DE102006015359A1

DE102006015359A1 - Betriebsverfahren für eine Anlage mit einem mechanisch bewegbaren Element

Info

Publication number: DE102006015359A1
Application number: DE102006015359A
Authority: DE
Inventors: Uwe Ladra; Elmar Dr. Schäfers; Torsten Schür
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-04-03
Filing date: 2006-04-03
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2026-04-04
Also published as: US7997431B2; DE102006015359B4; WO2007115874A1; US20090050593A1

Abstract

Eine Anlage weist ein mechanisch bewegbares Element (1) auf, durch dessen Bewegung ein schwingungsfähiges System (2) zu einer Schwingung anregbar ist, die eine Eigenfrequenz (f) und eine korrespondierende Schwingungsperiode (T) aufweist. Eine Steuereinrichtung (4) bewegt das mechanisch bewegbare Element (1) zunächst mit einer ersten Geschwindigkeit (v1). Wenn der Steuereinrichtung (4) von einem Bediener (7) eine zweite Geschwindigkeit (v2) vorgegeben wird, ermittelt die Steuereinrichtung (4) einen Ruckverlauf, mittels dessen die Geschwindigkeit (v) des mechanisch bewegbaren Elements (1) auf die zweite Geschwindigkeit (v2) geändert wird, und bewegt das mechanisch bewegbare Element (1) gemäß dem ermittelten Ruckverlauf. Sie ermittelt den Ruckverlauf, derart, dass eine zu Beginn der Geschwindigkeitsänderung angeregte Schwingung des schwingungsfähigen Systems (2) am Ende der Geschwindigkeitsänderung beruhigt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für eine Anlage mit einem mechanisch bewegbaren Element, durch dessen Bewegung ein schwingungsfähiges System zu einer Schwingung anregbar ist, die eine Eigenfrequenz und eine mit der Eigenfrequenz korrespondierende Schwingungsperiode aufweist.
Derartige Betriebsverfahren sind allgemein bekannt. Sie werden teils automatisiert ausgeführt, teils manuell. Beispiele entsprechender Anlagen sind beispielsweise Krananlagen, mittels derer eine Last umgesetzt wird. Das mechanisch bewegbare Element besteht in diesem Fall aus einer Laufkatze oder einem ähnlichen Lastaufnehmer, das schwingungsfähige System aus der an einem Seil hängenden Last. Auch andere Gestaltungen sind denkbar, beispielsweise ein Schachtfördersystem mit einem Förderkorb. In diesem Fall entspricht das mechanisch bewegbare Element dem Förderantrieb, der Seilscheibe oder dergleichen, das schwingungsfähige System dem Förderkorb und dem Tragseil.
Wenn das mechanisch bewegbare Element automatisiert bewegt wird, ist der Steuereinrichtung bei Bewegungsvorgängen ein Zielort, eine Zielposition oder dergleichen bekannt. Für derartigen Betriebsweisen sind seit langem Prozeduren bekannt, mittels derer Bewegungsvorgänge derart steuerbar sind, dass ein Lastpendeln (bzw. allgemeiner ein Schwingen des schwingungsfähigen Systems) am Zielort beruhigt ist.
Aus der DE-C-39 24 256 ist ein Betriebsverfahren für eine Anlage der eingangs genannten Art bekannt, das manuell abläuft. „Manuell" bedeutet in diesem Fall, dass der Steuereinrichtung vom Bediener nur die Geschwindigkeit vorgegeben wird, mit der das mechanisch bewegbare Element bewegt werden soll. Bei dem aus der DE-C-39 24 256 bekannten Betriebsverfahren wird die Bewegung der Last durch eine Vor- bzw. Rückbewegung und/oder Beschleunigung bzw. Verzögerung der Bewegung so gesteuert, dass ein Lastpendeln während des Transportweges am Ende jeder Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsphase zu Null kompensiert ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem – ebenso wie bei dem Betriebsverfahren der DE-C-39 24 256 – eine zu Beginn einer Geschwindigkeitsänderung angeregte Schwingung des schwingungsfähigen Systems am Ende der Geschwindigkeitsänderung beruhigt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren soll aber einfacher und komfortabler zu handhaben sein. Insbesondere soll auf einfache Weise gewährleistet sein, dass dynamische Grenzen der Bewegung eingehalten werden.
Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Lösung besteht also darin,

– dass eine Steuereinrichtung zunächst das mechanisch bewegbare Element mit einer Geschwindigkeit bewegt, die einen ersten Geschwindigkeitswert aufweist,
– dass der Steuereinrichtung sodann von einem Bediener ein zweiter Geschwindigkeitswert vorgegeben wird,
– dass die Steuereinrichtung bei Vorgabe des zweiten Geschwindigkeitswerts einen Ruckverlauf ermittelt,
– dass die Steuereinrichtung den Ruckverlauf derart ermittelt, dass die Geschwindigkeit des mechanisch bewegbaren Elements vom ersten auf den zweiten Geschwindigkeitswert geändert wird und eine zu Beginn der Geschwindigkeitsänderung angeregte Schwingung des schwingungsfähigen Systems am Ende der Geschwindigkeitsänderung beruhigt ist, und
– dass die Steuereinrichtung das mechanisch bewegbare Element gemäß dem ermittelten Ruckverlauf bewegt.

