DE3131254C2 - - Google Patents
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- DE3131254C2 DE3131254C2 DE3131254A DE3131254A DE3131254C2 DE 3131254 C2 DE3131254 C2 DE 3131254C2 DE 3131254 A DE3131254 A DE 3131254A DE 3131254 A DE3131254 A DE 3131254A DE 3131254 C2 DE3131254 C2 DE 3131254C2
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- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
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Description
Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE-OS 23 64 194 ist eine derartige Steuereinrichtung
bekannt, bei der der Arbeitsbetrieb des Schürfkübels
eines Schürfkübelbaggers nach vorhergehender
manueller Eingabe bestimmter Sollwerte automatisch durchführbar
sein soll. Hierbei sind um den Ausleger Sicherheitsbereiche
vorgesehen, die beim Betrieb des Schürfkübelbaggers
eingehalten
werden und einen Seilstraffungszustand
verhindern sollen. Diese Schutzfunktion wird
von Schutzgruppen überwacht, die bei Annäherung des
Schürfkübels an den Ausleger die Führung des Betriebs
des Schürfkübelbaggers in nicht näher erläuterter Weise
übernehmen sollen. Bei den Seilstraffungszuständen, die
sich beim Betrieb des Schürfkübelbaggers einstellen können,
kann grundsätzlich zwischen einem statischen Seilstraffungszustand
und einem dynamischen Seilstraffungszustand unterschieden
werden. Der statische Seilstraffungszustand tritt
auf, wenn das Hubseil und das Schleppseil mit geringer
Geschwindigkeit soweit aufgewickelt werden, daß das Werkzeug
der Schleppseilanlage durch die Seile mit im wesentlichen
entgegengesetzt gerichteten Kräften beaufschlagt wird,
was zu erheblichen Biegebeanspruchungen des Auslegers
führt. Demgegenüber tritt der dynamische Seilstraffungszustand
bei höheren Aufwickelgeschwindigkeiten des Hub-
und des Schleppseils auf, bei denen das Werkzeug eine
derartige kinetische Energie erhalten kann, daß es auch
bei Abbremsung der Hub- und Schleppseilantriebseinrichtungen
noch gegen den Auslegerarm schwingen und diesen schwer
beschädigen kann. Sowohl der statische als auch der dynamische
Seilstraffungszustand können somit zu erheblichen Beschädigungen
der Schleppseilanlage führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuersystem
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen,
das sich durch einen sicheren und zuverlässigen Schleppseilanlagenbetrieb
auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des
Anspruchs 1 gelöst, mit denen ein statischer Seilstraffungszustand
vermieden wird.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 2 wird zusätzlich
noch ein dynamischer Seilstraffungszustand ausgeschlossen.
In den weiteren Unteransprüchen 3 bis 6 sind vorteilhafte
Weiterbildungen
der Erfindung angegeben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher
beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 und 2 schematische Funktionsdarstellungen einer
Schleppseilanlage, bei der die Erfindung anwendbar ist,
in Form einer Schleppschaufelbaggeranlage,
Fig. 3 eine Schar von Grenzkurven für verschiedene
Hub- und Schleppseilgeschwindigkeiten fünf Sekunden
vor einer Auslegerkollision,
Fig. 4 ein Funktionsblockschaltbild eines Ausführungsbeispiels
der Steuereinrichtung,
Fig. 5 ein Funktionsblockschaltbild einer Abwandlung
der in Fig. 4 gezeigten Steuereinrichtung für gewisse
spezielle Arten von Schleppseilanlagen erforderlich
ist,
Fig. 6 ein Funktionsblockschaltbild eines gesamten Regelsystems
für die Hub- und Schleppseilbewegungssteuerung
einer Schleppseilanlage,
Fig. 7, 7a,
7b und 7c ein ausführliches Schaltbild, das die wesentlichen
Bestandteile der bevorzugten Ausführungsform
der beschriebenen Steuereinrichtung
zeigt,
Fig. 8 ein ausführliches Schaltbild einer Seilstraffungsalarm-
und -auslöseschaltung sowie einer Hub-
und Schleppseilgrenzwertalarm- und -auslöseschaltung,
die in Verbindung mit der Steuereinrichtung gemäß
Fig. 7 bis 7c benutzt wird,
Fig. 9 ein ausführliches Schaltbild einer Funktionsgeneratorschaltung,
die in Verbindung mit der
Schaltung gemäß Fig. 7 bis 7c benutzt werden kann und
zur Verwendung bei gewissen speziellen Arten
von Schleppseilanlagen dient, deren Seilstraffungskennlinien
nichtelliptisch sind,
Fig. 9A eine spezielle Seilstraffungskennlinie einer
als Beispiel gewählten Schleppseilanlage, die
in die Übergangsfunktion des in Fig. 9 gezeigten
Funktionsgenerators eingebaut werden kann,
Fig. 10 ein Schaltbild eines Führungsgrößengebers
für eine durch eine Bedienungsperson
eingestellte Bewegungssteuerung, der
bei der Steuereinrichtung verwendbar ist,
Fig. 11 ein ausführliches Schaltbild einer Umwandlungsschaltung
zum Umwandeln des Ausgangssignals
der Steuereinrichtung gemäß Fig. 7 bis 7c in ein
Stromsignal, das bei mit Magnetverstärkern ausgerüsteten
Reglern verwendbar ist, und
Fig. 12 ein Diagramm, das typische Ausgangsspannungen
von Verstärkern in den Alarm- und Begrenzungsschaltungen
während gewisser Antiseilstraffungszustände
zeigt.
Fig. 1 und 2 zeigen schematisch eine typische Schleppseilanlage
in Form einer Schleppschaufelbaggeranlage sowie
die Umgebung, in der diese Anlage benutzt wird. Die Schleppseilanlage
besteht aus einer Kabine 11′, die auf Schienen
oder anderweitig gelagert ist, so daß sie beim Ausbaggern
oder bei der Ausführung einer anderen ähnlichen Arbeit
von einer Stelle zur anderen über den Boden bewegt werden
kann. An dem Grundrahmen der Kabine 11′ ist ein langer
Ausleger 12 befestigt, der beispielsweise Längen bis zu
90 m und darüber haben kann. An einem Ende des Auslegers
12 ist eine Schleppschaufel 13 aufgehängt, die in der vertikalen
Richtung durch ein Hubseil 14 angehoben oder abgesenkt
werden kann, das sich von der Schaufel 13 aus nach
oben, über die Länge des Auslegers 12 und zu einer drehbaren
Winde oder Trommel erstreckt, die in der Kabine
11′ angeordnet ist. Die Trommel wird durch einen Motor
angetrieben, um das Hubseil 14 abzuwickeln oder aufzuwickeln
und so die Schleppschaufel 13 abzusenken oder
anzuheben. Außerdem ist an der Schleppschaufel 13 ein
Schleppseil 15 befestigt, das sich ebenfalls zu einer
drehbaren Winde oder Trommel in der Kabine 11′ erstreckt,
die durch einen Elektromotor angetrieben wird, so daß
das Schleppseil 15 abgewickelt oder aufgewickelt und dadurch
die Schleppschaufel 13 von der Kabine 11′ weg- oder zu
der Kabine hinbewegt werden kann.
Das Ausbaggern eines Lochs oder einer Grube erfolgt durch
Drehen der Kabine 11′ und damit des Auslegers 12 bis zu
dem gewünschten Winkel und Abwerfen der Schaufel 13 auf
den Boden des Loches oder der Grube, das bzw. die auszubaggern
ist, anschließendes Einziehen des Schleppseils
15 unter Füllung der Schaufel 13 bis zu einem gewünschten
Grad und nachfolgendes Anheben der Schaufel mittels des
Hubseils unter Drehung der Kabine zu einer gewünschten
Kippstelle. Bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Anordnung ist
die Schleppseilanlage an einem hohen Punkt auf Bodenniveau
neben der Grube, die ausgebaggert wird, angeordnet
(der hohe Punkt wird als Böschungsabsatz bezeichnet). In
dem oben kurz beschriebenen Zyklus wird die Schleppschaufel
13 abgesenkt, geschleppt, angehoben, zum Entleeren gedreht
und dann wieder zurückgedreht. Andere Bewegungsabläufe
sind vorstellbar, wenn sich der Schleppschaufelbagger
z. B. auf einem Böschungsabsatz unterhalb einer zu entfernenden
Bank befindet. Die Anordnung gemäß Fig. 1 dient
zur Veranschaulichung einer typischen Situation, in der
sich ein Seilstraffungszustand, auf dessen Vermeidung
die Erfindung gerichtet ist, einstellen könnte.
Anstelle der in Fig. 1 und 2 gezeigten Schleppseilanlage
in Form eines Schleppschaufelbaggers, bei dem eine Schleppschaufel
bewegt wird, um Erde oder andere ähnliche Materialien
wegzubaggern, kommen auch weitere Arten von Anlagen
wie beispielsweise Stückgutkräne oder dergleichen, bei
denen ein großer Haltemagnet, ein Klauengreifer, eine
Plattform oder eine andere Vorrichtung zum Ausführen von
Arbeit benutzt wird, in Betracht. Der Begriff "Schleppseilanlage"
soll alle diejenigen Anlagen bezeichnen, bei
denen es zu einem Seilstraffungsproblem kommen kann. Der
Begriff "Werkzeug" dient dazu, alle Vorrichtungen, wie
eine Schleppschaufel, einen Schürfkübel, einen Magnet,
eine Stückgutplattform, usw., zu kennzeichnen. Die in
den Fig. 1 und 2 dargestellten Hub- und Schleppseile können
auch durch Hub- und Schlepptaue, Hub- und Schleppketten,
Hub- und Schleppleinen oder andere ähnliche Vorrichtungen
gebildet sein.
Aus Fig. 1 ergibt sich, daß das Ausmaß der
Hubseilaufwicklung auf die Hubseilwindentrommel einer
bestimmten Schaufelhöhe gemessen ab der Spitze 12′ des
Auslegers 12 entspricht, wenn die Schaufel vertikal hängt.
Wenn die Schaufel aus der mit ausgezogenen Linien dargestellten
Stellung in die in Fig. 1 mit gestrichelten Linien
dargestellte Stellung bewegt wird, tritt ein entsprechendes
Ausmaß an Schleppseilaufwicklung auf.
Dieses Einziehen der Schaufel verursacht
eine Zunahme der Druckspannung und eine Erhöhung des Biegemoments
an dem Ausleger 12. Wenn anschließend
die Hubseilwinde und/oder die Schleppseilwinde
weiter in der Aufwickelrichtung angetrieben werden, können die auftretenden Beanspruchungen
die Entwurfgrenzwerte überschreiten, die durch
einen Hersteller der Schleppschaufelbaggeranlage für den
Ausleger festgesetzt worden sind, so daß Beschädigungen
der Anlage die Folge sein können. Dieser nachteilige Zustand
wird als Seilstraffungszustand bezeichnet.
Zusätzlich zu dem vorstehend mit Bezug auf Fig. 1 beschriebenen
Seilstraffungszustand, der im folgenden als statischer
Seilstraffungszustand bezeichnet wird, kann sich ein weiterer
Zustand einstellen, der zur Folge hat, daß die Schleppschaufel
13 mit dem Ausleger 12 kollidiert. Dieser Zustand,
bei dem es zum Anstoßen an dem Ausleger kommt, wird als
dynamischer Seilstraffungszustand bezeichnet. Ein dynamischer
Seilstraffungszustand kann auftreten, wenn die Schleppschaufelgeschwindigkeit
so groß ist, daß die Schleppschaufel
praktisch gegen den Ausleger "geworfen" wird. Dazu kann
es kommen, wenn der in Fig. 2 gezeigte
Winkel Φ, zwischen dem Hubseil und dem Schleppseil
sich 180° nähert oder diesen Wert überschreitet.
Mit Hilfe der beschriebenen Steuereinrichtung ist es möglich,
festzustellen, daß eine Auslegerkollision bevorsteht,
indem Schleppseil- und Hubseillängen und -geschwindigkeiten
benutzt werden. Ein solcher erkannter Zustand kann dann
benutzt werden, um jede weitere Tätigkeit der Bedienungsperson,
die diesen Zustand forcieren könnte, zu verhindern
oder vor einer solchen Tätigkeit zu warnen. Dies wird als
dynamischer Seilstraffungsschutz
bezeichnet. Wenn zusätzlich die Schleppschaufelposition
erfaßt und begrenzt wird, so daß ein
statischer Seilstraffungszustand, wie er oben mit Bezug
auf Fig. 1 beschrieben worden ist, vermieden wird, lassen
sich sowohl statische als auch dynamische Seilstraffungszustände
vermeiden.
In Fig. 3 ist eine Schar von Grenzkurven für verschiedene
Hub- und Schleppseilgeschwindigkeiten fünf Sekunden vor
einer Auslegerkollision gezeigt. In Fig. 3 ist der Ausleger
12, der eine Länge von 91,4 m besitzt, unter einem
Winkel von 30° gegen die Horizontale angeordnet. Auf der
Ordinate sind die gemessenen vertikalen Strecken oberhalb
und unterhalb des Böschungsabsatzes angegeben. Die fünf
elliptisch geformten Grenzkurven gelten für verschiedene
kombinierte Längen des Hub- und des Schleppseils unter der
Bedingung, daß jeweils entweder das Hubseil oder das Schleppseil
oder beide mit den angegebenen Geschwindigkeiten
aufgewickelt werden. Die Geschwindigkeiten sind als normierte
Werte angegeben, wobei
eine Geschwindigkeit von 1,0 gleich 4,57 m/s ist. Somit
entspricht eine Geschwindigkeit von 0,5 einer Geschwindigkeit
von 2,29 m/s.
Bei der Betrachtung von Fig. 3 sollte das praktische Problem
beachtet werden, dem sich Bedienungspersonen von
Schleppseilanlagen gegenübersehen. In der in den Fig.
