DE60217621T2

DE60217621T2 - Verfahren für Kranbedienung

Info

Publication number: DE60217621T2
Application number: DE2002617621
Authority: DE
Inventors: Mitsubishi Heavy Industries Masaki Nishi-ku Hiroshima-shi Nishioka; Mitsubishi Heavy Industries Yoshitaka Nishi-ku Hiroshima-shi Ikeda; Mitsubishi Heavy Industries Nobuo Nishi-ku Hiroshima-shi Yoshioka
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-11-16
Filing date: 2002-11-13
Publication date: 2007-10-31
Also published as: JP2003155192A; EP1661844A1; EP1314681B1; DE60217621D1; DE60217621T8; EP1314681A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Krans, der mit einem Ausleger zur Handhabung von Frachtcontainern versehen ist.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Konventionellerweise ist es notwendig, verschiedene Schritte auszuführen, um Frachtcontainer (im Anschluss der Einfachheit halber als "Fracht" bezeichnet) unter Verwendung eines Krans von einer ersten Position, wo die Fracht gelagert wird, zu einer Zielposition, wo die Fracht entladen wird, zu bewegen. Dies ist darin begründet, dass der Betrieb eines Krans durch seine zusammengesetzten Bewegungen so wie das Hochziehen und Drehen eines Auslegers (auch Boom genannt) beeinflusst wird und so begrenzt ist, dass er innerhalb des beweglichen Bereichs des Krans basierend auf seinem mechanischen Aufbau beweglich ist. Ein konventionelles Verfahren zum Betreiben eines Krans wird unter Bezugnahme auf die 5A und 5B sowie 6A und 6B beschrieben. 5A ist ein Diagramm, das die Spuren eines Auslegerpunkts (ein Endabschnitt des Auslegers) dann zeigt, wenn eine Fracht in einer geraden Linie einmal oder eine Vielzahl von Malen bewegt wird. Ebenso ist 5B ein Diagramm, das die Spur eines Auslegerpunkts dann zeigt, wenn eine Fracht unter Verwendung einer Tangente eines Kreises mit einem minimalen Drehradius (im Anschluss auch als minimaler Drehkreis bezeichnet) bewegt wird. 6A ist ein Diagramm, das Graphen zeigt, die die Beziehung zwischen der Bewegungsrate des Ausleger-Endabschnitts und der Zeit sowie zwischen einem Schwenkwinkel einer angehobenen Fracht in Bezug auf die vertikale Richtung und die Zeit zeigt. 6B ist ein schematisches Diagramm, das ein Modell eines sich bewegenden Pendels zeigt. In den 5A und 5B kennzeichnet das Symbol O das Zentrum der Drehung eines Krans, d.h. das Zentrum für den Ausleger-Betriebsradius in einem Fracht-Handhabungsbetrieb unter Verwendung des Krans. Ebenso kennzeichnen die Symbole A und A1 Anfangspositionen einer Fracht und die Symbole B und B1 kennzeichnen Zielpositionen einer Fracht. Die Kreise mit einem Radius r₀, die in der Figur gezeigt sind, kennzeichnen einen minimalen Drehkreis eines Krans und dies bedeutet, dass ein Handhabungsbetrieb für eine Fracht nicht innerhalb des Kreises aufgrund der mechanischen Beschränkung des Krans ausgeführt werden kann. Die Spur 3 des in 5A gezeigten Auslegerpunkts ist in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 2000-38286 beschrieben. Gemäß diesem Dokument bewegt ein Kran eine Fracht, während er mittels Dreh- und Ausleger-Anhebeoperationen eine polygonal lineare Bewegung ausführt, was eine Kombination linearer Bewegungen bedeutet. Insbesondere hebt der Auslegerpunkt eines Krans eine Fracht an der Ursprungsposition A an und dreht sich in einer Richtung zur rechten Seite um das Drehzentrum O in der Figur. Die kürzeste Laufbahn zwischen der Ursprungsposition A und der Zielposition B ist selbstverständlich die gerade Linie, die die Position A mit der Position B verbindet. Da die Laufbahn der Fracht jedoch nicht durch den minimalen Drehkreis aufgrund der Beschränkung des mechanischen Aufbaus des Krans verlaufen