Kran-Nachrüstung mit Funkfernsteuerung & Positionierung

Ein Großteil der in Deutschland im Einsatz befindlichen älteren Krane – insbesondere Brückenkrane der Typen QD und LH aus den 1990er- bis 2010er-Jahren – wird noch über das Kranführerhaus oder ein Drucktastergehäuse am Boden bedient. Dies führt häufig zu geringer Effizienz, erhöhten Sicherheitsrisiken und stetig steigenden Wartungskosten. Dieser Artikel stellt ein umfassendes, nicht standardgerechtes Umbaukonzept vor, das die Nachrüstung einer Funkfernsteuerung, die Installation eines Videoüberwachungssystems, die Implementierung eines Positionierungssystems, die Modernisierung des Elektroschranks, die Verbesserung der Sicherheitseinrichtungen sowie die abschließende Abnahme abdeckt. Kelude Schwerindustrie bietet maßgeschneiderte Umbaupläne basierend auf dem Baujahr und den spezifischen Betriebsbedingungen der Anlage. Die Umbauzeit beträgt in der Regel 3 bis 7 Tage (abhängig von der Tragfähigkeit des Krans und dem Umfang der Maßnahmen). Der Eingriff erfolgt ohne Änderungen am bestehenden elektrischen Hauptstromkreis und an der Kranstruktur; die ursprünglichen Anlagendokumente bleiben gültig.

Typische Schwachstellen älterer Krane

Grenzen der Bedienung aus dem Führerhaus: Der Kranführer sitzt in der Höhe und hat durch die Tragstruktur oft eine eingeschränkte Sicht auf die exakte Position der Last. In großen Werkhallen (Spannweite ≥ 30 m) kann die Last durch Stützen oder Maschinen verdeckt sein, sodass eine Kommunikation mit einem Signalmann am Boden über Handzeichen oder Funk erforderlich ist. Dies ist ineffizient und fehleranfällig. Schätzungen zufolge stehen etwa 70 % der Arbeitsunfälle mit Kranen im Zusammenhang mit toten Winkeln.

Risiken durch Drucktastergehäuse: Der Bediener muss dem Kran mit dem Drucktastergehäuse folgen. In großen Hallen (Länge über 100 m) kann dies 5 bis 8 km Gehweg pro Schicht bedeuten, was zu Ermüdung und Bedienfehlern führen kann. Zudem ist der Abstand zwischen Bediener und Last oft sehr gering (häufig unter 2 m), was das Risiko von Anstoßverletzungen oder Verletzungen durch einen Drahtseilbruch birgt.

Alterung der elektrischen Systeme: Bei älteren Kranen leiden häufig oxidierte Kontakte in Schützen, gealterte Relaisspulen, rissige Kabelisolierungen und korrodierte Schaltschrankgehäuse. Die Ausfallrate steigt Jahr für Jahr. Viele dieser Anlagen erfüllen die aktuellen Anforderungen der Normen DIN 15018 (Tragwerksberechnung) und FEM 1.001 (Sicherheit) nicht mehr und sind dringend nachrüstungsbedürftig.

Wartungskostenanalyse: Bei einem Kran, der älter als 15 Jahre ist, können die jährlichen Wartungskosten etwa 8 % bis 12 % des Neupreises betragen. Ein nicht standardgerechter Komplettumbau kostet in der Regel nur 20 % bis 35 % eines Neukaufs. Nach dem Umbau lässt sich die Ausfallrate um etwa 60 % bis 80 % senken, sodass sich die Investition oft bereits nach 1 bis 2 Jahren amortisiert.

Funkfernsteuerung nachrüsten – Auswahl und Sicherheit

Die Auswahl des industriellen Drahtlosen Fernsteuerungssystems hängt von vier Kernfaktoren ab: Arbeitsfrequenz, Sicherheitscodierung, Not-Stopp-Funktion und Umschaltung der Bedienmodi.

Videoüberwachung und Positionierung für mehr Sicherheit

Videoüberwachung: Die Nachrüstung eines Kamerasystems am Kran (z. B. Lastaufnahme oder Fahrbahn) verbessert die Sicht auf den Lastbereich erheblich. Dies reduziert tote Winkel und erleichtert das präzise Positionieren der Last. Die Übertragung erfolgt drahtlos oder über Schleppkabel, das Bild wird auf einem Monitor im Führerhaus oder auf der Fernsteuerung angezeigt.