1 und 2 dargestellten Situation muß die Schleppschaufel
13, wenn sie beladen ist, über den Böschungsabsatz angehoben
werden, die Kabine und der Ausleger müssen zur Kippstelle
gedreht und anschließend zurückgedreht werden und
die Schleppschaufel muß dann abgeworfen werden, um einen Ausbaggerzyklus
zu vervollständigen. Zur Erzielung maximaler
Arbeitsgeschwindigkeit ist es nicht ungewöhnlich, daß
die Bedienungsperson, wenn sich die Schleppschaufel auf
der Sohle der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Grube befindet,
die Schleppschaufel mit maximaler Geschwindigkeit bis
zu dem Punkt oberhalb des Böschungsabsatzes anhebt, an dem
der Ausleger 12 zu der Kippstelle gedreht werden kann.
Eine Betrachtung von Fig. 3 zeigt, daß, wenn sowohl das
Hub- als auch das Schleppseil mit einer Geschwindigkeit
von 1,0 aufgewickelt werden, die Grenzkurve 5 Sekunden
vor der Auslegerkollision an einem Punkt erreicht wird, an
welchem noch 140,21 m an kombinierter Hub- und Schleppseillänge
abgewickelt sind. Wenn nur das Hubseil oder
nur das Schleppseil mit einer Geschwindigkeit von 1,0 aufgewickelt
wird, dann liegt die Grenze bei 115, 82 m für das
kombinierte Hub- und Schleppseil. Solche Situationen sind
sogar für eine erfahrene Bedienungsperson sehr schwierig
einschätzbar und es fällt schwer, darauf angemessen zu reagieren,
selbst wenn Eingangsmeßsignale geliefert werden, die
die Bedienungsperson mit der erwähnten Information versorgen.
Aus der vorstehenden kurzen Beschreibung ist zu erkennen,
daß nicht sämtliche Betriebsphasen der Schleppseilanlage
zu entweder einem statischen oder einem dynamischen Seilstraffungsbetriebszustand
führen können. Die Situationen,
in denen es zur Seilstraffung kommen kann, sind in der
folgenden Tabelle aufgeführt, und zwar zusammen mit einer
Angabe darüber, welche Aktionen eine richtig ausgelegte
Seilstraffungsschutz-Steuereinrichtung ergeben sollte.
Die nun beschriebene Steuereinrichtung bietet die Möglichkeit,
die Schaufelposition zu erkennen und zu begrenzen, um einen
statischen Seilstraffungszustand zu vermeiden, wie er
mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben worden ist, und außerdem
die Möglichkeit, die Schaufelposition und die Geschwindigkeit
zu erkennen und zu begrenzen, um eine Auslegerkollision
(dynamischer Seilstraffungszustand) gemäß Fig. 2 zu vermeiden.
Die Begrenzungsfunktion beschränkt sich nicht nur
auf ein Warn- und Ausschaltsystem, sondern beinhaltet
auch die funktionalen Einrichtungen, die das Auftreten
einer Steuerungsaktion veranlassen. Die Steuerungsaktion
übernimmt die Steuerung der Schleppseilanlage und verlangsamt
oder stoppt schließlich die Schleppseil- und/oder
Hubseilmotoren bei logischen Bedingungen, wie sie in der
obigen Logiktabelle unter den Ziffern 5, 6 oder 8 angegeben
sind. Bei den logischen Bedingungen 3 und 4 verringert
die Steuerfunktion die Erregung des Schlepp- oder Hubseilantriebsmotors
bis auf "Null". Im Falle des Abwickelns
des Schleppseils und/oder des Absenkens des Hubseils werden
diese Abläufe nicht beeinflußt, da keine von ihnen
zu einem Seilstraffungsbetriebszustand führen kann. Sämtliche
oben vorgeschlagenen Begrenzungsaktionen führen
dazu, daß die Schleppschaufel sich längs der dynamischen
Seilstraffungsgrenzkurve bewegt, auch wenn die Signale
der Bedienungsperson eigentlich dazu führen würden, daß es zu
einem Seilstraffungszustand kommt. Das in der obigen Logiktabelle
sowie im folgenden benutzte Wort "Seilstraffung"
soll sowohl die statische als auch die dynamische Seilstraffung
umfassen, wenn nichts anderes angegeben ist.
Bei der beschriebenen Steuereinrichtung wird ein Seilstraffungsschutz-
Steuersignal zum automatischen Übersteuern der
Betriebseinstellungen bei drohenden Seilstraffungszuständen
und zum Regeln des weiteren Aufwickelns
des Hub- und des Schleppseils gewonnen, so daß ein Seilstraffungszustand
zuverlässig vermieden und gleichzeitig
ein fortgesetzter Betrieb der Schleppseilanlage aufrechterhalten
wird. Dies wird erreicht durch Gewinnen eines
elektrischen Hubseil- bzw. Schleppseilpositionssignals,
die die Länge des abgewickelten oder aufgewickelten Hub-
und Schleppseils zu jedem Zeitpunkt angeben. Ein Vorspannungssignal
für die zulässige maximale Hub- plus
Schleppseilaufwickellänge wird aus Berechnungen gewonnen,
die auf Daten basieren, welche vom Hersteller der Schleppseilanlage
bei der die Steuereinrichtung
eingesetzt wird, stammen und sind in der Steuerung mit
Hilfe eines Potentiometers oder eines anderen geeigneten
elektrischen Signalgenerators voreingestellt. Das voreingestellte
Signal repräsentiert die maximale Länge des
Hub- plus Schleppseils, die aufgewickelt werden darf,
ohne daß es zu einem Seilstraffungszustand kommt, wenn
die Seilgeschwindigkeiten nahe bei null sind. Die elektrischen
Signale für die kombinierte Hub- und Schleppseilposition
werden dann mit dem voreingestellten Vorspannungssignal
für die zulässige maximale Hub- plus Schleppseilaufwickellänge
verglichen. Wenn die elektrischen Signale
für die kombinierte Hub- und Schleppseilposition das
Vorspannungssignal für die zulässige Aufwickellänge übersteigen,
wird ein Ausgangssignal zum Steuern
des weiteren Betriebes der Schleppseilanlage gewonnen,
so daß ein Seilstraffungszustand während des fortgesetzten
Betriebes der Anlage vermieden wird. In bevorzugten Ausführungsformen
werden die Hubseil- und Schleppseilpositionssignale
algebraisch summiert, und diese algebraische
Summe wird differenziert, um ein Gesamtseilgeschwindigkeitssignal
zu gewinnen, dessen Größe die Geschwindigkeit
repräsentiert, mit der das Hub- und das Schleppseil abgewickelt
oder aufgewickelt werden, und dessen Polarität
angibt, ob die algebraische Summe der kombinierten Längen
des Hub- und des Schleppseils aufgewickelt oder abgewickelt
wird. Das Gesamtseilgeschwindigkeitssignal wird zu dem
Vergleich der Hub- und Schleppseilpositionssignale mit
dem Vorspannungssignal für die zulässige maximale Hub-
plus Schleppseilaufwickellänge hinzugenommen, um den
Absolutwert des Vorspannungssignals für die zulässige
Seilaufwickellänge gemäß der Seilgesamtgeschwindigkeit
dynamisch zu verändern, wobei
der Wert der zulässigen maximalen kombinierten Seilaufwickellängen
abnimmt, wenn sich die Seilaufwickelgeschwindigkeiten
vergrößern.
Bei denjenigen Schleppseilanlagen die spezielle
statische Seilstraffungszustand-Kennlinien
haben, die nichtelliptisch sind, beinhaltet die Steuereinrichtung
weiterhin die Umsetzung des elektrischen Hubseilpositionssignals
in einem geeigneten Funktionsgenerator,
dessen Übergangsfunktion den speziellen statischen Seilstraffungs-
Kennlinien der Schleppseilanlage entspricht.
Am Ausgang des Funktionsgenerators wird ein Schleppseilaufwickelverbotssignal
gewonnen, das als modifiziertes Hubseilpositionssignals
benutzt wird,
um das Seilstraffungsschutz-Steuersignal zum Regeln und Steuern
des fortgesetzten Betriebes der Schleppseilanlage zu
gewinnen.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Merkmalen beinhalten
bevorzugte Ausführungsformen des Systems das Festklemmen
des Seilstraffungsschutz-Steuersignals
auf einen Bereich von Werten, der sich zwischen
einem erlaubten ersten Wert, welcher einem Betrieb der
Schleppseilanlage mit voller Geschwindigkeit entspricht,
und einem zulässigen zweiten Wert erstreckt, welcher
dem Abschalten der Anlage entspricht. Als zusätzlicher
Schutz wird ein Warnsignal für die Bedienungsperson
der Schleppseilanlage dann erzeugt, wenn
der Wert des
Steuersignals einen vorbestimmten ersten Grenzwert übersteigt,
was anzeigt, daß sich die Schleppseilanlage einem
Seilstraffungszustand nähert, und es wird ein Abschaltsignal
geliefert, das den weiteren Betrieb der Schleppseilanlage
in der Aufwickelrichtung dann ausschaltet
oder anderweitig stoppt, wenn das
Steuersignal den ersten
Grenzwert um ein vorbestimmtes Maß übersteigt. Darüber
hinaus werden die Warn- und Abschaltsignale gemäß der
gesamten Schleppseil- und Hubseilgeschwindigkeit nachgeeicht,
unmittelbar bevor das Regelsignal nachgeeicht wird, so
daß die Warnung und das Abschalten schon bei geringerer Gesamthubseil-
und -schleppseilaufwicklung bei größerer
Gesamt-Aufwickelgeschwindigkeit
erfolgen. Bei denjenigen Arten von Schleppseilanlagen,
bei denen Reguliersteuerungen benutzt werden, die eine
andere Form eines elektrischen Eingangssignals erfordern
als diejenige, die gewöhnlich von der Steuereinrichtung
nach der Erfindung geliefert wird, wird die Form
des Seilstraffungsschutz-Steuersignals
in eine andere Form umgewandelt, die mit der Form
des Steuerungsregelsignals kompatibel ist, welche die
besondere, durch eine Bedienungsperson gesteuerte Hub-
und Schleppseilantriebsregeleinrichtung der bewußten
Schleppseilanlage erfordert.
Vorstehende Beschreibung zeigt, daß es möglich ist, zu erkennen,
wann die Schlepp- und Hubseillängen so sind, daß
ein Seilstraffungszustand entweder droht oder vorhanden ist.
Ein solcher erkannter Zustand kann dann benutzt werden, um
jede weitere Aktion der Bedienungsperson, die den Zustand
verschlimmern würde, zu verhindern oder vor ihr zu warnen.
Die Steuereinrichtung zum Implementieren dieser
Schutzaktion kann mit zwei möglichen Lösungen implementiert
werden:
- 1. Es wird ein Relaissignal immer dann erzeugt, wenn ein Seilstraffungszustand droht. Dieses Relaissignal wird benutzt, um der Bedienungsperson zu signalisieren, daß ein Seilstraffungszustand aufgetreten ist oder droht. Darüber hinaus wird ein Steuersignal erzeugt, wenn der drohende Seilstraffungszustand über die Anfangsseilstraffungsgrenze hinaus in einem vorbestimmten Ausmaß, beispielsweise 10-20%, fortgeschritten ist. Dieses Steuersignal wird benutzt, um eine Ausschaltung der Schlepp- und Hubseilfunktionen zu veranlassen. Diese Ausschaltung kann außerdem benutzt werden, um zu bewirken, daß Schlepp- und Hubseilbremsen angezogen werden, die eine weitere Annäherung an den Seilstraffungszustand verhindern. Um die Schleppschaufel wieder aus dieser Ausschaltungsposition herauszubringen, kann eine Rücksetzfunktion auf Seiten der Bedienungsperson erforderlich sein, wobei das Rücksetzen die Abwicklung des Hubseils und/oder des Schleppseils ermöglicht, bis das Steuersignal wieder abfällt, wonach der normale Betrieb der Anlage wiederhergestellt ist.
- 2. Es kann ein Steuerungsablauf vorgesehen sein, bei dem die Schlepp- und/oder Hubseilmotoren bei den Logikzuständen 5, 6 und 8 der oben angegebenen Logiktabelle verlangsamt und schließlich gestoppt werden. In den Logikzuständen 3 und 4 verringert die Regelfunktion die Geschwindigkeit des Schlepp- und/oder des Hubseilmotors, so daß sich die Schleppschaufel längs der Seilstraffungsgrenzkurve bewegt. Diese Regelfunktion besitzt keine Alarmfunktion.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Alarm-, Ausschalt- und
Regelmerkmalen ist festgestellt worden, daß die Randwertbereichs-
oder -grenzkurve für dynamische Seilstraffungszustände
(wie oben mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben) eng angenähert
durch eine elliptisch geformte Kurve unter dem Ausleger dargestellt
werden kann. Wenn die Seilgeschwindigkeiten
gering sind, liegt die elliptische Kurve nahe bei dem
Ausleger. Wenn die Seilgeschwindigkeiten groß
sind, liegt die Kurve weiter ab von dem Ausleger, was anzeigt,
daß eine größere kombinierte Hub- und Schleppseillänge
im abgewickelten Zustand sein muß. Die Seilstraffungsrandwertkennlinien
oder -kurven normaler Schleppseilanlagen
sind durch elliptisch geformte Kurve unter dem Ausleger
definiert, die dem geometrischen Ort von Punkten entsprechen, bei denen
Längen des Schleppseils und des Hubseils, die von dem Ausleger
ausgehen, konstant sind. Wegen dieser Beziehung
ist bei der Auslegung der Steuereinrichtung für eine große Anzahl
von, wenn nicht gar für die meisten, Schleppseilanlagen kein
spezieller Funktionsgenerator erforderlich.
