Überlastsicherung vs. Lastmomentbegrenzer beim Kran: Unterschiede
? Die Überlastsicherung misst das Gewicht einer einzelnen Last und wird bei Kranen mit fester Spurweite wie Brücken-, Portalkranen und Elektroseilzügen eingesetzt. Die Schwellwerte sind auf 110 % Vorwarnung und 125 % Zwangsabschaltung eingestellt (gemäß DIN 15018 – Allgemeiner Brückenkran). Der Lastmomentbegrenzer hingegen erfasst das laufende Produkt aus Last und Ausladung und ist speziell für wippbare Krane wie Ausleger-, Turm- und Mobilkrane konzipiert. Er greift dynamisch anhand der Lastmomentkurve ein (gemäß ISO 10245-5:2005).
Unter den Sicherheitsschutzeinrichtungen von Hebezeugen werden die Überlastsicherung und der Lastmomentbegrenzer am häufigsten verwechselt. Beide gehören zwar zum Überlastschutz, unterscheiden sich jedoch grundlegend in Wirkprinzip, Einsatzbereich, Einbauort und Prüfnormen. Dieser Beitrag vergleicht die technischen Unterschiede beider Begrenzer aus anwendungstechnischer Sicht und unterstützt bei der korrekten Auswahl in der Konstruktion sowie bei der Wartung im täglichen Betrieb.
Überlastsicherung vs. Lastmomentbegrenzer: Definition und Funktionsprinzip
Die Überlastsicherung (Overload Limiter) ist eine Sicherheitsschutzeinrichtung, die das tatsächliche Gewicht der Hublast misst, mit dem voreingestellten Nennwert vergleicht und bei Überschreitung automatisch den Hubantrieb abschaltet oder einen Alarm auslöst. Das Funktionsprinzip basiert auf einem Kraftsensor (oder Bolzensensor), der an der Seilrollenachse oder am Hakenquerträger montiert ist. Die Lastkraft wird in ein analoges 4–20-mA-Signal umgewandelt und in der Steuerung mit dem Schwellwert verglichen: Bei 110 % der Nenntragfähigkeit wird ein akustischer und optischer Alarm ausgelöst und der Hubkreis unterbrochen (der Senkkreis bleibt aktiv); bei 125 % wird das Hub-Schütz zwangsweise abgeschaltet, was einen harten Stopp bewirkt. Die Kernlogik der Überlastsicherung ist der Vergleich einer einzelnen Variablen – es zählt ausschließlich, ob die absolute Masse der aktuellen Last die Nenntragfähigkeit überschreitet.
Der Lastmomentbegrenzer (Load Moment Limiter, LML) ist eine speziell für wippbare Krane entwickelte Sicherheitsschutzeinrichtung. Im Gegensatz zur Überlastsicherung erfasst der LML zwei Variablen gleichzeitig: die Hublast und die Ausladung des Auslegers. Aus dem Produkt Last × Ausladung wird das tatsächliche Lastmoment berechnet und mit der Nenn-Lastmomentkurve für die jeweilige Ausladung verglichen. Liegt das tatsächliche Moment im Bereich von 90 % bis 100 % des Nennmoments, wird eine Vorwarnung ausgegeben; bei Überschreitung von 100 % werden Bewegungen in gefährlicher Richtung automatisch gestoppt (Vergrößern der Ausladung und Heben werden gesperrt, Verringern der Ausladung und Senken bleiben erlaubt). Die Kernlogik ist der dynamische Vergleich mit der Momentenkurve: Dieselbe Last kann bei unterschiedlichen Ausladungen zu völlig unterschiedlichen Sicherheitsbewertungen führen.
