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Dokumentenidentifikation DE69716016T2 06.03.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0846649
Titel Kollisionsvermeidungsvorrichtung für einen Kran
Anmelder Mitsubishi Heavy Industries, Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Miyata, Noriaki, Nishi-ku, Hiroshima, JP;
Masumoto, Masanori, Nishi-ku, Hiroshima, JP;
Taguchi, Toshio, Nishi-ku, Hiroshima, JP
Vertreter Weickmann & Weickmann, 81679 München
DE-Aktenzeichen 69716016
Vertragsstaaten DE, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 04.12.1997
EP-Aktenzeichen 973097728
EP-Offenlegungsdatum 10.06.1998
EP date of grant 02.10.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.03.2003
IPC-Hauptklasse B66C 13/48
IPC-Nebenklasse B66C 13/46   B66C 13/06   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Absenk-Kollisionsverhinderungsvorrichtung eines Krans. Insbesondere betrifft die Erfindung die Vorrichtung, die nützlich ist, wenn sie bei einem Containerverladekran angewendet wird, der in einem Containerlagerplatz, wie etwa einem Hafenlagerplatz, zu installieren ist.

In einem Containerlagerplatz, wie etwa einem Hafenlagerplatz, werden Container, die dort durch eine Fahrgestell, ein automatisch geführtes Fahrzeug (AGV) oder dergleichen transportiert werden, nacheinander von einem Containerverladekran verladen, der in dem Containerlagerplatz installiert ist, so dass diese in Schichten (auf anderen Containern) gestapelt oder auf den Boden (auf den Boden abgesenkt) in dem Containerlagerplatz gestellt werden.

Fig. 7 ist eine Erläuterungszeichnung, die den Aufbau eines herkömmlichen Containerverladekrans zeigt. Wie in dieser Zeichnung dargestellt, hat der Containerverladekran eine Struktur umfassend: einen Träger 1, der horizontal über dem Containerlagerplatz vorgesehen ist, Beine 2, die den Träger 1 stützen, und Fahrsysteme 3, die an den Unterenden der Beine 2 vorgesehen sind, sowie eine Laufkatze 4, die an dem Träger 1 angebracht ist und entlang dem Träger 1 fährt, eine Hub/Senkvorrichtung 5, die an der Laufkatze 4 angebracht ist, einen Hub/Senkantriebsmotor 25 zum Antrieb der Hub/Senkvorrichtung 5, ein Seil 6, das durch die Hub/Senkvorrichtung 5 aufgenommen oder ausgegeben wird, ein Hubhilfsgerät, das über das Seil 6 an der Hub/Senkvorrichtung 5 hängt, und einen Antriebsregler (nicht gezeigt).

Beim Anordnen zum Beispiel eines Containers 11 an einer Zielposition 12 (auf einem Container 21) zwischen benachbarten Containern 22 und 23, die in Schichten hoch gestapelt sind, arbeitet der Containerverladekran wie folgt:

Wenn ein Fahrgestell oder AGV 30, das den Container 11 trägt, neben dem Containerverladekran stoppt, wird die Laufkatze 4 entlang dem Träger 4 bewegt und direkt über dem Fahrgestell oder AGV 30 angehalten.

Dann wird die Hub/Senkvorrichtung 5 durch den Hub/Senkantriebsmotor 25 angetrieben, um das Seil 6 auszugeben, um hierdurch das Hubhilfsgerät 10 auf dem Container 11 anzuordnen. Der Container 11 wird von einem Riegelbolzenmechanismus (nicht gezeigt) gehalten und das Seil 6 wird von der Hub/Senkvorrichtung 5 aufgenommen, um den Container 11 zusammen mit dem Hubhilfsgerät 10 anzuheben (hochzuziehen).

Nach oder gleichzeitig mit dem Anheben des Containers 11 wird die Laufkatze 4 entlang dem Träger 4 bewegt. Nach oder gleichzeitig mit dem Bewegen der Laufkatze 4 wird das Seil 6 durch die Hub/Senkvorrichtung 5 ausgegeben, um den Container 11 zusammen mit dem Hubhilfsgerät 10 nach unten zu bewegen (abzusenken) und ihn zu der Zielposition 12 zu bringen.

In anderen Worten, wenn der Container 11 zu der Zielposition 12 transportiert wird, wird der Container 11 einmal zu einer höheren Position angehoben, um einem auf dem Weg liegenden Containerstapel auszuweichen. Während oder nach diesem Anheben wird die Laufkatze 4 zu einer Zielposition über dem Container 21 bewegt. Während oder nach dem Bewegen der Laufkatze 4 wird der Container 4 abgesenkt, um ihn an der Zielposition 12 abzusetzen.

