DE10008235A1

DE10008235A1 - Einrichtung und Verfahren zur Bestimmung des Auslenkwinkels von Pendelschwingungen einer Last

Info

Publication number: DE10008235A1
Application number: DE2000108235
Authority: DE
Inventors: Ralph Heptner; Anton Muenzebrock
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 2000-02-16
Filing date: 2000-02-16
Publication date: 2001-09-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung des Auslenkwinkels von Pendelschwingungen einer Last, die an einem Anschlagmittel eines Krans und/oder einer Laufkatze hängt. Um den Auslenkwinkel einfach und kostengünstig bestimmen zu können, wird vorgeschlagen, dass am Anschlagmittel ein ein elektrisches Ausgangssignal abgebender Beschleunigungssensor (4) anzuordnen und der Auslenkwinkel (w) durch Multiplikation des Ausgangssignals mit einem Korrekturfaktor zu bestimmen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung des Auslenkwinkels von Pendelschwingungen einer Last gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 6.

Aus der DE 44 08 056 C2 ist eine Winkelmessvorrichtung bekannt, mit der insbesondere der Auslenkwinkel eines Seils einer Hebeeinrichtung gemessen werden kann. Hierzu sind zwei Anschlusselemente der Winkelmessvorrichtung mit einem Kugelgelenk nach kardanischer Art miteinander verbunden. Die Verbindung erfolgt über zwei rechtwinklig zueinander in der Gelenkkugel angeordnete Achsen. Zur Erzeugung eines winkelproportionalen elektrischen Signals dienen zwei an den Anschlusselemente angeordnete Hall-Sensoren, wobei jedem Hall-Sensor jeweils zwei Zylindermagnete gegenüberliegen, die voneinander beabstandet auf der Gelenkkugel angeordnet sind. Die beiden Anschlusselemente werden einerseits mit der Hubvorrichtung und andererseits direkt mit dem Seil verbunden. Es ist auch möglich, ein zusätzliches Messseil zu verwenden.

Die bekannte Messvorrichtung hat den Nachteil, dass sie konstruktiv aufwendig und damit teuer ist.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung des Auslenkwinkels von Pendelschwingungen einer Last vorzuschlagen, die insbesondere an einem Hebezeug leicht zu montieren und darüber hinaus kostengünstig ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in Bezug auf die Einrichtung durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmaie und bezüglich des Verfahrens durch die Merkmale im Anspruch 6 gegeben. Die Merkmale der Unteransprüche beschreiben jeweils vorteilhafte Ausgestaltungen.

Die Lösung sieht vor, am Anschlagmittel einen ein elektrisches Ausgangssignal abgebenden Beschleunigungssensor anzuordnen und das Ausgangssignal anschließend mit einem Korrekturfaktor zum Bestimmen des Auslenkwinkels zu multiplizieren.

Im einfachsten Fall ist der Korrekturwert der Reziprokwert der Erstbeschleunigung, d. h. wenn keine anderen zusätzlichen Korrekturen vorgenommen werden sollen. Der Beschleunigungssensor ist bei einer robusten und gleichzeitig empfindlichen Ausführung als kapazitiver Beschleunigungsaufnehmer ausgebildet. Ein derartiger. Beschleunigungssensor lässt sich sehr kleinbauend ausführen, was den Vorteil hat, dass er ohne Schwierigkeiten am Anschlagmittel untergebracht werden kann. Der Aufwand für die Auslenkwinkelbestimmung ist folglich sehr gering. Zweckmäßigerweise erfolgt eine Umwandlung des Ausgangssignals in eine digitale Zahl, welche dann als digitales Telegramm mittels eines Funksenders eines Funkübertragungssystems zu einem Funkempfänger übertragen wird.

Der Funkempfänger kann weiter mit einer entsprechenden Kran- und/oder Laufkatzenantriebssteuerung verbunden sein um diese so zu steuern, dass eine Dämpfung des Auslenkwinkels während des Fahrbetriebs erfolgt.

Ein entsprechendes Verfahren sieht ebenfalls vor, das elektrische Ausgangssignal eines am Anschlagmittel angeordneten Beschleunigungssensors mit einem Korrekturfaktor zum Bestimmen des Auslenkwinkels zu multiplizieren.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Figur dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben.

Die Figur zeigt ein Seil 1, das an einem Aufhängpunkt 2 eines Hubwerks befestigt ist. Am unteren freien Ende des Seiles 1 ist ein Haken als Anschlagmittel mit einer Last angeordnet. Der Haken und die Last sind in der Figur schematisch durch einen schwarzen Punkt mit der Bezugsziffer 3 zusammengefasst. Das Seil 1 ist in der Figur um einen Auslenkwinkel w ausgelenkt. Diesem Auslenkwinkel w entspricht eine horizontale Verschiebung s der Last 3 gegenüber der durch den Aufhängpunkt 2 gehenden Vertikalen 4a. Im ausgelenkten Zustand wird die Last 3 mit der Masse m durch eine Gewichtskraft gm (g = Erdbeschleunigung) nach unten gezogen. Die Gewichtskraft gm bewirkt im ausgelenkten Zustand der Last 3 während der Schwingbewegung eine auslenkwinkelabhängige Beschleunigung a. Bei kleinen Auslenkwinkeln w ist die Beschleunigung a, die jeweils in Richtung der Tangente der Bewegungskurve wirkt, horizontal gerichtet. Das bedeutet, dass die Last 3 bei kleinen Auslenkwinkeln w während der Schwingungsbewegung in jedem Moment eine horizontale Beschleunigung a erfährt, wobei die Größe der Beschleunigung a jeweils proportional zum Auslenkwinkel w ist. Die Proportionalitätskonstante ist hierbei 1/g, also der reziproke Wert der Erdbeschleunigung g.

