive by operating a handling device on the crane, for example designed as a control switch, and thus triggers the corresponding crane movements and thus controls the crane.
  • control switches have control elements as an interface between an operator and the crane that can be operated by an operator in order to generate the respective control commands for the respective travel drive and a lifting drive for the crane or hoist.
  • control switches or the operating elements are connected to one another in a signal-transmitting manner in order to be able to control the drives using the control commands and not only to generate the control commands, but also to transmit them for the purpose of converting them into the corresponding movement.
  • the control switch can be designed as a remote control for wireless signal transmission or as a pendant control switch for wired signal transmission, which is suspended from a signal transmission cable, also known as a control line.
  • a handling device in the form of the control switch is provided outside the so-called load line and thus outside the lifting and lowering support means of the crane or its hoist
  • a handling device optionally designed as a control switch
  • the load-carrying device can In this case, it must also be attached to the load-bearing means exclusively via the handling device, so that the handling device is load-bearing and is thus attached to the load-bearing means as part of the load line.
  • attaching the handling device to the load-bearing means or load line enables an operator to actuate or manipulate the handling device one-handedly and at the same time with the same hand to trigger control commands for the crane or its drives, as well as manually dampen pendulum movements of the load-bearing means and any load attached to the load-handling means and to guide the load.
  • a method according to the preamble of claim 1 and a load handling crane according to the preamble of claim 10 are known from WO 2019/077054 A1.
  • This document mentions generic load handling cranes that can be controlled by using a sensor to determine the deflection direction of the support means relative to the direction of gravitational force or by determining the orientation of the control switch attached to the support means in the form of an angle of rotation using a rotation angle sensor integrated in the control switch and interpreting each as the desired direction of travel of the hoist, so that control commands for the travel drive of the crane are generated and converted by the travel drive into a movement of the hoist in a direction of travel corresponding to the deflection direction of the support means or the angle of rotation of the control switch. It is also known from this document to measure distinguishable reference points to determine the orientation, which are defined, for example, in the form of light sources on the support means or on the handling device of the crane.
  • Optical detection of marking elements is known from DE 202012 012 116 U1 in relation to a tower crane and from EP 3 323 767 A1 in relation to a mobile crane.
  • the present invention is based on the object of To increase the efficiency and ergonomics of a generic method for controlling a load handling crane as well as a corresponding load handling crane in load handling operation.
  • a method for controlling a load handling crane is now improved, to the support means of which a handling device for an operator is attached, wherein position data of at least one part attached to the support means, i.e. attached, is determined using a sensor system, and a control unit is connected to the sensor system in a signal-transmitting manner and is set up to specify a direction of travel, in particular in the sense of a direction setpoint, for a control command generated by the control unit for at least one travel drive, in particular a trolley drive and/or crane drive, of the crane, depending on the position data determined by the sensor system.
  • the load-bearing means can be part of a crane hoist, which has a lifting drive for raising and lowering the load-bearing means including any load hanging on it and can be moved via the crane trolley along a crane girder in a trolley travel direction (y direction) on a preferably horizontal travel plane.
  • the crane trolley can be provided with the trolley drive for this purpose.
  • the crane drive can be used to move the crane girder together with the crane trolley carrying the hoist in a crane travel direction (x direction) that is perpendicular to the trolley travel direction.
  • the hoist can thus be moved independently of one another in the crane travel direction (x direction) and/or the trolley travel direction (y direction) and thus on the travel plane formed thereby (x-y plane).
  • the crane travel direction or trolley travel direction as a whole, either individually or in combination by superimposing them, result in the resulting travel direction of the crane and in particular its hoist in or parallel to the travel plane.
  • the attachment of the handling device to a vehicle that is hanging section of the support means, in particular at its free end, preferably takes place above a load-carrying device suspended from the support means.
  • an operator can manually guide, rotate and align the support means and any load hanging on it, in particular with one hand and at the same time with the same hand, and manually dampen pendulum movements of the support means and the load.
  • the support means itself can be rigid, for example as a telescopic rod, or flexible, for example as a rope or chain.
  • the handling device, in particular its housing is designed to be arranged and attached to the support means in a load-bearing manner between the section of the support means and the load-carrying means.
  • the handling device like the load-carrying means, becomes a part of the load line of the hoist that extends the support means, through which load forces emanating from a load attached to the load-carrying means are introduced into the support means via the handling device, in particular its housing.
  • the load-carrying means can be attached and suspended to the handling device, in particular its housing, and thus to the support means via the handling device.
  • a simple change between different load-carrying means such as load hooks, grippers, etc. can be made possible by forming a receptacle on the handling device or its housing for the detachable attachment of the respective load-carrying means.
  • the handling device and in particular its housing can therefore be designed and connectable to the load-handling device in such a way that a movement and in particular deflection and/or rotation of the handling device causes a similar, in particular equal, movement of at least the load-handling device, possibly including any load attached thereto, and vice versa.
  • the improvement according to the invention of the method for controlling such a load handling crane is now achieved in that at least one, in particular optical, marking element, which has at least one predefined, in particular unique, identification feature, is attached to the support means, in particular to the handling device, and for determining the position data from the Sensor technology that detects at least one marking element and that at least one predefined, in particular unique, identification feature of the respectively detected marking element is evaluated, preferably also by the sensor technology and/or the control unit.
  • the marking element(s) are each attached at predefined positions in order to be able to determine unique location data, because the marking element(s) and their at least one predefined, in particular unique, identification feature clearly mark and thus define, for example, a front and/or back and/or left side and/or right side.
  • the respective marking element thus serves as an orientation mark and/or position indicator.
  • the measurement of reference points or marking elements without an identification feature does not allow for a clear determination of orientation or position, since the recognition of two marking elements, for example, does not make it clear which of the two is at the front or back or right or left.
  • the targeted provision and/or evaluation of an identification feature now makes it possible to clearly identify each marking element and thus does more than just differentiate between reference points numerically and measure them.
  • the at least one marking element is a passive marking element, preferably in the form of a 2D code, which in particular contains the identification feature(s), in particular unique identification features.
  • the at least one marking element can also be an active marking element, which in particular actively sends the identification feature(s), in particular unique identification features, to the sensor system and is received by it.
  • the active marking element is then preferably designed as a transmitter emitting electromagnetic radiation, in particular infrared radiation, for example as an IR diode. Lasers or other light sources can also be used as active marking elements.
  • the at least one predefined, in particular unique, identification feature can be integrated into the respective marking element when generating such a marking element, in particular when creating passive marking elements such as 2D codes.
  • the at least one predefined identification feature can also be or include an inherent property of the respective marking element, for example a wavelength or a wavelength range in the case of an active marking element in the above sense.
  • the at least one marking element can therefore in particular be codeable.
  • the at least one part attached to the support means, the position data of which is determined using the sensor system is therefore one or more marking elements.
  • Passive marking elements in particular such as 2D codes, can be attached particularly easily in the form of or by means of a sticker.
  • the part attached to the support means, the position data of which is determined within the scope of the method according to the invention, is therefore different from any load hanging on the support means.
  • the orientation or position determined from the position data can therefore also be different from the orientation or position of the load, for example if a rotating element is provided between the at least one marking element and the load.
  • the position data contain or represent a position of the respective marking element attached to the support means and thus suspended like a pendulum in the form of a direction, in particular alignment, and/or position as well as their respective changes and thus also corresponding movements and directions of movement.
  • the determined position data of the respective marking element represent, for example, deflections and associated deflection directions and/or deflection angles relative to an imaginary vertical axis when moving out of the gravity-driven rest position.
  • the position data which depict the corresponding positions or position changes are each determined at least relative to the travel plane (xy plane) of the hoist or crane, in particular in relation to the crane travel direction (x direction) and the trolley travel direction (y direction), the respective coordinates, optionally also in relation to a z direction.
  • the determination of the position data can also include first determining a reference position, in particular a predefined position of the marking element at least in relation to the xy plane, whereby the position of the sensors relative to this is also known.
  • the handling device in particular can be gripped and guided particularly precisely by the operator and thus its position can be influenced in accordance with a desired direction of travel, depending on the type of crane, it is advisable to attach the respective marking element to the handling device, preferably its housing and in particular its preferably flat and ring-shaped upper side of the housing, so that any changes in the position of the marking element take place uniformly.
  • a holding part is provided which is connected to the handling device in a rotationally fixed manner and which is preferably flat and ring-shaped in design in order to attach the at least one marking element above the upper side of the housing.
  • Each marking element represents or defines at least one absolute reference point, which can be reliably and unambiguously detected by the sensors when determining the position data and can subsequently be evaluated by the sensors and/or the control unit, in particular as unique position information. It is also conceivable that a marking element not only serves as an optical marking of a reference point, but also contains sufficient data on its own to be able to determine clear position data, at least in relation to or in coordinates of the travel plane (xy plane). Such data can, for example, represent at least two reference points that are clearly defined in their position relative to one another, in particular immobile relative to one another, or a type of direction vector. For a particularly reliable and clear determination of the position data, several marking elements can also be provided in the sense of redundancy.
  • each marking element is specifically created or selected before being attached in such a way that it contains at least one predefined and, in particular, unique identification feature, which is evaluated by the sensors and/or control unit to determine the position data and which, in particular in the case of several marking elements, ensures that they can be distinguished.
  • the sensor system has at least one optical sensor, preferably at least one camera, and the at least one optical sensor is preferably attached above the at least one marking element on the crane, preferably on the hoist.
  • the optical sensor can thus be moved together with the hoist by means of the travel drive, whereby the respective marking element remains in the detection range of the sensor system, in particular below the sensor system, and thus in a detection range of the sensor system extending in the direction of the handling device, during each crane movement.
  • the determination of the location data is preferably carried out with the aid of a computer, in particular with the involvement of suitable software in order to be able to evaluate the data contained in the detected marking element, in particular the identification feature(s) of the respective marking element.
  • a 2D code is used as a marking element, this can advantageously be a so-called AprilTag.
  • AprilTags contain For example, compared to QR codes, they contain less data and/or a smaller number of pixels, which enables faster evaluation and determination of location data, especially in real time.
  • the respective operator can manually influence the position of at least one marking element, which is reflected in the determined position data and thus affects the specification of the direction of travel for the control command of the travel drive.
  • the operator can influence the position of the marking element by deflecting the support means, the handling device attached to it and/or any load itself, since this is attached to one of the aforementioned parts and thus directly or indirectly to the support means.
  • Deflection can be brought about, for example, by pulling or pushing on at least one of the aforementioned parts.
  • rotation about an axis of rotation is also possible, which can coincide with the imaginary vertical axis, particularly in the gravity-driven rest position. This results in a steering function of the load handling crane that is comparable to turning a bicycle handlebar or steering wheel.
  • the position of the at least one marking element can thus be manipulated in a uniform manner in accordance with the movement or change in position of the part to which the respective marking element is attached, manually induced by the operator.
  • the position data determined in this way are used to interpret the direction of travel desired by the operator, by specifying and/or changing the direction of travel for the control command to control the respective travel drive on the basis of the position data determined.
  • This can be done, for example, in such a way that the specified direction of travel corresponds to the determined direction of movement of the marking element in relation to the xy plane, i.e. in x and y coordinates, which results when the support means is deflected from the gravity-driven rest position, in particular relative to the imaginary vertical axis.
  • a predefined or fixed straight-ahead direction assigned to the respective marking element can be achieved by turning it accordingly. around the axis of rotation is aligned to the desired direction of travel.
  • the operator can thus control the direction of travel intuitively without having to press a dedicated direction button.
  • Unintentional travel movements of the crane can advantageously be prevented by generating the control command for the respective travel drive and/or converting it into a travel movement of the crane only, in particular only and/or as long as a hand detection sensor of the handling device detects at least the presence of an operator.
  • a hand detection sensor of the handling device detects at least the presence of an operator.
  • the hand detection sensor can have, for example, a capacitive touch sensor or an optical sensor, in particular a reflex or light barrier, but also a button, in particular an electromechanical one. In the case of such a button, its continuous operation may also be required and not just the presence of an operator or the contact of a hand.
  • the direction of travel for the control command is specified and/or changed by a change in the position of the respective detected marking element and the position data determined for this purpose, and thus also depending on this position data, in particular as a result of a movement of the support means and/or the handling device, and thus of the respective marking element attached to it.
  • the above-mentioned position changes can be recorded via the respective detected marking element and corresponding position data reflecting or representing the position change can be determined.
  • a position change must take place in order to specify the direction of travel for the control command and optionally also to generate the control command with this direction of travel through this position change, for example in connection with the "deflection" operating mode described in more detail below.
  • the direction of travel for the A control command is given by operating a control element of the crane, in particular a control element must be operated to specify the direction of travel.
  • the operating element is preferably designed as a mechanically actuated, in particular spring-loaded, operating element, preferably in the form of a joystick.
  • an operating element can also be provided which is designed as a button, for example a push button or toggle button.
  • the respective operating element is preferably arranged on the handling device and in particular on its housing, whereby this is then designed as a control switch.
  • control elements can also be provided, in particular buttons in pairs or a joystick for each travel drive (crane drive or trolley drive) or lifting drive, in order to specify opposite directions of movement of the respective drive in the sense of forward travel and reverse travel or in the sense of lifting and lowering movements.
  • Control commands for the travel drive with a correspondingly specified direction of travel can also be generated by operating the respective control element. If it is therefore necessary to operate a control element to generate the control command, the direction of travel can be specified and the associated control command, optionally including the specification of a speed setpoint, can be triggered by operating the same control element, for example with the same operation, one operation each or via dedicated operation levels.
