DE2933861B1 - Geschwindigkeitssteuerung fuer Drehwerks- oder Hubwerksantriebe einer Transporteinrichtung,insbesondere eines Schiffskrans - Google Patents
Geschwindigkeitssteuerung fuer Drehwerks- oder Hubwerksantriebe einer Transporteinrichtung,insbesondere eines SchiffskransInfo
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Description
ORIGINAL INSPECTED
gelenk 10 für einen Außenholm 11 mit einem weiteren
Winkelgeber 12 angeordnet, der den Winkel e zwischen dem Innenholm 4 und dem AuBenholm 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 sowie Zahnkranz 13 besteht. Am Außenholm 11 ist eine durch
einen Motor angetriebene Winde 16 angeordnet, deren Seil 17 über eine Laufrolle 18 am freien Ende des
Außenholms 11 ein Ladegeschirr 19 für die Aufnahme einer Last 20 trägt.
Den beiden Drehwerksantrieben 5,6,7 und 13,14, IS
ist — wie F i g. 3 zeigt — eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung 22 zugeordnet, die einen Geschwindigkeitssteiler 24 besitzt, der aus einem mit einem Steuerhebel
23 versehenen Sollwertgeber 48 und einem Signalumformer 76 besteht, an dessen Ausgang 28a ein
Wegsignal ± ν ■ t ansteht. Darin bedeutet ν die Transportgeschwindigkeit, t die Zeit und das Vorzeichen die Fahrtrichtung. Das Wegsignal ±v ■ twird an
einen Rechner 77 gegeben, der mit Hilfe der in einer Einrichtung 91 gebildeten Parameterwerte nach einer
weiter unten angegebenen Beziehung (2) den Drehwinkelsollwert )w errechnet und am Ausgang 34a zur
Verfügung stellt. Der Einrichtung 91 zum Erzeugen der Parameterwerte werden später noch erläuterte Winkelsignale y«MB (y+«)»//£ und ein Winkelsignal A zugeführt.
Der Einrichtung 91 ist dabei ein Winkeleinstellglied G zugeordnet.
Das Signal yw// am Ausgang 34a des Rechners 77 wird
zur Einstellung des Drehwinkels y des innenholms 4 einem Drehwinkelregler 25 für den Drehwerksantrieb 3,
6,7 des Innenholms zugeführt.
Dieser Drehwinkelregler 25 besitzt einen Soll-Istwert-Vergleicher 26 und einen Regelverstärker 27 mit
Steuersatz für ein im Ankerkreis des Motors 5 angeordnetes, über den Verknüpfungspunkt 120 verbundenes elektronisches Stellglied 29. Der mit dem
Motor 5 über das Getriebe 6, 7 in Verbindung stehende Winkelgeber 8 liefert ein Signal, das als Istwert y,,, über
den Ausgang 121 dem Soll-Istwert-Vergleicher 26 zugeführt wird.
Rechners 77 zur Errechnung des Winkels e des Außenholms gegenüber dem Innenholm Ober den
Eingang 340 einem Funktionsgenerator 30 zum Bilden eines vom Drehwinkel γ und Verlauf des Transportwes ges abhängigen Winkelsollwertes β** zugeführt, der zur
Vorgabe des Winkels · zwischen Innenholm 4 und AuBenholm 11 vom Ausgang 31 β einem Drehwinkelregler 3t für den Drehwerksantrieb 13, 14» 15 des
Außenholms zugeführt ist Der Drehwinkelregler 31
ίο besitzt einen Soll-Istwertvergleicher 33 und einen
Regelverstärker 33 mit Steuersatz für ein im Ankerkreis des Motors 13 angeordnetes, über den Verknüpfungspunkt 123 verbundenes elektronisches Stellglied 33. Der
mit dem Motor 13 Verbundene weitere Winkelgeber 12
is liefert den Istwert *&» der über den Ausgang 123 dem
Soll-Istwertvergleicher 32 zugeführt wird Der vom Ausgang 31a automatisch vorgegebene Sollwert für den
Drehwinkelregler 31 kann über einen von einem Hebel 30 betätigbaren Kontakt lic abgekoppelt und durch
den von Hand übet den Hebel 30 eingebbaren Sollwert aus der Einrichtung 49 am Eingang SlA ersetzt werden.
