DE102024106017A1

DE102024106017A1 - Material handling and/or construction machinery, particularly in the form of a crane

Info

Publication number: DE102024106017A1
Application number: DE102024106017.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Veser
Original assignee: Liebherr Werk Biberach GmbH
Current assignee: Liebherr Werk Biberach GmbH
Priority date: 2024-03-01
Filing date: 2024-03-01
Publication date: 2025-09-04
Also published as: WO2025181137A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Materialumschlags- und/oder Baumaschine, insbesondere in Form eines Krans wie Turmdrehkrans oder Teleskopauslegerkrans, mit einem Ausleger, einem am Ausleger aufgehängten Hubmittel sowie einem am Hubmittel befestigten Arbeitswerkzeug, insbesondere Lasthaken, sowie mehreren Stellantrieben zum mehrachsigen Verfahren des Arbeitswerkzeugs, wobei die genannten Stellantriebe zumindest einen Drehwerksantrieb zum Verdrehen des Auslegers um eine aufrechte Drehachse, einen Katz- und/oder Auslegerantrieb zum Verstellen der Ausladung des Hubmittels von der Drehachse und einem Hubwerksantrieb zum Höhenverstellen des Hubmittels aufweisen, sowie einer Steuervorrichtung zum Ansteuern der genannten Stellantriebe, die eine Eingabevorrichtung zum Eingeben von Verfahrbefehlen bezüglich verschiedener Achsen eines Koordinatensystems der Steuerungsvorrichtung aufweist, wobei die Steuervorrichtung verschiedene Koordinatensysteme mit unterschiedlich ausgerichteten Koordinatensystemachsen sowie eine Umschaltvorrichtung zum Umschalten zwischen den genannten Koordinatensystemen aufweist, wobei die Eingabevorrichtung dazu ausgebildet ist, Stellbewegungen parallel zu einer oder um eine jeweilige Koordinatensystemachse der verschiedenen Koordinatensysteme durch Betätigung nur jeweils eines Steuerelements der Eingabevorrichtung zu kontrollieren. The present invention relates to a material handling and/or construction machine, in particular in the form of a crane such as a tower crane or telescopic boom crane, with a boom, a lifting means suspended from the boom and a working tool, in particular a load hook, attached to the lifting means, as well as a plurality of actuators for multi-axis movement of the working tool, wherein said actuators have at least one slewing gear drive for rotating the boom about an upright axis of rotation, a trolley and/or boom drive for adjusting the outreach of the lifting means from the axis of rotation and a hoist drive for adjusting the height of the lifting means, as well as a control device for controlling said actuators, which has an input device for entering movement commands with respect to various axes of a coordinate system of the control device, wherein the control device has various coordinate systems with differently aligned coordinate system axes and a switching device for switching between said coordinate systems, wherein the input device is designed to carry out actuating movements parallel to or about a respective coordinate system axis of the different coordinate systems by operating only one control element of the input device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Materialumschlags- und/oder Baumaschinen, insbesondere in Form eines Krans wie Turmdrehkran oder Teleskopauslegerkran, mit einem Ausleger, einem am Ausleger aufgehängten Hubmittel sowie einem am Hubmittel befestigten Arbeitswerkzeug, insbesondere Lasthaken, sowie mehreren Stellantrieben zum mehrachsigen Verfahren des Arbeitswerkzeugs, wobei die genannten Stellantriebe zumindest einen Drehwerksantrieb zum Verdrehen des Auslegers um eine aufrechte Drehachse, einen Katz- und/oder Auslegerantrieb zum Verstellen der Ausladung des Hubmittels von der Drehachse und einen Hubwerksantrieb zum Höhenverstellen des Hubmittels aufweisen, sowie einer Steuervorrichtung zum Ansteuern der genannten Stellantriebe, die eine Eingabevorrichtung zum Eingeben von Verfahrbefehlen bezüglich verschiedener Achsen eines Koordinatensystems der Steuerungsvorrichtung aufweist.The present invention relates to material handling and/or construction machines, in particular in the form of a crane such as a tower crane or telescopic boom crane, with a boom, a lifting means suspended from the boom and a working tool, in particular a load hook, fastened to the lifting means, as well as a plurality of actuators for multi-axis movement of the working tool, wherein said actuators have at least one slewing gear drive for rotating the boom about an upright axis of rotation, a trolley and/or boom drive for adjusting the outreach of the lifting means from the axis of rotation and a hoist drive for adjusting the height of the lifting means, as well as a control device for controlling said actuators, which has an input device for entering movement commands with respect to various axes of a coordinate system of the control device.

Bei Kranen wie beispielsweise Turmdrehkranen oder Teleskopauslegerkranen müssen verschiedene Stellantriebe gleichzeitig betätigt werden, wenn die gewünschte Verfahrbewegung des Lasthakens nicht mit einer der Bewegungs- bzw. Stellantriebsachsen des Krans zusammenfällt. Betrachtet man beispielsweise einen Turmdrehkran, ist es relativ einfach, eine am Lasthaken hängende Last entlang einer Horizontalen zu verfahren, die durch die Turmdrehachse geht, da in diesem Fall der gewünschte Verfahrweg mit der Stellantriebsachse des Katzfahrantriebs zusammenfällt bzw. dazu parallel ist, sodass der Kranführer lediglich den Katzfahrantrieb betätigen und hierfür die Steuerbefehle durch Betätigen des entsprechenden Steuer- bzw. Eingabeelements einzugeben braucht. Ein solches Steuer- bzw. Eingabeelement kann beispielsweise ein Joystick sein, der nach vorne oder hinten verkippt werden kann, um die Laufkatze entlang des Auslegers weiter nach außen oder weiter nach innen zu verfahren. Je nach Eingabevorrichtung können anstelle eines Joysticks auch andere Steuerelemente zum Eingeben entsprechender Verfahrbefehle vorgesehen sein, beispielsweise Schiebeschalter, Touchscreen-Elemente, die beispielsweise auf dem Touchscreen nach Art eines Reglers in einer vorgegebenen Richtung verschiebbar sind, oder ein Druck- bzw. Krafttaster, die ähnlich einem Joystick oder einem Schiebeschalter von Hand in eine vorbestimmte Richtung gedrückt bzw. geschoben oder gezogen werden, sich dabei selbst jedoch nicht bewegen, sondern nur die Betätigungskraft und deren Richtung erfassen. Andere Steuer- bzw. Eingabeelemente wie beispielsweise drehbare Kugeln oder drehbare Räder, Kippschalter oder ähnliches sind möglich.In cranes such as tower cranes or telescopic boom cranes, various actuators must be operated simultaneously if the desired travel movement of the load hook does not coincide with one of the crane's movement or actuator axes. Considering a tower crane, for example, it is relatively easy to move a load suspended from the load hook along a horizontal line that passes through the tower's rotation axis, since in this case the desired travel path coincides with or is parallel to the actuator axis of the trolley travel drive. The crane operator therefore only needs to operate the trolley travel drive and enter the control commands by operating the corresponding control or input element. Such a control or input element could, for example, be a joystick that can be tilted forwards or backwards to move the trolley further outwards or further inwards along the boom. Depending on the input device, other control elements can be used instead of a joystick to input corresponding movement commands, such as slide switches, touchscreen elements that can be moved in a specified direction on the touchscreen like a controller, or a push or force switch that, similar to a joystick or slide switch, can be manually pressed, pushed, or pulled in a predetermined direction. However, they do not move themselves, but only detect the actuation force and its direction. Other control or input elements such as rotating balls or rotating wheels, toggle switches, or similar are possible.

Komplexer wird die Steuerungsaufgabe jedoch bereits dann, wenn der genannte Verfahrweg entlang einer Horizontalen durch die Drehwerksachse nicht mit einem Turmdrehkran mit verfahrbarer Laufkatze, sondern mit einem Teleskopauslegerkran ausgeführt werden soll, da die Ausladung des Lasthakens, das heißt dessen Abstand von der aufrechten Drehwerksachse, üblicherweise nur durch Auf- bzw. Niederwippen des Auslegers und/oder Ein- oder Austeleskopieren des Auslegers verändert werden kann, sodass der Lasthaken seine Höhe ändert, wenn nur der Wippantrieb zum Verwippen des Auslegers oder nur der Teleskopierantrieb zum Teleskopieren des Auslegers betätigt wird. Um horizontal zu verfahren, muss ein zweiter Antrieb zeitgleich betätigt werden, was beispielsweise der Hubwerksantrieb zum Einholen oder Nachlassen des Hubseils sein kann, wobei ggf. aber auch Wippantrieb und Telekopierantrieb aufeinander abgestimmt betätigt werden können.However, the control task becomes more complex if the aforementioned travel path along a horizontal line through the slewing gear axis is to be carried out not with a tower crane with a traveling trolley, but with a telescopic jib crane. This is because the outreach of the load hook, i.e., its distance from the upright slewing gear axis, can usually only be changed by luffing the boom up or down and/or telescoping the boom in or out. Therefore, the load hook changes its height when only the luffing drive for luffing the boom or only the telescoping drive for telescoping the boom is operated. To travel horizontally, a second drive must be operated simultaneously. This could, for example, be the hoist drive for retracting or releasing the hoist rope. However, if necessary, the luffing drive and telescoping drive can also be operated in concert with one another.