  • Separate control elements for generating the control command and specifying the direction of travel and optionally a speed setpoint are also conceivable.
  • the sensor system continuously determines the position data, i.e. also continuously maps or reflects position changes, and interacts with the control unit in such a way that the specified direction of travel is continuously changed during the movement of the crane or its respective travel drive depending on the determined position data, in particular during the ongoing travel movement(s) and without stopping the travel drive (“on the fly”).
  • the specified direction of travel is only continuously changed if the control element to be actuated to specify the direction of travel is continuously actuated and, during this time, position data are determined which reflect a change in position, in particular in the direction or orientation, of the at least one marking element.
  • control command for the respective travel drive is generated according to an operating mode “deflection” of the crane by a change in position of the at least one detected marking element and the position data determined for this purpose, wherein preferably also a speed setpoint for the corresponding Travel drive is specified and/or changed, which is also dependent on the position data determined for the change in position, in particular on the dimension or amount of a deflection angle or a movement amplitude in the direction of a crane travel direction and/or trolley travel direction, i.e. in particular in relation to the xy plane.
  • the position changes of the marker element detected in each case can be recorded, in particular in the form mentioned above, and corresponding position data reflecting or representing the position change can be determined in order to subsequently generate the control command for the respective travel drive, in particular without having to operate a control element of the crane, as is provided for example for the "rotation" operating mode described below.
  • a position change it can then be sufficient, for example, to pull or push the handling device or the control switch in the desired direction of travel and thereby cause a pure deflection of the marker element, in particular without a rotation in the above sense having to take place.
  • predefined position data must be determined in order to generate the control command, which, for example, correspond to such a deflection. It can also be provided that no control command is generated when predefined position data is determined, for example in the case of position data that only depicts a deflection-free rotation in the above sense.
  • This respective change in position for generating the control command can therefore coincide with the change in position for specifying and/or changing the direction of travel, so that as a result of the same movement or change in position both the direction of travel is specified and/or changed and the control command with the corresponding specified direction of travel, optionally including specification of a speed target value, is generated and in particular converted into a corresponding travel movement of the crane.
  • control commands for all directions of movement of the travel plane can be implemented with a handling device without a control element for the respective travel drive, since only the corresponding Changes in the position of at least one marking element must be caused and detected or recorded.
  • the control command for the respective travel drive is generated according to a "rotation" operating mode of the crane by actuating an operating element of the crane, in particular the handling device, which is thus optionally designed as a control switch.
  • the control command as such can thus be generated in particular without additionally causing a change in the position of the at least one marking element or determining corresponding position data for this, in particular before actuating the operating element, wherein preferably a speed target value for the travel drive is also specified by actuating the operating element.
  • the actuation path of the operating element can be used as a measure for specifying the speed target value, wherein the actuation path and thus also the speed target values can be specified continuously or in stages.
  • control element In connection with the "rotate" operating mode, it can be provided that the control element must be actuated in order to generate the control command for the respective travel drive, for which the direction of travel is then specified depending on unchanged position data, in particular an unchanged orientation or an unchanged angle of rotation. It can also be provided that a control command is also generated by actuating the control element if position data is determined that is not sufficient to generate a control command in the "deflection" operating mode, for example position data that only corresponds to a deflection-free rotation in the above sense.
  • control element With regard to the control element, the statements on the control element for specifying the direction of travel apply analogously. This can be the same control element, in particular the same joystick or the same button, as the control element to be operated to specify the direction of travel and optionally the speed setpoint. The operation to generate the control command for the drive and to specify the direction of travel and optionally a speed setpoint can therefore coincide.
  • control elements for generating the control command and specifying the direction of travel and optionally a speed setpoint are conceivable.
  • control commands for all directions of movement of the travel plane can be implemented in a minimum configuration for the "rotate" operating mode with a single control element, since this only requires corresponding changes in the position of at least one marking element, whereby deflection-free rotations in the above sense are sufficient and tiring movement out of the gravity-driven rest position for a deflection is not necessary in order to specify the respective directions of travel for the control commands then generated by actuating the control element using correspondingly determined position data.
  • a deflection-free 180° rotation of the marking element around the imaginary vertical axis can be effected between two actuations of the control element in order to generate a control command with the opposite direction of travel by actuating the control element for the travel drive a second time.
  • the method can be designed in such a way that the "rotate" operating mode and/or the “deflection” operating mode are each activated exclusively for predefined applications, which can be defined in particular by parameterization or by predefined load ranges, wherein the "rotate" operating mode can preferably be activated in the sense of a heavy-duty travel function for loads above a predefined load value and the "deflection" operating mode can preferably be activated in the sense of a light-duty travel function for loads below the predefined load value.
  • a load sensor system of the crane in particular of the hoist, can then be used, which determines the current load.
  • a load sensor can be arranged in the load line, in particular on the support means itself or in or on the housing of the handling device.
  • the current load can also be determined from operating data of the hoist, for example a motor current.
  • the control unit can be arranged at least partially on or in the handling device and in particular within its housing.
  • the control unit can also be used to control the lifting drive of the hoist by operating a corresponding control element on the handling device, which is thus designed as a control switch.
  • the control unit can also be arranged at least partially outside the handling device.
  • the control unit can therefore also be divided, for example so that a part of the control unit serving to control the trolley drive for movement in the trolley travel direction is arranged as a trolley control on the crane trolley and a part of the control unit serving to control the crane drive for movement in the crane travel direction is arranged as a crane control outside the crane trolley on the crane girder or at least one of the crane chassis.
  • the trolley control can then also control the lifting drive.
  • the components required for carrying out the method according to the invention and its optional embodiments, such as the control unit or its parts, the sensors for determining the position data, and the optional components such as the operating element(s) of the handling device then designed as a control switch, hand recognition sensor and load sensor are each set up for a signal-transmitting connection with one another and are at least partially connected to one another. This ensures the transmission of signals that correspond at least to the determined position data, the specified target values, in particular the travel directions and/or speed target values specified as target values for the travel drive and lifting drive, between the components involved.
  • the signal transmission between the aforementioned components can take place wirelessly, for example by radio or infrared, or wired via corresponding signal transmission cables, in particular control lines.
  • the handling device has a rotary element as an alternative to a rotationally fixed attachment to the support means.
  • the handling device can be rotated relative to the support means and about the imaginary vertical axis or its own axis of rotation, in particular the longitudinal axis, is rotatably attached to the support means in order to prevent torsion of the support means and the resulting reverse torque.
  • the rotating element can, for example, have rolling elements, in particular an axial bearing designed as a roller bearing.
  • Figure 1 is a perspective view of a load handling crane according to the invention in a schematic representation
  • Figure 2a is a view of a handling device of the crane from Figure 1
  • Figure 2b is a view of an alternative handling device for the crane of Figure 1 and
  • Figure 3 is a schematic representation of control components of the crane from Figure 1 .
  • FIG. 1 shows a load handling crane 1 according to the invention in a perspective view.
  • the crane 1 is shown as an example as a single-girder bridge crane with a crane girder 2 designed as a lattice girder.
  • the crane 1 can be moved in a crane travel direction x on rails (not shown) by means of crane carriages 5, 6, which are attached to opposite ends 3, 4 of the crane girder 2 forming a crane bridge.
  • the rails are usually arranged high up from a floor and can be elevated for this purpose, for example, via a suitable supporting structure or attached to opposite building walls and/or to a building ceiling, which then serve as a supporting structure.
  • the crane 1 can be designed as a suspended crane.
  • both the rails and the crane girder 2 can be formed from rail profiles which generally have a C-shaped cross-section which is open downwards in their installation position.
  • the crane bridge formed by the crane girder 2 is then suspended via the crane undercarriages 5, 6 on the rails which are suspended, for example, from a building ceiling serving as a supporting structure, whereby the crane undercarriages 5, 6 are introduced into the rail profiles from below and can travel within the rail profiles on crane tracks formed there.
  • the following statements on the present crane 1 apply accordingly to a load handling crane designed as a suspended crane.
  • the crane girder 2 extends with its longitudinal extension LE horizontally and transversely, in particular at right angles, to the crane travel direction x.
  • the crane 1 or its crane girder 2 can be moved in the crane travel direction x via the crane carriages 5, 6 driven by a motorized crane drive.
  • the crane drive preferably comprises one for each of the two crane carriages 5, 6. Electric motor 5a or 6a.
  • a crane trolley 7 with a hoist 8 is arranged on the crane girder 2, which can be moved along the crane girder 2 along its longitudinal extent LE and thus transversely, in particular at right angles, to the crane travel direction x in a trolley travel direction y by means of its trolley undercarriage 7a driven by a motorized trolley drive.
  • the trolley drive preferably also comprises an electric motor.
  • the crane trolley 7 with its trolley undercarriage 7a can be moved within the crane rail 2 on a trolley track there in the same way as the crane undercarriages 5, 6 within the respective rail on the crane track.
  • the travel drives of the crane 1 therefore comprise the carriages 5, 6 and 7a and their motorized drives.
  • the crane trolley 7 and thus the hoist 8 can be motorized in a direction of travel on and parallel to a preferably horizontal travel plane E.
  • the direction of travel therefore corresponds to the crane travel direction x or the trolley travel direction y or their superposition.
  • a flexible and strand-shaped support means 9 of the hoist 8 or its section hanging down from the travel plane E and a load-carrying means 9a attached to it and thus suspended with a load L possibly attached to the load-carrying means 9a can be raised or lowered via a lifting drive of the hoist 8, which is motorized in particular by means of an electric motor.
  • the support means 9 can also be designed as a chain as shown in Figures 2a and 2b, so that the hoist 8 is then designed as a chain hoist rather than a cable hoist.
  • the load-carrying means 9a comprises, for example, a load hook and is attached and suspended from the support means 9 and thus on the load strand, in particular via a handling device 10 in the load strand that is attached to the support means 9 in a load-bearing manner.
  • the crane 1 is therefore designed as a load-handling crane 1 in the sense defined at the beginning.
  • the load-bearing connection between the load-carrying means 9a and the handling device 10 for fastening the load-carrying means 9a to the support means is preferably a rotationally fixed connection in order to move a load L particularly precisely by appropriate manipulation of the handling device 10. and thus to be able to handle it.
  • a handle 15 is arranged on a housing 12 of the handling device 10, which can be grasped by the respective operator 13 with one hand 13a in order to be able to guide and align the support means 9 and thus the load strand including any load L and to dampen any pendulum movements thereof using appropriate manual force.
  • the other hand 13b of the operator 13 can be in direct contact with the load L and support the guiding and aligning or dampening, so that both hands 13a, 13b are available for this purpose, as is typical for load handling cranes.
  • the handling device 10 for operating the crane 1 is provided with an operating element 16 designed, for example, as a joystick (see Figure 2a) and is thus designed as a control switch.
  • the crane 1 also comprises a control unit 11, which is connected in terms of control technology and in particular in terms of signal transmission both to the handling device 10 or its operating element 16 and to the travel drives and the lifting drive of the crane 1.
  • the control unit 11 When an operator 13 simultaneously operates the operating element 16, in particular with the hand 13a grasping the handle 15, the control unit 11 generates corresponding control commands for controlling the drives or their electric motors, in particular independently of one another, so that the crane 1 can be operated via this and the associated crane movements, in particular driving maneuvers on the driving plane E and lifting and lowering movements of the support means 9 perpendicular to this, can be effected.
  • the control unit 11 can be physically and/or functionally divided, so that a part 11a of the control unit 11 serving to control the trolley drive and in particular also the lifting drive is arranged as a trolley control on the crane trolley 7 and a part 11b of the control unit 11 serving to control the crane drive is arranged as a crane control outside the crane trolley 7 on the crane girder 2 or at least one of the chassis 5, 6.
  • the control unit 11 can also be accommodated with at least both parts 11a and 11b in the handling device 10 or its housing 12 and from there control both the lifting drive and the respective travel drive (crane drive or trolley drive) (not shown).
  • the crane 1 is provided with a sensor system 18 which has an optical sensor 18a designed as a camera for determining position data of a part attached to the support means 9.
  • a sensor system 18 which has an optical sensor 18a designed as a camera for determining position data of a part attached to the support means 9.
  • at least one marking element designed as an example as a 2D code 14 in the sense defined above is provided as such a part, which has a predefined and unique identification feature in the sense defined above.
  • two 2D codes 14 in the form of an AprilTag each are attached as marking elements to the handling device 10 (see also Figures 2a and 2b), in particular on a housing top 12a of the housing 12 of the handling device 10.
  • the 2D codes 14 are detected and evaluated by the sensor system 18 to determine the position data.
  • the control unit 11 is connected to the sensor system 18 in a signal-transmitting manner and is set up to specify a direction of travel for a control command generated by the control unit 11 for the respective travel drive, i.e. the trolley drive and/or the crane drive, of the crane 1, depending on the position data determined by the sensor system 18.
  • the control element 16 interacts with the sensor system 18 via a signal-transmitting connection (see Figure 3) in such a way that by actuating the control element 16, a control command can be generated to control the respective travel drive with a direction setpoint representing the specified direction of travel.
  • the control command can then be used to move the hoist 8 in a corresponding direction of travel on the travel level E using the corresponding travel drive, whereby the direction of travel depends on the 2D codes detected by the sensor system 18 and their subsequently determined position data.
