Steuerungsverfahren zur Herbeiführung der Pendelfreiheit der Last
bei Fahrantrieben von Laufkatzen Für das Entladen und Umschlagen von Massengütern
werden vorzugsweise Verladebrücken mit Greifern verwendet. Derartige Verladebrücken
enthalten in bekannter Weise eine Laufkatze, die mittels eines besonderen Antriebes
zwischen Entladeort (z. B. Schiff) und Beladeort (z. B. Landbunker) gefahren wird.
Beide Orte können auf verschiedenen Höhen liegen. Um kurze Entladezeiten zu erhalten,
soll der Weg des Greifers zwischen Schiffsluke und Bunker in kürzester Zeit zurückgelegt
werden, d. h., die Bewegungen von Greifer und Katze finden häufig gleichzeitig statt.
Die hohen Beschleunigungen der Laufkatzenantriebe haben zur Folge, daß der Greifer
am Entladeort nicht ruhig bleibt, sondern auf Grund der Beschleunigungskräfte Pendelungen
ausführt. Solche Pendelungen sind an großflächigen Bunkern ohne Bedeutung. Über
der Schiffsluke wirkt sich das Pendeln des Greifers jedoch störend aus, da das Einfahren
des Greifers in die relativ enge Luke nur möglich ist, wenn der Greifer weitgehend
zur Ruhe gekommen ist. Da die Schiffsluke meist niedriger liegt als der Beladeort
(Bunker) an Land, ist dort die Pendelung größer, was zusätzlich zu langen Schwingungszeiten
führt. Die Pendelungen des Greifers erhöhen die Entladezeiten und machten bisher
den automatischen Betrieb derartiger Anlagen unmöglich.Control method to bring about the freedom of oscillation of the load
for travel drives of trolleys For the unloading and handling of bulk goods
Dock levellers with grippers are preferably used. Such loading bridges
contain a trolley in a known manner, which by means of a special drive
is driven between the place of unloading (e.g. ship) and the place of loading (e.g. land bunker).
Both places can be at different heights. To get short discharge times,
the gripper's path between the ship's hatch and bunker should be covered in the shortest possible time
be, d. That is, the movements of the claw and trolley often take place simultaneously.
The high accelerations of the trolley drives have the consequence that the gripper
does not remain calm at the place of unloading, but oscillations due to the acceleration forces
executes. Such oscillations are irrelevant in large bunkers. Above
the ship's hatch, however, the swinging of the grab has a disruptive effect, since the retraction
of the grab into the relatively narrow hatch is only possible if the grab is largely
has come to rest. Since the ship's hatch is usually lower than the place of loading
(Bunker) on land, the oscillation is greater there, which in addition to long oscillation times
leads. The oscillations of the gripper increase the unloading times and have done so far
the automatic operation of such systems is impossible.
Es ist eine Anordnung zur Dämpfung von Pendelungen einer mittels Laufkatze
bewegten Last bekannt (USA.-Patent 2 806 610), bei der eine vom Hubseil betätigte
Meßeinrichtung benutzt wird. Diese Meßeinrichtung stellt die Pendelausschläge als
elektrische Spannungen dar, welche als Korrekturgröße dem Regler für den Kranantrieb
zugeführt «-erden. Die bekannte Anordnung unterdrückt jede Pendelung sofort bei
der Entstehung durch entsprechende Änderung der Antriebsgeschwindigkeit. Eine derartige
Steuerung des Antriebes bedingt naturgemäß eine Verringerung der mittleren Fördergeschwindigkeit
und damit eine Einbuße an Förderkapazität. Andererseits ist eine stiindige Pendeldämpfung
während des ganzen Förderablaufs unnötig, da die Pendelungen die Kranbewegungen
an sich nicht behindern. Erst über dem Zielort, beispielsweise über eine Schiffsluke,
soll die Last ruhig hängen.It is an arrangement for damping oscillations by means of a trolley
moving load known (USA.-Patent 2 806 610), in which one operated by the hoist rope
Measuring device is used. This measuring device represents the pendulum deflections as
electrical voltages, which are used as a correction variable for the controller for the crane drive
supplied «- earth. The known arrangement suppresses any oscillation immediately
caused by a corresponding change in the drive speed. Such a one
Control of the drive naturally requires a reduction in the average conveying speed
and thus a loss of conveying capacity. On the other hand, there is constant pendulum damping
unnecessary during the entire conveying process, because the oscillations cause the crane movements
do not hinder in itself. Only above the destination, for example via a ship's hatch,
let the load hang quietly.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die obenerwähnten Nachteile zu vermeiden.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerungsverfahren zur Herbeifiihrung der Pendelfreiheit
der Last bei Fahrantrieben von Laufkatzen, insbesondere für Greiferhebezeuge, durch
Beeinflussung des Be«-egungsablaufs beim Bremsvorgang und ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Laufkatze bei Annäherung an den Zielort mit einer veränderlichen Beschleunigung
gebremst wird, die im Zeitpunkt der maximalen, auf den Zielort gerichteten (positiven)
Greiferauslenkung beginnt und deren Zeitabhängigkeit durch die Beziehung
bestimmt wird (n = Pendelausschlag).The object of the invention is to avoid the disadvantages mentioned above. The invention relates to a control method for bringing about freedom from oscillation of the load in travel drives of trolleys, in particular for grab hoists, by influencing the movement sequence during braking and is characterized in that the trolley is braked with a variable acceleration when it approaches the destination , which begins at the time of the maximum (positive) gripper deflection directed at the target location and its time dependency through the relationship is determined (n = pendulum swing).