Dadurch ist es möglich, den Innenholm 4 und den AuBenholm 11 getrennt voneinander beliebig zu
verstellea Dies ist unter anderem bei der Festlegung
eines gewünschten Transportweges erforderlich.
Mit dem Steuerhebel 23 wird vom Kranführer die Transportgeschwindigkeit ν vorgegeben Abhängig von
dem am Ausgang des Rechners 77 anstehenden Drehwinkelsollwert yjofl wird im Funktionsgenerator 30
für den Drehwerksantrieb des AuBenholms 11 am Ausgang 31a ein Sollwert <»# 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 — / (y t Jt» Ä) (1)
vom Eingangssignal y*,// abhängt Dabei ist yo ein
Parameter des Transportweges und R die Länge des Innenholms 4, die im vorliegenden Fall gleich der Länge
des Außenholms U ist
Für einen geradlinigen Transportweg gilt:
f„,„ = arc cos sin γχ1ι
1/1 -
- COS yM„J
Der Wert yo kann für jeden gewünschten Transportweg zu Beginn der Ladetätigkeit gewonnen werden. Er
ist hier der senkrechte Abstand des Transportweges von der inneren Drehachse 3 des Innenholms 4 (F i g. 2 und
5). Ist — wie die F i g. 1 und 2 zeigen — am Ende des Außenholms 11 für das Ladegeschirr 19 eine in einem
Drehgelenk 21 gelagerte, mit einem Zahnkranz versehene Drehscheibe 55 mit Getriebe 57 und
Drehwerksmotor 56 angeordnet (siehe auch F i g. 3), so kann die Last 20 entlang des Transportweges parallel zu
ihrer Querachse bewegt werden. Hierzu wird der Winkel χ zwischen Außenholm 11 und Querachse der
Last 20 (parallel zum Transportweg) abhängig vom Drehwinkel γ und dem Winkel ε zwischen Innenholm
und Außenholm nach der Beziehung:
(3)
mittels eines Konstantwertgebers 66, eines Addierers 64
und eines Subtrahierers 63 ermittelt und als Sollwert
Xsoii vom Ausgang 63 an einen Drehwinkelregler 59
gegeben. Dieser Drehwinkelregler 59 enthält einen Soll-Istwertvergleicher 60 und einen Regelverstärker 61
mit Steuersatz, welcher ein über den Verknüpfungspunkt 124 verbundenes elektronisches Stellglied 62 für
den Ankerstrom des Drehwerksmotors 56 beaufschlagt Der mit dem Drehgelenk 21 der Drehscheibe 55
verbundene Geber 58 liefert ein Signal Xa* das über den
Ausgang 125 dem SoIMstwertgeber 60 zugeführt wird.
und der Subtrahierer 65 von dem Konstantwertgeber
66, in dem der konstante Signalwert-£- gebildet wird.
Diese Regelung für die Drehscheibe 55 ist für die Verladetechnik vorteilhaft, da auf diese Weise Personal
für das Ausrichten der Lastachse am Lastaufsetzpunkt nicht erforderlich ist.
tor 30 zur Berechnung des Sollwertes e«,// entsprechend
der oben angegebenen Beziehung (2) mehrere Rechnerbausteine. Der am Eingang 346 des Funktionsgenerators
30 anstehende Sollwert y«/; wird einem Cosinus-Bildner
37 zugeführt und dessen Ausgangssignal cos y$o//
im Subtrahierer 38 von dem in der Einrichtung 91 gebildeten und am Eingang 366 zugeführten Signalwert
j!r subtrahiert.
Das Ausgangssignal
Das Ausgangssignal
-jjT - cos y«,,,
des Subtrahierers 38 wird in einem Multiplizierer 40 quadriert. Vom Ausgang 39a der Einrichtung 91 wird
über den Eingang 396 der Konstantwert 1 und der Ausgangswert des Multiplizierers 40 wird an den
Subtrahierer 41 gegeben. Die Differenz am Ausgang des Subtrahieren 41 wird dem Radizierer 42 zugeführt,
dessen Ausgangssignal im Multiplizierer 43 mit dem Ausgangssignal des Sinus-Bildners 44, der den Wert
sin Ysoii bildet, multipliziert wird. Der so gebildete Wert
wird einem Eingang eines Subtrahierers 45 zugeführt, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang eines
weiteren Multiplizierers 46 verbunden ist. Dessen Eingänge sind einerseits an den Ausgang des Cosinus-Bildners
37 und an den Ausgang des Subtrahierers 38 angeschlossen. Der Ausgang des Subtrahierers 45 liefert
das Signal cosEw/a welches im Baustein 47 invertiert
wird, d. h, es wird am Ausgang 51 der arc cos von cos e^z/und damit ε,ο;/gebildet.
