BRPI0815693B1

BRPI0815693B1 - Método para controlar uma grua

Info

Publication number: BRPI0815693B1
Application number: BRPI0815693-0A
Authority: BR
Inventors: Mikko Porma; Jarno Hoffrén
Original assignee: Konecranes Global Corporation
Priority date: 2007-08-24
Filing date: 2008-08-21
Publication date: 2019-10-01
Also published as: FI119596B; EP2185464A1; AU2008292056A1; AU2008292056B2; BRPI0815693A2; CA2695560C; RU2438964C2; EP2185464A4; JP5319678B2; US20110130863A1; CN101795957B; KR101176967B1; CA2695560A1; FI20075584A0; KR20100058482A; WO2009027580A8; WO2009027580A1; JP2010536688A; ZA201000997B; EP2185464B1

Abstract

método para controlar uma grua a invenção se refere a um método para controlar uma grua, o método compreendendo controlar a parte do cabo ( 13) conectada ao gancho da grua com uma roda motriz operada por fricção (3), cabo extra (12) sendo enrolado em uma pluralidade de camadas sobre um tambor de armazenamento (4). no método, duas máquinas (1, 2) são usadas, das quais a primeira (1) é usada na roda motriz (3) e a outra no tambor de armazenamento (4), uma das máquinas (1, 2) sendo controlada com um comando de velocidade e a outra máquina (1, 2) com um comando de torque.

Description

MÉTODO PARA CONTROLAR UMA GRUA

Fundamentos da Invenção [0001] Esta presente invenção se refere a um método para controlar uma grua, o método compreende controlar a parte do cabo conectada ao gancho da grua com uma roda motriz operada por fricção, cabo extra sendo enrolado em uma pluralidade de camadas sobre um tambor de armazenamento, onde duas máquinas são usadas, das quais a primeira é usada na roda motriz e a outra no tambor de armazenamento.

[0002] Em dispositivos elevadores, o cabo de elevação é geralmente enrolado sobre um tambor em uma camada quando o gancho de elevação está em uma posição superior. Contudo, soluções são também conhecidas, em que cabo extra é enrolado sobre um tambor de armazenamento. Nessas soluções, a fricção suficiente é consumada por meio da roda motriz e de uma polia, em que apenas uma leve força, gerada por meio de uma mola espiral, por exemplo, é requerida para esticar o cabo no tambor de armazenamento. Uma solução é enrolar o cabo diretamente em uma pluralidade de camadas sobre o tambor motriz.

[0003] Contudo, particularmente em alturas extremas de elevação, o tambor do cabo se torna longo se o cabo estiver em uma camada. Sendo assim, um espaço maior é necessário para o tambor, e estruturas mais fortes são requeridas teoricamenteresistentes. O comprimento do tambor também faz o cabo se desviar dependendo do peso do gancho. Em soluções de tambores, o ângulo do cabo se torna maior, encurtando a vida de operação do cabo. Um ângulo de cabo se refere ao ângulo da saída da roda motriz ou do tambor. Usando um tambor de armazenamento da maneira acima descrita, temos um torque maior na máquina da roda motriz. Contudo, o ajuste do tambor de armazenamento requer algum tipo de dispositivo para ajuste da distensão do cabo. Uma mola espiral causa dificuldades se o peso para elevação for grande. Um dispositivo elevador enrolado diretamente sobre o tambor em uma pluralidade de camadas também requer um grande torque. Além disso, a vida de operação do cabo é pequena, uma vez que o cabo é enrolado sobre o tambor com muita força.

[0004] O documento US 3448962 A (M. O. MILLER) revela um método para

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2/7 controle de uma máquina, o método compreendendo controlar uma parte do cabo conectada a uma massa da máquina com uma roda motriz operada pro fricção, cabo extra sendo enrolado em uma pluralidade de camadas sobre um tambor de armazenamento, em que duas máquinas são usadas, das quais, a primeira é usada na roda motriz e a outra no tambor de armazenamento.

Resumo da Invenção [0005] Um objetivo da presente invenção é eliminar os problemas acima descritos. Este objetivo é alcançado pelo método da invenção, conforme definido na reivindicação 1. O dito método é caracterizado pelo controle de uma das máquinas com um comando de velocidade e da outra máquina com um comando de torque.