Eine überlagerte Betätigung mehrerer Stellantriebe ist sowohl bei Turmdrehkranen als auch bei Teleskopauslegerkranen, aber beispielsweise auch bei Seilbaggern erforderlich, wenn der Lasthaken bzw. die Seilbaggerschaufel entlang einer Horizontalen verfahren werden soll, die nicht durch die Drehwerksachse geht, sondern beispielsweise schräg am Unterwagen bzw. der Stützbasis vorbeiläuft. Beim Turmdrehkran müssen hierfür der Laufkatzenantrieb und der Drehwerksantrieb zeitparallel zueinander und hinsichtlich der Verfahrgeschwindigkeit aufeinander abgestimmt betätigt werden, wofür beispielsweise ein Joystick für das Verfahren der Laufkatze nach vorne oder hinten verkippt und ein zweiter Joystick für das Drehwerk nach rechts oder links verkippt werden müssen, wobei auch hier andere Steuer- bzw. Eingabeelemente wie zuvor genannt Verwendung finden können.The superimposed operation of multiple actuators is required for tower cranes, telescopic boom cranes, and, for example, for duty cycle cranes if the load hook or duty cycle crane bucket is to be moved along a horizontal axis that does not pass through the slewing gear axis, but rather runs diagonally past the undercarriage or support base, for example. In a tower crane, the trolley drive and the slewing gear drive must be operated in parallel and coordinated with each other in terms of travel speed. For this purpose, for example, one joystick must be tilted forward or backward for moving the trolley, and a second joystick must be tilted right or left for the slewing gear. Other control or input elements, as previously mentioned, can also be used here.

Solche überlagerten Bewegungen sind selbst für erfahrene Kranführer nur mit hoher Konzentration auszuführen und für weniger erfahrene Kranführer oder gar Hilfskräfte schwierig oder kaum zu steuern, da die Eingabemittel der Eingabevorrichtung wie beispielsweise zwei Joysticks oder zwei Schiebeschalter beidhändig zu bedienen sind und zwar aufeinander abgestimmt, um die mehreren Stellantriebe im Zusammenspiel miteinander so zu betätigen, dass der gewünschte Verfahrweg erzielt wird.Such superimposed movements can only be carried out with a high level of concentration, even for experienced crane operators, and are difficult or almost impossible to control for less experienced crane operators or even assistants, since the input devices of the input device, such as two joysticks or two slide switches, must be operated with both hands and are coordinated with one another in order to operate the multiple actuators in interaction with one another in such a way that the desired travel path is achieved.

Solche Verfahrwege, die überlagerte Stellantriebsbewegungen erfordern, haben zwar oft einen einfachen Verlauf in Form einer Geraden oder eines Kreisbogens und sind insofern häufig auszuführen, sind jedoch trotzdem vom Kranführer schwer zu kontrollieren, da die Achse der gewünschten Verfahrbewegung selten mit einer Stellantriebsachse des Krans zusammenfällt.Although such travel paths, which require superimposed actuator movements, often have a simple course in the form of a straight line or a circular arc and are therefore frequently executed, they are nevertheless difficult for the crane operator to control because the axis of the desired travel movement rarely coincides with an actuator axis of the crane.

Beispielsweise sind oft gerade, horizontale Verfahrbewegungen entlang einer Fassade oder einer Bauwerkskontur auszuführen, beispielsweise um einen Betonkübel entlang einer Schalung zu verfahren. In ähnlicher Weise sind auch oft lineare Verfahrbewegungen entlang einer schiefen Ebene, beispielsweise entlang einem Dachstuhl bzw. einer geneigten Dachfläche auszuführen. Kreisbahnbewegungen werden beispielsweise bei dem Bauen von Silos benötigt, was an sich einfach auszuführen wäre, wenn der Kran im Zentrum des Silos stehen und somit die Drehwerksachse zum Verdrehen des Auslegers mit der Symmetrieachse des Silos zusammenfallen würde, da dann die Kreisbahnbewegungen alleine durch Betätigen des Drehwerksantriebs gefahren werden könnten. In der Praxis steht der Kran jedoch oft außerhalb des Silos, sodass die auszuführende Kreisbahnbewegung nicht mehr konzentrisch zur aufrechten Drehwerksachse des Krans, sondern dazu versetzt ist, was wiederum das komplexe überlagerte Betätigen mehrerer Stellantriebe erfordert.For example, straight, horizontal movements often have to be carried out along a facade or a building contour, for example to move a concrete bucket along a formwork. Similarly, linear movements often have to be carried out along an inclined plane, for example along a roof truss or a sloped roof surface. Circular movements are required, for example, in the construction of silos, which would in principle be easy to carry out if the crane were located in the center of the silo and thus the slewing axis for rotating the boom would coincide with the silo's axis of symmetry, since the circular movements could then be carried out simply by operating the slewing drive. In practice, however, the crane is often located outside the silo, so that the circular movement to be performed is no longer concentric with the upright slewing axis of the crane, but offset from it, which in turn requires the complex superimposed operation of several actuators.

Um dem Kranführer das Verfahren des Kranhakens entlang einer Geraden zu vereinfachen, die nicht durch die Drehwerksachse geht, wurde bereits vorgeschlagen, eine mobile Fernsteuerung zu verwenden, die der Kranführer mit sich herumtragen kann, wobei das Koordinatensystem, in dem die Joysticks der Fernbedienung arbeiten, immer an der Position und Ausrichtung der Fernsteuerung ausgerichtet ist, das heißt das Koordinatensystem, in dem die Joysticks bzw. Steuerelemente arbeiten, hängt von der Standposition bzw. „Blickrichtung“ des Kranführers ab, vgl. J. Fottner et al., „Entwicklung eines intuitiven Steuerungskonzepts für Lasthebemaschinen“, Forschungsbericht der TU München, Lehrstuhl für Fördertechnik - Materialfluss - Logistik, ISBN: 978-3-948514-04-4, 2020 . Bei der darin vorgeschlagenen Fernsteuerung ist es insbesondere so, dass der Joystick für Verfahrbewegungen in der horizontalen Ebene bei Nachvornekippen immer eine Lasthakenbewegung erzeugt, die in Blickrichtung des Kranführers geht bzw. von der Fernsteuerung - entsprechend deren Ausrichtung - gerade nach vorne weggeht. Da von Kranführern getragene Fernsteuerungen üblicherweise ständig leicht in Bewegung sind, weil der Kranführer nicht gänzlich stillstehen kann bzw. hin- und herläuft, ist bei der genannten Fernsteuerung vorgesehen, dass das Koordinatensystem jeweils eingefroren wird, sobald eine Kranbewegung begonnen wird bzw. ein Joystick der Fernbedienung einen Verfahrbefehl gibt. Solange der Joystick zum Befehlen einer Verfahrbewegung ausgelenkt ist, bleibt auch das Koordinatensystem eingefroren, welches zu Beginn der befohlenen Kranbewegung gegolten hat.In order to make it easier for the crane operator to move the crane hook along a straight line that does not pass through the slewing gear axis, it has already been proposed to use a mobile remote control that the crane operator can carry around with him. The coordinate system in which the remote control joysticks operate is always aligned with the position and orientation of the remote control, i.e. the coordinate system in which the joysticks or control elements operate depends on the standing position or "line of sight" of the crane operator, cf. J. Fottner et al., "Development of an intuitive control concept for load lifting machines", research report of the Technical University of Munich, Chair of Materials Handling - Material Flow - Logistics, ISBN: 978-3-948514-04-4, 2020 . In the remote control proposed therein, it is particularly the case that for travel movements in the horizontal plane, when the crane tilts forward, the joystick always generates a load hook movement in the direction of view of the crane operator or, depending on the remote control's orientation, straight forward. Since remote controls carried by crane operators are usually constantly in slight motion because the crane operator cannot stand completely still and is walking back and forth, the remote control in question is designed so that the coordinate system is frozen as soon as a crane movement is started or a joystick on the remote control gives a travel command. As long as the joystick is deflected to command a travel movement, the coordinate system that applied at the start of the commanded crane movement also remains frozen.