Der erste und der zweite Geschwindigkeitswert sind – im Rahmen der prinzipiell möglichen Geschwindigkeitswerte – belie big vorgebbar. Insbesondere kann einer der beiden Geschwindigkeitswerte Null sein. Im einen Fall handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren um einen Anfahrvorgang des mechanisch bewegbaren Elements, im anderen Fall um einen Anhaltevorgang. Es sind aber auch während des Bewegungsvorgangs als solchem Geschwindigkeitsänderungen möglich, und zwar sowohl Bewegungsänderungen mit als auch Bewegungsänderungen ohne Umkehr der Bewegungsrichtung.
Vorzugsweise besteht der Ruckverlauf aus Abschnitten, wobei der Ruck abschnittweise konstant ist. In diesem Fall ist das Betriebsverfahren besonders einfach implementierbar.
In einer ersten möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens weist der Ruckverlauf einen Anfangsabschnitt und einen Endabschnitt auf. Der Ruck weist in dieser Ausgestaltung im Anfangsabschnitt und im Endabschnitt Ruckwerte mit gleichem Betrag und unterschiedlichem Vorzeichen auf.
Es ist möglich, dass der Anfangsabschnitt und der Endabschnitt untereinander gleiche Abschnittlängen aufweisen und die Abschnittlängen des Anfangs- und des Endabschnitts ein ganzzahliges Vielfaches der Schwingungsperiode sind. In diesem Fall ist der Ruckverlauf frequenzabgestimmt. Das mechanisch bewegbare Element und auch die Anlage insgesamt sowie das schwingungsfähige System werden durch diese Vorgehensweise vergleichsweise gering belastet. Die Abschnittlängen des Anfangs- und des Endabschnitts können insbesondere gleich der Schwingungsperiode selbst sein.
Wenn die Abschnittlängen des Anfangs- und des Endabschnitts von der Steuereinrichtung einstellbar sind, bestimmt sie die Abschnittlängen vorzugsweise derart, dass die Ruckwerte des Anfangs- und des Endabschnitts betragsmäßig einen Maximalruck gerade noch nicht übersteigen.
Der Maximalruck kann der Steuereinrichtung fest vorgegeben sein. Vorzugsweise wird er der Steuereinrichtung vom Bediener vorgegeben.
Vorzugsweise bestimmt die Steuereinrichtung die Ruckwerte des Anfangs- und des Endabschnitts derart, dass das Produkt des Ruckwerts und der Abschnittlängen des Anfangs- und des Endabschnitts betragsmäßig eine Maximalbeschleunigung nicht übersteigt. Dadurch kann insbesondere eine Überlastung des Antriebssystems, mittels dessen das mechanisch bewegbare Element bewegt wird, mit Sicherheit vermieden werden.
Analog zum Maximalruck kann auch die Maximalbeschleunigung der Steuereinrichtung fest vorgegeben sein. Vorzugsweise wird sie der Steuereinrichtung vom Bediener vorgegeben.
Es ist möglich, dass die Steuereinrichtung zwischen den Anfangs- und den Endabschnitt einen Zusatzabschnitt einfügt, in dem der Ruck den Wert Null aufweist. In diesem Fall bestimmt die Steuereinrichtung eine Abschnittlänge des Zusatzabschnitts derart, dass eine durch den Anfangs-, den Zusatz- und den Endabschnitt insgesamt bewirkte Geschwindigkeitsänderung der Differenz von erstem und zweitem Geschwindigkeitswert entspricht.
Es ist möglich, dass die Steuereinrichtung den Zusatzabschnitt stets einfügt. Vorzugsweise fügt die Steuereinrichtung den Zusatzabschnitt nur dann ein, wenn ohne das Einfügen des Zusatzabschnitts die Ruckwerte des Anfangs- und des Endabschnitts den Maximalruck übersteigen müssten und/oder der Betrag der Beschleunigung am Ende des Anfangsabschnitts die Maximalbeschleunigung übersteigen würde.
Wenn der Zusatzabschnitt nicht eingefügt wird, grenzen der Anfangs- und der Endabschnitt aneinander an.
Der Anfangs- und der Endabschnitt können auch Abschnittlängen aufweisen, die nicht notwendigerweise ein ganzzahliges Viel faches der Schwingungsperiode sind. In diesem Fall fügt die Steuereinrichtung zwischen den Anfangs- und den Endabschnitt einen ersten und einen zweiten Zwischenabschnitt ein. Der erste Zwischenabschnitt liegt vor dem zweiten Zwischenabschnitt und grenzt an den zweiten Zwischenabschnitt an. Der Ruck im ersten Zwischenabschnitt ist gleich dem Ruck im Endabschnitt, der Ruck im zweiten Zwischenabschnitt ist gleich dem Ruck im Anfangsabschnitt.
Mittels der zuletzt beschriebenen Vorgehensweise ist ein schnelleres Erreichen des zweiten Geschwindigkeitswertes möglich als mit der frequenzabgestimmten Vorgehensweise. Die zuletzt beschriebene Vorgehensweise ist sogar zeitoptimal, wenn der Betrag des Ruckwerts im Anfangs-, im End- und in den Zwischenabschnitten gleich einem Maximalruck ist.
Auch bei dieser Vorgehensweise kann der Maximalruck der Steuereinrichtung fest vorgegeben sein. Vorzugsweise wird er der Steuereinrichtung vom Bediener vorgegeben.
Vorzugsweise bestimmt die Steuereinrichtung die Abschnittlängen des Anfangs- und des Endabschnitts derart, dass das Produkt des Ruckwerts und der Abschnittlängen des Anfangs- und des Endabschnitts betragsmäßig eine Maximalbeschleunigung nicht übersteigen.
Analog zum Maximalruck kann die Maximalbeschleunigung der Steuereinrichtung fest vorgegeben sein. Vorzugsweise wird sie der Steuereinrichtung vom Bediener vorgegeben.
Es ist möglich, dass die Steuereinrichtung zwischen den Anfangsabschnitt und den ersten Zwischenabschnitt einen ersten Zusatzabschnitt einfügt, in dem der Ruck den Wert Null aufweist. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass die Steuereinrichtung zwischen den zweiten Zwischenabschnitt und den Endabschnitt einen zweiten Zusatzabschnitt einfügt, in dem der Ruck den Wert Null aufweist.
Es ist möglich, dass die Steuereinrichtung den ersten und/oder den zweiten Zusatzabschnitt stets einfügt. Vorzugsweise fügt die Steuereinrichtung den ersten und/oder den zweiten Zusatzabschnitt nur dann ein, wenn ohne das Einfügen des ersten und/oder des zweiten Zusatzabschnitts der Betrag der Beschleunigung am Ende des Anfangsabschnitts und/oder am Anfang des Endabschnitts die Maximalbeschleunigung übersteigen würde.
Wenn die Steuereinrichtung den ersten und den zweiten Zusatzabschnitt nicht einfügt, grenzen der erste Zwischenabschnitt an den Anfangsabschnitt und der zweite Zwischenabschnitt an den Endabschnitt an.
Die Abschnittlängen der einzelnen Abschnitte werden von der Steuereinrichtung vorzugsweise derart bestimmt, dass die Summe der Abschnittlängen minimal ist. Es ist möglich, dass die Zusatzabschnitte und/oder die Zwischenabschnitte im Einzelfall eine Zeitdauer von Null aufweisen. Im Einzelfall ist es sogar möglich, dass der Anfangsabschnitt und der Endabschnitt unmittelbar aneinander angrenzen. Wenn die Zwischenabschnitte verschwinden (also Abschnittlängen von Null aufweisen), entspricht der Ruckverlauf einem frequenzabgestimmten Ruckverlauf.
Sowohl die frequenzabgestimmte Vorgehensweise als auch die zeitoptimierte Vorgehensweise sind nicht linear. Bei diesen beiden Vorgehensweisen muss daher zunächst der zweite Geschwindigkeitswert erreicht sein. Erst danach ist es möglich, erneut die Geschwindigkeit zu ändern. Es ist aber auch möglich, den Ruckverlauf derart zu bestimmen, dass Ruckverläufe einander überlagerbar sind.
Beispielsweise kann die Steuereinrichtung den Ruckverlauf derart bestimmen, dass jeder sich am Anfang und am Ende des Ruckverlaufs sowie am Übergang zwischen zwei Abschnitten ergebende Rucksprung als Summe eines ersten und eines zweiten Sprunganteils darstellbar ist, der erste Sprunganteil eines betrachteten Rucksprungs eine Schwingung des schwingungsfähigen Systems anregt und der zweite Sprunganteil des betrachteten Rucksprungs eine Schwingung des schwingungsfähigen Systems beruhigt, die durch den ersten Sprunganteil eines anderen Rucksprungs angeregt wurde, der zeitlich eine halbe Schwingungsperiode vor dem betrachteten Rucksprung liegt.
Die Sprunganteile eines Rucksprungs können größer als Null oder kleiner als Null sein. Sie können das gleiche Vorzeichen oder verschiedene Vorzeichen aufweisen, eventuell sogar sich gegenseitig kompensieren. Auch kann pro Rucksprung einer der beiden Sprunganteile Null sein.
Eine von mehreren möglichen Ausgestaltungen dieses Verfahrens ist dadurch gegeben, dass der Ruckverlauf aus genau fünf unmittelbar aufeinander folgenden Abschnitten besteht und der erste, der dritte und der fünfte Abschnitt jeweils eine Abschnittlänge aufweisen, die gleich der halben Schwingungsperiode ist.
Die Ruckwerte erfüllen bei der zuletzt beschriebenen Vorgehensweise vorzugsweise folgende Beziehungen:

– Der Ruckwert des zweiten Abschnitts weist das gleiche Vorzeichen auf wie der Ruckwert des ersten Abschnitts und liegt zwischen dem Einfachen und dem Zweifachen des Ruckwerts des ersten Abschnitts.
– Der Ruckwert des fünften Abschnitts weist ein anderes Vorzeichen auf als der Ruckwert des ersten Abschnitts.
– Der Ruckwert des vierten Abschnitts weist das gleiche Vorzeichen auf wie der Ruckwert des fünften Abschnitts und liegt bei mindestens dem Zweifachen des Ruckwerts des fünften Abschnitts.