Zur Ermittlung des Parameters y„(F i g. 3 und 5) ist in
einer Steuerkabine 52 (Fig. 1) ein in den Lagern 54c,
54c/ verstellbares Winkeleinstellglied G angeordnet, das
nach Art eines Winkelgebers aus einem Ständer 54a mit Einstellhebel 546 und einem Läufer 53a mit Einstellhebel
536besteht. Am Ausgang 53cdes Winkeleinstellgliedes liegt ein später erläuterter elektrischer Signalwert A.
Im folgenden wird angenommen, daß sich der Kranführer in einer auf der Drehscheibe 55 angeordneten
Steuerkabine 52 befindet (Fig. 1). Zu Beginn eines
Transportvorgangs steuert der Kranführer mittels der Hebel 23 und/oder 50 (Fig.3) das Ende des
Außenholms 11 (F i g. 5 in Verbindung mit F i g. 2) z. B. vom Punkt Petit auf einem Transportweg (alt) zu einem
neuen Wegendpunkt Pc eines gewünschten Transportweges
(neu), so daß der diesem Wegendpunkt zugeordnete Winkel eo zwischen Innen- und Außenholm
gegeben ist. Hierauf wird der Ständer 54a (Fig.3) mittels seines Einstellhebels 546 so gedreht, daß der so
Einstellhebel 546 parallel zum Transportweg (neu) ist. Dann wird der Läufer 53a mittels seines Einstellhebels
536 bei festgehaltenem Ständer 54a derart gedreht, daß der Einstellhebel 536 zum Drehgelenk 3 gerichtet ist.
Damit schließen die beiden Einstellhebel 546 und 536 den Winkel A ein, und am Ausgang des Winkeleinstellgliedes
G wird ein entsprechendes elektrisches Signal abgegeben. Mittels des Winkelgebers 12 wird der
Winkel εο zwischen Innenholm und Außenholm erfaßt.
Wie aus der Fig.5 hervorgeht, läßt sich nach der
geometrischen Beziehung
= 2 R
sin 4-
sin A
(4)
die senkrechte Strecke yo für den Transportweg (neu)
ermitteln. Die hierzu erforderliche Rechenschaltung wird in Verbindung mit F i g. 7 noch näher beschrieben.
Wie in F i g. 6 dargestellt ist, besitzt der Sollwertgeber 48 des Geschwindigkeitsstellers 24 einen Steuerhebel 23
für ein Potentiometer 68a, das an einer Batterie 67 mit konstanter Spannung liegt. Die ausgangsseitig an den
Klemmen 68c und 68c/des Sollwertgebers 48 anstehende
Spannung wird dem Anker eines Stellmotors 69 mit konstantem Fluß zugeführt, so daß sich die Drehzahl
linear zu der am Abgriff 686 anstehenden Spannung verhält. Der Stellmotor 69 verstellt mit seiner Welle 70
über ein Getriebe 71 einen Abgriff 72 eines weiteren Potentiometers 73 derart, daß in Abhängigkeit von der
Zeit f ein nach einer vorgegebenen Funktion, insbesondere linearen Funktion, sich änderndes Ausgangssignal
gebildet wird.
Anstelle des Stellmotors 69 kann auch ein Uhrwerk treten, dessen Laufgeschwindigkeit durch den Steuerhebel
verstellbar ist.
Die am Potentiometer 73 liegende Spannung der Batterie 74 kann zur Änderung des Vorzeichens des
Signals am Ausgang 28a mittels eines Kreuzschalters 75 je nach Fahrtrichtung umgepolt werden. Der Stellmotor
69 mit Welle 70 und Getriebe 71 bilden zusammen mit dem Potentiometer 73 und dessen Abgriff 72, der
Batterie 74 und Kreuzschalter 75 einen linear wirkenden Signalumformer 76.