Ein Schaltbild der Steuereinrichtung, die in der
Lage ist, die
unter Ziffer 1 und 2 in den vorangehenden Absätzen aufgelisteten
Funktionen zu realisieren und auch einen dynamischen Seilstraffungsschutz
für Schleppseilanlagen mit elliptischen
Seilstraffungskennlinien zu schaffen, ist in
Fig. 4 dargestellt. Eine Hubseilpositions-Kodiereinrichtung
21 erzeugt ein Hubseilpositionssignal,
welches ein Maß für die Länge an Hubseil ist, die in
dem Schleppschaufelbagger aufgewickelt ist. Eine Schleppseilpositions-
Kodiereinrichtung 22 erzeugt ein Schleppseilpositionssignal,
welches ein Maß für die Länge an in dem Schleppschaufelbagger
aufgewickeltem Schleppseil ist. Bei diesen Kodiereinrichtungen
kann es sich um irgendeine geeignete Vorrichtung handeln,
beispielsweise um einen digitalen Drehgeber oder um ein Potentiometer,
das durch die Trommeln, auf die das Hubseil/
Schleppseil während des Aufwickelns oder Abwickelns gewickelt
werden, angetrieben oder in Synchronismus mit diesen angetrieben
wird. Die beiden Seillängenpositionssignale, die durch die Kodiereinrichtungen
21 und 22 erzeugt werden, werden einer Summierschaltung
21 zugeführt, die sie miteinander addiert. Diese
beiden Seillängenpositionssignale sind immer positiv, was durch das positive
Vorzeichen an dem Eingang der Summierschaltung (Σ 1) angegeben
ist.
Ein Gesamtseilgeschwindigkeitssignal wird gewonnen, indem die
beiden Seillängenpositionssignale der Kodiereinrichtungen 21 und 22 durch
eine Summierschaltung (Σ 2) summiert werden und diese algebraische
Summe mit Hilfe einer Differenzierschaltung 23
differenziert wird. Dieses Geschwindigkeitssignal kann entweder
positive Polarität (+) oder negative Polarität
(-) haben, je nach dem, ob das Seil aufgewickelt oder abgewickelt
wird. Dieses Gesamtseilgeschwindigkeitssignal wird
dann über eine Diode an die Summierschaltung (Σ 1) angelegt. Ein gesondert
erzeugtes Vorspannungssignal für die zulässige Seilaufwickellänge
in Form einer festen negativen Vorspannung
wird von einem Potentiometer 25 für die zulässige Seilaufwickellänge
(RIA) entnommen und ebenfalls an
die Summierschaltung (Σ 1) angelegt. Diese feste negative Vorspannung
ist so eingestellt, daß sie gleich der Summe der Hub-
und Schleppseillängen ist, die zugelassen werden kann, wenn
die Seilgeschwindigkeiten nahe bei null sind, bevor eine
Antiseilstraffungsaktion beginnen muß. Das Gesamtgeschwindigkeitssignal
bewirkt, daß ein zusätzliches positives Signal
geliefert wird, welches zu den positiven Hub- und Schleppseilaufwicklungssignalen
addiert wird. Hierdurch verringert sich die maximale zulässige
Seilaufwicklungslänge bei Vergrößerung der
Gesamtseilaufwickelgeschwindigkeit.
Der Vergleich zwischen der Hubseilaufwickel-
und Schleppseilaufwickellänge plus der Gesamtseilgeschwindigkeit
mit der Vorspannung für die zulässige Seilaufwickellänge
erfolgt in der Summierschaltung (Σ 1). Die Differenz
wird für die gewünschte Skalierung durch einen Regelverstärker
26 verstärkt. Das Ausgangssignal des Regelverstärkers 26
wird an Relaisalarm- und Auslöseschaltungen angelegt, die
weiter unten in Verbindung mit Fig. 8 ausführlicher beschrieben
sind. Das Ausgangssignal des Regelverstärkers 26 wird
durch einen weiteren Verstärker invertiert und dann an einen
Ausgangsverstärker angelegt, der die maximale Führungsgröße
für die Hub- und Schleppseilbewegungsregler während des Antiseilstraffungsbetriebes
begrenzt.
Der Klarheit halber sollten die sich ändernden dynamischen
Seilstraffungsgrenzkurven, die in Fig. 3 dargestellt sind,
mit der folgenden Erläuterung betrachtet werden. Wenn eine
Seillänge, beispielsweise die Hubseillänge, mit größerer Geschwindigkeit
aufgewickelt wird als das Schleppseil abgewickelt
wird, dann ist die Auswirkung auf die Minimumgrenzkurve
proportional zu der Differenz der Seilgeschwindigkeiten.
Deshalb wird die Minimumgrenze nicht so stark beeinflußt, wie
sie beeinflußt würde, wenn nur das Hubseilaufwicklungssignal
dem Summierpunkt (Σ 2) zugeführt würde. Das stimmt mit der verlangten
Änderung der Minimumgrenze für verschiedene unterschiedliche
Seilgeschwindigkeiten, wie sie in Fig. 3 gezeigt
sind, überein. Es sei beispielsweise angenommen, daß das Hubseil
mit einer Geschwindigkeit von 0,5 aufgewickelt wird.
Diese normierte Geschwindigkeit ist so definiert, daß 1 Einheit
dem Wert 4,57 m/s entspricht. Wenn
nur das Hubseil oder nur das Schleppseil
mit einer Geschwindigkeit von 0,5 aufgewickelt wird,
dann wird gemäß Fig. 3 die kleinste Hub- und Schleppseilabwicklung
gleich 103,63 m (340 feet) sein. Dies gilt auch dann,
wenn die Differenz zwischen den Seilgeschwindigkeiten
gleich 0,5 ist. Diese Differenz wird durch algebraisches Addieren
der Seillängen ermittelt. Z. B. beträgt bei einer Hubseilgeschwindigkeit
von 1,0 und einer Schleppseilgeschwindigkeit
von -0,5 (wobei das Minuszeichen eine Abwicklung bedeutet)
die Differenz +1,0-0,5=0,5.
In Fig. 12 ist die
Ausgangsspannung des Regelverstärkers 26, der das
Alarmausgangssignal TLAO liefert, und des Ausgangsverstärkers,
der die Hub- und Schleppseilführungsgröße, die als
Antiseilstraffungsmodulausgangssignal TLMO angegeben ist,
während Antiseilstraffungszuständen begrenzt, verwiesen.
Die Schaltung ist so ausgelegt, daß, wenn das Ausgangssignal
der Summierschaltung (Σ 1), das an den Regelverstärkerblock
26 angelegt ist, durch null geht und sich von negativer zu
positiver Polarität bewegt, dann die Begrenzungsaktion beginnt. Das
Ausgangssignal TLAO des Verstärkers 26 beginnt sich in negativer
Richtung von einer normalen niedrigen positiven Spannung
von ungefähr +1 V über 0 V zu einem Wert -15 V zu bewegen.
Infolgedessen beginnt das Ausgangssignal TLMO des Ausgangsverstärkers,
sich in negativer Richtung von einem
normalen Wert von +15 V über 0 V zu einer niedrigen negativen
Spannung von ungefähr -1 V zu bewegen. Die Geschwindigkeit,
mit der diese Spannungsverringerungen auftreten, wenn das Ausgangssignals
der Summierschaltung (Σ 1) in positiver Richtung
ansteigt, wird durch die Verstärkung des Regelverstärkers 26
festgelegt. Immer dann, wenn das Ausgangssignal der Summierschaltung
(Σ 1), das an den Regelverstärker 26 angelegt ist,
negative Polarität hat, besitzt das Regelverstärkerausgangssignal
ein Maximum von +1 V, und zwar wegen der Klemmschaltungen,
die weiter unten in Verbindung mit Fig. 7 noch ausführlicher
beschrieben sind.
Zum Berücksichtigen der verschiedenen Seilstraffungsgrenzkurven,
die für jeden Schleppseilanlagenhersteller und für jede
Maschine anders sein können, kann eine Funktionsgeneratorschaltung
erforderlich sein, um die linearen Seillängen- oder
Positionsmessungen in den erforderlichen Seilstraffungsgrenzwert
umzusetzen, der als die Grenze zwischen
dem optimalen Betriebsbereich für die Schleppseilanlage und
dem nachteiligen Auslegerbeanspruchungsbereich definiert ist.
Bezüglich Fig. 3 sei beachtet, daß, wenn die elliptisch geformten
Kurven als Kurven dargestellt werden, die als Koordinaten
die Hubseillänge aufgetragen über der Schleppseillänge
haben, die sich ergebende Koordinatendarstellung im wesentlichen
durch gerade Linien gebildet wird.
Daher ist für eine Schleppseilanlage,
deren Seilstraffungsgrenzkurven im wesentlichen
elliptischer Natur sind, keine weitere Schaltungskomponente
zusätzlich zu den in Fig. 4 dargestellten erforderlich.
Für Verwendungszwecke jedoch, bei denen die statischen und
dynamischen Seilstraffungsrandwertkurven beträchlich unterschiedlich
sind, ist eine zusätzliche Schaltungsanordnung
in Form eines Funktionsgenerators erforderlich,
wie er in Fig. 5 dargestellt ist. Gemäß Fig. 5 wird das Hubseillängen-
oder -positionssignal über eine Leitung 27 an
eine Funktionsgeneratorschaltung 28 angelegt. Die Funktionsgeneratorschaltung
28 hat eine spezielle Übergangsfunktion,
wie sie in dem Block 28 dargestellt ist, wobei
für einen bestimmten Wert des Hubseilpositionssignals
ein entsprechendes Ausmaß an abgewickelter Schleppseillänge
verlangt wird. Dieses Signal für die erforderliche
Schleppseilabwicklung wird dann als Ausgangssignal des
Funktionsgenerators 28 an die Summierschaltung (Σ 1) angelegt, an der
darüber hinaus das Schleppseilpositionssignal
der Kodiereinrichtung
22 sowie ein durch ein Potentiometer 29 erzeugtes Vorspannungssignal für die zulässige
Seilaufwicklung anliegen. Die
Summierschaltung (Σ 1) summiert somit u. a.
die Länge an Schleppseil
und das Signal des Funktionsgenerators 28
und legt ihr Ausgangssignal an den
Regelverstärker 26 an.
Dabei steuert nur ein positives Signal
der Summierschaltung (Σ 1) einen Regelvorgang
des Verstärkers 26.
Vorstehender Beschreibung ist zu entnehmen, daß die
Steuereinrichtung entweder die in Fig. 4 dargestellte
Form oder die in Fig. 5 dargestellte Form haben kann, wobei
letzterer diejenigen Bestandteile des Systems von Fig. 4,
die in dem System in Fig.
5 nicht gezeigt sind, hinzugefügt sind. Fig. 6 zeigt ein
Funktionsblockschaltbild der gesamten Steuereinrichtung für die
Hub- und Schleppseilbewegungsregelung einer Schleppseilanlage
mit der Seilstraffungsschutz-Steuereinrichtung 20
gemäß Fig. 4 oder Fig. 5. In Fig. 6 ist die gesteuerte
Schleppseilanlage 11 zusammen mit dem Ausleger 12, der
Schleppschaufel 13, dem Hubseil 14 und dem Schleppseil 15 dargestellt.
Das Hubseil 14 wird durch eine Hubseiltrommel 14 A
aufgewickelt (gehoben) oder abgewickelt, und das Schleppseil
15 wird durch eine Schleppseiltrommel 15 A aufgewickelt oder
abgewickelt. Die Hubseilpositions-Kodiereinrichtung 21
ist mit der Hubseiltrommel 14 A verbunden, wird durch diese
mechanisch angetrieben und gibt ihr Ausgangssignal an die
Steuereinrichtung 20 ab. Die Schleppseilpositions-Kodiereinrichtung
22 wird durch die
Schleppseiltrommel 15 A mechanisch angetrieben und gibt ihr
Ausgangssignal ebenfalls an die Steuereinrichtung 20 ab.
Die Hubseiltrommel 14 A ist
mit einem Hubseilantriebsmotor 34 mechanisch gekuppelt und
wird durch diesen angetrieben, und die Schleppseiltrommel 15 A
ist mit einem Schleppseilantriebsmotor 35 mechanisch gekuppelt
und wird durch diesen angetrieben. Der Hubseilantriebsmotor
34 ist Teil eines herkömmlichen Generator/Motor-Antriebssystems,
in welchem die Feldwicklungen und/oder die Läuferwicklungen
des Motors 34 durch einen veränderbar gesteuerten
elektrischen Strom erregt werden, der von einem Generator 36
geliefert wird, dessen Feldwicklung 37 ihrerseits durch eine
Hubseilbewegungsantriebsreglerschaltung 38 geregelt oder gesteuert
wird. Ein Schleppseilantriebsmotor 35 wird ebenso
durch einen Erregergenerator 39 angesteuert, dessen Feldwicklung
41 durch eine Schleppseilbewegungsantriebsreglerschaltung
42 veränderbar gesteuert wird. Der Hubseilbewegungsantriebsregler
38 und der Schleppseilbewegungsantriebsregler 42
werden ihrerseits durch Führungsgrößengeber 43 und 44 gesteuert,
die den in Fig. 10 oder in Fig. 11 gezeigten Aufbau haben
können, je nach Art der Bewegungsantriebsregler 38 und 42.
Weiter unten ist mit Bezug auf die Fig. 10 und 11 noch ausführlicher
beschrieben, daß die Führungsgrößengeber 43 und 44
durch eine Bedienungsperson der Anlage über Hub- und Schleppseilsteuertafeln
45 und 46 manuell gesteuert werden. Das Ausgangssignal
der Steuereinrichtung 20
wird außerdem über Trenndioden 47
und 48 an die Führungsgrößengeber 43 bzw. 44 angelegt, um die
durch die Bedienungsperson über die Hub- und Schleppseilsteuertafeln
45 und 46 vorgenommenen Einstellungen ggf.
zu übersteuern. Weitere Ausgangssignale der Steuereinrichtung 20
werden an eine Antiseilstraffungsgrenzwertalarm- und
-auslöseschaltung 50 sowie an eine Hub- und Schleppseillängengrenzwertalarm-
und -auslöseschaltung 51 angelegt, was im folgenden
mit Bezug auf Fig. 8 noch ausführlicher beschrieben
ist. Zusätzlich zu den Bedienungsperson- und Seilstraffungsschutz-
Steuersignalen werden an die Führungsgrößengeber
43 und 44 jeweils Spannungs- und Stromrückführungssignale angelegt,
die aus den Motorsteuersystemen 34, 36 bzw. 35, 39 gewonnen
werden, wodurch
eine stabile und zuverlässige Bewegungsantriebsregelung der
Hub- bzw. Schleppseilantriebssysteme erzielt werden kann.