Vorzugsweise sind die Ruckwerte des zweiten und des vierten Abschnitts betragsmäßig gleich. In diesem Fall weisen der zweite und der vierte Abschnitt untereinander gleiche Abschnittlängen auf. Ferner liegt der Ruckwert des dritten Abschnitts zwischen dem Ruckwert des ersten Abschnitts und dem Ruckwert des fünften Abschnitts. Mittels dieser Vorgehensweise ergibt sich eine einfachere Ermittlung der Abschnittlängen des zweiten und des vierten Abschnitts.
Vorzugsweise sind der Ruckwert des zweiten und/oder der Ruckwert des vierten Abschnitts betragsmäßig einem Maximalruck. Dadurch kann die zum Erreichen des zweiten Geschwindigkeitswertes benötigte Zeit niedrig gehalten werden.
Der Maximalruck kann – wie zuvor – der Steuereinrichtung fest vorgegeben sein oder vom Bediener vorgegeben werden.
Auch die Eigenfrequenz und die mit der Eigenfrequenz korrespondierende Schwingungsperiode können der Steuereinrichtung fest vorgegeben sein. Alternativ ist es möglich, dass diese Größen der Steuereinrichtung vom Bediener vorgegeben werden. Vorzugsweise jedoch erfasst die Steuereinrichtung mittels einer Senuoreinrichtung mindestens eine Messgröße des schwingungsfähigen Systems und ermittelt unter Verwendung der mindestens einen Messgröße selbsttätig die Eigenfrequenz und die Schwingungsperiode.
Die vorliegende Erfindung betrifft nicht nur die obenstehend erläuterten Betriebsverfahren. Sie betrifft auch einen Datenträger, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, wobei das Computerprogramm bewirkt, dass eine Steuereinrichtung eine Anlage gemäß einem Betriebsverfahren der oben beschriebenen Art betreibt, wenn das Computerprogramm in die Steuereinrichtung geladen ist und von der Steuereinrichtung ausgeführt wird.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Steuereinrichtung für eine solche Anlage, wobei die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, insbesondere programmiert ist, dass von ihr ein derartiges Betriebsverfahren ausführbar ist.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Anlage mit einem mechanisch bewegbaren Element, durch dessen Bewegung ein schwingungsfähiges System zu einer Schwingung anregbar ist, die eine Eigenfrequenz und eine mit der Eigenfrequenz korrespondierende Schwingungsperiode aufweist, wobei das mechanisch bewegbare Element von einer Steuereinrichtung gemäß einem der obenstehend beschriebenen Betriebsverfahren bewegbar ist.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen in Prinzipdarstellung:
1 beispielhaft eine Anlage mit einem mechanisch bewegbaren Element,
2 ein Ablaufdiagramm,
3 eine mögliche Implementierung eines Schrittes von 2,
4 bis 9 Zeitdiagramme,
10 eine weitere mögliche Implementierung des Schrittes des Ablaufdiagramms von 2,
11 und 12 Zeitdiagramme,
13 einen Spezialfall von 10,
14 bis 16 Zeitdiagramme,
17 eine weitere mögliche Implementierung des Schrittes des Ablaufdiagramms von 2 und
18 und 19 Zeitdiagramme.
Gemäß 1 ist eine Anlage beispielhaft als Kran ausgebildet. Der Kran weist beispielsweise eine horizontal verfahrbare Laufkatze 1 auf. Durch das Verfahren der Laufkatze 1 kann eine Last 2 bewegt werden, die an einem Seil 3 hängt. Es ist möglich, dass durch das Verfahren der Laufkatze 1 ein Pendeln der Last 2 angeregt wird. Die Vermeidung eines derartigen Pendelns der Last 2 beim Verfahren der Laufkatze 1 ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung von 1 entspricht die Laufkatze 1 einem mechanisch bewegbaren Element 1 der Anlage. Die an dem Seil 3 hängende Last 2 entspricht einem schwingungsfähigen System 2. Das Verfahren der Laufkatze 1 entspricht dem Bewegen des mechanisch bewegbaren Elements 1. In Verbindung mit dieser beispielhaften Ausgestaltung wird die vorliegende Erfindung nachstehend näher erläutert werden. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf Krananlagen beschränkt. Krananlagen stellen jedoch den häufigsten und typischen Anwendungsfall der vorliegenden Erfindung dar.
Wenn die Last 2 pendelt, weist die Pendelschwingung eine Eigenfrequenz f auf, die durch einen Abstand d der Last 2 von der Laufkatze 1 bestimmt ist, das heißt durch die Pendellänge d. Es gilt
g ist in dieser Formel die Erdbeschleunigung von ca. 9,81 m/s².
Mit der Eigenfrequenz f korrespondiert eine Schwingungsperiode T. Sie ergibt sich als Kehrwert der Eigenfrequenz f.
Der Kran weist unter anderem eine Steuereinrichtung 4 auf. Die Steuereinrichtung 4 ist derart ausgebildet, dass sie den Kran entsprechend einem Betriebsverfahren steuert, das nachfolgend in Verbindung mit 2 näher erläutert wird. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 4 als programmierbare Steuereinrichtung 4 ausgebildet sein. In diesem Fall ist die Steuereinrichtung 4 mittels eines Computerprogramms 5 derart programmiert, dass sie das entsprechende Betriebsverfahren ausführt.
Das Computerprogramm 5 kann beispielsweise auf einem Datenträger 6 gespeichert sein und bewirken, dass die Steuereinrichtung 4 das obenstehend erwähnte Betriebsverfahren ausführt, wenn das Computerprogramm 5 in die Steuereinrichtung 4 geladen ist und von der Steuereinrichtung 4 ausgeführt wird. Der Datenträger 6 kann ein mobiler Datenträger 6 sein, beispielsweise ein USB-Memorystick 6. Er kann auch ein ortsfester Datenträger sein, beispielsweise eine Festplatte eines Servers. In diesem Fall wird das Computerprogramm 5 der Steuereinrichtung 4 über eine (nicht dargestellte) Netzwerkanbindung zugeführt.
Bei dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren wird die Laufkatze 1 geschwindigkeitsgeregelt verfahren. Es erfolgt keine Positionsregelung. Gemäß 2 verfährt die Steuereinrichtung 4 daher zunächst in einem Schritt S1 durch Ansteuerung eines nicht dargestellten Antriebs der Laufkatze 1 die Laufkatze 1 mit einer Geschwindigkeit v, die einen ersten Geschwindigkeitswert v1 aufweist. Der erste Geschwindigkeitswert v1 wird nachstehend auch als Anfangsgeschwindigkeit v1 bezeichnet.
Die Anfangsgeschwindigkeit v1 kann – innerhalb eines prinzipiell möglichen Geschwindigkeitsbereiches – einen beliebigen Wert aufweisen. Insbesondere kann sie größer als Null sein (das heißt, es erfolgt eine Vorwärtsbewegung der Laufkatze 1), kleiner als Null sein (das heißt, es erfolgt eine Rückwärtsbewegung der Laufkatze 1) oder gleich Null sein (das heißt, die Laufkatze 1 steht still).
In einem Schritt S2 nimmt die Steuereinrichtung 4 von einem Bediener 7 einen Ruckwert RM entgegen. Der vorgegebene Ruckwert RM entspricht einem Maximalruck RM, mit dem die Laufkatze 1 beaufschlagt werden kann.
In einem Schritt S3 nimmt die Steuereinrichtung 4 vom Bediener 7 ferner einen Beschleunigungswert aM entgegen. Der vorgegebene Beschleunigungswert aM entspricht einer Maximalbeschleunigung aM, mit der die Laufkatze 1 beaufschlagt werden kann.
Die Schritte S2 und S3 sind nur optional. Aus diesem Grund sind sie in 2 nur gestrichelt dargestellt. Wenn der Schritt S2 nicht vorhanden ist, ist entweder der Maximalruck RM der Steuereinrichtung 4 fest vorgegeben oder es gibt keinen Maximalruck RM. Wenn der Schritt S3 nicht vorhanden ist, ist entweder die Maximalbeschleunigung aM fest vorgegeben oder es gibt keine Maximalbeschleunigung aM.
In einem Schritt S4 prüft die Steuereinrichtung 4, ob ihr vom Bediener 7 ein zweiter Geschwindigkeitswert v2 vorgegeben wird. Der zweite Geschwindigkeitswert v2 wird nachfolgend auch als Endgeschwindigkeit v2 bezeichnet. Er ist – analog zum ersten Geschwindigkeitswert v1 – beliebig vorgebbar. Er muss nur vom ersten Geschwindigkeitswert v1 verschieden sein.
Wenn der Steuereinrichtung 4 kein zweiter Geschwindigkeitswert v2 vorgegeben wurde, geht die Steuereinrichtung 4 zum Schritt S1 zurück. Anderenfalls geht sie zu einem Schritt S5 über.
Im Schritt S5 erfasst die Steuereinrichtung 4 mittels einer geeigneten Sensoreinrichtung 8 mindestens eine Messgröße 1, die für die Eigenfrequenz f der Last 2 charakteristisch ist. Beispielsweise kann mittels der Sensoreinrichtung 8 eine von einer Seiltrommel 9 abgewickelte Seillänge 1 erfasst werden, die in einem linearen Verhältnis zum Abstand d der Last 2 von der Laufkatze 1 steht.
Ebenfalls im Rahmen des Schrittes S5 ermittelt die Steuereinrichtung 4 unter Verwendung der erfassten Messgröße(n) 1 selbsttätig die Eigenfrequenz f und die Schwingungsperiode T.
Der Schritt S5 ist – ebenso wie die Schritte S2 und S3 – nur optional. Auch er ist aus diesem Grund in 2 nur gestrichelt dargestellt. Wenn er entfällt, müssen die Eigenfrequenz f und die Schwingungsperiode T der Steuereinrichtung 4 anderweitig bekannt sein. Beispielsweise können sie fest vorgegeben sein oder vom Bediener 7 vorgegeben werden.
Als nächstes ermittelt die Steuereinrichtung 4 in einem Schritt S6 einen Ruckverlauf r als Funktion der Zeit t. Die Steuereinrichtung 4 ermittelt im Rahmen des Schrittes S6 den Ruckverlauf r derart, dass die Geschwindigkeit v der Laufkatze 1 von der Anfangsgeschwindigkeit v1 auf die Endgeschwindigkeit v2 geändert wird.
Auf Grund der Änderung der Geschwindigkeit v der Laufkatze 1 wird zu Beginn der Änderung der Geschwindigkeit v eine Schwingung der Last 2 angeregt. Diese Anregung ist unvermeidbar Der Ruckverlauf r wird von der Steuereinrichtung 4 im Schritt S6 jedoch derart bestimmt, dass die Schwingung am Ende der Geschwindigkeitsänderung, also bei Erreichen der Endgeschwindigkeit v2, beruhigt ist.
