DE19521421C2 - Steuerbarer Schrägaufzug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schrägaufzug (100), der folgende Einzelteile aufweist: DOLLAR A - ein teleskopierbares Leiterpaket (1), das je nach Betriebshöhe eine entsprechend lange Leiter-Anordnung bildet und mit Hilfe eines ersten Seilzuges (2), dessen (erste) Seiltrommel (3) über einen steuerbaren Hydraulikmotor (5) antreibbar und aus- und einfahrbar ist, DOLLAR A - einen auf der Leiter-Anordnung auf- und abbeweglichen Schlitten (12), der mit Hilfe eines zweiten Seilzuges (13), dessen am Kopf der Leiter-Anordnung umgelenkt ist und dessen (zweite) Seiltrommel (15) über einen zweiten steuerbaren Hydraulikmotor (17) antreibbar ist, und DOLLAR A - Sensoren (18, 19), mit denen die Position des Schlittens (12) in bezug auf die Leiter-Anordnung feststellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schrägaufzug, aufweisend:

• - ein teleskopierbares Leiterpaket, das je nach Betriebshöhe eine entsprechend lange Leiter-Anordnung bildet und mit Hilfe eines ersten Seilzuges, dessen (erste) Seiltrommel über einen steuerbaren Hydraulikmotor antreibbar und aus- und einfahrbar ist,
• - einen auf der Leiter-Anordnung auf- und abbeweglichen Schlitten, der mit Hilfe eines zweiten Seilzuges, dessen Seil am Kopf der Leiter-Anordnung umgelenkt ist und dessen (zweite) Seiltrommel über einen zweiten steuerbaren Hydraulikmotor antreibbar ist, und
• - Sensoren, mit denen die Position des Schlittens in bezug auf die Leiter-Anordnung feststellbar ist.

Schrägaufzüge der bezeichneten Art sind aus dem DE-Prospekt der Firma TEUPEN Maschinenbaugsellschaft mbH: TEUPEN-Möbelaufzüge, Druckvermerk 6500/0063, S. 1 bis 6, bekannt und werden europaweit dazu verwendet, Dachdecker- Arbeiten oder Umzüge zu unterstützen. Der auf einem teleskopierbaren Leiterpaket auf- und abbewegliche Schlitten muß an seinem Seil nachgeführt werden, wenn die Leitern mit Hilfe eines Seilzuges aus- und eingefahren werden. Dieses Nachführen des Lastschlittens erfordert eine Koordination zwischen der Ausfahrbarkeit der Leitern und dem Ein- und Ausziehen des Schlittenseils. Eingesetzt werden hierfür steuerbare Hydraulikmotoren. Zu diesem hydraulischen Antrieb gehört ein Benzinmotor. Ferner ist es erforderlich, daß der Zielpunkt des Lastschlittens sowohl in seinem unteren als auch in seinem oberen Bereich genau angefahren wird, obwohl die Position des Schlittens auf der Leiteranordnung durch Sensoren festgestellt werden kann.

Herkömmlicherweise wird dies durch trainiertes Bedienungs­ personal gemacht. Die Hub- und Senkbewegungen erfordern lange Erfahrung. Für einen Anfänger ist es oft schwierig, diese Tätigkeit auszuführen.

Eine einfache digitale Steuerung der Vorgänge eines Schräg­ aufzuges ist daher im allgemeinen nicht ausreichend, um einen ruck- und beschädigungsfreien Betrieb durchzuführen.

Es ist bekannt, auf dem Gebiete der Lasthebevorrichtungen Steuereinrichtungen zu verwenden, die mit einer sogenannten Fuzzy-Einrichtung arbeiten. Die Fuzzy-Einrichtung wird zur Bestimmung einer Vergrößerung oder einer Verkleinerung des Öffnungsgrades eines Durchfluß-Steuerventils verwendet. Hierzu sind erforderlich Abweichungs-Erfassungseinrichtungen und bestimmte Fuzzy-Steuerregeln, die auf der Grundlage der Tätigkeit eines geübten Betriebsführers zur Steuerung der Vorrichtung verwendet werden. Eine solche Fuzzy-Steuerung ist bereits in der DE-OS 44 30 056 enthalten.

Es stellt sich die Aufgabe, speziell für einen Schrägaufzug die Voraussetzungen zu schaffen, um diesen mit einer Fuzzy-Regeleinrichtung zur Bestimmung eines Betrages zur Vergrößerung oder Verkleinerung des Öffnungsgrades eines Durchfluß-Steuerventils zu versehen.

