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Steuerung für Krananlagen mit kupplungsloser Zweimotoren-Winde für
den Greifer oder C-Haken-Betrieb Die Erfindung betrifft eine neue Steuerung für
Krananlagen zum Verladen von Massengütern mit Greifern oder C-Haken.
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Bei derartigen Krananlagen wird der Greifer von einem Halteseil gehalten
und das offenen und Schließer. des Greifers wird mit einem zweiten Seil gesteuert,
welches über eine separate Winde betätigt wird.
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Für einen einwandfreien Betrieb ist es notwendig, daß beim Absenken
des Greifers ein absoluter Gleichlauf zwischen der Winde für das Halteseil und der
Winde für das Schließseil herrscht, da sich anderenfalls die jeweilige Greiferstellung
ändert d,h.
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während des Absenkens schließt sich der Greifer, wenn sich die Winde
für das Schließseil langsamer dreht, während andererseits sich beim Anheben des
geschlossenen Greifers dieser wieder öffnet, wenn sich die Winde für das Schließseil
langsamer dreht als die Winde für das Halteseil.
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Hinzukommt, daß während des Hub- und Senkvorganges beide Seile ständig
gestrafft sein müssen, um ein Verschlingen eines etwa losen Seiles zu vermeiden.
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Es darf somit zwischen der Winde für das Schließseil und der Winde
für das Hubseil keine Relativbewegung auftreten, damit eine Veränderung der Greiferstellung
sowie ein Verschlingen eines Seiles vermieden wird.
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Um einen solchen Gleichlauf zwischen den beiden Windentrommeln beim
Absenken und Anheben zu erreichen, dabei andererseits jedoch die Möglichkeit zu
haben, die Greiferstellung willkürlich mit dem Schließseil zu verändern, hat man
bereits verschiedene Wege beschritten.
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Bei der aufwendigsten und teuersten Lösung hat man ein Planetengetriebe
zwischen den beiden Motoren angeordnet. Auf diese Weise ist es möglich, einen Gleichlauf
zwischen den beiden Windentrommeln zu erzielen und gleichzeitig auch während des
Heb- und Senkvorganges einen Greifer zu schließen. Der Nachteil dieser bekannten
Möglichkeit besteht jedoch darin, daß das Planetengetriebe sehr teuer ist und einem
sehr großen Verschleiß unterworfen ist.
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Man hat daher bereits nach anderen Möglichkeiten gesucht und die sogenannte
Einmotoren-Greiferwinde entwickelt, bei der ein Motor die Haltetrommel und die Schließtrommel
antreibt, und zwar über eine Kuppelung. Mit einer solchen Einsotoren-Greiferwinde
kann man zwar durch Einschalten der Kuppelung kurzzeitig eine Relativbewegung zwischen
Haltetrommel und Schließtrommel verursachen und
damit ein Schließen
bzw. öffnen des Greifes bewirken. Eine solche Arbeitsweise ist jedoch außerordentlich
schwierig und weitgehend von dem Geschick des Kranführers abhängig und stellt somit
keine einfache Lösung des eingangs geschilderten Problems dar. Darüber hinaus verursacht
eine solche Arbeitsweise auch einen sehr großen Verschleiß der mechanischen Teile,
so daß auch aus Kostengründen die sogenannte Einmotoren-Greiferwinde keine Lösung
darstellt.
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Als dritte Möglichkeit hat man schließlich noch die kuppelungslose
Zweimotorenwinde entwickelt. Bei dieser Zweimotorenwinde ergibt sich der Nachteil,
daß diese Winde außerordentlich schwierig in Betrieb zu setzen ist, weil genaue
Abstimmungen zwischen den Motoren erforderlich sind. Diese Abstimmungen erfolgen
zweckmäßig durch Widerstandsabstimmung im Rotorkreis.
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Die kuppelungslose Zweimotorenwinde ermöglicht nach entsprechender
Abstimmung zwischen den Motoren zwar einen Gleichlauf zwischen der Winde für das
Halteseil und der Winde für das Schließseil.
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Es ist indessen bisher mit dieser Zweimotorenwinde noch nicht möglich
gewesen während des Hub- bzw. Senkvorganges die Greiferstellung willkürlich zu verändern.
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Dies ist insbesondere dann von Vorteil oder gar notwendig, wenn beispielsweise
beim Entladen von Schiffen der relativ groß ausgebildete Greifer durch enge Ladeluken
geführt werden muß, die er nur im geschlossenen Zustand passieren kann. Hierfür
muß der üblicherweise beim Ab senken geöffnete Greifer beim Passieren der Ladeluke
geschlossen sein, anschließend muß er jedoch wieder geöffnet werden, damit er in
geöffnetem Zustand aufgrund seiner Fallgeschwindigkeit relativ tief in das Schüttgut
eindringt und dann durch Anziehen des Schließseiles geschlossen wird und dabei eine
ausreichende Menge Schüttgut eingeschlossen hat.
