Synchronsteuerung zweier Katzfahrwerke beim Tandemhub einer Traverse
📋 Kernzusammenfassung
Beim Tandemhub mit zwei Katzfahrwerken trägt jede Katze ein Ende einer langen Traverse. Weicht die Geschwindigkeit der beiden Katzfahrwerke nur geringfügig voneinander ab, neigt sich die Traverse, die Last verteilt sich ungleichmäßig – im schlimmsten Fall droht Absturz. Die Synchronsteuerung mehrerer Mechanismen bringt alle Antriebe in Einklang: Master-Slave-Regelung, Geschwindigkeitsfolge, geschlossener Positionsregelkreis und Schiefe-Erkennung. Dieser Beitrag erläutert, warum mehrere Mechanismen zum Fahrabweichen neigen, wie die Synchronsteuerung umgesetzt wird und wie der Tandemhub mit zwei Katzfahrwerken in der Praxis funktioniert.
Eine mehrere Dutzend Meter lange Traverse wird an beiden Enden von je einer Laufkatze getragen und gemeinsam angehoben. Weichen die Geschwindigkeiten der beiden Katzfahrwerke nur minimal voneinander ab, senkt sich ein Ende der Traverse – die Last verlagert sich zur Seite. Die Folge reicht von unpräzisem Anschlagen bis hin zum Absturz der Last.
Genau hier setzt die Synchronisation mehrerer Mechanismen an: Sie sorgt dafür, dass zwei Katzfahrwerke – oder auch Heben, Kranbrücke und Laufkatze gemeinsam – sich gleichmäßig und abgestimmt bewegen. Im Folgenden wird erläutert, wie sich Fahrabweichungen zuverlässig vermeiden lassen.
Warum mehrere Mechanismen zum Fahrabweichen neigen: Geschwindigkeitsdifferenzen und ungleichmäßige Lastverteilung
Die Synchronisation mehrerer Mechanismen ist anspruchsvoll, denn sie sind von Natur aus nicht synchron.
Jedes Katzfahrwerk verfügt über einen eigenen Motor, ein eigenes Getriebe und eine eigene Bremse. Selbst bei identischem Geschwindigkeitsbefehl ergeben sich geringfügige Abweichungen in der tatsächlichen Geschwindigkeit. Motorkennlinien, Getriebespiel, Verschleiß am Raddurchmesser und Lastverteilung – jede noch so kleine Differenz führt dazu, dass sich die beiden Katzfahrwerke allmählich gegeneinander versetzen.
Ist diese Versetzung erst einmal eingetreten, entsteht ein Teufelskreis: Die Verschiebung verursacht eine ungleichmäßige Lastverteilung, die wiederum die Geschwindigkeitsdifferenz verstärkt – die Abweichung wird immer größer. Eine Synchronisation mehrerer Mechanismen kann daher nicht auf dem Prinzip „jeder fährt für sich“ beruhen, sondern erfordert eine aktive Synchronsteuerung. Die Norm DIN 15018 stellt Anforderungen an die Laufruhe. Kelude Schwerindustrie setzt die Synchronsteuerung mehrerer Mechanismen als Kernkompetenz beim Tandemhub mit zwei Katzfahrwerken großer Tragfähigkeit ein.
So funktioniert die Synchronsteuerung: Master-Slave-Regelung, Geschwindigkeitsfolge und geschlossener Positionsregelkreis
Die Synchronsteuerung mehrerer Mechanismen basiert im Kern auf einem Prinzip aus „Folgen“ und „Korrigieren“.
Bei der Master-Slave-Regelung wird ein Mechanismus als Master definiert, alle übrigen agieren als Slave. Der Master-Mechanismus führt den Befehl aus, die Slave-Mechanismen folgen ihm – statt den Befehl unabhängig voneinander auszuführen. Die Master-Slave-Struktur schafft eine verbindliche Referenz für die Synchronisation.