  • the sensor system 18 shown schematically in Figure 1 determines position data of the respective 2D code 14, which can be changed and thus adjusted, for example, by a deflection-free rotation R of the handling device 10 around a rotation axis z.
  • the respective operator 13 can
  • the handling device 10 can be grasped, for example, by the handle 15 with one hand 13a and the desired rotation R with a rotation angle W can be effected by applying a corresponding manual force.
  • the rotation axis z is a separate axis, in particular a longitudinal axis, of the handling device 10, which in the illustrated gravity-driven rest position extends in the direction of the gravitational force and thus coincides with an imaginary vertical axis.
  • the support means 9, to which the handling device 10 and in particular the load-bearing means 9a are attached via the handling device 10, is also in the gravity-driven rest position.
  • the support means 9 itself can also be twisted in the illustrated rest position according to the rotation R about the rotation axis z.
  • the rotation of the handling device 10 preferably takes place relative to the support means 9.
  • the handling device 10 is attached to the support means 9 and rotatable relative to it about the axis of rotation z by means of a rotating element 17 (see Figures 2a and 2b) integrated in the housing 12, in particular together and uniformly with the load-bearing means 9a and any load L attached thereto.
  • the support means 9 itself is not twisted about the axis of rotation z or is twisted at most to a negligible extent.
  • FIG 2a shows the handling device 10 from Figure 1 suspended from the support means 9 in a schematic side view in more detail. It is shown that the handling device 10 is coupled to the support means 9 via its rotating element 17. Opposite the rotating element 17, the handling device 10 or its housing 12 has a receptacle 10a for fastening the load-bearing means 9a in a particularly rotationally fixed manner.
  • the rotating element 17 connects the handling device 10 to the support means 9 in a load-bearing manner. This makes it possible in particular to transfer the weight of the load L via the handling device 10 and to introduce it from its rotating element 17 into the support means 9.
  • the operating element 16 is arranged on the housing 12, in particular on the handle 15 there.
  • the handle 15 is designed to be held by a hand 13a, 13b of the Operator 13 can at least partially grasp the handle and at the same time reach the operating element 16 with the same hand 13a, 13b.
  • the handle 15 can also be used as a lever arm to conveniently rotate the handling device 10 together with an attached load L (see Figure 1) about the axis of rotation z.
  • the handle 15 is rod-shaped and arranged between two parallel holding arms 15b, of which only the front one is shown in the view in Figure 2a.
  • the handle 15 extends essentially horizontally between the holding arms 15b.
  • the lever arm in relation to the axis of rotation z is thus realized by the holding arms 15b, since these space the handle 15b accordingly from the axis of rotation z.
  • the handling device 10 has a hand detection sensor 15a integrated into the handle 15 in order to detect the presence of an operator.
  • the sensor system 18 with its optical sensor 18a, which is attached to the hoist 8 above the two 2D codes 14 attached to the handling device 10.
  • the load sensor system 19 which determines the current load to activate the light load travel function and/or the heavy load travel function.
  • the load sensor system 19 can also comprise a load sensor that is arranged in the load line, in particular on the support means 9 itself or in or on the housing 12 of the handling device 10.
  • Figure 2b shows a view of an alternative handling device 10 for the crane 1 from Figure 1.
  • the handle 15 in particular with the integrated hand detection sensor 15a in Figure 2b, extends vertically and encloses the axis of rotation z.
  • the lever arm according to Figure 2b is therefore smaller than in Figure 2a due to the missing holding arms 15b and the resulting smaller distance of the operator's hand from the axis of rotation z.
  • the control element 16 which is designed as a joystick in Figure 2a, is hidden in Figure 2b and can also be designed as a joystick or as a button.
  • the handling device 10 in both Figures 2a and 2b can also be designed without a control element 16 at all or only have a control element for the lifting drive, but none for the travel drives.
  • Both Figures 2a and 2b show the position of the rotary element 17 below the housing top 12a and in particular inside the housing 12.
  • the marking elements in the form of 2D codes 14 in Figure 2b are not attached directly to the housing top 12a, but rather to a separate, flat and ring-shaped holding part 12b, which is connected in a rotationally fixed manner to the housing 12 or the housing top 12a above the housing 12.
  • a holding part 12b for the at least one marking element can be provided independently of the design of the handling device 10, the handle 15 and the operating element 16.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of control components of the crane 1.
  • Components required for the invention are shown in particular, such as the control unit 11, its part 11a serving as a trolley control for controlling the trolley drive and in particular also the lifting drive, and its part 11b serving as a crane control for controlling the crane drive, the sensor system 18 with an optical sensor 18a designed as a camera for example for determining the position data of the 2D codes 14, as well as the components possibly required for the optional embodiments of the invention, such as an operating element 16 of the handling device 10 designed as a control switch, the hand recognition sensor 15a and the load sensor system 19.
  • dashed lines show signal-transmitting connections of the components mentioned, in particular to the control unit 11, whereby the transmission of signals which correspond at least to the determined position data, said target values, in particular to the directions of travel specified as a direction target value and/or Speed setpoints and/or control commands corresponding to such setpoints for the travel drive and lifting drive are ensured.
  • the load handling crane 1 can now be controlled, for example, according to the following scenarios.
  • a) corresponding to the “turning” mode or the heavy-duty driving function corresponds, above a predefined load value of, for example, 20 kg
  • the operator can turn the handling device 10 designed as a control switch with a deflection-free rotation R in the above sense in the desired direction of travel.
  • the control command for the travel drive can then be generated by actuating the control element 16 designed, for example, as a joystick, which is then converted into a corresponding travel movement in the desired direction of travel, since the sensor system 18 determines the rotation R of at least one of the 2D codes 14 in the form of corresponding position data and the control unit 11 connected to the sensor system 18 in a signal-transmitting manner generates the control command with a correspondingly predetermined direction of travel and thus depending on the determined position data.
  • This also implements the above-mentioned steering function, whereby the speed of the travel drive can also be controlled via the joystick.
  • a scenario b) which corresponds to the "deflection" operating mode or the light load driving function, below a predefined load value of, for example, 20 kg, the operator only has to pull or push the handling device 10 designed as a control switch in the desired direction of travel, whereby no deflection-free rotation R in the above sense is required or no steering function is activated as in the heavy load driving function.
  • the desired direction of travel is detected by the sensor system 18 by means of a corresponding change in the position of at least one 2D code 14 and converted into a corresponding control command by the control unit 11, whereby the speed depends on the extent of the change in position or the position data determined for this purpose.
  • the specified direction of travel can be changed “on the fly” during operation, i.e. during ongoing travel movements and without stopping the respective travel drive, by changing the position accordingly.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Lasthandling-Krans (1), an dessen Tragmittel (9) eine Handhabungseinrichtung (10) für eine Bedienperson befestigt ist, wobei mit einer Sensorik (18) Lagedaten eines am Tragmittel (9) befestigten Teils ermittelt werden, und eine Steuerungseinheit (11) signalübertragend mit der Sensorik (18) verbunden und eingerichtet ist, um in Abhängigkeit von den mittels der Sensorik (18) ermittelten Lagedaten eine Fahrtrichtung für einen von der Steuerungseinheit (11) erzeugten Steuerbefehl für mindestens einen Fahrantrieb des Krans (1), insbesondere einen Katzantrieb und/oder einen Kranantrieb, vorzugeben. Um die Effizienz und Ergonomie im Lasthandling-Betrieb zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass mindestens ein Markierungselement, welches mindestens ein vordefiniertes, insbesondere eindeutiges, Identifikationsmerkmal aufweist, am Tragmittel (9), vorzugsweise an der Handhabungseinrichtung (10), angebracht wird, und zur Ermittlung der Lagedaten das mindestens eine Markierungselement von der Sensorik (18) detektiert wird und das mindestens eine vordefinierte Identifikationsmerkmal des jeweils detektierten Markierungselements ausgewertet wird. Auch betrifft die Erfindung einen Lasthandling-Kran (1), der zur Durchführung eines solchen Verfahrens eingerichtet ist.

Description

Verfahren zum Steuern eines Lasthandling-Krans sowie Lasthandling-Kran
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Lasthandling-Krans gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie einen Lasthandling-Kran gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 10.
Krane dienen allgemein dem Heben und Senken von Lasten an voneinander unterschiedlichen Orten innerhalb des jeweiligen Kranarbeitsbereichs. Hierzu wird ein Hebezeug des Krans mittels seiner Fahrantriebe (Kranantrieb und Katzantrieb) in einer üblicherweise horizontalen Fahrebene (x-y-Ebene) verfahren, sofern eine Bedienperson durch Betätigung einer beispielsweise als Steuerschalter ausgebildeten Handhabungseinrichtung des Krans entsprechende Steuerbefehle für den jeweiligen Fahrantrieb erzeugt und damit entsprechende Kranbewegungen auslöst und somit den Kran steuert. Zu diesem Zweck weisen Steuerschalter als Schnittstelle zwischen einer Bedienperson und dem Kran Bedienelemente auf, die von einer Bedienperson betätigt werden können, um dadurch die jeweiligen Steuerbefehle für den jeweiligen Fahrantrieb sowie einen Hubantrieb des Krans bzw. Hebezeugs zu erzeugen.
Außerdem sind entsprechende Steuerschalter beziehungsweise die Bedienelemente, eine Steuerungseinheit des Krans sowie die Antriebe (Fahrantriebe und Hubantrieb) signalübertragend miteinander verbunden, um die Antriebe mittels der Steuerbefehle ansteuern zu können und hierfür die Steuerbefehle nicht nur Erzeugen, sondern zwecks Umsetzung in entsprechende Bewegung auch übertragen zu können. Der Steuerschalter kann hierbei für eine kabellose Signalübertragung als Fernbedienung oder für eine kabelgebundene Signalübertragung als Hängesteuerschalter ausgebildet sein, der an einem auch als Steuerleitung bezeichneten Signalübertragungskabel aufgehängt ist.
Während bei den vorgenannten herkömmlichen Kranen die Handhabungseinrichtung in Form des Steuerschalters außerhalb des so genannten Laststrangs und damit außerhalb des heb- und senkbaren Tragmittels des Krans beziehungsweise dessen Hebezeugs vorgesehen ist, ist bei so genannten Lasthandling-Kranen im Sinne der vorliegenden Erfindung eine optional als Steuerschalter ausgebildete Handhabungseinrichtung ebenfalls am Tragmittel und somit am Laststrang befestigt, üblicherweise oberhalb eines am herabhängenden freien Tragmittelende aufgehängten Lastaufnahmemittels. Insbesondere kann das Lastaufnahmemittel hierbei auch ausschließlich über die Handhabungseinrichtung am Tragmittel befestigt sein, so dass die Handhabungseinrichtung lasttragend und somit als Teil des Laststrangs am Tragmittel befestigt ist. Die Befestigung der Handhabungseinrichtung am Tragmittel bzw. Laststrang ermöglicht einer Bedienperson anders als bei den zuvor erwähnten herkömmlichen Kranen durch eine Betätigung bzw. Manipulation der Handhabungseinrichtung einhändig und zeitgleich mit derselben Hand sowohl Steuerbefehle für den Kran beziehungsweise dessen Antriebe auszulösen als auch Pendelbewegungen des Tragmittels und einer etwaigen am Lastaufnahmemittel befestigten Last manuell zu dämpfen und die Last zu führen.
Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Lasthandling-Kran gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 10 sind aus der WO 2019/077054 A1 bekannt. In diesem Dokument sind gattungsgemäße Lasthandling-Krane erwähnt, die gesteuert werden können, indem über eine Sensorik die Auslenkungsrichtung des Tragmittels gegenüber der Gravitationskraftrichtung ermittelt oder die Ausrichtung des am Tragmittel befestigten Steuerschalters in Form eines Drehwinkels über eine in den Steuerschalter integrierte Drehwinkelsensorik ermittelt und jeweils als gewünschte Fahrtrichtung des Hebezeugs interpretiert wird, so dass Steuerbefehle für den Fahrantrieb des Krans erzeugt und vom Fahrantrieb in ein Verfahren des Hebezeugs in eine der Auslenkungsrichtung des Tragmittels bzw. dem Drehwinkel des Steuerschalters entsprechende Fahrtrichtung umgesetzt werden. Aus diesem Dokument ist auch bekannt, zur Ermittlung der Ausrichtung voneinander unterscheidbare Referenzpunkte zu vermessen, die beispielsweise in Form von Lichtquellen am Tragmittel oder an der Handhabungseinrichtung des Krans definiert sind.
Aus der US 7 185 774 B2 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Ausrichtung einer Last ermittelt wird, wofür kontrastreiche Markierungselemente oder verschiedenfarbige Lichter detektiert werden.
Optisches Detektieren von Markierungselementen ist aus der DE 202012 012 116 U1 in Bezug auf einen Turmdrehkran und aus der EP 3 323 767 A1 in Bezug auf einen Fahrzeugkran bekannt.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Effizienz und Ergonomie eines gattungsgemäßen Verfahrens zum Steuern eines Lasthandling-Krans sowie eines entsprechenden Lasthandling-Krans im Lasthandling- Betrieb zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einen Lasthandling-Kran mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Erfindungsgemäß wird nun ein Verfahren zum Steuern eines Lasthandling-Krans verbessert, an dessen Tragmittel eine Handhabungseinrichtung für eine Bedienperson befestigt ist, wobei mit einer Sensorik Lagedaten mindestens eines am Tragmittel befestigten, d.h. angebrachten, Teils ermittelt werden, und eine Steuerungseinheit signalübertragend mit der Sensorik verbunden und eingerichtet ist, um in Abhängigkeit von den mittels der Sensorik ermittelten Lagedaten eine Fahrtrichtung, insbesondere im Sinne eines Richtungs-Sollwerts, für einen von der Steuerungseinheit erzeugten Steuerbefehl für mindestens einen Fahrantrieb, insbesondere einen Katzantrieb und/oder Kranantrieb, des Krans vorzugeben.