Speziell für Schrägaufzüge wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß folgende Parameter einer zur Bedienung des Schrägaufzuges zum Einsatz kommenden Fuzzy-Regeleinrichtung zur Bestimmung eines Betrages zur Vergrößerung oder Verklei­ nerung des Öffnungsgrades eines Durchfluß-Steuerventils des zweiten Seiltrommel-Motors aufgeschaltet werden:

• - der Drehwinkel oder die Winkelgeschwindigkeit der ersten Seiltrommel als Eingangsgrößen für die Ausfahrposition oder Geschwindigkeit der Leiteranordnung und
• - die Winkelgeschwindigkeit und der Drehwinkel der zweiten Seiltrommel als Eingangsgrößen für die Position und die Geschwindigkeit des Schlittens.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß mit Hilfe von weiteren Sensoren sowohl der Drehwinkel als auch die Winkelgeschwin­ digkeit der ersten Seiltrommel als Basisparameter gemessen werden.

Mit der vorgenannten Anordnung und der entsprechend programmierten Fuzzy-Regeleinrichtung läßt sich der Lastschlitten an eine beliebig vorgegebene Halteposition genau anfahren und die Gesamtfahrzeit des Lastschlittens auch optimieren. Überdies wird eine gleichmäßige Beschleunigung und ein gleichmäßiges Abbremsen des Lastschlittens ermöglicht.

Ein weiterer Vorteil ist, daß Sensoren für die Position des Schlittens relativ zur Leiteranordnung sich lediglich am Fuß der untersten Leiter befinden müssen. Auf Sensoren am oberen Leiterpaketende kann verzichtet werden. Gerade dieser Verzicht auf Sensoren am oberen Ende führt zu einer höheren Betriebssicherheit, da das obere Leiterende üblicherweise hohen mechanischen Beanspruchungen und einem raschen Verschleiß ausgesetzt ist.

Schließlich ist noch möglich, das Nachführen des Schlitten­ seils unter Halten des Lastschlittens unterhalb der Position eines Positionssensors am Fuß der Leiter-Anordnung zu ermöglichen.

Der Kernpunkt der Erfindung ist daher, daß Weg- und Geschwindigkeitssensoren in einem System eingesetzt werden, wobei die Seitrommeln gewählt werden, mit denen inkrementelle Geber verbunden werden. Denkbar ist aber auch eine Messung direkt am Seil durch mitlaufende Rollen u. dgl.

Darauf hinzuweisen ist auch, daß in der Fuzzy-Regel­ einrichtung aus den Signalen für die Geschwindigkeit innerhalb des Anhalteweges und der Position innerhalb des Anhalteweges mit Hilfe von vorteilhafterweise zwölf Fuzzy-Regeln auf die Stellgröße geschlossen wird. Weiterhin ist der Regeleinrichtung ein Integrator nachgeschaltet. Dem Signal für die Geschwindigkeit innerhalb des Anhalteweges sind vorteilhafterweise vier Fuzzy-Sets nichtlinear zugeordnet. Dem Signal für die Position innerhalb des Anhalteweges sind vorteilhafter­ weise drei Fuzzy-Sets zugeordnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung dargestellt.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt einen Schrägaufzug in schematischer Darstellung mit den für eine Fuzzy-Regeleinrichtung erforderlichen Elementen.

Fig. 2, 3 und 4 zeigen schematische Darstellungen zur Fuzzy-Steuerung.

Der in Fig. 1 dargestellte Schrägaufzug ist in seinen Konstruktionselementen an sich bekannt und wird von verschiedenen Herstellern produziert (bekannte Firmennamen sind: Die Anmelderin, Firmen Klaas, Böcker, Paus). Der Schrägaufzug, allgemein mit 100 bezeichnet, besitzt ein Basisgestell 200, das im allgemeinen fahrbar ist. Auf dem Basisgestellt ist über eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung 201 ein Leiterpaket 1 aufstellbar, mit dem je nach Betriebshöhe durch teleskopisches Ausfahren eine entsprechend lange Leiter-Anordnung gebildet wird.

Dies geschieht mit Hilfe eines ersten Seilzuges 2 für das Leiterpaket, dessen erste Seiltrommel 3 über einen steuerbaren Hydraulik-Motor 5 antreibbar ist. Dieser Hydraulik-Motor 5 wird im allgemeinen über ein manuell betätigtes Ventil 6 betrieben. Mit anderen Worten: Die Leiter wird am Ort der Verwendung bis zu der gewünschten Höhe nach Augenmaß durch eine Bedienungsperson ausge­ fahren und dann stillgesetzt und gesichert.

