DE4325946C2

DE4325946C2 - Damping and positioning device for active damping of the swaying of loads suspended on cranes

Info

Publication number: DE4325946C2
Application number: DE19934325946
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl I Kleinschnittger; Wolfgang Dipl Ing Bender
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1993-08-02
Filing date: 1993-08-02
Publication date: 1998-04-09
Anticipated expiration: 2013-08-03
Also published as: EP0638510A1; DE4325946A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Positionier- und Dämpfungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptan spruches.The invention relates to a positioning and Damping device according to the preamble of the main saying.

Eine gattungsbildende Einrichtung ist aus DE 37 27 329 A1 zu entnehmen. Aus der DE-AS 12 37 283 ist eine Vorrichtung zur Verhinderung von Schwingungsbewegungen eines Halterungsteiles für eine Last, das mittels Hubseilen an einem Kran aufgehängt ist, bekannt. Bei die ser Vorrichtung sind neben den Tragseilen von Seiltrommeln ablau fende Führungsseile vorgesehen. Die Seiltrommeln weisen Auf wickelfedern und Reibbremsen auf. Die Federn gewährleisten das Aufwickeln der Führungsseile beim Heben, die Reibbremsen erhöhen die Seilkraft im jeweils während eines Pendelvorganges länger werdenden Seil. Die Reibbremsen werden bei kürzer werdendem Seil durch Freiläufe wirkungslos gemacht. Durch die schräg angestell ten Seiltrommeln wird mit vier Seilen eine Dämpfung in beiden Pen delschwingungsebenen erreicht. Die Reibbremsen erlauben normalerweise keine Veränderung der Kraft im Führungsseil. Die Folge sind dann bleibende Pendelauslenkungen.A generic device can be found in DE 37 27 329 A1. From DE-AS 12 37 283 a device for preventing Vibration movements of a mounting part for a load, the is suspended from a crane by means of hoisting ropes. At the In addition to the carrying ropes of rope drums, this device is blue guiding ropes provided. The rope drums have coil springs and friction brakes. The springs ensure that Wind up the guide ropes when lifting, increase the friction brakes the rope force in each case longer during a pendulum process expectant rope. The friction brakes become shorter as the rope becomes shorter made ineffective by freewheels. Due to the slanted position The rope drums are dampened with four ropes in both pens del vibration levels reached. The friction brakes do not normally allow change of Force in the guide rope. The consequences are permanent Pendulum deflections.

Daneben ist aus der DE-OS 15 06 534 ein System mit schräg ver spannten zusätzlichen Führungsseilen bekannt. Dabei laufen je weils zwei Seile von Trommeln mit gemeinsamer Achse ab. Die Wellen dieser Trommeln sind über ein Differentialgetriebe und Freiläufe miteinander verbunden. Bei pendelnder Last wird mit Hilfe einer Bandbremse am Steg des Umlaufgetriebes die Pendelwirkung gedämpft. Der Steg wird genau dann aus der Ruhe gebracht, wenn die beiden anderen Wellen aufgrund der Pendelbewegung ungleiche Dreh zahlen aufweisen. Aufgrund der drehrichtungsabhängigen Einwegkupplungen kann in der Regel die Dämpfungskraft über die Bremse nur bei länger werdendem Führungsseil erzeugt werden. Während der Hubbewegungen ist die Pendeldämpfung also eingeschränkt.In addition, from DE-OS 15 06 534 a system with obliquely ver tensioned additional guide ropes known. Each run because two ropes from drums with a common axis. The waves these drums are via a differential and freewheels connected with each other. If the load is swinging, use a Band brake on the web of the epicyclic gearbox the pendulum effect subdued. The jetty is brought out of the way when the the other two shafts have an uneven rotation due to the pendulum motion have numbers. Due to the direction of rotation One-way clutches can usually have the damping force over the Brake can only be generated when the guide rope becomes longer. The oscillation damping is during the lifting movements limited.

Es sind weitere Vorrichtungen bekannt, die das Pendeln einer an einem Kran aufgehängten Last vermeiden. Bei diesen Vorrichtungen handelt es sich meistens um feste Seilverspannungen. Diese zeich nen sich vielfach durch einen erheblichen mechanischen Aufwand aus. Sie besitzen zudem meist die Eigenart, daß ein Teil der Seile bei Erreichen bestimmter Horizontalbeschleunigungen schlaff werden kann.There are other devices known to commute one Avoid hanging a crane. With these devices it is mostly about fixed rope tension. This drawing are often characterized by considerable mechanical effort. They also usually have the peculiarity that part of the ropes Reaching certain horizontal accelerations can be limp.

Dadurch ist die Dynamik beim Anfahren und Bremsen stark eingeschränkt. Gegenüber Windeinflüssen sind diese Seilverspan nungen grundsätzlich im Rahmen der durch die Elastizität der Seile vorgegebenen Grenzen resistent. Derartige, mit festen Seilver spannungen arbeitende Einrichtungen sind z. B. aus der DE-OS 19 25 849, der DE-PS 5 58 263 oder der DE-PS 29 17 588 bekannt.As a result, the dynamics when starting and braking are strong limited. These are against the influence of wind in principle within the scope of the elasticity of the ropes predetermined limits resistant. Such, with fixed Seilver Facilities working with tension are e.g. B. from DE-OS 19 25 849, DE-PS 5 58 263 or DE-PS 29 17 588 known.

