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Hintergrund der Erfindung
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1. Bereich
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kranvorrichtung, die
beispielsweise als Transferkran für Hafenfracht-Handhabungsgerät Verwendung
findet.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Ein
herkömmlicher
Transferkran hat einen portalförmigen
Gestellrahmen, der sich über
eine Vielzahl von Laufrädern
bewegen kann. An der Oberseite des Gestellrahmens kann sich eine
Laufkatze quer bewegen. An der Laufkatze sitzt eine drehangetriebene
Aufwickeltrommel. An dem unteren Ende einer Vielzahl von lasttragenden
Drahtseilen, die von der Aufwickeltrommel abgewickelt werden, ist
ein Hebezubehör
befestigt. Wenn sich die Laufkatze auf dem Gestellrahmen bewegt,
kann eine aufgehängte Last,
die von dem Hebezubehör
gehalten wird, quer bewegt werden. Wenn die Aufwickeltrommel an
einer vorgegebenen Halteposition drehangetrieben wird, um die Vielzahl
von Drahtseilen auf- oder abzurollen, kann die aufgehängte Last
nach oben oder nach unten bewegt werden.
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Bei
der vorstehend erwähnten
herkömmlichen
Kranvorrichtung sind an an dem Gestellrahmen angebrachten Querträgern Schienen
vorgesehen, auf denen die Laufkatze abgestützt ist. Im Hinblick auf das
Gewicht der Schienen, das Gewicht der Laufkatze und das Gewicht
der an dem Hebezubehör
wirkenden aufgehängten
Last müssen
nicht nur die Querträger
und der Gestellrahmen, sondern auch die gesamte Kranvorrichtung
eine hohe Steifigkeit haben, was zu großen Abmessungen und einem großen Gewicht
führt.
Wenn die Laufkatze seitlich bewegt und in einer vorgegebenen Position
angehalten wird, während
die aufgehängte
Last von dem Hebezubehör
gehalten wird, stellt sich in dem Hebezubehör und der aufgehängten Last
aufgrund einer Trägheitskraft,
die in seitlicher Richtung wirkt, ein Schwingen ein. Dieses Schwingen
kommt nicht schnell zur Ruhe. Um ein Schwingen des Hebezubehörs und der aufgehängten Last
zu verhindern, wenn die Laufkatze anhält, muss die Laufkatze mit
einer geringen Geschwindigkeit bewegt werden. Da die Arbeit viel
Zeit erfordert, ist der Arbeitswirkungsgrad gering.
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Unter
diesen Umständen
reichte die Anmelderin eine Anmeldung mit dem Titel "Kransystem" als internationale
Anmeldung PCT/JP98/05448 (WO-A-9928230) ein. Bei dem "Kransystem" werden Drahtseile über zwei
Seilscheiben geführt,
die in einem Abstand in Rechts-Links-Richtung an dem Hebezubehör vorgesehen
sind. Ein Ende eines der Drahtseile ist über eine erste Trommel gelegt,
während
das andere Ende des einen Drahtseils über eine zweite Trommel gelegt
ist. Ein Ende des anderen Drahtseils ist über die erste Trommel gelegt,
während das
andere Ende des anderen Drahtseils über die zweite Trommel gelegt
ist. Die Trommeln werden durch einen Hub-/Senkmotor über eine
Drehsteuervorrichtung in eine Richtung gedreht, in der die Drahtseile
gleichzeitig aufgewickelt oder abgewickelt werden, damit das Hebezubehör angehoben
oder abgesenkt werden kann, während
die Trommeln von einem Verfahrmotor über die Drehsteuervorrichtung
in eine Richtung gedreht werden, in der eines der Drahtseile aufgewickelt
wird, während
das andere Drahtseil abgewickelt wird, damit das Hebezubehör quer bewegt
werden kann. Dadurch besteht keine Notwendigkeit für Schienen
und eine Laufkatze an dem Gestellrahmen. Da das Gewicht an dem Gestellrahmen
reduziert ist, kann das Kransystem kompakt und gewichtsmäßig leicht
hergestellt werden. Außerdem
wird das Hebezubehör
von den Drahtseilen an zwei gesonderten Punkten gehalten. Dadurch
wird ein Schwingen des Hebezubehörs
und der daran hängenden
Last aufgrund ihrer Trägheit
unterdrückt und
der Arbeitswirkungsgrad erhöht.
Außerdem
wird das Gewicht des Hebezubehörs
und der aufgehängten
Last in den beiden Trommeln aufgeteilt, so dass die Leistung des
Hub-/Senkmotors und des Verfahrmotors verringert werden kann.