kann, bewegt der Kran die Fracht derart, dass der minimale Drehkreis vermieden wird, wodurch der Betriebsradius in der Richtung, die vom Drehzentrum O abweicht, sich erhöht. In diesem Fall ist die Transferspur des Auslegerpunkts linear und die Fracht wird durch eine Kombination von Ausleger-Anhebe- und Dreh-Operationen bewegt. Nachdem die Fracht über eine gewisse Distanz linear bewegt wurde, wird die Bewegungsrichtung des Auslegerpunkts so verändert, dass er sich entlang des minimalen Drehkreises bewegt. In diesem Fall wird die Transferslaufbahn des Auslegerpunkts ebenso linear gemacht und die Fracht wird durch eine Kombination von Ausleger-Biege- und Dreh-Operationen bewegt. Die Bewegungsrichtung des Auslegerpunkts wird des Weiteren auf halbem Weg verändert, so dass die Fracht linear auf die Zielposition B hin bewegt werden kann. Diesen Operationen entsprechend bildet die Spur 3 einen Teil einer polygonalen Form, die durch die Kombination einer Vielzahl linearer Linien ausgeformt wird und die Fracht wird schließlich zur Zielposition B befördert. Auf der anderen Seite gibt es Fälle, wo die Transferspur einer Fracht eine lineare Linie ist, die die Ursprungsposition A1 und die Zielposition B1 miteinander verbindet. In vielen dieser Fälle sind die Ursprungsposition A1 und die Zielposition B1 vergleichsweise weit vom minimalen Drehkreis entfernt platziert oder die Bewegungsdistanz der Fracht ist vergleichsweise kurz. Generell wird dann, wenn eine Fracht von einer Ursprungsposition A1 zur Zielposition B1 bewegt wird, wie dies durch die gepunktete Spur 1 in 5A angezeigt ist, der Anhebebetrieb des Auslegers nicht viele Male angewendet und der Betrieb des Krans wird hauptsächlich durch Drehoperationen des Auslegers ausgeführt. In einem solchen Fall wird, da die Laufbahn der Fracht in radialer Richtung verschoben wird, wenn die Fracht sich der Zielposition B1 annähert, der Auslege-Hebebetrieb am Ende der Laufbahn 1 ausgeführt, um die Verschiebung in radialer Richtung zu korrigieren. In diesem Fall wird erwartet, dass die Fracht in Bewegungsrichtung sowie in radialer Richtung schwingen wird. Der Grund hierfür ist, dass ein Massenträgheitsmoment aufgrund von Beschleunigung und Verlangsamung auf die Fracht in deren Bewegungsrichtung aufgebracht wird und eine Zentrifugalkraft aufgrund der Drehung des Auslegers auf die Fracht in radialer Richtung aufgebracht wird.
Dementsprechend wird, wie dies in Laufbahn 2 gezeigt wird, durch Verbinden der Ursprungsposition A1 und der Zielposition B1 mit einer geraden Linie der kürzeste Weg für die Bewegung der Fracht realisiert und die Zentrifugalkraft, die die Bewegung der Fracht beeinflussen würde, kann eliminiert werden. Jedoch ist es ebenso notwendig, das Schwingen einer Fracht für die oben erwähnte lineare Transferlaufbahn zu stoppen. Verfahren zum Stoppen des Schwingens einer Fracht, die linear bewegt wurde, sind in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 2000-313586 und der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 2000-153989 offenbart. Diese Dokumente betreffen Verfahren zum Steuern der Geschwindigkeit eines Laufwagens eines Tragekrans, der eine Fracht anhebt. Gemäß diesen Verfahren, die in diesen Dokumenten offenbart wurden, wird die Länge eines Seils zum Anheben einer Fracht gemessen, um ein Bewegungsmuster eines virtuellen Pendels zu erhalten und die Geschwindigkeit des Laufwagens wird so gesteuert, dass die Schwingperiode der Fracht mit dem Bewegungsmuster des virtuellen Pendels übereinstimmt. Im Folgenden wird ein Verfahren zum Stoppen der Schwingung einer linear bewegten Fracht unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen erläutert. Im