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Xhnliche Probleme ergeben sich beim Verladebetrieb mit einem sogenannten
C-Haken, der speziell für das Verlade von aufgewickeltem Bandstahl, Drahtrollen
und dergleichen verwendet wird. Dieser
C-Haken wird von einem Halteseil
gehalten und abgesenkt,und mit einem zweiten Seil wird ein Kippen des C-Hakens aus
der horizontalen Ebene bewirkt. Auch bei diesem C-Haken muß somit zwischen den beiden
Seilen einmal ein absoluter Gleichlauf bestehen, zum anderen wäre es wünschenswert,
auch während des Absenkens in gewissen Fällen eine Relatívbewegung zwischen Halteseil
einerseits und "Kippseil" andererseits zu verursachen, um ein Abkippen des C-Hakens,
beispielsweise beim Durchtritt durch eine Ladeluke, zu bewirken.
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Wie vorstehend im Zusammenhang mit dem Greiferbetrieb bereits erwähnt,
läßt sich eine solche willkürliche Relativbewegung zwischen Halteseil einerseits
und Schließseil bzw. Kippseil andererseits während des Absenk- bzw. Hubvorganges
nur mit der vorstehend erwähnten Lösung 1, nämlich mit der Verwendung eines Planetengetriebes
zwischen den beiden Motoren erreichen.
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Mit der letztgenannten Möglichkeit, nämlich der kupplungslosen Zweimotorenwinde,
sind solche Relativbewegungen zwischen den beiden Seilen während des Absenkvorganges
nicht möglich.
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Es ist nunmehr Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter Verwendung
der kupplungslosen Zweimotorenwinde eine Möglichkeit zu schaffen, bei der während
des Absenk- bzw. Hubvorganges nicht nur ein völliger Gleichlauf zwischen den beiden
Seilen erreicht wird, sondern bei der es auch möglich ist, willkürlich an bestimmten
Stellen des Hub- bzw. Senkweges eine Relativbewegung zwischen den beiden Seilen
zu verursachen, wodurch entweder der Greifer geschlossen oder geöffnet wird, oder
aber der C-Haken in der einen oder andern Richtung gekippt wird.
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Gelöst wird diese erfindungsgemäße Aufgabe mit einer Steuerung für
Krananlagen mit kupplungsloser Zweimotorenwinde für den Greifer- bzw. C-Hakenbetrieb,
die dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Geschwindigkeitsregelung des Halte- bzw.
Schließseiles eine Regelungsautomatik vorgesehen ist, die auf zwei von den Drehgeschwindigkeiten
der Windenwellen bzw. der Motorwellen
abhängige Meßgrößen anspricht,
diese miteinander vergleicht und zur Erzielung des Gleichlaufs beider Seile, das
bei dem Vergleich erzeugte Signal zirdirekten oder indirekten Steuerung der Drehgeschwindigkeit
mindestens eines der Windenmotore verwendet und die ferner über ein Schaltglied
willkürlich aus- und einschaltbar ist.
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Die erfindungsgemäß verwendeten Meßgrößen, die von den Drehgeschwindigkeiten
der Windenwellen bzw. der Motorwellen abhängen, können auf unterschiedliche Weise
erhalten und miteinander verglichen-werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die Wellen der Motore für den Antrieb der-Haltetrommel
und der Schließtrommel direkt oder indirekt mit einem Differentialgetriebe verbundenEund
an die Differentialwelle ist über eine als Schaltglied dienende Kupplung, beispielsweise
eine Elektro-Kupplung, eine Hydraulik-Kupplung oder eine mechanische Kupplung, ein
Ausgleichschalter ankuppelbar, der in Abhängigkeit von der Drehrichtung der DitSerentis
llew die beiden Motore auf Gleichlauf steuert und nach dem Auskuppeln in seine Nullstellung
zurückkehrt. Solange beide Motore mit gleicher Geschwindigkeit drehen,steht die
Differentialwelle still.
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Treten indessen Drehzahlunterschiede zwischen diesen beiden Motoren
auf, dann dreht sich die Differentialwelle, wobei ihre Drehrichtung davon abhängt,
welcher der beiden Motore schneller läuft. Wird nun der Ausgleichsschalter über
die Kupplung an die Differentialwelle angeschaltet, so bleibt dieser solange in
Nullstellung stehen wie die beiden Motore sich mit gleicher Geschwindigkeit drehen.
Die auf die Relativbewegung zwischen den beiden Motoren ansprechende Differentialwelle
steht still. Tritt ein Drehzahlunterschied zwischen den beiden Motoren auf, dann
beginnt die Differentialwelle sich in einer bestimmten Richtung zu drehen. Diese
Drehbewegung überträgt sie auf den mittels der Kupplung angekuppelten Ausgleichschalter.
Derselbe wird dadurch aus seiner Nullstellung in eine seiner beiden Arbeitsstellungen
bewegt, und in dieser Arbeitsstellung wirkt er auf die Drehgeschwindigkeit eines
Motors ein. Diese Einwirkung kann dabei auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen,
beispielsweise durch
Einschalten eines Widerstandes oder durch Phasenanschnittsteuerung,
wodurch der in Betracht kommende Motor in seiner Drehzahl verlangsamt wird. Selbstverständlich
kann auch gerade die umgekehrte Wirkung erzielt werden, daß nämlich eine bereits
eingeschaltete Phasenanschnittsteuerung von dem Ausgleichschalter ganz aus oder
zurückgeschaltet wird, so daß die Motordrehzahl erhöht wird.