In einem Schritt S7 verfährt die Steuereinrichtung 4 die Laufkatze 1 entsprechend dem im Schritt S6 ermittelten Ruckverlauf r. Ab dem Erreichen der Endgeschwindigkeit v2 pendelt die Last 2 nicht mehr, bis die Geschwindigkeit v der Laufkatze 1 erneut geändert wird.
Wenn die Endgeschwindigkeit v2 erreicht ist, setzt die Steuereinrichtung 4 die Anfangsgeschwindigkeit v1 auf den Wert der nunmehr erreichten Endgeschwindigkeit v2 und geht zum Schritt S1 zurück.
In Verbindung mit den 3 bis 19 werden nachfolgend verschiedene Möglichkeiten erläutert, mittels derer der Schritt S6 von 2 implementiert werden kann. Bei jeder dieser Möglichkeiten besteht der Ruckverlauf r aus Abschnitten. Innerhalb der Abschnitte ist der Ruck r jeweils konstant. Er ändert sich also nur an den Abschnittgrenzen. Prinzipiell wäre es aber auch möglich, den Ruck r kontinuierlich und stetig zu ändern.
In Verbindung mit den 3 bis 19 wird nachfolgend stets angenommen, dass die Endgeschwindigkeit v2 größer als die Anfangsgeschwindigkeit v1 ist, die Anfangs- und die Endge schwindigkeit v1, v2 also mit einer positiven Geschwindigkeitsdifferenz δv korrespondieren. Diese Annahme stellt keine Beschränkung dar. Im umgekehrten Fall, wenn also die Endgeschwindigkeit v2 kleiner als die Anfangsgeschwindigkeit v1 ist, müssen lediglich die nachstehend beschriebenen Ruckverläufe r mit dem Faktor –1 multipliziert werden. Es ist also lediglich ein Vorzeichenwechsel bei den erfindungsgemäß ermittelten Ruckverläufen r erforderlich.
In Verbindung mit den 3 bis 9 wird nachfolgend zunächst ein frequenzabgestimmtes Verfahren zur Ermittlung des Ruckverlaufs r näher erläutert.
Gemäß 3 ist es zur Implementierung des Schrittes 56 von 2 beispielsweise möglich, zunächst in einem Schritt S11 einen Faktor n zu ermitteln. Der Faktor n ist eine ganze Zahl, die größer als Null ist, also die Werte 1, 2, 3 usw. annehmen kann. Er kann nach oben begrenzt sein. Das Produkt des Faktors n mit der Schwingungsperiode T ergibt – vergleiche 4 – Abschnittlängen T1, T4 eines Anfangsabschnitts 10 und eines Endabschnitts 11 des gesuchten Ruckverlaufs r.
Zur Ermittlung des Faktors n kann der Faktor n beispielsweise zunächst auf den Wert Eins gesetzt werden und geprüft werden, ob die Beziehungen |δv| ≥ n2·T2 (2)und aM ≥ n·RM·T (3)erfüllt sind. Sind beide Beziehungen erfüllt, so werden der Faktor n um 1 erhöht und die Beziehungen erneut überprüft. Sobald eine dieser beiden Beziehungen nicht mehr erfüllt ist, wird der Faktor n auf den Wert gesetzt, bei dem diese beiden Beziehungen letztmals erfüllt sind oder bei dem erstmals mindestens eine der beiden Beziehungen nicht mehr erfüllt ist.
Gegebenenfalls können nachfolgende Schritte S12 bis S15 auch für beide mögliche Werte des Faktors n durchlaufen werden und dann endgültig derjenige der beiden möglichen Werte als Faktor n herangezogen werden, bei dem der Ruckverlauf r, der im Rahmen der Schritte S12 bis S15 ermittelt wird, zum Erreichen der Endgeschwindigkeit v2 die geringere Gesamtzeit benötigt.
Der Schritt S11 kann auch entfallen. In diesem Fall ist der Faktor n fest vorgegeben. Beispielsweise kann er stets den Wert n = 1 oder n = 2 aufweisen. Hiermit korrespondierend sind in diesem Fall die Abschnittlängen T1, T4 des Anfangs- und des Endabschnitts 10, 11 fest vorgegeben.
Bei der Vorgehensweise der 3 sind die Abschnittlängen T1, T4 des Anfangsabschnitts 10 und des Endabschnitts 11 zum einen untereinander gleich und zum anderen ein ganzzahliges Vielfaches der Schwingungsperiode T.
Gemäß 3 wird nach der Bestimmung des Faktors n im Schritt S12 zunächst ein Ruckwert R als das Minimum des Maximalrucks RM und der beiden Terme |δv|/T1² und aM/T1 ermittelt. Dieser Ruckwert R wird – einmal mit positivem, einmal mit negativem Vorzeichen – dem Anfangs- und dem Endabschnitt 10, 11 zugeordnet.
Der Ruckwert R erfüllt die Bedingung, dass er betragsmäßig unterhalb des Maximalrucks RM liegt bzw. den Maximalruck RM zumindest nicht übersteigt. Die Abschnittlänge T1 des Anfangs- und des Endabschnitts 10, 11 wird also derart bestimmt, dass die Ruckwerte +R, –R betragsmäßig gerade noch den Maximalruck RM nicht übersteigen. Weiterhin erfüllt der Ruckwert R die Bedingung, dass das Produkt der Abschnittlängen T1, T4 des Anfangs- und des Endabschnitts 10, 11 und des Ruckwerts R unter der Maximalbeschleunigung aM liegt bzw. die Maximalbeschleunigung aM zumindest nicht übersteigt.
Im Schritt S13 prüft die Steuereinrichtung 4, ob nur mittels des Anfangs- und des Endabschnitts 10, 11 die Endgeschwindig keit v2 erreicht wird. Wenn die Endgeschwindigkeit v2 erreicht wird, bestimmt die Steuereinrichtung 4 im Schritt S14 den Ruckverlauf r dadurch, dass sie dem Anfangsabschnitt 10 den Ruckwert +R und dem Endabschnitt 11 den Ruckwert –R zuweist. Der Anfangsabschnitt 10 und der Endabschnitt 11 grenzen in diesem Fall unmittelbar aneinander an. Dieser Fall ist in den 4 bis 6 dargestellt. 4 zeigt den Ruckverlauf r, 5 den korrespondierenden Beschleunigungsverlauf a und 6 den korrespondierenden Verlauf der Geschwindigkeit v.
Wenn die Endgeschwindigkeit v2 mittels des Anfangs- und des Endabschnitts 10, 11 nicht erreicht wird, fügt die Steuereinrichtung 4 im Schritt S15 zwischen den Anfangs- und den Endabschnitt 10, 11 einen Zusatzschnitt 12 ein, in dem der Ruck r den Wert Null aufweist. Eine Abschnittlänge T1' des Zwischenabschnitts 12 bestimmt die Steuereinrichtung 4 in diesem Fall derart, dass eine durch den Anfangs-, den Zusatz- und den Endabschnitt 10, 12, 11 insgesamt bewirkte Geschwindigkeitsänderung der gewünschten Geschwindigkeitsdifferenz δv entspricht. Insbesondere ergibt sich die Abschnittlänge T1' des Zusatzabschnitts 12 zu
Dieser Fall ist in den 7 bis 9 dargestellt. 7 zeigt den sich ergebenden Ruckverlauf r, 8 den korrespondierenden Beschleunigungsverlauf a und 9 den korrespondierenden Verlauf der Geschwindigkeit v.
Durch die Art der Bestimmung des Ruckwert R im Schritt S12 ist gewährleistet, dass der Schritt S15 nur dann ausgeführt wird, wenn bei gegebenen Abschnittlängen T1, T4 des Anfangs- und des Endabschnitts 10, 11 der Ruckwert R ohne das Einfügen des Zusatzabschnitts 12 den Maximalruck RM übersteigen müsste, um die gewünschte Geschwindigkeitsdifferenz δv zu bewirken, und/oder der Betrag der Beschleunigung a am Ende des An fangsabschnitts 10 die Maximalbeschleunigung aM übersteigen würde.
Durch die Art der Bestimmung der Abschnittlänge T1 des Anfangsabschnitts 10 ist gewährleistet, dass die Pendelgeschwindigkeit der Last 2 relativ zur Laufkatze 1 und die Pendelbeschleunigung der Last 2 relativ zur Laufkatze 1 am Ende des Anfangsabschnitts 10 den Wert Null aufweisen. Ein Pendelwinkel, den die Last 2 relativ zur Laufkatze 1 aufweist, ist hingegen von Null verschieden. Durch die Art der Bestimmung der Abschnittlänge T4 des Endabschnitts 11 ist weiterhin gewährleistet, dass der Pendelwinkel und die Pendelgeschwindigkeit der Last 2 relativ zur Laufkatze 1 am Ende des Endabschnitts 11 Null sind. Somit wird erreicht, dass eine zu Beginn der Geschwindigkeitsänderung angeregte Schwingung der Last 2 am Ende der Geschwindigkeitsänderung beruhigt ist.
Auf Grund des Umstands, dass die Pendelgeschwindigkeit und die Pendelbeschleunigung der Last 2 relativ zur Laufkatze 1 am Ende des Anfangsabschnitts 10 Null sind, erfolgt weiterhin im Zusatzabschnitt 12 (sofern der Zusatzabschnitt 12 vorhanden ist) keine Anregung einer Lastpendelung. Vielmehr bleibt der Pendelwinkel der Last 2 relativ zur Laufkatze 1 während des gesamten Zusatzabschnitts 12 konstant.
In Verbindung mit den 10 bis 12 wird nachstehend nunmehr ein zeitoptimiertes Betriebsverfahren im allgemeinsten Fall erläutert. 10 zeigt den entsprechenden Schritt S6 des Betriebsverfahrens, 11 den korrespondierenden Ruckverlauf r und 12 den korrespondierenden Beschleunigungsverlauf a.
Gemäß den 10 und 11 weist der von der Steuereinrichtung 4 bestimmte Ruckverlauf r einen Anfangsabschnitt 10 und einen Endabschnitt 11 auf. Zwischen den Anfangsabschnitt 10 und den Endabschnitt 11 sind Zwischenabschnitte 12', 12'' eingefügt, die nachfolgend zur Unterscheidung voneinander als erster Zwischenabschnitt 12' und als zweiter Zwischenabschnitt 12'' bezeichnet werden.
Vorzugsweise ist der Ruck r im Anfangsabschnitt 10 betragsmäßig gleich dem Maximalruck rM. Der Ruck r im Endabschnitt 11 weist den gleichen Betrag wie der Ruck r im Anfangsabschnitt 10 auf, unterscheidet sich aber im Vorzeichen.
Der erste Zwischenabschnitt 12' liegt vor dem zweiten Zwischenabschnitt 12'' und grenzt an den zweiten Zwischenabschnitt 12'' an. Die Zwischenabschnitte 12', 12'' weisen Abschnittlängen T2, T3 auf. Der Ruck r im ersten Zwischenabschnitt 12' ist gleich dem Ruck r im Endabschnitt 11. Der Ruck r im zweiten Zwischenabschnitt 12'' ist gleich dem Ruck r im Anfangsabschnitt 10.
Es ist möglich, dass der erste Zwischenabschnitt 12' an den Anfangsabschnitt 10 und der zweite Zwischenabschnitt 12'' an den Endabschnitt 11 angrenzen. Im allgemeinen Fall ist es jedoch so, dass