Während des vorstehenden Prozesses hängt der Container 11 an dem Seil 6 und bewegt sich dabei, während er unter dem Einfluss von Wind oder Geschwindigkeitsänderungen der Laufkatze 4 horizontal schwingt. Um den Schwingbetrag des Containers 11 zu reduzieren, sind verschiedene Ideen eingeführt worden, wie etwa das Vorsehen eines Hilfsseils oder die Verwendung eines Verfahrens zum automatischen Regeln der Beschleunigung der Laufkatze 4. Solange jedoch der Container 11 an dem Seil 6 hängt, ist es im Prinzip unmöglich, das Schwingen des Containers 11 vollständig zu eliminieren. Insbesondere bei starkem Wind ist das Schwingen deutlich.

Wenn somit der Container 11 zu einer Stelle abgesenkt werden soll, wo die Container 22, 23 in benachbarten Reihen in Schichten hoch gestapelt sind, wie in Fig. 7 gezeigt (d. h. zu der Zielposition 12), besteht die Möglichkeit, dass der Container 11, während er abgesenkt wird, mit einem Container in der benachbarten Reihe kollidiert, insbesondere wenn starker Wind bläst. Eine etwaige Kollision kann eine Beschädigung oder einen Fall des Containers zur Folge haben.

Um diesen Unfall zu vermeiden, war die übliche Praxis wie folgt: Wenn ein Container zu einem Ort abgesenkt wird, wo Container in Schichten in benachbarten Reihe hochgestapelt sind, nämlich während dieser in eine Schlucht eingeführt wird, reduziert der Bediener die Absenkgeschwindigkeit des Containers und führt eine Bedienung durch, während er sicherstellt, dass dieser Container nicht mit dem benachbarten Container kollidiert. Wenn der Container deutlich schwingt und mit den benachbarten Containern kollidieren könnte, beendet der Bediener das Absenken sofort.

Dieses herkömmliche Verfahren beinhaltet jedoch das Problem, dass es zum Absenken des Containers Zeit braucht, was es unmöglich macht, die Zykluszeit zu verkürzen.

Die US-A-5 048 703 ist auf eine Gegenstandskollisions-Verhinderungsvorrichtung gerichtet, die zwei Abstandsdetektoren, die effektiv als ein Hindernisdetektor funktionieren, sowie ein Positionserkennungssystem aufweist, wobei das Letzere effektiv als ein Seillängendetektor funktioniert. Dort ist auch ein Gegenstandsabsenk-Geschwindigkeitsregler enthalten, ein Mittel zum Bestimmen der Windbedingungen und ein Mittel zum Bestimmen, ob ein Fahrzeug während der Absenkvorgänge des Krans rollt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist gegenüber dem Hintergrund der oben beschriebenen früheren Techniken abgesetzt. Ihre Aufgabe ist es, eine Absenk- Kollisionsverhinderungsvorrichtung eines Krans vorzusehen, die einen transportierten Gegenstand (zum Beispiel einen Container) zu einem Ort schnell absenkt, wo Hindernisse, wie etwa transportierte Gegenstände benachbart in Schichten gestapelt sind, während sie die Kollision des Gegenstands mit diesen Hindernissen verhindert.

Nach der vorliegenden Erfindung wird eine Kollisionsverhinderungssvorrichtung für einen Kran angegeben, wobei der Kran einen Hub-/Senk-Antriebsmotor, eine von dem Hub-/Senk-Antriebsmotor angetriebene Hub-/Senk-Vorrichtung, ein von der Hub-/Senk-Vorrichtung aufgenommenes oder ausgegebenes Seil sowie ein Hubhilfsgerät, das durch das Seil an der Hub-/Senk-Vorrichtung hängt und durch die Hub-/Senk-Vorrichtung angehoben oder abgesenkt wird, aufweist, wobei der Kran einen von dem Hubhilfsgerät gehaltenen transportierten Gegenstand gemeinsam mit dem Hubhilfsgerät zu einer Zielposition in einem Stapel anderer transportierter Gegenstände oder zu einer Bodenposition absenkt, wobei die Absenk-Kollisionsverhinderungsvorrichtung dazu ausgelegt ist, die Kollision des transportierten Gegenstands während des Absenkens mit Hindernissen, wie etwa anderen transportierten Gegenständen, die in Schichten benachbart der Zielposition gestapelt sind, zu verhindern, wobei die Absenk- Kollisionsverhinderungsvorrichtung umfasst:

einen Hindernisdetektor zum Erfassen des Vorhandenseins oder Fehlens der Hindernisse, wobei der Hindernisdetektor an dem Hubhilfsgerät oder an einer Struktur, wie etwa einer an dem Hubhilfsgerät angebrachten Stapelführung, angebracht ist;

einen Hub-/Senk-Geschwindigkeitsdetektor zum Erfassen der Absenkgeschwindigkeit des transportierten Gegenstands;