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Wenn
das Hebezubehör
bei dem vorstehenden herkömmlichen "Kransystem" quer bewegt werden
soll, werden die Trommeln von dem Verfahrmotor in die Richtung gedreht,
in der eines der Drahtseile abgewickelt und eines der Drahtseile
aufgewickelt wird. Wenn dabei sich das Hebezubehör (aufgehängte Last) in einer zentralen
Position in der Rechts-Links-Richtung
des Gestellrahmens befindet, sind die Längen der jeweiligen Drahtseile
von dem Hebezubehör
zu der rechten und linken Seilscheibe die gleichen. Somit sind die
an den jeweiligen Drahtseilen wirkenden Zugspannungen, nämlich die
auf die jeweiligen Trommeln wirkenden Reaktionskräfte, die
gleichen. Wenn das Hubzubehör
(aufgehängte Last)
nach links oder nach rechts bezogen auf den Gestellrahmen bewegt
wird, verändern
sich die Längen
der jeweiligen Drahtseile. Dadurch stellt sich ein Unterschied in
der Zugspannung zwischen den jeweiligen Drahtseilen ein, und die
Reaktionskräfte,
die auf die jeweiligen Trommeln wirken, ändern sich. Als Folge braucht
der Verfahrmotor eine sich ändernde Antriebskraft
entsprechend der Querposition des Hebezubehörs. Als Folge kann die Leistung
des Verfahrmotors nicht ausreichend niedrig gemacht werden. Beispielsweise
führt während der
Querbewegung des Hebezubehörs
(aufgehängte
Last), für
seine Bewegung von links nach rechts in dem Gestellrahmen, eine
Drehung der jeweiligen Trommeln durch den Verfahrmotor allein zu
einem gekrümmten Abwärtsbewegungsweg
des Hebezubehörs,
da die Aufwickelgröße und die
Abwickelgröße des rechten und
linken Drahtseils gleich sind. Um diese Situation zu vermeiden,
wird der Hub-/Senkmotor mit einer Größe angetrieben, die der Abwärtsbewegung
des Hebezubehörs
entspricht, um das Hebezubehör
anzuheben, wodurch das Hebezubehör
horizontal bewegt wird. Wie sich aus dieser Aktion ergibt, müssen sowohl
der Verfahrmotor als auch der Hub-/Senkmotor während der Querbewegung des
Hebezubehörs angetrieben
werden. Dadurch kann auch die Leistung eines jeden Motors nicht
ausreichend niedrig gemacht werden.
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Bei
dem oben erwähnten "Kransystem" ist jede Trommel
wie ein Konus geformt, um ein Moment aufgrund des Zugspannungsunterschieds
zwischen den jeweiligen Drahtseilen zu minimieren. D. h., dass der
Trommeldurchmesser auf der Seite, die mit dem Drahtseil mit der
höheren
Zugspannung bewickelt ist, kleiner ist, während der Trommeldurchmesser
auf der Seite, die mit dem Drahtseil mit der geringeren Zugspannung
bewickelt ist, größer ausgeführt ist. Dadurch
wird das Ungleichgewicht zwischen den Momenten der auf die jeweiligen
Trommeln wirkenden Kräfte
korrigiert. Auch dann, wenn das Hebezubehör nach links oder nach rechts
neigt, sind auf die jeweiligen Trommeln wirkende Drehmomente ausgelöscht. Wenn
jede Trommel konisch ist, ist die Beziehung zwischen der Aufwickelgröße und der
Abwickelgröße der rechten
und linken Drahtseile auf der Trommel konstant, so dass das Zugspannungsverhältnis der
Drahtseile an einer vorgegebenen Position des Hebezubehörs ebenfalls
konstant ist. Es unterscheidet sich jedoch das Zugspannungsverhältnis (Zugspannungsdifferenz)
zwischen dem rechten und linken Drahtseil entsprechend der Hebe-
oder Absenkposition des Hebezubehörs. Lediglich die Trommel in
eine konische Form zu bringen, macht es nicht möglich, Drehmomente auszuschließen, die
auf die Trommeln in allen Bereichen wirken, in denen sich das Hebezubehör bewegt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind auf die Lösung der oben beschriebenen Probleme
gerichtet. Es ist ein Ziel dieser Erfindung, eine Kranvorrichtung
bereitzustellen, die so ausgelegt ist, dass auf ein Paar von Trommeln
wirkende Drehmomente in allen Bereichen, in denen sich ein Hebezubehör bewegt,
sich aufheben, so dass die Leistung eines Antriebsmotors reduziert
werden kann.