In der Zeichnung ist ein Schema des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens
dargestellt.In the drawing is a scheme of the control method according to the invention
shown.
Dieses Steuerungsverfahren beruht auf der Erkenntnis, daß eine Pendelung
des Greifers unterdrückt wird, wenn im Moment der maximalen Greiferauslenkung die
Bremsung der Laufkatze einsetzt. Die Bremsung darf allerdings nicht mit konstanter
Beschleunigung erfolgen, sondern muß so gesteuert werden, daß die Bremsbeschleunigung
gemäß der Zeitfunktion
abnimmt. Durch diesen Verlauf der Bremsbeschleunigung wird erreicht, daß das mit
abnehmender Geschwindigkeit zurückschwingende Greiferpendel am Zielort gleichzeitig
mit der Laufkatze zur Ruhe kommt. Da die Greifergeschwindigkeit und -beschleunigung
über dem Zielort Null ist, tritt kein Rückschwingen des Pendels ein. Die Steuerung
des Laufkatzenantriebes während des Bremsvorganges gemäß der BeschleunigunCsgleichung
I ist die entscheidende Voraussetzung für eine pendelfreie Bewegung des Greifers
über dem Zielort.
Die erfindungsgemäße Abbremsung der Laufkatze
mit abnehmender Bremsbeschleunigung erforderteinen ganz bestimmten Bremsweg, der
zur Durchführung der gesteuerten Bremsung zur Verfügung stehen muß. Dieser Bremsweg
hängt naturgemäß sowohl von der Fahrgeschwindigkeit der Laufkatze als auch von der
maximalen Auslenkung des Greifers ab. Er errechnet sich aus der Bestimmungsgleichung
Zur Feststellung, ob der erforderliche Bremsweg überhaupt zur Verfügung steht bzw.
zur Feststellung des Ortes der Laufkatze, wo der gesteuerte Bremsablauf einsetzen
muß, sind gemäß der Erfindung besondere Verfahrensschritte vorgesehen. Der erste
Schritt besteht darin, daß mittels spezieller Meßvorrichtungen die Geschwindigkeit
der Laufkatze, der zurückgelegte Weg, die Auslenkung des Greifers und die Geschwindigkeit
der Greiferauslenkung fortlaufend gemessen werden. Diese Meßwerte werden einem elektronischen
Rechengerät zugeführt, das aus der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit der Laufkatze
und der momentanen Auslenkung des Greifers in jedem Zeitpunkt den Bremsweg errechnet,
der unter Zugrundelegung des Bremsablaufs gemäß der Beschleunigungsgleichung I erforderlich
ist.This control method is based on the knowledge that oscillation of the gripper is suppressed when the trolley brakes at the moment of maximum gripper deflection. However, the braking must not take place with constant acceleration, but must be controlled in such a way that the braking acceleration according to the time function decreases. This course of the braking acceleration ensures that the gripper pendulum swinging back with decreasing speed comes to rest at the destination at the same time as the trolley. Since the gripper speed and acceleration is zero above the target location, the pendulum does not swing back. The control of the trolley drive during the braking process according to the acceleration equation I is the decisive prerequisite for a pendulum-free movement of the gripper over the target location. The braking of the trolley according to the invention with decreasing braking acceleration requires a very specific braking distance which must be available to carry out the controlled braking. This braking distance naturally depends on both the traveling speed of the trolley and the maximum deflection of the gripper. It is calculated from the determining equation To determine whether the required braking distance is available at all or to determine the location of the trolley where the controlled braking sequence must begin, special method steps are provided according to the invention. The first step is that the speed of the trolley, the distance covered, the deflection of the gripper and the speed of the gripper deflection are continuously measured by means of special measuring devices. These measured values are fed to an electronic computing device, which calculates the braking distance from the respective travel speed of the trolley and the instantaneous deflection of the gripper at any point in time, which is required based on the braking sequence according to the acceleration equation I.