einen Abstandsdetektor zum Erfassen des Abstands zu der Oberseite des Hindernisses; einen Seillängendetektor zum Erfassen der Länge des Seils; und ein Steuer-/Regel-Gerät, dem eine Arithmetikeinheit zugeordnet ist, um den Hub- /Senk-Antriebsmotor auf der Basis von Erfassungssignalen vom Hindernisdetektor, vom Hub-/Senk-Geschwindigkeitsdetektor, vom Abstands- und vom Seillängendetektor zu steuern/zu regeln, um hierdurch die Absenkgeschwindigkeit des transportierten Gegenstands derart zu steuern/zu regeln, dass dann, wenn der Hindernisdetektor eingeschaltet wird, das Steuer-/Regel-Gerät in einen Absenkstoppvorgang eintritt und beginnt, die Absenkgeschwindigkeit mit der vorbestimmten Rate zu senken; wobei während dieser Geschwindigkeitsabsenkperiode die dem Steuer-/Regel-Gerät zugeordnete Arithmetikeinheit den verbleibenden Absenkabstand und einen normalen Stoppabstand berechnet; und wenn der Hindernisdetektor für eine vorbestimmte Dauer ausgeschaltet wird und nachdem eine Bewertung erfolgt, dass das Kollisionsrisiko des abgesenkten transportierten Gegenstands mit dem Hindernis verschwunden ist, das Steuer-/Regel-Gerät die Wiederaufnahme des Absenkens des Gegenstands gestattet, wenn der verbleibende Absenkabstand größer als der normale Stoppabstand ist, oder in einen Notstoppbetrieb eintritt, wenn der verbleibende Absenkabstand nicht größer als der normale Stoppabstand ist.

Wenn, nach einer bevorzugten Ausführung, der Hindernisdetektor für eine Schwingperiode, die aus der von dem Seillängendetektor erfassten Seillänge berechnet ist, ausgeschaltet wird, bewertet das Steuer-/Regel-Gerät, dass das Kollisionsrisiko des transportierten Gegenstands mit dem Hindernis verschwunden ist.

Somit stoppt die erfindungsgemäße Kollisionsverhinderungsvorrichtung das Absenken des transportierten Gegenstands nicht unbedingt, wenn der Hindernisdetektor ein Hindernis erfasst. Statt dessen steuert/regelt die Absenk- Kollisionsverhinderungsvorrichtung den Hub/Senkantriebsmotor, um hier die Absenkgeschwindigkeit des transportierten Gegenstands zu steuern/zu regeln, derart, dass dann, wenn der Hindernisdetektor eingeschaltet wird, ein Absenkstoppvorgang ausgeführt wird, um eine Minderung der Absenkgeschwindigkeit mit einer vorbestimmten Rate zu starten; wobei während dieser Geschwindigkeitsminderungsperiode der verbleibende Absenkabstand und ein normaler Stoppabstand berechnet wird; und wenn der Hindernisdetektor für eine vorbestimmte Dauer ausgeschaltet wird und nachdem eine Bewertung erfolgt ist, dass das Kollisionsrisiko des abgesenkten transportierten Gegenstands mit dem Hindernis verschwunden ist, wird das Absenken wieder aufgenommen, wenn der verbleibende Absenkabstand größer als der normale Stoppabstand ist, oder es wird ein Notstoppbetrieb ausgeführt, wenn der verbleibende Absenkabstand nicht größer als der normale Stoppabstand ist. Somit kann der maximale fortlaufende Betrieb bis zu dem Ausmaß ausgeführt werden, dass der abgesenkte transportierte Gegenstand nicht mit dem Hindernis kollidiert. Falls ein reales Kollisionsrisiko besteht, kann das Absenken des transportierten Gegenstands gestoppt werden.

Wenn in der bevorzugten Ausführung der Hindernisdetektor für eine Schwingperiode, die aus der von dem Seillängendetektor erfassten Seillänge berechnet ist, ausgeschaltet wird, wird eine Bewertung durchgeführt, dass das Kollisionsrisiko des abgesenkten Gegenstands mit dem Hindernis verschwunden ist. Somit kann eine solche Bewertung genauer erfolgen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist eine Erläuterungszeichnung, die den Aufbau eines wesentlichen Abschnitts eines Containerverladekrans zeigt, der mit einer Absenk- Kollisionsverhinderungsvorrichtung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;

Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Containerdetektor und einen Container zeigt, entnommen aus dem Bereich A von Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Steuersystems zeigt, das für eine Absenk-Kollisionsverhinderungsvorrichtung nach einer Ausführung der Erfindung relevant ist;

Fig. 4 ist ein Flussdiagramm für einen Betrieb in Bezug auf eine Absenk- Kollisionsverhinderungsvorrichtung nach einer Ausführung der Erfindung;