Zur Erfassung der momentanen horizontalen Beschleunigung a ist am Haken 3 und damit in unmittelbarer Nähe bzw. an der Last ein Beschleunigungssensor 4 angeordnet, der in der Figur schematisch eingezeichnet ist. Dieser Beschleunigungssensor 4 ist so ausgerichtet angeordnet, dass er nur die horizontale Beschleunigungskomponente und damit die Beschleunigung a erfasst.

Weiter ist am Haken 3 zusätzlich ein Funkübertragungssystem 5 angeordnet, das das Ausgangssignal des Beschleunigungssensors 4 in ein pulsweitenmoduliertes Signal umwandelt. Dieses digitale pulsweitenmoduliertes Ausgangssignal wird jeweils mittels einer Sendeeinheit als digitales Telegramm an eine Empfängereinheit (nicht gezeigt) übertragen. Diese Empfängereinheit ist zweckmäßigerweise mit einer Antriebssteuerung des Krans verbunden.

Weiter ist am Haken 3 zusätzlich ein System, das ein Funkübertragungssystem 5 (Transceiver) aufweist, mit folgender Funktionalität angeordnet:

- Umwandlung des Ausgangssignals des Beschleunigungssensors 4 zu einer digitalen Zahl die in Betrag und Richtung der Beschleunigung entspricht und/oder Weiterverarbeitung der digitalen Zahl zu dem für eine Antriebssteuerung benötigten Wert.
- Übertragung der digitalen Zahl als digitales Telegramm zu einer Empfängereinheit, die zweckmäßigerweise mit einer Antriebssteuerung des Krans verbunden ist, und optional
- Empfang von digitalen Befehlen von der Antriebssteuerung zur Ansteuerung des Systems. Dieser Befehlsempfang umfasst z. B. das Anstossen eines Kalibrierungsvorganges, das Prüfen der Funktionalität des Systems, das Versetzen in einen Warte-Modus zur Energieeinsparung, usw.

Verfügt der Kran über eine quer zu diesem verfahrbare Katze, so wird zu dessen Steuerung ein zweiter Beschleunigungssensor 4 am Haken 3 angeordnet, dessen Ausrichtung quer zum ersten Beschleunigungssensor 4 verläuft, oder aber es wird ein Beschleunigungssensor 4 verwendet, der beide senkrecht zueinander verlaufende Bewegungsrichtungen (des Krans und der Katze) erfassen kann.

Bezugszeichenliste

1

Seil

2

Aufhängepunkt

3

Verbindung zwischen Haken und Last

4

Beschleunigungssensor

5

Funkübertragungssystem
a Auslenkung
g Erdbeschleunigung
gm Gewichtskraft
s Auslenkung
w Auslenkwinkel

Claims

1. Einrichtung zur Bestimmung des Auslenkwinkels von Pendelschwingungen einer Last, die an einem Anschlagmittel eines Krans und/oder einer Laufkatze hängt, dadurch gekennzeichnet, dass am Anschlagmittel (3) ein ein elektrisches Ausgangssignal abgebender Beschleunigungssensor (4) angeordnet ist und der Auslenkwinkel (w) durch Multiplikation des Ausgangssignals mit einem Korrekturfaktor bestimmbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturfaktor dem Reziprokwert der Erdbeschleunigung (g) entspricht.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor (4) einen kapazitiven Beschleunigungsaufnehmer aufweist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal mittels eines Funkübertragungsystems (5) an eine Kran- und/oder Laufkatzenantriebssteuerung zur Dämpfung des Auslenkwinkels (w) übertragbar ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kran- und/oder Laufkatzenantriebssteuerung die Drehzahl des zugehörigen Antriebsmotors jeweils durch Vorgabe einer Soll-Drehzahl derart steuert, dass eine Dämpfung des Auslenkwinkels (w) erfolgt.

6. Verfahren zur Bestimmung des Auslenkwinkels von Pendelschwingungen einer Last, die an einem Anschlagmittel eines Krans und/oder einer Laufkatze hängt, dadurch gekennzeichnet,
dass am Anschlagmittel (3) ein ein elektrisches Ausgangssignal abgebender Beschleunigungssensor (4) angeordnet und
das Ausgangssignal anschließend mit einem Korrekturfaktor zum Bestimmen des Auslenkwinkels (w) multipliziert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet dass das Ausgangssignal mittels eines Funkübertragungsystems (5) an eine Kran- und/oder Laufkatzenantriebssteuerung zur Dämpfung des Auslenkwinkels (w) übertragen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kran- und/oder Laufkatzenantriebssteuerung die Drehzahl des zugehörigen Antriebsmotors jeweils durch Vorgabe einer Soll-Drehzahl derart steuert, dass eine Dämpfung des Auslenkwinkels (w) erfolgt.