miniatur|Brückenkran (orange) mit Führerhaus. Zur Handhabung von Stahlblechen ist der Kran neben dem Haken mit Elektromagneten ausgerüstet.
mini|rechts|Werkstatt in einer Industriehalle mit einem Brückenkran und einem Säulenschwenkkran von Abus Kransysteme
Brückenkrane, auch Laufkrane genannt, sind Krane, die typischerweise fest in Maschinenhäusern, Produktions- und Montagehallen verbaut sind. Sie bestehen aus einem oder zwei Vollwandträgern oder Kastenträgern, der Brücke, die entlang des Gebäudes verfahren werden kann. In Querrichtung, entlang der Spannweite der Brücke, fährt eine Laufkatze mit Seilwinde, die über einen Flaschenzug das Tragmittel (meist ein Haken) ablassen oder hochziehen kann.
Geschichte John Ramsbottom entwickelte in seiner Maschinenfabrik in Crewe (England) einen Brückenkran mit Seilantrieb, der über Transmission mit Dampfkraft angetrieben wurde. Diesen Transmissionslaufkran lernte Rudolf BredtKarl-Eugen Kurrer: Rudolph Bredt. Ein Altmeister des deutschen Kranbaus. In: Projekte. Band 4/2004. Landeskundliche Studien im Bereich des mittleren Ruhrtals. Schriftenreihe der Friedrich-Harkort-Gesellschaft Wetter (Ruhr) und des Stadtarchivs Wetter (Ruhr), hrsgn. v. D. Thier unter Mitarb. v. H. Knährich u. H. Köhler, S. 199–216. Stadtarchiv Wetter (Ruhr) 2004. in Ramsbottoms Maschinenfabrik kennen und verbesserte ihn. Einen solchen Kran stellte Bredts Mechanische Werkstätten Harkort & Co. in Wetter, (ab 1910 Demag), 1873 auf der Weltausstellung in Wien aus. 1887 lieferte Ludwig Stuckenholz den ersten von Bredt konstruierten elektrisch angetriebenen Brückenkran aus.
Brückenkrane heute mini|ELC-1 wird mit einem Brückenkran transportiert Heute sind Brückenkrane vor allem serienmäßig hergestellte Bestandteile der industriellen Intralogistik. Dabei können aus einer Vielzahl an optionalen Ausstattungsmerkmalen sehr individuelle Krananlagen nach einem modularen Prinzip konfiguriert werden. Neben millimetergenau vorgegebener Spannweite sind im Rahmen der wählbaren Optionen unterschiedlichste Höhen und Anschlussformen der Brücke möglich, je nach benötigter Tragfähigkeit der Krananlage können verschiedenste Seilzugtypen zum Einsatz kommen und auch die Statik der Halle berücksichtigt werden, um z. B. ältere Bestandsbauten nicht zu überlasten oder moderne Leichtbauhallen punktuell nicht zu stark zu beanspruchen.
Werden im industriellen Umfeld Hallenkrane für die Intralogistik verwendet, kommen dann oft dutzende Krane zum Einsatz, die auf bis zu drei Ebenen in der Halle montiert sind. Säulen- oder Wandschwenkkrane bilden dabei die unterste Ebene für das Materialhandling am konkreten Arbeitsplatz, Halbportalkrane und Wandlaufkrane verbinden auf der mittleren Kranebene mehrere Arbeitsplätze und Brückenkrane auf der oberen Kranebene stellen den Transport in der gesamten Halle sicher. Alternativen zur Intralogistik mit Hallenkranen sind zum Beispiel Gabelstapler, Fließbänder oder Roboter.
Komponenten Kranbrücke Die Kranbrücke, auch Hauptträger genannt, besteht üblicherweise aus einem maschinell geschweißten Kastenträger. Insbesondere bei geringeren Tragfähigkeiten (im einstelligen Tonnen-Bereich) kommen auch Vollwandträger zum Einsatz. Im höheren Tragfähigkeitsbereich werden zwei parallele Hauptträger verwendet, bei denen die Laufkatze oberhalb auf den Träger verfährt, bei einem einzelnen Hauptträger verfährt die Laufkatze unter dem Hauptträger. Länge, also Spannweite, Höhe und Tragfähigkeit des Hauptträgers sind dabei immer voneinander abhängig. Die Kastenträger eines Brückenkrans werden dabei maschinell gefertigt. Außen sichtbar sind die seitlichen Stegbleche sowie der Ober- und Untergurt. Im Inneren befinden sich Beulsteifen und Schottbleche. Letztere unterteilen den Hauptträger über seine Länge in verschiedene Kammern, ähnlich wie beim Schiffsbau, und sorgen für die gleichmäßige Verteilung der Querkräfte.