Fig. 5 ist eine Grafik, die Messergebnisse der Erfassungscharakteristiken eines Containerdetektors zeigt, der in einer Absenk- Kollisionsverhinderungsvorrichtung nach einer Ausführung der Erfindung vorgesehen ist;

Fig. 6 ist eine Erläuterungszeichnung eines Tests unter Verwendung eines innerbetrieblichen Krans mit einer eingebauten Absenk- Kollisionsverhinderungsvorrichtung nach einer Ausführung der Erfindung; und

Fig. 7 ist eine Erläuterungszeichnung, die den Aufbau eines herkömmlichen Container-Verladekrans zeigt.

Detailbeschreibung der bevorzugten Ausführungen

Nun werden Ausführungen der vorliegenden Erfindung im Detail in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die gleichen Teile wie im Stand der Technik (Fig. 7) werden mit den gleichen Zahlen bezeichnet und überlappende Detailbeschreibungen werden weggelassen.

Fig. 1 ist eine Erläuterungszeichnung, die den Aufbau eines wesentlichen Abschnitts eines Containerverladekrans zeigt, der mit einer Absenk- Kollisionsverhinderungsvorrichtung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist. Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Containerdetektor und einen Container zeigt, entnommen aus dem Bereich A von Fig. 1. Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Steuersystems zeigt, das für eine Absenk-Kollisionsverhinderungsvorrichtung nach einer Ausführung der Erfindung relevant ist. Fig. 4 ist ein Flussdiagramm eines Betriebs in Bezug auf eine Absenk-Kollisionsverhinderungsvorrichtung nach einer Ausführung der Erfindung.

Wie in Fig. 1 gezeigt, hat ein Containerverladekran, wie ein herkömmlicher Containerverladekran, eine Struktur, die einen Träger 1 oder dergleichen aufweist, eine Laufkatze 4, eine Hub/Senkvorrichtung 5, einen Hub/Senkantriebsmotor 25, ein Seil 6 und ein Hubhilfsgerät 10.

An beiden Enden des Hubhilfsgeräts 10 sind Stapelführungen 7 angebracht. Nahe den Unterenden der Stapelführungen 7 sind Containerdetektoren 8 angebracht, um ein Objekt innerhalb mehrerer Meter davon zu erfassen. Insgesamt sind vier Containerdetektoren 8 an den Stapelführungen 7 angebracht, so dass das Unterende jedes Containerdetektors 8 nach außen schräg gestellt ist, um einen benachbarten Container zu erfassen, wie in Fig. 2 gezeigt.

Das Ziel des Containerdetektors 8 ist ein Ende der Containeroberfläche etwa 10 mm einwärts des Containereckbeschlags. Der Containerdetektor 8 ist so eingestellt, dass er das Ziel erfasst, wenn der Detektor 8 1160 mm über dem benachbarten Container liegt.

Die Stapelführung 7 hat eine solche Struktur, die zu benutzen ist, während sie entweder an einer oberen Position oder unteren Position eines Containers 11 fixiert ist, der an dem Hubhilfsgerät 10 hängt. Wenn nämlich der Container 11 auf Container 21 (eine Zielposition 12) gesetzt werden soll, die bereits in Schichten gestapelt sind, wie in Fig. 1 gezeigt, wird die Stapelführung 7 an einer unteren Position des Containers 11 zur Verwendung als mechanische Führungsschräge fixiert. Wenn der Container 11 auf dem Boden angeordnet werden soll, wird die Stapelführung 7 an einer oberen Position des Containers 11 fixiert, da die Stapelführung 7 das Absetzen des Containers 11 auf dem Boden behindern würde.

Wie in Fig. 3 gezeigt, werden ein Erfassungssignal von dem Containerdetektor 8, ein Erfassungssignal von dem Seillängendetektor 17, der an der Hub/Senkvorrichtung 5 (siehe Fig. 1) vorgesehen ist und die Länge des Seils 6 erfasst, sowie ein Erfassungssignal von einem Seilwickelgeschwindigkeitsdetektor 18, der an der Hub/Senkvorrichtung 5 vorgesehen ist und die Wickelgeschwindigkeit (d. h. die Hub- oder Senkgeschwindigkeit) des Seils 6 erfasst, in eine Arithmetikeinheit 19 eingegeben. Auf der Basis dieser Erfassungssignale führt die Arithmetikeinheit 19 Berechnungen durch, um die Wickelgeschwindigkeit des Seils 6 zu steuern/zu regeln und gibt ein Berechnungssignal an ein Seilwickelgeschwindigkeit-Steuer-/Regel-Gerät 20 aus. Die Details dieses Vorgangs werden später aufgeführt.