Auf der Leiter-Anordnung auf- und abbewegbar ist ein Lastschlitten 12 angeordnet, der auf dem Leiterpaket mit Hilfe eines Schlittenseils 13 auf- und abgefahren werden kann. Das Schlittenseil 13 wird auf einer zweiten Seiltrommel 15 auf- und abgewickelt, wobei eine Umlen­ kung am Kopf 1' des Leiterpaketes erfolgt.

Weiterhin sind Sensoren vorhanden, bezeichnet mit den Bezugszahlen 18 und 19, die sich am Fuße der Leiter befinden, mit denen die Position des Lastschlittens 12 im unteren Bereich der Leiter festgestellt werden kann.

Auch ist ein Sensor 4 für Weg und Geschwindigkeit der Seiltrommel 3 zugeordnet. Über eine Leitung 24 ist dieser Sensor 4 verbunden mit einer Fuzzy-Steuer- und Regeleinrichtung 20, mit der wie im folgenden beschrieben, eine Steuerung der gesamten Anlage erfolgt.

Zu diesem Zwecke ist der zweiten Seiltrommel 15 ein Sensor 16 für Weg und Geschwindigkeit zugeordnet. Dieser Sensor, der im wesentlichen die Winkelgeschwindigkeit und den Drehwinkel der zweiten Seiltrommel über entsprechende Inkremental-Geber feststellt, mißt damit die Basisparameter für die Position und die Geschwindig­ keit des Schlittens 12, die er über eine Leitung 25 der Regeleinrichtung 20 aufgibt. Die zweite Seiltrommel 15 für den Lastschlitten 12 wird betätigt durch einen automatisch gesteuerten Hydraulik-Motor 17, dem ein automatisch gesteuerten Hydraulik-Motor 17, dem ein Durchfluß-Steuerventil 9 zugeordnet ist, welches über eine Leitung 26 durch die Regeleinheit 20 ansteuerbar ist. Der gesamte Hydraulik-Kreislauf wird noch durch eine Hauptpumpe 10 mit Antriebsmotor 11 unter Druck gehalten.

Für den Betrieb ist es notwendig, den Lastschlitten 12 in eine gewünschte Zielposition zu fahren. Diese Position wird zunächst manuell angefahren; die Position wird durch Betätigen eines Tasters in der Steuer- und Regeleinrichtung 20 gespeichert. Danach ist durch einfaches Tasten das automatische, gesteuerte Fahren zwischen dem unteren Leiterende und der gespeicherten Zielposition möglich.

Durch entsprechende und an sich bekannte Programmierung wird bei Betätigung einer Taste AUF oder AB, die mit der Regeleinrichtung verbunden ist, der Lastschlitten nach einem bestimmten Geschwindigkeitsprofil beschleunigt. Der Sensor 16 nimmt dabei indirekt die aktuelle Position des Lastschlittens 12 auf. Kurz vor dem Erreichen der Zielposition wird das Durchfluß-Steuerventil 9 so betätigt, daß der Öffnungsquerschnitt sich verkleinert und somit ein kontinuierliches Abbremsen des Lastschlit­ tens 12 ermöglicht wird. Die Fuzzy-Regeleinrichtung sorgt dafür, daß die Zielposition exakt angefahren wird und das Fahren des Schlittens sowohl beim Auf- als auch beim Abfahren einem bestimmten Geschwindigkeitsprofil folgt. Die Positionssensoren 18, 19 stellen überdies Referenzpunkte für die Position des Lastschlittens auf dem Leiterpaket dar.

Ferner kann bei einem Aus- und Einfahren des Leiterpa­ ketes mit Hilfe der manuell betätigten Ventilsteuerung 6 eine exakte Einhaltung der Schlittenposition aus dem Leiterpaket gewährleistet werden, indem ein entspre­ chendes Nachgeben des Schlittenseils 13 durch die Regel­ einheit gesteuert wird. Gefordert wird ein automatisches Nachführen des Lastschlittens beim Aus- und Einfahren des Leiterpaketes. Störungen durch ein schlaffes Seil sollen vermieden werden.

Mit dem manuell betätigten Ventil 6 fährt eine Bedie­ nungsperson das Leiterpaket 1 ein oder aus. Die Fuzzy-Regeleinrichtung übernimmt das Nachführen des Last­ schlittens durch entsprechendes Drehen der Seitrommel 15 mit dem Motor 17. Der Lastschlitten wird dabei üblicher­ weise automatisch zwischen den beiden Positionssensoren 18, 19 am unteren Leiterpaket gehalten. Die Nachführ­ regelung setzt sofort ein. Beim Ausfahren bzw. Einfahren des Leiterpaketes muß sich der Lastschlitten auf dem Leiterpaket 1 bewegen. Es wird also ein elektrisch betätigtes Hydraulikventil für den Lastschlitten angesteuert, damit dieser nicht gegen ein Ende des Leiterpaketes fahren kann. Die Fuzzy-Regelung fährt den Lastschlitten in den Erfassungsbereich des oberen Positionssensors 19. Danach wird der Schlitten durch die Regelung automatisch zwischen den Positionssensoren 18 und 19 gehalten.