Positionierungssystem: Ein automatisches Positionierungssystem unterstützt den Kranführer beim präzisen Anfahren vorgegebener Positionen in der Halle. Es erhöht die Effizienz und reduziert das Risiko von Kollisionen. Die Integration in die bestehende Steuerung ist Teil des nicht standardgerechten Umbaus.

Elektroschrank modernisieren und Sicherheit erhöhen

Die Modernisierung des Elektroschranks ist ein zentraler Bestandteil des Umbaus. Alte Schütze und Relais werden durch neue, leistungsfähigere Komponenten ersetzt. Die Verkabelung wird auf den aktuellen Stand der Technik gebracht, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen und die Alterung der Komponenten zu stoppen. Zusätzlich werden moderne Sicherheitseinrichtungen wie Sanftanlauf, Motorschutz und eine verbesserte Überwachung der Drahtseile integriert. Diese Maßnahmen erhöhen die Betriebssicherheit und die Lebensdauer des Krans.

Umbau und Abnahme nach Norm

Der komplette nicht standardgerechte Umbau erfolgt gemäß den geltenden Normen und Verfahren. Nach Abschluss der Arbeiten wird eine gründliche Abnahme durchgeführt, die alle Sicherheitsaspekte und die Konformität mit den relevanten Spezifikationen (z. B. EN 60204-32) überprüft. Die Dokumentation wird aktualisiert und der Betreiber erhält eine umfassende Einweisung in die neuen Funktionen. Kelude Schwerindustrie bietet auf Wunsch auch Wartungsverträge für die umgebauten Anlagen an.

Häufige Fragen zum Kran-Umbau

F: Wie lange dauert der Umbau eines Brückenkrans?
A: Die typische Umbauzeit beträgt 3 bis 7 Tage, abhängig von der Größe des Krans und dem Umfang der gewünschten Maßnahmen.

F: Muss der Kran während des Umbaus außer Betrieb genommen werden?
A: Ja, für die Dauer der Arbeiten ist der Kran stillgelegt. Wir planen die Umbauten so, dass die Ausfallzeiten für Ihren Betrieb minimal sind.

F: Welche Normen sind beim Umbau zu beachten?
A: Der Umbau erfolgt nach den einschlägigen Normen, insbesondere EN 60204-32 (elektrische Ausrüstung) und FEM 1.001 (Sicherheit). Die Konformität wird im Rahmen der Abnahme bestätigt.

Markenempfehlung: Premium-Segment – HBC (Deutschland) (FSE-Serie mit Frequenzsprungverfahren, Dualband 2,4 GHz + 433 MHz), Telemotive (Schweden) (MCS-Serie für Multi-Kran-Betrieb und Roaming); Mittelklasse – NBB (Deutschland) (60er-Serie), Autec (Italien) (DLD-Serie); Economy-Klasse – Yuding (China) (F21-Serie, Marktführer in China mit über 60 % Marktanteil, sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis) oder Tianchebao (TCB-Serie). Empfohlen wird die Kombination „Import-Empfänger + Inlands-Sender“, die Umbaukosten pro Kran liegen zwischen 6.000 und 15.000 CNY (ca. 770–1.920 EUR).

Montagehinweise: Der Empfänger wird im unteren Bereich des Schaltschranks montiert (fern von Wärmequellen), die Antenne wird außerhalb des Schranks mit einem Abstand von ≥15 cm zu Metallteilen geführt. Verkabelung mit 1,5 mm² RVV-Kupferlitze, Adern mit Aderendhülsen fest crimpen und mit Zahlenfolien kennzeichnen. Das Not-Halt-Relais wird in die bestehende Not-Halt-Sicherheitskette des Steuerkreises integriert, um sicherzustellen, dass der Not-Halt in allen Steuerungsmodi wirksam ist. Nach der Verdrahtung ist ein vollständiger Funktionstest durchzuführen: Heben/Senken, Kranbrücke vor/zurück, Laufkatze links/rechts – alle sechs Bewegungsrichtungen einzeln prüfen, Not-Halt-Reaktion ≤20 ms, und nach Auslösen der Endschalter müssen die Fernsteuerungsbefehle korrekt unterdrückt werden.

Videoüberwachung – Lösung ohne tote Winkel

Allein die Nachrüstung einer Fernsteuerung löst das Problem der Sichtbehinderung nicht – wenn die Last durch Säulen, Materialstapel oder Wände verdeckt wird, kann der Bediener nicht präzise positionieren. Die Nachrüstung eines drahtlosen Videoüberwachungssystems ist die effektivste Ergänzung, damit der Bediener von jedem Punkt der Werkstatt aus die Last und ihre Umgebung in Echtzeit sehen kann.