Auf der Basis des von der Artihmetikeinheit 19 erzeugten Berechnungssignals steuert/regelt das Seilwickelgeschwindigkeits-Steuer-/Regel-Gerät 20 den Hub- /Senk-Antrieb des Motors 5, die Wickelgeschwindigkeit des Seils zu steuern/zu regeln.

Nachfolgend wird ein Betriebsverfahren des oben beschriebenen Steuer-/Regel- Systems zum Anordnen eines Containers auf in Schichten gestapelten Containern oder zum Anordnen des Containers auf dem Boden auf der Basis des Flussdiagramms von Fig. 4 erläuert. Die jeweiligen Teile von Fig. 4 sind mit den Symbolen S1, S2 etc. bezeichnet.

1. Zum Anordnen auf einem Containerstapel

Die Stapelführung 7 wird in eine "untere Position" gestellt und an dem Boden eines hängenden Containers verriegelt, bevor der Container 11 zu einer Position 1170 mm über einer Schlucht kommt (siehe S1, S2).

2. Zum Anordnen auf dem Boden

Die Stapelführung 7 wird in eine "obere Position" gestellt und an dem Hubhilfsgerät 10 verriegelt (siehe S1, S3).

3. Das Absenken des Containers 11 wird gestartet, und die Seillänge wird von dem Seillängendetektor 17 erfasst (siehe S4, S5). Der Containerdetektor 8 wird so eingestellt, dass er wirksam wird, wenn der Abstand zwischen dem Unterende der Stapelführung und dem benachbarten Container 1000 bis 1120 mm beträgt, nachdem das Absenken begonnen hat. Auch wird eine Schwingperiode auf der Basis der erfassten Seillänge berechnet. Wenn der Containerdetektor 8 eingeschaltet ist, arbeitet der folgende Prozess (siehe S7, S8, S9, S10, S11, S12):

a) Das Absenken wird in den "Normalstopp"-Modus gestellt, um die Absenkgeschwindigkeit auf eine vorbestimmte Verzögerung zu reduzieren. Nachdem der Containerdetektor 8 ausgeschaltet worden ist, wartet das Programm für eine Schwingperiode ab, die aus der Seillänge berechnet worden ist. Wenn der Containerdetektor 8 während dieses Wartens für eine Periode nicht eingeschaltet wird (d. h. wenn der Aus-Zustand für eine Periode fortgedauert hat), wird das Absenken wieder aufgenommen. Wenn der Containerdetektor 8 während dieses Wartens für eine Schwingperiode eingeschaltet wird, wird der "normale Stopp"- Zustand beibehalten.

Der obige Prozess wird wiederholt.

b) Wenn der "Normalstopp-Abstand größer als der verbleibende Absenkabstand" ist, wird ein "Notstopp" ausgeführt.

Der verbleibende Absenkabstand wird folgenderweise bestimmt: An dem Träger 1 ist ein Bereichsfinder (nicht gezeigt) so angebracht, dass er direkt über jedem Stapel der Container positioniert ist. Diese Bereichsfinder erfassen den Abstand von dem Träger 1 zur Oberseite jedes Containerstapels. Andererseits wird die Höhenlage-Position des transportierten Containers von dem Seillängendetektor 17 erfasst. Die Höhe eines Containers ist bereits bekannt. Es wird der verbleibende Absenkabstand aus den Erfassungssignalen beider Erfassungen berechnet.

Wenn der Container auf dem Containerstapel angeordnet wird (oder auf dem Boden angeordnet wird), bewegt sich, um die Belastung des Hubhilfsgeräts 10 zu mindern, ein federgestützter Stößel (nicht gezeigt) aufwärts, um einen Grenzschalter (nicht gezeigt) auszuschalten. Auf der Basis dieses Vorgangs wird bestimmt, ob das Absenken abgeschlossen worden ist oder nicht (siehe Fig. 13).

Wie oben beschrieben stoppt die Absenk-Kollisionsverhinderungsvorrichtung in Bezug auf die gegenwärtige Ausführung das Absenken des Containers 11 nicht unbedingt, wenn der Containerdetektor 8 den benachbarten Container erfasst. Statt dessen steuert/regelt die Absenk-Kollisionsverhinderungsvorrichtung den Hub-/Senk-Antriebsmotor 25, um hierdurch die Absenkgeschwindigkeit des Containers 11 zu steuern/zu regeln derart, dass dann, wenn der Container 8 eingeschaltet wird, ein Absenkstoppvorgang ausgeführt wird, um eine Minderung der Absenkgeschwindigkeit mit einer vorbestimmten Rate zu starten; auch während dieser Periode werden der verbleibende Absenkabstand und ein normaler Stoppabstand berechnet; und wenn der Containerdetektor 8 während einer Schwingperiode ausgeschaltet wird und nachdem eine Bewertung erfolgt ist, dass das Kollisionsrisiko des abgesenkten Containers 11 mit dem benachbarten Container verschwunden ist, wird das Absenken wieder aufgenommen, wenn der verbleibende Absenkabstand größer ist als der normale Stoppabstand, oder es wird ein Notstoppbetrieb durchgeführt, wenn der verbleibende Absenkabstand nicht größer als der normale Stoppabstand ist. Somit kann der maximal fortlaufende Betrieb bis zu dem Ausmaß ausgeführt werden, dass der Container 11 nicht mit dem benachbarten Container kollidieren wird. Falls das Kollisionsrisiko tatsächlich vorhanden ist, kann das Absenken des Containers 11 gestoppt werden. Somit kann die Zykluszeit sicher verkürzt werden.

