DE2754698C2 - Regelung für Drehwerks- und/oder Hubwerksantriebe eines Krans - Google Patents

Description

e_so„ = arccos

[sin y_salI y 1 - [^ - cos }-„„ J -

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!5 für den Drehwerksantrieb zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sollwertgeber (24) für den Drehwinkel (γ) des Innenholms (4) ein Steuerhebel (23) zugeordnet ist, daß der Sollwertgeber für den Drehwinkel (e) des Außenholms (11) ein über den Steuerhebel (23) ansteuerbarer Funktionsgenerator (30) ist, der zur Erzielung eines vorgegebenen Transportweges (s) abhängig vom Winkel (γ) des Innenholms (4) einen Winkelsollwert (bsoi!) für die Einstellung des Winkels (ε) zwischen Innenholm (4) und Außenholm (11) bildet 2. Regelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgenerator (30) mit Rechenbausteinen (37 bis 39,43,44 und 48 bis 53) zur Lösung der mathematischen Beziehung:

cos y_soll (^- - cos y

ausgerüstet und eine Eingabevorrichtung, insbesondere einen Stellhebel (36), zur Änderung eines von der Geometrie des Krans abhängigen Parameterwertes, insbesondere des Abstandes (yo) des Transportweges (s) von der Drehachse des inneren Drehgelenks (3) des Innenholms besitzt

3. Regelung nach Anspruch 1 oder 2 für einen Kran, bei dem am Ende des Außenholms eine Drehscheibe mit Drehwerksantrieb gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwerksantrieb (56, 57, 58) der Drehscheibe (55) abhängig vom Drehwinkel (γ) des Innenholms und dem Winkel (ε) zwischen Innenholm und Außenholm derart gesteuert wird, daß die Last (20) entlang des Transportweges parallel zu ihrer Achse verschoben wird.

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelung für Drehwerks- oder Hubwerksantriebe eines Krans, insbesondere für Schiffe, bei dem am Ende eines um ein Drehgelenk drehbaren Innenholms ein um ein Drehgelenk drehbarer Außenholm mit einem Ladegeschirr angeordnet ist, wobei die Antriebe des Innenholms und des Außenholms mit einer Drehwinkelregeleinrichtung ausgerüstet sind, die zur Vorgabe des Drehwinkels des Innenholms und Außenholms gegenüber einer Bezugslinie Sollwertgeber besitzt, dessen Ausgangssignale zur Einstellung des Drehwinkels des Innenholms und des Außenholms je einem Regler für den Drehwerksantrieb zugeführt werden.

Durch die DE-OS 25 44 646 ist eine Regelung dieser Art bekannt. Hierbei ist zur Erzielung einer vorprogrammierten senkrechten Bewegung des Innenholms und Außenholms eines Krans ein Programmspeicher, z. B. in Form eines Magnetbandes, vorgesehen. Die auf dem Band gespeicherten Winkelsollwerte werden mit Winkelistwerten des Innenholms und des Außenholms verglichen. Die Werte der Winkeldifferenzen des Innenholms und des Außenholms werden den zugehörigen Steuereinrichtungen für die Stellantriebe des Innenholms und des Außenholms zugeführt. Hierbei ist nur ein nach den gespeicherten Sollwertprogrammen vorgegebener Bewegungsablauf möglich. Für einen anderen Bewegungsablauf müssen neue Sollwertprogramme erstellt werden. Dabei ist es erforderlich, den Sollwertverlauf für den Innenholm, den Sollwertverlauf für den Außenholm und Sollwerte für andere Bewegungen, z. B. der Drehbewegung des Greifers für die Last, neu aufzunehmen und auf dem Magnetband in geeigneter Signalform zu speichern.

Aufgabe der Erfindung ist es, durch Betätigen eines Steuerhebels unter Vermeidung von Programmspeichern eine Last von einem Aufnahmepunkt zu einem Absetzpunkt entlang einer vorgegebenen Wegkurve zu bewegen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einer Regelung der eingangs genannten Art darin, daß dem Sollwertgeber für den Drehwinkel des Innenholms ein Steuerhebel zugeordnet ist, daß der Sollwertgeber für den Drehwinkel des Außenholms ein über den Steuerhebel ansteuerbarer Funktionsgenerator ist, der zur Erzielung eines vorgegebenen Transportweges abhängig vom Winkel des Innenholms einen Winkelsollwert für die Einstellung des Winkels zwischen Innenholm und Außenholm bildet, wobei der Winkelsollwert Ej₀// eine Funktion des Winkels y_sou und der Parameterwerte zur Charakterisierung der Weggeometrie y_v ist nach der Beziehung