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In Abhängigkeit von der Drehrichtung der Differentialwelle wird nicht
nur die unterschiedliche Motordrehzahl solange geregelt, bis beide Motore in ihrer
Drehzahl wieder übereinstimmen, sondern auch der aufgetretene Fehler wird wieder
ausgeglichen, denn der Differentialendschalter erreicht seine Mittelstellung (Nullstllung)
erst dann, wenn zum Beispiel beim C-Haken der Neigungsfehler wieder voll ausgeglichen
worden ist.
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Im praktischen Betrieb sieht dies so aus, daß beispielsweise beim
Herablassen des Greifers der Ausgleichschalter mittels der Kupplung an die Differentialwelle
angekuppelt wird. Das hat zur Folge, daß über die Steuerung des Ausgleichschalter
ein Gleichlauf der beiden Motore bewirkt wird. Soll nun in einer bestimmten Höhe
der Greifer geschlossen werden, damit er beispielsweise durch eine Ladeluke eines
Schiffes hindurchtreten kann, dann wird kurzzeitig der Ausgleichschalter abgeschaltet.
Die automatische Gleichlaufregelung wird dadurch unterbrochen, der Kranführer hat
somit die Möglichkeit, willkürlich die Motordrehzahl der beiden Motore entsprechend
zu verändern, so daß durch diese Relativbewegung zwischen den beiden Motoren und
damit auch zwischen dem Halte seil und dem Schließseil ein Schließen des Greifers
bewirkt wird.
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Sobald diese Schließbewegung des Greifers beendet ist, wird der Ausgleichschalter
über die Kupplung wieder angekuppelt und von diesem Augenblick an bewirkt der Ausgleichschalter
erneut einen Gleichlauf zwischen den beiden Motoren und damit zwischen dem Halteseil
und dem Schließseil, so daß der Greifer im geschlossenen Zustand weiter abgesenkt
wird. Nach Passieren der Ladeluke wird dann der Ausgleichschalter wieder ausgekuppelt,
so daß der Kranführer durch willkürliche Hervorrufung einer entsprechenden Relativbewegung
zwischen Halteseil und Schließseil den Greifer wieder öP;aet, so daß dieser nach
Beendigung dieser
öffnungsbewegung und nach Ankuppeln des Ausgleichschalters
und dadurch verursachten Gleichlauf zwischen Halte- und Schließseil der Greifer
im geöffneten Zustand in das Schüttgut eindringt.
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Durch erneutes Auskuppeln des Ausgleichschalters kann der Kranführer
dann durch Betätigung des Schließseiles den Greifer schließen und durch anschließende
Mitbetätigung des Halteseiles den Greifer mit dem darin enthaltenen Schüttgut anheben.
Bei diesem Hebevorgang ist wiedrum ein Gleichlauf der beiden Motore erforderlich,
d.h. der Ausgleichschalter wird über die Kupplung wieder angekuppelt, und er sorgt
dann automatisch für einen Gleichlauf der beiden Motore.
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Durch das willkürliche An- und Auskuppeln des Ausgleichschalters ist
es somit möglich, an jeder beliebigen Stelle des Greiferweges durch Auskuppeln des
Ausgleichschalters jede beliebige Relativbewegung zwischen Halte- und Schließseil
hervorzurufen, also den Greifer zu öffnen und zu schließen, und dann durch Ankuppeln
des Ausgleichschalters wieder einen Gleichlauf von Halte- und Schließseil zu bewirken,
so daß die einmal eingestellte Greiferstellung beibehalten wird.
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Der vorerwähnte Ausgleichschalter kehrt nach dem Auskuppeln automatisch
wieder in seine Nullstellung zurück. Diese Rückstellbewegung kann dabei auf die
unterschiedlichste Art und Weise erreicht werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist der Ausgleichschalter mit einer Rückholfeder versehen, durch die er nach dem
Auskuppeln in seine Nullstellung zurückgeführt wird. Eine solche Rückholfeder kann
dabei entweder auf Zug oder auf Druck wirken.
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Da bei unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit zwischen den Motoren
für den Antrieb der Haltetrommel bzw. der Schließtrommel, oder genauer gesagt, bei
unterschiedlicher Geschwindigkeit zwischen Halte seil und Schließseil sich die Differentialwelle
nicht nur um einen bestimmten Winkelgrad dreht, sondern fortlaufend in
einer
bestimmten Richtung rotiert und die dadurch verursachte Schaltung des Ausgleichschalters
in eine seiner Arbeitsstellungen erst nach einer gewissen Verzögerung den gewünschten
Effekt, nämlich die Wiederherstellung des Gleichlaufes und damit einen Stillstand
der Differentialwelle bewirkt, so hat es sich gemäß einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung als vorteilhaft erwiesen, zwischen Differentialwelle
einerseits und Ausgleichschalter andererseits ein Untersetzungsgetriebe vorzusehen.