Folgenden wird ein Laufwagen dazu verwendet, eine Fracht in einer bestimmten Richtung zu bewegen und kann durch das Schwingen eines einfachen Pendels verstanden werden. Wie in 6A gezeigt, beschleunigt der Laufwagen während einer Beschleunigungs-Zeitdauer t1 und bewegt sich dann bei konstanter Geschwindigkeit, welche die Geschwindigkeit am Ende der Beschleunigung ist, während einer konstanten Geschwindigkeitszeitdauer t2. Dann verlangsamt sich der Laufwagen nach dem Ende der konstanten Geschwindigkeit-Zeitdauer t2 während einer Verlangsamungs-Zeitdauer t3. Abschließend erreicht die Geschwindigkeit des Laufwagens an der Zielposition B1 Null und der Laufwagen stoppt. Dabei ist anzumerken, dass der Bereich des Trapezoids S in 6A eine Distanz zwischen der Ursprungsposition A1 und der Zielposition B1 anzeigt. Ebenso wird der Schwingwinkel θ einer Fracht unter Bezugnahme auf 6B erläutert. Während der Beschleunigungs-Zeitdauer t1 erreicht der Schwingwinkel der Fracht ein Maximum während des Schwingens in einer Richtung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung und dann verringert sich der Schwingwinkel schrittweise. Zur gleichen Zeit, wie der Handwagen in die konstante Geschwindigkeits-Zeitdauer t2 eintritt, wird der Schwingwinkel der Fracht Null. Dann erreicht der Schwingwinkel während der Verlangsamungs-Zeitdauer t3 ein Maximum, während er in einer Richtung, die mit der Bewegungsrichtung übereinstimmt, schwingt und dann verringert sich der Schwingwinkel schrittweise. Wenn der Laufwagen stoppt, wird der Schwingwinkel der Fracht Null. Das bedeutet, dass zum Stoppen des Schwingens der Fracht sowohl die Beschleunigungszeit t1 als auch die Verlangsamungszeit t2 so eingestellt wird, dass sie ein Vielfaches (ein ganzzahliges Vielfaches) der Periode eines in 6B gezeigten virtuellen Pendels ist. Auf diese Weise wird es möglich, das Schwingen der Fracht zu stoppen, da die Schwingperiode der Fracht mit dem oben erwähnten virtuellen Pendel übereinstimmt. Ebenso ist es möglich, das Schwingen der Fracht durch Einstellen sowohl der Gesamtzeit der Beschleunigungs-Zeitdauer t1 als auch der konstanten Geschwindigkeits-Zeitdauer t2 und einer Gesamtzeit der konstanten Geschwindigkeits-Zeitdauer t2 sowie der Verlangsamungs-Zeitdauer t3 so einzustellen, dass sie einem Vielfachen (einem ganzzahligen Vielfachen) der Periode eines virtuellen Pendels für die Fracht entspricht. Dieses Verfahren ist dann geeignet, wenn eine Fracht über eine vergleichsweise kurze Distanz bewegt wird. Diese Verfahren zum Stoppen des Schwingens einer angehobenen Fracht bedeuten einen schablonenartigen Schwingungsstopp, bei dem das Schwingen einer Fracht basierend auf der Bewegung eines virtuellen Pendels unter Einbeziehung der tatsächlichen Länge eines Seils gestoppt wird. In den oben angegebenen Dokumenten ist es ebenso möglich, die Genauigkeit beim Stoppen des Schwingens einer Fracht durch Bereitstellen eines Sensors sowie eines Accelerometers und durch Aufbringen einer tatsächlichen Feedback-Steuerung basierend auf den von dem Sensor erhaltenen Zahlen zu verbessern. Im Folgenden wird die Laufbahn 4 des Auslegerpunkts unter Bezugnahme auf 5B erläutert. Die Laufbahn 4 des in 5B gezeigten Auslegerpunkts ist in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 8-245164 offenbart. Gemäß diesem Dokument bewegt sich der Auslegerpunkt des Krans linear von der Ursprungsposition A, um sich so dem minimalen Drehkreis anzunähern. Dann folgt er, wenn der Auslegerpunkt den minimalen Drehkreis erreicht, einem Teil des Kreises. Hiernach trennt sich der Auslegerpunkt auf halbem Weg vom minimalen Drehkreis und bewegt sich linear auf die Zielposition B hin.