Die maximale Greiferauslenkung, bei der die gesteuerte Bremsung einsetzt,
liegt vor, wenn die Geschwindigkeit dieser Auslenkung Null ist. Der Ausgang des
Rechengerätes wird demgemäß über eine Torschaltung geführt, die gesperrt ist, solange
die Auslenkungsgeschwindigkeit einen von Null verschiedenen Wert aufweist. Sobald
diese Geschwindigkeit zu Null geworden ist, der Greifer also seine maximale Auslenkung
besitzt, öffnet die Torschaltung und veranlaßt einen Vergleich des zu diesem Zeitpunkt
erforderlichen Bremsweges mit dem tatsächlich vorhandenen Bremsweg. Stimmen beide
Werte überein, dann wird mit Hilfe eines logischen Bauelementes eine Ja-Entscheidung
herbeigeführt, die den gesteuerten Bremsvorgang gemäß der Beschleunigungsgleichung
I auslöst. Ist der tatsächlich vorhandene Bremsweg kleiner als der zu diesem Zeitpunkt
erforderliche, dann wird von dem logischen Bauelement eine Nein-Entscheidung abgegeben.
Durch diese Entscheidung wird eine Abbremsung der Laufkatze mit höchstmöglicher
Beschleunigung ausgelöst. Dadurch ändert sich sowohl die Laufkatzengeschwindigkeit
als auch die Greiferauslenkung, bis der Momentanwert des vorhandenen Bremsweges
mit dem durch das Rechengerät fortlaufend ermittelten Bremsweg übereinstimmt. In
diesem Moment trifft das logische Element die Ja-Entscheidung und veranlaßt die
Steuerung des Laufkatzenantriebes zur Durchführung der Laufkatzenbremsung gemäß
Beschleunigungsgleichung I. Ist der tatsächlich vorhandene Bremsweg größer als der
nach Gleichung II notwendige, so wird die Bremsung nach Gleichung I durchgeführt,
aber vor Erreichung des Stillstandes der Laufkatze abgebrochen und mit geringer
Geschwindigkeit der Zielort angefahren. Die dann noch auftretenden Pendelausschläge
können innerhalb des praktisch zulässigen Bereiches gehalten werden.The maximum gripper deflection at which the controlled braking starts,
occurs when the speed of this deflection is zero. The outcome of the
Computing device is accordingly performed via a gate circuit that is blocked for as long
the displacement speed has a value other than zero. As soon
this speed has become zero, so the gripper has its maximum deflection
possesses, the gate opens and causes a comparison of the at this point in time
required braking distance with the actually existing braking distance. Both agree
Values match, then with the help of a logical component a yes decision is made
brought about the controlled braking process according to the acceleration equation
I triggers. Is the actually existing braking distance smaller than that at this point in time
required, then a no decision is issued by the logical component.
With this decision, the trolley is braked as much as possible
Acceleration triggered. This changes both the trolley speed
as well as the gripper deflection until the instantaneous value of the existing braking distance
coincides with the braking distance continuously determined by the computing device. In
At this moment the logical element makes the yes decision and causes it
Control of the trolley drive to carry out the trolley braking in accordance with
Acceleration equation I. If the actually existing braking distance is greater than the
necessary according to equation II, the braking is carried out according to equation I,
but before the trolley came to a standstill it was broken off and with less
Speed of the destination. The pendulum swings that then still occur
can be kept within the practically permissible range.
Die Beschleunigungsgleichung I hat naturgemäß nur dann Gültigkeit,
wenn die Pendellänge des Greifers sich während des Bremsvorganges nicht ändert.
Die Absenkung des Greifers in den Bunkerraum beginnt dann, wenn die Laufkatze und
damit auch der Greifer zur Ruhe gekommen sind. Diese Bedingung ist nicht während
des Anfahrens des Greifers zu beachten. Wird der Greifer aus dem tiefer liegenden
Schiffsladeraum gehoben, so kann noch während des Hubvorganges der Antrieb der Laufkatze
in Bewegung gesetzt werden, sobald der Greifer die Gefahrenzone des Schiffes verlassen
hat. Die Aufwärtsbewegung des Greifers überlagert sich also der Laufkatzenbewegung.