Weitere mechanische Lösungen zur Dämpfung der Pendelbewegung einer an einem Kran aufgehängten Last sind z. B. aus der DE-AS 12 73 155 oder der DE-AS 11 184 053 und der DE-AS 12 07 578 bekannt. Die erstge nannte Schrift beschreibt die Möglichkeit der Pendelkompensation durch ein pendelwinkelabhängiges Ein- und Ausschalten eines Fahr antriebes. Durch das mit der Last pendelnde Tragseil werden Schal ter betätigt, die den Fahrmotor ein- bzw. ausschalten. Beim Anfahren wird dadurch bei zu hoher Auslenkung der zunächst zurückbleibenden Last der Motor kurzzeitig ausgeschaltet oder sein Antriebsmoment reduziert. Beim Bremsen bewirkt die vor schwingende Last ein erneutes Einschalten des Fahrmotors. Die DE-AS 11 84 053 beschreibt ein System, bei dem lediglich der maximale Pen delwinkel reduziert wird. In dem dort beschriebenen System wird durch ein fehlendes Lager im Hubwerk die Gewichtsbelastung durch die anhängende Last erfaßt. Der Feldweg wird umgeformt in eine Erhöhung der Andrückkraft einer Reibungskupplung am Fahrmotor, so daß bei geringen Lasten selbsttätig die Beschleunigung des Kranes herabgesetzt wird. Die letztgenannte Schrift, die DE-AS 12 07 578, beschreibt ein pendelwinkelabhängiges Ein- und Ausschalten von Antriebsmotoren. Beim Anfahren wird der Pendelausschlag mit Hilfe einer Pendelwinkelmeßeinrichtung erfaßt und der Fahrmotor in einem bestimmten Moment ausgeschaltet, während die Bremse weiter gelüftet bleibt. Befindet sich die Last bei ihrer anschließenden Schwingung in Fahrtrichtung genau lotrecht unter der Katze, wird der Fahrmotor wieder eingeschaltet. Dadurch soll während der Fahrt ein beruhigtes Pendeln entstehen.Further mechanical solutions for damping the pendulum movement a load suspended from a crane is e.g. B. from DE-AS 12 73 155 or DE-AS 11 184 053 and DE-AS 12 07 578 known. The first the named font describes the possibility of pendulum compensation by switching a drive on and off depending on the pendulum angle drive. Thanks to the suspension cable that swings with the load, scarves become ter actuated, which switch the drive motor on or off. At the This starts off if the deflection is too high remaining load the engine is temporarily switched off or its driving torque is reduced. When braking, it causes oscillating load a renewed switching on of the driving motor. The DE-AS 11 84 053 describes a system in which only the maximum pen delwinkel is reduced. In the system described there due to a missing bearing in the hoist the weight load the attached load is recorded. The dirt road is transformed into a Increasing the pressing force of a friction clutch on the traction motor, see above that the acceleration of the crane automatically at low loads is reduced. The latter document, DE-AS 12 07 578, describes a switching angle-dependent switching on and off of Drive motors. When moving off, the pendulum deflection with the help a pendulum angle measuring device detected and the drive motor in a certain moment off while the brake continues remains ventilated. The load is at its subsequent Vibration in the direction of travel is perpendicular under the cat the traction motor is switched on again. This is said to Ride a calm commute arise.

Die US 387 45 16 beschreibt ein System schräg angeordneter Tragseile. Der Schrägungswinkel ist durch die Verwendung eines Führungsrollenblocks variierbar. Der Blick ist vertikal verschiebbar und dadurch ist die Stabilisierung der Lastführung gegen Pendelungen erreicht. Zu diesem Zweck ist es möglich, den Führungsrollenblock in der untersten Stellung direkt mechanisch mit dem Lastaufnahmemittel zu verriegeln. Nur in dieser Stellung handelt es sich um eine Seilverspannung, die prinzipiell keine Pendelung mehr zuläßt. In allen anderen Stellungen des Führungsblocks laufen die Tragseile zwischen diesem und dem Lastaufnahmemittel parallel und sind damit in diesem Bereich der Hubhöhe nicht schwingungsgedämpft.US 387 45 16 describes a system arranged obliquely Suspension cables. The helix angle is through the use of a Guide roller block variable. The view is vertical slidable and thus the stabilization of the load management achieved against commuting. For this purpose it is possible to Guide roller block in the lowest position directly mechanically lock with the load handler. Only in this position it is a rope tension, which in principle none Commuting allows more. In all other positions of the Guide blocks run the suspension cables between this and the Load suspension devices in parallel and are therefore in this area of Lifting height not dampened by vibrations.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dämpfungs- und Positioniereinrichtung zur aktiven Dämpfung der Pendelung von an Kranen aufgehängten Lasten mit, mit Sensoren längenveränder lichen, Führungsseilen anzugeben, die mit einfachen Mitteln eine zügige Feinpositionierung der Last erlaubt.The object of the present invention is a damping and Positioning device for active damping of the oscillation from on Loads suspended with cranes, length-changing with sensors lichen, to specify guide ropes that a simple rapid fine positioning of the load allowed.

Diese Aufgabe ist durch die im Hauptanspruch angegebenen Merk male gelöst.This task is through the Merk specified in the main claim times solved.

Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbil dungen dar. The subclaims represent advantageous further developments representations.