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Eine
Kranvorrichtung nach der Erfindung umfasst einen Gestellrahmen,
ein Paar von Trommeln, die drehbar an dem Gestellrahmen angebracht sind,
ein Hebezubehör,
an dem eine Last befestigt und von dem eine Last abgenommen werden
kann, ein Paar von Drahtseilen, deren eines Ende von den Trommeln
aufgenommen ist und deren anderes Ende mit dem Hebezubehör verbunden
ist, einen Verfahrmotor, der an dem Gestellrahmen angebracht ist,
eine Hebezubehör-Verfahreneinrichtung
für ein Verfahren
des Hebezubehörs
durch Drehung der Trommeln durch Antrieb des Verfahrmotors, um die Drahtseile
aufzunehmen oder abzugeben, eine Drehzahl-Veränderungseinrichtung für eine Veränderung der
Drehzahl wenigstens einer der Trommeln und eine Steuereinrichtung
zum Steuern der Drehzahl-Veränderungseinrichtung
mit einer solchen Übersetzungsänderung,
dass die auf die Trommeln durch die Drahtseile ausgeübten Kräfte ausgeglichen werden.
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Bei
diesem Aufbau werden auf das Paar von Trommeln wirkende Drehmomente
in allen Bereichen gegenseitig aufgehoben, in denen sich das Hebezubehör bewegt.
Als Folge kann die Leistung des Verfahrmotors verringert werden.
Außerdem
bewegt sich das Hebezubehör
während
des Verfahrens horizontal. Dadurch kann das Hebezubehör einfach
dadurch quer verfahren werden, dass der Verfahrmotor angetrieben
wird und die Leistung des Hub-/Senkmotors kann verringert werden.
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Bei
der Kranvorrichtung ist es erwünscht, dass,
wenn die Antriebsleistung des Verfahrmotors mit P, die Zugspannungen
der jeweiligen Drahtseile mit T1 und T2 und die Geschwindigkeiten der jeweiligen
Drahtseile mit V1 und V2 bezeichnet
werden, die Steuereinrichtung das Änderungsübersetzungsverhältnis α = T1/T2 der Drehzahlveränderungsvorrichtung
so setzt, dass die folgende Gleichung gilt: P
= (αT1 – T2)(V1/α – V2)/2 = 0
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Bei
der Kranvorrichtung ist es auch erwünscht, dass, wenn die Winkel
der jeweiligen Drahtseile zu einer horizontalen Linie mit Θ1 und θ2 und das Gewicht des Hebezubehörs mit der
aufgehängten
Last mit m bezeichnet sind, die Zugspannungen T1 und
T2 der jeweiligen Drahtseile aus den folgenden Gleichungen
berechnet werden: T1 =
mg·cosθ2/sin(θ1 + θ2) T2 =
mg·cosθ1/sin(θ1 + θ2)
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Bei
der Kranvorrichtung kann die Drehzahlveränderungseinrichtung von einer
ersten Drehzahlveränderungseinrichtung,
die an einem ersten Antriebskraftübertragungsweg von dem Verfahrmotor zu
einer der Trommeln vorgesehen ist, und einer zweiten Drehzahlveränderungseinrichtung
zusammengesetzt sein, die an einem zweiten Antriebskraftübertragungsweg
an dem Verfahrmotor zu der anderen Trommel vorgesehen ist, während das Änderungsübersetzungsverhältnis α durch ein Änderungsübersetzungsverhältnis α1 der
ersten Drehzahlveränderungseinrichtung
und ein Änderungsübersetzungsverhältnis α2 der
zweiten Drehzahlveränderungseinrichtung
erhalten wird. Dadurch kann das Änderungsübersetzungsverhältnis der
einen Drehzahlveränderungseinrichtung
auf niedrig gesetzt werden, so dass die Größe der Vorrichtung verringert werden
kann.
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Bei
der Kranvorrichtung kann die Drehzahlveränderungseinrichtung ein kontinuierlich
veränderbares
Getriebe sein. Dadurch kann eine Übersetzungsänderungswirkung während der
Querbewegung des Hebezubehörs
weich ausgeführt
werden, wodurch das Hebezubehör
stabil quer bewegt werden kann.
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Bei
der Kranvorrichtung kann die Drehzahlveränderungseinrichtung sowohl
an dem ersten Antriebskraftübertragungsweg
von dem Verfahrmotor zu einer der Trommeln als auch von dem zweiten
Antriebskraftübertragungsweg
von dem Verfahrmotor zu der anderen Trommel vorgesehen werden. Dadurch
kann der Übersetzungsänderungsbereich durch
jede Drehzahlveränderungseinrichtung
eng gesetzt werden, so dass die Vorrichtung kompakt und gewichtsmäßig leicht
gebaut werden kann.