Das Tragmittel kann dabei Teil eines Hebezeugs des Krans sein, welches zum Heben und Senken des Tragmittels einschließlich einer etwaigen daran hängenden Last einen Hubantrieb aufweist und über die Krankatze entlang eines Kranträgers in einer Katzfahrrichtung (y-Richtung) auf einer vorzugsweise horizontalen Fahrebene verfahrbar ist. Die Krankatze kann dafür mit dem Katzantrieb versehen sein. Über den Kranantrieb kann der Kranträger mitsamt der das Hebezeug tragenden Krankatze in einer zur Katzfahrrichtung rechtwinkligen Kranfahrrichtung (x-Richtung) verfahren werden. Mittels des jeweiligen Fahrantriebs kann somit das Hebezeug jeweils unabhängig voneinander in der Kranfahrrichtung (x-Richtung) und/oder der Katzfahrrichtung (y-Richtung) und damit auf der hierdurch gebildeten Fahrebene (x-y- Ebene) verfahren werden. Die Kranfahrrichtung bzw. Katzfahrrichtung ergeben insgesamt jeweils für sich oder in Kombination durch ihre Überlagerung die resultierende Fahrtrichtung des Krans und insbesondere dessen Hebezeugs in der bzw. parallel zu der Fahrebene.
Die Befestigung der Handhabungseinrichtung an einem von der Fahrebene herabhängenden Abschnitt des Tragmittels, insbesondere an dessen freiem Ende, erfolgt vorzugsweise oberhalb von einem an dem Tragmittel aufgehängten Lastaufnahmemittel. Durch Ergreifen der Handhabungseinrichtung kann eine Bedienperson insbesondere einhändig und zeitgleich mit derselben Hand das Tragmittel und eine etwaige daran hängende Last manuell führen, drehen und ausrichten sowie Pendelbewegungen des Tragmittels und der Last manuell dämpfen.
Das Tragmittel selbst kann starr, beispielsweise als insbesondere teleskopierbare Stange, oder biegeschlaff, beispielsweise als Seil oder Kette, ausgebildet sein. Auch kann vorgesehen sein, dass die Handhabungseinrichtung, insbesondere deren Gehäuse, ausgebildet ist, um lasttragend zwischen dem Abschnitt des Tragmittels und dem Lastaufnahmemittel an dem Tragmittel angeordnet und befestigt zu werden. Dadurch wird die Handhabungseinrichtung ebenso wie das Lastaufnahmemittel zu einem das Tragmittel verlängernden Teil des Laststrangs des Hebezeugs, durch den von einer an dem Lastaufnahmemittel befestigten Last ausgehende Lastkräfte über die Handhabungseinrichtung, insbesondere deren Gehäuse, in das Tragmittel eingeleitet werden. Dementsprechend kann das Lastaufnahmemittel an der Handhabungseinrichtung, insbesondere deren Gehäuse, und damit über die Handhabungseinrichtung an dem Tragmittel befestigt und aufgehängt werden. Hierbei kann ein einfacher Wechsel zwischen verschiedenen Lastaufnahmemitteln wie Lasthaken, Greifern etc. ermöglicht werden, indem an der Handhabungseinrichtung beziehungsweise deren Gehäuse eine Aufnahme zur lösbaren Befestigung des jeweiligen Lastaufnahmemittels ausgebildet ist. Die Handhabungseinrichtung und insbesondere deren Gehäuse können also insgesamt so ausgestaltet und mit dem Lastaufnahmemittel verbindbar sein, dass eine Bewegung und insbesondere Auslenkung und/oder Drehung der Handhabungseinrichtung eine gleichartig, insbesondere in gleichem Maße, erfolgende Bewegung zumindest des Lastaufnahmemittels, ggf. einschließlich einer etwaigen daran befestigten Last, bewirkt und umgekehrt.
Die erfindungsgemäße Verbesserung des Verfahrens zum Steuern eines solchen Lasthandling-Krans wird nun dadurch erreicht, dass mindestens ein, insbesondere optisches, Markierungselement, welches mindestens ein vordefiniertes, insbesondere eindeutiges, Identifikationsmerkmal aufweist, am Tragmittel, insbesondere an der Handhabungseinrichtung, angebracht wird, und zur Ermittlung der Lagedaten von der Sensorik das mindestens eine Markierungselement detektiert wird und das mindestens eine vordefinierte, insbesondere eindeutige, Identifikationsmerkmal des jeweils detektierten Markierungselements ausgewertet wird, vorzugsweise ebenfalls von der Sensorik und/oder der Steuerungseinheit. Das oder die Markierungselemente werden jeweils an vordefinierten Positionen angebracht, um eindeutige Lagedaten ermitteln zu können, weil durch das oder die Markierungselemente und ihr mindestens ein vordefiniertes, insbesondere eindeutiges, Identifikationsmerkmal beispielsweise eine Vorderseite und/oder Rückseite und/oder linke Seite und/oder rechte Seite eindeutig markiert und somit definiert werden. Das jeweilige Markierungselement dient somit als Orientierungsmarke und/oder Lageindikator. Durch das gezielte Versehen des Markierungselements mit einem Identifikationsmerkmal und dessen Auswertung ist, insbesondere aufgrund dessen Eindeutigkeit, also auch die Orientierung bzw. Lage eindeutig aus den Lagedaten ermittelbar.
Demgegenüber erlaubt die Vermessung von Referenzpunkten oder Markierungselementen ohne Identifikationsmerkmal wie im oben genannten Stand der Technik keine eindeutige Orientierungs- oder Lageermittlung, da durch das Erkennen von zwei Markierungselementen beispielsweise nicht eindeutig ist, welches der beiden vorne bzw. hinten oder rechts bzw. links ist. Mit anderen Worten ist nun also durch das gezielte Vorsehen und/oder Auswerten eines Identifikationsmerkmals eine eindeutige Identifizierung jedes Markierungselements möglich und damit mehr als lediglich das zahlenmäßige Unterscheiden von Referenzpunkten und deren Vermessung.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Markierungselement ein passives Markierungselement ist, vorzugsweise in Form eines 2D-Codes, welches insbesondere das oder die, insbesondere jeweils eindeutigen, Identifikationsmerkmale beinhaltet. Das mindestens eine Markierungselement kann auch ein aktives Markierungselement sein, welches insbesondere das oder die, insbesondere jeweils eindeutigen, Identifikationsmerkmale aktiv an die Sensorik sendet und von dieser empfangen wird. Das aktive Markierungselement ist dann vorzugsweise als elektromagnetische Strahlung, insbesondere Infrarotstrahlung, emittierender Sender ausgebildet, beispielsweise als IR-Diode. Auch Laser oder andere Lichtquellen können als aktives Markierungselement eingesetzt werden. Das mindestens eine vordefinierte, insbesondere eindeutige, Identifikationsmerkmal kann in dem jeweiligen Markierungselement beim Erzeugen eines solchen Markierungselements in dieses integriert werden, insbesondere beim Erstellen passiver Markierungselemente wie 2D-Codes. Das mindestens eine vordefinierte Identifikationsmerkmal kann auch eine inhärente Eigenschaft des jeweiligen Markierungselementes sein oder umfassen, beispielsweise eine Wellenlänge oder ein Wellenlängenbereich im Falle eines aktiven Markierungselements im obigen Sinne.
Ebenso ist es denkbar, für die detektierende Sensorik das oder die vordefinierten Identifikationsmerkmale in codierter Form in einem passiven Markierungselement zu hinterlegen oder von einem aktiven Markierungselement an die Sensorik zu senden. Das mindestens eine Markierungselement kann also insbesondere codierbar sein.
Bei dem mindestens einen am Tragmittel befestigten Teil, dessen bzw. deren Lagedaten mit der Sensorik ermittelt werden, handelt es sich erfindungsgemäß also um ein Markierungselement oder um mehrere Markierungselemente. Insbesondere passive Markierungselemente, beispielsweise 2D-Codes, können besonders einfach jeweils in Form oder mittels eines Aufklebers angebracht werden. Das am Tragmittel befestige Teil, dessen Lagedaten im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelt werden, ist also von einer etwaigen am Tragmittel hängenden Last verschieden. Die aus den Lagedaten ermittelte Orientierung bzw. Lage kann damit auch von der Orientierung bzw. Lage der Last verschieden sein, beispielsweise wenn zwischen dem mindestens einen Markierungselement und der Last ein Drehelement vorgesehen ist.
Vorzugsweise ist hierbei vorgesehen, dass die Lagedaten eine Lage des jeweiligen am Tragmittel befestigten und somit pendelartig aufgehängten Markierungselements in Form einer Richtung, insbesondere Ausrichtung, und/oder Position sowie deren jeweilige Änderungen und damit auch entsprechende Bewegungen und Bewegungsrichtungen beinhalten oder repräsentieren. Dementsprechend bilden die ermittelten Lagedaten des jeweiligen Markierungselements beispielsweise Auslenkungen und zugehörige Auslenkungsrichtungen und/oder Auslenkungswinkel gegenüber einer imaginären Vertikalachse bei einem Herausbewegen aus der schwerkraftgetriebenen Ruhelage ab. Alternativ oder zusätzlich bilden die ermittelten Lagedaten des jeweiligen Markierungselements Drehwinkel bei einer, insbesondere auslenkungsfreien, Drehung um eine solche Vertikalachse oder eine jeweils eigene Drehachse, insbesondere Längsachse, des Tragmittels und/oder der Handhabungseinrichtung ab, welche(s) das jeweilige Markierungselement trägt bzw. tragen. Die Lagedaten, welche die entsprechenden Lagen beziehungsweise Lageänderungen abbilden, werden jeweils zumindest relativ zur Fahrebene (x-y- Ebene) des Hebezeugs bzw. Krans ermittelt, insbesondere also in Bezug auf die Kranfahrrichtung (x-Richtung) und die Katzfahrrichtung (y-Richtung) die jeweiligen Koordinaten, optional zusätzlich auch in Bezug auf eine z-Richtung. Die Ermittlung der Lagedaten kann auch beinhalten, dass zunächst eine Referenzlage ermittelt wird, insbesondere eine vordefinierte Lage des Markierungselements zumindest in Bezug auf die x-y-Ebene, wobei die Lage der Sensorik relativ hierzu ebenfalls bekannt ist.
Da im Kranbetrieb beim Steuern eines Lasthandling-Krans krantypbedingt insbesondere die Handhabungseinrichtung von der Bedienperson besonders präzise gegriffen, geführt und somit in ihrer Lage entsprechend einer gewünschten Fahrtrichtung beeinflusst werden kann, bietet es sich an, das jeweilige Markierungselement auf der Handhabungsvorrichtung, vorzugsweise dessen Gehäuse und insbesondere dessen vorzugsweise flacher und ringförmiger Gehäuseoberseite, anzubringen, womit etwaige Lageänderungen des Markierungselements gleichförmig erfolgen. Alternativ ist auch denkbar, dass zur Anbringung des mindestens einen Markierungselements oberhalb der Gehäuseoberseite ein mit der Handhabungseinrichtung drehfest verbundenes Halteteil vorgesehen ist, das vorzugsweise flach und ringförmig ausgebildet ist. Durch eine Anbringung des jeweiligen Markierungselements auf der Gehäuseoberseite oder einem entsprechenden Halteteil ist sichergestellt, dass das Markierungselement in einer exponierten Position im Erfassungsbereich der Sensorik angebracht und damit zuverlässig detektierbar ist.
Jedes Markierungselement repräsentiert oder definiert zumindest einen absoluten Referenzpunkt, der im Rahmen der Ermittlung der Lagedaten zuverlässig und eindeutig von der Sensorik detektierbar und in der Folge von der Sensorik und/oder der Steuerungseinheit auswertbar ist, insbesondere als ein-eindeutige Lageinformation. Auch ist es denkbar, dass ein Markierungselement hierbei nicht nur als optische Markierung eines Referenzpunkts dient, sondern darüber hinaus für sich genommen allein ausreichend Daten enthält, um eindeutige Lagedaten ermitteln zu können, zumindest in Bezug auf die bzw. in Koordinaten der Fahrebene (x-y-Ebene). Derartige Daten können beispielsweise mindestens zwei in ihrer Lage zueinander eindeutig definierte, insbesondere relativ zueinander unbewegliche, Referenzpunkte oder eine Art Richtungsvektor repräsentieren. Für eine besonders zuverlässige und eindeutige Ermittlung der Lagedaten können auch mehrere Markierungselemente im Sinne einer Redundanz vorgesehen sein. Die Ausfallsicherheit wird so auch erhöht, da die zum Steuern des Lasthandling-Krans erforderlichen Lagedaten auch dann zuverlässig ermittelt werden können, wenn eines der Markierungselemente nicht detektiert werden kann, beispielsweise weil es verschmutzt, verdeckt oder anderweitig die Sichtverbindung zwischen der Sensorik und dem jeweiligen Markierungselement unterbrochen ist. Hierfür wird jedes Markierungselement vor dem Anbringen gezielt so erzeugt oder ausgewählt, dass es mindestens ein vordefiniertes und insbesondere eindeutiges Identifikationsmerkmal enthält, welches zur Ermittlung der Lagedaten von der Sensorik und/oder Steuerungseinheit ausgewertet wird und mit dem insbesondere im Falle von mehreren Markierungselementen deren Unterscheidbarkeit gewährleistet ist.