Die Berechnung des Drehwinkelsollwertesy«,« erfolgt
abhängig von der Zeit f für einen geradlinigen Transportweg unter Berücksichtigung der Längen R des
Innen- und Außenholms zwischen den Drehpunkten, des Abstandes y0 des Transportweges vom inneren Drehpunkt
des Innenholms 4 und des senkrechten Abstandes xa der Last 20 von der jeweiligen Parameterlinie yo zu
Beginn jedes Transportvorgangs sowie abhängig von der Stellung des Steuerhebels 23, welche die Transportgeschwindigkeit
ν bestimmt, nach der mathematischen Beziehung
YtM{t) =
y»
arc cos
IR
(5)
Darin ist χ (t) die zeitabhängige Lagekoordinate der Last, die sich auf ein rechtwinkeliges Koordinatensystem
bezieht (F i g. 5), bei dem der Lastweg die Abszisse und der Parameterwert yo die Ordinate bildet, so daß *
der jeweilige Abstand des Drehgelenks 21 (des Außenholms) von dem Nullpunkt des Koordinatensystems
ist. Dabei gilt für eine konstante Transportgeschwindigkeit ν längs einer Geraden die Beziehung
x(t) = x„ ± ν · t
65 x, ist dabei der Abstand des Lastaufnahme- oder -absetzpunktes Pe vom Koordinaten-Nullpunkt. Erreicht
der Betrag χ einen vorgegebenen Wert, so ist der jeweilige Transportvorgang beendet.
Mit dem Ausgang 28a (F i g. 6) des Signalumformers 76 im Geschwindigkeitssteiler 24 ist über den Eingang
286 des Rechners 77 ein Additionsglied 78 verbunden, dem der der Position des Steuerhebels 23 entsprechende
Signalwert ±v ■ t zugeführt wird. Der zweite Eingang des Additionsgliedes 78 ist über den Eingang
796 des Rechners 77 an einen Ausgang 79a der Einrichtung 91 angeschlossen, in dem der Wert x,
gebildet wird. Das Differenzsignal
X(O= x, ± v- t
wird an einen Eingang eines Divisors 80 geführt, dessen anderer Eingang vom Ausgang 81a der Einrichtung 91
über einen Eingang 81 b des Rechners 77 mit dem Signal ya gespeist wird.
Am Ausgang des Divisors 80 entsteht der Signalwert
—. Im Arcustangens-Bildner 82 wird der Wert arc tgr^
gebildet und dem Summierglied 83 zugeführt. Der andere Eingang des Summiergliedes 83 ist mit einer
Rechnerkette verbunden, in der zu Beginn durch einen Multiplizierer 84 der Signalwert x2 und in einem
weiteren Multiplizierer 85 der Signalwert yo 2 gebildet
werden. Beide Werte werden an den Eingang eines Summiergliedes 86 gegeben, dessen Ausgang einen
Radizierer 87 speist. Sein Ausgangssignal wird an einen Eingang eines Divisors 88 weitergeleitet. Der andere
Eingang des Divisors 88 erhält über den Eingang 896, der mit dem Ausgang 89a der Einrichtung 91 verbunden
ist, einen Signalwert 2R. Dadurch wird dem Eingang eines Arcus-Cosinus-Bildners 90 der Wert
h. 2 + χ2
An einem Differenzbiidner 104 werden die Signalwer
2R
zugeführt. Der Ausgang des Arcus-Cosinus-Bildners 90 ist — wie bereits gesagt — an den Eingang des
Summierers 83 gelegt. Damit steht am Ausgang des Summierers 83 bzw. am Ausgang 34a des Rechners 77
entsprechend der Beziehung (5) der gewünschte Sollwert γίΟιι an, der gemäß F i g. 3 dem Funktionsgenerator
30, dem Drehwinkelregler 25, dem Addierer 64 und der Einrichtung 91 über den Geschwindigkeitsgeber
24 zugeführt wird.