Einsatzbereiche: Welcher Begrenzer für welchen Kranteil
Die Überlastsicherung eignet sich für Krane mit weitgehend fester Hubhöhe und unveränderlicher Lastposition. Typische Anwendungen umfassen: Elektro-Einträgerkrane vom Typ LD/LX, Elektroseilzug-Zweiträgerkrane vom Typ LH, allgemeine Brückenkrane vom Typ QD, Portalkrane vom Typ MH/MG sowie Elektroseilzüge vom Typ CD1/MD1. Gemäß TSG 51 – Sicherheitstechnische Sondervorschrift für Sonderausrüstung müssen Brücken- und Portalkrane mit einer Nenntragfähigkeit ≥ 3 t mit einer Überlastsicherung ausgestattet sein.
Der Lastmomentbegrenzer ist ausschließlich für Auslegerkrane mit veränderlicher Ausladung bestimmt. Typische Anwendungen umfassen: Autokrane, Raupenkrane, Reifenkrane, Turmkrane, Portalwippdrehkrane, Schienenkrane und Ladekrane. Gemäß EN 13000 – Überlastschutzeinrichtungen für Hebezeuge müssen Auslegerkrane mit einer Nenntragfähigkeit ≥ 3 t mit einem Lastmomentbegrenzer ausgestattet sein. Die beiden Begrenzer sind in ihren jeweiligen Einsatzbereichen nicht austauschbar: Ein Montieren der Überlastsicherung an einem Auslegerkran ist gefährlich, da die Ausladung nicht erfasst wird; ein Montieren des Lastmomentbegrenzers an einem Brückenkran ist zwar sicherheitstechnisch unbedenklich, führt jedoch zu unnötigen Kosten und erhöhter Komplexität bei der Inbetriebnahme.
Sensorik und Einbauorte im Vergleich
Überlastsicherung – In der Regel genügt ein Kraftsensor oder Bolzensensor. Es gibt drei Einbauvarianten: ① Einbau an der Seilrollenachse – Dehnungsmessstreifen werden in den Bolzen der Umlenkrolle integriert, um die vertikale Komponente der Seilkraft zu messen; geeignet für mittlere Brückenkrane von 5 bis 32 t. ② Sensor am Hakenquerträger – ein Kraftsensor wird am Hakenquerträger montiert und misst direkt die Gesamtmasse der Last; geeignet für QD-Krane großer Tragfähigkeit (≥ 50 t). ③ Drehmomentsensor an der Motorabtriebswelle – die Last wird über das gemessene Motordrehmoment rückgerechnet; keine mechanische Änderung erforderlich, ideal für die Nachrüstung älterer Anlagen, jedoch mit einer Genauigkeit von ±5 % FS durch schwankende Motorwirkungsgrade.
Lastmomentbegrenzer – Mindestens zwei bis drei Sensoren arbeiten zusammen: ein Kraftsensor (zur Messung der tatsächlichen Lastmasse), ein Winkelsensor (zur Erfassung des Auslegerwinkels) und optional ein Wegsensor (zur Erfassung der Teleskopausladung). Der Kraftsensor wird in der Regel an der Fußbolzenachse des Auslegers oder am Messanschluss des Wippzylinders montiert; der Winkelsensor befindet sich am Drehpunkt des Auslegers. Die Datenfusions-Steuerung berechnet in Echtzeit das zulässige Moment für die aktuelle Ausladung anhand der Lastkurve. Eine redundante Zweikanal-Konfiguration (zwei Sensoren A und B rechnen parallel; bei einer Abweichung von mehr als 15 % wird Alarm ausgelöst) ist heute Standard bei Lastmomentbegrenzern für Auslegerkrane.