Das bedeutet, dass die Laufbahn durch Tangenten des minimalen Drehkreises in Bezug auf die Ursprungsposition A und die Zielposition B sowie einen Teil des minimalen Drehkreises ausgebildet ist. Dementsprechend ist die Laufbahn 4 der kürzeste Weg, der die Ursprungsposition A und die Zielposition B für den Fall verbindet, dass die Fracht nicht durch den minimalen Drehkreis hindurch verlaufen kann. Die oben erwähnten konventionellen Operationsverfahren für einen Kran weisen jedoch die nachfolgenden Probleme auf. Zunächst kann das Stoppen des Schwingens einer angehobenen Fracht nicht der Veränderung der Länge des Seils folgen. Das bedeutet, dass in den oben angegebenen konventionellen Verfahren die Verfahren nur für den Fall angewendet werden können, bei dem die Länge des Seils von der Ursprungsposition des Anhebens der Fracht konstant bleibt, obwohl eine Schwingungs-Stoppsteuerung durch Detektieren der Länge des Seils ausgeführt wird. Wenn ein Hebekran mit einem Laufwagen verwendet wird, bei dem die Länge des Seils konstant ist, wird das Seil in einem nicht schwingenden Zustand nach oben und unten gebracht, wenn eine Fracht die Zielposition erreicht hat. Dementsprechend werden üblicherweise keine signifikanten Probleme in Bezug auf die Steuerung des Stoppens des Schwingens der Fracht bewirkt. Für den Fall, bei dem der Laufwagen sich zur gleichen Zeit bewegt, zu der das Seil hoch und heruntergefahren wird, ist es notwendig, die Veränderung der Länge des Seils in Betracht zu ziehen. Jedoch wird in den arithmetischen Ausdrücken für die Beschleunigung eines Laufwagens, die in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 2000-313586 oder der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 2000-153989 offenbart sind, die Beschleunigung bei einer tatsächlichen Seillänge nicht in Betracht gezogen und somit wird das Schwingungsmuster einer angehobenen Fracht und der eines virtuellen Pendels verschoben, wenn eine Veränderung der tatsächlichen Länge des Seils vorliegt. In einem Auslegerkran, der mit einem drehbaren Ausleger versehen ist, so wie einem mobilen Hakenkran, einem Raupenkran, einem Radkran und einem Turmkran variiert jedoch die Länge des Seils in Übereinstimmung mit dem Grad des Ausleger-Anhebens. In derartigen Auslegerkränen ist es möglich, die Länge eines Seils basierend auf dem Ausleger-Anhebebetrieb abzuschätzen. Im tatsächlichen Fracht-Handhabungsbetrieb unter Verwendung eines Krans ist es jedoch notwendig, bei der Bewegung der Fracht Hindernisse zu vermeiden oder kleine Positionieroperationen auszuführen und es tritt selten ein, dass die durch den Betreiber eines Krans gesteuerte tatsächliche Seillänge mit der geschätzten Seillänge übereinstimmt. Dementsprechend verändert sich die Seillänge, die für das Stoppen des Schwingens einer Fracht berechnet wird, von Zeit zu Zeit und die Periode der angehobenen Fracht, die basierend auf dem virtuellen Pendel berechnet wurde, verschiebt sich von der Periode des schon berechneten virtuellen Pendel weg. Dementsprechend ist es oft schwierig, das Schwingen der angehobenen Fracht zu stoppen. Auch wird als zweiter Punkt der Probleme für den Fall, bei dem eine gerade Linie eine Ursprungsposition und eine Zielposition verbindet und den minimalen Drehkreis kreuzt, eine große Zentrifugalkraft oft auf eine Fracht in der oben erwähnten Laufbahn 3 unter Verwendung einer polygonalen linearen Bewegung aufgebracht und auf die Laufbahn 4, die Tangenten des minimalen Drehkreises verwendet. Der Grund hierfür ist, da die Bewegungsrichtung einer angehobenen Fracht