Auch wenn eine solche Fernbedienung eine Erleichterung bringt, bleibt es schwierig, den Kranhaken bzw. eine daran hängende Last tatsächlich exakt parallel beispielsweis zu einer Hausfassade zu verfahren, da der Kranführer es kaum schafft, die mobile Fernsteuerung tatsächlich exakt parallel zu Bauwerksfassade auszurichten. Ein beim Einleiten der Kranbewegung bestehender Fluchtungsfehler zwischen der Ausrichtung der Fernsteuerung und der Bauwerksfassade bleibt erhalten bzw. „eingefroren“, sodass der Kranführer wiederum eine überlagerte Verfahrbewegung durch Betätigen zweier Steuerelemente gleichzeitig aufeinander abgestimmt kontrollieren muss. Bei den zuvor genannten linearen Verfahrbewegungen entlang einer schrägen Ebene wie beispielsweise einer Dachfläche oder einer Verfahrbewegung entlang einer Kreiskontur wie zuvor beschrieben, kann die genannte Fernbedienung noch schwieriger in die benötigte Ausrichtung gebracht werden und die Steueraufgabe daher kaum vereinfachen.Even if such a remote control makes things easier, it remains difficult to actually move the crane hook or a load hanging from it exactly parallel to, for example, a house facade, because the crane operator can hardly manage to align the mobile remote control exactly parallel to the building facade. Any misalignment between the orientation of the remote control and the building facade that exists when initiating the crane movement remains or "frozen", meaning that the crane operator must again control a superimposed movement by simultaneously operating two coordinated control elements. In the case of the aforementioned linear movements along an inclined plane such as a roof surface or a movement along a circular contour as described above, the remote control can be even more difficult to align into the required position and therefore hardly simplifies the control task.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Materialumschlags- und/oder Baumaschine der genannten Art zu schaffen, die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und letzteren in vorteilhafter Weise weiterbildet. Insbesondere soll das Kontrollieren von an sich einachsigen Verfahrbewegungen entlang einer oder um eine Achse, die trotz ihrer Einachsigkeit das überlagerte Betätigen mehrerer Stellantriebe gleichzeitig erfordern, für den Kranführer vereinfacht werden.The present invention is therefore based on the object of creating an improved material handling and/or construction machine of the aforementioned type that avoids the disadvantages of the prior art and advantageously develops them further. In particular, the control of essentially single-axis travel movements along or around an axis, which, despite their single-axis nature, require the simultaneous operation of several actuators, is to be simplified for the crane operator.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch eine Materialumschlags- und/oder Baumaschine gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, the stated object is achieved by a material handling and/or construction machine according to claim 1. Preferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Es wird also ein Assistenzsystem vorgeschlagen, das dem Maschinenführer verschiedene Koordinatensysteme mit verschieden angeordneten, insbesondere zueinander verschobenen und/oder verkippten und/oder verschieden orientierten, Koordinatensystem-Achsen anbietet, zwischen denen gewählt werden kann, um für die jeweilige Arbeitsaufgabe das am besten passende Koordinatensystem verwenden zu können. Verfahrbewegungen parallel zu einer oder um eine Koordinatensystemachse eines jeweils gewählten Koordinatensystems können durch Betätigen nur eines Meisterschalters bzw. Steuerelements der Eingabevorrichtung kontrolliert werden, sodass durch Umschalten zwischen den verschiedenen Koordinatensystemen gerade Verfahrbewegungen in verschiedenen Richtungen und/oder Kreisbahnbewegungen um verschieden orientierte Achsen einfach durch Bedienen bzw. Betätigen nur eines Schalters bzw. Steuerelements der Eingabevorrichtung kontrolliert werden können, auch wenn für die jeweilige gerade Verfahrbewegung oder Kreisbahnbewegung mehrere Stellantriebe überlagert und aufeinander abgestimmt arbeiten müssen. Trotz überlagerter Stellantriebsbewegungen kann die Stellbewegung einfach durch nur ein Steuer- oder Eingabeelement bzw. eine nur einachsige Joystick-Bewegung kontrolliert werden, wenn das gewählte Koordinatensystem eine „passende“ Achse besitzt. Durch Umschalten zwischen den Koordinatensystemen werden einem jeweiligen Steuerelement von der Steuervorrichtung verschiedenen Bewegungsrichtungen zum Kontrollieren zugeordnet. Die Steuervorrichtung setzt in Abhängigkeit des gewählten Koordinatensystems die Betätigung des jeweiligen Meisterschalters bzw. Steuerelements in ggf. mehrere Stellsignale zum Ansteuern mehrerer Stellantriebe um.An assistance system is therefore proposed that offers the machine operator various coordinate systems with differently arranged, in particular mutually offset and/or tilted and/or differently oriented, coordinate system axes, from which they can choose in order to use the most suitable coordinate system for the respective work task. Movements parallel to or around a coordinate system axis of a selected coordinate system can be controlled by operating only one master switch or control element of the input device, so that by switching between the various coordinate systems, straight movements in different directions and/or circular movements around differently oriented axes can be controlled simply by operating or operating only one switch or control element of the input device, even if several actuators are required for the respective straight movement or circular movement. must be superimposed and work in coordination with one another. Despite superimposed actuator movements, the actuating movement can be easily controlled by a single control or input element, or a single-axis joystick movement, if the selected coordinate system has a "suitable" axis. By switching between the coordinate systems, the control device assigns different movement directions to each control element for control. Depending on the selected coordinate system, the control device converts the actuation of the respective master switch or control element into, if necessary, multiple actuating signals for controlling multiple actuators.

Erfindungsgemäß besitzt die Steuervorrichtung verschiedene Koordinatensysteme mit unterschiedlich angeordneten Koordinatensystemachsen sowie eine Umschaltvorrichtung zum Umschalten zwischen den Koordinatensystemen, wobei die Eingabevorrichtung dazu ausgebildet ist, Stellbewegungen parallel zu einer oder um eine jeweilige Koordinatensystemachse der verschiedenen Koordinatensysteme durch Betätigung nur jeweils eines Steuerelements der Eingabevorrichtung zu kontrollieren. Dies erleichtert es weniger routinierten Maschinenführern beträchtlich, überlagerte Stellbewegungen des Werkzeugs der Materialumschlags- und/oder Baumaschine, insbesondere Krans, die das gleichzeitige Arbeiten mehrerer Stellantriebe des Krans erfordern, präzise und kontrolliert zu steuern, da keine mehreren Steuerelemente wie Joysticks oder Schiebeschalter gleichzeitig und aufeinander abgestimmt händisch zu bedienen sind.According to the invention, the control device has various coordinate systems with differently arranged coordinate system axes and a switching device for switching between the coordinate systems. The input device is designed to control actuating movements parallel to or around a respective coordinate system axis of the various coordinate systems by actuating only one control element of the input device. This makes it considerably easier for less experienced machine operators to precisely and controlledly control superimposed actuating movements of the tool of the material handling and/or construction machine, in particular a crane, which require the simultaneous operation of several actuators of the crane, since multiple control elements such as joysticks or slide switches do not have to be operated manually simultaneously and in a coordinated manner.

Um eine größere Bandbreite verschiedener Verfahrbewegungen einfach steuern zu können, kann die Steuervorrichtung in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung verschiedene Typen von Koordinatensystemen bereithalten, wobei diese verschiedenen Arten von Koordinatensystemen insbesondere zumindest ein kartesisches Koordinatensystem und zumindest ein zylindrisches Koordinatensystem umfassen können. Gegebenenfalls kann auch alternativ oder zusätzlich zu einem zylindrischen Koordinatensystem ein Polarkoordinatensystem bereitgehalten werden, insbesondere um kreisbogenförmige Werkzeugbewegungen in einer Ebene parallel zum Boden bzw. parallel zur Aufstandsfläche der Maschine ausführen zu können. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuervorrichtung auch zumindest ein affines Koordinatensystem mit zueinander nicht rechtwinklig stehenden Systemachsen bereithalten, um Stellbewegungen an Konturen anpassen zu können, die nicht rechtwinklig zueinander geneigt sind, beispielsweise spitz- oder stumpfwinklig zueinander stehende Fassadenteile.In order to be able to easily control a wider range of different travel movements, the control device can, in an advantageous development of the invention, provide different types of coordinate systems, wherein these different types of coordinate systems can in particular comprise at least one Cartesian coordinate system and at least one cylindrical coordinate system. If necessary, a polar coordinate system can also be provided alternatively or in addition to a cylindrical coordinate system, in particular in order to be able to execute circular tool movements in a plane parallel to the ground or parallel to the contact surface of the machine. Alternatively or additionally, the control device can also provide at least one affine coordinate system with system axes that are not at right angles to one another in order to be able to adapt positioning movements to contours that are not inclined at right angles to one another, for example facade parts that are at an acute or obtuse angle to one another.

Das genannte kartesische Koordinatensystem bzw. mehrere kartesische Koordinatensysteme zwischen denen umgeschaltet werden kann, ermöglicht/ermöglichen es, gerade Verfahrbewegungen in verschiedenen Richtungen einfach kontrollieren zu können, auch wenn sie die überlagerte Betätigung verschiedener Stellantriebe der Materialumschlags- und/oder Baumaschine erfordern, da durch geschickte Wahl des jeweiligen Koordinatensystems die Verfahrwegsachse mit einer Koordinatensystemachse zusammenfällt und somit nur ein Meisterschalter bzw. Steuerelement zu kontrollieren ist.The aforementioned Cartesian coordinate system or several Cartesian coordinate systems between which it is possible to switch, enable/enable straight travel movements in different directions to be easily controlled, even if they require the superimposed operation of different actuators of the material handling and/or construction machine, since through clever selection of the respective coordinate system the travel axis coincides with a coordinate system axis and thus only one master switch or control element needs to be controlled.

Für kreisbogenförmige Verfahrbewegungen, wie sie beispielsweise beim Errichten von zylindrischen Bauwerken wie Silos oder der Bearbeitung kreisförmiger Gründungen wie Turmfundamenten auszuführen sind, ist das genannte zylindrische Koordinatensystem oder ggf. auch ein polares Koordinatensystem vorteilhaft, da hier einem Steuerelement bzw. Meisterschalter der Eingabevorrichtung die Steuerung des radialen Verfahrens zugeordnet und einem anderen Steuerelement bzw. Meisterschalter das Verfahren auf dem Kreisbogen bzw. in Umfangsrichtung zugeordnet sein kann, sodass eine einfache Steuerung von Kreisbahnbewegungen unterschiedlichen Durchmessers möglich ist.For circular arc-shaped travel movements, such as those to be carried out when erecting cylindrical structures such as silos or when working on circular foundations such as tower foundations, the aforementioned cylindrical coordinate system or, if necessary, a polar coordinate system is advantageous, since here the control of the radial travel can be assigned to a control element or master switch of the input device and the travel on the circular arc or in the circumferential direction can be assigned to another control element or master switch, so that simple control of circular path movements of different diameters is possible.

Vorzugsweise können die verschiedenen Koordinatensysteme jeweils ein Achse aufweisen, die sich parallel zu einer Hauptachse der Stellantriebsbewegungen der Materialumschlags- bzw. Baumaschine erstreckt, insbesondere parallel zur Hub- bzw. Höhenbewegungsachse des Hubmittels und/oder parallel zur Drehachse des Auslegers. Steht die Materialumschlags- bzw. Baumaschine auf einer horizontalen Aufstandsfläche können die Koordinatensysteme vorteilhafterweise eine vertikale Achse aufweisen.Preferably, the various coordinate systems can each have an axis that extends parallel to a main axis of the actuator movements of the material handling or construction machine, in particular parallel to the lifting or vertical movement axis of the lifting means and/or parallel to the rotation axis of the boom. If the material handling or construction machine is on a horizontal support surface, the coordinate systems can advantageously have a vertical axis.

Sollen indes geneigte Ebenen, bspw. schräge Dachflächen bearbeitet werden, kann es vorteilhaft sein, ein Koordinatensystem mit einer dazu senkrechten Achse bzw. mit zwei Achsen, die eine zur geneigten Bearbeitungsebene parallele Ebene aufspannen. Bspw. kann ein kartesisches Koordinatensystem Verwendung finden, das eine gegenüber der Aufstandsfläche des Krans bzw. der Maschine verkippte x-y-Ebene bzw. eine gegenüber der Vertikalen geneigte z-Achse besitzt.However, if inclined surfaces, such as sloping roof surfaces, are to be machined, it may be advantageous to use a coordinate system with a perpendicular axis or with two axes that span a plane parallel to the inclined machining plane. For example, a Cartesian coordinate system can be used, which has an x-y plane tilted relative to the crane or machine's support surface or a z-axis inclined relative to the vertical.