Die Sensorik weist mindestens einen optischen Sensor, vorzugsweise mindestens eine Kamera auf, und der mindestens eine optische Sensor ist vorzugsweise oberhalb des mindestens einen Markierungselements am Kran angebracht, vorzugsweise am Hebezeug. Damit ist der optische Sensor gemeinsam mit dem Hebezeug mittels des Fahrantriebs verfahrbar, womit das jeweilige Markierungselement bei jeder Kranbewegung im sich insbesondere unterhalb der Sensorik und damit in einem sich in Richtung der Handhabungseinrichtung erstreckenden Erfassungsbereich der Sensorik verbleibt.
Die Ermittlung der Lagedaten erfolgt dabei vorzugsweise rechnergestützt, insbesondere unter Einbeziehung einer geeigneten Software, um die im detektierten Markierungselement enthaltenen Daten, insbesondere auch das oder die Identifikationsmerkmale des jeweiligen Markierungselements, auswerten zu können. Wenn als Markierungselement ein 2D-Code eingesetzt wird, kann dieser in vorteilhafter Weise ein so genannter AprilTag sein. AprilTags beinhalten beispielsweise im Vergleich zu QR-Codes typbedingt weniger Daten und/oder eine geringere Pixelzahl, was eine schnellere Auswertung und Ermittlung der Lagedaten ermöglicht, insbesondere in Echtzeit.
Um die gewünschte Fahrtrichtung vorzugeben und damit einzustellen, kann die jeweilige Bedienperson manuell die Lage des mindestens einen Markierungselements beeinflussen, die sich in den ermittelten Lagedaten widerspiegelt und somit auf die Vorgabe der Fahrtrichtung für den Steuerbefehl des Fahrantriebs auswirkt.
Beispielsweise kann die Bedienperson durch Auslenken des Tragmittels, der daran befestigten Handhabungseinrichtung und/oder einer etwaigen Last selbst die Lage des Markierungselements beeinflussen, da dieses an einem der vorgenannten Teile und damit unmittelbar oder mittelbar am Tragmittel angebracht ist. Das Auslenken kann beispielsweise durch Ziehen oder Drücken an mindestens einem der vorgenannten Teile bewirkt werden. Alternativ oder zusätzlich zum Auslenken ist auch ein Drehen um eine Drehachse möglich, die insbesondere in der schwerkraftgetriebenen Ruhelage mit der imaginären Vertikalachse zusammenfallen kann. Daraus ergibt sich eine Lenkfunktion des Lasthandling-Krans, die vergleichbar mit dem Drehen eines Fahrradlenkers oder Lenkrads ist. Die Lage des mindestens einen Markierungselements lässt sich so entsprechend der manuell von der Bedienperson induzierten Bewegung bzw. Lageänderung des Teils, an dem das jeweilige Markierungselement angebracht ist, in gleichförmiger Weise gezielt manipulieren.
Die dabei ermittelten Lagedaten werden zur Interpretation der von der Bedienperson gewünschten Fahrtrichtung genutzt, indem auf Basis der ermittelten Lagedaten dann die Fahrtrichtung für den Steuerbefehl zum Ansteuern des jeweiligen Fahrantriebs vorgegeben und/oder geändert wird. Dies kann beispielsweise derart erfolgen, dass die vorgegebene Fahrtrichtung der ermittelten Bewegungsrichtung des Markierungselements in Bezug auf die x-y-Ebene, also in x- und y-Koordinaten, entspricht, die sich bei einem Auslenken des Tragmittels aus der schwerkraftgetriebenen Ruhelage insbesondere gegenüber der imaginären Vertikalachse ergibt. Auch ist es beispielsweise im Rahmen der genannten Lenkfunktion denkbar, dass eine vordefinierte bzw. festgelegte und dem jeweiligen Markierungselement zugeordnete Geradeausrichtung durch entsprechendes Drehen um die Drehachse auf die gewünschte Fahrtrichtung ausgerichtet wird.
Die Bedienperson kann die Fahrtrichtung somit intuitiv steuern, ohne dass hierfür eine dedizierte Richtungstaste betätigt werden muss.
Unbeabsichtigten Fahrbewegungen des Krans kann vorteilhaft dadurch vorgebeugt werden, dass der Steuerbefehl für den jeweiligen Fahrantrieb nur, insbesondere erst und/oder solange, erzeugt und/oder in eine Fahrbewegung des Krans umgesetzt wird, wenn ein Handerkennungssensor der Handhabungseinrichtung zumindest die Anwesenheit einer Bedienperson erkennt. Damit kann also eine Totmannschalterfunktion vorgesehen sein, die erfordert, dass eine Hand an der Handhabungseinrichtung anliegen muss und die Handhabungseinrichtung nicht losgelassen werden darf, wenn und solange Fahrbewegungen des Krans ausgelöst werden sollen. Der Handerkennungssensor kann einen beispielsweise kapazitiven Berührungssensor oder einen optischen Sensor, insbesondere eine Reflex- oder Lichtschranke, aber auch einen, insbesondere elektromechanischen, Taster aufweisen. Im Falle eines solchen Tasters kann dann also auch dessen andauernde Betätigung erforderlich sein und nicht bloß die Anwesenheit einer Bedienperson oder das Anliegen einer Hand.
In vorteilhafter Weise kann zudem vorgesehen sein, dass die Fahrtrichtung für den Steuerbefehl durch eine Lageänderung des jeweils detektierten Markierungselements und die hierzu ermittelten Lagedaten, und damit auch in Abhängigkeit von diesen Lagedaten, vorgegeben und/oder geändert wird, insbesondere infolge einer Bewegung des Tragmittels und/oder der Handhabungseinrichtung, und damit einhergehend des daran angebrachten jeweiligen Markierungselements. Über das jeweils detektierte Markierungselement können dessen oben genannte Lageänderungen erfasst und entsprechend zugehörige, die Lageänderung widerspiegelnde bzw. repräsentierende Lagedaten ermittelt werden. Insbesondere kann hierbei vorgesehen sein, dass eine Lageänderung erfolgen muss, um die Fahrtrichtung für den Steuerbefehl vorzugeben und optional auch den Steuerbefehl mit dieser Fahrtrichtung durch eben diese Lageänderung zu erzeugen, beispielsweise im Zusammenhang der unten näher beschriebenen Betriebsart „Auslenken“.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Fahrtrichtung für den Steuerbefehl durch Betätigung eines Bedienelements des Krans vorgegeben wird, insbesondere ein Bedienelement betätigt werden muss, um die Fahrtrichtung vorzugeben.
Das Bedienelement ist vorzugsweise als mechanisch zu betätigendes, insbesondere federgelagertes, Bedienelement ausgebildet, vorzugsweise in Form eines Joysticks. Alternativ oder zusätzlich zu einem Joystick kann hierfür auch ein Bedienelement vorgesehen sein, das als Taste, beispielsweise Drucktaste oder Kipptaste, ausgebildet ist. Hierbei ist das jeweilige Bedienelement vorzugsweise an der Handhabungseinrichtung und insbesondere an deren Gehäuse angeordnet, wodurch diese dann als Steuerschalter ausgebildet ist.
Auch können mehrere Bedienelemente vorgesehen sein, insbesondere paarweise Tasten oder ein Joystick je Fahrantrieb (Kranantrieb bzw. Katzantrieb) oder Hubantrieb, um jeweils entgegengesetzte Bewegungsrichtungen des jeweiligen Antriebs im Sinne einer Vorwärtsfahrt und einer Rückwärtsfahrt oder im Sinne von Hub- und Senkbewegung vorzugeben. Auch Steuerbefehle für den Fahrantrieb mit entsprechend vorgegebener Fahrtrichtung können durch Betätigung des jeweiligen Bedienelements erzeugt werden. Sofern für das Erzeugen des Steuerbefehls also das Betätigen eines Bedienelements erforderlich ist, kann durch Betätigung desselben Bedienelements sowohl die Fahrtrichtung vorgegeben als auch der zugehörige Steuerbefehl, optional einschließlich Vorgabe eines Geschwindigkeits-Sollwerts, ausgelöst werden, beispielsweise mit derselben Betätigung, je einer Betätigung oder über dedizierte Betätigungsstufen. Auch separate Bedienelemente für das Erzeugen des Steuerbefehls und die Vorgabe der Fahrtrichtung sowie optional eines Geschwindigkeits-Sollwerts sind denkbar.
Mit anderen Worten kann also vorgesehen sein, dass erst durch die Betätigung des entsprechenden Bedienelements das Hebezeug mittels des Fahrantriebs in einer vorgegebenen Fahrtrichtung auf der Fahrebene verfahren werden kann beziehungsweise verfahren wird, wobei die Fahrtrichtung in Abhängigkeit von den mittels der Sensorik ermittelten Lagedaten des jeweiligen Markierungselements vorgegeben wird. Dadurch wird die Sicherheit beim Lasthandling wesentlich erhöht, da durch die erforderliche Betätigung im Sinne einer Sicherheitsfunktion verhindert wird, dass beispielsweise eine Auslenkung des Tragmittels mit einem daran angebrachten Markierungselement sofort in ein von dem Fahrantrieb bewirktes Fahrmanöver in einer womöglich unbeabsichtigten Fahrtrichtung umgesetzt wird. Das erforderliche Betätigen eines Bedienelements ermöglicht einer Bedienperson stattdessen, zunächst eine Lageänderung des Markierungselements entsprechend der gewünschten Fahrtrichtung vorzunehmen. Erst durch Betätigen des Bedienelements wird dann die Fahrtrichtung vorgegeben und/oder der eigentliche Steuerbefehl zum Ansteuern des Fahrantriebs erzeugt, durch den die Fahrbewegung gestartet und das Hebezeug in der von den ermittelten Lagedaten abhängigen Fahrtrichtung verfahren wird, wobei die Lagedaten zuvor durch die Lageänderung beeinflusst wurden. Zudem kann so verhindert werden, dass Lageänderungen des Markierungselements, die beispielsweise zum manuellen Dämpfen etwaiger Pendelbewegungen des Tragmittels über entsprechende Manipulationen der Handhabungseinrichtung erfolgen, fälschlich als vermeintlich beabsichtigtes Erzeugen eines Steuerbefehls bzw. einer Fahrbewegung interpretiert werden.
Vorteilhaft kann zudem vorgesehen sein, dass die Sensorik die Lagedaten kontinuierlich ermittelt, also auch Lageänderungen kontinuierlich abbildet bzw. widerspiegelt, und derart mit der Steuerungseinheit zusammenwirkt, dass die vorgegebene Fahrtrichtung während des Verfahrens des Kranes bzw. dessen jeweiligen Fahrantriebs in Abhängigkeit der ermittelten Lagedaten kontinuierlich verändert wird, insbesondere also während der laufenden Fahrbewegung(en) und ohne Stoppen des Fahrantriebs („on the fly“).
Sofern für die Vorgabe der Fahrtrichtung die Betätigung eines Bedienelements erforderlich ist, kann hierbei vorgesehen sein, dass die vorgegebene Fahrtrichtung nur dann kontinuierlich verändert wird, wenn das zur Vorgabe der Fahrtrichtung zu betätigende Bedienelement anhaltend betätigt wird und währenddessen Lagedaten ermittelt werden, die eine Lageänderung, insbesondere der Richtung oder Ausrichtung, des mindestens einen Markierungselements widerspiegeln.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Steuerbefehl für den jeweiligen Fahrantrieb gemäß einer Betriebsart „Auslenken“ des Krans durch eine Lageänderung des mindestens einen detektierten Markierungselements und den hierzu ermittelten Lagedaten erzeugt wird, wobei vorzugsweise auch ein Geschwindigkeits-Sollwert für den entsprechenden Fahrantrieb vorgegeben und/oder geändert wird, der ebenfalls von den zur Lageänderung ermittelten Lagedaten abhängig ist, insbesondere vom Maß bzw. Betrag eines Auslenkungswinkels oder einer Bewegungsamplitude in Richtung einer Kranfahrrichtung und/oder Katzfahrrichtung, also insbesondere in Bezug auf die x-y- Ebene.
Über das jeweils detektierte Markierungselement können also dessen Lageänderungen, insbesondere in der oben genannten Form, erfasst und entsprechend zugehörige, die Lageänderung widerspiegelnde bzw. repräsentierende Lagedaten ermittelt werden, um infolgedessen den Steuerbefehl für den jeweiligen Fahrantrieb zu erzeugen, insbesondere ohne, dass hierfür ein Bedienelement des Krans betätigt werden muss, wie es beispielsweise für die unten beschriebene Betriebsart „Drehen“ vorgesehen ist. Als Lageänderung kann es dann beispielsweise ausreichen, die Handhabungseinrichtung bzw. den Steuerschalter in die gewünschte Fahrtrichtung zu ziehen oder zu drücken und hierbei ein reines Auslenken des Markierungselements zu bewirken, insbesondere ohne dass eine Drehung im obigen Sinne erfolgen muss. Im Zusammenhang der Betriebsart „Auslenken“ kann auch vorgesehen sein, dass zum Erzeugen des Steuerbefehls vordefinierte Lagedaten ermittelt werden müssen, die beispielsweise einer solchen Auslenkung entsprechen. Auch kann vorgesehen sein, dass bei Ermittlung vordefinierter Lagedaten kein Steuerbefehl erzeugt wird, beispielsweise bei Lagedaten, die nur eine auslenkungsfreie Drehung im obigen Sinne abbilden.