Bei sich drehender Differentialwelle wird diese Drehbewegung so untersetzt, daß
nur eine Winkelbewegung der Differentialwelle auf den Ausgleichschalter zur Einwirkung
kommt, was ausreicht um denselben aus der Nullstellung in eine seiner beiden Schaltstellungen
zu bringen, wodurch dann der Drehzahlausgleich zwischen den beiden Antriebsmotoren
bewirkt wird. Nach Erreichen des Gleichlaufs tritt Stillstand des Ausgleichschalters
ein, bei übersteuerung setzt dagegen Rückführung des Ausgleichschalters ein.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist
der Ausgleichschalter über eine Rutschkupplung an die Differentialwelle ankuppelbar.
Bei sich drehender Differentialwelle wird der angekuppelte Ausgleichschalter mitgenommen
bis er seine Schaltstellung erreicht hat und dann bewirkt die Rutschkupplung, daß
der Ausgleichschalter weiter in seiner Schaltstellung gehalten wird, obgleich sich
die Differentialwelle noch in der gleichen Richtung weiterdreht, wobei ihn die Rückholfeder
gegen die Drehwirkung hält.
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Es hat sich weiterhin als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn der Ausgleichschalter
in seinen beiden Arbeitsstellungen jeweils in zwei oder mehrere Schaltstufen unterteilt
ist. Die zweite Schaltstufe wird dabei erst erreicht, wenn durch eine sich schneller
drehende Differentialwelle über die vorgesehene Rutschkupplung ein größeres Drehmoment
auf den Ausgleichschalter und gegen die Wirkung der Rückholfeder aufgebracht wird.
In dieser zweiten Schaltstellung kann dann ein stärkerer Einfluß auf den zu steuernden
Motor und damit eine schnellere Einstellung des gewünschten Gleichlaufes erzielt
werden.
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Auch eine stufenlose Korrektur durch den Ausgleichschalter über Potentiometer
ist möglich.
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Die Einwirkung auf die Motore zur Erzielung eines Gleichlaufes durch
Einschalten des Ausgleichschalters kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen.
So kann einmal rein mechanisch ein in der Stromversorgung des jeweils zu beeinflußenden
Motors liegender Widerstand verändert werden, wodurch die Drehzahl des jeweiligen
Motors erhöht oder erniedrigt wird. Eine solche Veränderung der Motordrehzahl ist
indessen sehr lastabhängig. Aus diesem Grunde hat es sich gemäß einer weiteren vorteilhaften
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als wesentlich vorteilhafter erwiesen,
wenn der Ausgleichschalter in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Differentialwelle
über eine Phasenanschnittsteuerung auf einen der Motore einwirkt. Eine solche mit
Thyristoren arbeitende Phasenanschnittsteuerung ermöglicht es, die Motoren bis zu
etwa 109 Prozent ihrer Maximaldrehzahl kontinuierlich zu regeln.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Ausgleichschalter
in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Differentialwelle über eine Phasenanschnittsteuerung
den schnelleren Motor verlangsamt und somit auf diese Weise den Gleichlauf zwischen
den beiden Motoren und damit zwischen dem Halteseil und dem Schließseil wieder herstellt.
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Um die durch Einschalten des Ausgleichschalters über die Phasenanschnittsteuerung
bewirkte Drehzahländerung weitgehend lastunabhängig zu machen, hat es sich weiterhin
als vorteilhaft erwiesen, wenn die Phasenanschnittsteuerung auf den Rotorkreis des
Motors zur Einwirkung kommt, da so eine Verseuchung des Netzes mit Oberwellen durch
den Thyristoranschnitt entfällt.
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Die Genauigkeit der Steuerung läßt sich weiterhin dadurch verbesseren,
daß Tachogeneratoren vorgesehen sind, die in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit
des Halteseils bzw. des Schließseiles "Ist"-Signale erzeugen, die in einer oder
mehreren Komparatorschaltungen mit einem oder mehreren Sollwerten verglichen werden,und
das bzw. die resultierende(n) AusgangssignaXe) in Abhängigkeit von der Stellung
des eingekuppelten Ausgleichschalters den Gleichlauf
der Motore
steuert (steuern).
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Derartige Tachogeneratoren können dabei sowohl direkt an der Motorwelle,
an der Windenwelle oder über entsprechende Laufräder direkt an dem Halteseil vorgesehen
sein, so daß sich die Geschwindigkeit des Halteseiles direkt auf die Tachogeneratoren
überträgt und von diesen in sogenannte "IstB'-Signale verwandelt wird. Die letztere
Möglichkeit gibt dabei die genauesten "Ist"-Signale, da auf diese Weise der Wickeleffekt
der Windentrommel sowie die Wirkung etwaiger Untersetzungsgetriebe zwischen Motor
und Windentrommel ausgeschaltet werden.