In der Einrichtung 91 (F i g. 7) werden die Parameterwerte erzeugt, die für die Sollwertbildung erforderlich
sind. Die Werte γίΟη vom Ausgang 34a und (γ + e)soii vom
Ausgang des Addierers 64 werden über einen Schalter 92 des Geschwindigkeitsstellers 24 geführt, so daß
immer nur zu Ende eines Transport Vorgangs, d. h„ wenn der Kran eine der Endlagen erreicht hat, die Signale an
die Eingänge 93 und 94 gelangen. Dann steht nämlich der Hebel 23 des Geschwindigkeitsstellers 24 auf Null
und die Kontakte des Schalters 92 werden geschlossen, so daß jeweils nur Endwerte
ysoiiE und (γ + b)soiie
Bausteinen der Einrichtung 91 zugeführt werden. Die Einrichtung 91 dient u. a. zur Berechnung der mathematischen
Beziehung
sin
~ sin(
COS ;-
- COS (
Darin bedeutet der Index E den jeweiligen Endwert bei einem Bewegungsvorgang. Die Werte
}».«>«£ und (y + e)JO//F
werden jeweils über einen Cosinus-Bildner 95 und 97 und Sinus-Bildner 96 und 98 geführt. Die Ausgänge
dieser Bausteine 95 und 97 sowie 96 und 98 werden an die Eingänge von Subtrahierern 99 bzw. 100 gelegt,
deren Ausgangssignale auf den Divisor 101 gegeben werden. Der Ausgang des Divisors 101 liefert ein Signal,
das dem in der Gleichung (7) angegebenen Bruch entspricht und im Multiplizierer 102 mit dem Signalwert
yo aus einem Rechnerteil multipliziert den Ausgangswert
X1, ergibt, der im Gedächtnis 103 so lange
gespeichert wird, bis bei Erreichen einer neuen Endposition des Innen- und Außenholms ein neuer
Signalwert X1 eingegeben wird.
Der Signalwert yo wird in der Einrichtung 91 auf
folgende Weise gebildet:
angelegt, so daß an dessen Ausgang das Signal entsteht, das durch eine Teilerschaltung 105 halbiert und
einem Sinusbildner 106 zugeführt wird. Parallel zu dem Sinusbildner 106 wird ein weiterer Sinusbiidner 107 von
dem Signal λ des Winkeleinstellgliedes G (Fig.3)
ίο beaufschlagt. Die Ausgänge der Sinusbildner 106 und 107 sind an die Eingänge eines Multiplizierers 108
gelegt. Ein weiterer Eingang des Multiplizierers 108 wird von dem Signal IR gespeist, so daß an dem
Ausgang des Multiplizierers 108 entsprechend der Beziehung (4) der Wert yo entsteht, der mittels des
Gedächtnisses 109 so lange festgehalten wird und am Ausgang 81a der Einrichtung 91 zur Verfügung steht, bis
eine neue Lastwegeinstellung verlangt wird An einer Batterie 110 liegt ein Potentiometer 111, an dessen
Abgriff ein der Länge R des Außenholms und Innenholms entsprechender Spannungswert ansteht.
Durch ein Summierglied 112 wird die Größe 2Ägebildet
und zum Ausgang 89a geführt.
Ein Divisor 113 wird eingangssei tig vom Ausgang des
Gedächtnisses 109 und vom Abgriff des Potentiometers 111 gespeist, so daß am Ausgang 36a der Wert y„/R zur
Verfügung steht.
Mittels eines weiteren Divisors 114 wird der Konstantwert 1 dadurch erzeugt, daß an die Eingänge
jo gleichzeitig jeweils der vom Potentiometer 111 abgegriffene Spannungswert R geführt wird Am
Ausgang 39a liegt somit der Signalwert 1 an. Damit sind die Bausteine für die in F i g. 3 gezeigte Geschwindigkeitssteuerung
beschrieben.
j 5 Eine andere Art zum Erzielen einer konstanten
Transportgeschwindigkeit, die nur abhängig ist von der Position des Stellhebels 23, ist in F i g. 8 dargestellt. Ein
Verstärker 115 bildet zusammen mit dem Potentiometer 68a mit Abgriff 686 einen Integrator 118, der im
Zusammenwirken mit der Batterie 74, dem Kreuzschalter 75 und dem Relais 117 sowie den Schaltkontakten
116a, 1166 positive oder negative Ausgangswerte liefern
kann. Der Verstärker 115 ist dabei über den Kreuzschalter 75 an die Versorgungsspannung der
Batterie 74 angeschlossen. Wird der Steuerhebel 23 von seiner Null-Lage in die eine Richtung ausgelenkt, so
wird über den Kontakt 116a und die Erregerspule des Relais 117 der Kreuzschalter 75 in eine solche Lage
gebracht, daß ein positives Ausgangssignal am Integrator 118 bzw. am Ausgang 28a des Geschwindigkeitsstellers
24 ansteht, während bei einer Auslenkung des Steuerhebels 23 in die entgegengesetzte Seite Ober den
Kontakt 1160 die Erregerspule den Kreuzschalter 75 in
eine solche Stellung bringt, daß ein negatives Ausgangssignal am Ausgang 28a entsteht. Nach Beendigung eines
Bewegungsvorgangs des Krans wird der Integrator 118
selbsttätig auf Null gestellt. Das Potentiometer 68a mit Abgriff 68£>
ist in der Rückführung des Verstärkers 115 angeordnet und bildet zugleich einen Rückkoppiungsbo
widerstand und gestattet im Zusammenwirken mit einem Kondensator 119, das Hochlaufverhalten einzustellen.