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Die
Kranvorrichtung kann weiterhin einen Hub-/Senkmotor, der an dem
Gestellrahmen angebracht ist, und eine Hebezubehör-Hub-/Senkeinrichtung zum
Anheben und Absenken des Hebezubehörs durch Drehen der Trommeln
durch das Antreiben des Hub-/Senkmotors aufweisen, um die Drahtseile
aufzuwickeln oder abzuwickeln. Dadurch kann die Querbewegung und
das Heben oder Absenken des Hebezubehörs gleichzeitig zur Steigerung
des Arbeitswirkungsgrads ausgeführt
werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit
den beiliegenden Zeichnungen deutlicher, in denen
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1 ein Blockschaltbild einer
Kranvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist;
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2 schematisch den Aufbau
der Kranvorrichtung gemäß dieser
Ausführungsform;
und
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3 die Arbeitsweise der Kranvorrichtung dieser
Ausgestaltung erläutert.
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Ins Einzelne
gehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Es
werden nun Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung im Einzelnen unter Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben.
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1 ist ein Blockschaltbild
einer Kranvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt
schematisch den Aufbau der Kranvorrichtung dieser Ausführungsform. 3 erläutert die Arbeitsweise der
Kranvorrichtung dieser Ausgestaltung.
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Bei
der Kranvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform, wie sie in 2 und 3 gezeigt ist, ist ein Gestellrahmen 11 wie
ein Portal geformt. Am unteren Teil des Gestellrahmens 11 sind
an seinen beiden Seiten eine Vielzahl von Laufrädern 13 angebracht,
die von Laufmotoren 12 drehangetrieben sind. Am oberen
Teil des Gestellrahmens 11 ist eine Tragplatte 14 befestigt.
An der Tragplatte 14 ist eine Drehantriebsvorrichtung 17 montiert,
die in der Lage ist, eine linke und eine rechte drehende Trommel 15 bzw. 16 als
Paar normal oder umgekehrt in Drehung zu versetzen. Ein Hebezubehör 18,
das einen Container C als Last halten kann, hat auf seiner linken
und rechten Seite Verbindungsabschnitte 19 und 20.
Das eine Ende eines Paars von Drahtseilen 21 und 22 ist mit
den Verbindungsabschnitten 19 und 20 durch Spannschlösser verbunden,
während
das andere Ende über
linksseitige Seilscheiben 23 und 24 an dem Gestellrahmen 11 geführt und
dann um die Drehtrommel 15 über Seilscheiben 25 und 26 gewickelt
ist. Das eine Ende eines Paars von Drahtseilen 27 und 28 ist
mit den Verbindungsabschnitten 19 und 20 durch
Spannschlösser
verbunden, während
ihr anderes Ende über
rechtsseitige Seilscheiben 29 und 30 an dem Gestellrahmen 11 geführt und
dann um die Drehtrommel 16 über Seilscheiben 31 und 32 gewickelt
ist. Wenn die Drehtrommeln 15 und 16 in entgegengesetzte
Richtungen gedreht werden, kann entweder eine Hubbewegung oder eine
Senkbewegung ausgeführt
werden. Durch Drehen der Drehtrommeln 15 und 16 in
entgegengesetzte Richtungen zum Aufwickeln der Drahtseile 21, 22 und
der Drahtseile 27, 28 kann der von der im Hebezubehör 18 gehaltene
Container C angehoben werden. Durch Drehen der Drehtrommeln 15 und 16 in
entgegengesetzte Richtungen zum Abwickeln der Drahtseile 12, 22 und
der Drahtseile 27, 28 kann der von dem Hebezubehör 18 gehaltene
Container C abgesenkt werden. Wenn die Drehtrommeln 15 und 16 in
der gleichen Richtung gedreht werden, kann eine Querbewegung ausgeführt werden.
Durch Drehen der Drehtrommeln 15 und 16 in der
gleichen Richtung, um die Drahtseile 21, 22 aufzuwickeln
und die Drahtseile 27, 28 abzuwickeln, kann der
von dem Hebezubehör 18 gehaltene
Container C nach links bewegt werden. Durch Drehen der Drehtrommeln 15 und 16 in
der gleichen Richtung, um die Drahtseile 21, 22 abzuwickeln
und die Drahtseile 27, 28 auf zuwickeln, kann der
von dem Hebezubehör 18 gehaltene
Container C nach rechts verfahren werden.