[0006] A invenção se baseia no uso de duas máquinas. A máquina compreende um motor elétrico e geralmente uma engrenagem. Uma solução sem engrenagem também é possível. Uma das máquinas aciona uma roda motriz operada por fricção e a segunda máquina aciona um tambor de armazenamento que enrola em várias camadas. A máquina que controla a roda motriz é preferivelmente ajustada com o comando de velocidade e a máquina do tambor de armazenamento é controlada com o comando de torque. O comando de velocidade é fornecido pelo usuário do dispositivo elevador ou o computador controlador da operação. O comando de velocidade controla a velocidade do gancho de elevação.

[0007] O método da presente invenção fornece um tambor de armazenamento com um mecanismo eficiente para ajuste da distensão do cabo e, ao mesmo tempo, um torque menor da roda motriz operada por fricção é conseguido em relação à arte anterior. Uma estrutura preferida compacta e teoricamente resistente também é alcançada. O ângulo do cabo é evitado, e com isso a vida de operação do cabo melhora. A posição do cabo não desvia no dispositivo da invenção como uma função do peso de elevação. Na invenção, a vida de operação do cabo é aumentada pela força de tensão menor do cabo sobre o tambor de armazenamento do que em um dispositivo elevador enrolado diretamente sobre o tambor.

[0008] Numa realização preferida do método da invenção, o comando de torque do tambor de armazenamento é modificado quando se transfere de uma camada

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3/7 do cabo para uma outra tal que a força na porção do cabo entre o tambor de armazenamento e a roda motriz a fricção se mantém constante. Além disso, a força do cabo entre a roda motriz a fricção e o tambor de armazenamento é mantida na metade do valor da porção do cabo que vai da roda motriz a fricção até o gancho. Contudo, um tipo diferente de relação também pode ser usada. O torque altera quando o cabo muda as camadas sobre o tambor de armazenamento. Se uma mudança para uma camada adicional é feita, então o torque tem que aumentar, e se a camada diminui, então o torque diminui. De modo a administrar o ponto de mudança da camada de cabo, uma tabela que inclui o ponto de mudança da camada como uma função do local tem que ser armazenada em uma memória do computador de controle das máquinas. Esta informação é mais facilmente obtida por uma corrida de instrução. A corrida de instrução é realizada juntamente com a implementação do aparelho.

[0009] Em outra realização alternativa do método da invenção, o tambor de armazenamento é controlado com o comando de velocidade e a roda motriz com o comando de torque. Sendo assim, o computador de controle inclui uma tabela para alterar a velocidade de rotação do tambor de armazenamento como uma função do comprimento da corda tal que a velocidade do gancho permanece na magnitude do comando de velocidade dado.

[00010] Realizações preferidas do dispositivo da invenção são revelados nas reivindicações anexas 2 a 9.

Lista de Figuras [00011] A seguir, a invenção será descrita em mais detalhes em conexão com uma grua preferencialmente usada no método da invenção com referência aos desenhos anexos, em que:

Figura 1 ilustra a estrutura de uma grua usada no método da invenção, Figuras 2A e 2B ilustram a estrutura de um tambor de armazenamento, Figura 3 ilustra um comando de velocidade, e

Figura 4 mostra um diagrama de blocos da comunicação mútua entre um computador e os dispositivos eletrônicos para ajustar o controle das máquinas de uma grua da invenção.

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Descrição Detalhada da Invenção [00012] A figura 1 mostra a estrutura de uma grua utilizada no método da invenção em mais detalhes. As partes 1 e 2 operam como máquinas. A máquina 1 é acionada pelo motor elétrico 9 e a máquina 2 é acionada pelo motor elétrico 10. Os motores elétricos são tipicamente mecanismos conversores de frequência, mas transmissores de corrente direta podem ser usados para implementar uma invenção similar. A máquina 1 aciona uma roda motriz operada por fricção 3 e a máquina 2 aciona um tambor de armazenamento 4. Uma polia 8 é requerida para se obter um ângulo de preensão suficientemente grande para o cabo. Aumentando o ângulo de preensão, aumenta-se a força de fricção. Os sistemas de polia 6 e 7 constituem uma transmissão de cabo convencional para diminuir a força requerida do cabo. O gancho (não mostrado) da grua é fixado no sistema de polia inferior 7. Uma parte 5 do cabo é fixado em um ponto fixo na estrutura superior da grua. As hastes das máquinas compreendem sensores de ângulo 14 e 15, os quais fornecem a informação de velocidade e a informação de localização das máquinas. A informação de localização é requerida juntamente com o corrida de instrução, particularmente. Os sensores 14 e 15 detectam a mudança da velocidade quando as camadas do cabo mudam. Essa estrutura produz um ângulo de contato de 270 a 360 graus. Observando-se a figura 1, o cabo primeiro circula em torno da roda motriz 3 e então em torno da polia de rotação livre 7, e então alcança novamente a roda motriz 3. Pode-se ver que o ângulo de contato efetivo da roda motriz 3 é 270 graus. Pode-se ver que colocando-se o tambor de armazenamento 4 de outra forma, um ângulo de contato de 360 a 540 graus, por exemplo, pode ser obtido. Contudo, é essencial que o ângulo de contato permaneça pequeno. Se o tambor 4 não fosse do tipo de puxar, então o ângulo de contato requerido seria de cerca de 1000 graus para a força de fricção ser suficiente, como é geral na arte anterior. Agora, quando o tambor 4 puxa, a força de fricção requerida pela roda motriz 3 é menor cerca de metade do que sem um tambor de estiragem. Isto é porque o ângulo de contato pode estar dentro de uma faixa de 270 a 540 graus. Adicionalmente, cavidades semicirculares sem subcorte podem ser usadas. Neste caso, o atrito do cabo durante o estiramento é relativamente pequeno. Isto