| Vergleichskriterium | Überlastsicherung | Lastmomentbegrenzer(LML) |
|---|---|---|
| MessungParameter | einfachLastGewicht | LastxAusladung(kombiniertDrehmoment) |
| SensorAnzahl | 1Stück(Zugkraft/Achszapfen-) | 2~3Stück(Wägung+Winkel+Weg) |
| Steuerlogik | Last>=110%Voralarm,>=125%Abschaltung | Drehmoment>=100%Kurvenwert stoppt Bewegung in Gefahrenrichtung |
| Geeignete Krantypen | Brückenkran/Portalkran/Elektroseilzug | Auslegerkran/Turmdrehkran/Mobilkran/Portal |
| Einbauposition | festSeilrollenachse/Hakenquerträger/Motorwelle | Auslegerfuß+DrehenGelenkpunkt+Wippzylinder |
| Ausgangssignal | 4~20mAAnalog+RelaisRuhestrom | CAN-Bus+mehrkanaligRelaisStufenausgang |
| Prüfintervall | alle6Monate(Vorschrift TSG 51 — Sicherheitstechnische Sondervorschrift für Sonderausrüstung-2023) | alle12Monate(GB/T 12602-2020) |
| GenauigkeitAnforderung | +/-3% FS | +/-5% FM(vollMessbereichDrehmoment) |
Schwellwerteinstellung und Alarmstrategie
Die Alarmstrategie der Überlastsicherung ist in drei Stufen unterteilt. Die Vorwarnstufe ist bei 90 % der Nennlast eingestellt und aktiviert eine gelbe Kontrollleuchte, um den Bediener zu warnen, ohne die Maschine abzuschalten. Die Alarmstufe ist bei 100 % der Nennlast eingestellt und löst einen akustischen und optischen Alarm aus, erlaubt jedoch die Fertigstellung der aktuellen Bewegung. Die Zwangsabschaltstufe ist bei 110 % der Nennlast eingestellt und unterbricht die Spule des Hubschützes mit Selbsthaltung; die Sperre kann nur über eine separate Rücksetztaste aufgehoben werden. Darüber hinaus muss die Überlastsicherung über eine Selbstprüffunktion verfügen: Beim Einschalten wird automatisch ein Selbstprüfimpuls ausgegeben, der einen Überlastzustand simuliert, um die ordnungsgemäße Funktion der Relais zu verifizieren.
Die Alarmstrategie des Lastmomentbegrenzers ist mehrdimensional. Im zweidimensionalen Koordinatensystem aus Last und Ausladung definiert der Lastmomentbegrenzer drei Zonen: den grünen Sicherheitsbereich (tatsächliches Drehmoment < 90 % des Nenndrehmoments), den gelben Warnbereich (90 %–100 %) und den roten Gefahrenbereich (>100 %). Wenn der Bediener den Ausleger in eine gefährliche Richtung bewegt (Ausladung vergrößern oder Heben) und das System in den roten Bereich eintritt, wird diese Richtung automatisch verriegelt, während die entgegengesetzte Richtung (Ausladung verkleinern oder Senken) weiterhin zulässig ist, um ein sicheres Absetzen der Last zu gewährleisten. Bei Autokranen muss der Lastmomentbegrenzer zusätzlich zwischen den Nenndrehmomentkurven für die Arbeitsbereiche vorne, seitlich und hinten unterscheiden.