Die Eingabevorrichtung zum Eingeben der jeweiligen Steuerbefehle für eine gewünschte Verfahrbewegung kann grundsätzlich für verschiedene Koordinatensysteme verschiedene Steuerelemente bzw. Meisterschalter aufweisen. Beispielsweise kann ein erster Satz von Steuerelementen für die Verwendung von kartesischen Koordinatensystem und ein weiterer Satz von Steuerelementen für die Verwendung von zylindrischen Koordinatensystemen vorgesehen sein, wobei es grundsätzlich auch möglich wäre, verschiedene Sätze von Steuerelementen zu haben, die für verschiedene Koordinatensysteme gleichen Typs, beispielsweise zwei verschieden angeordnete kartesische Koordinatensysteme verwendet werden. Je nach Umschalten bzw. Auswählen eines Koordinatensystems wird ein zugehöriger Satz von Steuerelementen der Eingabevorrichtung ausgewählt bzw. scharfgestellt oder aktiviert, wobei beispielsweise ein erstes Paar von Joysticks zum Steuern der Stellantriebe unter einem kartesischen Koordinatensystem und ein zweites Paar von Joysticks zum Steuern der Stellantriebe unter einem zylindrischen Koordinatensystem vorgesehen sein können.The input device for entering the respective control commands for a desired travel movement can, in principle, have different control elements or master switches for different coordinate systems. For example, a first set of control elements can be used for the use of a Cartesian coordinate system and a further set of control elements can be used for the use of a cylindrical coordinate system. It would also be possible, in principle, to have different sets of control elements used for different coordinate systems of the same type, for example, two differently arranged Cartesian coordinate systems. Depending on the switching or selection of a coordinate system, an associated set of control elements of the input device is selected, focused, or activated. For example, a first pair of joysticks can be provided for controlling the actuators under a Cartesian coordinate system and a second pair of joysticks can be provided for controlling the actuators under a cylindrical coordinate system.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können aber auch die gleichen bzw. dieselben Steuerelemente zum Betätigen der Stellantriebe unter verschiedenen Koordinatensystemen Verwendung finden und benutzt werden. Durch das Umschalten zwischen den verschiedenen Koordinatensystemen erhalten die jeweiligen Stellelemente durch die Steuervorrichtung jeweils unterschiedliche Bewegungsachsen bzw. Steuerbefehlsachsen zugeordnet. Insbesondere kann durch das Umschalten zwischen verschiedenen Koordinatensystemen einem jeweiligen Steuerelement, beispielsweise in Form eines Joysticks, unterschiedliche Koordinatenachsen zugeordnet werden, entlang derer dann eine Stellbewegung veranlasst und kontrolliert wird, wenn das jeweilige Steuerelement betätigt wird.In an advantageous development of the invention, however, the same control elements can also be used to actuate the actuators under different coordinate systems. By switching between the different coordinate systems, the control device assigns different movement axes or control command axes to the respective actuating elements. In particular, by switching between different coordinate systems, a respective control element, for example in the form of a joystick, can be assigned different coordinate axes, along which an actuating movement is then initiated and controlled when the respective control element is actuated.

Beispielsweise kann ein Joystick dazu konfiguriert sein, Stellbewegungen des Werkzeugs entlang der x-Achse eines kartesischen Koordinatensystems zu veranlassen und zu steuern. Wird von einem ersten kartesischen Koordinatensystem auf ein zweites kartesisches Koordinatensystem umgestellt, deren x-Achsen zueinander um einen vorbestimmten Winkel gegeneinander verdreht sind, kann der genannte Joystick - bzw. ein anders ausgebildetes Steuerelement - je nach Wahl des ersten oder des zweites kartesischen Koordinatensystems Stellbewegungen kontrollieren, die zueinander um den genannten Winkel geneigt bzw. gespreizt sind.For example, a joystick can be configured to initiate and control positioning movements of the tool along the x-axis of a Cartesian coordinate system. When switching from a first Cartesian coordinate system to a second Cartesian coordinate system, whose x-axes are rotated relative to each other by a predetermined angle, the joystick—or a differently designed control element—can, depending on the selection of the first or second Cartesian coordinate system, control positioning movements that are inclined or spread apart from each other by the specified angle.

Alternativ oder zusätzlich kann der genannte Joystick, der wie gesagt auch in Form eines anderen Steuerelements ausgebildet sein kann, bei Ausfall eines zylindrischen Koordinatensystems beispielsweise dessen radiale Achse bedienen und steuern, sodass sich die Funktion des Joysticks durch Umschalten zwischen kartesischen und zylindrischen Koordinatensystemen dahingehend ändert, dass der Joystick bzw. das Steuerelement einmal zur x-Achsenkontrolle und einmal zur Radiuskontrolle dient.Alternatively or additionally, the joystick mentioned, which as mentioned can also be designed in the form of another control element, can, for example, operate and control the radial axis of a cylindrical coordinate system if it fails, so that the function of the joystick changes by switching between Cartesian and cylindrical coordinate systems in such a way that the joystick or the control element serves once for x-axis control and once for radius control.

Da das Steuerelement, im Falle eines Joysticks bei gleicher Bewegungsrichtung des Joystikcks, je nach gewähltem Koordinatensystem Stellbewegungen in unterschiedliche Richtungen veranlassen und kontrollieren kann, werden vorteilhafterweise die von dem Steuerelement erzeugten Steuersignale von der Steuervorrichtung in Abhängigkeit des jeweils aktivierten Koordinatensystems in Stellbefehle für die jeweiligen Stellantriebe umgerechnet. Beispielsweise kann beim Umschalten zwischen zwei kartesischen Koordinatensystemen, deren x-Achsen zueinander um einen vorbestimmten Winkel gespreizt sind, über Kosinus- und Sinusfunktionen skalierte Stellbefehle in Abhängigkeit des Verdrehungswinkels der Koordinatensysteme generiert werden, um dann die benötigten Stellantriebe überlagert und aufeinander abgestimmt anzusteuern, obwohl nur ein und dasselbe Steuerelement beispielsweise in Form eines Joysticks betätigt wurde.Since the control element, in the case of a joystick, can initiate and control actuating movements in different directions depending on the selected coordinate system while maintaining the same direction of movement, the control signals generated by the control element are advantageously converted by the control device into actuating commands for the respective actuators depending on the respectively activated coordinate system. For example, when switching between two Cartesian coordinate systems whose x-axes are spread apart by a predetermined angle, scaled actuating commands can be generated using cosine and sine functions depending on the angle of rotation of the coordinate systems. This allows the required actuators to be controlled in a superimposed and coordinated manner, even if only one and the same control element, for example, in the form of a joystick, was operated.

Das Umschalten zwischen den verschiedenen Koordinatensystemen kann manuell erfolgen. Beispielsweise kann die Eingabevorrichtung der Steuervorrichtung eine Umschalttaste bzw. ein Umschaltelement zum Umschalten zwischen den Koordinatensystemen aufweisen, wobei beispielsweise einem Maschinenführer auf einem Display verschiedene Koordinatensysteme angezeigt und zur Auswahl angeboten werden können, sodass der Maschinenführer dann durch Antippen das jeweils am besten geeignete Koordinatensystem auswählen kann.Switching between the different coordinate systems can be done manually. For example, the input device of the control device can have a shift key or a shift element for switching between the coordinate systems. For example, various coordinate systems can be displayed on a screen and offered to a machine operator for selection, allowing the machine operator to select the most suitable coordinate system by tapping.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können die verschiedenen Koordinatensysteme auf dem genannten Display zusammen mit einer Umgebungsdarstellung der Materialumschlags- und/oder Baumaschine angezeigt werden, um die Auswahl zu erleichtern. Beispielsweise können auf dem Bildschirm zwei zu bearbeitende Gebäudeteile dargestellt und diesen beiden Gebäudeteilen zugeordnet und auf dem Bildschirm überlagert zwei Koordinatensysteme dargestellt werden, sodass der Maschinenführer, wenn er vom Bearbeiten des einen Gebäudeteils zum Bearbeiten des anderen Gebäudeteils wechselt, durch Antippen des neu zu bearbeitenden Gebäudeteils bzw. des dort überlagert angezeigten Koordinatensystems letzteres auswählen kann.In an advantageous development of the invention, the various coordinate systems can be displayed on the aforementioned display together with a representation of the surroundings of the material handling and/or construction machine to facilitate selection. For example, two building sections to be processed can be displayed on the screen and assigned to these two building sections. Two coordinate systems can be displayed superimposed on the screen, so that the machine operator, when switching from processing one building section to the other, can select the latter by tapping the new building section to be processed or the coordinate system displayed superimposed there.

Alternativ oder zusätzlich kann auch eine halbautomatische oder vollautomatische Umschaltvorrichtung zum Umschalten zwischen den Koordinatensystemen vorgesehen sein, wobei zum halbautomatischen Umschalten dem Maschinenführer eine von der Umschaltvorrichtung für sinnvoll gehaltene Umschaltoption bzw. das neue Koordinatensystem angezeigt und durch Bestätigen dann ausgewählt werden kann, während beim vollautomatischen Umschalten eine solche zusätzliche Bestätigung des Maschinenführers entbehrlich sein kann.Alternatively or additionally, a semi-automatic or fully automatic switching device can be provided for switching between the coordinate systems, whereby for semi-automatic switching, a switching option considered appropriate by the switching device or the new coordinate system can be displayed to the machine operator and then selected by confirmation, whereas for fully automatic switching, such additional confirmation by the machine operator can be dispensed with.