Im Betrieb stellt eine Bedienungsperson der Schleppseilanlage
die Führungsgröße ein, die von den Führungsgrößengebern 43 und
44 dem Hubseilbewegungsantriebsregler 38 bzw. dem Schleppseilbewegungsantriebsregler
42 zugeführt werden. Diese von der
Bedienungsperson eingestellten Führungsgrößen bewirken, daß
die Bewegungsantriebsregler einen gewissen Erregerstrom an
die Feldwicklungen 37 bzw. 41 liefern, der wiederum zu einem
Ausgangserregerstrom führt, welcher von den Generatoren 36
und 39 an die Hub- und Schleppseiltrommelantriebsmotoren 34
bzw. 35 abgegeben wird. Die Größe dieser Erregerspannungen
stellt ihrerseits die Drehzahl ein, mit der die Hubseiltrommel
und/oder die Schleppseiltrommel gedreht werden, und die Richtung
der Erregung (festgelegt durch die Polarität der von der Bedienungsperson
eingestellten Führungsgröße) legt fest, ob die
Hub- und die Schleppseiltrommel in der Abwickel- oder Aufwickelrichtung
gedreht werden. Wenn die durch die Bedienungsperson
vorgenommenen Einstellungen so sind, daß es nicht möglich
ist, daß es zu einem Seilstraffungszustand kommen kann,
wie durch die Antiseilstraffungslogiktabelle festgesetzt, die
weiter oben angegeben ist, dann hat das Ausgangssignal der
Steuereinrichtung 20 einen
derartigen Wert, daß es den Betrieb des Hub- oder
Schleppseilbewegungsantriebsreglersystems nicht beeinflußt.
Wenn dagegen die Führungsgrößen so sind, daß einer der
logischen Zustände 3-6 oder 8 vorliegt, dann wird
die Steuereinrichtung 20 bei drohendem Seilstraffungszustand
die durch die Bedienungsperson vorgenommenen Einstellungen in den
Führungsgrößengebern übersteuern und den Hub- und/oder
den Schleppseilbewegungsantriebsregler 38 bzw. 42
in einer derartigen Richtung regeln, daß die Hub- oder
Schleppseilgeschwindigkeit verringert oder die Anlage vollständig
angehalten wird. Gleichzeitig kann der Antiseilstraffungsgrenzwertalarm
zum Ertönen gebracht werden. Wird die Ausslöseschaltung
aufgrund einer übermäßigen Seilstraffung betätigt,
wird die Anlage abgeschaltet. Schließlich sei ein
Betriebszustand betrachtet, bei dem die Bedienungsperson die
Steuerung so eingestellt hat, daß beispielsweise beim Abwickeln
des Schleppseils und Aufwickeln des Hubseils die Summe
der Schlepp- und Hubseilabwicklung immer größer ist als der
Wert, der benutzt wird, um die voreingestellte Minimalvorspannungseinstellung
festzulegen. Unter diesen Umständen hat die
Schleppschaufel ohne weiteres die Möglichkeit, in die Auslegerspitze
12′ zu laufen. Zum Verhindern dieses Falles wird
die Hub- und Schleppseilgrenzwertalarm- und -auslöseschaltung
eine Warnung abgeben, wenn der
Betrieb die Einstellung des ersten Wertes passiert, und
schließlich die Motoren ausschalten, wie oben beschrieben.
Die Fig. 7, 7A, 7B und 7C bis 11 zeigen ausführliche Schaltbilder
der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Die
Fig. 7, 7A, 7B, 7C und 7D zeigen horizontal nebeneinander
angeordnet ein ausführliches Gesamtschaltbild
der Steuereinrichtung. Zunächst wird auf Fig. 7A Bezug genommen,
in der das Hubseilaufwicklungspotentiometer (HRIP) an
der Stelle 21 dargestellt ist, das mit der in Fig. 6 dargestellten
Hubseiltrommel 14 A gekuppelt ist, und das mit der Schleppseiltrommel 15 A der
Schleppseilanlage auf die in Fig. 6 gezeigte Weise gekuppelte
Schleppseilaufwicklungspotentiometer (DRIP) an der Stelle 22
gezeigt ist.
Diese Potentiometer liefern Analogausgangssignale, die
zu der Hubseilaufwickellänge beziehungsweise Schleppseilaufwickellänge
proportional sind. Die Steuereinrichtung 20
überwacht die Länge
der Hub- und der Schleppseilaufwicklung, und verlangsamt
der Modul die Hub- und Schleppseilantriebe wenn die
voreingestellten Werte überschritten werden, und leitet
eine Warnung an die Bedienungsperson ein. Bei Bedarf
stoppt sie die Hub- und Schleppseiltrommelantriebsmotoren. Zu
diesem Zweck erfüllen die Steuereinrichtung 20, die in den Fig. 7-7C gezeigt
ist, und die zusätzlichen Schaltungen, die ihr zugeordnet
und in den Fig. 8-11 dargestellt sind, die im folgenden angegebenen
Funktionen:
- 1. Sie vergleichen das Gesamtausmaß der Hubseilaufwickellänge plus der Schleppseilaufwickellänge mit einem voreingestellten Wert der zulässigen Seilaufwicklung, um eine elliptische Seilstraffungsgrenze oder -randwertkurve unter dem Ausleger festzulegen.
- 2. Sie differenzieren die zeitliche Änderung der Seilaufwickellänge, um einen dynamischen Seilstraffungssrandwert weiter weg von dem Ausleger zu schaffen, der durch die Seilaufwickelgeschwindigkeiten festgelegt wird.
- 3. Sie bilden eine Grenze für die Führungsgrößenspannungssignale der Hub- und Schleppseilhauptsteuerung der Bedienungsperson, die an den Hub- und Schleppseilspannungsregler unter statischen oder dynamischen Seilstraffungszuständen angelegt werden, um die Geschwindigkeit von beiden auf null zu verringern, wenn das Ausmaß der kombinierten Hub- und Schleppseilaufwickellänge zunimmt.
- 4. Sie betätigen Kontakte, um eine Bedienungsperson der Anlage zu alarmieren, wenn die statischen oder dynamischen Seilstraffungsrandwerte in einem vorgewählten Ausmaß überschritten werden.
- 5. Sie betätigen Kontakte, um sowohl die Hubseiltrommelantriebsmotor- als auch die Schleppseilantriebsmotorgeneratorerregung abzuschalten, damit beide Antriebe gestoppt werden, wenn entweder die statischen oder dynamischen Seilstraffungsrandwerte um ein größeres vorgewähltes Ausmaß als unter Ziffer 4 angegeben überschritten werden.
- 6. Sie betätigen Kontakte, um die Bedienungsperson zu alarmieren, wenn das Ausmaß der Hubseilaufwickellänge oder der Schleppseilaufwickellänge einen voreingestellten maximal zulässigen Wert erreicht.
- 7. Sie betätigen Kontakte, um die Hub- und Schleppseilantriebsmotorgeneratorerregung abzuschalten, damit beide Antriebsmotoren gestoppt werden, wenn das Ausmaß der Hubseilaufwickellänge oder der Schleppseilaufwickellänge einen voreingestellten kritischen Wert erreicht.
- 8. Sie bilden eine isolierte Leistungsverstärkerschnittstelle zwischen der Steuereinrichtung und älteren, mit Magnetverstärkern (Amplistat) ausgerüsteten Hub- und Schleppseilreglern, um dieselbe Art von Regel- und Begrenzungsaktion für die Führungsgröße zu gestatten, die beim Betreiben des älteren, mit Magnetverstärkern ausgerüsteten Hub- und Schleppseilreglers benutzt wird, wie die, die oben unter Ziffer 3 für Führungsgrößenspannungssignale beschrieben worden ist, welche an neuere Modelle von Spannungsausgangsreglern angelegt werden, in denen Operationsverstärkerschaltungen benutzt werden.
- 9. Sie bilden einen Funktionsgenerator, um eine speziell geformte Seilstraffungsrandwertgrenze festzusetzen, die bei denjenigen Schleppseilanlagen benutzt wird, deren Seilstraffungsgrenzen nicht elliptischer Art sind.
- 10. Sie klemmen das Ausgangsregelsignal, das aus dem Antiseilstraffungssteuermodul gewonnen wird, zwischen einem Maximalwert, wodurch ein Betrieb mit voller Drehzahl der Hub- und Schleppseilantriebe erzielt werden kann, und einem Minimalwert fest, der zum Stoppen der Hub- und Schleppseilbewegungsantriebe führt.
Gemäß Fig. 7A wird das Ausgangssignal des Hubseilaufwicklungspotentiometers
(HRIP) 21 an eine Eingangsklemme eines Operationsverstärkers
1-1 angelegt, an den außerdem ein Vorspannungspotential
von einem Hubseilaufwicklungsnullstellpotentiometer
HRIZ angelegt wird. Die Potentiometer HRIP und HRIZ
werden so eingestellt, daß das Potential, welches in einem
Testpunkt HRIP.T.P. erscheint, 0,0667 V für jeweils 0,30 m
an auf die Hubseiltrommel 14 A aufgewickelter Hubseillänge
beträgt. Der Operationsverstärker 1-1 ist ein herkömmlicher,
im Handel erhältlicher Operationsverstärker, in dessen
Rückkopplungskreis ein Hubseilaufwicklungsverstärkungseinstellpotentiometer
HRIG geschaltet ist, das dazu dient, die Verstärkung
des Verstärkers 1-1 auf einen derartigen Wert einzustellen,
daß an einem Testpunkt HRI an dem Ausgang des Verstärkers
1-1 eine Ausgangsspannung von 1 V für jeweils 4,57 m
an aufgewickelter Hubseillänge geliefert wird,
wobei 0 V einer Länge 0 von auf die Hubseiltrommel
aufgewickeltem Hubseil entspricht.
Das Schleppseilaufwicklungspotentiometer, das an der Stelle
22 gezeigt und außerdem mit DRIP bezeichnet ist, ist mit
einer Eingangsklemme eines zweiten Operationsverstärkers 1-2
verbunden, der im Aufbau dem Operationsverstärker 1-1 gleicht
und an dessen Eingang ebenfalls das Potential angelegt wird,
das an einem Schleppseilaufwicklungsnullstellpotentiometer
DRIZ erscheint. Der Rückkopplungskreis des Operationsverstärkers
1-2 enthält ein Schleppseilaufwicklungsverstärkungseinstellpotentiometer
DRIG zum Einstellen der Verstärkung des
Verstärkers derart, daß an einem Ausgangstestpunkt DRI ein
Potential erzeugt wird, das einen Wert von 1 V für jeweils
4,57 m an aufgewickeltem Schleppseil und von 0 V
für 0 Meter an auf die Schleppseiltrommel aufgewickeltem
Schleppseil hat. An dem Testpunkt DRIP auf der Eingangsseite
des Operationsverstärkers wird die Spannung von 0,0667 V pro
0,30 m für jeweils 0,30 m an auf die
Schleppseiltrommel aufgewickeltem Schleppseil erzeugt.
Wenn die Steuereinrichtung für die Verwendung in
einer Schleppseilanlage vorgesehen ist, deren Seilstraffungsrandwertkurve
elliptischer Natur ist, wird die HRI-Ausgangsspannung,
die an dem Testpunkt HRI erscheint, über einen Begrenzungswiderstand
direkt an einen Summiereingang eines Summierverstärkers
3-1 (33) angelegt, der in Fig. 7C dargestellt
ist. Diese direkte Verbindung ist durch die gestrichelte
Linie dargestellt, die den Testpunkt HRI über einen in Fig.
7B gezeigten Begrenzungswiderstand mit der Eingangsklemme 16
des in Fig. 7C gezeigten Operationsverstärkers 3-1 verbindet.
Das Schleppseilaufwicklungsausgangssignal, das an dem Testpunkt
DRI erscheint, wird ebenfalls über einen Begrenzungsverstärker,
der in Fig. 7B gezeigt ist, an die Eingangsklemme
16 des Operationsverstärkers 3-1 angelegt. Ein Vorspannungssignal
für die zulässige Seilaufwicklung, das aus dem Potentiometer
25 für die zulässige Seilaufwicklung gewonnen und
mit RIA bezeichnet und in Fig. 7B gezeigt ist, wird ebenfalls
über einen Begrenzungswiderstand an die Eingangsklemme 16 des
Operationsverstärkers 3-1 (33) angelegt, um zu den HRI- und
DRI-Eingangsspannungen addiert oder mit diesen verglichen zu
werden.
Zum Gewinnen von Seilgeschwindigkeitssignalen zur Verwendung
beim Festsetzen eines dynamischen Seilstraffungsrandwerts
unter Bedingungen, bei denen das Hubseil und/oder das
Schleppseil bewegt werden, werden sowohl das Hubseilaufwicklungslängensignal,
das an dem Testpunkt HRI erscheint, als
auch das Schleppseilaufwicklungslängensignal, das an dem Testpunkt
DRI erscheint, über geeignete Begrenzungswiderstände an
eine Eingangsklemme 16 eines Operationsverstärkers 2-1 angelegt.
Der Operationsverstärker 2-1 hat eine Differenzierschaltung,
die in seinem Rückkopplungskreis liegt, so daß
er als Differenzierschaltung arbeitet und an seinem Ausgang
46 ein Seilgeschwindigkeitssignal abgibt, das die gesamten
Hub- und Schleppseilgeschwindigkeiten repräsentiert, wie oben
dargelegt. Dieses Gesamtgeschwindigkeitssignal wird an eine
weitere Verstärkerstufe angelegt, die aus einem Operationsverstärker
2-2 besteht, mit dessen Ausgang ein Potentiometer
DTLG für die Verstärkung der dynamischen Seilstraffung verbunden
ist. Das dynamische Seilstraffungsausgangspotential,
das an dem Schleifer des Potentiometers DTLG und an einem
Testpunkt DTLO erscheint, wird über eine Trenndiode 47 an die
Summiereingangsklemme 16 des Summierverstärkers 33 angelegt.