Diese jeweilige Lageänderung zum Erzeugen des Steuerbefehls kann also mit der zur Vorgabe und/oder Änderung der Fahrtrichtung erfolgenden Lageänderung zusammenfallen, so dass infolge derselben Bewegung bzw. Lageänderung sowohl die Fahrtrichtung vorgegeben und/geändert als auch der Steuerbefehl mit der entsprechend vorgegebenen Fahrtrichtung, optional einschließlich Vorgabe eines Geschwindigkeits-Sollwerts, erzeugt und insbesondere in eine entsprechende Fahrbewegung des Krans umgesetzt werden.
In Bezug auf die Fahrantriebe lassen sich damit in einer Mindestkonfiguration für die Betriebsart „Auslenken“ auch bereits mit einer Handhabungseinrichtung ohne Bedienelement für den jeweiligen Fahrantrieb Steuerbefehle für alle Bewegungsrichtungen der Fahrebene realisieren, da hierfür lediglich entsprechende Lageänderungen mindestens eines Markierungselements bewirkt und detektiert bzw. erfasst werden müssen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Steuerbefehl für den jeweiligen Fahrantrieb gemäß einer Betriebsart „Drehen“ des Krans durch Betätigung eines Bedienelements des Krans, insbesondere der somit optional als Steuerschalter ausgebildeten Handhabungseinrichtung, erzeugt wird. Der Steuerbefehl als solcher kann damit insbesondere erzeugt werden ohne dass zusätzlich, insbesondere vor der Betätigung des Bedienelements, eine Lageänderung des mindestens einen Markierungselements bewirkt oder entsprechende Lagedaten hierzu ermittelt werden müssen, wobei vorzugsweise durch die Betätigung des Bedienelements auch ein Geschwindigkeits-Sollwert für den Fahrantrieb vorgegeben wird. Der Betätigungsweg des Bedienelements kann als Maß für die Vorgabe des Geschwindigkeits-Sollwerts heranzogen werden, wobei der Betätigungsweg und damit auch die Geschwindigkeits-Sollwerte stufenlos oder gestuft vorgegeben werden können.
Im Zusammenhang der Betriebsart „Drehen“ kann vorgesehen sein, dass eine Betätigung des Bedienelements erfolgen muss, um den Steuerbefehl für den jeweiligen Fahrantrieb zu erzeugen, für welchen dann die Fahrtrichtung in Abhängigkeit unveränderter Lagedaten, insbesondere einer unveränderten Ausrichtung bzw. eines unveränderten Drehwinkels, vorgegeben wird. Auch kann vorgesehen sein, dass durch die Betätigung des Bedienelements ein Steuerbefehl auch dann erzeugt wird, wenn Lagedaten ermittelt werden, die bei der Betriebsart „Auslenken“ nicht ausreichen, um einen Steuerbefehl zu erzeugen, beispielsweise Lagedaten, die nur einer auslenkungsfreien Drehung im obigen Sinne entsprechen.
In Bezug auf das Bedienelement gelten die Ausführungen zum Bedienelement für die Vorgabe der Fahrtrichtung analog. Hierbei kann es sich um dasselbe Bedienelement, insbesondere denselben Joystick oder dieselbe Taste, handeln, wie das zur Vorgabe der Fahrtrichtung und optional des Geschwindigkeits-Sollwerts zu betätigende Bedienelement. Die Betätigung zum Erzeugen des Steuerbefehls für den Fahrantrieb und zur Vorgabe der Fahrtrichtung sowie optional eines Geschwindigkeits-Sollwerts kann also zusammenfallen. Auch separate Bedienelemente für das Erzeugen des Steuerbefehls und die Vorgabe der Fahrtrichtung sowie optional eines Geschwindigkeits-Sollwerts sind denkbar.
In Bezug auf die Fahrantriebe lassen sich damit in einer Mindestkonfiguration für die Betriebsart „Drehen“ mit einem einzigen Bedienelement Steuerbefehle für alle Bewegungsrichtungen der Fahrebene realisieren, da hierfür lediglich entsprechende Lageänderungen mindestens eines Markierungselements bewirkt werden müssen, wobei insbesondere auslenkungsfreie Drehungen im obigen Sinne ausreichen und ermüdendes Herausbewegen aus der schwerkraftgetriebenen Ruhelage für eine Auslenkung nicht erforderlich ist, um durch entsprechend ermittelte Lagedaten die jeweiligen Fahrtrichtungen für die dann durch Betätigung des Bedienelements jeweils erzeugten Steuerbefehle vorzugeben. Beispielsweise kann dann zwischen zwei Betätigungen des Bedienelements eine auslenkungsfreie 180°-Drehung des Markierungselements um die imaginäre Vertikalachse bewirkt werden, um durch die zweite Betätigung des Bedienelements für den Fahrantrieb einen Steuerbefehl mit entgegengesetzter Fahrtrichtung zu erzeugen.
Des Weiteren kann das Verfahren so ausgestaltet sein, dass die Betriebsart „Drehen“ und/oder die Betriebsart „Auslenken“ jeweils ausschließlich für vordefinierte Anwendungsfälle, die insbesondere durch Parametrierung oder durch vordefinierte Lastbereiche festlegbar sind, aktiviert werden, wobei vorzugsweise die Betriebsart „Drehen“ im Sinne einer Schwerlastfahrfunktion für Lasten oberhalb eines vordefinierten Lastwerts und die Betriebsart „Auslenken“ im Sinne einer Leichtlastfahrfunktion für Lasten unterhalb des vordefinierten Lastwerts aktivierbar ist. Zur Aktivierung der Leichtlastfahrfunktion und/oder der Schwerlastfahrfunktion im Sinne eines Betriebsartwechsels kann dann eine Lastsensorik des Krans, insbesondere des Hebezeugs, eingesetzt werden, welche die aktuelle Last ermittelt. Hierzu kann beispielsweise ein Lastsensor im Laststrang angeordnet sein, insbesondere an dem Tragmittel selbst oder in oder an dem Gehäuse der Handhabungseinrichtung. Zur Realisierung einer Lastsensorik kann die aktuelle Last auch aus Betriebsdaten des Hebezeugs, beispielsweise einem Motorstrom, ermittelt werden. Es kann jedoch auch insbesondere durch entsprechende Parametrierung vorgesehen sein, dass grundsätzlich nur eine der Betriebsarten „Drehen“ oder „Auslenken“ aktiviert ist, insbesondere unabhängig vom ermittelten Lastwert, wobei die jeweilige Betriebsart dann von einer Bedienperson manuell aktiviert werden kann oder muss. Die Steuerungseinheit kann zumindest teilweise an oder in der Handhabungseinrichtung und insbesondere innerhalb von deren Gehäuse angeordnet sein. Mittels der Steuerungseinheit kann auch der Hubantrieb des Hebezeugs angesteuert werden, indem ein entsprechendes Bedienelement an der somit als Steuerschalter ausgebildeten Handhabungseinrichtung betätigt wird. Alternativ kann die Steuerungseinheit auch zumindest teilweise außerhalb der Handhabungseinrichtung angeordnet sein. Die Steuerungseinheit kann also auch geteilt sein, bspw. so dass ein der Ansteuerung des Katzantriebs für ein Verfahren in der Katzfahrrichtung dienender Teil der Steuerungseinheit als Katzsteuerung an der Krankatze und ein der Ansteuerung des Kranantriebs für ein Verfahren in der Kranfahrrichtung dienender Teil der Steuerungseinheit als Kransteuerung außerhalb der Krankatze an dem Kranträger oder zumindest einem der Kranfahrwerke angeordnet ist. Die Katzsteuerung kann dann auch den Hubantrieb ansteuern.
Die für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und dessen optionale Ausgestaltungen erforderlichen Komponenten, wie die Steuerungseinheit bzw. deren Teile, die Sensorik zum Ermitteln der Lagedaten, sowie die optionalen Komponenten wie Bedienelement(e) der dann als Steuerschalter ausgebildeten Handhabungseinrichtung, Handerkennungssensor und Lastsensorik sind jeweils für eine signalübertragende Verbindung untereinander eingerichtet und zumindest teilweise miteinander verbunden. Damit ist die Übertragung von Signalen, die zumindest den ermittelten Lagedaten, den genannten Sollwerten, insbesondere jeweils als Richtungs-Sollwert vorgegebenen Fahrtrichtungen und/oder Geschwindigkeits-Sollwerten, und/oder Steuerbefehlen mit solchen Soll-Werten für den Fahrantrieb und Hubantrieb entsprechen, zwischen den jeweils involvierten Komponenten sichergestellt. Hierbei kann die Signalübertragung zwischen den vorgenannten Komponenten kabellos, beispielsweise per Funk oder Infrarot, oder kabelgebunden über entsprechende Signalübertragungskabel, insbesondere Steuerleitungen, erfolgen.
Im Zusammenhang der genannten, insbesondere auslenkungsfreien, Drehungen kann vorgesehen sein, dass die Handhabungseinrichtung alternativ zu einer drehfesten Befestigung am Tragmittel ein Drehelement aufweist. Über das Drehelement kann die Handhabungseinrichtung relativ zu dem Tragmittel sowie um die imaginäre Vertikalachse bzw. eigene Drehachse, insbesondere Längsachse, drehbar an dem Tragmittel befestigt werden, um eine Torsion des Tragmittels sowie ein dadurch entstehendes rückdrehendes Drehmoment zu verhindern. Das Drehelement kann beispielsweise Rollkörper, insbesondere ein als Wälzlager ausgebildetes Axiallager aufweisen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Lasthandling-Kran, an dessen Tragmittel eine Handhabungseinrichtung für eine Bedienperson befestigt ist, wobei der Kran eine Sensorik zur Ermittlung von Lagedaten eines am Tragmittel befestigten, d.h. angebrachten, Teils, aufweist und eine Steuerungseinheit des Krans signalübertragend mit der Sensorik verbunden und eingerichtet ist, um in Abhängigkeit von den mittels der Sensorik ermittelten Lagedaten eine Fahrtrichtung für einen von der Steuerungseinheit erzeugbaren Steuerbefehl für mindestens einen Fahrantrieb des Krans, insbesondere einen Katzantrieb und/oder einen Kranantrieb, vorzugeben, dadurch verbessert, dass mindestens ein Markierungselement am Tragmittel, vorzugsweise an der Handhabungseinrichtung, angebracht ist, um zur Ermittlung der Lagedaten von der Sensorik detektiert zu werden und wobei die Sensorik und/oder die Steuerungseinheit eingerichtet sind, um mindestens ein vordefiniertes Identifikationsmerkmal des jeweils detektierten Markierungselements auszuwerten, insbesondere um ein Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche auszuführen.
Die Ausführungen zum Verfahren und den hierfür benötigten Komponenten gelten somit in gleicher Weise für den zur Durchführung des Verfahrens mit den entsprechenden Komponenten ausgestatteten und eingerichteten Lasthandling-Kran. Auch die sich ergebenden Vorteile wurden bereits im Zusammenhang des erfindungsgemäßen Verfahrens näher ausgeführt, worauf an dieser Stelle ebenfalls verwiesen wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Lasthandling-Krans in einer schematischen Darstellung,
Figur 2a eine Ansicht einer Handhabungseinrichtung des Krans aus Figur 1 , Figur 2b eine Ansicht einer alternativen Handhabungseinrichtung für den Kran aus Figur 1 und
Figur 3 eine schematische Darstellung von Steuerungskomponenten des Krans aus Figur 1 .
Die Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Lasthandling-Kran 1 in einer perspektivischen Ansicht. Der Kran 1 ist beispielhaft als Ein-Träger-Brückenkran mit einem als Fachwerkträger ausgebildeten Kranträger 2 dargestellt. Der Kran 1 ist insgesamt mittels Kranfahrwerken 5, 6, die an gegenüberliegenden Enden 3, 4 des eine Kranbrücke ausbildenden Kranträgers 2 befestigt sind, auf nicht dargestellten Schienen in einer Kranfahrrichtung x verfahrbar. Die Schienen sind üblicherweise gegenüber einem Boden hochliegend angeordnet und können hierfür beispielsweise über eine geeignete Tragkonstruktion aufgeständert oder an sich gegenüberliegenden Gebäudewänden und/oder an einer Gebäudedecke befestigt sein, die dann als Tragkonstruktion dienen.
Selbstverständlich sind auch alternative und hier nicht näher gezeigte Ausgestaltungsformen für den Kran 1, insbesondere den Kranträger 2 und die Schienen denkbar. So kann der Kran 1 beispielsweise als Hängekran ausgebildet sein. Im Falle eines Hängekrans können sowohl die Schienen als auch der Kranträger 2 von Schienenprofilen gebildet sein, die in der Regel einen c-förmigen und in ihrer Einbauposition nach unten offenen Querschnitt aufweisen. In der Einbauposition ist die von dem Kranträger 2 gebildete Kranbrücke dann über die Kranfahrwerke 5, 6 an den beispielsweise an einer als Tragkonstruktion dienenden Gebäudedecke aufgehängten Schienen aufgehängt, wobei die Kranfahrwerke 5, 6 von unten in die Schienenprofile eingeführt sind und innerhalb der Schienenprofile auf dort ausgebildeten Kranbahnen verfahren können. Die nachfolgenden Ausführungen zu dem vorliegenden Kran 1 gelten für einen als Hängekran ausgebildeten Lasthandling- Kran entsprechend.
