Ein Plus an Sicherheit, Komfort und Effizienz

Sensoren machen Mobil-, Auto- und Ladekräne nicht nur sicherer, sondern auch leistungsfähiger!

SIKO GmbH: Ob in Mobilkränen, Auto- oder Ladekränen: Im gesamten Bereich der Fahrzeugkräne, sind intelligente Sensoren heute nichtmehr wegzudenken. Die exakte Erfassung der Abstützholme, der Winkel des Drehkranzes, der Neigung des Gesamtfahrzeuges, der Aufstellwinkel der Ausleger und die exakte Position der Seilwinde werden immer mehr zum integralen Bestandteil intelligenter Fahrzeugkräne. Doch nicht nur durch die Anforderungen der EN ISO 13849 oder der EN 13000 werden diese Systeme eingesetzt, um die Sicherheitsrichtlinien und somit die Standsicherheit des Fahrzeugs zu gewährleisten. Längst werden Sensoren in diesen Nutzfahrzeugen auch verwendet um die Effizienz und Leistungsfähigkeit von Mobilen Kränen deutlich zu erhöhen. 

Für genau diese Fahrzeuge hat die SIKO GmbH durch jahrelange Erfahrung in diesem Bereich ein komplettes System an Sensorkomponenten entwickelt. Um Kräne in jedem Einsatz nicht nur sicherer zu machen, sondern um das Optimum an Effizienz und Leistungsfähigkeit aus jedem Kran zu holen. Durch Sensoren, die perfekt auf den Einsatz in Kränen ausgelegt sind, haben die Hersteller von Kränen somit die Möglichkeit ihren Kran intelligent zu vernetzen und dabei die Leistungsfähigkeit zu steigern. Wie dies gelingt zeigen wir Ihnen in unserem Beispiel.

Variable Abstützpositionen dank Seilzuggeber

Das Arbeitsumfeld auf Baustellen ist oft schwierig und beengt. In vielen Fällen können die Abstützungen von Mobilen Kränen nicht vollständig ausgefahren werden und der Kran ist hierdurch nur eingeschränkt einsetzbar. So kommt es vor, dass der Mobilkran so auf der Baustelle platziert werden muss, dass nur 60% der Abstützbreite ausgefahren werden kann. Ein Kran ohne aktive Abstützüberwachung lässt es in diesem Fall nur zu, dass er mit verengtem Bauraum, z.B. nur mit der halben Abstützlänge auf beiden Seiten abgestützt werden kann. Somit geht ein großer Bereich seines eigentlichen Leistungsspektrums verloren. 

Um genau dieses Leistungsspektrum nicht einzubüßen, ist es notwendig die Position jedes einzelnen Abstützholms zu jeder Zeit genau detektieren zu können. Hier setzt SIKO auf Seilzuggeber mit besonders hoher Robustheit. Durch den Einsatz von Seilzugsensoren in den Abstützholmen kann die Position jedes einzelnen Holms permanent überwacht und an die Maschinensteuerung weitergegeben werden. Mit dieser Information erlaubt es der Maschinensteuerung, dass jeder einzelne Abstützholm des Krans soweit ausgefahren werden kann, wie es die Platzverhältnisse zulassen.

So können die Abstützungen völlig variabel ausgefahren werden, um somit z.B. auf einer Seite des Krans die Stützholme komplett einzufahren und auf der anderen Seite die Holme komplett auszufahren. Aufgrund der halben Abstützbasis kann so im Vergleich ein alter Kran zu einem neuen Kran, mit den Sensoren von SIKO eine deutlich höhere Ausladung in die gewünschte Richtung erzielen, bevor die Lastmomentbegrenzung die Kranbewegung abschaltet.

Für diesen Einsatzfall hat SIKO Hand in Hand mit seinen Kunden in den letzten 30 Jahre seine Seilzugsensoren permanent weiterentwickelt, um den Anforderungen im rauen Einsatz in Mobilkränen gerecht zu werden und ein Plus an Leistung für den Kunden zu erzielen. Des Weiteren können die Sensoren speziell in mobilen Anwendungen durch den robusten Aufbau glänzen. So ist das Federpaket speziell gegen das Eindringen von Schmutz und Wasser geschützt und bietet daher auch bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt stets eine einwandfreie Funktion.