Dieses dynamische Seilstraffungsausgangspotential hat normalerweise
positive Polarität für jede Gesamtbewegung des
Hub- und des Schleppseils in der Aufwickelrichtung. Der
Summierverstärker 33 ist ein herkömmlicher, im Handel erhältlicher
Operationsverstärker, in dessen Rückkopplungskreis
ein Potentiometer
TLAG geschaltet ist, das dazu dient, die Verstärkung des
Summierverstärkers 3-1 auf einen derartigen Wert einzustellen,
daß an einem Testpunkt TLAO ein Ausgangssignal von +1 V keine
begrenzende Regeleinwirkung auf den Betrieb der Schleppseilanlage
ergibt, während ein Ausgangspotential von -15 V eine
maximale Begrenzung ergibt. Dieses Ausgangsregelungspotential
wird dann über einen invertierenden Verstärker 3-2 an einen
Ausgangsverstärker 3-3 angelegt, dessen Ausgangssignal TLMO
zu einer Spannung von +15 V für maximale Begrenzung verlagert
wird und dessen Ausgangssignal auf ungefähr -1 V für maximale
Begrenzung abnimmt. Dieses Ausgangssignal wird wiederum über
Trenndioden 48 an den Hubseilführungsgrößengeber 43 des Hubseilbewegungsantriebsregelsystems
der Schleppseilanlage angelegt,
wobei ein Wert von +15 V eine maximale Hubseilgeschwindigkeitsführungsgröße
ergibt. Das Ausgangssignal TLMO wird
außerdem über Trenndioden 49 an den Schleppseilführungsgrößengeber
44 der Schleppseilanlage angelegt, wobei ein TLMO-Spannungswert
von +15 V eine maximale Schleppseilführungsgröße
ergibt.
Fig. 8 ist ein ausführliches Schaltbild der Seilstraffungsalarm-
und -auslöseschaltung und einer Hub- und Schleppseilgrenzwertalarm-
und -auslöseschaltung, die mit der in Fig. 7
gezeigten Seilstraffungssteuerschaltung verbunden ist. In der
oberen linken Ecke von Fig. 8 empfängt eine Klemme TLATC das
Seilstraffungssteuerschaltungsausgangssignal, das an dem Testpunkt
TLAO an dem Ausgang des Summierverstärkers 3-1 in Fig.
7 erscheint. Dieses Seilstraffungssteuerschaltungsausgangssignal
wird an eine Brückenschaltung angelegt, die aus Widerständen
51 und 52, welche mit einem Auslösegrenzwerteinstellpotentiometer
TLT in Reihe geschaltet sind, und aus
Widerständen 53 und 54 besteht, die mit einem Alarmgrenzwerteinstellpotentiometer
TLA in Reihe geschaltet sind. Die Verbindungspunkte der
Widerstände 51 und 52 bzw. der Widerstände
53 und 54 sind über Trenndioden mit einer Eingangsklemme
eines Ausgangsverstärkers 5-1 verbunden, der als herkömmliche
integrierte Schaltung ausgebildet ist. Das Ausgangssignal
des Verstärkers 5-1 betätigt die Spulen eines
Signalrelais CP, dessen Kontakte CPC dazu dienen, die Spule
eines Relais RTLA an eine Stromversorgungseinheit anzuschließen,
die eine Gleichspannung von 125 V liefert. Die
Ruhekontakte des Relais RTLA wiederum dienen zum Betätigen
einer Alarmeinrichtung auf der Steuertafel der Bedienungsperson.
Das Ausgangssignal des Verstärkers 5-1 betätigt außerdem
beim Überschreiten des durch das Potentiometer TLT festgesetzten
Grenzwertes die Wicklungen eines Signalrelais CP,
dessen Arbeitskontakte CPC dann die Spule des Relais RTLT an
die Gleichspannungsversorgungsklemmen anschließen. Die Betätigung
des Relais RTLT bewirkt ein Schließen des Arbeitskontakts
RTLT der Seilstraffungsgrenzwertauslöseschaltung,
die in der Stromversorgungseinheit der Hub- und Schleppseilbewegungsregelsysteme
enthalten ist.
Die Hub- und Schleppseilgrenzwertalarm- und -auslöseschaltung,
die in Fig. 8 gezeigt ist, enthält eine Hubseilaufwickelgrenzwertschaltung,
von der eine der Eingangsklemmen HDLC-1 mit
der entsprechenden HDLC-1-Klemme verbunden ist, die in der
Mitte oben in Fig. 7B gezeigt ist. An dieser Klemme HDLC-1
liegt das Hubseilaufwickellängssignal an, das an dem Testpunkt
HRI auftritt. Das Schleppseilaufwickellängesignal, das an dem
Testpunkt DRI in Fig. 7B erscheint, wird über den Klemmenpunkt
HDLC-2 angelegt, so daß das Hubseilaufwickel- und Schleppseilaufwickellängesignal
über Trenndioden an eine Widerstandsbrücke
angelegt werden, die aus Widerständen 55, 56, 57 und 58 besteht.
Die Widerstände 55 und 56 sind mit einem Potentiometer
HDLA zum Einstellen des Hub- und Schleppseillängenalarmgrenzwertes
in Reihe geschaltet. Die Widerstände 57 und 58 sind
mit einem Potentiometer HDLT zum Einstellen der Hub- und
Schleppseillängengrenzwertlösung in Reihe geschaltet. Der
Verbindungspunkt der Widerstände 55 und 56 und der Verbindungspunkt
der Widerstände 57 und 58 sind über Trenndioden mit
einem Eingang eines Ausgangsverstärkers 5-2 verbunden, der im
Aufbau dem oben beschriebenen Verstärker 5-1 gleicht. Der
Ausgang des Verstärkers 5-2 ist mit der Spule eines Signalrelais
CA verbunden, dessen Arbeitskontakte CAC beim Entregen
des Signalrelais CA dazu dienen, die Spulen eines Relais RHDLA
an den Gleichstromversorgungsklemmen zu öffnen. Die Entregung
der Spulen des Relais RHDLA bewirkt, daß der Arbeitskontakt
einer Hub- und Schleppseillängengrenzwertalarmeinrichtung geöffnet
wird, die auf der Steuertafel der Bedienungsperson
angeordnet ist. Falls das Ausgangssignal des Verstärkers 5-2
einen Alarmgrenzwert in einem vorbestimmten Ausmaß übersteigt,
werden die Spulen eines zweiten Signalrelais CT erregt, welches
seine Arbeitskontakte CTC schließen wird, um dadurch die
Spulen eines Relais RHDLT an die Gleichstromversorgung anzuschließen.
Das wiederum führt zum Öffnen der Ruhekontakte
RHDLT einer Hub- und Schleppseilgrenzwertauslöseschaltung, um
die Hub- und Schleppseilgeneratorfeldwicklungen zu entregen.
Es sei angemerkt, daß die Signalrelais CA und CT in der Hub-
und Schleppseilgrenzwertalarm- und -auslöseschaltung und die
Signalrelais CN und CP in der Seilstraffungsalarm- und
-auslöseschaltung bei Entregen kleine Leuchtdioden (LED) zum
Aufleuchten bringen, die ein Warnlicht aussenden, das anzeigt,
daß die Grenzwerte, die durch die Schaltungen
festgesetzt worden sind, überschritten worden sind.
Diese Leuchtdioden sind auch bei der vorbereitenden Einstellung
der Schaltungsanordnung von Nutzen, was im folgenden
noch näher beschrieben ist.
Es gibt, wie weiter oben mit Bezug auf Fig. 5 bereits beschrieben,
Schleppseilanlagen, die keine elliptische
Seilstraffungsrandwertgrenzwertkurve besitzen. Fig. 9
zeigt ein ausführliches Schaltbild eines geeigneten Funktionsgenerators,
der die Möglichkeit schafft, eine Seilstraffungsrandwertgrenzkurve
mit bis zu drei unterschiedlichen
Steigungen je nach Bedarf einzustellen, und der bei jeder
derartigen Anlage verwendbar ist. Die in Fig. 9 gezeigte
Schaltung ist so ausgelegt, daß sie ein Ausgangssignal PDRI
für eine verbotene Schleppseilaufwickellänge auf ein Hubseilaufwickellängeneingangssignal
HRI hin liefert. Wenn die
Schleppseilanlage eine Funktionsgeneratorschaltung
erfordert, weil es entweder notwendig oder anderweitig
erwünscht ist, eine Seilstraffungsrandwertgrenzkennlinie
nichtelliptischer Art bereitzustellen, dann wird, wie
am besten in Fig. 7B ersichtlich, an Stelle der direkten Verbindung
zwischen den Klemmenpunkten FGC-1 und FGC-2, die
durch die gestrichelte Leitung in Fig. 7B dargestellt
ist, eine Funktionsgeneratorschaltung der in Fig. 9 dargestellten
Art eingefügt.
Die in Fig. 9 gezeigte Funktionsgeneratorschaltung besteht
aus einer ersten Stufe mit einem Operationsverstärker 4-1,
der aus diskreten Bauelementen aufgebaut oder als integrierte
Schaltung ausgebildet ist und an dessen Eingangsklemme 16
über den Eingangsklemmenpunkt FGC-1 das Hubseilaufwickellängeneingangssignal
HRI anliegt. Das Eingangssignal HRI wird an die
Eingangsklemme 16 über eine Eingangsschaltung angelegt, die
aus einem Begrenzungswiderstand besteht, der zu einer Einstellschaltung
parallel geschaltet ist, die aus einem Funktionsgenerator-
Knickpunkt-Nr.1-Potentiometer FGB-1, dessen
Schleiferarm mit dem Schleiferarm eines Funktionsgenerator-
Steigung-Nr.2-Potentiometer FGS-2 verbunden ist, und aus einem
Begrenzungswiderstand und einer Diode an der Eingangsklemme
16 besteht. Darüber hinaus ist der Schleiferarm eines Funktionsgenerator-
Offset-Potentiometers FGOS über einen Begrenzungswiderstand
mit der Eingangsklemme 16 verbunden. Die Ausgangsklemme
46 des Operationsverstärkers 4-1 ist mit
der Eingangsklemme 16 über eine Rückkopplungsschaltung verbunden,
die aus einer Diode 61 und aus einer
Diode 62 und einem Funktionsgeneratorsteigungseinstellpotentiometer
FGS-1 in Reihe mit einer Diode 62 in einem
Zweig, der zu der Diode 61 parallel geschaltet ist, besteht.
Ein weiterer Zweig besteht aus einem Potentiometer FGB-2,
einer Diode 63 und einem Potentiometer FGS-3, die alle in
Reihe geschaltet sind, wobei diese Reihenschaltung zu der
Diode 61 und zu dem die Diode 62 und das Potentiometer FGS-1
enthaltenden Zweig parallel geschaltet ist. Das Ausgangssignal
der so aufgebauten Funktionsgeneratorschaltung wird über
einen Begrenzungswiderstand an den Eingang eines Ausgangsoperationsverstärkers
4-2 abgegeben, der an seinem Ausgang das
gewünschte Signal PDRI für die verbotene Schleppseilaufwickellänge
zur Verwendung in der Steuereinrichtung gemäß
Fig. 7 als modifiziertes Hubseilaufwickellängensignal HRI liefert.
Das Signal PDRI wird in die Steuereinrichtung gemäß Fig. 7 an
dem Anschlußpunkt FGC-2 (Fig. 7B) eingegeben.
Fig. 9A zeigt eine typische Betriebskennlinie für die in Fig.
9 gezeigte Funktionsgeneratorschaltung. In Fig. 9A ist das
Hubseilaufwickellängensignal HRI auf der Abszisse aufgetragen,
während das Signal PDRI für die verbotene Schleppseilaufwickellänge
auf der Ordinate aufgetragen ist. Bei dieser als Beispiel
gewählten Kennlinie ist angenommen, daß das Hubseil
eine typische maximale Länge von 114,30 m hat,
welcher Wert durch ein Potential von 25 V dargestellt wird.
Null Volt stellen eine Hubseilaufwickellänge von null auf der
Hubseiltrommel dar. Für die PDRI-Ordinate beträgt eine
typische maximale Schleppseilaufwickellänge 91,44 m,
was einer maximalen Spannung von 20 V entspricht,
wobei 0 V eine Schleppseilaufwickellänge von null darstellt.
Die Art und Weise, wie die verschiedenen Potentiometer
FGS 1, FGB 1, FGS 2, usw. eingestellt werden, um die Betriebskennlinie
von Fig. 9A zu liefern, ist im folgenden
noch ausführlicher beschrieben.
Gemäß der Darstellung in der oberen rechten Ecke von Fig. 7D
wird das Steuerungsregelausgangssignal RLMO, das an dem Ausgang
des Ausgangsverstärkers erzeugt wird, über eine Trenndiode
48 an den Hubseilführungsgrößengeber
und über eine Trenndiode 49 an den
Schleppseilführungsgrößengeber angelegt. Da der Hubseilführungsgrößengeber
und der Schleppseilführungsgrößengeber
im Aufbau und in der Betriebsweise gleich sind, wird der
Einfachheit halber nur der Hubseilführungsgrößengeber ausführlich
beschrieben. Gemäß Fig. 10 wird das Ausgangssignal
TLMO des Ausgangsverstärkers von Fig. 7D über die Trenndiode
48 an einen Summierpunkt 71 zusammen mit einem von der Bedienungsperson
eingestellten Schleppseilführungsgrößenpotential
angelegt, das von einem Potentiometer OHRP abgenommen
wird, welches durch die Bedienungsperson der Schleppseilanlage
manuell betätigt wird. Der Summierpunkt 71 verknüpft die
beiden Potentiale und liefert ein Steuerausgangsbezugspotential,
das über einen Begrenzungswiderstand als ein Eingangssignal
an einen zweiten Summierpunkt 72 angelegt wird. Der
zweite Summierpunkt 72 verknüpft dieses steuernde, verknüpfte,
von der Bedienungsperson eingestellte Hubseilbezugspotential
und das Seilstraffungsverstärkerausgangsbezugspotential mit
einem Stromrückführungssignal und einem Spannungsrückführungssignal
und liefert an seinem Ausgang ein Hubseilbewegungsantriebsreglersteuersignal.