Die Geschwindigkeitsfolge bedeutet, dass der Slave-Mechanismus der Geschwindigkeit des Masters in Echtzeit folgt und so Geschwindigkeitsdifferenzen eliminiert. Ist die Geschwindigkeit zu hoch, wird sie reduziert; ist sie zu niedrig, wird nachgezogen – so bleibt die Geschwindigkeit konstant.
Der geschlossene Positionsregelkreis nutzt Encoder, um die Position jedes Mechanismus in Echtzeit zu erfassen. Bei einer Positionsabweichung wird eine Korrektur zurückgeführt. Die Geschwindigkeitsfolge eliminiert Geschwindigkeitsdifferenzen, der geschlossene Positionsregelkreis gleicht kumulierte Wegabweichungen aus – nur das Zusammenspiel beider Regelkreise verhindert ein Fahrabweichen zuverlässig.
So wird der Tandemhub mit zwei Katzfahrwerken umgesetzt: Schiefe-Erkennung und automatische Korrektur
Die Synchronisation beim Tandemhub mit zwei Katzfahrwerken folgt einem klar definierten, umsetzbaren Ablauf.
Schritt eins: Master-Slave-Konfiguration. Eine Laufkatze wird als Master definiert, die andere als Slave. Die Master-Katze fährt nach dem Bedienbefehl, die Slave-Katze folgt der Master-Katze.
Schritt zwei: Doppelter Regelkreis. Die Slave-Katze folgt sowohl der Geschwindigkeit der Master-Katze als auch der Positionskorrektur über Encoder – Geschwindigkeits- und Wegabweichungen werden gemeinsam korrigiert.
Schritt drei: Schiefe-Erkennung als Sicherheitsnetz. An der Traverse ist eine Schiefe-Erkennung montiert, die den Neigungswinkel der Traverse in Echtzeit misst. Überschreitet die Neigung einen Grenzwert, wird ein Alarm ausgelöst oder automatisch korrigiert. Kelude Schwerindustrie setzt beim Tandemhub mit zwei Katzfahrwerken auf die drei Sicherheitsstufen Master-Slave-Konfiguration, doppelter Regelkreis und Schiefe-Erkennung. Das Sicherheitsüberwachungs- und Managementsystem GB/T 28264-2017 fordert eine lückenlose Dokumentation des synchronen Betriebs.
Häufige Fehler bei der Umsetzung der Synchronsteuerung
Fehler eins: Jeder fährt für sich, ohne Master-Slave-Konfiguration. Beide Mechanismen führen den Geschwindigkeitsbefehl unabhängig voneinander aus – ohne Folgebeziehung summieren sich Geschwindigkeitsdifferenzen zu einem Fahrabweichen auf. Synchronisation erfordert zwingend eine Master-Slave-Referenz.
Fehler zwei: Nur Geschwindigkeitsfolge ohne Positionskorrektur. Die Geschwindigkeitsfolge eliminiert zwar Geschwindigkeitsdifferenzen, doch die kumulierte Positionsabweichung bleibt unkorrigiert – mit der Zeit entsteht dennoch ein Fahrabweichen. Erforderlich ist ein doppelter Regelkreis aus Geschwindigkeit und Position.
Fehler drei: Keine Schiefe-Erkennung als Sicherheitsnetz. Wenn die Synchronsteuerung versagt und keine Schiefe-Erkennung alarmiert, bleibt eine Neigung der Traverse unbemerkt. Kelude Schwerindustrie setzt die Schiefe-Erkennung als letzte Sicherheitsstufe ein – selbst bei Versagen der Steuerung wird Alarm ausgelöst und der Betrieb gestoppt.