schnell in der Laufbahn 3 unter Verwendung der polygonalen linearen Bewegung, wie sie in 5A gezeigt ist, bei deren Biegeabschnitten verändert wird und ein Massenträgheitsmoment aufgrund der Bewegung der angehobenen Fracht erzeugt wird. Ebenso verringert sich bei dem Fall der Laufbahn 4 unter Verwendung der Tangenten des minimalen Drehkreises, wie er in 5B gezeigt ist, der Radius des Wegs für die angehobene Fracht, wenn sie entlang des Teils des minimalen Drehkreises verläuft und daher wird eine große Zentrifugalkraft auf die Fracht aufgebracht. Darüber hinaus kann, da sowohl die Laufbahn 3 als auch die Laufbahn 4, wie sie in den 5A bzw. 5B gezeigt sind, diskontinuierliche Bewegungswege sind, das Schwingen der Fracht in einer Richtung erzeugt werden, die von der Bewegungsrichtung abweicht, oder die Fracht kann zeitweise dann gestoppt werden, wenn die Richtung der Fracht in der Mitte der Laufbahn verändert wird. Aufgrund dieses zweiten Problems ist es notwendig, die Bewegungsrate der angehobenen Fracht unter Verwendung eines Krans zu verlangsamen und dieses Problem sollte gelöst werden, um die Arbeitseffizienz von Operationen unter Verwendung eines Krans zu verbessern. Ebenso muss in dem oben beschriebenen ersten Problem, bei dem die Fracht linear bewegt wird, wenn das Schwingen der Fracht nicht gestoppt wird, die Zeit zum Stoppen der Fracht in die Betriebszeit eingerechnet werden. Dementsprechend ist die Arbeitseffizienz des Krans reduziert. Die JP 05-139689A offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Krans unter Verwendung einer Fuzzy-Interferenz gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung zieht die oben beschriebenen Umstände in Betracht und hat zum Ziel, ein Verfahren zum Betreiben eines Krans zur Verfügung zu stellen, bei dem der Grad des Schwingens der Fracht beim Handhabungsbetrieb unter Verwendung eines Krans auf ein minimales Niveau unterdrückt wird und die Arbeitseffizienz des Krans verbessert wird. Um das oben genannte Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Krans, wie es in Anspruch 1 beschrieben ist, zur Verfügung. Gemäß dem oben beschriebenen Verfahren zum Betreiben eines Krans wird ein hypothetisches Beschleunigungsmuster aus dem Betriebsschritt des hypothetischen Beschleunigungsmusters so erhalten, dass die Fracht von der Ursprungsposition zur Zielposition während einer Zeitdauer transferiert wird, in der ein hypothetisches Pendel mit einer hypothetischen Seillänge zu einem Nullpunkt vom Nullpunkt aus zurückkehrt. Dann wird das Auslegerpunkt-Beschleunigungsmuster für die Auslegerpunkt so vorgegeben, dass ein Beschleunigungsmuster für einen Schwingungswinkel bei tatsächlicher Seillänge erhalten wird, bei dem der Schritt zur Erreichung der Seillängen-Veränderung mit dem oben erwähnten hypothetischen Beschleunigungsmuster übereinstimmt. Auf diese Weise wird das Auslegerpunkt-Beschleunigungsmuster, durch das das Schwingen der Fracht an der Zielposition gestoppt wird, immer durchgeführt und ein Befehlswert für den Ausleger-Bewegungsschritt wird basierend auf dem Ergebnis dieser Operation so ausgegeben, dass das tatsächliche Schwingen der Fracht aufgrund des Betriebs des Auslegers und des Krans gestoppt wird. Dabei ist anzumerken, dass dieses Verfahren besonders geeignet ist, wenn es möglich ist, den Auslegerpunkt linear zu bewegen. Ebenso wird gemäß dem oben beschriebenen Verfahren das Schwingen der Fracht in Bewegungsrichtung, wenn die Fracht linear transferiert wird, unabhängig von der Veränderung der Länge des Seilelements gestoppt. Dementsprechend kann ein