Der Grundgedanke der Erfindung beruht darauf, daß bei Beschleunigungsvorgängen eines Krans das Pendeln der Last grundsätzlich zugelassen wird und durch zusätzlich am Kran bzw. der Katze angebrachte Führungsorgane gedämpft und die Last unabhängig von der genauen Position des Krans bzw. der Katze rela tiv zur Übergabeposition genau positioniert wird. Die Einrichtung weist mindestens zwei für jede Pendelschwingungsebene vorgesehe ne Führungsseile, die jeweils von einer Seiltrommel ablaufen und entweder am Kranhaken oder an einem angebauten Lastaufnahmemittel befestigt sind, auf. Die Führungsseiltrommeln befinden sich an einem am Kran bzw. an der Krankatze abgehängten Gestell. Sie sind permanent mit einer Zugkraft belastet, die stets gegen die Pende lung der Last wirkt und über ein Antriebsaggregat, dessen Ab triebskraft bzw. -moment unabhängig von der Führungsseiltrommel drehzahl ist, geregelt ist. Die Größe der maximalen Führungsseilkraft bzw. der die Führungsseile belastenden Zug kraft hängt von den geometrischen Verhältnissen am Kran ab, wie: Abstand der Krafterzeuger und Hubhöhe, dem Beschleunigungsver halten der Kranantriebe sowie der mechanischen Belastbarkeit der Katze und kann somit für jeden Kran individuell festgelegt werden. Die Einrichtung wirkt derart, daß an dem Antriebsaggregat, von dem sich die Last wegbewegt, die Zugkraft in genau definierter Weise vergrößert wird. Im einfachsten Fall wird während dieser Bewe gungsphase die maximale Zugkraft eingestellt. Verbesserungen werden durch die Berücksichtigung mehrerer Bewegungsgrößen wie Pendelwinkel, Pendelgeschwindigkeit und -beschleunigung sowie durch einen ruckminimierten Kraftverlauf erreichte. Durch die Erhöhung der Zugkraft in einem der beiden zu einer Schwingungsebe ne gehörenden Führungsseile wird eine Kraft auf die pendelnde Last über die Führungsseile übertragen, die der Pendelung entgegen wirkt und diese dadurch dämpft. Die Größe der Zugkraft hat neben der momentanen Seillänge der Tragseile und dem horizontalen Ab stand der Antriebsaggregate auf dem Podest unter der Katze einen entscheidenden Einfluß auf die Größe der Dämpfung. Bei einer großen Führungsseilkraft tritt ein geringerer maximaler Pendel winkel als bei einer kleinen Führungsseilkraft auf. Dementspre chend gibt es nach einer Kran- bzw. Katzbeschleunigung bei einer hohen Zugkraft in den Führungsseilen weniger Pendelausschläge bis zur vollständigen Pendelberuhigung als bei einer kleinen Führungsseilkraft.The basic idea of the invention is based on the fact that at A crane accelerating the pendulum of the load is generally permitted and by additionally on the crane or the control organs attached to the cat are dampened and the load regardless of the exact position of the crane or the cat rela is positioned exactly to the transfer position. The facility has at least two for each pendulum vibration level ne guide ropes, each of which runs from a rope drum and either on the crane hook or on an attached load handler are attached to. The guide rope drums are on a frame suspended from the crane or crane trolley. they are permanently loaded with a tractive force that always counteracts the donation the load acts and via a drive unit, the Ab driving force or torque independent of the guide rope drum speed is regulated. The size of the maximum Guide rope force or the train loading the guide rope force depends on the geometric conditions on the crane, such as: Distance between the force generators and lifting height, the acceleration ver keep the crane drives and the mechanical strength of the Cat and can therefore be set individually for each crane. The device acts in such a way that on the drive unit from which the load moves away, the tractive force in a precisely defined manner is enlarged. In the simplest case, during this movement phase the maximum tractive force is set. Improvements are taken into account by considering several movement variables such as Pendulum angle, pendulum speed and acceleration as well achieved by a jerk-minimized force curve. Through the Increasing the traction in one of the two to a vibration level A guide rope belonging to it becomes a force on the oscillating load transmitted over the guide ropes, which oppose the commuting works and dampens it. The size of the traction has next to the current rope length of the suspension ropes and the horizontal ab the drive units stood on the pedestal under the cat decisive influence on the size of the damping. At a large guide rope force occurs a lower maximum pendulum angle than with a small guide rope force. Dementia There is accordingly after a crane or trolley acceleration at one high traction in the guide ropes less pendulum swings up for complete pendulum calming than with a small one Lead rope.