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Bei den von den Tachogeneratoren erzeugten "Ist"-Signalen handelt
es sich in der Regel um Spannungswerte, deren Größe von der Drehzahl des Tachogenerators
abhängt. Diese t'Ist"-Signale, d.h. die "Ist"-Drehzahlwerte, werden dann mit bestimmten
einstellbaren Sollwerten, d.h. Soll-Drehzahlwerten, verglichen. Diese Soll-Drehzahlwerte
können selbstverständlich auch wiederum als Soll-Spannungen vorliegen. Tritt nun
zwischen SoXl- und Ist-Wert ein Unterschied auf, dann sorgt die automatiSche Regelung
dafür, daß dieser Unterschied ausgeglichen wird. dh. der langsamere Motor bekommt
mehr Energie oder aber die Energiezufuhr zu dem schnelleren Motor wird gedrosselt,
so daß sich die beiden Motore in ihrer Drehgeschwindigkeit wieder angleichen und
damit im Endeffekt das Halteseil und dwas Schließseil gleiche Geschwindigkeit besitzen.
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Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn das durch Ist-Sollwert-Vergleich
erhaltene Signal in Abhängigkeit von der Stellung des Ausgleichschalters über eine
Phasenanschnittsteuerung auf den jeweils schnelleren Motor zur Einwirkung kommt
und diesen verlangsamt und auf den Sollwert steuert.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist es möglich, den vorstehenden Drehzahlvergleich zwischen den beiden
@@@@@chwindigkeiten für den Antrieb der Haltetrommel und der Schließtrommel auf
rein elektrischem Wege vorzunehmen bedeutet,
daß eine elektrische
Messung möglich ist, die diese mechanische Ausführung ersetzen kann, wenn die beiden
Drehzahlen gezählt werden, besser gesagt, die beiden Wege ausgezählt werden.
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Die beiden Impulsgeber arbeiten dann auf einen Differenzzähler, der
auch Komparator genannt wird.
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Sobald dieser Komparator zur einen oder anderen Seite eine Differenz
ausweist, wird eine Korrekturgröße aufgegeben, die so lange bestehen bleibt, bis
nicht nur wieder Gleichlauf der Drehzahl erreicht ist, sondern bis ein Gleichstand
der Wege erzielt ist.
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Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist wesentliche
Vorteile auf, die insbesondere darin bestehen, daß die mechanische Übertragung der
Drehgeschwindigkeiten von den beiden Windenmotoren bzw. von den Winden selbst auf
Differentialgetriebe nicht mehr notwendig ist.
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Weiterhin können auch die von den direkt mit den Windenmotoren bzw.
mit den Winden seltst gekuppelten Tacho- bzw. Impulsgeneratoren erzeugten Spannungen
bzw. Impulse auf sehr einfache Weise zu einer Steuer und Regelschaltung geleitet
werden, wo dann auf elektrischem Wege ein Vergleich zwischen den Spannungen bzw.
Impulsen der beiden Generatoren vorgenommen und im Vergleich mit Korrekturgrößen
die Gleichlaufsteuerung bewirkt wird.
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Die Einwirkung auf die Motore für den Antrieb der Haltetrommel bzw.
der Schließtrommel kann - wie eingangs in anderem Zusammenhang bereits erwähnt -
auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Als besonders vorteilhaft jedoch hat
es sich erwiesen, wenn die resultierende Spannung über Phasenanschnittsteuerungen
auf die Motore einwirkt. Obgleich beide Motore in ihrer Geschwindigkeit in bokannter
Weise durch die resultierende Spannung beeinflußt werden können, so ist es jedoch
am zweckmäßigsten, nur den schnelleren Motor über die Phasenanschnittsteuerung zu
verlangsamen. Da die beiden Motore für die Haltewinde bzw. die Schließwinde in der
Regel unterschiedlich stark belastet sind, ist es zweckmäßig, wenn gemäß der vorliegenden
Erfindung die Steuerung der Motore durch Phasenanschnitt über den Rotorkreis erfolgt.
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Auf diese Weise ist die Steuerung weitgehend lastunabhängig, wenn
auch bis zu einem gewissen Grade immer eine Lastabhängigkeit vorhanden bleibt. Zur
Eliminierung dieser Lastabhängigkeit kann dann, wie eingangs bereits beschrieben,
eine Steuerung durch entsprechenden Signalvergleich, z.B. durch Vergleich der Ist-Spannungen
mit vorgegebenen Soll-Spannungen durchgeführt werden.
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In jedem Falle ermöglicht jedoch der erfindungsgemäß vorgenommene
- brw. . linulse vergieicn aer aurcn lacnogeneratoren erzeugten opannungen/aie-Erzielung
einer Differenz-gröBe auf rein elektrischem Wege, ohne daß die ansonsten üblichen
komplizierten mechanisohen Vorrichtungen zur Erzielung eines solchen Differenzwertes
notwendig sind.