Betreiber des Krans einen manuellen Betrieb durchführen und somit wird der Grad der Flexibilität beim Betrieb erhöht. Auch wird es gemäß dem oben beschriebenen Verfahren möglich, die Fracht genau und sicher zur Zielposition zu transferieren. Darüber hinaus wird es für den Betreiber unnötig, einen Schwingungs-Stoppbetrieb auszuführen, da das Schwingen der Fracht gestoppt wird, und somit wird die Arbeit des Betreibers reduziert. Darüber hinaus kann die Effizienz des Fracht-Handhabeprozesses verbessert werden, da die Zykluszeit, die für eine wiederholte Bewegung einer Fracht erforderlich ist, verkürzt wird. In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Auslegerpunkt-Beschleunigung a_k im Betriebsschritt für das Auslegerpunkt-Beschleunigungsmuster durch die folgende Formel ausgedrückt:
Wobei λ₀ die hypothetische Seillänge, λ die Länge des Seilelements, ν die Geschwindigkeit des Seilelements und κ die Beschleunigung des Eilelements, a_k0 die hypothetische Beschleunigung des Auslegerpunkts im Betriebsschritt des hypothetischen Beschleunigungsmusters und θ ein Schwingungswinkel der Fracht, ω eine Schwingungswinkel-Geschwindigkeit der Fracht und g die Gravitationsbeschleunigung ist. In dieser Ausführungsform wird die Auslegerpunkt-Beschleunigung a_k unter Verwendung der oben angegebenen Formel (1) erhalten. Durch die Verwendung der Formel (1) wird es möglich, der Veränderung der Seillänge, die sich zu jedem Zeitpunkt verändern kann, zu entsprechen. Das bedeutet, dass die Auslegerpunkt-Beschleunigung a_k zu jedem Moment verändert wird, um so der Veränderung der tatsächlichen Seillänge zu entsprechen, während der Schwingungswinkel θ der Fracht beachtet wird. Auf diese Weise wird die Periode der Fracht mit der unter Verwendung des hypothetischen Beschleunigungsmusters erhaltenen Schwingungs-Stoppperiode in Übereinstimmung mit gebracht. Hier wird ein Operationsprozess zur Erzielung der oben angegebenen Formel (1) erläutert. Eine Gleichung der Bewegung für ein einfaches Pendel kann durch die folgende Formel (2) ausgedrückt werden:
Wobei a_k eine Beschleunigung des Pendels, χ eine Schwingungsamplitude des Pendels, γ die Seillänge und g die Gravitationsbeschleunigung sind. Dabei ist anzumerken, da jedes Symbol, das in der oben angegebenen Gleichung enthalten ist (beispielsweise die Beschleunigungspendel a_k, die Seillänge λ und der Schwingungswinkel des Pendels θ) im gleichen Zustand erhalten wurden, wie die oben erläuterten Symbole (beispielsweise die Auslegerpunkt-Beschleunigung a_k, die Länge des Seilelements zum Tragen der Fracht λ und der Schwingungswinkel der angehobenen Fracht θ), sie unter Verwendung der gleichen Symbole angegeben sind. In der oben angegebenen Formel (2) kann dann, wenn der Schwingungswinkel des Pendels θ klein ist, die parallele Schwingungsamplitude χ unter Verwendung der folgenden Gleichung (3) ausgedrückt werden: χ = λθ (3)
Durch einmaliges und zweimaliges Differenzieren der Formel (3) kann sie durch die folgenden Formeln (4) und (5) ausgedrückt werden:
Wenn die erhaltene Formel (5) mit der Formel (2) substituiert wird, wird die Schwingungswinkel-Beschleunigung, die eine zweifache Differenzierung des Schwingungswinkels darstellt, als nachfolgende Formel (6) erhalten:
Dann wird in der Gleichung (6) die Seillänge λ mit einer hypothetischen Seillänge λ₀ mit konstanter Länge substituiert und die Beschleunigung des Pendels a_k wird mit einer konstanten Beschleunigung a_k0 substituiert und ein Fall, bei dem die Beschleunigungszeit gleich einer Periode der hypothetischen Seillänge ist, wird in Betracht gezogen. Im oben erwähnten Fall werden, da die hypothetische Seillänge λ konstant ist, die durch die einmalige und zweimalige Differenzierung der hypothetischen Seillänge λ₀ erhaltenen Werte für die zwei Fälle Null und die Formel (6) kann als nachfolgend angegebene Formel (7) ausgedrückt werden:
Hierbei wird, um eine Beschleunigung a_k des Pendels zu erhalten, bei der die Schwingwinkel-Beschleunigung des Pendels gleich wird, angenommen, dass der rechte Abschnitt der Formel (b) gleich dem der Formel (7) ist. Dann kann die nachfolgend angegebene Formel (8) durch Substitution erhalten werden:
Daher kann die Formel (1) gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung durch die Annahme erhalten werden, dass die Geschwindigkeit des Seils mit der Länge λ gleich ν ist, die Beschleunigung des Seils mit der Länge λ gleich κ ist und die Schwingungswinkel-Geschwindigkeit ω ist. Dabei ist anzumerken, dass, da die konstante Geschwindigkeit a_k0 beliebig eingestellt werden kann, bevorzugt wird, eine große konstante Beschleunigung a_k0 unter Berücksichtigung von beispielsweise der Grenze des Kraftverhaltens des Krans zu verwenden. Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird es, da die Auslegerpunkt-Beschleunigung a_k in dem Operationsschritt für das Auslegerpunkt-Beschleunigungsmuster als eine Gleichung ausgedrückt wird, möglich, die Auslegerpunkt-Beschleunigung a_k aus jedem erhaltenen Wert genau zu bestimmen. Dementsprechend wird es möglich, das Schwingen der Fracht durch eine lineare Bewegung des Auslegerpunkts basierend auf den erhaltenen Ergebnissen sicher zu stoppen. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Fracht entlang einer bogenförmigen Kurve transferiert, die die Ursprungsposition und die Zielposition miteinander verbindet, wobei die bogenförmige Kurve den minimalen Drehkreis des Krans an einem Punkt berührt. Gemäß dem oben beschriebenen Verfahren zum Betreiben eines Krans folgt der Auslegerpunkt einer Laufbahn, die ein Teil eines Bogens ist, der durch die Ursprungsposition und die Zielposition hindurch verläuft, und somit wird die Fracht entlang des Bogens transferiert. Der Auslegerpunkt wird entlang des Bogens dadurch bewegt, dass zumindest ein Hebebetrieb des Auslegerarms und ein Drehbetrieb des Krans unabhängig voneinander zur gleichen Zeit ausgeführt werden. Dementsprechend wird bevorzugt, dass der Bogen so erhalten wird, dass er einen größtmöglichen Krümmungsradius aufweist, um die auf die angehobene Fracht einwirkende Zentrifugalkraft zu reduzieren. Da die angehobene Fracht entlang des Bogens bewegt wird, der die Ursprungsposition mit der Zielposition verbindet, wird es möglich, den minimalen Drehkreis zu vermeiden und die Kraft von der Ursprungsposition zur Zielposition zu bewegen. Dementsprechend wird die auf die Fracht einwirkende Zentrifugalkraft reduziert und somit kann die Fracht vergleichsweise schnell bewegt werden. Ebenso kann der Schwingungsgrad der Fracht aufgrund der reduzierten Zentrifugalkraft verringert werden und somit kann die für das Stoppen des Schwingens der Fracht erforderliche Zeit verkürzt werden. Ebenso kann, da kein diskontinuierlicher Punkt auf der Transfer-Laufbahn liegt, die Fracht ohne Bewirken eines schnellen oder komplizierten Schwingens der Fracht stabil bewegt werden. In dem Verfahren zum Betreiben eines Krans berührt die bogenförmige Kurve den minimalen Drehkreis an einem Punkt. Gemäß dem oben beschriebenen Verfahren zum Betreiben eines Krans folgt der Auslegerpunkt der Bogen-Laufbahn, die sowohl durch die Ursprungsposition