Die Strom-/Spannungsrückführungssignale
werden den Generator/Motor-Antriebssystemen entnommen,
die den Betrieb der Hubseiltrommel steuern, wie mit Bezug auf
Fig. 6 erläutert, und das Ausgangssignal der Summierschaltung
72 wird an den Hubseilbewegungsantriebsregler 38 von Fig. 6
angelegt. Die Schleppseilbewegungsantriebsregelung erfolgt,
wie oben erwähnt, auf gleiche Weise.
Fig. 11 zeigt ein ausführliches Schaltbild einer anderen Ausführungsform
eines Führungsgrößengebers für die Verwendung
in Verbindung mit der Steuereinrichtung nach
der Erfindung. Der in Fig. 11 gezeigte Führungsgrößengeber
ist zur Verwendung mit älteren, mit Magnetverstärkern
ausgerüsteten Reglern vorgesehen, die in manchen älteren
Schleppseilanlagen benutzt werden. Diese Magnetverstärkerregler
werden einfach als Magnetverstärker bezeichnet und arbeiten
im allgemeinen in Abhängigkeit von Eingangsstromsteuersignalen.
Der Hauptzweck des Führungsgrößengebers von Fig. 11
besteht darin, die Form des aus dem Ausgangsverstärker von
Fig. 7D eingegebenen Ausgangssignals TLMO, das über die Klemme
HDAR als ein Spannungssteuersignal angelegt wird, in ein
entsprechendes Stromsteuersignal umzuwandeln. Für diesen
Zweck wird das eingegebene Regelsteuersignal TLMO an den Eingang
einer isolierten Leistungsverstärkerschaltung 81 angelegt,
bei der es sich um
eine herkömmliche, im Handel erhältliche integrierte Schaltung
handelt, welche aber einen Ausgangstransformator für
Trennzwecke enthält, der eine Ausgangssekundärwicklung 82 aufweist.
Das Ausgangssteuersignal, das an der Sekundärwicklung
82 erscheint, wird an eine zweite Stufe mit einem als integrierte
Schaltung ausgebildeten Leistungsverstärker 83 angelegt,
wobei die beiden Verstärkerstufen 81 und 83 so ausgelegt
sind, daß sie die Verstärkung 1 haben. Somit entspricht
das Ausgangssignal der zweiten Stufe mit dem isolierten
Leistungstransformator 83, das an dem Testpunkt TLHAO
erscheint, im Spannungswert dem eingegebenen Signal TLAO
des Summierverstärkers 33, wobei der Steuersignalwert von +14 V
keinen Begrenzungsvorgang in dem Hub- oder Schleppseilregler
hervorruft, während ein Eingangsspannungswert von -1 V eine
maximale Begrenzung ergibt. Dieses Leistungsverstärkersteuerungssignal
wird dann an den Führungsgrößengeber des
herkömmlichen Magnetverstärkerreglers angelegt, der das Potentiometer
HAR enthält, das eine Hubseil-Magnetverstärkerregler-
Eingangsführungsgröße an die Magnetverstärkerbezugswicklungen
FA und RA anlegt. Das eingegebene Seilstraffungssteuersignal
TLHAO wird von dem Hubseil-Magnetverstärkerführungsgrößensignal
subtrahiert, um dadurch den Regelbetrieb des
Magnetverstärkers zu steuern. Da der Schleppseilführungsgrößengeber
für den Schleppseil-Magnetverstärkerregler im Aufbau
und im Betrieb dem Hubseilführungsgrößengeber gleicht und mit
dem gleichen Eingangssignal von der Klemme HDAR versorgt wird,
ist der Einfachheit halber der Schleppseilführungsgrößengeber
für den Magnetverstärkerregler weder dargestellt noch beschrieben.
Nachdem der Aufbau der bevorzugten Ausführungsform der
Steuereinrichtung nach der Erfindung
mit Bezug auf die Fig. 7 bis 11 kurz beschrieben worden ist,
wird im folgenden die Anfangseinstellung und Ausrichtung der
Steuereinrichtung beschrieben, durch die sie funktionsfähig gemacht
wird. Zuvor müssen die gewünschten statischen und dynamischen
Seilstraffungsrandwertkurven unter dem Ausleger
für die Schleppseilanlage festgelegt werden, um
eine notwendige Hub- und Schleppseilreglerbezugsgrößenverringerung,
Alarm und Auslösung sowie die Hub- und Schleppseilbewegungsgrenzwerte
für den Alarm und die Auslösung zu
erhalten. Diese müssen z. B. durch den Maschinenhersteller
festgelegt werden. Nachdem diese
Information vorliegt, die Steuereinrichtung eingebaut ist und
sämtliche Verbindungen hergestellt sind, wird zuerst das Hubseilaufwickellängenpotentiometer
HRIP von Fig. 7A eingestellt.
Das geht folgendermaßen vor sich:
- 1.1 Betätige den Hubseilantrieb, um die Schleppschaufel in die gewünschte minimale Entfernung von der Seilscheibe an der Spitze des Auslegers zu bringen. Es sei als Beispiel angenommen, daß diese Entfernung 15,24 m beträgt. Beachte die Drehung des Hubseils an der Welle des Potentiometers HRIP, wenn das Seil aufgewickelt wird.
- 1.2 Löse die Kupplung und drehe die Potentiometerwelle in derselben Richtung, in der sie gedreht wurde, während das Seil aufgewickelt wurde. Drehe die Potentiometerwelle bis zur vollen Grenze ihrer Bewegungsbahn, die gewöhnlich durch zwei Anschläge angezeigt wird, welche gefühlt werden, und dann zurück zu dem ersten Anschlag, welcher die maximale Seilaufwickelposition des Potentiometers ist. Arretiere die Kupplung.
- 1.3 Bestimme das Ausmaß der Seilabwicklung, die zwischen der Schaufel und der Auslegerspitze verbleibt, und dividiere diese als Mehrfaches von 0,30 m gemessene Länge durch 4,57 m/V. Das Ergebnis ist die Voltzahl, um die die Spannung an dem Hubseilaufwickeltestpunkt HRI verringert werden muß durch Verstellen des Hubseilaufwickelnullpotentiometers HRIZ, nachdem das Hubseilaufwickelverstärkungspotentiometer HRIG auf 1 V/4,57 m in dem nächsten Schritt eingestellt worden ist. Für dieses Beispiel ist 15,24 m dividiert durch 4,57 m/V gleich 3,33 V.
- 1.4 Bestimme die Trommelumschlingungskonstante (d.h. den Umfang der Trommel in 0,30 m). Für dieses Beispiel wird ein Trommeldurchmesser von 3,05 m angenommen, der eine Trommelumschlingungskonstante von ungefährt 3,14 × 3,05 m=9,57 m ergibt. Deshalb stellen drei Umdrehungen der Trommel 28,71 m an Seil dar. Bringe eine Kreidemarkierung an der Trommel an, so daß es möglich ist, genau zu bestimmen, wann exakt drei Umdrehungen der Trommel im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn ausgeführt worden sind.
- 1.5 Führe der Steuereinrichtung Steuerstrom zu, um das Einstellen des Hubseilaufwickelverstärkungspotentiometers auf 1 V/4,57 m vorzubereiten. Das Einstellen des Verstärkungspotentiometers wird mehrere Iterationen der folgenden Prozedur erfordern: Verstelle das Hubseilaufwickelnullpotentiometer HRIP voll im Gegenuhrzeigersinn für die Ausgangsspannung oV. Mache eine erste Ablesung der Spannung an dem Hubseilaufwickeltestpunkt HRI. Drehe dann die Trommel für drei Umdrehungen, was einer Änderung des Seils vom dreifachen der Trommelumschlingungskonstante entspricht. (Bei diesem Beispiel stellen drei Umdrehungen 9,57 m dar). Mache dann eine zweite Ablesung der Spannung an dem Hubseilaufwickeltestpunkt HRI. Bei der Seilaufwickeldrehung wird die zweite Ablesung höher sein, während für die Seilabwickeldrehung die zweite Ablesung kleiner sein wird. (Bei diesem Beispiel ist die erforderliche Änderung in der Spannung 9,57 m/ 4,57 m/V=2,09 V. Verstelle das Verstärkungspotentiometer HRIG im Uhrzeigersinn, wenn die Differenz zu niedrig ist, oder im Gegenuhrzeigersinn, wenn die Differenz zu groß ist. Wiederhole diese Prozedur bis die Verstärkung korrekt eingestellt ist auf 1 V Änderung im Punkt HRI bei einer Änderung von 4,57 m der Seillänge auf der Trommel.
- 1.6 Zum Einstellen des Hubseilaufwicklung-null-Potentiometers
HRIZ vergleiche die im Schritt 1.3 berechnete
Zahl (in diesem Beispiel 3,33 V). Lies danach die Spannung
an dem Hubseilaufwicklungstestpunkt HRI ab. Subtrahiere
von dieser Zahl die in dem Schritt 1.2 berechnete
Zahl. Verstelle dann das Potentiometer HRIZ im Uhrzeigersinn,
bis die Spannung an dem Testpunkt HRI auf die
oben berechnete Zahl verringert ist. Die Hubseilaufwicklungsschaltungen
werden nun eingestellt, damit dieselbe
effektive Eichung erzielt wird, die erzielt werden
würde, wenn die Schleppschaufel bis zur Seilscheibe
an der Auslegerspitze angehoben und das Hubseilaufwicklungspotentiometer
HRIP in seine Endanschlagposition
für maximale Hubseilaufwicklung mechanisch verstellt
würde.
BEACHTE: Der Widerstand des HRIP-Potentiometers ist über ungefährt 340° mechanischer Drehung verteilt. Das Potentiometer ist typischerweise so übersetzt, daß es 0,8° Drehung pro 0,30 m Seil ausführt. Bei einer typischen aktiven Hubseillänge von 121,92 m wird sich das Potentiometer um 121,92 m × 0,8°/0,3 m=320° drehen. Da die volle elektrische Meßspanne über den gesamten 340° des Potentiometers 50 V beträgt, ist die Spannung für 121,92 m Seil=320°/340° × 50 V=47 V, gemessen an dem Hubseilaufwicklungspotentiometertestpunkt HRIP. Deshalb ist die erforderliche elektrische Spannung an dem Hubseilaufwicklungstestpunkt HRI= 121,92 m/4,57 m/V=26,7 V. Deswegen wird die Verstärkungseinstellung des Potentiometers HRIG für dieses Beispiel 26,7/47=0,57 V/V sein. Die Spannung an dem Hubseilaufwickeltestpunkt HRI wird, wenn sämtliche 121,92 m des Seils aufgewickelt sind, 26,7 V betragen. Bei den aufgewickelten 106,68 m Hubseil (wobei die Schleppschaufel 15,24 m unterhalb der Seilrolle an der Spitze des Auslegers angeordnet ist) beträgt die Spannung an dem Punkt HRI 23,3 V.
Der nächste Schritt besteht darin, das Schleppseilaufwicklungspotentiometer
DRIP einzustellen. In dem erläuterten Beispiel
wird das folgendermaßen erreicht:
- 2.1 Betätige den Schleppseilantrieb, um die Schleppschaufel in die gewünschte minimale Entfernung von den Leitrollen LR zu bringen. Für dieses Beispiel wird angenommen, daß diese Entfernung 15,24 m beträgt. Beachte die Drehung der Welle des Schleppseilaufwicklungspotentiometers DRIP, wenn das Seil aufgewickelt wird.
- 2.2 Löse die Kupplung und drehe die Potentiometerwelle in derselben Richtung, in der sie sich drehte, während das Seil aufgewickelt wurde. Drehe die Potentiometerwelle an ihre volle Bewegungsgrenze, die gewöhnlich durch zwei Anschläge angezeigt wird, welche gefühlt werden, und dann zurück zu dem ersten Anschlag, welches die maximale Seilaufwicklungsposition des Potentiometers ist. Arretiere die Kupplung.
- 2.3 Bestimme die Länge an abgewickeltem Seil zwischen der Schleppschaufel und den Leitrollen LR und dividiere diese Anzahl durch 0,30 und durch 4,57 m/V. Das Ergebnis ist die Voltzahl, um die die Spannung an dem Schleppseilaufwicklungstestpunkt DRI durch Verstellen des Schleppseilaufwicklung-null-Potentiometers DRIZ verringert werden muß, nachdem das Schleppseilaufwicklungsverstärkungspotentiometer DRIG auf 1 V/4,57 m in dem nächsten Schritt eingestellt worden ist. Für dieses Beispiel ist 15,24 m dividiert durch 4,57 m/V gleich 3,33 V.
- 2.4 Die Trommelumschlingungskonstante für die Schleppseiltrommel sollte gleich der sein, die für die Hubseiltrommel in dem Schritt 1.4 berechnet worden ist. Für dieses Beispiel wird angenommen, daß drei Umdrehungen der Trommel 28,71 m an Seil darstellen.
- 2.5 Führe der Steuereinrichtung Steuerstrom zu, um die Einstellung des Schleppseilaufwicklungsverstärkungspotentiometers auf 1 V/0,30 m vorzubereiten. Das Einstellen des Verstärkungspotentiometers wird mehrere Iterationen derselben Prozedur erfordern, wie sie im Schritt 1.5 angegeben ist. Stelle das Schleppseilaufwicklungsverstärkungspotentiometer DRIG auf 1 V Änderung an dem Punkt DRI für ein Änderung von 4,57 m an Seillänge auf der Trommel ein.