Kameraauswahl: Industrielle drahtlose Kamera mit folgenden Kernparametern – Auflösung ≥1920×1080 (Full HD), Bildrate ≥25 fps (flüssiges Bild ohne Nachzieheffekte), Infrarot-Nachtsichtweite ≥20 m (für dunkle Umgebungen oder Nachtarbeit), Schutzart IP67 (wasserdicht und staubgeschützt), Betriebstemperatur -20 °C bis +60 °C, integrierter digitaler WDR (DWDR) für stark wechselnde Lichtverhältnisse in der Werkstatt. Empfohlen werden Hikvision DS-2DE-Serie (360°-Panorama) oder Dahua SD-Serie.

Montagevarianten: Variante A – mittig unter dem Hauptträger nahe der Katzbahn, Sichtfeld deckt einen Bereich von ±10 m direkt unter der Last ab; Variante B – seitlich am Katzfahrwerkrahmen montiert, bewegt sich synchron mit der Laufkatze und ist immer direkt auf den Bereich unter dem Haken ausgerichtet. Empfohlen wird die Kombination A+B für eine 360°-Abdeckung ohne tote Winkel. Die Videobilder beider Kameras können auf einem Monitor als Bild-in-Bild oder geteiltes Bild dargestellt werden.

Übertragung und Anzeige: Verwendung einer industriellen Dualband-Wireless-Bridge (2,4 GHz/5,8 GHz, 802.11ac, z. B. TP-Link CPE710 oder Ubiquiti NanoStation), Übertragungsbandbreite ≥300 Mbit/s, Video-Latenz ≤80 ms für Echtzeitbetrieb. Übertragungsreichweite im Freien bis zu 500 m, in der Werkstatt mit Hindernissen 150–300 m. Schwenkbereich horizontal ±180°, vertikal ±90° (optional 360°-Panorama-Kuppelkamera), mit motorischem Zoomobjektiv 2,8–12 mm, Bodenmarkierungen sind bis zu 30 m Entfernung erkennbar. Als Monitor dient ein 10,1–15,6 Zoll heller Industrie-Touchscreen (Helligkeit ≥1000 cd/m²); alternativ kann der Bildschirm in die Fernsteuerung integriert werden (Yuding F23-Serie mit 5,7-Zoll-TFT-Farbdisplay) oder drahtlos auf Mobiltelefon/Tablet übertragen werden. Die Montage & Inbetriebnahme des Gesamtsystems dauert ca. 1–2 Tage.

Encoder- vs. Laserpositionierung im Vergleich

Die Erweiterung der Fernsteuerung und Videoüberwachung um eine automatische Positionierungsfunktion steigert die Effizienz bei wiederkehrenden Hubaufgaben erheblich. Die gängigsten Verfahren sind die Encoder-Positionierung und die Laser-Positionierung. Nachfolgend werden beide Verfahren anhand der Kriterien Funktionsprinzip, Messgenauigkeit, Messbereich, Kosten, Einsatzbereiche und repräsentative Marken verglichen.

GOTO-Positionierung und Pendeldämpfung für Krananlagen

GOTO-Positionierung: Über das Touchpanel oder die Fernsteuerung lassen sich bis zu 99 Arbeitspositionen (Kranbrücken-X-Koordinate + Katz-Y-Koordinate) voreinstellen. Nach Auswahl der Zielposition fährt das System Kranbrücke und Laufkatze automatisch und simultan zum Zielkoordinatenpunkt. Die Wiederholgenauigkeit der Positionierung beträgt ±10 mm (mit Laseroption ±5 mm), wodurch sich die Positionierzeit um 50 % bis 70 % reduzieren lässt. Praxisbeispiel: In einem Stahlwerk konnte die Zykluszeit für den Stahlblechtransport von 2:30 Minuten auf 55 Sekunden gesenkt werden – eine Effizienzsteigerung von 63 %, was etwa 40 zusätzliche Blechtransporte pro Schicht ermöglicht.

Pendeldämpfung: Die SPS nutzt den ZV-Shaper-Eingangsformungsalgorithmus, um den Hub-, Kranbrücken- und Katzfahrbefehlen ein inverses Schwingungssignal zu überlagern. Messergebnisse: Ohne aktive Dämpfung beträgt die Restpendelung ±300 mm mit einer Beruhigungszeit von ca. 30 Sekunden; mit aktiver Dämpfung reduziert sich die Restpendelung auf ≤ ±50 mm und die Beruhigungszeit auf 8 Sekunden. Besonders effektiv ist das System bei mittleren und großen Kranen (Tragfähigkeit > 16 t) und hohen Fahrgeschwindigkeiten (Kranbrücke > 30 m/min). Die Installation und Inbetriebnahme des gesamten Positionier- und Dämpfungssystems dauert in der Regel 1 bis 2 Tage.