Redundante Längenmesssysteme für optimale Sicherheit

Dabei wurden in den letzten Jahren verstärkt, mit Blick auf die sich ändernden Normen, sichere Seilzuggebersysteme entwickelt. Nicht erst seit dem neuen Draft der EN 13000 ist die Sicherheitsbetrachtung gerade bei Fahrzeugkränen deutlich gestiegen. Die SIKO Seilzuggeber SG32, SG42 und SG62 bieten diese erhöhte Sicherheit durch eine spezielle und vollständig redundante Sensorik, die zur absoluten Erfassung der Position eingesetzt wird. Zwei von sich komplett getrennte Sensorsysteme erfassen die Position absolut und geben diese getrennt als Analogsignale aus. Mit Messlängen zwischen 3 m und 6 m eignen sich diese Sensoren bestens für die genaue Positionserfassung der Abstützungen an Kränen und Arbeitsbühnen sowie zur Positionsbestimmung von Auslegern.  In Kombination mit sicheren Steuerungen ermöglichen es die Seilzuggeber, im Gesamtsystem nach SIL2 PLd zertifiziert zu werden. Mit MTBF Werten von >100 Jahren eigenen sich diese Sensoren optimal für den Einsatz in zertifizierten Gesamtsystemen.

Für den Einsatz von Digitalen Schnittstellen stehen Produkte mit CANopen in einfacher sowie redundanter Ausführung, SAE J1939 oder CANopen Safety Schnittstelle zur Verfügung. So hat der Kunde die Möglichkeit aus einer Vielzahl von Seilzugmechaniken zu wählen. Hierbei stehen im zwischen 1m und 15m Messlänge unterschiedlichste Baugrößen zur Verfügung.  Durch das flexible SIKO Anbausystem können die Seilzuggeber ab Werk mit der gewünschten Feldbusschnittstelle ausgestattet werden.

Exakte Erfassung der Drehkranzposition

Ein weiterer wichtiger Punkt im Gesamtsystem ist das Auslenken des Krans. Die Position des Drehkranzes ist bei der Lastmomentbegrenzung neben der Wahl der richtigen Abstützweite ein wichtiger Faktor, der mit in die Berechnung der Kippkanten eingezogen werden muss. Um die Position des Drehkranzes auch permanent und sicher zu erfassen, ist es wichtig in diesem Bereich einen absoluten Drehgeber einzusetzen. Bei dem speziell für diesen Einsatzfall ausgelegten Drehgeber der Firma SIKO wurde besonders auf die Adaption des Gebers an den Drehkranz geachtet.  So ist die Wellenbelastbarkeit dieser Drehgeber erhöht worden. Des Weiteren werden zum Einsatz an Drehkränzen optional formschlüssige und verfederte Außenzahnräder montiert. Diese dienen dazu, das Umkehrspiel des Drehkranzes zum Außenzahnrad  auszugleichen und somit immer für eine exakte Positionserfassung  zu sorgen.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Umrechnung der absoluten Position des Drehgebers im Verhältnis zur realen Position des Drehkranzes. Da der Drehgeber über ein Außenzahnrad mit dem Drehkranz verbunden wird und hierbei meist ungerade Übersetzungen entstehen, ist die Umrechnung für den Maschinenhersteller in einen 0…360° Wert nicht immer einfach. Denn die Position des Drehkranzes sollte immer in 360° aufgelöst werden können, egal wie oft der Drehkranz in eine Richtung dreht und auch wenn der Drehgeber seinen internen Nullpunkt nach 4096 Umdrehungen überschreitet. Hierfür hat SIKO eine spezielle Software in den neuen Drehgeber WV58MR implementiert, der dem Programmierer der Maschine dieses Problem abnimmt. Diese Software ermöglicht es, die Zähnezahl des Drehkranzes sowie die Zähnezahl des Außenzahnrads im Drehgeber zu parametrieren. Durch dies kann nahezu jede Übersetzung generiert werden. Der Drehgeber gibt somit über die Schnittstelle die exakte Position des Drehkranzes sowie dessen Geschwindigkeit aus und nimmt dem Maschinenhersteller hiermit das umrechnen der Position ab. Diese Lösung sorgt jedoch nicht nur für eine Vereinfachung bei der Implementierung. Durch diese Software ist der Drehgeber einfach in jede Maschine zu implementieren. Egal wie groß der Drehkranz ausfällt, es kann immer das gleiche Gebersystem verwendet werden. Hierdurch reduziert der Maschinenhersteller die Variantenvielfallt, steigert dadurch die Stückzahlen und spart somit bares Geld. Also eine Win-Win Situation in der Entwicklung sowie in der Produktion. 

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Auswahl der richtigen Schnittstelle. Um den Kunden auch in diesem Bereich die volle Flexibilität zu gewährleisten, stehen die Drehkranzgeber mit allen gängigen Schnittstellen zur Verfügung. So kann der Kunde je nach Anwendungsfall zwischen den analogen Ausgangssignalen, CANopen oder SAE J1939 Schnittstelle wählen.  Eine redundante Version der Drehkranzgeber steht mit redundanter CANopen Schnittstelle oder  CANopen Safety zur Verfügung. Durch und durch eine Runde Sache!