Es werden die Erfassungscharakteristiken des Containerdetektors 8 beschrieben. Ein fotoelektrischer Sensor wird als der Containerdetektor 8 verwendet. Dieser fotoelektrische Sensor emittiert von sich aus Licht und fängt das reflektierte Lich auf, um zu bewerten, ob ein Objekt (Container) vorhanden ist oder nicht.

Die Erfassungscharakteristiken des Containerdetektors 8 variieren mit den eingestellten Empfindlichkeit, dem Montagewinkel zu dem Objekt und der Farbe des Objekts. Die Erfassungscharakteristiken wurden gemessen, und es wurden optimale Einstellbedingungen ausgewählt. Der gewählten Zustand war θ = 2,25º (siehe Fig. 2).

Fig. 5 ist eine Grafik, die die Messergebnisse der Erfassungscharakteristik des Containerdetektors unter dem gewählten Zustand zeigt. In Fig. 5 zeigen die aufgetragenen Punkte ( : weißes Objekt, : schwarzes Objekt) jeweils den erfassten Abstand d zwischen dem Containerdetektor 8 und dem Objekt, wenn die Höhe h des Containerdetektors 8 von dem Objekt geändert wird (siehe Fig. 2). Wenn der Containerdetektor 8 in den Bereich links der Linie eintritt, die die gemessenen Punkte in Fig. 5 miteinander verbindet, d. h. den Bereich A für das schwarze Objekt oder den Bereich A' für das weiße Objekt, wird die Ausgabe des Containerdetektors 8 eingeschaltet.

Aus diesen Messergebnissen wurde der Schluss gezogen, dass der Containerdetektor 8 eingestellt werden sollte, um das schwarze Objekt zu erfassen, wenn es auf eine Höhe von 11 60 mm kommt (Abstand 1000 mm plus die Distanz 160 mm zwischen dem Containerdetektor und dem Unterende der Stapelführung. Dieser Zustand entspricht dem höchsten Kollisionsrisiko. Falls das Objekt weiß ist, erfasst der Containerdetektor 8 den Rand des Objekts aus einem etwas größeren Abstand.

Es erscheint, dass der Farbunterschied der Objekte zu der Differenz von etwa 20 mm in dem Erfassungsabsstand führt und eine unnötige Erfassung erfolgen könnte. Jedoch ist der Test unter Verwendung von mattem Schwarz und hellem Weiß durchgeführt worden. Somit ist die Differenz beim tatsächlichen Betrieb kleiner als bei dem Test, und der tatsächliche Test kann zufriedenstellend durchgeführt werden.

Die Funktion der Absenk-Kollisionsverhinderungsvorrichtung wurde an einem betriebseigenen Kran getestet, wie in Fig. 6 gezeigt.

Die Testbedingungen waren wie folgt:

Hubhilfsgerät:

Normale Position

vertikal in Schlucht abgesenkt

Objekt:

Container oder Blindcontainer in der Form eines

Containerendabschnitts (geformte Kastenplatte)

Farbe des Blindcontainers: schwarz oder weiß

In Fig. 6 repräsentiert die dicke Linie einen Blindcontainer-Endabschnitt 27, der aus einer Kastenplatte geformt war. Der Abstand zwischen einem imaginären Container 26 und einem benachbarten Container 28 war auf 313 mm gesetzt, und ein Hubhilfsgerät 10 wurde vertikal auf den imaginären Container 26 an einer Normalposition abgesenkt. Die Dimensionen jedes Teils sind wie dargestellt. Der Test wurde durchgeführt, wobei das Absenken von einer Position, die um den verbleibenden Absenkabstand von einer Zielposition entfernt war, zu der Zielposition ausgeführt wurde, d. h. der Abstand L zwischen dem Unterende der Stapelführung und der Oberseite des benachbarten Containers 28, L, betrug 5 bis 10 m.