Für jede der beiden Pendelschwingungsebenen (Katz- und Brückenfahrtrichtung) sind mindestens zwei Führungsseile notwen dig. Selbst geringe Toleranzabweichungen bei der Befestigung der Führungsseile, aber auch exzentrische Lasten würden Drehschwin gungen der Last hervorrufen. Es ist von besonderem Vorteil, wenn in einer der beiden Pendelschwingungsebenen insgesamt vier Führungsseile vom Podest unter der Katze zum Lastaufnahmemittel laufen. Dadurch wird wirksam eine Drehung der Last aufgrund der oben erwähnten Kräfte verhindert. Außerdem kann das Reaktionsmo ment eines in der Traverse angeordneten Drehwerks durch unter schiedliche Kräfte in den Führungsseilen einer gemeinsamen Seiltrommel abgestützt werden. Bei erhöhten Anforderungen an die Drehlagenstabilisierung kann für die andere Pendelschwingungs ebene ebenfalls ein zweisträngiger Seiltrieb mit insgesamt vier auf zwei Trommeln aufliegenden Seilen verwendet werden. Dies ent spricht bei gleichen Steuerkräften einer Verdoppelung des zulässigen äußeren Drehmomentes. Ein besonderer Vorteil der Er findung liegt hierbei darin, daß diese optimal angepaßte Einstel lung sowohl zur Verhinderung der Drehung der Last als auch zur Dämpfung der Schwingung der Last bzw. zur Feinpositionierung der Last gegenüber einer Übergabeposition auch während des Betriebes des Kranes erfolgen kann. Die Vorgaben müssen also nicht zu Beginn der Bewegung erfolgen, sie können bedarfsgerecht während des Be triebes des Kranes eingestellt werden. Zum Beispiel wird bei den Drehvorgängen während der eigentlichen Drehung nur die minimale Steuerkraft in den beiden doppelsträngigen Führungsseiltrieben erhöht. Da Drehvorgänge oft in die Hubzeit bzw. in die Zeit der konstanten Fahrtgeschwindigkeit gelegt werden können, kann eine Verschlechterung der Pendeldämpfung dadurch vermieden werden. Grundsätzlich bleibt stets eine minimale Zugkraft eingestellt, so daß bei der Aufwärtsbewegung des Kranhubwerkes Schlaffseil in den Führungsseilen verhindert wird, die Führungsseile also aufge wickelt werden.For each of the two pendulum vibration levels (cat and At least two guide ropes are required dig. Even slight tolerance deviations when attaching the Guide ropes, but also eccentric loads, would turn cause the load. It is particularly beneficial if a total of four in one of the two pendulum vibration levels Guide ropes from the platform under the cat to the load handler to run. This effectively turns the load due to the forces mentioned above prevented. In addition, the reaction mo ment of a slewing gear arranged in the traverse through below different forces in the ropes of a common Rope drum are supported. With increased demands on the Rotation stabilization can be used for the other pendulum vibration also a two-strand rope drive with a total of four cables lying on two drums can be used. This ent speaks with the same taxpayers a doubling of the permissible external torque. A particular advantage of the Er The invention lies in the fact that this optimally adjusted setting both for preventing the rotation of the load and for Damping the vibration of the load or for fine positioning of the Load compared to a transfer position even during operation of the crane can be done. So the requirements do not have to start of the movement, they can be adjusted as needed during loading drive of the crane can be adjusted. For example, the Turning operations during the actual rotation only the minimum Control power in the two double-stranded guide rope drives elevated. Since turning operations often take place in the stroke time or in the time of constant speed can be set, a Deterioration of the pendulum damping can thereby be avoided. Basically, a minimum pulling force always remains, so that slack rope in the upward movement of the crane hoist Guide ropes is prevented, so the guide ropes open be wrapped.

In jeder der Führungsseiltrommeln ist zur Messung der Länge des Führungsseils z. B. ein Drehwinkelgeber angebracht. Durch den Ver gleich der Drehwinkel zweier Trommeln, deren Führungsseile in einer Schwingungsebene liegen, läßt sich der Pendelwinkel der Last relativ zur Vertikalen erfassen. Sind diese Drehwinkel kon stant gleich, so hängt die Last ohne Pendelung unter dem Hubwerk. Dies gilt unabhängig davon, ob das Hubwerk in Ruhestellung oder eingeschaltet ist. Mit Hilfe beider Seillängen kann auch die mo mentane Hubhöhe berechnet werden. Sind die Drehwinkel der Führungsseiltrommeln einer Schwingungsebene ungleich, so liegt eine Pendelauslenkung vor und die Zugkraft in den Führungsseilen wird geeignet eingestellt.In each of the guide rope drums is used to measure the length of the Guide rope z. B. attached a rotary encoder. By ver equal to the angle of rotation of two drums, the guide cables in lie at a vibration level, the pendulum angle of Detect the load relative to the vertical. Are these angles of rotation con the same, the load hangs underneath the hoist without swinging. This applies regardless of whether the hoist is at rest or is switched on. With the help of both rope lengths, the mo mental lifting height can be calculated. Are the angles of rotation of the Guide rope drums unequal to a vibration level, so lies a pendulum deflection before and the traction in the guide ropes is set appropriately.

Zur Steuerung der Zugkraft ist es möglich, diese auf einen berechenbaren Wert einzustellen und sie während einer Halbschwingung konstant zu halten. Auf diese Art und Weise bleibt die Last genau lotrecht unter der Katze stehen, wenn beim Errei chen dieser Stellung die Zugkraft sofort auf den Minimalwert redu ziert wird, der im anderen Führungsseil eingestellt ist. Die Berechnung der für diese Steuerungsart notwendigen Zugkräfte in den Führungsseilen erfolgt stets mit den momentanen Werten für die die Schwingung beeinflussenden Parameter. Diese Parameter sind im wesentlichen die Länge der Tragseile, der Pendelwinkel zu Beginn der Halbschwingung und der Verspannwinkel der Führungsseile. In diesem Fall ist es notwendig, daß die tatsächliche Zugkraft sehr genau mit dem errechneten Sollwert übereinstimmt.It is possible to control the tractive force to a predictable value and set it during a Keep half-vibration constant. That way stays the load should stand exactly vertically under the cat when it is pulled In this position, the tractive force is immediately reduced to the minimum value is adorned, which is set in the other guide rope. The Calculation of the tensile forces required for this type of control in the guide ropes are always made with the current values for the parameters influencing the vibration. These parameters are in the essentially the length of the suspension cables, the pendulum angle at the beginning the half-vibration and the bracing angle of the guide ropes. In In this case it is necessary that the actual pulling force is very high exactly matches the calculated setpoint.

Es ist vorteilhaft, wenn auf die hohe Genauig keit bei der Einstellung der Führungsseilkraft verzichtet wird. Dabei können außerdem zur Ruckminimierung relativ langsame Führungsseilkraftänderungen eingesetzt werden und, in Abhängigkeit von Pendelwinkel und Pendelgeschwindigkeit, die Seilkraft bis zum Erreichen der Sollposition der Last kontinuier lich nachgeregelt werden. Ungenauigkeiten in der Seilkraftein stellung werden durch die Regelung selbst ausgeglichen und führen grundsätzlich nicht zu einer Restpendelung oder merkbarer Verlängerung der Dämpfungszeit.It is advantageous if the accuracy is high speed is waived when adjusting the guide rope force. It can also be relatively slow to minimize jerk Lead rope changes are used and, in Dependency on pendulum angle and pendulum speed Rope force continuously until the target position of the load is reached be adjusted. Inaccuracies in the rope force positions are compensated and managed by the regulation itself basically not to a residual swing or noticeable Extension of the damping time.