Fahrwerksträger An den Enden des Hauptträgers oder der Hauptträger sind Fahrwerksträger angebracht. Diese sind das Fahrwerk des Krans und beinhalten die Laufräder und die Kranfahrantriebe. Mit den Laufrädern liegt der gesamte Kran auf der Kranschiene, die als Teil der Kranbahn zum Gebäude gehört, daran befestigt ist und statisch dementsprechend berücksichtigt wird. mini|rechts|Fahrwerksträger wird am Hauptträger eines Laufkrans von Abus Kransysteme positioniert, um dort angeschraubt zu werden. Oben rechts im Bild sieht man den Kranfahrantrieb. Der Fahrwerksträger selber besteht z. B. aus zwei U-Profilen, die an den Enden der Schenkel aufeinander geschweißt sind und so ein viereckiges Innenprofil ergeben. Zur Verbindung der Fahrwerksträger mit den Hauptträgern kommen HV-Schrauben in entsprechender Anzahl zum Einsatz, die zur einfachen Montage des Krans mit einer Befestigungsplatte zusammengefasst sind.
Die Kranfahrantriebe an den Enden des Fahrwerksträgers sind über eine verzahnte Abtriebswelle mit den Laufrädern verbunden. Üblicherweise werden zwei der vier Laufräder angetrieben. Unter besonderen Umständen können auch alle vier Laufräder mit je einem Kranfahrantrieb angetrieben werden, z. B. bei Kranen, die im Außenbereich eingesetzt werden (erhöhte Antriebskraft bei Winddruck). Die Laufräder sind aus Stahl gefertigt ohne besonderes Material im Bereich der Kontaktfläche zwischen Rad und Schiene. Jedoch haben Laufräder am Kran meist zwei Spurkränze (innen und außen). Darüber werden Toleranzen der Kranbahn ausgeglichen, die insbesondere bei älteren Gebäuden erheblich sein können.
Laufkatze Bei Zweiträgerlaufkranen oberhalb auf den beiden Hauptträgern, bei Einträgerlaufkranen meist unterhalb des Hauptträgers, verfährt die Laufkatze. In ihr sind ein Elektroseilzug mit einem Katzrahmen und dem Katzfahrantrieb zu einer funktionalen Einheit kombiniert, um die Verfahrbewegung entlang des Hauptträgers und die Hubbewegung zum Heben und Senken der Last zu realisieren. So, wie der gesamte Kran modular aus verschiedenen Baukastenkomponenten kombiniert ist, wird auch bisweilen ein modularer Seilzug eingesetzt.
mini|Brückenkran mit zwei Hauptträgern und zwei Laufkatzen, die auf dem Hauptträger verfahren. Gut zu erkennen sind auch die verzinkten Schienen der Energiekette zur Stromzuführung.
Bei entsprechendem Anwendungsfall des Krans können auch zwei Laufkatzen an einem Kran verbaut sein. Hiermit können dann z. B. lange oder unförmige Lasten quer zur Kranfahrtrichtung angehoben und transportiert werden oder, bei entsprechender zusätzlicher Auslegung des Krans, Lasten gewendet werden. Für eine flexible Nutzung der Krananlage können auch zwei unterschiedlich groß dimensionierte Laufkatzen vorgesehen sein. Dann wird die Laufkatze mit hoher Tragfähigkeit, meist verbunden mit langsamerer Hubgeschwindigkeit durch das Flaschenzugprinzip, für entsprechend schwergewichtige Transportaufgaben genutzt und die kleine Laufkatze für schnelle und leichtere Hubaufgaben. Bei der Steuerung kann bei modernen Krananlagen gewählt werden, ob eine einzelne oder beide Laufkatzen gleichsinnig bedient werden soll.
Katzfahren Als Katzfahrantrieb kommen Elektroantriebe zum Einsatz. Wie beim Kranfahrantrieb auch werden hier zwei oder nur ein Motor verwendet, um die Fahrbewegung zu realisieren.
Hubwerk Das Hubwerk des Elektroseilzugs besteht aus der Seiltrommel, dem Hubantrieb mit Getriebe und verschiedenen Seilrollen. Fast immer wird das Prinzip des Flaschenzugs verwendet, um die Hubkraft zu vergrößern. Je nach Ausführung sind dazu verschiedene Umlenkrollen und Festpunkte nötig, die am Katzrahmen montiert sind. Als Seil kommen fast ausschließlich Stahldrahtseile zum Einsatz. Anders als z. B. bei Fahrzeugkranen wird das Seil dabei von einer Seilführung mit definierter Spannung einlagig auf der Seiltrommel aufgewickelt.