Schließlich ist es auch noch möglich, eine Funkfern­ steuerung 30 einzusetzen. Die Funkfernsteuerung kann mit der Fuzzy-Regeleinrichtung in Kontakt treten. Hierdurch entfallen herkömmliche Taster und somit auch das am Leiterpaket angebrachte Kabelpaket.

Durch einen Kraftsensor 32 am Hebemechanismus für das Leiterpaket kann über eine Leitung 23 ein Überschreiten des Lastmomentes gemessen werden und ein Warnton abgegeben und ein Abschalten der Hydraulikpumpe bewirkt werden. Dieser Eingriff in die Regelung ist mittels einer entsprechend programmierten Fuzzy-Regeleinrichtung relativ einfach zu ermöglichen.

Wie sich aus einem Artikel über Steuern und Regeln mit Fuzzy-Logik ergibt (de 21/93, S. 1759 bis 1762) sollte gemäß beigefügter Fig. 2 der Weg des Lastschlittens in mehrere Fuzzy-Regeln aufgeteilt werden. Dargestellt sind hier vier derartige Regeln. Im vorliegenden Falle sollten diese auf zwölf erweitert werden.

Weiterhin ist in Fig. 3 dargestellt, daß dem Signal für die Geschwindigkeit innerhalb des Anhalteweges vorteilhafter­ weise vier Fuzzy-Sets nichtlinear zugeordnet sind, während dem Signal für die Position innerhalb des Anhalteweges vorteilhafterweise drei Fuzzy-Sets zugeordnet sind (Fig. 4).

Claims (5)

1. Schrägaufzug (100), aufweisend:

• 1. ein teleskopierbares Leiterpaket (1), das je nach Be­ triebshöhe eine entsprechend lange Leiter-Anordnung bildet und mit Hilfe eines ersten Seilzuges (2), dessen (erste) Seiltrommel (3) über einen steuerbaren Hydrau­ likmotor (5) antreibbar und aus- und einfahrbar ist,
• 2. einen auf der Leiter-Anordnung auf- und abbeweglichen Schlitten (12), der mit Hilfe eines zweiten Seilzuges 13), dessen Seil am Kopf der Leiter-Anordnung umgelenkt ist und dessen (zweite) Seiltrommel (15) über einen zweiten steuerbaren Hydraulikmotor (17) antreibbar ist, und
• 3. Sensoren (18, 19), mit denen die Position des Schlit­ tens (12) in bezug auf die Leiter-Anordnung feststell­ bar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß folgende Parameter einer zur Bedienung des Schrägaufzuges zum Einsatz kommenden Fuzzy-Regeleinrichtung (20) zur Bestimmung eines Betrages zur Vergrößerung oder Verklei­ nerung des Öffnungsgrades eines Durchfluß-Steuerventils (9) des zweiten Seiltrommel-Motors (17) aufgeschaltet werden:

• 1. der Drehwinkel oder die Winkelgeschwindigkeit der er­ sten Seiltrommel (3) als Eingangsgrößen für die Aus­ fahrposition oder Geschwindigkeit der Leiteranordnung und
• 2. die Winkelgeschwindigkeit und der Drehwinkel der zwei­ ten Seiltrommel (15) als Eingangsgrößen für die Posi­ tion und die Geschwindigkeit des Schlittens (12).

2. Schrägaufzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe von weiteren Sensoren (4) sowohl der Drehwinkel als auch die Winkelgeschwindigkeit der ersten Seiltrommel (3) als Eingangsgröße gemessen werden.

3. Schrägaufzug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Sensoren (18, 19) für die Position des Schlittens (12) relativ zur Leiter-Anordnung sich ledig­ lich am Fuß der untersten Leiter befinden.

4. Schrägaufzug nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Nachführen des Schlittenseils unter Halten des Lastschlittens (12) im Bereich der Position eines Positionssensors (19) am Fuß der Leiter-Anordnung ermöglicht ist.

5. Schrägaufzug nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Fuzzy- Regeleinrichtung (20) aus den Signalen für die Geschwin­ digkeit des Schlittens innerhalb des Anhalteweges und aus der Position des Schlittens innerhalb des Anhalteweges mit Hilfe von Fuzzy-Regeln auf die Stellgröße für das Durchfluß-Steuerventil (9) geschlossen wird.