Von besonderem Vorteil ist, daß die Einrichtung außer zur Pendeldämpfung auch zur Feinpositionierung des Lastauf nahmemittels relativ zu einer raumfesten Übergabeposition, wie z. B. einer Maschine oder einem Übergabeplatz genutzt werden kann. Im Bereich des Zielortes wird die Steuerung der Führungsseilkräfte in Abhängigkeit von der Wegdifferenz zwischen der Soll- und Istposition des Lastaufnahmenmittels durchgeführt. Die Erfassung der Wegdifferenz erfolgt beispielsweise durch einen Geber am Lastaufnahmemittel, einen Geber am Übergabeplatz oder durch eine Bildsensorik. Der Abweichung vom Sollwert entsprechend werden dann die betreffenden Führungsseile so verkürzt bzw. verlängert, daß die Istposition dem Sollwert so nahe kommt, wie es die Auflösung der eingesetzten Meßsysteme (Weg- bzw. Drehgeber) erlauben. Die Katz- bzw. Brückenantriebe des Kranes werden daher zur Feinpositionierung nicht benutzt. Die Last hängt nach einem solchen Vorgang der absoluten Feinpositionierung nicht mehr ver tikal unter der Krankatze. Durch die unterschiedlichen Kräfte der aktivierten Führungsseile wird die Last im stabilen Gleichgewicht gehalten. Im Bereich des Zielortes wird die Steuerung durch ein durch einen Geber am Lastaufnahmemittel, einen Geber am Übergabeplatz oder durch eine Bildsensorik erzeugtes Signal über die Wegdifferenz zwischen Lastaufnahmemittel-Istposition und Lastaufnahme mittel-Sollposition durchgeführt.It is particularly advantageous that the facility in addition to the pendulum damping also for fine positioning of the load means relative to a fixed transfer position, such as e.g. B. a machine or a transfer point can be used. The control of the Guide rope forces depending on the path difference between the target and actual position of the load handling device. The path difference is recorded, for example, by a Encoder at the load handler, an encoder at the transfer point or through an image sensor system. Corresponding to the deviation from the target value the relevant guide ropes are then shortened or extended that the actual position comes as close to the setpoint as it does the resolution of the measuring systems used (displacement or rotary encoder) allow. The trolley or bridge drives of the crane are therefore not used for fine positioning. The load depends on you such process of absolute fine positioning no longer ver tical under the crane cat. Because of the different forces The activated guide ropes will keep the load stable Kept balance. In the area of the destination, the Control by a sensor on the load suspension device, an encoder at the transfer point or through an image sensor system generated signal about the path difference between Actual load suspension device position and load suspension middle target position carried out.

Um hohe Positioniergenauigkeit einerseits und hohe Dämpfung an dererseits zu erreichen, sollte der Abstand zwischen den An triebsaggregaten für die Führungsseile groß sein. Dadurch können bei kleinen Steuerkräften kurze Dämpfungszeiten und eine hohe Po sitioniergenauigkeit erreicht werden. Es ist vorgesehen, daß, falls der Platz direkt unter der Krankatze nicht ausreicht, das Traggestell mit den Führungsseiltrommeln unterhalb der Brückenträger anzuordnen. Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Abstand der beiden Führungsseiltrommeln zueinander einstellbar ist. Somit ist es dann möglich, eine Anfahrmaßreduzierung zu ver meiden. Die Pendeldämpfung wird durch das einseitige Einfahren des Verstellrahmens nicht negativ beeinflußt, da bei der Anfahrt an einen Hallenrand vorwiegend das in Fahrtrichtung hinten lie gende Führungsseil zur Dämpfung benötigt wird und dessen Seil trommel sich in hinterster Stellung befindet.For high positioning accuracy on the one hand and high damping on the other hand, the distance between the An drive units for the guide ropes are large. This allows with small control forces, short damping times and a high bottom positioning accuracy can be achieved. It is provided that, if there is not enough space directly under the crane trolley, that Support frame with the guide rope drums below the To arrange bridge girders. It is particularly advantageous if the The distance between the two guide rope drums can be adjusted is. It is then possible to reduce the starting dimension avoid. The pendulum damping is achieved by the one-sided retraction of the adjustment frame is not adversely affected as it is approached on the edge of a hall, which was mainly in the direction of travel guiding rope is required for damping and its rope drum is in the rearmost position.

Die Führungsseiltrommeln der anderen Schwingungsebene können ebenfalls auf Verstellrahmen angeordnet werden, um auch deren Verspannwinkel den Erfordernissen anpassen zu können.The guide rope drums of the other vibration level can can also be arranged on adjustment frames to also their Bracket angle to be able to adapt to the requirements.

Eine weitere Konzeptvariante liegt darin, die zur Pendeldämpfung erforderlichen Horizontalkräfte nicht durch zusätzliche Führungsseile zu erzeugen, sondern auf der Höhe des untergebauten Podestes die Tragseile des Hubwerks direkt auszu lenken. Dies kann durch Linearantriebe beliebiger Bauart erfol gen. Die Kraftübertragung kann z. B. mittels Rollen erfolgen, um die Vertikalbewegungen des Seiltriebs bei eingeschaltetem Hub werk von der horizontalen Krafteinleitung zur Pendeldämpfung zu entkoppeln.Another concept variant is that of Pendulum damping does not require horizontal forces to generate additional guide ropes, but at the height of the underneath the pedestals to remove the lifting ropes directly to steer. This can be done with linear drives of any type gen. The power transmission can, for. B. done by rollers to the vertical movements of the cable drive when the stroke is switched on from horizontal force transmission to pendulum damping decouple.