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Die bei solchen Krananlagen verwendeten Motore sind in der Regel Asynchron-Motore
bzw. Schleifringläufer. Dieselben werden in der Regel in vier verschiedenen Geschwindigkeitsstufen
betrieben, und sie sind nur in der Stufe vier, d.h. mit Krafqsenken, als reine Reversiermotore
anzusehen. In den Stufen eins bis drei geschieht das Senken des Greifers nicht durch
Zuführung von elektrischer Energie, sondern die an dem Seil und damit an dem Motor
hängende Last zieht den'Motor entgegen der ihm zugeführten Energie durch, d.h. die
dem Motor zugeführte Energie reicht nicht aus, um die Last anzuheben, sie verlangsamt
lediglich den Absenkvorgang.
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Der Motor wird also entgegen seinem elektrischen Drehfeld von der
Last durchgezogen. Im Falle des Hebens wird dem Motor größere Energie zugeführt,
so daß er nunmehr im richtigen Drehsinne die Last anhebt, und zwar ebenfalls wieder
in der Regel in mehreren Stufen.
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Die Regelung der Motore läßt sich in an sich bekannter Weise mit Hilfe
von Thyristoren vornehmen, und zwar entweder als reine Statorregelung, als Statorregelung
und gleichzeitige Rotorregelung, oder als reine Rotorregelung.
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Es können nunmehr Fälle auftreten, wo der Greifer der Krananlage,
der ein bestimmtes Leergewicht aufweist, welches für die Senkgeschwindigkeit ausschlaggebend
ist, gegen einen kleineren Greifer ausgetauscht wird. Ähnliche Probleme ergeben
sich, wenn ein C-Haken bestimmter Abmessungen durch einen anderen C-Haken mit kleineren
Abmessungen und damit auch einem kleineren Gewicht ersetzt wird.
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In diesem Falle ergeben sich häufig Schwierigkeiten beim Absenken
des Greifers bzw. des C-Hakens, weil das Gewicht des Greifers bzw. C-Hakens nicht
ausreicht, um den Motor mit der notwendigen Geschwindigkeit entgegen seiner vorgesehenen
Drehrichtung durchzuziehen.
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Man hat zu diesem Zweck bereits sogenannte Huckepack-Motoren entwickelt,
die fest mit der Motorwelle verbunden sind und alle Drehungen der Motorwelle mitmachen.
Der Nachteil derartiger Hocker pack-Motoren besteht jedoch darin, daß dieselben
einmal relativ teuer sind, zum andern einem relativ großen Verschleiß unterworfen
sind, weil sie die Drehungen der Motorwelle mitmachen messen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird dieser vorstehend geschilderte Nachteil nunmehr dadurch behoben,
daß die Windenmotore mit einem auf ihrer Rotorwelle angebrachten-, sich mitdrehenden
Sekundärteil (Stahl-Alu) als Läufer versehen sind, auf die jeweils ein oder mehrere
Linearmotore als Ständer oder Induktoren zur Einwirkung kommen. Gegenüber dem vorher
erwähnten Motor sind keine zusätzliehen Kupplungen erforderlich und es handelt sich
zudem um eine berührungslose KraftUbertragung.
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Bei einer solchen Aus führungs form dreht sich lediglich die Stahl-Aluplatte
zusammen mit der Rotorwelle. Dabei ist nicht einmal eine besondere Lagerung notwendig,
es genügt vielmehr hierfür die übliche Lagerung der Rotorwelle. Im Bedarfsfalle
kann dann durch Einschalten des am Gehäuse des Rotors fest montierten Linearmotors
eine Drehung des Sekundärteiles und damit der Rotorwelle des Kranmotors entgegen
der üblichen Drehrichtung der Absenkvorgang nach Bedarf unterstützt werden, so daß
auch bei kleiner dimensionierten Greifern oder C-Haken ein genügend schnelles Absenken
erreicht werden kann.
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Bei dem erfindungsgemäß verwendeten Linearmotor handelt es sich um
bekannte Konstruktionen, die in geeigneten Ausführungsformen beispielsweise von
der Firma Lintrol, Linear Motors Ltd, Coughborough 1 England erhältlich sind. Die
Steuerung dieser Linearmotore, die dabei sowohl im reinen Wechselstrombetrieb als
auch im Drehstrombetrieb gefahren werden können, erfolgt dabei zweckmäßig ebenfalls
durch Phasenanschnittsteuerung.
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Derartige Regelvorrichtungen auf der Basis von Phasenanschnittsteuerung
sind bekannt und beispielsweise beschrieben in der Veröffentlichung "Drehstrom-spannungs-Reertt
der Firma Elektromatik GmbH & Co., 46 Dortmund, Märkische Straße 88, Anhand
der in den anliegenden Zeichnungen dargestellten Ausfthrungsbeispiele wird nachfolgend
die vorliegende Erfindung näher erläutert.