Elektrische Modernisierung – Austausch alter Schaltschränke

Alte Elektroschränke sind oft über 10 bis 20 Jahre im Einsatz: Kontaktwiderstände steigen durch oxidierte Schützkontakte, Relais arbeiten unzuverlässig, rissige Kabelisolierungen bergen Leckagerisiken, und Korrosion am Gehäuse reduziert die Schutzart (oft nur IP30 oder schlechter). Die elektrische Aufrüstung ist ein zentraler Bestandteil jeder umfassenden Kranmodernisierung.

Hauptstromkreis: Veraltete Schütze der CJ-Serie werden durch Typen der Schneider TeSys- oder Siemens 3RT-Serie ersetzt. Diese bieten eine elektrische Lebensdauer von ≥ 1.000.000 Schaltspielen und eine mechanische Lebensdauer von ≥ 15.000.000 Schaltspielen. Die Hauptstromkabel werden gemäß Norm DIN 15018 ausgelegt (Kupferleiter: 1,5 A/mm²) und müssen mindestens dem 1,25-fachen des Motornennstroms entsprechen. Verwendet werden öl- und temperaturbeständige, geschirmte RVV-Kabel (Arbeitstemperatur -20 °C bis +85 °C).

Steuerstromkreis: Kelude empfiehlt die Aufrüstung der Relaissteuerung auf eine SPS (Mitsubishi FX3U-Serie mit 16 Eingängen/16 Ausgängen oder Siemens S7-200 SMART CPU SR20). Die Steuerspannung wird von AC 220 V auf sichere DC 24 V reduziert. Das SPS-Programm umfasst Sicherheitsverriegelungen (Endschalter + Überlast + Not-Aus in Reihe für sicheren Stopp), Logik zum Umschalten der Steuermodi (Führerhaus/Fernsteuerung/Aus mit Verriegelung), Selbstdiagnosefunktionen (Erkennung von Schützrückmeldungen, Leitungsbruch am Encoder, Frequenzumrichterfehlern) sowie die Ansteuerung des akustischen und optischen Alarms.

Frequenzumrichter (optional): Nachrüstung mit ABB ACS580- oder Inovance MD520-Serie (Vektorregelung ohne Rückführung, Überlastfähigkeit 150 % für 60 s). Dies ermöglicht eine stufenlose Drehzahlregelung für Hubwerk, Kranbrücke und Laufkatze. Die Hubgeschwindigkeit steigt von ursprünglich zwei Stufen (5/0,8 m/min) auf stufenlos 0 bis 8 m/min, die Krankatzengeschwindigkeit von 15 m/min auf stufenlos 0 bis 30 m/min – bei deutlich verbessertem Laufverhalten. Der Frequenzumrichter ist mit einem Bremswiderstand ausgestattet (zwingend für das Hubwerk), um ein sicheres und kontrolliertes Senken der vollen Last zu gewährleisten.

Schaltschrank: Ersetzt wird der alte Schrank durch ein versiegeltes Edelstahlgehäuse mit Schutzart IP54. Im Inneren sorgen ein thermostatgesteuertes Kühlgebläse (Einschaltung bei 35 °C, Abschaltung bei 30 °C), eine Heizung gegen Feuchtigkeit (automatische Aktivierung bei Luftfeuchtigkeit > 80 % zur Kondensatvermeidung) und eine LED-Beleuchtung (türgesteuert) für optimale Bedingungen. Ein 7-Zoll-Industrie-Touchpanel in der Schranktür zeigt Echtzeitdaten zu Betriebszustand der Antriebe, Tragfähigkeit, Position von Kranbrücke und Laufkatze, Umrichterfrequenz und Fehlercodes an. Die erwartete Lebensdauer nach der Modernisierung beträgt ≥ 10 Jahre, die Ausfallrate sinkt um ca. 80 %, der Isolationswiderstand liegt bei ≥ 2 MΩ, und die Schrankinnentemperatur bleibt zwischen -10 °C und +45 °C.