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Es
wird nun die vorstehend erwähnte
Drehantriebsvorrichtung 17 beschrieben. Wie in 1 gezeigt ist, kämmt ein
Antriebszahnrad 42, das an der Abtriebswelle eines Verfahrmotors 41 festgelegt
ist, mit einem ersten Zahnrad 43. Das erste Zahnrad 32 kämmt mit
einem zweiten Zahnrad 45 über ein Zwischenzahnrad 44.
Das erste Zahnrad 43 und das zweite Zahnrad 45 haben
die gleiche Form. Eine Treibwelle 46 des ersten Zahnrads 43 ist
mit einem ersten Sonnenzahnrad 49 über ein kontinuierlich variables
Getriebe 47 und ein Untersetzungsgetriebe 48 verbunden.
Das kontinuierlich variable Getriebe 47 kann seine Übersetzung
durch einen Motor 50 mit variabler Drehzahl ändern. Eine
Antriebswelle 51 des zweiten Zahnrads 45 ist mit
einem zweiten Sonnenzahnrad 54 über ein kontinuierlich variables
Getriebe 52 und ein Untersetzungsgetriebe 53 verbunden. Das
kontinuierlich variable Getriebe 52 kann seine Übersetzung
durch einen Motor 55 mit variabler Drehzahl ändern.
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Äußere Zahnräder 56a und 57a kämmen ein erstes
Ringzahnrad 56 und ein zweites Ringzahnrad 57.
Das erste Sonnenzahnrad 49 kämmt mit einem Innenzahnrad 56b des
ersten Ringzahnrads 56 über ein
Planetenzahnrad 58. Das zweite Sonnenzahnrad 54 kämmt mit
einem Innenzahnrad 57b des zweiten Ringzahnrads 57 über ein
Planetenzahnrad 59. Das Planetenzahnrad 58 ist
mit der Drehtrommel 15 über einen
Träger 60 verbunden,
während
das Planetenzahnrad 59 mit der Drehtrommel 16 über einen
Träger 61 verbunden
ist. Das erste Sonnenzahnrad 49, das Planetenzahnrad 58 und
das erste Ringzahnrad 56 bilden einen ersten Planeten-Zahnradmechanismus.
Das zweite Sonnenzahnrad 54, das Planetenzahnrad 59 und
das zweite Ringzahnrad 57 bilden einen zweiten Planeten-Zahnradmechanismus.
Das Antriebszahnrad 42, das erste Zahnrad 43,
das Zwischenzahnrad 44, das zweite Zahnrad 45,
die kontinuierlich variablen Getriebe 47 und 52,
die Untersetzungsgetriebe 48 und 53 und die jeweiligen
Planeten-Zahnradmechanismen bilden eine Hebezubehör-Verfahreinrichtung.
Ein erster Antriebskraftübertragungsweg
reicht von dem ersten Zahnrad 43 zur drehenden Trommel 15,
während
ein zweiter Antriebskraftübertragungsweg
von dem zweiten Zahnrad 45 zur Drehtrommel 16 reicht.
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Eine
Abtriebswelle eines Hub-/Senkmotors 62 ist an dem Antriebszahnrad 64 über ein
Untersetzungsgetriebe 63 festgelegt, während das Antriebszahnrad 64 mit
dem Außenzahnrad 57a des
zweiten Ringzahnrads 57 klemmt.
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Der
Verfahrmotor 41 und der Hub-/Senkmotor 62 sind
mit einer Steuervorrichtung 65 verbunden, die das Unterbrechen
des Antriebs bestimmt und die Drehrichtung auf der Basis von Daten
setzt, die von einem Eingabeabschnitt 66 eingegeben werden.
Der Motor 50 mit sich ändernder
Drehzahl für
das kontinuierlich variable Getriebe 47 und der Motor 55 mit sich ändernder
Drehzahl für
das kontinuierlich variable Getriebe 52 sind ebenfalls
mit der Steuervorrichtung 65 verbunden, die die Änderungsübersetzungsverhältnisse
auf der Basis der Daten setzt, die von dem Eingabeabschnitt 66 eingegeben
werden.