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In den Zeichnungen zeigt: Figur 1 eine kupplungslose Zweimotoren-Winde
einer Krananlage mit auf den Motorwellen angebrachten Tachogeneratoren; Figur 2
eine kupplungslose Zweimotoren-Winde mit auf den Motorwellen angebrachter Stahlplatte
als Anker eines Linearmotors; Figur 3 die Darstellung eines Stangengreifers, wie
er üblicherweise in Krananlagen für den Transport von Massengütern Anwendung findet;
Figur 4 eine schematische Darstellung des Regelteils der erfindungsgemäßen Steuerung
für Kranlagen, bei dem der Drehzahlvergleich auf mechanischem Wege mit Hilfe eines
Differentialgetriebes vorgenommen wird; Figur 5 eine schematische Darstellung des
Regelteils der erfindungsgemäßen Steuerung für Krananlagen, bei dem der Drehzahlvergleich
auf elektrischem Wege vorgenommen wird; Figur 6 eine schematische Darstellung des
Regel- und Steuerteils der erfindungsgemäßen Steuerung für Krananlagen, bei der
der Drehzahlvergleich auf mechanischem Wege mittels eines Differentialgetriebes
vorgenommen wird und die Steuerung über Sollwert "Istwert"-Vergleich erfolgt.
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Die in Figur 1 dargestellte kupplungslose Zweimotorenwinde einer Krananlage
weist zwei Antriebsmotore 1 und 2 auf, die mit je einer Haltebremse 3 und 4 versehen
sind und über entsprechende Untersetzungsgetriebe 5 und 6 auf die zugehörigen Windentrommeln
7 und 8 einwirken.
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An die Motorachsen 9 und 10 ist jeweils ein Tachogenerator 11 bzw.
12 angekuppelt. Entsprechend der Drehzahl der Motore 1 bzw 2 erzeugt der zugehörige
Tachogenerator 11 bzw. 12 eine elektrische Spannung, die,wie nachfolgend im Zusammenhang
mit Figur 5 bzw. 6 noch im einzelnen eiläutert wird, für Steuerzwecke benutzt wird.
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Die in Figur 2 dargestellte Kupplungslose Zweimotorenwinde besitzt
den gleichen Aufbau, wobei gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen
sind.
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Anstatt der Tachogeneratoren 11 und 12 sind auf den Motorwellen 9
und 10 Stahlplatten bzw. Stahlscheiben 13 und 14 angebracht, die sich mit den jeweiligen
Motorwellen drehen und als Anker für Linearmotore 15 und 16 dienen.
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Figur 3 zeigt einen sogenannten Stangengreifer, wie er üblicherweise
für den Umschlag von Schüttgütern eingesetzt wird.
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Dieser Stangengreifer besteht aus zwei Greiferschalen 17, die über
eine Haltetraverse 18 und eine Schließtraverse 19 von einem Halteseil 20 gehalten
und mittels eines Schließseiles 21 geschlossen bzw. geöffnet werden.
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In Figur 4 ist schematisch die erfindungsgemäße Steuerung für Krananlagen
mit kupplungsloser Zweimotorenwinde für den Greifer bzw. C-Hakenbetrieb dargestellt.
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Die beiden Motore 1 und 2 sind mechanisch mit einem Differentialgetriebe
22 verbunden, dessen Differentialwelle 23 über ein Untersetzungsgetriebe 24 und
eine Kupplung 25 auf einen Ausgleichschalter 26 einwirkt.
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Solange die beiden Motore 1 und 2 gleiche Drehzahl aufweisen, steht
die Differentialwelle 23 des Differentialgetriebes 22 still.
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Bei unterschiedlicher Drehzahl zwischen Motor 1 und Motor 2 dreht
sich die Differentialwelle 23 in einer bestimmten Richtung, die davon abhängig ist,
welcher Motor sich schneller dreht.
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Wird nun über die Kupplung 25 der Ausgleichschalter 26 an die Differentialwelle
angekuppelt, so bewirkt die sich drehende Differentialwelle 23 über das Untersetzungsgetriebe
24 und die Kupplung 25,daß der Ausgleichschalter 26 aus seiner Nullstellung in eine
Arbeitsstellung bewegt wird.
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In dieser Arbeitsstellung wird er von der Differentialwelle über die
gegebenenfalls als Rutschkupplung ausgebildete Kupplung 25 gehalten, solange die
Differentialwelle 23 sich in der gleichen Richtung dreht. Der Ausgleichschalter
26 bewirkt nunmehr in dieser Arbeitsstellung ein Einschalten eines Steuerteiles
27 welches dem Motor 1 zugeordnet ist und eine Drehzahländerung verursacht. aiese
Drehzahländerung kann dabei auf die unterschiedlichste Art und Weise bewirkt werden,
beispielsweise durch Verändern eines Widerstandes in der Stromversorgung des Motors
1 oder durch Einwirkung auf einen Regeltransformator, durch den die dem Motor 1
zugeführte Spannung verändert wird, oder was besonders vorteilhaft ist, durch Einwirkung
auf eine sogenannte Phasenanschnittsteuerung, bei der die dem Motor 1 zugeführte
Energie durch Phasenanschnitt verändert wird.
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In der Regel wird von dem Ausgleichschalter dasjenige Steuerteil eingeschaltet,
welches auf den schnelleren Motor einwirkt.