Die Erzeugung der Horizontalkraft geschieht dabei über zwei um 90° versetzte Rollenpaare, die auf Linearführungen gelagert sind und mittels beliebiger Krafterzeuger horizontal bewegt werden können.The generation of the horizontal force occurs over two at 90 ° offset pairs of rollers, which are mounted on linear guides and can be moved horizontally using any force generator can.

Der horizontale Abstand zwischen jeweils zwei Rollen entspricht dem Durchmesser des Tragseils, so daß dem Verschiebeweg der Rollen ein gleichgroßer Verschiebeweg des Tragseils entspricht.The horizontal distance between two roles corresponds the diameter of the suspension cable, so that the displacement of the rollers an equally large displacement path of the suspension cable corresponds.

Die Beaufschlagung des Tragseils mit einer Horizontalkraft er folgt nach den gleichen Gesetzmäßigkeiten wie die Einstellung der Zugkräfte in den schrägen Führungsseilen der weiter oben be schriebenen Einrichtung. Dementsprechend wird die Horizontal kraft stets so eingestellt, daß ihre Wirkrichtung gegen die Richtung der Pendelwinkelgeschwindigkeit gerichtet ist. Applying a horizontal force to the suspension cable follows the same laws as the hiring of Tensile forces in the sloping guide cables of the be above written facility. Accordingly, the horizontal force always set so that their direction of action against the Direction of the pendulum angular velocity is directed.

Der Aufbau des Pendelwinkels aus der Ruhelage heraus entspricht einer Bewegung der entsprechenden Verschiebeplatte, deren An trieb sodann eine Kraft aufbaut, die dieser Verschiebung entge genwirkt.The structure of the pendulum angle from the rest position corresponds a movement of the corresponding slide plate, the An then drove a force that counteracts this shift acted.

Die direkte Erfassung des Pendelwinkels ist nicht erforderlich, da die Verschiebeplatten, die die Rollenanordnung tragen, mit einer Meßeinrichtung für den linearen Verschiebeweg ausgerüstet werden.The direct detection of the pendulum angle is not necessary since the sliding plates that carry the roller assembly with equipped with a measuring device for the linear displacement will.

Im Unterschied zur Schrägseilanordnung sind bei dieser Variante keine konstruktiven Änderungen bzw. Ergänzungen am Lastaufnahme mittel bzw. an einer Traverse notwendig.In contrast to the stay cable arrangement are with this variant no design changes or additions to the load suspension medium or on a traverse necessary.

Genauso wie bei der Einrichtung mit schrägen Führungsseilen kann auch bei der Variante der Tragseilverschiebung beim Still stand der Fahrantriebe des Krans eine Positionskorrektur als Feinpositionierung durchgeführt werden. Es entsteht dabei eine bleibende Tragseilverschiebung bzw. eine statische Horizontal kraft, die das Tragseil in einer festen Horizontalauslenkung hält.Just like when installing with sloping guide ropes can also be used in the variant of the suspension cable displacement during breastfeeding the travel drives of the crane received a position correction as Fine positioning can be carried out. This creates one permanent suspension cable displacement or a static horizontal force that the suspension cable in a fixed horizontal deflection holds.

Während der Fahrt gilt es, den Pendelwinkel Null zu erzeugen. Dies geschieht durch die Horizontalkräfte, bis keine Veränderung der Rollenposition mehr erfolgt und gleichzeitig die Horizontal kraft verschwindet. Die Positionskorrektur erfolgt derart, daß die jeweilige Position der Verschiebeplatte genau um die Größe des zugehörigen anfänglichen Positionsfehlers verschoben wird und sich die Horizontalkraft nach Abschluß des Feinpositionierens nicht mehr ändert. When driving, it is important to generate the pendulum angle zero. This happens through the horizontal forces until no change the role position more and the horizontal at the same time power disappears. The position correction is carried out in such a way that the respective position of the sliding plate exactly by the size of the associated initial position error is shifted and the horizontal force after the fine positioning is completed no longer changes.

In einer der beiden Schwingungsebenen ist die Endposition der Rollen fest vorgegeben durch die Konstruktionsmaße des Hubwerks und der Katze. Dabei ergibt sich nur ein geringer Stellweg.The end position is in one of the two vibration levels Rollers predetermined by the construction dimensions of the hoist and the cat. There is only a small travel distance.

In der anderen Ebene bewirkt die Seilwanderung auf der Hubtrom mel eine Veränderung der Verschiebeplattenposition. Der Stellweg muß dementsprechend größer sein.In the other level, the rope hike on the lifting current change the position of the sliding plate. The travel path must be larger accordingly.

Aus der Kenntnis der stationären, nach der Positionskorrektur wirkenden horizontalen Haltekraft und dem Verschiebeweg während des Korrekturvorgangs kann direkt die Größe der anhängenden Last berechnet werden.From the knowledge of the stationary, after the position correction acting horizontal holding force and the displacement path during The correction process can directly change the size of the attached load be calculated.