Beispielsweise kann die Umschaltvorrichtung dazu ausgebildet sein, zwischen den Koordinatensystemen in Abhängigkeit des jeweils aktuellen Arbeitsbereichs des Werkzeugs umzuschalten, wobei der jeweils aktuelle Arbeitsbereich beispielsweise automatisiert durch eine Arbeitsbereichserfassungseinrichtung erfasst werden kann. Ist beispielsweise ein Kran dazu bestimmt, zwei verschiedene Gebäude- bzw. Bauwerksteile zu bearbeiten, kann beispielsweise mittels einer Kamera und einer damit zusammenarbeitenden Bildauswerteeinrichtung erfasst werden, ob der Lasthaken des Krans im Arbeitsbereich des einen Bauwerkteils oder im Arbeitsbereich des anderen Bauwerkteils positioniert ist. Alternativ oder zusätzlich kann hier auch mit Näherungssensoren oder ähnlichen Positionserfassungsmitteln gearbeitet werden, wobei nach Einrichtung des Krans und dessen Zuordnung bzw. Positionierung zu den Bauwerksteilen bzw. Arbeitsbereichen durch Auslesen der Stellungen der Stellantriebe bestimmt werden kann, ob sich der Lasthaken im Bereich des einen Bauwerkteils oder im Bereich des anderen Bauwerkteils befindet.For example, the switching device can be designed to switch between the coordinate systems depending on the current working area of the tool, whereby the current working area can be detected, for example, automatically by a working area detection device. If, for example, a crane is intended to work on two different parts of a building or structure, it can be detected, for example by means of a camera and a cooperating image evaluation device, whether the crane's load hook is positioned in the working area of one part of the structure or in the working area of the other part of the structure. Alternatively or additionally, proximity sensors or similar position detection devices can also be used here, whereby after the crane has been set up and its assignment or positioning to the parts of the structure or working areas, it can be determined by reading the positions of the actuators whether the load hook is in the area of one part of the structure or in the area of the other part of the structure.

Beispielsweise kann auf ein zylindrisches Koordinatensystem automatisch umgeschaltet werden, wenn sich das Werkzeug der Materialumschlags- und/oder Baumaschine im Bereich eines zylindrischen Bauwerks wie eines Silos befindet, und/oder es kann auf ein kartesisches Koordinatensystem umgeschaltet werden, wenn sich das Werkzeug im Bereich eines kubischen Bauwerkteils befindet.For example, it is possible to automatically switch to a cylindrical coordinate system when the tool of the material handling and/or construction machine is located in the area of a cylindrical structure such as a silo, and/or it is possible to switch to a Cartesian coordinate system when the tool is located in the area of a cubic structural part.

Unabhängig von der Art und Weise der Umschaltung kann das Assistenzsystem vorteilhafterweise eine Anzeigevorrichtung besitzen, auf der in Abhängigkeit des jeweils ausgewählten Koordinatensystems eine Darstellung des Koordinatensystems des aktiven Koordinatensystems angezeigt wird und/oder eine Darstellung angezeigt wird, die die Bewegungsachsen und deren Lage und/oder Ausrichtung anzeigt, die mit dem jeweiligen Steuerelement der Eingabevorrichtung betätigt und kontrolliert werden können. Beispielsweise kann eine Darstellung angezeigt werden, die an einem Joystick anzeigt, welche Joystickbewegungen welche Verfahrbewegungen verursachen bzw. steuern.Regardless of the switching method, the assistance system can advantageously have a display device on which, depending on the selected coordinate system, a representation of the coordinate system of the active coordinate system is displayed and/or a representation is displayed that shows the axes of movement and their position and/or orientation that can be actuated and controlled with the respective control element of the input device. For example, a representation can be displayed that shows on a joystick which joystick movements cause or control which travel movements.

Die Umschaltvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, im Arbeitsbetrieb bzw. bei betriebsbereiter Materialumschlags- und/oder Baumaschine von einem Koordinatensystem auf ein anderes Koordinatensystem umzuschalten, insbesondere wenn sich die Stellantriebe im Stillstand befinden. Durch eine solche Umschaltbarkeit sozusagen online können Totzeiten vermieden werden, die ein Abschalten und Wiederhochfahren der Maschine bzw. der Steuervorrichtung zum Zwecke des Umschaltens erfordern würden.The switching device can be designed to switch from one coordinate system to another during operation or when the material handling and/or construction machine is ready for operation, particularly when the actuators are at a standstill. Such switchability, so to speak, online, can avoid downtimes that would require shutting down and restarting the machine or the control device for the purpose of switching.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung besitzt die Steuervorrichtung ein Einrichtungs- bzw. Teach-In-Modul, um die für verschiedene Arbeitsaufgaben benötigten Koordinatensysteme individuell passend einrichten zu können. Insbesondere kann das genannte Einrichtungsmodul dazu konfiguriert sein, die Koordinatensystemachsen eines gewünschten Koordinatensystems und deren Lage relativ zu der Materialumschlags- und/oder Baumaschine individuell und damit passend zur Maschinenumgebung bzw. passend zur Arbeitsaufgabe einrichten zu können. Das Einrichtungsmodul kann es ermöglichen, durch einen Teach-in-Prozess bereits gespeicherte Koordinatensysteme zu verändern, insbesondere zu verschieben und/oder zu verkippen bezüglich der Anordnung relativ zur Maschine und/oder neue bzw. zusätzliche Koordinatensysteme neu einzurichten.In an advantageous development of the invention, the control device has a setup or teach-in module to enable the coordinate systems required for various work tasks to be individually configured. In particular, said setup module can be configured to enable the coordinate system axes of a desired coordinate system and their position relative to the material handling and/or construction machine to be individually configured, thus adapting them to the machine environment or the work task. The setup module can enable previously stored coordinate systems to be modified through a teach-in process, in particular to be shifted and/or tilted with respect to their arrangement relative to the machine, and/or to set up new or additional coordinate systems.

Vorteilhafterweise kann das genannte Einrichtungs- bzw. Einlernmodul auf einer Anzeigevorrichtung eine oder mehrere Teach-in-Darstellungen generieren, um einen Maschinenführer schrittweise durch den Einlernprozess zu führen, wobei insbesondere ein Touchscreen vorgesehen sein kann, auf dem für das Einlernen und/oder Verändern eines Koordinatensystems verschiedene Darstellungen angezeigt werden können, die Eingabeaufforderungen enthalten und/oder durch Antippen bestätigt und/oder durch Verschieben auf dem Bildschirm verändert werden können.Advantageously, said setup or teach-in module can generate one or more teach-in displays on a display device in order to guide a machine operator step by step through the teach-in process, wherein in particular a touchscreen can be provided on which various displays can be displayed for teaching and/or changing a coordinate system, which displays contain input prompts and/or can be confirmed by tapping and/or changed by moving on the screen.

Insbesondere kann das Einlernmodul dazu ausgebildet sein, mit dem Werkzeug der Maschine angefahrene Raumpunkte zur Bestimmung des Koordinatensystems zu verwenden.In particular, the teaching module can be designed to use spatial points approached by the machine tool to determine the coordinate system.

Beispielsweise kann für ein kartesisches Koordinatensystem mit dem Lasthaken eines Krans mehrere Punkte entlang einer Bauwerkskontur, beispielsweise eines Fassadenteils angefahren werden, wobei der Kranführer durch Eingaben über die Eingabevorrichtung, beispielsweise Antippen auf einen Touchscreen, verschiedene Punkte bestätigen kann, die das Einlernmodul dann zur Festlegung einer Koordinatensystemachse verwenden kann.For example, for a Cartesian coordinate system, the load hook of a crane can be used to move to several points along a building contour, for example a facade section, whereby the crane operator can confirm various points by entering data via the input device, for example by tapping on a touchscreen, which the learning module can then use to define a coordinate system axis.

Beispielsweise kann mit dem Kranhaken eine Gebäudeecke angefahren werden, wobei bei Erreichen der gewünschten Position durch Bestätigen über die Eingabevorrichtung der entsprechende Lasthakenpunkt als Ursprung des Koordinatensystems bestimmt werden kann. Werden dann zwei weitere Hausecken in entsprechender Weise mit dem Lasthaken angefahren und dessen Position bestätigt, können beispielsweise die x- und y-Achse eines kartesischen Koordinatensystems festgelegt sein.For example, the crane hook can be moved to a building corner. Upon reaching the desired position, the corresponding load hook point can be determined as the origin of the coordinate system by confirming it via the input device. If the load hook is then moved to two additional building corners in a similar manner and its position is confirmed, the x- and y-axes of a Cartesian coordinate system can be defined, for example.

Es können in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung jedoch auch andere Vorgehensweisen beim Teach-in eines Koordinatensystems Verwendung finden, beispielsweise wie folgt:

Für das Einlernen eines 2-dimensionalen kartesischen Koordinatensystems, das sich beispielsweise an einem rechteckigen Umgebungskontur wie bspw. einem Haus oder Bauwerk ausrichtet, kann der Winkel, um den die Umgebungskontur zu einer Hauptachse der Maschine, bspw. der Null-Achse bzw. Längsmittel-Achse der Maschinen-Basis, die üblicherweise die Null-Achse des internen Maschinen-Koordinatensystems der Steuerrvorrichtung bildet, manuell gemessen und ins System eingegeben werden. Der besagte Winkel kann insbesondere der Winkel zwischen der Nullachse der Kranbasis und einer Längskontur des zu bearbeitenden Bauwerks sein. Die genannte Nullachse kann dabei die interne Null-Winkel-Achse der Kransteuerung sein, die üblicherweise der Längsmittelachse des Kranunterwagens bzw. einer Symmetrieachse der Stützbasis des Krans ist, auf der der Kran an der Baustelle positioniert wird.

However, in an advantageous development of the invention, other procedures can also be used for teaching a coordinate system, for example as follows:

To teach a 2-dimensional Cartesian coordinate system, which is aligned, for example, with a rectangular surrounding contour such as a house or building, the angle by which the surrounding contour is aligned with a main axis of the machine, e.g., the zero axis or longitudinal center axis of the machine base, which usually forms the zero axis of the internal machine coordinate system of the control device, can be manually measured and entered into the system. This angle can, in particular, be the angle between the zero axis of the crane base and a longitudinal contour of the structure to be worked on. This zero axis can be the internal zero-angle axis of the crane control system, which is usually the longitudinal center axis of the crane undercarriage or a symmetry axis of the crane support base on which the crane is positioned at the construction site.