on =f(Ysoir, V =

Auf diese Weise kann man innerhalb des Aktionsbereiches des Krans allein durch Steuerung der Drehbewegungen des Innenholms mit einem Steuerhebel die Last auf einem vorgegebenen beliebigen Weg transportieren. Nach einer im Unteranspruch 2 angegebenen Ausgestaltung ist ein geradliniger Transportweg erzielbar, wobei zur Änderung der Wegparameter eine Eingabevorrichtung, insbesondere ein Stellhebel, vorgesehen ist. Gegenüber der bekannten Ausführung wird dadurch eine größere Flexibilität im Betrieb (rasche Änderung des Weges)-und damit eine Verkürzung der Transportzeit (Erhöhung der Transportleistung) erreicht. Durch die im Unteranspruch 3 angegebene Steuerung der Drehscheibe für das Ladegeschirr wird eine weitere Verkürzung der Transportzeit erzielt.

Durch die DE-AS 19 06 599 ist zwar eine Steuerung von im Zwillingsbetrieb arbeitenden Kränen bekannt, bei der der Ausleger jedes Krans unter Anwendung einer Verkettung zweier Winkelfunktionen mit einer konstanten Strecke (Ausleger) in drei Koordinaten

gesteuert wird. Dabei kann die Kopfrolle aber lediglich in einer vorbestimmten senkrechten Ebene bewegt werden, die senkrecht zur Verbindungslinie der beiden Krane liegt. Beliebige Transportwege wie bei der Erfindung können daher nicht erreicht werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt:

F i g. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Schiffskrans mit waagrechten Knicklenkern,

F i g. 2 eine Draufsicht zu F i g. 1,

Fig.i eine Regeleinrichtung für die Winkeleinstellung der Knicklenker des in den F i g. 1 und 2 gezeigten Krans,

F i g. 4 eine Prinzip-Darstellung der Schaltung des in F i g. 3 gezeigten Funktionsgenerators und

F i g. 5 eine Abhängigkeit der Drehwinkel des Innen- und Außenholms vom Transportweg 5.

In F i g. 1 ist auf einer Konsole 1 eine Säule 2 angeordnet, an der an einem festen senkrechten Drehzapfen eines Drehgelenks 3 das eine Ende eines Innenholms 4 drehbar gelagert ist. Zum Drehen des Innenholms 4 dient ein Drehwerksantrieb, der aus einem Motor 5 und einem Getriebe mit Ritzel 6 sowie Zahnkranz 7 besteht Ein Winkelgeber 8 dient zum Erfassen des Drehwinkels }', den der Innenholm 4 gegenüber einer Bezugslinie 9 (Fig.2) einnimmt Am anderen Ende des Innenholms 4 ist ein weiteres Drehgelenk 10 für einen Außenholm 11 mit einem weiteren Winkelgeber 12 angeordnet, der den Winkel ε zwischen dem Innenholm 4 und dem Außenholm 11 erfaßt. Zum Drehen des Außenholms 11 gegenüber dem Innenholm 4 dient ein weiterer Drehwerksantrieb, der aus einem Motor 13 und Getriebe mit Ritzel 14 und Zahnkranz 15 besteht. Im Außenholm 11 ist eine durch einen Motor angetriebene Winde 16 angeordnet, dessen Seil 17 über eine Laufrolle 18 am freien Ende des Außenholms 11 ein Ladegeschirr 19 für die Aufnahme einer Last 20 trägt.

Die beider Drehwerksantriebe 5, 6, 7 und 13, 14, 15 sind — wie F i g. 3 zeigt — mit einer Drehwinkelregeleinrichtung 22 ausgerüstet, die zur Vorgabe des Drehwinkels γ des Innenholms 4 gegenüber der Bezugslinie 9

ε,,,,, = arccos

I sin K₁₀/; [

cos y

_oU J -

einen mit einem Steuerhebel 23 versehenen Sollwertgeber 24 besitzt, dessen Ausgangssignal y_5On zur Einstellung des Drehwinkels γ des Innenhu'ms 4 einem Regler 25 für den Drehwerksantrieb 5, 6, 7 des Innenholms zugeführt ist. Dieser Regler 25 besitzt einen Soll-Istwertvergleicher 26, einen Regelverstärker 27 und einen Steuersatz 28 für ein im Ankerkreis des Motors 5 angeordnetes elektronisches Stellglied 29. Der mit dem Motor 5 in Verbindung stehende Winkelgeber 8 liefert ein Signal, das als Istwert y_lsl dem SoII-Istwertvergleicher 26 zugeführt wird.