Bei dieser Art der Geschwindigkeitsvorgabe werden mechanisch bewegte Teile im Signalumformer vermieden.
Unter Beibehaltung des prinzipiellen Lösungsweges kann die Geschwindigkeitssteuerung — wie F i g. 9 zeigt
— in vorteilhafter Weise auch mittels eines Prozeßrech-
030 128/447
ners 126 realisiert werden, der die Aufgabe der Sollwert- und Parameterbildung nach Maßgabe der
erfindungsgemäßen Lösung übernimmt und bei dem die erforderlichen mechanischen Kontakte durch elektronische
Schalter ersetzt sind. Hierbei ist das Potentiometer 68a mit Abgriff 686 und Steuerhebel 23 des Geschwindigkeitsstellers
über die Ausgänge 68c, 6Sd an den Prozeßrechner 126 angeschlossen. Der für die manuelle
Einstellung des Winkels esoii dienende Sollwertgeber 49
mit Steuerhebel 50 ist über seinen Ausgang 516 an den
Prozeßrechner 126 gelegt. Der Geber G ist mit dem Prozeßrechner 126 über seinen Ausgang 53c verbunden.
Andererseits sind die elektronischen Stellglieder 29, 35 und 62 der Drehwerksantriebe und die zugeordneten
Winkelgeber 8,12,58 an den Verknüpfungspunkten 120,
122, 124 bzw. den Ausgängen 121, 123, 125 mit dem Prozeßrechner 126 verbunden.
Die bekannte unterlagerte Geschwindigkeitsregelung verwendet eine Messung der Drehwinkelgeschwindigkeit
mit bestimmten funktioneilen Zuordnungen über dem Transportweg (grobe Annäherungen). Mit der
erfindungsgemäßen Geschwindigkeitssteuerung ist es möglich, eine konstante Transportgeschwindigkeit zu
garantieren, ohne daß eine Messung der Transportgeschwindigkeit und der Winkelgeschwindigkeiten vorgenommen
werden muß. Dadurch ergibt sich eine größere Genauigkeit und Einfachheit.
Zusammenfassung
Geschwindigkeitssteuerung für Drehwerks- oder
Hubwerksantriebe einer Transporteinrichtung,
insbesondere eines Schiffskrans
Eine Transportvorrichtung, insbesondere ein Knickgelenkkran für Schiffe, besitzt zur Vorgabe einer
Transportgeschwindigkeit einen mit einem Steuerhebel (23) versehenen Sollwertgeber (48), der einen Signalumformer
(76) speist, welcher ein nach einer vorgegebenen Funktion sich zeitlich änderndes Signal (± ν ■ t) bildet,
das einem Rechner (77) zugeführt wird, in dem für die Drehwinkelgeber der zeitliche Verlauf des Drehwinkelsollwertes
(}v,//) des Innenholms (4) in Abhängigkeit von Parametern (y„) des Transportweges (x) gebildet wird
(F i g. 9 und 2).