Anhand des manuell eingegebenen Winkels kann dann die Steuervorrichtung über Sinus- und Kosinus-Funktionen die Steuerbefehle umrechnen, die per Joystick bzw. Meisterschalter oder Steuerelement in dem manipulierten Koordinatensystem eingegeben werden.Based on the manually entered angle, the control device can then use sine and cosine functions to convert the control commands that are entered via joystick, master switch, or control element in the manipulated coordinate system.

Eine zweite, alternative oder zusätzliche Option ist das Anfahren von Eckpunkten der Hauskontur. Beispielsweise kann die längste Außenwand eines zu errichtenden Gebäudes an ihren Endpunkten angefahren und per Teach-in-Befehl ins System eingegeben werden, wobei hierfür beispielsweise die Laufkatze des Turmdrehkrans exakt über die Ecken des Hauses gefahren werden kann, was beispielsweise durch eine an der Katze montierte Kamera kontrolliert werden kann. Alternativ kann aber auch beispielsweise der Lasthaken exakt an die beiden Konturkanten bzw. deren Endpunkte gefahren werden, um durch Anklicken dem System die Konturpunkte einzulernen.A second, alternative, or additional option is moving to the corner points of the house's contour. For example, the longest exterior wall of a building to be constructed can be moved to its endpoints and entered into the system via a teach-in command. For this purpose, the tower crane's trolley can be moved precisely over the corners of the house, which can be monitored, for example, by a camera mounted on the trolley. Alternatively, the load hook can also be moved precisely to the two contour edges or their endpoints, and the system can then learn the contour points by clicking on them.

Ein solches Teach-in durch Anfahren der Konturpunkte mit dem Lasthaken ist besonders praktisch dann, wenn ein Koordinatensystem zum Bearbeiten einer schrägen Ebene festgelegt werden soll, beispielsweise einer schrägen Dachfläche des Gebäudes, entlang derer der Kran Hubaufgaben auszuführen hat, beispielsweise wenn ein Betonkübel entlang der Dachschräge verfahren werden soll. Hier können mit dem Lasthaken die vier Eckpunkte der schrägen Dachfläche angefahren und ins System per Anklicken eingegeben werden, sodass die Kransteuerung die Ebene der schrägen Dachfläche als Basisfläche und die Randkonturen der Dachfläche als Achsen annehmen kann.Such a teach-in by moving the load hook to the contour points is particularly useful when a coordinate system needs to be defined for processing an inclined plane, such as a sloping roof surface of a building, along which the crane must perform lifting tasks, for example, when a concrete bucket is to be moved along the slope of the roof. Here, the load hook can be moved to the four corner points of the sloping roof surface and entered into the system by clicking, allowing the crane control system to assume the plane of the sloping roof surface as the base surface and the edge contours of the roof surface as the axes.

Eine nochmals weiter komfortablere Lösung ist das Überfahren des zu errichtenden Bauwerks bzw. dessen Bauplatzes mit einer an der Laufkatze des Turmdrehkrans montierten Kamera, wobei dann aus den Bildern der Kamera beispielsweise durch Bildbearbeitung bzw. Bildanalyse, beispielsweise geeigneter Konturerkennungsalgorithmen, die Ausrichtung der Konturen relativ zum Kran automatisiert bestimmt und zum Festlegen eines Koordinatensystems verwendet werden kann.An even more convenient solution is to move a camera mounted on the trolley of the tower crane over the structure to be erected or its construction site. The camera images can then be used to automatically determine the alignment of the contours relative to the crane, for example by image processing or image analysis, such as suitable contour recognition algorithms, and to define a coordinate system.

Alternativ oder zusätzlich kann die Einlernvorrichtung dazu ausgebildet sein, ein zylindrisches Koordinatensystem, bspw. für das Bearbeiten eines Silos, individuell einzurichten und der Steuervorrichtung einzulernen, wobei hier das Teach-in beispielsweise dadurch erfolgen kann, dass drei oder mehr Konturpunkte der Außenumfangswandung vom Arbeitswerkzeug oder bspw. auch der Laufkatze angefahren werden und die Einlernvorrichtung dann eine Kreiskontur durch die eingelernten Konturpunkte legt.Alternatively or additionally, the teaching device can be designed to individually set up a cylindrical coordinate system, for example for processing a silo, and to teach it to the control device, wherein the teaching can be carried out, for example, by three or more contour points of the outer circumferential wall being approached by the working tool or, for example, the trolley and the teaching device then laying a circular contour through the taught contour points.

Vorzugsweise kann ein Anfahren des Zylindermittelpunkts des Silos oder runden Bauwerks mithilfe einer an der Laufkatze montierten, nach unten blickenden Kamera erfolgen, wobei im Kamerabild auf einer Anzeigevorrichtung eine Kreiskontur eingeblendet wird, deren Größe bspw. durch eine Potentiometerschaltung verändert werden kann, sodass es der Maschinenführer leicht schafft, den eingeblendeten Kreis in die Außenumfangskontur des zu bearbeitenden Silos bzw. Bauwerks exakt zentriert hineinzulegen.Preferably, the cylinder center of the silo or round structure can be approached using a downward-looking camera mounted on the trolley, whereby a circular contour is displayed on a display device in the camera image, the size of which can be changed, for example, by a potentiometer circuit, so that the machine operator can easily place the displayed circle exactly centered in the outer circumferential contour of the silo or structure to be processed.

Eine weitere Option ist ein am Arbeitswerkzeug oder Lasthaken bzw. einem aufgenommenen Werkstück ausgerichtetes Koordinatensystem. Dies kann für Hubaufgaben mit einem am Lasthaken hängenden, langen Balken, der beispielsweise exakt in Längsrichtung des Balkens verfahren werden soll, vorteilhaft sein. Solche Aufgaben kommen immer wieder vor, insbesondere im Zusammenspiel mit einem Lasthaken, der einen Drehantrieb um eine vertikale Achse besitzt, sodass der Balken in die gewünschte Ausrichtung bringbar ist. Ist dies erreicht, beispielsweise senkrecht auf eine Fensteröffnung zu, möchte der Kranführer oft gerne den Balken exakt in Längsrichtung des Balkens verfahren. Hierfür ist ein kartesisches Koordinatensystem sehr hilfreich, das eine Achse parallel zur Längsrichtung des Balkens besitzt.Another option is a coordinate system aligned to the work tool or load hook, or a picked-up workpiece. This can be advantageous for lifting tasks with a long beam suspended from the load hook, which, for example, needs to be moved exactly in the longitudinal direction of the beam. Such tasks occur again and again, particularly in conjunction with a load hook that has a rotary drive about a vertical axis so that the beam can be brought into the desired orientation. Once this has been achieved, for example perpendicular to a window opening, the crane operator often wants to move the beam exactly in the longitudinal direction of the beam. A Cartesian coordinate system, which has an axis parallel to the longitudinal direction of the beam, is very helpful for this.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

1: eine perspektivische Darstellung einer Materialumschlags- und/oder Baumaschine in Form eines Turmdrehkrans in dessen Arbeitsumgebung auf einer Baustelle, die der Turmdrehkran vorteilhafterweise mit verschiedenen Koordinatensystemen bearbeiten kann,
2: eine Draufsicht auf den Turmdrehkran aus 1, die die Ausrichtung des Krans relativ zu einem zu bearbeitenden Gebäudeteil und das für das Gebäude einzurichtende kartesische Koordinatensystem zeigt,
3: eine Draufsicht auf den Turmdrehkran aus den vorhergehenden Figuren, die dessen Relativposition zu einem zylindrischen Gebäudeteil in Form eines Silos und das hierfür passende zylindrische Koordinatensystem zusätzlich zu dem zuvor in 2 gezeigten kartesischen Koordinatensystem zeigt, und
4: eine perspektivische Darstellung des Krans aus den vorhergehenden Figuren und eines durch den Lasthaken des Krans gelegten kartesischen Koordinatensystems.

The invention is explained in more detail below using a preferred embodiment and the accompanying drawings. In the drawings:

1 : a perspective view of a material handling and/or construction machine in the form of a tower crane in its working environment on a construction site, which the tower crane can advantageously process with different coordinate systems,
2 : a top view of the tower crane from 1 , which shows the orientation of the crane relative to a part of the building to be worked on and the Cartesian coordinate system to be set up for the building,
3 : a plan view of the tower crane from the previous figures, showing its relative position to a cylindrical building part in the form of a silo and the corresponding cylindrical coordinate system in addition to the one previously shown in 2 Cartesian coordinate system shown, and
4 : a perspective view of the crane from the previous figures and a Cartesian coordinate system placed through the crane's load hook.

Wie die Figuren zeigen, kann der Kran 1 als Turmdrehkran ausgebildet sein, der einen aufrechten Turm 3 aufweist, auf dem ein Ausleger 2 montiert ist, wobei der genannte Ausleger 2 relativ zum Turm 3 oder ggf. zusammen mit dem Turm 3 um eine aufrechte Drehachse 5 verdreht werden kann. Entlang des Auslegers 2 ist eine Laufkatze 4 verfahrbar, von der als Hubmittel ein Hubseil 6 abläuft, an dem ein Lasthaken 7 angelenkt ist, der das Werkzeug des Krans bildet.As the figures show, the crane 1 can be designed as a tower crane having an upright tower 3 on which a boom 2 is mounted, wherein said boom 2 can be rotated relative to the tower 3 or, if necessary, together with the tower 3 about an upright axis of rotation 5. A trolley 4 can be moved along the boom 2, from which a hoist rope 6 extends as a lifting means, to which a load hook 7 is articulated, forming the tool of the crane.

Zum Erzeugen von Verfahrbewegungen des Lasthakens 7 besitzt der genannte Kran 1 als Stellantriebe einen Drehwerksantrieb zum Verdrehen des Auslegers 2 um die genannte aufrechte Achse 5, einen Laufkatz- bzw. Katzfahrantrieb zum Verfahren der Laufkatze 4 entlang des Auslegers 2 sowie einen Hubwerksantrieb zum Einholen und Ablassen des Hubseils 6 und dementsprechend Höhenverstellen des Lasthakens 7.To generate travel movements of the load hook 7, the said crane 1 has as actuators a slewing drive for rotating the boom 2 about the said upright axis 5, a trolley or trolley travel drive for moving the trolley 4 along the boom 2 and a hoist drive for retrieving and lowering the hoist rope 6 and accordingly adjusting the height of the load hook 7.