Wenn das Blindcontainerende 27 nicht an den benachbarten Container 28 angebracht war, wurde das Hubhilfsgerät 10 erfolgreich in die Schlucht abgesenkt, ohne dass es verzögert wurde. Dies bedeutet, dass der Containerdetektor 8, wie erwartet, ausgeschaltet blieb.

Wenn das Blindcontainerende 27 an dem benachbarten Container 28 angebracht war, bestätigte sich die Funktion des Containerdetektors 8 und der Kollisionsverhinderungslogik wie folgt:

1. Schwarzer Container, mit niedriger Geschwindigkeit

Der Containerdetektor 8 wurde eingeschaltet, und das Hubhilfsgerät 10 stoppte im Normalstopp-Modus. Dies bedeutet, dass die Kollisionsverhinderungslogik erkannt hatte, dass der verbleibende Abstand zwischen dem Unterende der Stapelführung und der Oberseite des benachbarten Containers für einen Normalstopp ausreichend war und wie erwartet arbeitete.

2. Schwarzer Container; mit hoher Geschwindigkeit

Der Containerdetektor 8 wurde eingeschaltet, und es arbeitete ein Notstopp. Dies bedeutet, dass die Kollisionsverhinderungslogik erkannt hatte, dass der verbleibende Abstand zwischen dem Unterende der Stapelführung und der Oberseite des benachbarten Containers für einen Normalstopp ungenügend war, und wie erwartet arbeitete.

3. Weißer Container; mit hoher Geschwindigkeit

Der Containerdetektor 8 wurde eingeschaltet, und es arbeitete ein Notstopp. Dies bedeutet, dass die Kollisionsverhinderungslogik erkannt hatte, dass der verbleibende Abstand zwischen dem Unterende der Stapelführung und der Oberseite des benachbarten Containers für einen Normalstopp ungenügend war und ein Notstopp arbeitete.

Mit dem weißen Container wurde der Containerdetektor 8 an einer höheren Position eingeschaltet als bei dem schwarzen Container. Der Grund hierfür ist, dass der Containerdetektor 8 auf den weißen Container empfindlicher ist als auf den schwarzen Container, wie es die Erfassungscharakteristiken des Containerdetektors 8 demonstriert hatten. Somit wird der Höhenbereich, indem der Containerdetektor 8 aktiv wird, durch das Steuer-/Regel-Gerät derart festgelegt, dass der Containerdetektor 8 nicht unnötigerweise den benachbarten Container erfasst, wenn er ein hellfarbiger Container ist.

Vom Blickpunkt der Betriebssicherheit her sollten die Bedingungen für den Containerdetektor 8 auf der Basis eines schwarzen Containers festgelegt werden. Der Grund hierfür ist, dass die Farbe eines echten Containers heller ist als die schwarze Oberfläche des im Test verwendeten Containers, und die Verwendung eines schwarzen Containers als Basis der Einstellung würde es ermöglichen, dass der echte Container fehlerlos erfasst wird.

Eine Absenk-Kollisionsverhinderungsvorrichtung, die die vorliegende Erfindung enthält, funktioniert zufriedenstellend, wenn sie an einer normalen Maschine installiert ist. Somit ist ihre Wirksamkeit demonstriert worden.

Wie oben anhand der Ausführung konkret erläutert wurde, stoppt die Absenk- Kollisionsverhinderungsvorrichtung eines Krans gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung das Absenken des transportierten Gegenstands nicht unbedingt, wenn die Hinderniserfassungsvorrichtung ein Hindernis erfasst. Statt dessen steuert/regelt die Absenk-Kollisionsverhinderungsvorrichtung den Hub-/Senk- Antriebsmotor, um hierdurch die Absenkgeschwindigkeit des transportierten Gegenstands zu steuern/zu regeln, derart, dass dann, wenn die Hinderniserfassungsvorrichtung eingeschaltet wird, ein Absenkstoppvorgang ausgeführt wird, um die Absenkgeschwindigkeit mit einer vorbestimmten Rate zu mindern; auch während dieser Periode werden der verbleibende Absenkabstand und ein normaler Stoppabstand berechnet; und wenn die Hinderniserfassungsvorrichtung für eine vorbestimmte Dauer ausgeschaltet wird und nachdem eine Bewertung erfolgt ist, dass das Kollisionsrisiko des abgesenkten transportierten Gegenstands mit dem Hindernis verschwunden ist, wird das Absenken wieder aufgenommen, wenn der verbleibende Absenkabstand größer als der normale Stoppabstand ist, oder es wird ein Notstoppbetrieb durchgeführt, wenn der verbleibende Absenkabstand nicht größer als der normale Stoppabstand ist. Somit kann der maximal fortlaufende Betrieb bis zu dem Ausmaß ausgeführt werden, dass der abgesenkte transportierte Gegenstand mit dem Hindernis nicht kollidieren wird. Falls ein reales Kollisionsrisiko vorhanden ist, kann das Absenken des transportierten Gegenstands gestoppt werden. Somit kann die Zykluszeit sicher verkürzt werden.