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Wenn
der Verfahrmotor 41 von der Steuervorrichtung 65 angetrieben
wird, wird eine Antriebskraft auf das Planetenzahnrad 58 über das
Antriebszahnrad 42, das erste Zahnrad 43, das
kontinuierlich variable Getriebe 47, das Untersetzungsgetriebe 48 und
das erste Sonnenzahnrad 49 übertragen. Die Antriebskraft
wird von dem ersten Zahnrad 43 auf das Planetenzahnrad 59 über das
Zwischenzahnrad 44, das zweite Zahnrad 45, das
kontinuierlich variable Getriebe 52, das Untersetzungsgetriebe 53 und das
zweite Sonnenzahnrad 54 übertragen. Diese übertragenen
Antriebskräfte
versetzen die Trommeln 15 und 16 in der gleichen
Richtung in Drehung, woraufhin das Hebezubehör 18 (Container C)
quer verfahren werden kann. Wenn der Hub-/Senkmotor 62 von
der Steuervorrichtung 65 angetrieben wird, wird andererseits
eine Antriebskraft auf das zweite Ringzahnrad 57 über das
Untersetzungsgetriebe 63 und das Antriebszahnrad 64 übertragen.
Die Antriebskraft wird auch auf das erste Ringzahnrad 56 über das
zweite Ringzahnrad 57 übertragen.
Dadurch werden die Trommeln 15 und 16 in entgegengesetzte Richtungen
gedreht, wodurch das Hebezubehör 18 (Container
C) angehoben oder abgesenkt werden kann.
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Bei
der Kranvorrichtung der vorliegenden Ausgestaltung steuert darüber hinaus
die Steuervorrichtung 65 die kontinuierlich variablen Getriebe 47 und 52 für eine Übersetzungsänderung
mit Hilfe der Motoren 50 und 55 mit sich ändernder
Drehzahl, so dass die auf die Trommeln 15 und 16 durch
das Paar von Drahtseilen 21 und 22 und das Paar
von Drahtseilen 27 und 28 einwirkenden Kräfte ausgeglichen sind.
Wenn sich das Hebezubehör 18 (Container
C) in einem zentralen Teil in der Rechts- und Linksrichtung des
Gestellrahmens 11 befindet, wie es in 3 gezeigt ist, sind die Längen der
Drahtseile 21, 22 von den Verbindungsabschnitten 19, 20 des
Hebezubehörs 18 aus
zu den Seilscheiben 23, 24 auf der linken Seite
die gleichen wie die Längen
der Drahtseile 27, 28 von den Verbindungsabschnitten 19, 20 des
Hebezubehörs 18 aus
zu den Seilscheiben 29, 30 auf der rechten Seite.
Somit sind die auf die Drahtseile 21, 22 und 27, 28,
also auch die auf die Trommeln 15, 16 wirkenden
Reaktionskräfte
gleich. Wenn das Hebezubehör 18 nach
links oder nach rechts bezogen auf den Gestellrahmen 11 bewegt
wird, ändern
sich die Längen
der Drahtseile 21, 22 und 27, 28.
Dadurch ergibt sich eine Zugspannungsdifferenz, die zu einem Unterschied
zwischen den Reaktionskräften
führt, die
auf die Trommeln 15 und 16 wirken. Bei der vorliegenden
Ausführungsform
werden deshalb die auf die Trommeln 15 und 16 wirkenden
Reaktionskräf te dadurch
ausgeglichen, dass die Untersetzungsgetriebeverhältnisse der kontinuierlich
variablen Getriebe 47 und 52 ansprechend auf diese
Reaktionskräfte geändert werden.
Durch dieses Ausgleichen wird die Antriebskraft des Verfahrmotors 42 nahe
zu null gemacht, d. h. wenn kein Gleitwiderstand der Drahtseile oder
kein Drehwiderstand der Seilscheiben vorhanden wäre, könnte das Hebezubehör 18 allein
durch seine Trägheitskraft
verfahren.
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Es
wird nun die Übersetzungsänderungssteuerung
der kontinuierlich variablen Getriebe 47 und 52 genau
beschrieben. Man kann eine Antriebsleistung P des Verfahrmotors 41 bei
der Querbewegung des Hubzubehörs 18 aus
der folgenden Gleichung erhalten: P = (T1 – T2)(V1 – V2)/2wobei T1 die
Zugspannung in jedem der Drahtseile 21 und 22,
T2 die Zugspannung in jedem der Drahtseile 27 und 28,
V1 die Geschwindigkeit jedes der Drahtseile 21 und 22 und
V2 die Geschwindigkeit jedes der Drahtseile 27 und 28 ist.
Die Geschwindigkeiten V1 und V2 der
Drahtseile 21, 22 sowie 27, 28 werden
als unterschiedliche Geschwindigkeiten gesetzt, die in der Richtung
zwischen der Aufwickelseite und der Abwickelseite verschieden sind,
d. h. als Absolutwerte.