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Mit Hilfe der Phasenanschnittsteuerung kann dann dieser schnellere
Motor soweit verlangsamt werden, daß sich seine Geschwindigkeit wieder der Geschwindigkeit
des Motors 2 anpaßt.
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Die Differentialwelle 23 steht dann still und im Falle einer übersteuerung,
d.h. wenn der Motor 1 langsamer dreht als der Motor 2 dreht sich die Differentialwelle
23 in der entgegengesetzten - ST, <9 - . - - --- - - ru elentung una aaeurcntows
Steuerteil ad über den Ausgleichschalter 26 eingeschaltet wodurch nunmehr in analoger
Weise der Motor 2 soweit verlangsamt wird,daß sich seine Drehzahl wieder dem Motor
1 angleicht.Eine solche Einwirkung auf den Motor 2 tritt jedoch erst ein wenn sich
die Differentialwelle soweit zurückgedreht hat, daß der Ausgleichschalter wieder
seine Nullstellung erreicht hat.
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Bei der in Figur 5 dargestellten schematischen Darstellung des Regelteiles
der erfindungsgemäßen Steuerung für Krananlagen erfolgt der Drehzahlvergleich der
beiden Motore 1 und 2 auf elektrischem Wege. Die Motore 1 und 2 sind jeweils mit
einem Impulsgenerator 29 bzw. 30 versehen, durch die in Abhängigkeit von der jeweiligen
Motordrehzahl sogenannte Istrimpulse erzeugt werden. In dem Komparator 31 werden
die Ist-impulse miteiander verglichen und ergeben einenDifferenzwert 32 Der Differenz-wert
32 kann über einen willkürlich einschaltbaren Schalter 33 in einer Steuerschaltung
34 in Abhängigkeit von seiner Größe bzw. von seimen Vorzeichen entweder das Steuerteil
27 oder das Steuerteil 28 beeinflussen, wodurch dann in der im Zusammenhang mit
Figur 4 besehhiebenen Weise die Geschwindigkeit eines der Motoren beeinflußt wird
und der Drehzahl des anderen Motors angepaßt wird.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist somit der rein mechanische Drehzahl
vergleich mit Hilfe des Differentialgetriebes durch einen elektrischen Drehzahlvergleieh
mit-Hilfe von Impuls-generatoren 29,30 und einem Komparator 31 ersetzt.
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In Figur 6 ist ein Regel- und Steuerteil für die erfindungsgemäße
Steuerung von Kran anlagen mit Kupplungsloser Zweimotorenwinde schematisch dargestellt,
bei der ebenfalls für den Drehzahlvergleich der beiden Motore 1 und 2 ein Differentialgetriebe
22 verwendet wird. An dieses Differentialgetriebe schließt sich ebenfalls ein Untersetzungsgetriebe
24 an und über eine Kupplung 25 wird der Ausgleichsschalter 26 je nach Bedarf eingeschaltet.
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In Abhängigkeit von der Drehrichtung der Differentialwelle 23 schaltet
der Ausgleichschalter 26 ebenfalls über ein entsprechendes Steuerteil 27 oder 28
den Komparator 35 bddr 36rein, in dem einIstimpulswert, der in einem dem Motor 1
zugeordneten Impulsgenerator 37 oder in einem dem Motor 2 zugeordneten Impulsgenerator
38 in Abhängigkeit von der jeweiligen Motordrehzahl erzeugt wird, mit einem Sollwert
39 bzw. einem Sollwert 40 verglichen
wird, und wobei in an sich
bekannter Weise eine Drehzahlsteuerung des zugehörigen Motorsz.B.über Phasenanschnittsteuerungen
41,42 vorgenommen wird.
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Das Einkuppeln des Ausgleichschalters 26 über die Kupplung 25 führt
daher bei unterschiedlicher Drehzahl der beiden Motore 1 und 2 über die sich dadurch
drehende Differentialwelle zu einer automatischen Gleichlaufsteuerung der beiden
Motore,sodaß die Drehzahlen der beiden Motore einander angeglichen werden und die
Motore solange eine gleiche Drehzahl aufweisen, wie der Ausgleichschalter 26 über
die Kupplung 25 an die Differentialwelle angekuppelt ist.
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Eine Drehzahlveränderung eines der beiden Motore, die von dem Kranführer
mit Hilfe der Hauptregelung durchgeführt wird, führt über die erfindungsgemäße Steuerung
automatisch zu einer Angleichung der Drehzahl des zweiten Motors, solange der Ausgleichschalter
26 über die Kupplung 25 an die Differentialwelle angekuppelt ist.
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Wird diese Verbindung indessen gelöst, oder wird,wie in Figur 5 gezeigt,
der Schalter 33 geöffnet, dann ist die erfindungsgemEße Gleichlaufsteuerung ausgeschaltet
und der Kranführer kann die Drehzahl der beiden Motore willkürlich verändern um
so beispielsweise auch während des Hebens oder Senkens des Greifers ein öffnen oder
Schließen desselben, oder bei Betrieb des C-Hakens ein Neigen desselben vorzunehmen.
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Patentansprüche