Rundum optimierte Kransteuerung

Rundum optimierte Kransteuerung
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06.02.2014 | Die Kaufmann Kranservice GmbH in Oberhasli vermietet Turmdrehkräne für Baustellen. Sie führt auch Kranmontagen aus und überholt ältere Kräne komplett. Zudem rüstet sie ihre Kräne mit einer neuen Steuerungs- und Antriebstechnik aus. Zu ihren Hauptvorteilen gehören der energieeffiziente Antrieb und die elektrische Rückspeisung der Bremsenergie beim Absenken der Lasten.

Die vor erst 15 Jahren gegründete Kaufmann Kranservice GmbH kann dank steter Innovation und grosser Marktnähe bereits auf eine erfolgreiche Zeit zurückblicken. Turmdrehkräne, wie sie auf den Baustellen eingesetzt werden, sind teure Geräte und benötigen viel Lagerplatz, wenn sie nicht im Einsatz stehen. «Bauunternehmen mieten diese Geräte daher oft lieber, statt einen eigenen Maschinenpark zu unterhalten», erläutert Thomas Kaufmann, der zusammen mit seiner Frau und seinem Bruder die Firma leitet. «Dank unserem vielfältigen Angebot können sie zudem immer den Kran einsetzen, der sich für die entsprechende Baustelle am besten eignet, und so effizienter arbeiten.» 

Ein zweites Leben dank Retrofit
üblicherweise sind es die Kranhersteller selbst, die ihre Geräte vermieten. Diese setzen dabei indes auf ihre neuen Modelle und haben wenig Interesse daran, ältere Geräte weiter zu pflegen. Kaufmann dagegen bietet Kräne verschiedener Hersteller an, und er kauft überdies auch gebrauchte ein, die er einer kompletten Sanierung unterzieht. Weil ein neuer Kran sehr teuer ist, lohnt sich das genannte Retrofit-Vorgehen. Voraussetzung ist natürlich, dass der alte Kran keine grösseren Schäden erlitten hat und ein von Bauunternehmern geschätztes Produkt ist. «Nach rund 15 bis 20 Jahren hat ein Kran das Ende seiner Nutzungsdauer erreicht», meint Thomas Kaufmann, «mit unserem Retrofit erhält er aber ein zweites Leben.» Die Kaufmann Kranservice GmbH überholt dazu die Kräne in mechanischer Hinsicht vollständig. Fachleute arbeiten ausgeleierte Bolzenverbindungen auf, ersetzen schadhafte Streben oder schweissen die neu vorgeschriebenen Schrägleitern in die Turmelemente ein. Alle Teile werden zudem sandgestrahlt und neu lackiert. Darüber hinaus werden die Kräne aber auch hinsichtlich Antrieb und Steuerung modernisiert, um den Kunden ein in jeder Hinsicht leistungsfähiges und neuwertiges Produkt anbieten zu können.


Gesucht: ein energieeffizienter Antrieb mit smarter Steuerung
Die Elektrotechnik entwickelt sich sehr schnell, die Produktzyklen werden immer kürzer. Das hat zur Folge, dass man laufend elektrotechnische Komponenten nachrüsten muss oder dass man gar keine Ersatzteile mehr bekommt, weil das Produkt nicht mehr hergestellt wird. Es kann zudem auch sein, dass sich das Nachfolgerprodukt mit der alten Steuerung nicht mehr verträgt. In diesem Fall muss auch diese umgebaut werden, was sich wiederum auf die weiteren Komponenten auswirken kann. Kaufmanns Betrieb, der mittlerweile 400 Kräne verschiedener Hersteller vermietet, äusserte daher den Wunsch, Standardkomponenten verwenden zu können. Darüber hinaus wünschte er eine daraufgesetzte Steuerung, die es erlaubt, Einzelkomponenten ohne Komplikationen auszutauschen. Kaufmanns Betrieb wäre indes nicht so erfolgreich, würde er sich mit einfachen Lösungen zufrieden geben. Er verlangte daher, dass die neue Steuerung auch Zusatzfunktionen beherrschen müsse. So soll sie vor allem auch energieeffizient sein und die Rückspeisung der Bremsenergie beim Absenken und Abbremsen der Lasten ins Stromnetz ermöglichen.