Wenn, mit einer Absenk-Kollisionsverhinderungsvorrichtung eines Krans nach einem zweiten Aspekt der Erfindung, die Hinderniserfassungsvorrichtung für eine Schwingperiode, die aus der von der Seillängenerfassungsvorrichtung erfassten Seillänge berechnet wird, ausgeschaltet wird, wird eine Bewertung durchgeführt, dass das Kollisionsrisiko des abgesenkten transportierten Gegenstands mit dem Hindernis verschwunden ist. Somit kann eine solche Bewertung genauer gemacht werden.


Anspruch[de]

1. Kollisionsverhinderungsvorrichtung für einen Kran, wobei der Kran einen Hub-/Senk-Antriebsmotor (25), eine von dem Hub-/Senk-Antriebsmotor angetriebene Hub-/Senk-Vorrichtung (5), ein von der Hub-/Senk-Vorrichtung (5) aufgenommenes oder ausgegebenes Seil (6) sowie ein Hubhilfsgerät (10), das durch das Seil (6) an der Hub-/Senk-Vorrichtung (5) hängt und durch die Hub-/Senk-Vorrichtung (5) angehoben oder abgesenkt wird, aufweist, wobei der Kran einen von dem Hubhilfsgerät gehaltenen transportierten Gegenstand (11) gemeinsam mit dem Hubhilfsgerät (10) zu einer Zielposition in einem Stapel anderer transportierter Gegenstände (21) oder zu einer Bodenposition absenkt, wobei die Absenk- Kollisionsverhinderungsvorrichtung dazu ausgelegt ist, die Kollision des transportierten Gegenstands (11) während des Absenkens mit Hindernissen (21), wie etwa anderen transportierten Gegenständen, die in Schichten benachbart der Zielposition (12) gestapelt sind, zu verhindern, wobei die Absenk-Kollisionsverhinderungsvorrichtung umfasst:

einen Hindernisdetektor (8) zum Erfassen des Vorhandenseins oder Fehlens der Hindernisse, wobei der Hindernisdetektor (8) an dem Hubhilfsgerät oder an einer Struktur, wie etwa einer an dem Hubhilfsgerät (10) angebrachten Stapelführung (7), angebracht ist;

einen Hub-/Senk-Geschwindigkeitsdetektor (18) zum Erfassen der Absenkgeschwindigkeit des transportierten Gegenstands;

einen Abstandsdetektor zum Erfassen des Abstands zu der Oberseite des Hindernisses;

einen Seillängendetektor (17) zum Erfassen der Länge des Seils (6); und ein Steuer-/Regel-Gerät (20), dem eine Arithmetikeinheit (19) zugeordnet ist, um den Hub-/Senk-Antriebsmotor (25) auf der Basis von Erfassungssignalen vom Hindernisdetektor (8), vom Hub-/Senk- Geschwindigkeitsdetektor (18), vom Abstands- und vom Seillängendetektor (17) zu steuern/zu regeln, um hierdurch die Absenkgeschwindigkeit des transportierten Gegenstands (11) derart zu steuern/zu regeln, dass dann, wenn der Hindernisdetektor (8) eingeschaltet wird, das Steuer-/Regel-Gerät (20) in einen Absenkstoppvorgang eintritt und beginnt, die Absenkgeschwindigkeit mit der vorbestimmten Rate zu senken; wobei während dieser Geschwindigkeitsabsenkperiode die dem Steuer-/Regel-Gerät (20) zugeordnete Arithmetikeinheit (19) den verbleibenden Absenkabstand und einen normalen Stoppabstand berechnet;

und wenn der Hindernisdetektor (8) für eine vorbestimmte Dauer ausgeschaltet wird und nachdem eine Bewertung erfolgt, dass das Kollisionsrisiko des abgesenkten transportierten Gegenstands (11) mit dem Hindernis (21) verschwunden ist, das Steuer-/Regel-Gerät die Wiederaufnahme des Absenkens des Gegenstands gestattet, wenn der verbleibende Absenkabstand größer als der normale Stoppabstand ist, oder in einen Notstoppbetrieb eintritt, wenn der verbleibende Absenkabstand nicht größer als der normale Stoppabstand ist.

2. Kollisionsverhinderungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin wenn der Hindernisdetektor (8) für eine Schwingperiode, die aus der von dem Seillängendetektor (17) erfassten Seillänge berechnet ist, ausgeschaltet wird, das Steuer-/Regelgerät (20) bewertet, dass das Kollisionsrisiko des transportierten Gegenstands (11) mit dem Hindernis (21) verschwunden ist.







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