1 | Konsole |
2 | Säule |
3 | Drehgelenk |
4 | Innenholm |
5 | Motor |
6 | Ritzel |
7 | Zahnkranz |
8 | Winkelgeber |
9 | Bezugslinie |
10 | weiteres Drehgelenk |
11 | Außenholm |
12 | weiterer Winkelgeber |
13 | Motor |
14 | Ritzel |
15 | Zahnkranz |
16 | Winde |
17 | Seil |
18 | Laufrolle |
19 | Ladegeschirr |
20 | Last |
21 | Drehgelenk |
22 | Geschwindigkeitssteuereinrichtung |
23 | Steuerhebel |
24 | Geschwindigkeitssteller |
25 | Drehwinkelregler |
26 | Soll-Istwertvergleicher |
27 | Regelverstärker mit Steuersatz |
28a | Ausgang |
28Z) | Eingang |
29 | elektronisches Stellglied |
30 | Funktionsgenerator |
31 | Drehwinkelregler |
32 | Soll-Istwertvergleicher |
33 | Regelverstärker mit Steuersatz |
34a | Ausgang |
346 | Eingang |
35 | elektronisches Stellglied |
36a | Ausgang |
366 | Eingang |
37 | Cosinusbildner |
38 | Subtrahierer |
39a | Ausgang |
396 | Eingang |
40 | Multiplizierer |
41 | Subtrahierer |
42 | Radizierer |
43 | Multiplizierer |
44 | Sinus-Bildner |
45 | Subtrahierer |
46 | weiterer Multiplizierer |
47 | Baustein |
48 | Sollwertgeber |
49 | Sollwertgeber |
50 | Steuerhebel |
51a | Ausgang |
516 | Eingang |
51c | Kontakt |
52 | Steuerkabine |
53a | Läufer |
536 | Einstellhebel |
53c | Ausgang |
54a | Ständer |
546 | Einstellhebel |
54c | Lager |
54t/ | Lager |
55 | Drehscheibe |
56 | Drehwerksmotor |
57 | Getriebe |
58 | Winkelgeber |
59 | Drehwinkelregler |
60 | Soll-Istwertvergleicher |
61 | Regelverstärker mit Steuersatz |
62 | Stellglied |
63 | Ausgang |
64 | Addierer |
65 | Subtrahierer |
66 | Konstantwertgeber |
67 | Batterie |
68a | Potentiometer |
686 | Abgriff |
68c | Klemme |
68c/ | Klemme |
69 | Stellmotor |
70 | Welle |
71 | Getriebe |
72 | Abgriff |
73 | Potentiometer |
74 | Batterie |
75 | Kreuzschalter |
76 | Signalumformer |
77 | Rechner |
Claims (6)
1. Steuerung für Drehwerks- oder Hubwerksantriebe einer Transporteinrichtung, insbesondere
eines Schiffskrans, bei dem am Ende eines um ein Drehgelenk drehbaren Innenholms ein um ein
Drehgelenk drehbarer Außenholm mit einem Ladegeschirr angeordnet ist und die Antriebe des
Innenholms und des Außenholms Drehwinkelregler besitzen, denen Drehwinkelsollwerte über Sollwertgeber
zugeführt werden, die über Steuerhebel manuell einstellbar sind, wobei der Sollwertgeber für
den Drehwinkel des Außenholms von dem zugehörigen Drehwinkelregler abkuppelbar und auf diesen
Drehwinkelregler ein von dem Sollwertgeber für den Drehwinkel des Innenholms ansteuerbarer
Funktionsgenerator schaltbar ist, der zur Erzielung eines vorgegebenen Transportweges abhängig vom
Winkel des Innenholms einen Winkelsollwert für die Einstellung des Winkels zwischen Innenholm und
Außenholm bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Steuerhebel (23) versehene
Sollwertgeber (48) zur Vorgabe einer Transportgeschwindigkeit (v) einen Signalumformer (76) steuert,
der ein nach einer vorgegebenen Funktion sich zeitlich änderndes Ausgangssignal (±v· t) bildet,
das einem Rechner (77) zur Berechnung des zeitlichen Verlaufes des Drehwinkeisollwertes (ySoii)
in Abhängigkeit von den für den Transportweg 3ü charakteristischen Parameterwerten zugeführt wird.
2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalumformer (76) ein von einem
Stellmotor (69) angetriebenes Potentiometer (73) ist.
3. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalumformer (76) ein beschaltbarer
Verstärker (115), insbesondere ein aus elektronischen Bauelementen aufgebauter Integrator,
ist.
4. Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dem
Signalumformer (76) nachgeschaltete Rechner (77) den zeitlichen Verlauf des Drehwinkeisollwertes
(Ysoii) in Abhängigkeit von den Parameterwerten ya
xa und R ermittelt, wobei yo der senkrechte Abstand 4-5
des Lastweges von dem inneren Drehgelenk (3) des Innenholms (4), xa der Abstand des Lastaufnahmeoder
-absetzpunktes (Pe) von der durch das innere Drehgelenk (3) errichteten Normalen zum Lastweg
(in der yo liegt) und R die gleichen Längen des Innen-
und Außenholms zwischen ihren Drehgelenken sind.
5. Steuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Geschwindigkeitssteller (24),
dem Funktionsgenerator (30) und dem Rechner (77) zugeordnete Einrichtung (91) zum Bilden der
Parameterwerte yit, xä und R sowie von Konstantwerten vorgesehen ist, welche die Charakteristik der
Transportwege und Winkelverläufe darstellen.
6. Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreh- w>
winkelregler (25, 31, 59), der Signalumformer (76) des Geschwindigkeitsstellers (24) mit dem nachgeschalteten
Rechner (77), die Einrichtung (91) zum Bilden von Parameterwerten, der Funktionsgenerator
(30) und der Sollwertbildner (64, 65, 66) durch t>->
einen Prozeßrechner (126) gebildet sind.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
In der DE-OS 27 54 698 ist eine Steuerung für Drehwerks- oder Hubwerksantriebe eines Krans,
insbesondere für Schiffe, beschrieben, bei dem am Ende eines um ein Drehgelenk drehbaren Innenholms ein um
ein Drehgelenk drehbarer Außenholm mit einem Ladegeschirr angeordnet ist. Die Antriebe des Innenholms
und des Außenholms besitzen Drehwinkelregler. Dem Drehwinkelregler des Innenholms wird ein
Drehwinkelsollwert über einen Sollwertgeber mittels eines manuell einstellbaren Steuerhebels zugeführt. Der
Drehwinkelregler für den Winkel zwischen Innenholm und Außenholm kann wahlweise von einem manuell
einstellbaren Sollwertgeber oder von dem Sollwertgeber für den Drehwinkel des Innenholms über einen
Funktionsgenerator beeinflußt werden.
Bei dieser bekannten Ausführung ist der Drehwinkelregelung eine Geschwindigkeitssteuerung derart unterlagert,
daß eine vorgebbare Transportgeschwindigkeit, insbesondere eine außerhalb des Anfahr- und Bremsbereiches
zumindest annähernd konstante Transportgeschwindigkeit eingehalten werden kann. Dabei ist für
die Einstellung der Geschwindigkeit zusätzlich zum Steuerhebel des Drehwinkelsollwertgebers ein Steuerhebel
für die Transportgeschwindigkeit erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuerung anzugeben, bei der man ohne unterlagerte Geschwindigkeitsregelung
eine Last auf einem wählbaren Weg mit einstellbarer Geschwindigkeit transportieren kann
und für den Transportvorgang nur einen einzigen Steuerhebel benötigt.
Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Steuerung der eingangs genannten Art durch die im kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen.
Mit der erfindungsgemäßen Geschwindigkeitssteuerung kann ein Stapelvorgang zeit- und personalsparend
durchgeführt werden. Die Transportgeschwindigkeit ist proportional zur Auslenkung des Steuerhebels.
Drei schematische Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigen
Fig. 1 und 2 eine Seitenansicht und Draufsicht eines
bekannten Krans,
F i g. 3 das Prinzip einer Schaltungsanordnung für eine Geschwindigkeitssteuerung gemäß der Erfindung,
F i g. 4 eine Ausbildung des in F i g. 3 als Block 30 dargestellten Funktionsgenerators,
F i g. 5 eine Schemazeichnung zur Ermittlung von Parameterwerten,
Fig.6 den schaltungsmäßigen Aufbau eines Geschwindigkeitsstellers
mit Signalumformer und eines Rechners zur Ermittlung des Drehwinkeisollwertes yso/A
F i g. 7 den schaltungsmäßigen Aufbau einer Einrichtung zum Bilden von Parameterwerten gemäß F i g. 3,
F i g. 8 eine andere Ausbildung eines Geschwindigkeitsstellers und
Fig.9 eine Geschwindigkeitssteuerung mittels Prozeßrechner.
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 besteht. Ein Winkelgeber 8 dient zum Erfassen des Drehwinkels γ, den der Innenholm 4
gegenüber einer Bezugslinie (Fig.2) einnimmt. Am anderen Ende des Innenholms 4 ist ein weiteres Dreh-
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