Durch die Anfahrbeschleunigung der Laufkatze erfährt der Greifer infolge seiner
Trägheit eine Nacheilung (negative Auslenkung). Sobald die Laufkatze sich mit konstanter
Endgeschwindigkeit bewegt, setzt die Vorwärtsschwingung des Greifers ein, der schließlich
seine maximale vorauseilende (positive) Auslenkung erreicht. In diesem Moment wird
gemäß der Erfindung die Bremsung der Laufkatze gemäß Beschleunigungsgleichung I
ausgelöst. Um bei einem gegebenen Laufkatzenfahrweg den erforderlichen Bremsweg
gemäß Gleichung II zur Verfügung zu haben, darf die Laufkatzengeschwindigkeit einen
gewissen oberen Grenzwert nicht überschreiten. Dieser Grenzwert v"z" ist durch Gleichung
II bestimmt.The acceleration equation I is naturally only valid if
if the pendulum length of the gripper does not change during the braking process.
The lowering of the grab into the bunker begins when the trolley and
so that the grippers have also come to rest. This condition is not during
must be observed when approaching the gripper. If the gripper is from the lower one
Lifted the ship's hold, the drive of the trolley can still be used during the lifting process
be set in motion as soon as the grab leaves the danger zone of the ship
Has. The upward movement of the gripper is superimposed on the movement of the trolley.
As a result of the acceleration of the trolley, the gripper experiences
Inertia a lag (negative deflection). Once the trolley is at a constant level
Moving final speed, the forward oscillation of the gripper sets in, which finally
reaches its maximum leading (positive) deflection. At that moment will
according to the invention, the braking of the trolley according to acceleration equation I.
triggered. To obtain the required braking distance for a given trolley travel
according to equation II available, the trolley speed may be one
Do not exceed a certain upper limit. This limit value v "z" is given by equation
II determined.
Ergeben sich auf Grund der Gleichung 1I für die maximale Laufkatzengeschwindigkeit
unzulässige Werte, so müssen während der Laufkatzenbewegung drei oder mehrere ungeradzahlige
Halbperioden der Greiferpendelung durchschwingen. Die Zahl dieser Pendelungen steht
mit der maximalen Laufkatzengeschwindigkeit bei einem gegebenen Gesamtfahrweg in
einem ableitbaren Zusammenhang. In der Torschaltung kann ein Zählwerk vorgesehen
werden, das die Durchschaltung des Rechenwerkausganges erst bei jedem ersten oder
höheren Maximalwert der positiven Greiferauslenkung sicherstellt.Result from equation 1I for the maximum trolley speed
impermissible values, three or more odd-numbered
Swing through half periods of the gripper oscillation. The number of these oscillations stands
with the maximum trolley speed for a given total travel distance in
a deducible relationship. A counter can be provided in the gate circuit
that the arithmetic unit output is switched through only with every first or
ensures a higher maximum value of the positive gripper deflection.
Die praktische Durchführung des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens
kann noch dahin gehend abgeändert werden, daß die Abbremsung der Laufkatze gemäß
der Beschleunigungsgleichung I nicht bis zum völligen Stillstand erfolgt, sondern
bereits bei einer gewissen Restgeschwindigkeit der Laufkatze aussetzt. Die Laufkatze
fährt mit dieser Restgeschwindigkeit bis zum Zielort weiter, wobei der Greifer noch
geringe Pendelungen vollführt. Diese stören aber nicht und sind demgemäß zulässig.
Durch diese Näherungslösung der vorliegenden Aufgabe ist es möglich, den Gesamtaufwand
der Steuerungs- und Rechenmittel beträchtlich zu verringern und die Anlage zu vereinfachen.
Vor allem ist es möglich, bereits vor Erreichen des Zielortes die Absenkung des
Greifers vorzunehmen, wodurch eine Verkürzung der gesamten Förderzeit erreicht wird.
Ohne die näherungsweise Pendelunterdrückung muß in diesem Falle der Einfluß der
sich ändernden Pendellänge des Greifers durch ein zusätzliches Rechenwerk berücksichtigt
werden.The practical implementation of the control method according to the invention
can still be modified to the effect that the braking of the trolley according to
the acceleration equation I does not take place up to a complete standstill, but
the trolley already stops at a certain residual speed. The trolley
continues at this residual speed to the destination, with the gripper still
performs low oscillations. However, these do not interfere and are accordingly permissible.
This approximate solution of the present task makes it possible to reduce the total effort
to reduce the control and computing means considerably and to simplify the system.
Above all, it is possible to lower the
Make the gripper, whereby a shortening of the total conveying time is achieved.
Without the approximate pendulum suppression, the influence of the
changing pendulum length of the gripper is taken into account by an additional arithmetic unit
will.