| Auslösebedingung | Überlastsicherung Reaktion | Lastmomentbegrenzer(LML) Reaktion |
|---|---|---|
| 90%Nennlast | gelbe Warnleuchte | gelber Warnbereich(Hinweis) |
| 100%Nennlast | Akustischer und Optischer Alarm,Abschluss der Bewegung erlaubt | gelber Warnbereich(deutlicher Hinweis),Ausladungsvergrößerung verboten/Heben |
| 110%Nennlast | ZwangsabschaltungHebenStromkreis mit Selbsthaltung | roter Gefahrenbereich,Verriegelung der Gefahrenrichtung,nur Ausladungsverkleinerung erlaubt/Senken |
| Rückstellart | separater Rückstelltaster(physisch oderTouchpanel) | automatische Rückstellung(automatische Entriegelung nach Rückkehr in Sicherheitszone) |
| SelbsttestFrequenz | Selbsttest bei jedem Einschalten + monatliche manuelle Auslösung | alle4Stunden-Selbsttest + manuelle Prüfung vor jeder Schicht |
5. Kalibrierverfahren und Inbetriebnahmeschritte
Kalibrierablauf der Überlastsicherung – Schritt 1: Montage von Standardgewichten oder einer hydraulischen Lasteinrichtung. Zunächst wird eine Last von 50 % der Nennlast aufgebracht, um den Nullpunktabgleich des Sensors durchzuführen. Schritt 2: Belastung auf 100 % der Nennlast; durch Einstellung der Verstärkung an der Steuerung wird der Ausgabewert an den Sollwert angeglichen (zulässige Abweichung ±3 %). Schritt 3: Belastung auf 110 % und 125 %, um die Alarm- und Abschaltfunktionen zu verifizieren. Schritt 4: Entlastung auf Nullast, um die Nullpunkt-Rückkehrgenauigkeit zu prüfen (Nullpunktabweichung ≤ 1 % vom Messbereich). Das Kalibrierprotokoll muss Kalibrierdatum, Prüfgewicht-Nummer, Messwerte an jedem Prüfpunkt sowie die Unterschrift des Prüfers enthalten und mindestens einen Inspektionszyklus (6 Monate) aufbewahrt werden.
Kalibrierablauf des Lastmomentbegrenzers – Dieser ist komplexer und muss bei drei verschiedenen Ausladungen (minimale Ausladung / mittlere Ausladung / maximale Ausladung) separat durchgeführt werden. Bei jeder Ausladung werden nacheinander Lasten aufgebracht, die 50 % / 75 % / 100 % / 110 % des Nennmoments entsprechen. Dabei wird die Abschaltgenauigkeit des Lastmomentbegrenzers bei gleicher Last, aber unterschiedlicher Ausladung verifiziert. Der gesamte Kalibrierprozess dauert ca. 2–3 Stunden und wird von einer zugelassenen Sonderprüfstelle durchgeführt, die den Prüfbericht stempelt. Die Kelude Schwerindustrie stattet alle werksausgelieferten Krane serienmäßig mit einem werkseitig kalibrierten Überlastschutz aus; der Kalibrierbericht und die Betriebsanleitung werden mitgeliefert.
6. Häufige Installations- und Inbetriebnahmefehler
Fehler 1: Sensorsignalleitung und Stromkabel in einem Kabelkanal verlegt – Die Signale der Wägezellen von Überlastsicherung und Lastmomentbegrenzer liegen im Millivoltbereich (typisch 2 mV/V Anregung). Werden diese Signalleitungen zusammen mit den PWM-Stromkabeln des Frequenzumrichters in einem Kabelkanal geführt, induziert die elektromagnetische Kopplung ein Vielfaches des Nutzsignals als Störrauschen in der Signalleitung. Dies führt zu Fehlalarmen oder springenden Messwerten an der Steuerung. Die korrekte Vorgehensweise ist die separate Verlegung der Sensorsignalkabel in einem eigenen Stahlrohr, wobei das Rohr einseitig geerdet wird. Die Kelude Schwerindustrie hält bei der Werksmontage strikt die Norm zur getrennten Verlegung von Signal- und Stromleitungen ein und bietet Unterstützung bei der Vor-Ort-Installation an.
Fehler 2: Nullpunktprüfung bei der Kalibrierung übersprungen – Viele Inbetriebnahmen prüfen nur den Endwert und ignorieren den Nullpunkt. Überschreitet die Nullpunktdrift des Sensors 1 % des Messbereichs, ist die Linearität über den gesamten Messbereich bereits beeinträchtigt. Jede Kalibrierung muss mit Nullast beginnen, den Nullpunktwert dokumentieren und dann schrittweise belasten.