Andererseits wird das Ausgangssignal y_soii des Sollwertgebers 24 zur Einstellung des Winkels ε des Außenholms gegenüber dem Innenholm einem Funktionsgenerator 30 zum Bilden eines vom Drehwinkel γ ynd Verlauf des Transportweges 5 abhängigen Winkelsollwertes Ejo/z zugeführt, der zur Vorgabe des Winkels ε zwischen Innenholm 4 und Außenholm 11 einem Regler 31 für den Drehwerksantrieb 13,14,15 des Außenholms zugeführt ist Der Regler 31 besitzt einen Soll-Istwertvergleicher 32, einen Regelverstärker 33 und einen Steuersatz 34 für ein im Ankerkreis des Motors 13 angeordnetes elektronisches Stellglied 35. Der mit dem Motor 13 verbundene weitere Winkelgeber 12 liefert den Istwert 8«ΐ, der dem Soll-Istwertvergleicher 32 zugeführt wird.

Mit dem Sollwertgeber 24 wird vom Kranführer der Drehwinkel des Innenholms als Sollwert vorgegeben. Abhängig von diesem Drehwinkel γ wird im Funktionsgenerator 30 für den Drehwerksantrieb des Außenholms 11 ein Sollwert e_son von solcher Größe gebildet, daß das Ladegeschirr 19 mit der Last 20 auf einem vorgegebenen Transportweg bewegt wird. Hierzu ist der Funktionsgenerator 30 derart ausgebildet, daß sein Ausgangssignal nach der mathematischen Beziehung

f(Vw

(D

vom Eingangssignal y_sou abhängt. Dabei ist y₀ ein Parameter des Transportweges von der inneren Drehachse des Innenholms 4.

Für einen geradlinigen Transportweg gilt:

cos y_so„ [^ - cos y_so

_ll JJ

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Darin bedeutet R die Länge des Innenholms 4, die im vorliegenden Fall gleich der Länge des Außenholms 11 ist. Für einen vorgegebenen Kran ist die Größe R eine Konstante. Der Wert 70 kann für jeden gewünschten Transportweg zu Beginn der Ladetätigkeit in den Funktionsgenerator 30 über eine Eingabevot richtung mit einem Stellhebel 36 eingegeben werden; er ist hier der senkrechte Abstand des Transportweges s von der inneren Drehachse des Innenholms 4.

Wie F i g. 4 zeigt, befinden sich im Funktionsgenerator 30 zur Berechnung des Sollwertes e_soii entsprechend der oben angegebenen Beziehung (2) mehrere Rechnerbausteine. Der am Eingang des Funktionsgenerators anstehende Sollwert y_sou wird einem Cosinus-Bildner 37 zugeführt und dessen Ausgangssignal cos y_son im Subtrahierer 38 von dem im Rechner-Baustein 39 gebildeten Signalwert ^- subtrahiert. Im einfachsten

Fall ist der Rechner-Baustein 39 ein Potentiometer 40 mit Abgriff 41, das an einer Batterie 42 liegt Der Abgriff ist mit dem Stellhebel 36 verbunden. Das Ausgangssignal

^- - cos y_m„

des Subtrahierers 38 wird in einem Multiplizierer 43 quadriert In einem Konstantwertbildner 44, der im einfachsten Fall durch ein Potentiometer 45 mit Abgriff 46 gebildet ist, welches an einer Batterie 47 liegt, wird der Wert 1 gebildet, wobei das maximale Ausgangssignal des Cosinus-Bildners 37 identisch eingestellt wird mit dem Ausgangswert des Konstantwertbildners 44. Im Subtrahierer 48 wird vom Konstantwert 1 des Konstantwertbildners 44 der Ausgangswert des Multiplizierers 43 abgezogen. Das Ausgangssignal des Subtrahierers 48 wird dem Radizierer 49 zugeführt, dessen Ausgangssignal im Multiplizierer 51 mit dem Ausgangssignal des Sinus-Bildners 50 für den Wert y_sou multipliziert wird. Der so gebildete Wert wird einem

Eingang eines Subtrahierers 52 zugeführt. Der andere Eingang des Subtrahierers 52 ist mit dem Ausgang eines weiteren Multiplizierers 53 verbunden, dessen Eingänge einerseits an den Ausgang des Cosinus-Bildners 37 und an den Ausgang des Subtrahierers 38 angeschlossen sind. Der Ausgang des Subtrahierers 52 liefert das Signal cos e_soik welches im Baustein 54 invertiert wird, d. h. es wird der arc cos von cos e_soii und damit e_J0// gebildet.