Unten am Seil ist die Unterflasche angebracht. Je nach Ausführung des Flaschenzugs ist hier neben Umlenkrollen auch der Kranhaken beweglich aufgehängt. Hier können weitere Anschlagmittel eingehängt und dann mit der zu hebenden Last verbunden werden.
Stromzuführung Die Strom- und Signalzuführung zur Laufkatze wird heute meist über Energieketten realisiert. Die Schiene zur Führung der Kette kann dabei platzsparend entlang des Hauptträgers verlaufen und bildet keine Leitungsschlaufen nach unten. Alternativ sind auch Schleppleitungen verbreitet, bei der die Leitung an einer separaten Schiene mit Wagen verfährt, die beim Zusammenschieben als Leitungsschlaufen herunterhängen.
Steuerung Als Motoren für Kranfahrt, Katzfahrt und das Hubwerk kamen und kommen asynchrone Drehstrommotore zum Einsatz. Die Ansteuerung dieser Antriebe und die periphere Technik hat sich im Laufe der Zeit verändert und wird heute unter dem Einsatz moderner Mikroelektronik umgesetzt. In vergangenen Jahrzehnten war die elektrische und elektronische Ansteuerung eher rudimentär. Traditionelle Schützsteuerung Traditionell wurde die Steuerung eines Brückenkrans sehr einfach und robust gehalten. Viele Jahrzehnte wurden polschaltbare Motoren eingesetzt, bei denen elektrisch zwischen einer langsamen und einer schnellen Wicklung hin- und hergeschaltet wurde, um eine langsame und eine hohe Fahr- bzw. Hubgeschwindigkeit zu erreichen. Der Übergang zwischen den beiden Geschwindigkeiten wurde durch verschiedene Maßnahmen (z. B. zu- und abschalten einzelner Phasen oder durch Schwungmassen) etwas sanfter gestaltet, trotzdem war eine gewisse Übung des Kranführers nötig, um Lasten sicher zu heben und zu transportieren. Das Schalten der Motoren wie auch das Umschalten zwischen schneller und langsamer Motorwicklung erfolgte durch Schütze, die von einer Handbedieneinheit aus gesteuert wurden. Diese Einheit hängt meist an einer langen Leitung am Kran herunter und kann so vom Kranführer auf Flurniveau bedient werden. Oft ist die Bedienung, auch Hängetaster genannt, entlang des Hauptträgers verfahrbar, um dem Kranführer eine gewisse Bewegungsfreiheit zu ermöglichen, insbesondere um sich nicht im Gefahrenbereich einer schwebenden Last aufhalten zu müssen. Überlastsicherung Mit der Einführung der Maschinenrichtlinie zu Beginn der 90er Jahre wurde eine Überlastsicherung in Hallenkranen verpflichtend. Ihre Aufgabe ist die kontinuierliche Messung der angehängten Last und ein Abschalten der Hubbewegung, wenn die Belastung 110 % der Nenntragfähigkeit übersteigt. Die Lastmessung wurde und wird entweder über Dehnungsmessstreifen oder elektronisch über eine Motorstrommessung umgesetzt. Frequenzumrichter Mit zunehmender Verbreitung von Frequenzumrichtern ab den 1990er Jahren hielt auch die variable Drehzahlregelung bei Hallenkranen Einzug. Fahr- und Hubwerksachsen konnten so optional mit variabler Drehzahlregelung ausgestattet werden, was präzisere und sichereres Lasthandling ermöglichte. Intelligente modulare Kransteuerung Heutige moderne Kransteuerungen bewegen sich auf dem Niveau aktueller, mikroprozessorgesteuerter Industrietechnologie. Als zentraler Baustein wird eine SPS eingesetzt, die die gesamte Konfiguration der Krananlage mit kundenspezifischen Parametern enthält. Die Frequenzumrichter der Fahr- und Hubantriebe werden über ein CAN-Bus-Netzwerk angebunden und parametriert. Drehgeber liefern der SPS Rückmeldung über Hakenhöhe und Verfahrbereich der Antriebe, wodurch ein geschlossener Regelkreis entsteht. Dadurch sind umfangreiche Regelungsmöglichkeiten gegeben. Beispielsweise kann die Steuerung des Krans aus der aktuellen Fahrgeschwindigkeit von Kran und Katze und der Hakenposition berechnen, wie stark die angehängte Last beim Abbremsen pendeln würde und durch entsprechendes Gegensteuern der Fahrantriebe das Lastpendeln fast vollständig ausgleichen. Konfiguration der Betriebsparameter (z. B. Fahr- und Hubgeschwindigkeiten und Beschleunigungsverhalten) können über einen WLAN-Zugriff vom Benutzer individuell eingestellt werden. Kranbedienung Kanzel/Kabine