Fehler 3: Lastmomentbegrenzer nur bei minimaler Ausladung geprüft – Bei minimaler Ausladung ist das Nennmoment des Auslegers am größten. Hat der Winkelsensor jedoch bei großer Ausladung eine Nullpunktabweichung, kann die Momentabschaltung bei maximaler Ausladung zu früh oder zu spät auslösen, wodurch der Schutz wirkungslos wird. Die Verifikation muss über den gesamten Ausladungsbereich an allen drei Punkten erfolgen.
Häufig gestellte Fragen
F: Kann bei einem Brückenkran der Lastmomentbegrenzer anstelle der Überlastsicherung eingesetzt werden?
A: Technisch möglich, aber nicht sinnvoll. Bei einem Brückenkran ist die Hubhöhe fest; der Winkelsensor des Lastmomentbegrenzers wäre ein redundantes Element, das zusätzliche Fehlerquellen und Wartungskosten schafft. Die Vorschrift TSG 51-2023 schreibt für Brückenkrane eindeutig die Ausrüstung mit einer Überlastsicherung vor, nicht mit einem Lastmomentbegrenzer. Es wird empfohlen, die Norm zu befolgen. Falls der Brückenkran später mit einem Wippwerk nachgerüstet werden soll, kann die Schnittstelle für den Lastmomentbegrenzer vorbereitet werden.
F: Was ist der Unterschied zwischen den beiden Abschaltpunkten bei 110 % und 125 % der Überlastsicherung?
A: 110 % ist der erste Abschaltpunkt: Hier wird nur der Hebekreis unterbrochen, der Senkkreis bleibt funktionsfähig. Der Bediener kann die Last sicher absetzen und dann die Ursache prüfen. 125 % ist der Zwangsabschaltpunkt: Hier wird die Spule des Hubschützes direkt abgeschaltet und selbsthaltend verriegelt. Die Entriegelung erfolgt ausschließlich über einen separaten Rücksetztaster. Diese zweistufige Schutzlogik ist nach ISO 4306 ausgelegt und gewährleistet einen harten Stopp bei extremer Überlast.
F: Warum muss der Lastmomentbegrenzer zwischen Arbeitsbereichen vorne und seitlich unterscheiden?
A: Bei einem Autokran unterscheiden sich das Kippmoment vorne und seitlich aufgrund der unterschiedlichen Stützbein-Abstände. Der seitliche Stützbein-Abstand ist in der Regel kleiner als der vordere, wodurch die Kippsicherheit seitlich geringer ist. Bei gleicher Ausladung und gleichem Winkel beträgt das zulässige Nennmoment seitlich nur ca. 70 %–80 % des vorderen Werts. Der Lastmomentbegrenzer erkennt über den Drehgeber den aktuellen Arbeitsquadranten und schaltet automatisch auf die entsprechende Nennmoment-Kennlinie um, um Fehlinterpretationen bei seitlicher Arbeit zu vermeiden.
F: Wie lässt sich ein bereits in Betrieb befindlicher Kran ohne Überlastsicherung nachrüsten?
A: Für Bestandsanlagen empfehlen wir die Nachrüstung mit einem Drehmomentsensor an der Abtriebswelle des Motors. Diese Lösung erfordert keinen strukturellen Umbau und verändert den Lastpfad des Hubwerks nicht. Die Montage dauert in der Regel 1–2 Tage. Der Sensor wird in die Kupplung zwischen Motor und Getriebe integriert und erreicht eine Genauigkeit von ±5 % FS, womit die Anforderungen der Vorschrift TSG 51-2023 erfüllt werden. Nach der Installation ist eine Erstprüfung durch eine zugelassene Prüfstelle erforderlich, die einen entsprechenden Prüfbericht ausstellt.
Kelude Schwerindustrie bietet die Auswahl und Nachrüstung kompletter Sicherheitsschutzeinrichtungen für Brückenkrane, Portalkrane und Auslegerkrane an – darunter Überlastsicherungen, Lastmomentbegrenzer, Hubbegrenzer, Endschalter sowie PLC-basierte Sicherheitsverriegelungssysteme. Beratungshotline: 400-086-9590.