Mit der Einrichtung kann nahezu jeder Kran, vorzugsweise in Brücken- oder Portalbauweise nachträglich ausgerüstet werden. Die Möglichkeiten der aktiven, vom Kran bzw. der Katze entkoppelten Feinpositionierung des Lastaufnahmemit tels oder auch einer stabilen Lastaufnahme von in definierten Grenzen exzentrischen Lasten ohne jegliche Horizontalbewegung aufgrund von Seilelastizitäten ist ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung.Almost every crane, preferably in retrofit or portal construction be equipped. The possibilities of active, by crane or decoupled fine positioning of the load suspension with the cat means or a stable load capacity of defined in Limits eccentric loads without any horizontal movement due to rope elasticity is a particular advantage of the device according to the invention.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated by the following drawings explained. Show it:

Fig. 1 Eine perspektivische Darstellung der Positionier- und Dämpfungseinrichtung; Fig. 1 is a perspective view of the positioning and damping device;

Fig. 2a Draufsicht auf die räumliche Anordnung der Führungs seile; Fig. 2a top view of the spatial arrangement of the guide ropes;

Fig. 2b Ansicht der Darstellung der Fig. 2a in Brückenfahrt richtung; Fig. 2b view of the representation of Figure 2a in the bridge direction;

Fig. 2c Ansicht der Darstellung der Fig. 2a in Katzfahrtrich tung; Fig. 2c view of the representation of Fig 2a in Katzfahrtrich device.

Fig. 3 Seitenansicht einer Variante der Tragseilverschiebung; Fig. 3 side view of a variant of the suspension cable displacement;

Fig. 4 Draufsicht auf die Darstellung der Fig. 3; Fig. 4 top view of the representation of Fig. 3;

Fig. 5 Darstellung der Wirkungsweise der Tragseilverschie bung. Fig. 5 representation of the operation of the suspension cable movement.

Fig. 1 zeigt eine Übersicht über den konstruktiven Aufbau der Dämpfungs- und Positionseinrichtung mit einer asymmetrischen Betriebsstellung des Gestells. Die Standardkomponenten eines Brückenkrans, wie z. B. Hubwerk und Tragseile, sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Fig. 1 shows an overview of the structural design of the damping and position device with an asymmetrical operating position of the frame. The standard components of a bridge crane, such as B. hoist and suspension cables are not shown for reasons of clarity.

Die Dämpfungs- und Positioniereinrichtung weist eine verfahr bare Krankatze 1, Anschlußträger 2, ein Traggestell 3 und Ver stellrahmen 4a, b auf. Das Traggestell 3 ist mittels der An schlußträger 2 am Tragwerk der auf der Kranbrücke 9 verfahrbaren Krankatze 1 angehängt. Die zwei linear verschiebbaren Verstell rahmen 4a, b sind an dem Gestell 3 befestigt. Der Verstellrahmen 4a ist eingefahren dargestellt, während der Verstellrahmen 4b in der ausgefahrenen Lage gezeigt ist. Jeder dieser Verstellrahmen 4a, b trägt zwei Führungsseiltrommeln 5, die durch eine Welle 8 mecha nisch gekoppelt sind. Auf dem Traggestell 3 befinden sich vier weitere Führungsseiltrommeln 5, die um 90° versetzt angeordnet sind. Die Führungsseile 6, die von miteinander gekoppelten Seil trommeln 5 jeweils paarweise und parallel ablaufen, werden zu einer Traverse 7 geführt und dort angelenkt. Mit Hilfe der Führungsseile 6a-6d wird die Pendelung bzw. Feinpositionierung der Traverse 7 mit der anhängenden Last in Brückenfahrtrichtung beeinflußt, die Führungsseile 6e-6h dienen der Beeinflussung der Pendelung bzw. Feinpositionierung in Katzfahrtrichtung. Die An triebsmotoren der Seiltrommeln 5 sind zur Vereinfachung nicht dargestellt.The damping and positioning device has a movable crane trolley 1 , connection carrier 2 , a support frame 3 and Ver adjustment frame 4 a, b. The support frame 3 is attached to the connection carrier 2 on the structure of the crane trolley 1 movable on the crane bridge 9 . The two linearly displaceable adjustment frames 4 a, b are attached to the frame 3 . The adjustment frame 4 a is shown retracted, while the adjustment frame 4 b is shown in the extended position. Each of these adjustment frames 4 a, b carries two guide rope drums 5 , which are mechanically coupled by a shaft 8 . On the support frame 3 there are four further guide rope drums 5 , which are arranged offset by 90 °. The guide ropes 6 , the drums of coupled rope 5 each run in pairs and in parallel, are guided to a cross member 7 and articulated there. With the help of the guide ropes 6 a- 6 d, the oscillation or fine positioning of the crossbeam 7 with the attached load is influenced in the direction of bridge travel, the guide ropes 6 e-6h serve to influence the oscillation or fine positioning in the direction of trolley travel. At the drive motors of the cable drums 5 are not shown for simplicity.

Die Fig. 2a-2c verdeutlichen die räumliche Anordnung der Führungsseile 6. Durch die Wahl verschiedener Seilabstände und durch die Anordnung der Anlenkungspunkte 10 auf der Traverse 7 wird erreicht, daß die Führungsseile 6 sich untereinander nicht berühren. FIGS. 2a-2c illustrate the spatial arrangement of guide cables. 6 The choice of different cable distances and the arrangement of the articulation points 10 on the cross member 7 ensures that the guide cables 6 do not touch one another.