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5/7 melhora a vida de operação dos cabos. A força da haste sobre a roda motriz também é razoável.

[00013] A estratégia de operação é feita tal que a força na porção o cabo 12 entre a roda motriz a fricção 3 e o tambor de armazenamento 4 tem uma determinada relação com a força do cabo 13 entre a roda motriz a fricção 3 e o gancho. Esta relação é metade, por exemplo, mas outra relação também pode ser usada. Isso é ajustado adequadamente pelo ajuste da força da parte do cabo 12. Quando é desejável gerar uma força constante no cabo que vai do tambor 4 que enrola em uma pluralidade de camadas, então um torque diferente é requerido sobre a haste tambor 4, dependendo da quantidade de cabo sobre o tambor 4, e ainda, sobre a camada de cabo que está sendo usada. Isto é porque o raio entre a haste do tambor 4 e o cabo modifica conforme a quantidade de cabo muda. O raio sempre aumenta quando uma nova camada começa a ser construída sobre o tambor 4. Isto é porque uma mudança no comando de torque é requerida no computador de controle. De forma a isto acontecer, o computador controla o dispositivo tem que saber quando a volta do cabo que começa a enrolar sobre o tambor 4 muda. Para saber essa informação, um corrida de instrução é usado no computador. A corrida de instrução é realizada a uma velocidade constante da máquina 2. Nesse caso, a máquina 1 é acionada com um comando de torque pequeno. Sendo assim, a grua é acionada a uma velocidade constante, controlada pelo computador 11, desde uma extremidade de um movimento de elevação até a outra. Nesse caso, a velocidade da máquina 1 sempre muda quando o cabo começa a ser enrolado sobre a nova camada. O computador 11 monitora o local e a velocidade por meio dos sensores 14 e 15 sobre as hastes das máquinas. O ponto de detecção da mudança é armazenado na memória do computador. Isto resulta numa tabela por meio da qual as mudanças de torque requeridas pelo tambor de armazenamento 4 podem ser administradas numa operação normal. Num acionamento normal, esta informação da camada é usada para mudar o torque da máquina 2 de forma a manter a força do cabo constante. A parte 13 do cabo conectada ao gancho da grua é controlada com uma roda motriz operada por fricção, e cabo extra é enrolado em várias camadas sobre o tambor de armazenamento 4.

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6/7 [00014] A figura 2 mostra a estrutura de um tambor de armazenamento. As diferentes camadas de cabo são designadas pelos números 16, 17, 18 e 19.

[00015] A figura 3 mostra um túnel de comando de velocidade 20 e 21. Na figura 3, o comando de velocidade 22 recebe diferentes valores do positivo ao negativo. A curva 23 mostra um comando de velocidade realizado, que também indica deslizamento do cabo a uma velocidade negativa. Nesse caso, o deslizamento é administrado pelo comando de velocidade, colidindo com a parede do túnel de comando de velocidade. O deslizamento é gerado principalmente no caso de uma pequena carga ou quando do acionamento sem carga. Nesse caso, o deslizamento pode ser administrado pelo aumento do torque sobre o tambor de armazenamento 4. Contudo, nesse caso, a necessidade de um torque total é menor e o tambor de armazenamento fornece um aumento no torque.