– die Steuereinrichtung 4 zwischen den Anfangsabschnitt 10 und den ersten Zwischenabschnitt 12' einen ersten Zusatzabschnitt 12a einfügt, in dem der Ruck r den Wert Null aufweist, und/oder
– die Steuereinrichtung 4 zwischen den zweiten Zwischenabschnitt 12'' und den Endabschnitt 11 einen zweiten Zusatzabschnitt 12b einfügt, in dem der Ruck r den Wert Null aufweist.

Der erste Zwischenabschnitt 12a weist, sofern er vorhanden ist eine Abschnittlänge T5 auf. Analog weist der zweite Zwischenabschnitt 12b, sofern er vorhanden ist, eine Abschnittlänge T6 auf.
Prinzipiell ist es möglich, dass die Steuereinrichtung 4 stets einen oder sogar beide der Zusatzabschnitte 12a, 12b in den Ruckverlauf r einfügt. Vorzugsweise aber erfolgt das Einfügen der Zusatzabschnitte 12a, 12b nur dann, wenn ohne das Einfügen des ersten und/oder des zweiten Zusatzabschnitts 12a, 12b der Betrag der Beschleunigung a am Ende des Anfangs abschnitts 10 und/oder am Anfang des Endabschnitts 11 die Maximalbeschleunigung aM übersteigen würde.
Wenn der Ruckverlauf r nicht nur den Anfangsabschnitt 10 und den Endabschnitt 11, sondern auch die Zwischenabschnitte 12', 12'' und die Zusatzabschnitte 12a, 12b aufweist, sind die Abschnittlängen T1 bis T6 der Abschnitte 10, 11, 12', 12'', 12a, 12b gemäß 10 durch folgende Bedingungen bestimmt:

– Die Summe der Abschnittlängen T1, T3 des Anfangsabschnitts 10 und des zweiten Zwischenabschnitts 12'' ist gleich der Summe der Abschnittlängen T2, T4 des ersten Zwischenabschnitts 12' und des Endabschnitts 11.
– Der Ruckverlauf korrespondiert mit der gewünschten Geschwndigkeitsdifferenz δv. Das Integral des durch den Ruckverlauf r bestimmten Beschleunigungsverlaufs a muss also der Geschwindigkeitsdifferenz δv entsprechen.
– Der Pendelwinkel der Last 2 und die erste zeitliche Ableitung des Pendelwinkels (also die Pendelgeschwindigkeit) müssen am Ende des Endabschnitts 11 Null sein.
– Die Abschnittlänge T1 des Anfangsabschnitts 10 und/oder die Abschnittlänge T4 des Endabschnitts 11 müssen durch eine Anlagenbedingung gegeben sein. Beispielsweise können die Abschnittlängen T1, T4 (oder eine der Abschnittlängen T1, T4) dadurch bestimmt sein, dass das Produkt der betreffenden Abschnittlänge T1, T4 und des Ruckwerts r gleich der Maximalbeschleunigung aM sind. Insbesondere in diesem Fall werden die entsprechenden Abschnittlängen T1, T4 von der Steuereinrichtung 4 derart bestimmt, dass das betreffende Produkt die Maximalbeschleunigung aM nicht übersteigt.
– Die Summe der Zeiten T1 bis T6 ist minimal.

Die obigen Ausführungen gelten allgemein. Sie gelten unabhängig davon, ob die Schwingung des schwingungsfähigen Systems 2 (hier der Last 2) eine gedämpfte oder ein ungedämpfte Schwingung ist. In einer Vielzahl von Anwendungsfällen kann die Dämpfung vernachlässigt werden. In diesem Fall ist der Ruckverlauf r symmetrisch. In diesem Fall gilt also:

– Der Anfangsabschnitt und der Endabschnitt 10, 11 weisen untereinander gleiche Abschnittlängen T1, T4 auf.
– Die Zwischenabschnitte 12', 12'' weisen untereinander gleiche Abschnittlängen T2, T3 auf.
– Die Zusatzabschnitte 12a, 12b weisen, sofern sie vorhanden sind, untereinander gleiche Abschnittlängen T5, T6 auf.

In einer Vielzahl von Anwendungsfällen ist die gewünschte Geschwindigkeitsdifferenz δv erreichbar, ohne die Zusatzabschnitte 12a, 12b in den Ruckverlauf r einfügen zu müssen. In diesem Fall grenzt der erste Zwischenabschnitt 12' an den Anfangsabschnitt 10 an. Der zweite Zwischenabschnitt 12'' grenzt an den Endabschnitt 11 an.
Der häufig auftretende Fall, dass die Dämpfung vernachlässigbar ist und die gewünschte Geschwindigkeitsdifferenz δv erreicht werden kann, ohne die Zusatzabschnitte 12a, 12b in den Ruckverlauf r einfügen zu müssen, wird nachstehend in Verbindung mit den 13 bis 16 näher erläutert. 13 zeigt den entsprechenden Schritt S6 des Betriebsverfahrens, 14 den korrespondierenden Ruckverlauf r. 15 zeigt den korrespondierenden Beschleunigungsverlauf a, 16 den korrespondierenden Verlauf der Geschwindigkeit v.
Der zu ermittelnde Ruckverlauf r soll insgesamt die gewünschte Geschwindigkeitsänderung δv bewirken. Folglich muss die Beziehung
gelten.
Der ermittelte Ruckverlauf r soll weiterhin zeitoptimiert sein. Folglich kann von den beiden Lösungen der quadratischen Gleichung 5 eine ausgeschieden werden. Es gilt daher
Schließlich muss die Abschnittlänge T2 der Zwischenabschnitte 12', 12'' reell und größer als Null (bzw. minimal gleich Null) sein. Es gilt daher auch
Um die Abschnittlänge T1 des Anfangs- und des Endabschnitts 10, 11 derart zu bestimmen, dass die zu Beginn der Geschwindigkeitsänderung angeregte Schwingung der Last 2 am Ende der Geschwindigkeitsänderung beruhigt ist, sind prinzipiell zwei Vorgehensweisen möglich.
Zum einen ist es möglich, eine analytische Lösung für die Abschnittlänge T1 des Anfangs- und des Endabschnitts 10, 11 zu erstellen. Dieser Vorgehensweise ist jedoch sehr aufwändig und mühsam. Erheblich einfacher ist es, bei bekanntem Ruck R und bekannter Geschwindigkeitsdifferenz δv für eine Anzahl zulässiger Werte der Abschnittlänge T1 des Anfangs- und des Endabschnitts 10, 11 erst die korrespondierende Abschnittlänge T2 der Zwischenabschnitte 12', 12'' und sodann eine korrespondierende Restanregung der Schwingung am Ende des Ruckverlaufs r zu ermitteln. In diesem Fall kann derjenige Wert der Abschnittlänge T1 des Anfangs- und des Endabschnitts 10, 11 herangezogen werden, bei dem die Restanregung minimal ist. Gegebenenfalls kann diese Ermittlung mehrstufig erfolgen, also in mehreren Stufen das Intervall, innerhalb dessen die Abschnittlänge T1 des Anfangs- und des Endabschnitts 10, 11 ermittelt wird, nach und nach verringert werden.
Aus den obenstehenden Ausführungen ergibt sich, dass im Extremfall die Abschnittlänge T2 der Zwischenabschnitte 12', 12'' Null sein kann. Dieser Fall kann aber nur auftreten, wenn die Abschnittlänge T1 des Anfangs- und des Endabschnitts 10, 11 zufällig ein ganzzahliges Vielfaches der Schwingungsperio de T ist. In diesem Spezialfall können die frequenzabgestimmte Vorgehensweise und die zeitoptimierte Vorgehensweise auf verschiedenen Wegen zum gleichen Ergebnis führen. Dies gilt sowohl mit als auch ohne Einfügen der Zusatzabschnitte 12a, 12b.
Die obenstehend in Verbindung mit den 3 bis 16 erläuterten Betriebsverfahren sind nicht linear. Jede Geschwindigkeitsänderung bzw. jeder ermittelte Ruckverlauf r muss zunächst beendet werden. Erst danach darf eine neue Geschwindigkeitsvorgabe erfolgen.
Es ist jedoch auch möglich, den Ruckverlauf r derart zu ermitteln, dass aus verschiedenen Geschwindigkeitsänderungen resultierende Ruckverläufe r einander überlagert werden können. Ein Beispiel einer derartigen Ermittlungsweise wird nachstehend in Verbindung mit den 17 bis 19 näher beschrieben. 17 zeigt die Implementierung des Schrittes S6 von 2. 18 zeigt ein einfaches Beispiel eines derartigen Ruckverlaufs r. 19 zeigt den korrespondierenden Beschleunigungsverlauf a.
Gemäß 17 bestimmt die Steuereinrichtung 4 den Ruckverlauf r derart, dass jeder sich am Anfang und am Ende des Ruckverlaufs r sowie am Übergang zwischen zwei Abschnitten 13 bis 17 ergebende Rucksprung als Summe eines ersten und eines zweiten Sprunganteils darstellbar ist. Der erste Sprunganteil eines betrachteten Rucksprungs regt in diesem Fall eine Schwingung des schwingungsfähigen Systems 2 (im vorliegenden Fall also der Last 2) an. Der zweite Sprunganteil des betrachteten Rucksprungs beruhigt eine Schwingung des schwingungsfähigen Systems 2 (vorliegend also der Last 2). Diese durch den zweiten Sprunganteil des betrachteten Rucksprungs beruhigte Schwingung wurde durch den ersten Sprunganteil eines anderen Rucksprungs angeregt, der zeitlich eine halbe Schwingungsperiode T vor dem betrachteten Rucksprung liegt.
Der Rucksprung am Anfang des Ruckverlaufs r weist einen zweiten Sprunganteil von Null auf. Der Rucksprung am Ende des Ruckverlaufs r weist einen ersten Sprunganteil von Null auf. Bei den Abschnittsübergängen sind beliebige Kombinationen möglich.
Gemäß den 18 und 19 besteht der Ruckverlauf r im einfachsten Fall aus genau fünf Abschnitten 13 bis 17. Der erste Abschnitt 13, der dritte Abschnitt 15 und der fünfte Abschnitt 17 weisen gleiche Abschnittlängen auf. Sie sind gleich der halben Schwingungsperiode T. Die Abschnittlängen T', T'' des zweiten Abschnitts 14 und des vierten Abschnitts 16 sind frei wählbar. Gemäß den 18 und 19 sind sie untereinander gleich groß. Jeder Abschnitt 13 bis 17 weist einen Ruckwert R1 bis R5 auf.
Der Ruckwert R2 des zweiten Abschnitts 14 weist das gleiche Vorzeichen auf wie der Ruckwert R1 des ersten Abschnitts 13. Er ist jedoch größer als der Ruckwert R1 des ersten Abschnitts 13. Insbesondere liegt er zwischen dem Einfachen und dem Zweifachen des Ruckwerts R1 des ersten Abschnitts 13.
Der Ruckwert R5 des fünften Abschnitts 17 weist ein anderes Vorzeichen als der Ruckwert R1 des ersten Abschnitts 13 auf.
Der Ruckwert R4 des vierten Abschnitts 16 weist das gleiche Vorzeichen auf wie der Ruckwert R5 des fünften Abschnitts 17. Er ist jedoch größer als der Ruckwert R5 des fünften Abschnitts 17. Insbesondere liegt er bei mindestens dem Zweifachen des Ruckwerts R5 des fünften Abschnitts 17.
Der Ruckwert R3 des dritten Abschnitts 15 liegt zwischen den Ruckwerten R1, R5 des ersten und des fünften Abschnitts 13, 17.
Bei dem einfachen Beispiel der 18 und 19 weisen nicht nur der Rucksprung am Anfang des Ruckverlaufs r und der Rucksprung am Ende des Ruckverlaufs r nur einen einzigen Sprung anteil auf, sondern auch die Rucksprünge innerhalb des Ruckverlaufs r. Im Einzelnen gilt:

– Der Rucksprung am Anfang des Abschnitts 13 weist nur einen ersten Sprunganteil auf. Dieser Rucksprung regt also eine Schwingung der Last 2 an.
– Der Rucksprung zwischen den Abschnitten 13 und 14 weist nur einen zweiten Sprunganteil auf. Dieser Rucksprung beruhigt die Schwingung, die zu Beginn des Ruckverlaufs r angeregt wurde.
– Der Rucksprung zwischen den Abschnitten 14 und 15 weist nur einen ersten Sprunganteil auf. Es wird also eine Schwingung der Last 2 angeregt.
– Der Rucksprung zwischen den Abschnitten 15 und 16 weist nur einen zweiten Sprunganteil auf. Dieser Rucksprung beruhigt die Schwingung, die durch den Rucksprung zwischen den Abschnitten 14 und 15 angeregt wurde.
– Der Rucksprung zwischen den Abschnitten 16 und 17 weist nur einen ersten Sprunganteil auf. Die Schwingung der Last 2 wird durch diesen Rucksprung also angeregt.
– Der Rucksprung am Ende des Ruckverlaufs r weist nur einen zweiten Sprunganteil auf. Dieser Rucksprung beruhigt die Schwingung, die durch den Rucksprung vom Abschnitt 16 zum Abschnitt 17 angeregt wurde.

Die Ruckwerte R2, R4 des zweiten und des vierten Abschnitts 14, 16 sind vorzugsweise untereinander betragsmäßig gleich groß. Insbesondere können sie betragsmäßig gleich dem Maximalruck RM sein. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Abschnittlängen T', T'' des zweiten und des vierten Abschnitts 14, 16 länger als eine Minimalzeit sind, welche die Abschnitte 13 bis 17 systembedingt aufweisen.
Eine einmal angeregte Schwingung der Last 2 ist in der Regel leicht gedämpft. Im Folgenden sei angenommen, dass k eine Zahl zwischen Null (ausgeschlossen) und Eins (eingeschlossen) ist. Sie ist bestimmt durch die Gleichung
A1 und A2 sind die Amplituden einer einmal angeregten, freien, also von außen nicht beeinflussten, Schwingung zu zwei unmittelbar aufeinander folgenden Maximalauslenkungen.
Wenn die Ruckwerte R2 und R4 des zweiten und des vierten Abschnitts 14, 16 den gleichen Betrag R und voneinander verschiedene Vorzeichen aufweisen, gilt für die Ruckwerte R1, R3 und R5 des ersten, des dritten und des fünften Abschnitts 13, 15, 17
Für den Spezialfall k = 1 (d.h. eine ungedämpfte Schwingung) ergibt sich R1 = R2/2 = –R5 sowie R3 = 0.
Mittels der vorliegenden Erfindung ist es auf einfache Weise möglich, ein mechanisch bewegbares Element 1 (hier eine Laufkatze 1) zu bewegen, ohne eine andauernde Schwingung eines schwingungsfähigen Systems 2 (hier der Last 2) anzuregen.
Die obenstehende Beschreibung dient nur der Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang hingegen soll ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche bestimmt sein.