Für einen geradlinigen Transportweg und vorgegebe- ι ο ne Werte yo und R ergibt sich die in F i g. 5 dargestellte Zuordnung von y_J0//und ε_ί0/Α

Zu Beginn eines Transportvorganges stellt der Kranführer den Kran durch Verstellen des Steuerhebels 23 (Fig. 3) so ein, daß das entlang des einzuhaltenden Transportweges 5 bewegte Ende des Außenholms 11 im Schnittpunkt mit der Bezugslinie 9 liegt (gestrichelte Stellung in Fig.2). Je nach Größe des sich dabei ergebenden Startwinkels yo ist dann der senkrechte Abstand /o des Transportweges von der Achse des festen Drehgelenks 3 des Innenholms 4 festgelegt. Dieser Wert yo kann von Hand mit dem Stellhebel 36 (Fig.4) oder über eine elektrische Nachlaufschaltung abhängig vom Startwinkel yo nach der Beziehung

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(3)

automatisch in den Funktionsgenerator 30 eingegeben werden. Hierzu braucht lediglich der am Ausgang des Winkelgebers 8 in der Startposition anstehende Signalwert über eine Rechenschaltung und eine Nachlaufschaltung mit Stellmotoi zur Verstellung des Potentiometerabgriffs 41 herangezogen zu werden. Nach der Einstellung des Abgriffs 41 des Potentiometers 40 bleibt der am Potentiometer eingestellte Wert für sich wiederholende Transportvorgänge erhalten.

Der Kranführer fährt durch Betätigen des Steuerhebels 23 (F i g. 3) das Ladegut vom Aufnahmepunkt zum Absetzpunkt entlang einer Geraden.

Ist am Ende des Außenholms 11 für das Ladegeschirr 19 eine Drehscheibe 55 mit Drehwerksantrieb 56,57,58 angeordnet (F i g. 2), so ist es vorteilhaft, den Winkel κ der mit einem Drehgelenk 21 versehenen Drehscheibe 55 zur Linie s abhängig vom Drehwinkel y und dem Winkel ε zwischen Innenholm und Außenholm nach der Beziehung

_3π .

^Kmll Γ~ (YmII +

(4)

derart zu steuern, daß die Last 20 entlang des Transportweges s parallel zu ihrer Achse verschoben wird. Dadurch kann ein Stapelvorgang zeit- und personalsparend durchgeführt werden. Dies ist insbesondere bei automatischem Transportbetrieb, insbesondere bei Verladung durch eine Schiffsluke von Vorteil, da z. B. Container ihre parallele Lage zur Schiffslängsachse in jeder Position des Transportweges beibehalten.

Der Drehwerksantrieb für die Drehscheibe 55, bestehend aus Motor 56, Getriebe 57 und Winkelgeber 58 (F i g. 1 und 3), ist mit einem Regler 59 ausgerüstet, der einen Soll-Istwertvergleicher 60, einen Regelverstärker 61 und einen Steuersatz 62 enthält, welcher ein elektronisches Stellglied 63 für den Ankerstrom des Drehwerksmotors 56 beaufschlagt.

Der Sollwert κ«,// wird in einem Addierer 64 und einem Subtrahierer 65 gebildet Gemäß der mathematischen Beziehung (4) wird der Addierer 64 von den Sollwerten γ_5Οιι und e_son gespeist und der Subtrahierer 65 von einem Potentiometer 66, in dem der konstante

Signal wert-τ- gebildet wird.

Es ist zweckmäßig, der Drehwinkelregelung eine Geschwindigkeitsregelung derart zu unterlagern, daß eine vorgebbare Transportgeschwindigkeit, insbesondere eine außerhalb des Anfahr- und Bremsbereiches zumindest annähernd konstante Transportgeschwindigkeit eingehalten wird. Dadurch kann eine optimale Umschlagleistung erzielt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Regelung für Drehwerks- oder Hubwerksantriebe eines Krans, insbesondere für Schiffe, bei dem am Ende eines um ein Drehgelenk drehbaren Innenholms ein um ein Drehgelenk drehbarex" Außenholm mit einem Ladegeschirr angeordnet ist, wobei die Antriebe des Innenholms und des Außenholms mit einer Drehwinkelregeleinrichtung ausgerüstet sind, die zur Vorgabe des Drehwinkels des Innenholms und Außenholms gegenüber einer Bezugslinie Sollwertgeber besitzt, dessen Ausgangssignale zur Einstellung des Drehwinkels des Innenholms und des Außenholms je einem Regler