[00016] Na figura 4, o bloco 28 mostra um comando de velocidade que vem de um usuário ou outro controle, o comando de velocidade que se propaga junto com um sinal 36 ao longo do aparelho para o computador de controle 11. O computador ainda fornece um comando de velocidade 38 para o mecanismo elétrico 9 da roda motriz 3. O mecanismo da roda motriz 3 observa o torque causado pela carga e o envia ainda para um membro de adição 27 por meio de um sinal 32. Adicionalmente, a informação pré-estiramento 26 chega ao membro adicional 27 junto com um sinal 33. A dita informação pré-estiramento é requerida se não houver carga de modo que o cabo 12 entre a roda motriz 3 e o tambor de armazenamento 4 não afrouxe. Se o cabo 12 afrouxa, este interfere no enrolamento controlado do cabo sobre o tambor de armazenamento 4. Quando há carga no dispositivo elevador, então o pré-estiramento pode ser zero. Um comando de torque, corrigido com a informação pré-estiramento, segue para um membro multiplicador 37. Como um segundo fator, um coeficiente de divisão de torque 35 chega nesse membro. O computador 11 computa este coeficiente de tal forma que a razão das forças do cabo nas porções do cabo 12 e 13 permanecem como desejado. Um comando de torque final 31 segue do membro multiplicador 37 para o mecanismo elétrico 10 do tambor de armazenamento. O tambor de armazenamento 4 fornece sua informação de localização 46 para o computador de

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7/7 controle 11. O computador utiliza a dita informação de localização para assinalar o ponto de mudança da camada de cabo. Quando o ponto de mudança ocorre, o computador altera o coeficiente de divisão de torque 35. Para fazer um túnel de comando de velocidade, o computador 11 computa a informação de velocidade 42 5 adequada para o tambor de armazenamento 4. Este é derivado da velocidade 39 da roda motriz 3, que é corrigida por um coeficiente de velocidade 40 em um membro de multiplicação 41. O coeficiente 40 depende do estado do tambor de armazenamento 4 e da camada neste. Uma tolerância de velocidade permitida 45 é adicionada a dita informação de velocidade junto com um sinal 25 em um membro de adição 43. Isto 10 gera a borda superior 30 do túnel do comando de velocidade. De modo correspondente, uma tolerância de velocidade é subtraída da informação de velocidade 42 em um membro de subtração 44, gerando um limite inferior 29 para o túnel de comando de velocidade. Se o cabo desliza, e a borda do túnel de comando de velocidade é atingida, o tambor de armazenamento 4 aumenta seu torque de modo que 15 o cabo não deslize mais.

[00017] Deve-se compreender que a descrição que se segue e as figuras relacionadas são apenas pretendidas para ilustrar a presente invenção. Diferentes variações e modificações da invenção ficarão evidentes para uma pessoa versada na arte sem desviar do escopo de proteção, conforme definido nas reivindicações anexas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para controlar uma grua que compreende controlar uma parte do cabo (13) conectada a um gancho da grua com uma roda motriz operada por fricção (3), cabo extra (12) sendo enrolado em uma pluralidade de camadas sobre um tambor de armazenamento (4), onde duas máquinas (1, 2) são usadas, das quais a primeira (1) é usada na roda motriz (3) e a outra (2) no tambor de armazenamento (4), CARACTERIZADO por controlar uma das máquinas (1, 2) com um comando de velocidade e a outra máquina (1, 2) com um comando de torque.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por controlar a máquina (1) que aciona a roda motriz (3) com um comando de velocidade e a máquina (2) que aciona o tambor de armazenamento (4) com um comando de torque.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por controlar a máquina (1) que aciona a roda motriz (3) com um comando de torque e a máquina (2) que aciona o tambor de armazenamento (4) com um comando de velocidade.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por controlar a grua com um computador comum (11) que controla ambas as máquinas (1, 2) e administra suas mútuas dependências.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por controlar a grua com um computador comum (11) que simultaneamente controla os mecanismos-motores (9, 10) de uma ou ambas as máquinas (1, 2).
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por armazenar uma tabela de acordo com o peso de elevação em uma memória de um computador de controle (11) e ajustar o torque do tambor de armazenamento (4) por meio da tabela de modo a manter a força do cabo constante.
7. Método, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO por compor uma tabela que administra automaticamente as camadas de cabo de acordo com o peso de elevação por meio de um programa de instrução armazenado no computador (11).

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8. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por administrar o deslizamento do cabo da roda motriz (3) pelo aumento do torque do tambor de armazenamento (4) se a velocidade não permanecer em um túnel de velocidade.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por administrar um ângulo de contato de 270 a 540 graus para o cabo por meio de uma polia (8) e da roda motriz (3).