Entwicklung in enger Zusammenarbeit
Zwischen Schneider Electric und Kaufmanns Betrieb hat sich über die Jahre ein gutes Vertrauensverhältnis aufgebaut. Daher fragte der Verkaufsingenieur Thomas Steiner die Kranfirma nach ihrem Interesse, zusammen mit Schneider Electric ein modernes Antriebs- und Steuerungskonzept zu entwickeln. Für die Zusammenarbeit, die damit begann, stellte Kaufmann kurzerhand einen Kran auf dem Werksgelände zur Verfügung, an dem sich die theoretischen überlegungen in der Praxis überprüfen liessen. «Da es bisher keine solche Steuerung gibt, brauchte es das Vertrauen des Kunden in uns, dass wir das schaffen können», sagt Markus Umiker, Verkaufsingenieur bei Schneider Electric, und fügt an «damit wurde uns die einmalige Gelegenheit geboten, ein Produkt direkt vor Ort zu entwickeln.»


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Markus Umiker und Thomas Steiner, Schneider Electric; Thomas Kaufmann und Thomas Stebler, Kaufmann Kranservice GmbH

Drehwerk als Schlüsselkomponente
Aufgrund der Komplexität der Sachlage sollte Schneider Electric als erstes den Beweis erbringen, dass die Steuerung die Schlüsselkomponente eines Krans beherrschen könne. Dabei handelt es sich um das Drehwerk des Krans, das sehr schwierig zu berechnende Schwingungen und Schlingerbewegungen kompensieren muss. Am einfachsten lässt sich dies veranschaulichen, wenn man sich einen Betonkübel vorstellt, der weit aussen am Ausleger hängt und aus dem Beton in eine Wandschalung eingefüllt wird. Dabei steuert der Kranführer den Kübel so, dass er einer geraden Linie entlang der Wand folgt. Der Ausleger muss sich dazu drehen, wobei sich der stillstehende Turm verwindet und in der Folge eine Wellenbewegung im Ausleger auslöst, die sich auf die Kranlast überträgt. Die Software der Steuerung muss zur Kompensation solcher Bewegungen eine Unzahl von Parametern mit einberechnen, die mit der Kranstruktur zusammenhängen. Und da je nach Bauweise ein Kran steifer oder weniger steif ist, muss die Steuerung dies berücksichtigen können. Dazu kommt, dass die Kranlast dem Steuerbefehl des Kranführers ohne jede Verzögerung folgen muss. «Die Steuerung muss damit nicht nur präzise und fein sein, sie muss auch sehr direkt ansprechen», erklärt der Kranexperte Thomas Kaufmann. 

Beweis erbracht: Es funktioniert
Die vielen hundert Stunden, die Mitarbeitende von Schneider Electric bei Wind und Wetter auf dem Kran verbrachten, haben sich gelohnt. Die Steuerung des Drehwerks ist fertig entwickelt und hat sich mittlerweile bei den ersten, damit bestückten Kränen bewährt. Die heutige Antriebslösung mit Frequenzumrichtern von Schneider Electric erlaubt eine Rückgewinnung des elektrischen Stroms im Absenkbetrieb und spart damit bis zu 50 % der Betriebsenergie, wofür sich die Kunden naturgemäss interessieren. Ziel der weiteren Entwicklung ist es nun, auch zusätzliche Kranfunktionen in die neue Steuerung zu integrieren. Das ist und klingt kompliziert, soll letztlich aber einen einfachen Zweck verfolgen: «Die Steuerung soll so beschaffen sein, dass jeder Kranführer Freude hat, damit zu arbeiten», fasst Thomas Kaufmann seine Vorstellungen zusammen.


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