Der Kranträger 2 erstreckt sich mit seiner Längserstreckung LE horizontal und quer, insbesondere rechtwinklig, zu der Kranfahrrichtung x. Über die von einem motorisierten Kranantrieb angetriebenen Kranfahrwerke 5, 6 ist der Kran 1 beziehungsweise dessen Kranträger 2 in der Kranfahrrichtung x verfahrbar. Der Krantrieb umfasst vorzugsweise für beide Kranfahrwerke 5, 6 jeweils einen Elektromotor 5a beziehungsweise 6a. An dem Kranträger 2 ist eine Krankatze 7 mit einem Hebezeug 8 angeordnet, die mittels ihres über einen motorisierten Katzantrieb angetriebenen Katzfahrwerks 7a gemeinsam mit dem Hebezeug 8 an dem Kranträger 2 entlang dessen Längserstreckung LE und somit quer, insbesondere rechtwinklig, zur Kranfahrrichtung x in einer Katzfahrrichtung y verfahrbar ist. Der Katzantrieb umfasst vorzugsweise ebenfalls einen Elektromotor. Im Falle eines Hängekrans ist die Krankatze 7 mit ihrem Katzfahrwerk 7a in gleicher Weise innerhalb der Kranschiene 2 auf einer dortigen Katzbahn verfahrbar wie die Kranfahrwerke 5, 6 innerhalb der jeweiligen Schiene auf der Kranbahn.
Die Fahrantriebe des Krans 1 umfassen also die Fahrwerke 5, 6 und 7a und deren motorisierte Antriebe. Durch eine gezielte Ansteuerung des Kranantriebs und/oder des Katzantriebs kann die Krankatze 7 und damit das Hebezeug 8 in einer Fahrtrichtung auf und parallel zu einer vorzugsweise horizontalen Fahrebene E motorisiert verfahren werden. Die Fahrtrichtung entspricht also der Kranfahrrichtung x oder der Katzfahrrichtung y oder deren Überlagerung.
Über einen insbesondere mittels eines Elektromotors motorisierten Hubantrieb des Hebezeugs 8 kann ein biegeschlaffes und strangförmiges Tragmittel 9 des Hebezeugs 8 beziehungsweise dessen von der Fahrebene E herabhängender Abschnitt sowie ein daran befestigtes und somit aufgehängtes Lastaufnahmemittel 9a mit gegebenenfalls an dem Lastaufnahmemittel 9a angeschlagener Last L gehoben beziehungsweise gesenkt werden. Das Tragmittel 9 kann neben der beispielhaften Ausbildung als Seil in Figur 1 auch wie in den Figuren 2a und 2b dargestellt als Kette ausgebildet sein, so dass das Hebezeug 8 dann nicht als Seilzug, sondern als Kettenzug ausgebildet ist. Das Lastaufnahmemittel 9a umfasst beispielhaft einen Lasthaken und ist an dem Tragmittel 9 und somit am Laststrang, insbesondere über eine lasttragend an dem Tragmittel 9 befestigte Handhabungseinrichtung 10 im Laststrang, befestigt und aufgehängt. Dadurch ist der Kran 1 im eingangs definierten Sinne als Lasthandling-Kran 1 ausgebildet.
Die lasttragende Verbindung zwischen dem Lastaufnahmemittel 9a und der Handhabungseinrichtung 10 zur Befestigung des Lastaufnahmemittels 9a am Tragmittel ist vorzugsweise eine drehfeste Verbindung, um eine Last L besonders präzise durch entsprechende Manipulation der Handhabungseinrichtung 10 bewegen und somit handhaben zu können. Hierfür ist an einem Gehäuse 12 der Handhabungseinrichtung 10 ein Griff 15 angeordnet, der von der jeweiligen Bedienperson 13 mit einer Hand 13a ergriffen werden kann, um durch eine entsprechende manuelle Kraft das Tragmittel 9 und somit den Laststrang einschließlich der etwaigen Last L führen und ausrichten sowie etwaige Pendelbewegungen hiervon dämpfen zu können. Die andere Hand 13b der Bedienperson 13 kann dabei in einem direkten Kontakt mit der Last L stehen und das Führen und Ausrichten beziehungsweise Dämpfen unterstützen, so dass hierfür insgesamt beide Hände 13a, 13b zur Verfügung stehen, wie es für Lasthandling- Krane typisch ist. Außerdem ist die Handhabungseinrichtung 10 zum Bedienen des Krans 1 mit einem beispielsweise als Joystick ausgebildeten Bedienelement 16 (siehe Figur 2a) versehen und somit als Steuerschalter ausgebildet.
Auch umfasst der Kran 1 eine Steuerungseinheit 11 , die steuerungstechnisch und insbesondere signalübertragend sowohl mit der Handhabungseinrichtung 10 beziehungsweise deren Bedienelement 16 als auch mit den Fahrantrieben sowie dem Hubantrieb des Krans 1 verbunden ist. Indem eine Bedienperson 13 insbesondere mit der den Griff 15 ergreifenden Hand 13a zugleich das Bedienelement 16 betätigt, werden von der Steuerungseinheit 11 entsprechende Steuerbefehle zum insbesondere voneinander unabhängigen Ansteuern der Antriebe beziehungsweise deren Elektromotoren erzeugt, so dass hierüber der Kran 1 bedient und die zugehörigen Kranbewegungen, insbesondere Fahrmanöver auf der Fahrebene E und Hub- und Senkbewegungen des Tragmittels 9 senkrecht hierzu, bewirkt werden können.
Die Steuerungseinheit 11 kann physisch und/oder funktional geteilt sein, so dass ein der Ansteuerung des Katzantriebs und insbesondere auch des Hubantriebs dienender Teil 11a der Steuerungseinheit 11 als Katzsteuerung an der Krankatze 7 und ein der Ansteuerung des Kranantriebs dienender Teil 11b der Steuerungseinheit 11 als Kransteuerung außerhalb der Krankatze 7 an dem Kranträger 2 oder zumindest einem der Fahrwerke 5, 6 angeordnet ist. Alternativ kann die Steuerungseinheit 11 auch zumindest mit beiden Teilen 11a und 11b in der Handhabungseinrichtung 10 beziehungsweise deren Gehäuse 12 untergebracht sein und von dort sowohl den Hubantrieb als auch den jeweiligen Fahrantrieb (Kranantrieb bzw. Katzantrieb) ansteuern (nicht dargestellt). Um den Kran 1, insbesondere dessen Hebezeug 8 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren steuern und dementsprechend mittels seiner Fahrantriebe intuitiv, sicher und effizient in einer gewünschten Fahrtrichtung auf der Fahrebene E verfahren zu können, ist der Kran 1 mit einer Sensorik 18 versehen, die einen als Kamera ausgebildeten optischen Sensor 18a zum Ermitteln von Lagedaten eines am Tragmittel 9 befestigten Teils aufweist. Als solches Teil ist erfindungsgemäß mindestens ein beispielhaft als 2D-Code 14 ausgebildetes Markierungselement im oben definierten Sinne vorgesehen, das im oben definierten Sinne ein vordefiniertes und eindeutiges Identifikationsmerkmal aufweist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind exemplarisch zwei 2D-Codes 14 in Form je eines AprilTags als Markierungselemente an der Handhabungseinrichtung 10 angebracht (siehe auch Figuren 2a und 2b), insbesondere auf einer Gehäuseoberseite 12a des Gehäuses 12 der Handhabungseinrichtung 10. Anstelle des jeweiligen 2D-Codes 14 bzw. AprilTags können im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch ein oder mehrere andere(s) Markierungselement(e) genutzt werden. Die 2D-Codes 14 werden zur Ermittlung der Lagedaten von der Sensorik 18 detektiert und ausgewertet. Dabei ist Steuerungseinheit 11 signalübertragend mit der Sensorik 18 verbunden und eingerichtet, um in Abhängigkeit von den mittels der Sensorik 18 ermittelten Lagedaten eine Fahrtrichtung für einen von der Steuerungseinheit 11 erzeugten Steuerbefehl für den jeweiligen Fahrantrieb, also den Katzantrieb und/oder den Kranantrieb, des Krans 1 vorzugeben. Hierbei wirkt das Bedienelement 16 mit der Sensorik 18 über eine signalübertragende Verbindung (siehe Figur 3) derart zusammen, dass durch eine Betätigung des Bedienelements 16, ein Steuerbefehl zum Ansteuern des jeweiligen Fahrantriebs mit einem die vorgegebene Fahrtrichtung repräsentierenden Richtungs-Sollwert erzeugbar ist. Durch den Steuerbefehl kann das Hebezeug 8 dann mittels des entsprechenden Fahrantriebs in einer entsprechenden Fahrtrichtung auf der Fahrebene E verfahren werden, wobei die Fahrtrichtung von den mittels der Sensorik 18 detektieren 2D-Codes und deren anschließend ermittelten Lagedaten abhängig ist.
Die in Figur 1 schematisch dargestellte Sensorik 18 ermittelt Lagedaten des jeweiligen 2D-Codes 14, die beispielhaft durch eine auslenkungsfreie Drehung R der Handhabungseinrichtung 10 um eine Drehachse z herum änderbar und somit einstellbar sind. Zu diesem Zweck kann die jeweilige Bedienperson 13 die Handhabungseinrichtung 10 beispielsweise am Griff 15 mit einer Hand 13a ergreifen und durch eine entsprechende manuelle Kraft die gewünschte Drehung R mit einem Drehwinkel W bewirken. Die Drehachse z ist eine eigene Achse, insbesondere Längsachse, der Handhabungseinrichtung 10, die sich in der dargestellten schwerkraftgetriebenen Ruhelage in Gravitationskraftrichtung erstreckt und somit mit einer imaginären Vertikalachse zusammenfällt. Dementsprechend befindet sich auch das Tragmittel 9, an dem die Handhabungseinrichtung 10 und insbesondere über die Handhabungseinrichtung 10 auch das Lastaufnahmemittel 9a befestigt ist, in der schwerkraftgetriebenen Ruhelage. In diesem Zusammenhang kann in der dargestellten Ruhelage auch das Tragmittel 9 selbst entsprechend der Drehung R um die Drehachse z tordiert werden. Da dies jedoch für die Bedienperson 13 mit einem erhöhten manuellen Kraftaufwand einhergeht, um ein aufgrund der Tragmitteltorsion entstehendes rückdrehendes Drehmoment zu kompensieren, erfolgt die Drehung der Handhabungseinrichtung 10 vorzugsweise relativ zu dem Tragmittel 9. Hierfür ist die Handhabungsrichtung 10, insbesondere gemeinsam und gleichförmig mit dem Lastaufnahmemittel 9a und einer etwaigen daran befestigten Last L, mittels eines insbesondere unterhalb der Gehäuseoberseite 12a in das Gehäuse 12 integrierten Drehelements 17 (siehe Figuren 2a und 2b) an dem Tragmittel 9 und relativ zu diesem um die Drehachse z drehbar befestigt. Das Tragmittel 9 selbst wird dabei nicht oder höchstens zu einem vernachlässigbaren Maß um die Drehachse z herum tordiert.
Figur 2a zeigt die am Tragmittel 9 aufgehängte Handhabungseinrichtung 10 aus Figur 1 in einer schematischen Seitenansicht näher im Detail. Dargestellt ist, dass die Handhabungseinrichtung 10 über ihr Drehelement 17 mit dem Tragmittel 9 gekoppelt ist. Dem Drehelement 17 gegenüberliegend weist die Handhabungseinrichtung 10 beziehungsweise deren Gehäuse 12 eine Aufnahme 10a zur insbesondere drehfesten Befestigung des Lastaufnahmemittels 9a auf. Das Drehelement 17, verbindet die Handhabungseinrichtung 10 lasttragend mit dem Tragmittel 9. Hierdurch ist es möglich, insbesondere das Gewicht der Last L über die Handhabungseinrichtung 10 weiterzuleiten und von deren Drehelement 17 in das Tragmittel 9 einzuleiten. An dem Gehäuse 12, insbesondere an dem dortigen Griff 15, ist das Bedienelement 16 angeordnet.
Auch ist erkennbar, dass der Griff 15 ausgebildet ist, um von einer Hand 13a, 13b der Bedienperson 13 zumindest teilweise umgriffen zu werden und zugleich das Erreichen des Bedienelements 16 mit derselben Hand 13a, 13b zu ermöglichen. Der Griff 15 kann zudem als Hebelarm genutzt werden, um die Handhabungseinrichtung 10 zusammen mit einer angehängten Last L (siehe Figur 1) bequem um die Drehachse z drehen zu können. Hierfür ist der Griff 15 stabförmig ausgebildet und zwischen zwei parallelen Haltearmen 15b angeordnet, von denen in der Ansicht von Figur 2a nur der vordere dargestellt ist. Der Griff 15 erstreckt sich dabei im Wesentlichen horizontal zwischen den Haltearmen 15b. Der Hebelarm in Bezug auf die Drehachse z wird somit durch die Haltearme 15b realisiert, da diese den Griff 15b entsprechend von der Drehachse z beabstanden. Darüber hinaus weist die Handhabungseinrichtung 10 einen in den Griff 15 integrierten Handerkennungssensor 15a auf, um die Anwesenheit einer Bedienperson zu erkennen.