Bei Ausbildung als Teleskopauslegerkran oder auch als Turmdrehkran mit wippbarem Ausleger kann der genannte Ausleger 2 durch einen Wippantrieb auf- und niedergewippt werden und durch einen Teleskopierantrieb ein- und austeleskopiert werden.When designed as a telescopic boom crane or as a tower crane with a luffing boom, the said boom 2 can be luffed up and down by a luffing drive and telescoped in and out by a telescopic drive.

Die genannten Stellantriebe werden von einer Steuervorrichtung 8 angesteuert, die in an sich bekannter Weise eine elektronische Prozessorsteuerung sein kann, die neben einem Mikroprozessor einen Speicher zum Speichern von Software und Betriebsdaten aufweisen kann.The actuators mentioned are controlled by a control device 8 which, in a manner known per se, can be an electronic processor control which, in addition to a microprocessor, can have a memory for storing software and operating data.

Ferner weist der Kran 1 einen Führerstand 9 auf, der beispielsweise in Form einer Führerkabine am Turm 3 oder am Ausleger 2 aufgehängt sein kann, vgl. 1.Furthermore, the crane 1 has a driver's cab 9, which can be suspended, for example, in the form of a driver's cabin on the tower 3 or on the boom 2, cf. 1 .

Am Führerstand 9 ist eine Eingabevorrichtung 10 vorgesehen, die eine Anzeigevorrichtung beispielsweise in Form eines oder mehrerer Bildschirme, insbesondere in Form von Touchscreens 11, sowie mehrere Steuerelemente 12 in Form von Meisterschaltern oder Joysticks, vgl. 2 und 3, über die der Maschinenführer Steuerbefehle zum Steuern der genannten Stellantriebe eingeben kann.An input device 10 is provided on the driver's cab 9, which has a display device, for example in the form of one or more screens, in particular in the form of touchscreens 11, as well as several control elements 12 in the form of master switches or joysticks, cf. 2 and 3 , via which the machine operator can enter control commands to control the actuators mentioned.

In der genannten Steuervorrichtung 8 sind mehrere, voneinander verschiedene Koordinatensysteme 100, 200, 300 und 400 gespeichert, vgl. 2 bis 4, auf Basis derer die Stellantriebe von den genannten Steuerelementen 12 der Eingabevorrichtung 10 in unterschiedlicher Weise kontrolliert werden können.In the control device 8 mentioned, several different coordinate systems 100, 200, 300 and 400 are stored, cf. 2 to 4 , on the basis of which the actuators can be controlled in different ways by the said control elements 12 of the input device 10.

Zum einen besitzt der Kran 1 in an sich bekannter Weise sein „eigenes“, kraninternes Koordinatensystem 100, welches ein kartesisches oder ein zylindrisches Koordinatensystem sein kann. Beispielsweise kann das kraninterne Koordinatensystem 100 ein kartesisches System sein, dessen x_i-Achse beispielsweise die Längsachse des Unterwagens und dessen y_i-Achse dazu senkrecht durch die Achse des Turms 3 gehen kann, wobei die z_i-Achse des kraninternen Koordinatensystems 100 die genannte Turmachse selbst bzw. die Drehachse 5 des Turms 3 bzw. des Auslegers 2 sein kann, vgl. 1 und 2.Firstly, the crane 1 has, in a manner known per se, its "own" internal coordinate system 100, which can be a Cartesian or cylindrical coordinate system. For example, the internal coordinate system 100 can be a Cartesian system whose x _i -axis can be, for example, the longitudinal axis of the undercarriage and whose y _i -axis can pass perpendicularly through the axis of the tower 3, whereby the z _i -axis of the internal coordinate system 100 can be the aforementioned tower axis itself or the rotation axis 5 of the tower 3 or the boom 2, cf. 1 and 2 .

Arbeitet die Steuervorrichtung 8 mit dem genannten kraninternen Koordinatensystem 100, kann ein Steuerelement 12a beispielsweise in Form eines Joysticks durch nach vorne- bzw. nach hinten Kippen, die Laufkatze 4 entlang des Auslegers 2 verfahren und durch Verkippen nach rechts bzw. links den Ausleger 2 um die Drehachse 5 verdrehen. Ein weiteres Steuerelement 12b beispielsweise in Form eines zweiten Joysticks kann durch nach vorne- bzw. nach hinten Verkippen den Lasthaken 7 anheben bzw. absenken.If the control device 8 operates with the aforementioned internal crane coordinate system 100, a control element 12a, for example in the form of a joystick, can move the trolley 4 along the boom 2 by tilting it forward or backward, and can rotate the boom 2 about the rotation axis 5 by tilting it to the right or left. A further control element 12b, for example in the form of a second joystick, can raise or lower the load hook 7 by tilting it forward or backward.

Soll nun ein beispielsweise rechteckiges Gebäude 20, vgl. 2, bearbeitet werden, ist der Lasthaken 7 regelmäßig entlang einer der Fassaden des Gebäudes 20 entlang gerader Verfahrwege parallel zu den Fassaden zu verfahren, oft in horizontaler Richtung. Da das Gebäude 20 vom Unterwagen 13 bzw. von der Basis des Krans versetzt angeordnet und gegenüber dem genannten Unterwagen 13 mit seinen Hauptachsen um einen Winkel α verdreht ist, vgl. 2, müssen der Katzfahrantrieb und der Drehwerksantrieb des Krans 1 überlagert und aufeinander abgestimmt werden, um solche fassadenparallelen, horizontalen Verfahrwege ausführen zu können.If, for example, a rectangular building 20, cf. 2 , are to be processed, the load hook 7 must be moved regularly along one of the facades of the building 20 along straight travel paths parallel to the facades, often in a horizontal direction. Since the building 20 is offset from the undercarriage 13 or the base of the crane and is rotated with its main axes by an angle α relative to the said undercarriage 13, cf. 2 , the trolley drive and the slewing drive of the crane 1 must be superimposed and coordinated to ensure such facade pa to be able to carry out parallel, horizontal travel paths.

Um die Steuerung solcher Bewegungen zu vereinfachen, kann die Steuervorrichtung 8 vorteilhafterweise ein zweites kartesisches Koordinatensystem 200 aufweisen, das mit zwei Achsen parallel zu dem genannten Gebäude 20 ausgerichtet ist. Insbesondere kann die x-Achse des Systems 200 parallel zu einer Gebäudefassade und die y-Achse des Systems parallel zu einer benachbarten Fassade sein, vgl. 2. Die z-Achse des kartesischen Koordinatensystems 200 kann wie beim kraninternen System 100 vertikal ausgerichtet sein und beispielsweise die genannte Drehachse 5 des Auslegers 2 sein bzw. dazu koaxial oder parallel sein. Wie 2 zeigt, ist das zweite kartesische Koordinatensystem 200 gegenüber dem kraninternen kartesischen Koordinatensystem 100 um den Winkel α verdreht.To simplify the control of such movements, the control device 8 can advantageously have a second Cartesian coordinate system 200 aligned with two axes parallel to said building 20. In particular, the x-axis of the system 200 can be parallel to a building facade and the y-axis of the system can be parallel to an adjacent facade, cf. 2 The z-axis of the Cartesian coordinate system 200 can be vertically aligned, as in the crane-internal system 100, and can be, for example, the aforementioned rotation axis 5 of the boom 2 or be coaxial or parallel thereto. 2 shows, the second Cartesian coordinate system 200 is rotated by the angle α relative to the crane-internal Cartesian coordinate system 100.

Um das genannte zweite Koordinatensystem 200 am Kran 1 einzurichten, kann die Steuervorrichtung 8 ein Einlernmodul 14 aufweisen, mittels dessen relevante Informationen wie beispielsweise der genannte Winkel α in die Steuervorrichtung 8 eingegeben werden können. Beispielsweise kann in einfacher Ausführung der besagte Winkel α manuell gemessen und über die Eingabevorrichtung 10 in das Einlernmodul 14 eingespeist werden. Der besagte Winkel α ist dabei der Winkel zwischen der Nullachse der Kranbasis und einer Längskontur des Gebäudes 20, vgl. 2. Die genannte Nullachse ist dabei die interne Null-Winkel-Achse der Steuervorrichtung 8, insbesondere die zuvor beschriebene x-Achse des kraninternen Koordinatensystems 100, die üblicherweise der Längsmittelachse des Kranunterwagens 13 bzw. einer Symmetrieachse der Stützbasis des Krans 1 entspricht, auf der der Kran 1 an der Baustelle positioniert wird.In order to set up the said second coordinate system 200 on the crane 1, the control device 8 can have a teach-in module 14, by means of which relevant information such as the said angle α can be input into the control device 8. For example, in a simple embodiment, the said angle α can be measured manually and fed into the teach-in module 14 via the input device 10. The said angle α is the angle between the zero axis of the crane base and a longitudinal contour of the building 20, cf. 2 . The said zero axis is the internal zero-angle axis of the control device 8, in particular the previously described x-axis of the crane-internal coordinate system 100, which usually corresponds to the longitudinal center axis of the crane undercarriage 13 or an axis of symmetry of the support base of the crane 1, on which the crane 1 is positioned at the construction site.

Anhand des eingespeisten Winkels α kann die Steuervorrichtung 8 über Sinus- und Kosinus-Funktionen die an den Steuerelementen 12a und 12b eingegebenen Steuerbefehle umrechnen, wenn die besagten Steuerelemente 12a und 12b bei aktiviertem zweiten Koordinatensystem 200 betrieben werden.Based on the input angle α, the control device 8 can convert the control commands input to the control elements 12a and 12b using sine and cosine functions when the said control elements 12a and 12b are operated with the second coordinate system 200 activated.