Vergleich der Synchronsteuerungsmethoden
| Verfahren | Prinzip | Problemlösung | Realisierungsaufwand | Anwendung |
|---|---|---|---|---|
| Master-Slave-Regelung | Master-Slave-Folge | SynchronisationBezug | mittel | Tandemhub mit zwei Katzfahrwerken |
| GeschwindigkeitMaster-Slave-Folge | Geschwindigkeitsfolge des Masters | KompensationGeschwindigkeitDifferenz | mittel | Master-Slave-Koordination |
| geschlossener Positionsregelkreis | Encoder-Rückmeldung | Wegdifferenz-Kompensation | mittelhoch | mittelhochGenauigkeitSynchronisation |
Schnellreferenz der Normenklauseln zur Synchronsteuerung
| Norm | Vertragskernpunkte | im Verhältnis zuSynchronsteuerungBeziehung |
|---|---|---|
| Norm DIN 15018 | Krandimensionierungsnorm | LaufruheBezug |
| GB/T 28264 — Sicherheitsüberwachungs- und Managementsystem | SicherheitsüberwachungDokumentationsnachweisAnforderungen | SynchronisationBetriebsdokumentation |
| ISO 24617 | intelligentes Steuerungssystem für Krane | SynchronsteuerungRahmenwerk |
Häufige Fragen zur Synchronisation mehrerer Mechanismen
F: Die Doppellaufkatze weist eine Fahrabweichung auf – wo beginnt die Fehlersuche?
A: Zuerst prüfen, ob eine Master-Slave-Konfiguration vorhanden ist. Wenn beide Laufkatzen unabhängig voneinander fahren und keine Folgebeziehung besteht, ist die Fahrabweichung vorprogrammiert. Danach den geschlossenen Positionsregelkreis kontrollieren: Wenn nur die Geschwindigkeit geregelt wird, ohne die Position zu korrigieren, wächst die kumulative Abweichung zunehmend. Abschließend Encoder und Schiefe-Erkennung überprüfen – bei ungenauen Rückmeldesignalen oder Versagen der Schiefe-Erkennung funktioniert die Korrektur nicht. Die Fehlersuche folgt also der Reihenfolge: Master-Slave, Positionsregelkreis, Sensorik.
F: Woran erkenne ich, ob mein Betriebszustand eine Synchronisation mehrerer Mechanismen erfordert?
A: Entscheidend ist die Frage, ob mehrere Mechanismen koordiniert zusammenwirken müssen. Wenn zwei Laufkatzen einen Träger gemeinsam heben, mehrere Anschlagpunkte gleichzeitig anheben oder Heben, Kranbrücke und Laufkatze gekoppelt bewegt werden, müssen alle Mechanismen im Gleichschritt arbeiten – dann ist eine Synchronsteuerung zwingend erforderlich. Bei unabhängigen Einzelbewegungen ist sie nicht nötig. Ausschlaggebend ist also, ob eine Situation vorliegt, in der mehrere Mechanismen gleichzeitig und ohne Fahrabweichung bewegt werden müssen.
F: Warum neigen mehrere Mechanismen von Natur aus zu Fahrabweichungen?
A: Weil die einzelnen Mechanismen nie vollständig identisch sind. Unterschiede in den Motorkennlinien, Getriebespiel, Verschleiß des Raddurchmessers oder der Lastverteilung führen dazu, dass die tatsächlichen Geschwindigkeiten voneinander abweichen – selbst bei identischen Sollwerten. Diese Abweichung führt wiederum zu ungleichmäßiger Lastverteilung, was die Geschwindigkeitsdifferenz weiter verstärkt – ein Teufelskreis entsteht. Deshalb ist eine aktive Korrektur über Master-Slave-Regelung mit geschlossenem Positionsregelkreis unerlässlich; ein unabhängiger Betrieb führt zwangsläufig zu Problemen.
Die Synchronisation mehrerer Mechanismen wird häufig zusammen mit einer Umrüstung mit Frequenzumrichter durchgeführt. Eine praktische Referenz bietet der Beitrag „Umbaukonzept für Hafenportalhubkran mit Frequenzumrichter – Synchronisation von Heben, Wippen und Drehen“.
Wenn zwei Laufkatzen einen Träger gemeinsam heben, ist die Synchronisation die Grundvoraussetzung für Sicherheit. Kelude setzt auf drei Sicherheitsstufen – Master-Slave-Konfiguration, Regelung mit doppeltem Regelkreis und Schiefe-Erkennung – damit alle Mechanismen im Gleichschritt arbeiten und Abweichungen automatisch korrigiert werden.