- 2.6 Zum Einstellen des Schleppseilaufwicklungs-null-Potentiometers DRIZ vergleiche die im Schritt 1.6 angegebene Prozedur. Die Schleppseilaufwicklungsschaltungen sind nun eingestellt, so daß sich dieselbe effektive Eichung ergibt, die erzielt würde, wenn die Schleppschaufel gegen die Leitrollen LR gezogen und das Schleppseilaufwicklungspotentiometer DRIP in seine Endstellung für maximale Schleppseilaufwicklung eingestellt worden wäre.
Beachte: Der Widerstand des Potentiometers DRIP ist über ungefähr
340° mechanischer Drehung verteilt. Das Potentiometer
ist typischerweise so durch ein Rädergetriebe gekuppelt, daß es um 0,8°
pro 0,30 m Seil gedreht wird. Bei einer typischen aktiven Schleppseillänge
von 91,44 m wird sich das Potentiometer
um 91,44 m × 0,8°/0,30 m=240°
drehen. Da die volle elektrische Meßspanne über den gesamten
340° des Potentiometers 50 V beträgt, ist die Spannungsmeßspanne
für 91,44 m Seil: 240°/340° × 50 V=35,3 V,
gemessen an dem Schleppseilaufwicklungspotentiometertestpunkt
DRIP. Daher ist die erforderliche elektrische Meßspanne an
dem Schleppseilaufwicklungstestpunkt DRI: 91,44 m/4,57 m/V=20 V.
Deshalb ist die Verstärkungseinstellung
des Potentiometers DRIG für dieses Beispiel
20/35,3=0,57 V/V. Die Spannung an dem Schleppseilaufwicklungstestpunkt
DRI wird, wenn sämtliche 91,44 m
Seil aufgewickelt sind, 20 V betragen. Bei 76,20 m
an aufgewickeltem Schleppseil (wobei die Schleppschaufel
15,24 m vor den Leitrollen LR angeordnet ist) beträgt die
Spannung an dem Punkt DRI 16,7 V.
Wenn die Steuereinrichtung in Verbindung mit
einer Schleppseilanlage benutzt wird, die elliptische
Seilstraffungsrandwertgrenzkurven unter dem Ausleger besitzt,
ist die Summe der maximalen zulässigen Hubseilaufwicklung
plus Schleppseilaufwicklung eine Konstante. Demgemäß kann
eine voreingestellte Vorspannung benutzt werden, um den Maximalwert
für die kombinierte Summe der Hubseilaufwicklung plus
Schleppseilaufwicklung festzusetzen, bevor die Steuereinrichtung
zu übernehmen beginnt und den Hub- und
Schleppseilreglerbezugssignalwert verringert, der durch
eine Bedienungsperson der Anlage festgesetzt wurde. Deshalb
verringern jeweils 0,30 m an Hubseilaufwicklung effektiv
die maximale zulässige Schleppseilaufwicklung um 0,30 m
für jede Position der Schleppschaufel unter dem Ausleger.
Bei einer Schleppseilanlage, die elliptische
Seilstraffungsrandwertgrenzkurven unter dem Ausleger hat, ist
die in Fig. 9 gezeigte Funktionsgeneratorschaltung nicht erforderlich,
und demgemäß wird der an dem Testpunkt HRI von
Fig. 7 erscheinende Schleppseilaufwicklungsspannungwert über
einen Begrenzungswiderstand direkt der Eingangsklemme 16 des
Summierverstärkers 3-1 (33) zugeführt.
Als nächstes ist es erforderlich, die
Hub- und Schleppseilaufwicklung, ausgedrückt in Mehrfachen von 0,30 m, in zwei Punkten unter dem
Ausleger auf der Seilstraffungsgrenze unter dem Ausleger zu
bestimmen. Der erste Punkt, der zu bestimmen ist, ist der
Punkt, wo die Seilstraffungsgrenze beginnen sollte, den maximalen
Bezugswert oder die maximale Führungsgröße, die den
Hub- und Schleppseilreglerschaltungen zugeführt wird, zu begrenzen.
Der zweite Punkt ist dort, wo die Seilstraffungsgrenze
den Bezugswert oder die Führungsgröße beider Regler auf
null verringern sollte, um dadurch ein weiteres Hub- und
Schleppseilaufwickeln effektiv zu stoppen. Als Beispiel sei
angenommen, daß unter dem Ausleger nahe dem Mittelpunkt 76,20 m
jeweils an Hubseilaufwicklung plus Schleppseilaufwicklung
einen Punkt auf der Seilstraffungsgrenze festlegen,
an dem die Seilstraffungsgrenze beginnen sollte, und daß 9,14 m
mehr an Gesamthubseilaufwicklung zur Erzeugung
eines Nullbezugssignals sowohl für den Hub- als auch für den
Schleppseilbewegungsregler führen sollte, um beide Antriebe
zu stoppen. Für dieses angenommene Beispiel würde die Spannung
an den Testpunkten HRI und DRI, wo der Seilstraffungsbegrenzungsvorgang
zu übernehmen beginnt, ungefähr +16,67 V
Gleichspannung an jedem der Testpunkte betragen. Wenn die
Spannung an einem Testpunkt um +2 V Gleichspannung auf einen
Wert von +18,67 V erhöht wird, so würden die Bezugssignale
oder Führungsgrößen sowohl an dem Hub- als auch an dem
Schleppseilbewegungsregler auf den Wert null verringert und
eine weitere Hub- oder Schleppbewegung in der Aufwickelrichtung
würde gestoppt.
Mit den oben angenommenen Werten der Spannungen,
bei denen die Antiseilstraffungssteuerung übernimmt
und anschließend das Bezugssignal oder die Führungsgröße auf
den Wert Null verringert, und unter Verwendung von gesonderten
Eingangstestpotentiometern sollten Eingangsspannungen an
die Testpunkte HRI und DRI angelegt werden, die Werte haben,
bei denen die Seilstraffungsgrenze zu übernehmen beginnt. Das
Potentiometer RIA für die zulässige Seilaufwicklung (auch
als Potentiometer 25 bezeichnet) sollte dann auf eine
Gleichspannung von 0 V am Ausgang des Seilstraffungssummierverstärkerausgangstestpunkts
TLAO eingestellt sein. Der Eingangsspannungstestpunkt
HRI sollte dann auf einen Wert erhöht
werden, bei dem die Seilstraffungsgrenzwertsteuerung
einen Wert hat, bei dem die Hub- und Schleppseilantriebe vollständig
gestoppt werden. An diesem Punkt sollte das Seilstraffungsverstärkerverstärkungspotentiometer
TLAG eingestellt
werden, damit es eine Gleichspannung von ungefähr -15 V an
dem Ausgangstestpunkt TLAO liefert. Das Ausgangssignal des
Ausgangsverstärkers TLMO beträgt +14 V, wenn der Begrenzungsvorgang
beginnt, und nimmt auf -1 V ab, wenn
der maximale Begrenzungsvorgang zum vollständigen Stoppen der
Hub- und Schleppseilantriebe führt.
Wenn die Steuereinrichtung teilweise eingestellt
worden ist, wie es oben beschrieben ist, dann sollte die dynamische
Seilstraffungsdifferenzierschaltung 30 eingestellt
werden. Die dynamische Seilstraffungsdifferenzierschaltung
30 summiert algebraisch das Hubseilaufwicklungssignal HRI
und das Schleppseilaufwicklungssignal DRI und bildet über
eine Differenzierschaltung ein dynamisches Seilstraffungssignal,
das der Geschwindigkeit der Gesamtseilaufwicklung
proportional ist. Bei zunehmender Gesamtseilaufwicklung
hat das Signal der Differenzierschaltung
dieselbe positive Polarität wie die statischen Hub- und
Schleppseilaufwicklungssignale und erzeugt dadurch eine dynamische
Seilstraffungsgrenze, die weiter weg von dem Ausleger
angeordnet ist als die anfänglich eingestellte statische
Seilstraffungsgrenze. Zum Einstellen der Verstärkung
der Differenzierschaltung sollte ein Testsignalgeneratorausgangssignal
an den Testpunkt HRI angelegt werden, wobei der
Testsignalgenerator so eingestellt wird, daß er eine linear
ansteigende Spannung von +1 V/s liefert, was einer Gesamtseilaufwicklungsgeschwindigkeit
von 4,57 m/s
äquivalent ist. Mit diesem Testsignal wird das dynamische
Seilstraffungsverstärkungspotentiometer DTLG eingestellt, damit
eine Gleichspannung von +5 V an dem Ausgangstestpunkt
DTLO für die dynamische Seilstraffungsgrenze erhalten wird.
Das ergibt eine dynamische Seilstraffungsgrenze von 22,86 m
Gesamtseilaufwicklung weiter weg von dem Ausleger
als die statische Seilstraffungsgrenze, wenn
die Gesamtseilaufwicklung mit einer Geschwindigkeit von
4,57 m/s zunimmt.
An diesem Punkt der Einstellungsprozedur ist es notwendig,
die Seilstraffungsalarm- und -auslösegrenzwerte festzusetzen.
Für diesen Zweck ist es notwendig, im voraus das Vielfache von
0,30 m an Hub- und Schleppseilaufwicklung zu bestimmen,
bei dem der Seilstraffungsalarm und die Auslösung erfolgen
sollten. Beispielsweise sei angenommen, daß die Seilstraffungsalarmeinstellung
mit der Einstellung für die Übernahme
an der Seilstraffungsgrenze übereinstimmen sollte und daß
die Seilstraffungsauslösungseinstellung bei 8,53 m an zusätzlicher
Gesamtseilaufwicklung auftreten sollte, was zusätzlichen
+1,9 V Gleichspannung an Seilaufwicklungssignal
äquivalent ist. Zum Erzielen dieser Einstellung sollte ein
Testsignal von +16,7 V Gleichspannung als Eingangssignal
an den Testpunkt DRI angelegt werden. Anschließend wird das
Seilstraffungsalarmpotentiometer TLA, das in Fig. 8 gezeigt
ist, so lange verstellt, bis die obere Leuchtdiode, die der Signalrelaisspule
CN zugeordnet ist, aufleuchtet, um anzuzeigen, daß
das Seilstraffungsalarmrelais RTLA abgefallen ist. Dadurch
wird der Alarm auf den Gesamtseilaufwicklungswert eingestellt,
bei dem die Seilstraffungsgrenze gerade zu übernehmen beginnt, und
die Hub- und Schleppseilführungsgröße in der Seilaufwickelrichtung
weiter begrenzt. Anschließend sollte ein gleiches
Signal mit einer Gleichspannung von +16,7 V an den Testpunkt
DRI angelegt werden, und die an den Testpunkt HRI angelegte
Spannung sollte auf +18,6 V Gleichspannung erhöht werden. Wenn
die beiden Eingangsspannungen so eingestellt sind, sollte das
Seilstraffungsauslösepotentiometer TLT verstellt werden, bis
die untere Leuchtdiode, welche dem Signalrelais CP zugeordnet
ist, gerade erlischt und dadurch anzeigt, daß das Seilstraffungsauslöserelais
TLT angezogen hat. Dadurch wird der Auslösewert
auf die gewünschte Differenzstrecke an Seilaufwicklung,
nachdem der Alarm ausgelöst worden ist, eingestellt.
Zum Einstellen der Hub- und Schleppseilgrenzwertalarm- und
-auslöseschaltung wird dann die an den Testpunkt HRI angelegte
Testeingangsspannung auf einen Wert erhöht (typischerweise
+26,7 V Gleichspannung=121,92 m an Hubseilaufwicklung),
der dem maximalen Ausmaß an Seilaufwicklung entspricht,
bei dem die Hubseilgrenzwertauslösung folgen soll.
Wenn dieser Eingangstestspannungswert an dem Testpunkt HRI
vorhanden ist, wird das Hubseilaufwicklungsgrenzpotentiometer
HRIL verstellt, um eine Spannung an dem Testpunkt HRIL
zu erzeugen, die der Schleppseilaufwicklungsspannung DRI entspricht,
bei der die Schleppseilgrenzwertauslösung erfolgen soll
(typischerweise +20 V Gleichspannung). Dadurch wird das Hubseilaufwicklungsgrenzwertsignal
skaliert, so daß es gleich
dem Schleppseilaufwicklungsgrenzwertsignal ist, damit eine
gemeinsame Alarm- und Auslöseschaltung benutzt werden kann.
Danach wird das Hub-/Schleppseilauslösepotentiometer
eingestellt, bis die obere Leuchtdiode, die dem Signalrelais
CA zugeordnet ist, gerade erlischt, um anzuzeigen, daß das
Hub-/Schleppseilgrenzwertauslöserelais RHDLT abgefallen ist.
Wenn der Auslösegrenzwert eingestellt ist, wird das Eingangssignal
an dem Testpunkt DRI verringert auf einen Wert von
+20 V Gleichspannung, ebenso das Eingangstestsignal an dem Testpunkt
HRI, so daß die Spannung an dem Testpunkt HRIL um ungefähr
15% auf einen Wert von beispielsweise +17 V Gleichspannung
verringert wird. Bei diesen Eingangstestspannungswerten
wird das Hub-/Schleppseilalarmpotentiometer HDLA verstellt,
bis die untere Leuchtdiode, die dem Signalrelais CA zugeordnet
ist, aufleuchtet, um anzuzeigen, daß das Hub-/Schleppseilalarmrelais
RHDLA gerade angezogen hat. Schließlich werden
dann bei einem verringerten Testeingangssignal von +17 V
Gleichspannung, das an dem Testpunkt DRI anliegt, dieselben
Schritte, die oben aufgeführt sind, wiederholt, und zwar mit
einem Eingangssignal an dem Testpunkt DRI von +20 V Gleichspannung
bzw. +17 V Gleichspannung. Die typischen Testpunktspannungswerte
und -einstellungen, die oben beschrieben sind,
führen zu einer Hub- und Schleppseiltrommelgrenzwertauslösung
bei +20 V Gleichspannung an dem Testpunkt HRIL,
was 121,92 m an Hubseilaufwicklung entspricht, und
+20 V Gleichspannung an dem Punkt DRI, was 91,44 m
an Schleppseilaufwicklung entspricht. Die Einstellungen werden
außerdem einen Alarm bei +17 V Gleichspannung an HRIL
verlangen, was 91,44 m an Hubseilaufwicklung
entspricht, und +17 V Gleichspannung an dem Testpunkt DRI,
was 77,72 m an Schleppseilaufwicklung entspricht.