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Die
Betriebssteuerung der Kranvorrichtung erfolgt durch Eingabe einer
Zielposition eines Bestimmungsorts bezogen auf eine Referenzposition auf
einer zweidimensionalen Koordinatenebene. Die Steuervorrichtung 65 setzt
eine Aufwickelgröße und eine
Abwickelgröße der Drahtseile 21, 22 und 27, 28 für den Bereich
von der Bezugsposition aus bis zur Zielposition. Basierend auf der
Aufwickelgröße und der
Abwickelgröße der Drahtseile 21, 22 und 27, 28 werden
die tatsächliche
Aufwickellänge
und Abwickellänge
bestimmt (die Länge
L1 der Drahtseile 21, 22 von
den Verbindungsabschnitten 19, 20 des Hebezubehörs 18 zu
den Seilscheiben 23, 24 auf der linken Seite und
die Länge
L2 der Drahtseile 27, 28 von
den Verbindungsabschnitten 19, 20 des Hebezubehörs 18 aus
zu den Seilscheiben 29, 30 auf der rechten Seite).
Der Winkel θ1 der Drahtseile 21, 22 zu einer
horizontalen Linie und der Winkel θ2 der
Drahtseile 27, 28 zur horizontalen Linie werden
durch die Aufwickelgröße und die
Abwickelgröße bestimmt. Die
Zugspannungen T1 und T2 der
Drahtseile 21, 22 und 27, 28 werden
aus den folgenden Gleichungen berechnet: T1 = mg·cosθ2/sin(θ1 + θ2) T2 =
mg·cosθ1/sin(θ1 + θ2)wobei m das Gesamtgewicht des Hebezubehörs 18 und
des Containers C ist. Das Gewicht m kann durch einen Gewichtssensor
gemessen werden, der an dem Hebezubehör 18 vorgesehen ist.
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Wenn
das Hebezubehör 18 (Container
C) aus einer zentralen Position in dem Gestellrahmen 11,
wie sie beispielsweise in 3 gezeigt
ist, nach links verfahren wird, braucht die Drehtrommel 15 eine Antriebskraft
(positive Leistung) zum Aufwickeln der Drahtseile 21, 22 mit
einer vorgegebenen Geschwindigkeit, während die Drehtrommel 16 eine
Bremskraft (negative Leistung) benötigt, um ein schnelles Abwickeln
zu verhindern, da sie Drahtseile 27, 28 mit einer vorgegebenen
Geschwindigkeit abwickeln muss. Wenn die Antriebskraft und die Bremskraft
im Gleichgewicht sind, d. h. wenn die Seilzugspannungen T1 und T2 in der Gleichung
zur Ermittlung der Antriebsleistung P des Verfahrmotors 41 gleich
sind, ist P gleich null, so dass die Antriebsleistung des Verfahrmotors 41 im
Grunde unnötig
ist. Da sich die Verfahrposition des Hebezubehörs 18 (Container C)
bewegt, ändern
sich tatsächlich
die Reaktionskräfte,
die von den Drehtrommeln 15, 16 ausgeübt werden
(d. h. die Seilzuspannungen T1, T2), über
der Zeit. Damit die Reaktionskräfte
der Drehtrommeln 15, 16 gleich sind, werden das
Untersetzungsverhältnis
in dem Antriebskraftübertragungsweg
von dem ersten Zahnrad 43 zur drehenden Trommel 15 und
das Untersetzungsgetriebeverhältnis
in dem Antriebskraftübertragungsweg
von dem zweiten Zahnrad 45 zur Drehtrommel 16 von
Zeit zu Zeit geändert.
D. h., dass in der Position des Hebezubehörs 18a (Container Ca)
in 3 die Reaktionskraft
der Drehtrommel 15 zunimmt (d. h. die Seilzugspannung T1 der Drahtseile 21, 22).
Um die Drehtrommel 15 langsamer zu drehen, wird deshalb
die Übersetzung
des kontinuierlich variablen Getriebes 47 geändert. Andererseits
nimmt die Reaktionskraft an der Drehtrommel 16 ab (d. h. die
Seilzugspannung T2 der Drahtseile 27, 28).
Um die Drehtrommel 16 schneller zu drehen, wird deshalb
die Übersetzung
des kontinuierlich variablen Getriebes 52 geändert. Das
Untersetzungsgetriebeverhältnis
in diesem Fall ist α =
T1/T2. Die Antriebsleistung
P des Verfahrmotors 41 ist in diesem Fall gegeben durch: P = (αT1 – T2)(V1/α – V2)/2 = 0Das Untersetzungsgetriebeverhältnis α wird durch die
beiden kontinuierlich variablen Getriebe 47 und 52 erreicht.