Schematisch dargestellt ist auch die Anordnung der Sensorik 18 mit ihrem optischen Sensor 18a, die exemplarisch am Hebezeug 8 oberhalb der beiden an der Handhabungseinrichtung 10 angebrachten 2D-Codes 14 angebracht ist. Ebenso exemplarisch am Hebezeug 8 angeordnet ist die Lastsensorik 19, die zur Aktivierung der Leichtlastfahrfunktion und/oder der Schwerlastfahrfunktion die aktuelle Last ermittelt. Die Lastsensorik 19 kann auch einen Lastsensor umfassen, der im Laststrang angeordnet ist, insbesondere an dem Tragmittel 9 selbst oder in oder an dem Gehäuse 12 der Handhabungseinrichtung 10.
Figur 2b zeigt eine Ansicht einer alternativen Handhabungseinrichtung 10 für den Kran 1 aus Figur 1. Im Vergleich zur Handhabungseinrichtung 10 aus Figur 2a erstreckt sich der Griff 15 insbesondere mit dem integrierten Handerkennungssensor 15a in Figur 2b vertikal und umschließt die Drehachse z. Der Hebelarm gemäß Figur 2b ist also durch die fehlenden Haltearme 15b und den somit geringeren Abstand der Bedienerhand von der Drehachse z kleiner als in Figur 2a.
Das in Figur 2a beispielhaft als Joystick ausgebildete Bedienelement 16 ist in Figur 2b verdeckt und kann hier ebenfalls als Joystick oder auch als Taste ausgebildet sein. Alternativ kann die Handhabungseinrichtung 10 in beiden Figuren 2a und 2b auch gänzlich ohne Bedienelement 16 ausgebildet sein oder nur ein Bedienelement für den Hubantrieb aufweisen, jedoch keines für die Fahrantriebe. Beide Figuren 2a und 2b zeigen die Position des Drehelements 17 unterhalb der Gehäuseoberseite 12a und insbesondere innerhalb des Gehäuses 12. Im Gegensatz zu Figur 2a sind die Markierungselemente in Form von 2D-Codes 14 jedoch in Figur 2b nicht unmittelbar auf der Gehäuseoberseite 12a angebracht, sondern auf einem separaten, flach und ringförmig ausgebildeten Halteteil 12b, das oberhalb des Gehäuses 12 drehfest mit dem Gehäuse 12 bzw. der Gehäuseoberseite 12a verbunden ist. Ein solches Halteteil 12b für das mindestens eine Markierungselement kann unabhängig von der Ausgestaltung Handhabungseinrichtung 10, des Griffs 15 und des Bedienelements 16 vorgesehen sein.
Im Übrigen sind in Figur 2b gegenüber Figur 2a gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen und die Ausführungen hierzu gelten entsprechend für beide Handhabungseinrichtungen 10.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung von Steuerungskomponenten des Krans 1. Dargestellt sind insbesondere für die Erfindung erforderliche Komponenten, wie die Steuerungseinheit 11 , deren als Katzsteuerung zur Ansteuerung des Katzantriebs und insbesondere auch des Hubantriebs dienender Teil 11a sowie deren als Kransteuerung zur Ansteuerung des Kranantriebs dienender Teil 11b, die Sensorik 18 mit beispielhaft als Kamera ausgebildetem optischem Sensor 18a zum Ermitteln der Lagedaten der 2D-Codes 14, sowie die für die optionalen Ausgestaltungen der Erfindung ggf. benötigten Komponenten wie ein Bedienelement 16 der somit als Steuerschalter ausgebildeten Handhabungseinrichtung 10, der Handerkennungssensor 15a und die Lastsensorik 19. Mit gestrichelten Linien sind darüber hinaus signalübertragende Verbindungen der genannten Komponenten insbesondere zur Steuerungseinheit 11 dargestellt, womit die Übertragung von Signalen, die zumindest den ermittelten Lagedaten, genannten Sollwerten, insbesondere jeweils als Richtungs-Sollwert vorgegebenen Fahrtrichtungen und/oder Geschwindigkeits-Sollwerten, und/oder Steuerbefehlen mit solchen Sollwerten für den Fahrantrieb und Hubantrieb entsprechen, sichergestellt ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der Lasthandling-Kran 1 nun beispielsweise gemäß folgender Szenarien gesteuert werden.
In einem Szenario a), das der Betriebsart „Drehen“ bzw. der Schwerlastfahrfunktion entspricht, kann oberhalb eines vordefinierten Lastwerts von beispielsweise 20kg die Bedienperson die als Steuerschalter ausgebildete Handhabungseinrichtung 10 mit einer auslenkungsfreien Drehung R im obigen Sinne in die gewünschte Fahrtrichtung drehen. Anschließend kann der Steuerbefehl für den Fahrantrieb durch Betätigung des beispielsweise als Joystick ausgebildeten Bedienelements 16 erzeugt werden, der dann in der gewünschten Fahrtrichtung in eine entsprechende Fahrbewegung umgesetzt wird, da die Sensorik 18 die Drehung R von mindestens einem der 2D- Codes 14 in Form entsprechender Lagedaten ermittelt und die mit der Sensorik 18 signalübertragend verbundene Steuerungseinheit 11 den Steuerbefehl mit dementsprechend vorgegebener Fahrtrichtung und somit in Abhängigkeit von den ermittelten Lagedaten erzeugt. Damit ist auch die oben genannte Lenkfunktion umgesetzt, wobei die Geschwindigkeit des Fahrantriebs ebenfalls über den Joystick steuerbar ist.
In einem Szenario b), das der Betriebsart „Auslenken“ bzw. der Leichtlastfahrfunktion entspricht, muss unterhalb eines vordefinierten Lastwerts von beispielsweise 20kg die Bedienperson die als Steuerschalter ausgebildete Handhabungseinrichtung 10 nur in die gewünschte Fahrtrichtung ziehen oder drücken, wobei keine auslenkungsfreie Drehung R im obigen Sinne erforderlich bzw. keine Lenkfunktion wie bei der Schwerlastfahrfunktion aktiviert ist. Auch hier wird gewünschte Fahrtrichtung durch entsprechende Lageänderung mindestens eines 2D-Codes 14 über die Sensorik 18 erfasst und von der Steuerungseinheit 11 in einen entsprechenden Steuerbefehl umgesetzt, wobei die Geschwindigkeit vom Maß der Lageänderung beziehungsweise den hierzu ermittelten Lagedaten abhängt.
In beiden Szenarien kann die vorgegebene Fahrtrichtung im laufenden Betrieb „on the fly“, also während der laufenden Fahrbewegungen und ohne Stoppen des jeweiligen Fahrantriebs, durch entsprechende Lageänderung geändert werden. Bezugszeichenliste
1 Lasthandling-Kran
2 Kranträger
3 Ende
4 Ende
5 Kranfahrwerk
5a Elektromotor
6 Kranfahrwerk
6a Elektromotor
7 Krankatze
7a Katzfahrwerk
8 Hebezeug
9 Tragmittel
9a Lastaufnahmemittel
10 Handhabungseinrichtung
10a Aufnahme
11 Steuerungseinheit
11a Teil der Steuerungseinheit 11
11b T eil der Steuerungseinheit 11
12 Gehäuse
12a Gehäuseoberseite
12b Halteteil
13 Bedienperson
13a Hand
13b Hand
14 2D-Code
15 Griff
15a Handerkennungssensor
15b Haltearm
16 Bedienelement
17 Drehelement
18 Sensorik
18a optischer Sensor
19 Lastsensorik E Fahrebene x Kranfahrrichtung y Katzfahrrichtung
L Last
LE Längserstreckung
R Drehung
W Drehwinkel z Drehachse

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Steuern eines Lasthandling-Krans (1), an dessen Tragmittel (9) eine Handhabungseinrichtung (10) für eine Bedienperson befestigt ist, wobei mit einer Sensorik (18) Lagedaten eines am Tragmittel (9) befestigten Teils ermittelt werden, und eine Steuerungseinheit (11) signalübertragend mit der Sensorik (18) verbunden und eingerichtet ist, um in Abhängigkeit von den mittels der Sensorik (18) ermittelten Lagedaten eine Fahrtrichtung für einen von der Steuerungseinheit (11) erzeugten Steuerbefehl für mindestens einen Fahrantrieb des Krans (1), insbesondere einen Katzantrieb und/oder einen Kranantrieb, vorzugeben, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Markierungselement, welches mindestens ein vordefiniertes, insbesondere eindeutiges, Identifikationsmerkmal aufweist, am Tragmittel (9), vorzugsweise an der Handhabungseinrichtung (10), angebracht wird, und zur Ermittlung der Lagedaten von der Sensorik (18) das mindestens eine Markierungselement detektiert wird und das mindestens eine vordefinierte Identifikationsmerkmal des jeweils detektierten Markierungselements ausgewertet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Markierungselement ein passives Markierungselement, vorzugsweise in Form eines 2D-Codes (14), oder ein aktives Markierungselement ist, vorzugsweise in Form eines elektromagnetische Strahlung, insbesondere Infrarotstrahlung, emittierenden Senders.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerbefehl für den jeweiligen Fahrantrieb nur, insbesondere erst, erzeugt und/oder in eine Fahrbewegung des Krans (1) umgesetzt wird, wenn ein Handerkennungssensor (15a) der Handhabungseinrichtung (10) zumindest die Anwesenheit einer Bedienperson erkennt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrtrichtung für den Steuerbefehl durch eine Lageänderung des jeweils detektierten Markierungselements und die hierzu ermittelten Lagedaten vorgegeben und/oder geändert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrtrichtung für den Steuerbefehl durch Betätigung eines Bedienelements (16) des Krans (1), insbesondere der Handhabungseinrichtung (10), vorgegeben wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (18) die Lagedaten kontinuierlich ermittelt und derart mit der Steuerungseinheit (11) zusammenwirkt, dass die vorgegebene Fahrtrichtung während des Verfahrens des jeweiligen Fahrantriebs in Abhängigkeit der ermittelten Lagedaten kontinuierlich verändert wird, insbesondere also während der laufenden Fahrbewegung(en) und ohne Stoppen des jeweiligen Fahrantriebs.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerbefehl für den jeweiligen Fahrantrieb gemäß einer Betriebsart „Auslenken“ des Krans (1) durch eine Lageänderung des mindestens einen detektierten Markierungselements und den hierzu ermittelten Lagedaten erzeugt wird, wobei vorzugsweise auch ein Geschwindigkeits-Sollwert für den jeweiligen Fahrantrieb vorgegeben und/oder geändert wird, der von den zur Lageänderung ermittelten Lagedaten abhängig ist, insbesondere vom Maß eines Auslenkungswinkels oder einer Bewegungsamplitude in Richtung einer Kranfahrrichtung und/oder Katzfahrrichtung.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerbefehl für den jeweiligen Fahrantrieb gemäß einer Betriebsart „Drehen“ des Krans (1) durch Betätigung eines Bedienelements (16) des Krans (1), insbesondere der Handhabungseinrichtung (10), erzeugt wird, insbesondere ohne dass zusätzlich eine Lageänderung des mindestens einen Markierungselements bewirkt oder entsprechende Lagedaten hierzu ermittelt werden müssen, wobei vorzugsweise durch die Betätigung des Bedienelements (16) auch ein Geschwindigkeits-Sollwert für den Fahrantrieb vorgegeben wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsart „Drehen“ und/oder die Betriebsart „Auslenken“ jeweils ausschließlich für vordefinierte Anwendungsfälle, die vorzugsweise durch Parametrierung oder durch vordefinierte Lastbereiche festlegbar sind, aktiviert werden, wobei vorzugsweise die Betriebsart „Drehen“ im Sinne einer Schwerlastfahrfunktion für Lasten oberhalb eines vordefinierten Lastwerts und die Betriebsart „Auslenken“ im Sinne einer Leichtlastfahrfunktion für Lasten unterhalb des vordefinierten Lastwerts aktivierbar ist, und zur Aktivierung der Leichtlastfahrfunktion und/oder der Schwerlastfahrfunktion eine Lastsensorik (19) die aktuelle Last ermittelt.
10. Lasthandling-Kran (1), an dessen Tragmittel (9) eine Handhabungseinrichtung (10) für eine Bedienperson befestigt ist, wobei der Kran (1) eine Sensorik (18) zur Ermittlung von Lagedaten eines am Tragmittel (9) befestigten Teils, aufweist und eine Steuerungseinheit (11) des Krans (1) signalübertragend mit der Sensorik (18) verbunden und eingerichtet ist, um in Abhängigkeit von den mittels der Sensorik (18) ermittelten Lagedaten eine Fahrtrichtung für einen von der Steuerungseinheit (11) erzeugbaren Steuerbefehl für einen mindestens einen Fahrantrieb des Krans (1), insbesondere einen Katzantrieb und/oder einen Kranantrieb, vorzugeben, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Markierungselement, welches mindestens ein vordefiniertes, insbesondere eindeutiges, Identifikationsmerkmal aufweist, am Tragmittel (9), vorzugsweise an der Handhabungseinrichtung (10), angebracht ist, um zur Ermittlung der Lagedaten von der Sensorik (18) detektiert zu werden und wobei die Sensorik (18) und/oder die Steuerungseinheit (11) eingerichtet sind, um das mindestens eine vordefinierte Identifikationsmerkmal des jeweils detektierten Markierungselements auszuwerten, insbesondere um ein Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche auszuführen.
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