Das genannte Einlernmodul 14 kann jedoch auch in teil- oder vollautomatisierter Version das Koordinatensystem einlernen.However, the aforementioned teaching module 14 can also teach the coordinate system in a partially or fully automated version.

Wie 2 zeigt, ist bei Verwendung des zweiten Koordinatensystems 200 die Bewegungssteuerung durch die Steuerelemente 12a und 12b verändert bzw. an das Gebäude 20 angepasst. Insbesondere können Verfahrbewegungen entlang der x- und y-Achsen des Koordinatensystems 200 einfach durch Betätigen nur eines Steuerelements 12a, beispielsweise einachsiger Bewegung eines Joysticks, gesteuert werden. Soll beispielsweise der Kranhaken 7 entlang der y-Achse parallel zur Gebäudefassade verfahren werden, braucht lediglich der Joystick 12a nach vorne verkippt werden. Die Steuervorrichtung 8 rechnet auf Basis der genannten Sinus- und Kosinusfunktionen die Steuerbefehle in das kraninterne System um, wodurch der Drehwerksantrieb und der Laufkatzenantrieb in geeigneter Weise aufeinander abgestimmt betätigt werden, um eine gerade Verfahrbewegung des Lasthakens 7 parallel zur Gebäudefassade und parallel zur y-Achse des zweiten Koordinatensystems 200 zu erzielen.How 2 As shown, when using the second coordinate system 200, the motion control is changed by the control elements 12a and 12b or adapted to the building 20. In particular, travel movements along the x- and y-axes of the coordinate system 200 can be controlled simply by actuating just one control element 12a, for example, a single-axis movement of a joystick. If, for example, the crane hook 7 is to be moved along the y-axis parallel to the building facade, only the joystick 12a needs to be tilted forward. The control device 8 converts the control commands into the crane-internal system based on the aforementioned sine and cosine functions, whereby the slewing gear drive and the trolley drive are actuated in a suitable manner to achieve a straight travel movement of the load hook 7 parallel to the building facade and parallel to the y-axis of the second coordinate system 200.

Wie 3 zeigt, kann für die Bearbeitung eines turmartigen zylindrischen Gebäudes beispielsweise in Form eines Silos 30 die Verwendung eines dritten Koordinatensystems 300 sinnvoll sein, welches als zylindrisches Koordinatensystem ausgebildet sein kann. Dieses zylindrische Koordinatensystem 300 besitzt eine aufrechte Achse z, die koaxial zur Zylinderachse des Silos sein kann, insbesondere vertikal sein kann. Eine weitere Achse r des zylindrischen Koordinatensystems 300 entspricht der radialen Richtung bezogen auf die besagte Achse z bzw. auf das Silo 30. Die dritte Achse u des dritten Koordinatensystems 300 entspricht der Umfangsrichtung des Silos 30, vgl. 3.How 3 As shown, for machining a tower-like cylindrical building, for example in the form of a silo 30, it may be useful to use a third coordinate system 300, which may be designed as a cylindrical coordinate system. This cylindrical coordinate system 300 has an upright axis z, which may be coaxial with the cylinder axis of the silo, in particular may be vertical. A further axis r of the cylindrical coordinate system 300 corresponds to the radial direction relative to the said axis z or to the silo 30. The third axis u of the third coordinate system 300 corresponds to the circumferential direction of the silo 30, cf. 3 .

Schaltet die Steuervorrichtung 8 auf das genannte dritte Koordinatensystem 300 um, entsprechen die von den Steuerelementen 12a und 12b der Eingabevorrichtung 10 kontrollierten Verfahrbewegungen den genannten Achsen des zylindrischen Koordinatensystems 300. Insbesondere können durch nach vorne- bzw. nach hinten Verkippen des Joysticks 12a Lasthakenbewegungen entlang der Radialrichtung r kontrolliert werden. Alternativ oder zusätzlich kann durch Verkippen des Joysticks 12a nach rechts und links ein Verfahren des Lasthakens 7 in Umfangsrichtung entsprechend der Achse u kontrolliert werden. Der weitere Joystick 12b kann beispielsweise durch nach vorne und hinten Kippen das Hubwerk betätigen und den Lasthaken parallel zur Achse z des Koordinatensystems 300 verfahren.If the control device 8 switches to the aforementioned third coordinate system 300, the travel movements controlled by the control elements 12a and 12b of the input device 10 correspond to the aforementioned axes of the cylindrical coordinate system 300. In particular, load hook movements along the radial direction r can be controlled by tilting the joystick 12a forwards or backwards. Alternatively or additionally, a movement of the load hook 7 in the circumferential direction according to the axis u can be controlled by tilting the joystick 12a to the right and left. The further joystick 12b can, for example, actuate the lifting gear by tilting forwards and backwards and move the load hook parallel to the axis z of the coordinate system 300.

Ein viertes Koordinatensystem 400 ist in 4 dargestellt und auf den Kranhaken 7 bzw. ein daran befestigtes Werkstück bezogen. Dabei kann eine Achse z vertikal durch den Lasthaken 7 gelegt sein und der Hubwerksstellbewegung entsprechen. Zwei weitere, dazu senkrechte Achsen x und y des kartesischen Koordinatensystems 400 können in horizontaler Richtung zueinander senkrecht ausgerichtet sein und durch die genannte Z-Achse gehen, wobei die Ausrichtung der Achsen X und Y bezüglich des Winkels φ beispielsweise durch das offene Maul des Lasthakens definiert sein kann, oder - je nach Lastaufnahmemittel bzw. Werkzeug - durch die Ausrichtung eines daran befestigten Werkstücks, beispielsweise eines Balkens.A fourth coordinate system 400 is in 4 and related to the crane hook 7 or a workpiece attached thereto. In this case, an axis z can be laid vertically through the load hook 7 and correspond to the hoist actuating movement. Two further axes x and y of the Cartesian coordinate system 400, which are perpendicular to this, can be aligned perpendicular to each other in the horizontal direction and pass through the said Z-axis, wherein the orientation of the axes X and Y with respect to the angle φ can be defined, for example, by the open mouth of the load hook, or - depending on the load-carrying device or tool - by the direction of a workpiece attached to it, for example a beam.

Die Steuerelemente 12a, 12b und 12c können bei aktiviertem Koordinatensystem 400 die Verfahrbewegungen entlang der x-, y- und z-Achsen sowie die Verdrehung des Lasthakens 7 um den Winkel φ steuern.When the coordinate system 400 is activated, the control elements 12a, 12b and 12c can control the travel movements along the x, y and z axes as well as the rotation of the load hook 7 by the angle φ.

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

ISBN: 978-3-948514-04-4, 2020 [0008]

Claims

Material handling and/or construction machine, in particular in the form of a crane (1) such as a tower crane or telescopic boom crane, with a boom (2), a lifting means (6) suspended from the boom (2), and a working tool (7), in particular a load hook, attached to the lifting means (6), as well as several actuators for multi-axis movement of the working tool (7), wherein said actuators have at least one slewing gear drive for rotating the boom (2) about an upright rotation axis (5), a trolley and/or boom drive for adjusting the outreach of the lifting means (6) from the rotation axis (5), and a hoist drive for adjusting the height of the lifting means (6), as well as a control device (8) for controlling said actuators, which has an input device (10) for inputting movement commands with respect to various axes of a coordinate system (100; 200; 300; 400) of the control device (8). characterized in that the control device (8) has different coordinate systems (100; 200; 300; 400) with differently aligned coordinate system axes (X, Y, Z; R, U, Z) and a switching device (16) for switching between the said coordinate systems (100; 200; 300; 400), wherein the input device (10) is designed to control actuating movements parallel to or about a respective coordinate system axis (X, Y, Z; U, R, Z) of the different coordinate systems (100; 200; 300; 400) by actuating only one control element (12) of the input device (10).

Material handling and/or construction machine according to the preceding claim, wherein the coordinate systems (100; 200; 300; 400) provided in the control device (8) comprise different coordinate system types.

Material handling and/or construction machine according to the preceding claim, wherein the different coordinate system types comprise at least one Cartesian coordinate system (200; 400) whose axes are rotated and/or shifted relative to a crane-internal coordinate system (100), and at least one cylindrical or polar coordinate system (300) which has a radial axis (R) and a circumferential axis (U) as well as a coordinate system origin which is shifted relative to the coordinate system origin of the crane-internal coordinate system (100).

Material handling and/or construction machine according to one of the preceding claims, wherein the input device (10) has a display (11) for displaying different movement direction representations for the different coordinate systems (100; 200; 300; 400), wherein the control device (8) is designed to display the appropriate representation of the movement axes and/or coordinate system axes on the display device (11) depending on the respectively selected, active coordinate system.

Material handling and/or construction machine according to the preceding claim, wherein the control device (8) is designed to overlay said representations of the movement directions and/or coordinate system axes on the display device (11) into an environmental representation of the machine's surroundings, wherein the environmental representation can be provided by at least one camera (15) and/or an imaging sensor system and/or from an environmental simulation module.

Material handling and/or construction machine according to one of the preceding claims, wherein the switching device comprises a switch operable by the machine operator.

Material handling and/or construction machine according to one of the preceding claims, wherein the switching device is designed to provide a selection display on a display (11) for selecting the various coordinate systems (100; 200; 300; 400) held ready.

Material handling and/or construction machine according to one of the preceding claims, wherein the switching device has a semi-automatic or fully automatic switching module for switching between the coordinate systems depending on working area information provided by a detection device regarding the working area of the working tool (7).

Material handling and/or construction machine according to the preceding claim, wherein the detection device has position detection means for detecting the working tool position and/or contour detection means for detecting the contour of a work area to be processed.

Material handling and/or construction machine according to one of the preceding claims, wherein the control device (8) has a learning module (14) for learning individually configurable coordinate systems.

Material handling and/or construction machine according to the preceding claim, wherein the learning module (14) comprises storage means for storing working tool positions which are work tool have been approached, as well as coordinate axis determination means for determining the coordinate axes of a coordinate system depending on the stored work tool positions.