In den Fig. 3 und 4 ist eine Ausführungsvariante der Trag seilverschiebung dargestellt. Bei dieser Variante wird von einer Krankatze 11, die auf einer Katzschiene 12 der Kranbrücke 13 fährt, mittels der Verbindungsstützen 14 das Gestell 15 abgehängt. Durch die Mitte des Gestells 15 läuft das Hubseil 16 von einer Hubseiltrommel 17 ab. Auf dem Gestell 15 stützt sich eine in Linearführungen 18 gelagerte untere Verschiebeplatte 18 ab. Der untere Verschiebeantrieb 20 dient zu ihrer Linearverstel lung. Auf der unteren Verschiebeplatte 19 ist eine obere Verschie beplatte 21 um 90° verdreht ebenfalls in Linearführungen 18 gelagert. Zu ihrer Verschiebung dient der obere Verschiebean trieb 22. Verschieberollen 23 und 24 dienen zur aktiven Verschie bung des Tragseils. Sie sind so eingestellt, daß ihr horizontaler Abstand jeweils dem Tragseildurchmesser entspricht. Somit ruft eine Verschiebung einer bzw. beider Verschiebeplatten 19, 21 eine horizontale Verschiebung des Tragseiles in einer oder beiden Richtungen hervor. Die konstruktive Größe des jeweiligen Ver stellweges hängt vom speziellen Anwendungsfall ab. In einer der beiden Richtungen ist jedoch der Verstellweg grundsätzlich größer, da die Hakenwanderung aufgrund der Veränderung des Ab laufpunktes des Tragseils von der Seiltrommel ausgeglichen werden muß. In FIGS. 3 and 4 a variant embodiment of the support shown rope shift. In this variant, the frame 15 is suspended from a crane trolley 11 , which runs on a trolley rail 12 of the crane bridge 13 , by means of the connecting supports 14 . The lifting cable 16 runs from a lifting cable drum 17 through the center of the frame 15 . On the frame 15 a mounted in linear guides 18 lower shifter plate is supported 18th The lower displacement drive 20 serves for their linear adjustment. On the lower sliding plate 19 , an upper sliding plate 21 is rotated by 90 ° also stored in linear guides 18 . To move them, the upper Verschiebean drive 22nd Shift rollers 23 and 24 are used for active shifting of the suspension cable. They are set so that their horizontal distance corresponds to the cable diameter. A displacement of one or both displacement plates 19 , 21 thus causes a horizontal displacement of the suspension cable in one or both directions. The structural size of the respective adjustment path depends on the specific application. In one of the two directions, however, the adjustment path is fundamentally larger, since the hook migration must be compensated for by the cable drum due to the change in the running point of the suspension cable.

In Fig. 5 ist die Wirkungsweise der Positionier- und Dämpfungseinrichtung in der Variante der Tragseilverschiebung näher dargestellt. Der Pendelwinkel ist mit 4 die Pendelwinkel geschwindigkeit ist mit 4′ bezeichnet. Auf das Tragseil wird vor zugsweise über eine gemäß Fig. 3, 4 aufgebaute Rollenanordnung unterhalb der Katze bzw. des Hubwerks eine Horizontalkraft aufge bracht. Die Größe der Kraft hängt von der momentanen Größe, Rich tung und Änderungsgeschwindigkeit des Pendelwinkels bzw. der Positionsabweichung der Last am Zielpunkt ab. Die Pendelbewegung der Last wird gedämpft, bzw. eine nach Beendigung der Kran- bzw. Katzfahrt noch verbliebene Positionsabweichung der Last ausge glichen. Dabei kann in einer der beiden Schwingungsrichtungen der Verstellweg vergrößert werden, um die Seilwanderung auf der Hub trommel ohne die Beeinflussung der Pendeldämpfung zu ermöglichen.In Fig. 5, the operation of the positioning and damping device in the variant of the suspension cable displacement is shown in more detail. The pendulum angle is 4, the pendulum angle speed is 4 '. On the suspension cable, a horizontal force is brought up before preferably via a roller arrangement constructed according to FIGS . 3, 4 below the trolley or the hoist. The magnitude of the force depends on the current size, direction and rate of change of the pendulum angle or the position deviation of the load at the target point. The pendulum movement of the load is dampened, or any positional deviation of the load remaining after the crane or trolley travel has ended. The adjustment path can be increased in one of the two vibration directions in order to enable the rope movement on the lifting drum without influencing the pendulum damping.

Claims

1. Damping and positioning device for active damping of the swaying of loads suspended on cranes ( 7 ) with inclined guide cables ( 6 a- 6 h) located between the crane or a crane trolley ( 1 ) and load ( 7 ), which dampen the pendulum movement the load of at least one guide rope drum ( 5 ) arranged on the crane or crane trolley ( 1 ), of which at least two are provided for each of the two pendulum oscillation planes offset by 90 ° to one another and which can also be changed during operation independently of the guide rope drum speed and the length of which is influenced by sensors, characterized in that the at least two guide ropes ( 6 a - 6 h) for a pendulum vibration plane are arranged in the pendulum vibration planes offset from one another by 90 ° and that the rope lengths are due to on the drums ( 5 ) Guide cables arranged sensors can be detected.

2. Damping and positioning device according to claim 1, characterized in that at least in one of the two Pen delschwingungsebenen four guide ropes ( 6 ) extend from the frame to the load handling device.

3. Damping and positioning device according to one of the claims 1 to 2, characterized in that with the sensors for Detection of the rope length also the pendulum angle and the Pendulum angular velocity of the load is determined.

4. Damping and positioning device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the guide ropes during that vibration phase of the load in which the guide rope or ropes ( 6 ) are unwound from the rope drum ( 5 ), with a constant tensile force are burdened.

5. Damping and positioning device according to claim 1, there characterized in that sensors are present, the one Path difference between load suspension target and load suspension Measure the actual mean position and that afterwards by the changes the position of the Load suspension device is changed accordingly.

6. Damping and positioning device according to one of the preceding claims, characterized in that the horizontal distance of the guide rope drums ( 5 ) for both drives of a vibration level is independently adjustable.