Krane nach den aktuellsten Sicherheitsanforderungen steuern Sensoren für Mobilhydraulik

Auch Krane mit einer Tragfähigkeit von mindestens 1.000 kg oder einem Hubmoment von 40.000 Nm müssen die Anforderungen der EU-Maschinenrichtlinie 2006/42/EG und der harmonisierten technischen Norm DIN EN 12999:2011 erfüllen. Letztere konkretisiert die einschlägigen Anforderungen aus Anhang I der Maschinenrichtlinie. Sie fordert insbesondere die Integration einer Fahrzeugstabilitätskontrolle in die Sicherheitseinrichtungen des Fahrzeugs.

In einem konkreten Kundenprojekt von Gefran sollte das Stabilitätskontrollsystem des Fahrzeugs den Kranbetrieb automatisch einschränken, verzögern oder stoppen, wenn die Kriterien für die Stabilität des Systems nicht vollständig erfüllt sind. Das kann beispielsweise durch mangelnde Verlängerung der Seitenstützen bei kritischer Positionierung des Auslegers oder Überlast der Fall sein. Um Sach- oder Personenschäden zu vermeiden, müssen die Sicherheitseinrichtungen auch nach jahrelangem Betrieb im Freien und unter widrigen Bedingungen mit Staub, Feuchtigkeit und außerplanmäßigen Krafteinwirkungen störungsfrei funktionieren.

Zuverlässige Sensorik sorgt für Sicherheit

Um die Sicherheitsanforderungen zu gewährleisten, wurden unterschiedliche Sensoren in Kombination mit den hydraulischen Komponenten eingesetzt. Für den Lkw-Kran beim betreffenden Kunden basierte das Stabilitätskontrollsystem auf drei Hauptsensoren. Der Seilzugsensor Gefran GSF detektiert die Position der seitlichen Kranstützen und bestimmt wie weit diese ausgefahren sind. Doppel-Achsen-Neigungssensoren vom Typ Gefran GIT ermitteln den Neigungswinkel des Fahrzeuges oder seines Untergrundes mit dem Ziel, automatisch zu beurteilen, ob der Kran möglicherweise so schief steht, dass eine Kippgefahr bestehen könnte. Ein berührungsloser Winkelsensor vom Typ Gefran GRN detektiert schließlich die Position des schwenkbaren Kranauslegers.

Alle drei Sensoren sind mit einer Canopen-Schnittstelle ausgestattet, die direkt an das Motorsteuergerät (ECU) angeschlossen ist, sodass jeder Arbeitsgang überwacht werden kann. Seilzug-, Neigungs- und Winkelsensoren geben Auskunft über die Situation des Krans und ob alle nötigen Eigenschaften zur Sicherstellung der Maschinen- und Bedienersicherheit erfüllt sind. Ist dies der Fall, kann mit dem Kran gearbeitet werden. Die Informationen über das System, also das Zusammenspiel der Position des Auslegers, der seitlichen Stützen und des Kippwinkels der Kranbasis und die Erfüllung aller nötigen Sicherheitsparameter entscheidet über einen einwandfreien Betrieb oder eine automatische Verlangsamung oder Abschaltung bestimmter Funktionen. Diese Einschränkung bleibt bestehen bis Abhilfe geschaffen wurde.

Um zu messen, wie weit ein Kranausleger ausgefahren ist, kommen Seilzug­sensoren wie der potenziometrische Seil­zugaufnehmer Gefran GSF zum Einsatz. Ihn gibt es je nach zu messender Länge für Messbereiche von 1.800 bis 8.300 mm. Seilzugaufnehmer sind zudem an den ausfahrbaren Fahrzeugstützen angebracht. Hier messen sie an jeder Stütze, in welchen Abstand vom Fahrzeug diese bereits ausgefahren ist. Der für die Mobilhydraulik konzipierte Sensor hat eine hohe Leistung, die IP-Schutzart 67, Schock- und Vibrationsfestigkeit und eine hohe elektromagnetische Verträglichkeit. Damit ist er eine robuste und leistungsfähige Lösung für Mobilkrane und andere Hebezeuge. Das beständige Zugseil aus Edelstahl AISI316 mit einem Durchmesser von 0,85 mm verfügt für noch bessere Haltbarkeit zusätzlich über eine Nylonbeschichtung.

Abhängig von den Lkw-Dimensionen, der Nutzlast und den Kundenanforderungen wird der Neigungsalarm normalerweise ausgelöst, wenn der Neigungssensor eine Grenzwertüberschreitung um ±1,2° bis 1,5° erfasst. Die hochpräzisen Neigungssensoren mit einer oder zwei Achsen von Gefran arbeiten auf Basis der MEMS-Technologie. Der für die Mobilhydraulik konzipierte Sensor Gefran GIT verfügt über Analog- und Digitalausgänge und ist schock- und vibrationssicher. Hohe Genauigkeit und einfacher Einbau machen ihn zum Neigungssensor für den Einsatz in Hebezeugen, Erdbewegungsmaschinen und landwirtschaftlichen Maschinen. Sehr wichtig in diesem Zusammenhang ist die Performance des Neigungssensors hinsichtlich der thermischen Drift: Er kann bei Betriebstemperaturen von -40 bis +85 °C eingesetzt werden und erreicht eine Drift von weniger als 0,005° pro °C im Bereich von -10 bis +60°C. Der Winkelsensor Gefran GRN kontrolliert die Position des drehbaren Kranauslegers. So weiß der Bediener jederzeit, auf welcher Position sich die Drehstation befindet. Kritische Positionen, die etwa durch Berührung der Fahrerkabine erreicht werden, sollen so vermieden werden. Da der Winkelsensor auf dem berührungslosen Hall-Effekt basiert, unterliegt er keinem Verschleiß und besitzt eine unbegrenzte mechanische Lebensdauer. Zudem besitzt er die Schutzart IP69K. Winkelsensoren von Gefran verfügen über die E1-Zertifizierung.

Fortschritte im Sicherheitsmanagement

In der Vergangenheit wurde die Sicherheit bei der Kranaufstellung hauptsächlich durch den Betreiber und dessen Sichtprüfungen sichergestellt. Damit kam in erster Linie der Sorgfalt, der Erfahrung und der Fachkompetenz des Bedieners höchste Bedeutung zu. Moderne Sensoren für ein anspruchsvolles Sicherheitsmanagement unterstützen den Bediener heute in seiner Verantwortung. Neben seinen Fähigkeiten ist der Bediener nicht mehr auf sich alleine gestellt und kann in kritischen und schwierigen Situationen auf elektronische Hilfsmittel zurückgreifen, die zum Beispiel einen Fehler vermeiden und die Sicherheit erhöhen. Der Fortschritt bei den MEMS- und CMOS Hybrid-Hall-Technologien hat hier in den vergangenen Jahren bemerkenswerte Entwicklungsschritte ermöglicht.