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Bei
der Kranvorrichtung der vorliegenden Ausgestaltung, wie sie oben
beschrieben ist, wird das Änderungsübersetzungsverhältnis der
beiden kontinuierlich variablen Getriebe 47 und 52 auf
den vorgegebenen Wert α entsprechend
der Querposition des Hebezubehörs 18 (Container
C) gesetzt, um die Reaktionskräfte
miteinander auszugleichen, die auf die Trommeln 15 und 16 wirken.
Wenn es keinen Gleitwiderstand der Drahtseile oder einen Drehwiderstand der
Seilscheiben geben würde,
könnte
das Hebezubehör 18 allein
durch seine Trägheitskraft
fahren, ohne dass eine Antriebsleistung des Verfahrmotors 41 erforderlich
wäre. Außerdem ändern sich
das Drehzahlverhältnis
der Drehtrommeln 15 und 16, d. h. die Aufwickelgröße und die
Abwickelgröße der Drahtseile 21, 22 und 27, 28 proportional
zu der Verfahrposition des Hebezubehörs 18 (Container C). Dadurch
kann sich das Hebezube hör 18 (Behälter C) horizontal
bewegen. Es ist nur die Antriebsleistung des Verfahrmotors 41 erforderlich,
während
die Antriebsleistung des Hub-/Senkmotors 62 unnötig wird.
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Bei
der vorstehenden Ausführungsform
sind die kontinuierlich variablen Getriebe 47, 52 zwischen den
Zahnrädern 43, 45 und
den Untersetzungsgetrieben 48, 53 vorgesehen.
Die kontinuierlich variablen Getriebe 47, 52 können jedoch überall auf
dem ersten Antriebskraftübertragungsweg
von dem ersten Zahnrad 43 aus bis zur Drehtrommel 15 und
auf dem zweiten Antriebskraftübertragungsweg
von dem zweiten Zahnrad 45 bis zur Drehtrommel 16 vorgesehen
werden. Alternativ kann ein kontinuierlich variables Getriebe auf
nur einem der Antriebskraftübertragungswege
vorgesehen werden, wenn das einzige kontinuierlich variable Getriebe
das Untersetzungsgetriebeverhältnis α erreichen
kann. Anstelle des kontinuierlich variablen Getriebes kann ein Getriebe verwendet
werden, dessen Änderungsübersetzungsverhältnis schrittweise
variiert werden kann.
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Die
Reaktionskräfte
an den Drehtrommeln 15 und 16 wurden basierend
auf den Zugspannungen T1 und T2 der
Drahtseile 21 und 22 bestimmt, können jedoch
auch unter Verwendung eines Drehmomentsensors an den Drehtrommeln 15 und 16 ermittelt
werden.
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Die
oben erwähnte
Kranvorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform ist so gebaut, dass die
Drahtseile 21 und 22 mit einem Ende mit den Verbindungsabschnitten 19 und 20 des
Hebezubehörs 18 und
mit ihrem anderen Ende auf der Drehtrommel 15 über die
Seilscheiben 23, 24, 25 und 26 aufgewickelt
ist. Die Drahtseile 27 und 28 sind mit einem Ende
mit den Verbindungsabschnitten 19 und 20 des Hebezubehörs 18 verbunden
und mit ihrem anderen Ende auf der Drehtrommel 16 über die
Seilscheiben 29, 30, 31 und 32 aufgewickelt.
Das Aufwickelverfahren der Drahtseile, die Verbindungsweise der
Drahtseile mit dem Hebezubehör,
die Montagepositionen der Seilscheiben und die Installierungsposition
des Verfahrmotors an dem Gestellrahmen sind jedoch nicht auf die
vorliegende Ausführungsform
beschränkt,
solange das Hebezubehör
durch Drehen des Paars von Trommeln für den Antrieb des Verfahrmotors
quer bewegt wird, um Drahtseile aufzuwickeln oder abzuwickeln.
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Bei
den vorstehenden jeweiligen Ausgestaltungen sind die Drehtrommeln 15, 16,
die Drahtseile 21, 22 und die Drahtseile 27, 28 jeweils
als ein Paar ausgebildet, das aus rechten und linken Elementen zusammengesetzt
ist. Sie können
jedoch auch als eine Vielzahl von Paaren vorgesehen werden.
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Die
beschriebene Erfindung kann natürlich auf
verschiedene Weisen variiert werden. Solche Änderungen werden nicht als
Abweichung vom Wesen und Rahmen der Erfindung angesehen, und alle
derartigen Modifizierungen, wie sie für den Fachmann offensichtlich
sind, sollen innerhalb des Rahmens der folgenden Ansprüche eingeschlossen
sein.