Der Sonne entgegen – Aufstellwinkel des Teleskopauslegers erfassen

Ein weiterer wichtiger Faktor um den optimalen Leistungsbereich des Kranes auszuschöpfen bietet ein weiterer Drehgeber des SIKO Sensorsystem für Fahrzeugkräne. Sobald sich der Teleskopausleger dem Himmel entgegen ausrichtet ist es für die Lastmomentbegrenzung unumgänglich den genauen Aufstellwinkel des Auslegers zu erfassen. Auch hierfür wird an den Drehgelenken des Teleskops der redundante Drehgeber WV58MR in Singleturn Ausführung aus dem Hause SIKO verwendet. Äußerst robust und widerstandsfähig gegen Umwelteinflüsse trotz er den härtesten Witterungsbedingungen.  Mit der Schutzart IP67 und einem weiten Temperaturbereich von -40°…+85°C (-40 °F… 185 °F) sowie einem speziellen Schutzlack ist er bestens für den harten Einsatz in Mobilen Maschinen gerüstet. Durch die einfache Adaptierung des Drehgebers kann er den exakten Aufstellwinkel direkt am Ausleger erfassen und über die Schnittstelle weitergeben. 

Auch die Seiltrommel wird beim Auslegersystem nicht außer Acht gelassen. Sogenannte Seilwindengeber sorgen hierbei für Sicherheit und füttern die Steuerung sowie die Sicherheitsanlage der Trommel mit Informationen. Dabei ist der Windengeber direkt mit der Tragseiltrommel formschlüssig gekoppelt und erfasst hierbei die Länge des Tragseils, die Tragseilrichtung sowie dessen Geschwindigkeit.  Durch die intern konfigurierbaren Positions- sowie Geschwindigkeitsgrenzwerte überwacht der Drehgeber die Funktionen der Tragseiltrommel permanent. Wird die Grenzgeschwindigkeit hierbei überschritten oder eine Grenzposition verletzt, so melden es die beiden internen Sensorsysteme automatisch über Emergency Messages via Bussignal an die Steuerung bzw. der Sicherheitsanlage der Tragseiltrommel.

Immer einen sicheren Stand

Um immer einen festen Stand zu gewährleisten ist es wichtig zu wissen, ob neben den bereits angesprochenen Winkeln und Wegen, die Fahrzeugneigung ein Aufnehmen der Last unter den entsprechenden Bedingungen überhaupt zulässt. Um hierbei die Neigung des Fahrzeuges zum Boden einwandfrei zu detektieren, behilft sich SIKO einer einfachen Natureigenschaft: der Erdanziehungskraft.

Der Sensor nutzt die natürliche Erdanziehungskraft, um Positionen mit einer Systemgenauigkeit von +/- 0,1° präzise im Bereich bis zu 360° abzubilden. So erfassen die mikroelektromechanischen Messsysteme (MEMS) innerhalb des Sensors die genaue Ausrichtung des Fahrzeugs zum Boden. Dabei steht Neigungssensor IK360 als Ein-Achs-Variante (0…360°) oder auch als Zwei-Achs-Variante (+/- 80°) zur Verfügung. Der kompakte IK360 zeichnet sich zudem durch eine schnelle, unkomplizierte und fehlerfreie Montage durch Dreipunktmontage aus. Außerdem überzeugt der kleine Neigungssensor durch seine hohe Schutzklasse IP69K. Der vollvergossene Sensor kann somit auch im Unterwagen verbaut werden und trotzt Wasser und Schmutz in jeder Lebenslage.

Leistungssteigerung im System

Durch die oben beschrieben Beispiele wird deutlich, dass Informationen, welche durch intelligente Sensorsysteme bereitstehen, nicht nur die Sicherheit von Fahrzeugkränen steigern, sondern auch ihre Effizienz und Leistungsfähigkeit.

So können die zulässigen Traglasten direkt in der Kransteuerung errechnet und bei Kranbewegungen in Echtzeit permanent aktualisiert werden. Die intelligente und effiziente Verknüpfung dieser Werte hilft bei der Errechnung der Kippkanten, des aktuellen Schwerpunktes des Krans mit Last. Aber nicht nur die Steuerung bzw. die absichernde Lastmomentbegrenzung profitiert hierdurch. Die gesammelten Informationen können dem Kranführer zur Verfügung gestellt und dessen Arbeit in und am Kran deutlich erleichtert werden. Unfälle durch Fehlbedienung können sowohl beim Rüsten als auch beim Heben von Lasten vermieden werden

Durch die neugewonnene Flexibilität, können Disponenten Baustelleneinsätze ihrer Fahrzeuge besser planen und dadurch die Fahrzeuge effizienter einsetzen. So kommt der Nutzen direkt bei den Endanwendern an: Nicht nur durch eine erhöhte Sicherheit, sondern auch durch mehr Tragkraft und einen größeren Arbeitsbereich im Kraneinsatz!