Nachrüstung von Sicherheitseinrichtungen – Endschalter, Überlast, Kollisionsschutz

Gemäß den Vorschriften der Normen GB 6067.1-2010 (Sicherheitsvorschriften für Hebezeuge) und TSG Q7016-2016 (Regeln für die regelmäßige Inspektion von Hebezeugen) werden folgende Schutzeinrichtungen nachgerüstet:

Hubhöhenbegrenzer: Verwendung von Drehbegrenzungsschaltern (Typ LX26 mit Seilzug oder Typ DXZ mit Nocken). Der erste Endschalter wird 200 mm vor der höchsten Arbeitsposition ausgelöst und unterbricht den Hubstromkreis. 50 mm vor der Endposition greift eine zweite, redundante Sicherheitsstufe mit eigenem Stromkreis. Die Schutzart beträgt ≥ IP65, die Schaltleistung ≥ 5 A / 250 V AC. Die Funktionsfähigkeit wird monatlich geprüft; nach dem Austausch des Drahtseils ist eine Neukalibrierung erforderlich.

Fahrbegrenzer: An beiden Enden der Kranbahn und der Katzbahn werden Rollenhebel-Endschalter vom Typ Omron D4MC installiert. Diese bieten eine Schaltgenauigkeit von ±2 mm und eine mechanische Lebensdauer von ≥ 1.000.000 Schaltspielen. Zusammen mit Polyurethan-Puffern (Kompressionsweg ≥ 200 mm, Energieaufnahme ≥ 5 kJ) und fest verschweißten Prellböcken an den Schienenenden (Blechdicke ≥ 20 mm) ergibt sich ein dreistufiges Schutzkonzept, das ein Überfahren der Schienenenden sicher verhindert. Die Signale der Endschalter werden sowohl an die SPS als auch an ein unabhängiges Sicherheitsrelais übergeben.

Überlastsicherung: Einsatz elektronischer Überlastbegrenzer der Serien Changzhou Changxin CA oder Yichang Weite WTC. Die Sensoren werden am festen Ende des Hubdrahtseils oder unter der Traverse des Rollenblocks montiert. Die Sensorgenauigkeit beträgt ±0,5 % v. E. (vom Endwert), die Gesamtgenauigkeit des Systems ±2 %. Bei 90 % der Nennlast ertönt ein optischer Alarm (Blinklicht) und ein intermittierender Signalton vom Summer. Bei 105 % der Nennlast wird der Hubstromkreis sofort unterbrochen (nur die Senkrichtung bleibt aktiv). Nach der Installation erfolgt eine Kalibrierung vor Ort mit Standardgewichten (oder einer kalibrierten Hakenwaage), die dokumentiert und abgezeichnet wird.

Kollisionsschutz: Am Endwagen der Kranbrücke und an den Katzseiten werden Infrarot-Photoelektriksensoren (Banner QS18-Serie, Erfassungsbereich 0,5 bis 10 m einstellbar, Ansprechzeit ≤ 2 ms) oder Laser-Scanner (SICK TiM-Serie, Scanwinkel 270°) montiert. Bei Annäherung an ein Hindernis wird die Geschwindigkeit automatisch auf Kriechgang (≤ 5 m/min) reduziert; bei weiterer Annäherung stoppt die Bewegung vollständig. Die Kollisionsschutzsignale werden drahtlos über ein 433-MHz-Modul übertragen, was eine aufwendige Verkabelung erspart. Auf einem Monitor in der Leitwarte können die Positionen und Abstände aller Krane in Echtzeit angezeigt werden.

Windmesser und Signalgeber: Für im Freien betriebene Krane ist ein Dreischalen-Windmesser (Genauigkeit ±0,5 m/s, Anlaufgeschwindigkeit ≤ 0,5 m/s) obligatorisch. Bei Windstärke 6 (10,8 bis 13,8 m/s) ertönt eine gelbe Vorwarnung mit akustischem und optischem Alarm. Bei Windstärke 7 (13,9 bis 17,1 m/s) wird der Kranbetrieb automatisch vollständig gesperrt. An beiden Enden des Hauptträgers sind LED-Signalgeber mit Hupe (Schalldruck ≥ 105 dB in 1 m Entfernung, rot-blaues Rundumlicht) montiert, die während des Betriebs automatisch blinken und einen Warnton abgeben, um das Personal in der Umgebung zu warnen.

Abnahmeverfahren für Kranmodernisierungen

Prüfgrundlagen: DIN 15018, GB 6067.1-2010, TSG Q7016-2016, JB/T 10559-2019, JB/T 12987-2016.

Die Abnahme der Modernisierung erfolgt in sieben aufeinander aufbauenden Phasen, von der Dokumentenprüfung bis zur Konformitätsmeldung:

Häufig gestellte Fragen (FAQ)