Claims

Betriebsverfahren für eine Anlage mit einem mechanisch bewegbaren Element (1), durch dessen Bewegung ein schwingungsfähiges System (2) zu einer Schwingung anregbar ist, die eine Eigenfrequenz (f) und eine mit der Eigenfrequenz (f) korrespondierende Schwingungsperiode (T) aufweist, – wobei eine Steuereinrichtung (4) zunächst das mechanisch bewegbare Element (1) mit einer Geschwindigkeit (v) bewegt, die einen ersten Geschwindigkeitswert (v1) aufweist, – wobei der Steuereinrichtung (4) sodann von einem Bediener (7) ein zweiter Geschwindigkeitswert (v2) vorgegeben wird, – wobei die Steuereinrichtung (4) bei Vorgabe des zweiten Geschwindigkeitswertes (v2) einen Ruckverlauf (r) ermittelt, – wobei die Steuereinrichtung (4) den Ruckverlauf (r) derart ermittelt, dass die Geschwindigkeit (v) des mechanisch bewegbaren Elements (1) vom ersten auf den zweiten Geschwindigkeitswert (v1, v2) geändert wird und eine zu Beginn der Geschwindigkeitsänderung angeregte Schwingung des schwingungsfähigen Systems (2) am Ende der Geschwindigkeitsänderung beruhigt ist, und – wobei die Steuereinrichtung (4) das mechanisch bewegbare Element (1) gemäß dem ermittelten Ruckverlauf (r) bewegt.
Betriebsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ruckverlauf (r) aus Abschnitten (10, 11, 12, 12', 13 bis 17) besteht und dass der Ruck (r) abschnittweise konstant ist.
Betriebsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ruckverlauf (r) einen Anfangsabschnitt (10) und einen Endabschnitt (11) aufweist und dass der Ruck (r) im Anfangs- und im Endabschnitt (10, 11) Ruckwerte (+R, –R) mit gleichem Betrag und unterschiedlichem Vorzeichen aufweist.
Betriebsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangsabschnitt (10) und der Endabschnitt (11) untereinander gleiche Abschnittlängen (T1, T4) aufweisen und dass die Abschnittlängen (T1, T4) ein ganzzahliges Vielfaches der Schwingungsperiode (T) sind.
Betriebsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (4) die Abschnittlängen (T1, T4) des Anfangs- und des Endabschnitts (10, 11) derart bestimmt, dass die Ruckwerte (+R, –R) betragsmäßig einen Maximalruck (RM) gerade noch nicht übersteigen.
Betriebsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalruck (RM) der Steuereinrichtung (4) vom Bediener (7) vorgegeben wird.
Betriebsverfahren nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurchgekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (4) die Ruckwerte (+R, –R) des Anfangs- und des Endabschnitts (10, 11) derart bestimmt, dass das Produkt des Ruckwerts (+R, –R) und der Abschnittlängen (T1, T4) des Anfangs- und des Endabschnitts (10, 11) betragsmäßig eine Maximalbeschleunigung (aM) nicht übersteigt.
Betriebsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Maximalbeschleunigung (aM) der Steuereinrichtung (4) vom Bediener (7) vorgegeben wird.
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (4) zwischen den Anfangs- und den Endabschnitt (10, 11) einen Zusatzabschnitt (12) einfügt, in dem der Ruck (r) den Wert Null aufweist.
Betriebsverfahren nach Anspruch 9 in Verbindung mit Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (4) den Zusatzabschnitt (12) einfügt, wenn ohne das Einfügen des Zusatzabschnitts (12) die Ruckwerte (R) des Anfangs- und des Endabschnitts (10, 11) den Maximalruck (RM) übersteigen müssten.
Betriebsverfahren nach Anspruch 9 oder 10 in Verbindung mit Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (4) den Zusatzabschnitt (12) einfügt, wenn ohne das Einfügen des Zusatzabschnitts (12) der Betrag der Beschleunigung (a) am Ende des Anfangsabschnitts (10) die Maximalbeschleunigung (aM) übersteigen würde.
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangs- und der Endabschnitt (10, 11) aneinander angrenzen.
Betriebsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (4) zwischen den Anfangs- und den Endabschnitt (10, 11) einen ersten und einen zweiten Zwischenabschnitt (12', 12'') einfügt, dass der erste Zwischenabschnitt (12') vor dem zweiten Zwischenabschnitt (12'') liegt und an den zweiten Zwischenabschnitt (12'') angrenzt, dass der Ruck (r) im ersten Zwischenabschnitt (12') gleich dem Ruck (r) im Endabschnitt (11) ist und dass der Ruck (r) im zweiten Zwischenabschnitt (12'') gleich dem Ruck (r) im Anfangsabschnitt (10) ist.
Betriebsverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag des Rucks (r) im Anfangs-, im End- und in den Zwischenabschnitten (10, 11, 12', 12'') gleich einem Maximalruck (RM) ist.
Betriebsverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalruck (RM) der Steuereinrichtung (4) vom Bediener (7) vorgegeben wird.
Betriebsverfahren nach Anspruch 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (4) die Abschnittlängen (T1, T4) des Anfangs- und des Endabschnitts (10, 11) derart bestimmt, dass das Produkt des Ruckwerts (+R, –R) und der Abschnittlängen (T1, T4) des Anfangs- und des Endabschnitts (10, 11) betragsmäßig eine Maximalbeschleunigung (aM) nicht übersteigt.
Betriebsverfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Maximalbeschleunigung (aM) der Steuereinrichtung (4) vom Bediener (7) vorgegeben wird.
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (4) zwischen den Anfangsabschnitt (10) und den ersten Zwischenabschnitt (12') einen ersten Zusatzabschnitt (12a) einfügt, in dem der Ruck (r) den Wert Null aufweist, und/oder dass die Steuereinrichtung (4) zwischen den zweiten Zwischenabschnitt (12'') und den Endabschnitt (11) einen zweiten Zusatzabschnitt (12b) einfügt, in dem der Ruck (r) den Wert Null aufweist.
Betriebsverfahren nach Anspruch 18 in Verbindung mit Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (4) den ersten und/oder den zweiten Zusatzabschnitt (12a, 12b) nur dann einfügt, wenn ohne das Einfügen des ersten und/oder des zweiten Zusatzabschnitts (12a, 12b) der Betrag der Beschleunigung (a) am Ende des Anfangsabschnitts (10) und/oder am Anfang des Endabschnitts (11) die Maximalbeschleunigung (aM) übersteigen würde.
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zwischenabschnitt (12') an den Anfangsabschnitt (10) und der zweite Zwischenabschnitt (12'') an den Endabschnitt (11) angrenzen.
Betriebsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (4) den Ruckverlauf (r) derart bestimmt, dass jeder sich am Anfang und am Ende des Ruckverlaufs (r) sowie am Übergang zwischen zwei Abschnitten (13 bis 17) ergebende Rucksprung als Summe eines ersten und eines zweiten Sprunganteils darstellbar ist, dass der erste Sprunganteil eines betrachteten Rucksprungs eine Schwingung des schwingungsfähigen Systems (2) anregt und der zweite Sprunganteil des betrachteten Rucksprungs eine, Schwingung des schwingungsfähigen Systems (2) beruhigt, die durch den ersten Sprunganteil eines anderen Rucksprungs angeregt wurde, der zeitlich eine halbe Schwingungsperiode (T) vor dem betrachteten Rucksprung liegt.
Betriebsverfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Ruckverlauf (r) aus genau fünf unmittelbar aufeinander folgenden Abschnitten (13 bis 17) besteht, dass der erste, der dritte und der fünfte Abschnitt (13, 15, 17) jeweils eine Abschnittlänge aufweisen, die gleich der halben Schwingungsperiode (T) ist.
Betriebsverfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Abschnitt (13 bis 17) einen Ruckwert (R1 bis R5) aufweist und dass die Ruckwerte (R1 bis R5) folgende Beziehungen erfüllen: – Der Ruckwert (R2) des zweiten Abschnitts (14) weist das gleiche Vorzeichen auf wie der Ruckwert (R1) des ersten Abschnitts (13) und liegt zwischen dem Einfachen und dem Zweifachen des Ruckwerts (R1) des ersten Abschnitts (13), – der Ruckwert (R5) des fünften Abschnitts (17) weist ein anderes Vorzeichen auf als der Ruckwert (R1) des ersten Abschnitts (13), – der Ruckwert (R4) des vierten Abschnitts (16) weist das gleiche Vorzeichen auf wie der Ruckwert (R5) des fünften Abschnitts (17) und liegt bei mindestens dem Zweifachen des Ruckwerts (R5) des fünften Abschnitts (17).
Betriebsverfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Ruckwerte (R2, R4) des zweiten und des vierten Abschnitts (14, 16) betragsmäßig gleich sind, dass der zweite und der vierte Abschnitt (14, 16) gleiche Abschnittlängen (T', T'') aufweisen und dass der Ruckwert (R3) des dritten Abschnitts (15) zwischen den Ruckwerten (R1, R5) des ersten und des fünften Abschnitts (13, 17) liegt.
Betriebsverfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Ruckwert (R2) des zweiten Abschnitts (14) und/oder der Ruckwert (R4) des vierten Abschnitts (16) betragsmäßig gleich einem Maximalruck (RM) sind.
Betriebsverfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalruck (RM) der Steuereinrichtung (4) vom Bediener (7) vorgegeben wird.
Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (4) mittels einer Senuoreinrichtung (8) mindestens eine Messgröße (1) des schwingungsfähigen Systems (2) erfasst und dass die Steuereinrichtung (4) die Eigenfrequenz (f) und die Schwingungsperiode (T) des schwingungsfähigen Systems (2) unter Verwendung der mindestens einen Messgröße (1) selbsttätig ermittelt.
Datenträger, auf dem ein Computerprogramm (5) gespeichert ist, wobei das Computerprogramm (5) bewirkt, dass eine Steuereinrichtung (4) eine Anlage gemäß einem Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche betreibt, wenn das Computerprogramm (5) in die Steuereinrichtung (4) geladen ist und von der Steuereinrichtung (4) ausgeführt wird.
Steuereinrichtung für eine Anlage, die derart ausgebildet ist, insbesondere programmiert ist, dass von ihr ein Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 27 ausführbar ist.
Anlage mit einem mechanisch bewegbaren Element (1) und einer Steuereinrichtung (4), wobei durch die Bewegung des mechanisch bewegbaren Elements (1) ein schwingungsfähiges System (2) zu einer Schwingung anregbar ist, die eine Eigenfrequenz (f) und eine mit der Eigenfrequenz (f) korrespondierende Schwingungsperiode (T) aufweist, wobei die Steuereinrichtung gemäß Anspruch 29 ausgebildet ist.