Bei denjenigen Schleppseilanlagen, die einen Funktionsgenerator
für die verbotene Schleppseilaufwicklung in Abhängigkeit von der Hubseilaufwicklung
erfordern, wie er in Fig. 8 gezeigt ist, muß
der Anlagenhersteller oder der Besitzer der Anlage dem Einbauer
eine Seilstraffungsrandwertkennlinie für die Anlage
liefern, die beispielweise der in Fig. 9A dargestellten
gleichen kann. Bei einer solchen Anlage ist die Beziehung
zwischen der zulässigen Gesamthub- und -schleppseilaufwicklung
keine Konstante. Bei einer solchen Anlage muß die gewünschte
Seilstraffungsgrenze unter dem Ausleger festgesetzt werden,
und die Kennlinie für die verbotene Schleppseilaufwicklung
über der Hubseilaufwicklung muß bestimmt werden. Wenn diese
Information vorliegt, liefert eine Testspannungseingabe von
einem Signalgenerator oder einem Potentiometer Eingangsspannungen
an dem Testpunkt HRI. Die Prozedur zum Einstellen der
typischen Funktionsgeneratorkennlinie, die in Fig. 9A dargestellt
ist, ist in der folgenden Tabelle angegeben. Die Einstellungen
sind typische Zahlen, die nur zu Erläuterungszwecken
dienen und zu einer Funktionsgeneratorbetriebskennlinie
führen, welche der in Fig. 9A gezeigten gleicht. Vor
dem Beginn der in der unten angegebenen Tabelle aufgeführten
Prozeduren sollten das Funktionsgeneratoroffsetpotentiometer
FGOS und die Funktionsgeneratorsteigungspotentiometer FGS 1,
FGS 2 und FGS 3 alle in ihre volle Gegenuhrzeigersinnposition
gedreht werden. Die Funktionsgeneratorknickpunktpotentiometer
FGB 1 und FGB 2 sollten beide in ihre volle Uhrzeigersinnposition
gedreht werden. Die Schaltung ist dann für die Einstellung
gemäß der folgenden Tabelle bereit.
Nach dem Festsetzen der als Beispiel gewählten Spannungswerte
an den Testpunkten, die in der obigen Tabelle angegeben
sind, durch Einstellen der angegebenen Potentiometer sollte
das gesamte Funktionsgeneratorkennlinienausgangssignal erneut
überprüft werden, indem genug Spannungsablesungen in den
Testpunkten HRI und PDRI benutzt werden, um die Betriebskennlinie
des Funktionsgenerators aufzuzeichnen und zu bestätigen,
daß sie mit der gewünschten Kennlinie der verbotenen Schleppseilaufwicklung
über der Hubseilaufwicklung für die bewußte
Schleppseilanlage übereinstimmt.
Die Führungsgrößen- oder Bezugsschaltungseinstellung für den
Führungsgrößengeber oder die Bezugsschaltung in Fig. 10 erfolgt
automatisch durch Einstellen der Steuereinrichtung,
die mit Bezug auf die Einstellung der zulässigen
Seilaufwicklung und die Seilstraffungsverstärkerverstärkungseinstellung
oben beschrieben worden ist. Bei dem Führungsgrößengeber
oder der Bezugsschaltung in Fig. 11 ist es
jedoch notwendig, gewisse zusätzliche Einstellungen vorzunehmen,
indem ein oder zwei Widerstände nach Bedarf in Reihe zu
dem Hubseilmagnetverstärkerbezugsstellwiderstan 04501 00070 552 001000280000000200012000285910439000040 0002003131254 00004 04382d HAR in Fig. 11
und dem entsprechenden Schleppseilmagnetverstärkerbezugsstellwiderstand
DAR (der ebenfalls in demselben Modul vorgesehen,
aber in Fig. 11 nicht gezeigt ist) vorgesehen werden, um ein
Signal von +15 V Gleichspannung an den in Reihe geschalteten
Widerständen, dem Stellwiderstand und den Magnetverstärkerbezugswicklungen
von jedem der Hub- oder Schleppseilmagnetverstärkerreglerführungsgrößengeber
dann zu erreichen,
wenn die Hub- und Schleppseilhauptsteuerungen maximale
Generatorspannungen für das Hub- bzw. Schleppseilbewegungsmotorgeneratorbetriebssystem
verlangen. Es sei angemerkt, daß
der Widerstandswert in dem vorhandenen Stellwiderstand des
Magnetverstärkerreglerführungsgrößengebers um den Widerstandswert
verringert werden muß, der in dem Modul hinzugefügt
wird, um den korrekten Bezugswicklungsstrom für eine
maximale Generatorspannung in den Antriebsreglern wiederherzustellen.
Da die Spannungsverstärkung für die Trennschaltung
81 und den Leistungsverstärker 83 in der Schaltung von Fig.
11 "1" beträgt, kann genau die gleiche Einstellprozedur, wie
sie oben ausführlich beschrieben ist, für die Magnetverstärkerregler
sowie für die Spannungssteuerungsregler benutzt
werden, da das Verringern der Bezugsspannung bei jedem Typ
von Regler von einem Wert von +15 V Gleichspannung auf 0 V
effektiv die zugeordnete Antriebsreglergeneratorspannung von
einem Maximalwert auf einen Ausgangswert null verringert.
Vorstehende Beschreibung zeigt, daß die beschriebene Steuereinrichtung
die Hub- und Schleppseilaufwicklungslängen der Schleppseilanlage
überwachen und dann, wenn gewisse voreingestellte
Werte überschritten werden, die Hub- und Schleppseilantriebe
verlangsamen, die Bedienungsperson warnen und,
falls erforderlich, die Hub- und Schleppseilantriebe anhalten kann.
Um das zu erreichen, vergleicht das System die Gesamtlänge an
Hub- und Schleppseilaufwicklung mit einem voreingestellten
Wert an zulässiger Seilaufwicklung, um eine elliptische Seilstraffungsgrenze
unter dem Ausleger der Schleppseilanlage
festzusetzen. Die Steuereinrichtung differenziert außerdem die Änderungsgeschwindigkeit
der Gesamtseilaufwicklung, um eine dynamische
Seilstraffungsgrenze weiter weg von dem Ausleger
bereitzustellen, wenn das
Hub- und/oder Schleppseil aufgewickelt (gehoben
oder eingezogen) werden. Die Steuereinrichtung betätigt Kontakte, um
die Bedienungsperson zu alarmieren, wenn die statische oder
die dynamische Seilstraffungsgrenze, die durch die voreingestellten
Werte festgesetzt ist, um ein vorgewähltes Ausmaß
überschritten wird, und betätigt zusätzliche Kontakte, um die
Hub- und Schleppseilbewegungsantriebsgeneratorerregung abzuschalten
und sowohl den Hub- als auch den Schleppseilantrieb
zu stoppen, wenn die Randwerte oder Grenzen in einem größeren
vorgewählten Ausmaß überschritten werden. Als ein zusätzliches
Merkmal betätigt die Steuereinrichtung außerdem Kontakte zum
Alarmieren der Bedienungsperson der Anlage, wenn das Ausmaß
der Hubseilaufwicklung oder der Schleppseilaufwicklung einen
voreingestellten maximal zulässigen Wert erreicht, und betätigt
weitere Kontakte, um die Hub- und Schleppseilgeneratorerregung
abzuschalten und sowohl den Hub- als auch den
Schleppseilantrieb zu stoppen, falls das Ausmaß der Hubseilaufwicklung
oder der Schleppseilaufwicklung einen anderen vorgewählten
kritischen Wert erreicht. Insbesondere begrenzt
die Steuereinrichtung den Wert der Spannungsbezugssignale
oder -führungsgrößen, die von der Hub- und
Schleppseilhauptsteuerung der Bedienungsperson den Hub- und
Schleppseilbewegungsspannungsreglern zugeführt werden, unter
statischen oder dynamischen Seilstraffungsbedingungen,
um die Geschwindigkeit sowohl des Hub- als auch des Schleppseilantriebes
auf null zu verringern, wenn das Gesamtausmaß
an Seilaufwicklung zunimmt. Für diejenigen speziellen Schleppseilanlagen,
die speziell geformte Seilstraffungsgrenzwertkennlinien
haben, wird eine Funktionsgeneratorschaltung
eingesetzt, die eine speziell geformte Seilstraffungsgrenze
festsetzt und ein Ausgangssignal für die zulässige
Seilaufwicklung liefert, das bei den Regel- und Steuervorgängen
der Schleppseilanlage benutzt wird, wie oben beschrieben.
Claims (6)
1. Steuereinrichtung zum Vermeiden eines Seilstraffungszustands
bei einer Schleppseilanlage, die ein Hubseil
und ein Schleppseil aufweist, die zur Steuerung der
Positionierung und des Betriebs des Werkzeugs der Schleppseilanlage
über benutzergesteuerte entsprechende Hubseil-
und Schleppseil-Abwickel- und Aufwickeleinrichtungen
ab- oder aufwickelbar sind, mit einer Hubseilpositions-
Kodiereinrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Hubseilpositionssignals
und einer Schleppseilpositions-
Kodiereinrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Schleppseilpositionssignals,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Hubseilpositions- und die Schleppseilpositions-Kodiereinrichtungen
(21, 22) so ausgebildet sind, daß das
elektrische Hubseilpositionssignal während der gesamten
Betriebsdauer die Länge des durch die Hubseil-Abwickel-
und Aufwickeleinrichtung (14 A, 34) aufgewickelten oder
abgewickelten Hubseils (14) und das elektrische Schleppseilpositionssignal
während der gesamten Betriebsdauer
die Länge des durch die Schleppseil-Abwickel- und Aufwickeleinrichtung
(15 A, 35) abgewickelten oder aufgewickelten
Schleppseils (15) darstellen, daß eine Einrichtung
(25) zum separaten Erzeugen eines Vorspannungssignals
vorgesehen ist, das die unter Vermeidung eines
Seilstraffungszustands bei Hub- und Schleppseilgeschwindigkeiten
nahe null maximal zulässige Hub- und
Schleppseil-Aufwickellänge darstellt, und daß eine auf
die Ausgangssignale der Hubseilpositions- und der Schleppseilpositions-
Kodiereinrichtung (21, 22) und das Vorspannungssignal
ansprechende Summierschaltung (Σ 1) vorhanden
ist, die die Hubseil- und Schleppseilpositionssignale
mit dem Vorspannungssignal zusammenfaßt und ein Seilstraffungsschutz-
Steuersignal erzeugt, das zur Steuerung
des Betriebs der Hubseil- und Schleppseil-Abwickel- und
-Aufwickeleinrichtung (14 A, 34, 15 A, 35) für die Vermeidung
eines Seilstraffungszustands während des kontinuierlichen
Betriebs der Schleppseilanlage dient
und diese vor Erreichen des Seilstraffungszustands abschaltet.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch eine zweite Summierschaltung (Σ 2) zum algebraischen
Summieren des Hubseil- und des Schleppseilpositionssignals,
eine Differenzierschaltung (23), die auf das
Ausgangssignal der zweiten Summierschaltung (Σ 2) zum
Erzeugen eines Hubseil- und Schleppseil-Gesamtgeschwindigkeitssignals
anspricht, dessen Größe die Gesamtgeschwindigkeit
darstellt, mit der das Hubseil (14) und das
Schleppseil (15) abgewickelt oder aufgewickelt werden,
und dessen Polarität angibt, ob das Hubseil und das
Schleppseil ab- oder aufgewickelt werden, und eine Einrichtung
zum Zuführen des Ausgangssignals der Differenzierschaltung
(23) zu einem Eingang der ersten Summierschaltung
(Σ 1), die das Hubseil- und Schleppseil-Gesamtgeschwindigkeitssignal,
die Hubseil- und Schleppseilpositionssignale und das Vorspannungssignal für die
Erzeugung eines der Steuerung des Betriebs der Schleppseilanlage
dienenden, einen statischen und dynamischen Seilstraffungszustand
ausschließenden Steuersignals zusammenfaßt.
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet
durch mit der ersten Summierschaltung (Σ 1)
verbundene Klemmschaltungen (26) zum Begrenzen des
Steuersignals auf einen Wertebereich, der sich von einem
dem Maximalgeschwindigkeitsbetrieb der Schleppseilanlage
entsprechenden zulässigen ersten Wert bis zu einem
dem Abschalten der Schleppseilanlage entsprechenden
zulässigen zweiten Wert erstreckt.
4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Steuersignal der ersten Summmierschaltung (Σ 1) über einen
Regelverstärker (26), einen invertierenden Verstärker
und einen Ausgangsverstärker geführt ist.
5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
gekennzeichnet durch eine Warneinrichtung (50), die in
Abhängigkeit vom Steuersignal der ersten Summierschaltung
(Σ 1) die Bedienungsperson vor dem baldigen Erreichen
des zulässigen Ausmaßes an Hubseil- und/oder Schleppseilaufwicklung
warnt.
6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
gekennzeichnet durch eine Funktionsgeneratorschaltung
(28), die eine Übergangsfunktion zum gesonderten Festlegen
eines statischen Seilstraffungsgrenzzustands für eine
spezielle Schleppseilanlage mit nicht elliptischer statischer
Seilstraffungsbegrenzungskennlinie besitzt, und
die an ihrem Eingang das Hubseilpositionssignal empfängt
und daraus ein Ausgangssignal für die maximal zulässige
Schleppseilaufwicklung zur Vermeidung einer statischen
Seilstraffung gewinnt, das der ersten Summierschaltung
(Σ 1) als modifiziertes Hubseilpositionssignal zugeführt
wird.
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