als auch die Zielposition verläuft und den minimalen Drehkreis an einem Punkt berührt. Somit bewegt sich die angehobene Fracht entlang der bogenförmigen Laufbahn. Der oben erwähnte Bogen weist den größten Krümmungsradius unter den Bögen auf, die die Ursprungsposition mit der Zielposition innerhalb des Betriebsbereichs des Krans verbinden. Wenn sich die angehobene Fracht entlang des Bogens bewegt, wirkt nur eine minimale Zentrifugalkraft gemäß der Bewegungsgeschwindigkeit der Fracht ein. Ebenso wird es, da der Bogen den minimalen Drehkreis des Krans an einem Punkt berührt, möglich, eine Bogenlaufbahn mit größtem Radius zu erhalten. Dementsprechend kann die auf die Fracht einwirkende Zentrifugalkraft minimiert werden und die Transferdistanz kann verkürzt werden. Daher wird es für den Fall, bei dem der minimale Drehkreis mit der Transferlaufbahn in Wechselwirkung tritt, möglich, einen Kran-Ladebetrieb mit hoher Effizienz zu realisieren. In der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Transferlaufbahn der Fracht aus der X-Y-Ebene hervorstehen und unter der Annahme, dass die Koordinate des Drehzentrums des Krans O ist (0, 0), die Koordinate der Anfangsposition A (x_A, y_A) ist, die Koordinate der Zielposition B (x_B, y_B) ist, die Koordinate des Mittelpunkts C zwischen dem Punkt A und dem Punkt B (x_C, y_C) ist, die Distanz zwischen dem Punkt A und dem Punkt C LA ist, der Winkel zwischen der Senkrechten in Bezug auf eine den Punkt A und den Punkt B verbindenden geraden Linie, die durch den Punkt C verläuft, und der x-Achse ϕ ist, der Radius des minimalen Drehkreises des Krans r₀ ist, die Koordinate des Punkts D, der das Zentrum der bogenförmigen Kurve D (x_D, y_D) ist und die Distanz zwischen dem Punkt C und dem Punkt D L ist, werden α, β, γ, δ und ε basierend auf den folgenden Formel definiert:
und die Distanz L wird durch die folgende Formel ausgedrückt:
um die Koordinate D (x_D, y_D) des Punkts D unter Verwendung der folgenden Gleichung zu erhalten: (xD, yD) = (xC – Lcosϕ, xC – Lsinϕ).
Gemäß dem oben beschriebenen Verfahren zum Betreiben eines Krans wird die zentrale Koordinate des Punkts D unter Verwendung bekannter Koordinaten oder der Position, d.h. der Ursprungsposition A, der Zielposition B, des Mittelpunkts C zwischen dem Punkt A und dem Punkt B, der Distanz L_A zwischen dem Punkt A und dem Punkt C, dem Winkel ϕ zwischen der Senkrechten in Bezug auf den die Punkte A und B verbindenden geraden Linie, die durch den Punkt C verläuft, und der x-Achse sowie des Radius r₀ des minimalen Drehkreises des Krans bestimmt. Auf diese Weise wird die zentrale Koordinate D des Bogens zur Transferierung der Fracht bestimmt und ebenso wird der Radius des Bogens genau erhalten. Diese Werte werden in Bezug auf das Drehzentrum O als Bezugspunkt erhalten. Auf diese Weise verläuft der Auslegerpunkt durch die Ursprungsposition A und die Zielposition B und folgt der Bogen-Laufbahn mit dem Kontakt des minimalen Drehkreises des Krans an einem Punkt. Dementsprechend wird die Fracht entlang des Bogens bewegt. Ein Prozess zur Erzielung der zentralen Koordinate D des Bogens wird unter Bezugnahme auf 3 erläutert. In 3 wird ein Bogen, der die Laufbahn des Auslegerpunkts darstellt, angezeigt, dass er die Ursprungsposition A und die Zielposition B verbindet und den minimalen Drehkreis des Krans berührt. Es wird ein Fall betrachtet, bei dem ein beliebiger Punkt P (x, y) auf dem unbekannten Bogen und eine Distanz L_p zwischen dem Punkt P und dem Punkt O verwendet wird. Unter der Annahme, dass der Radius des zu erhaltenden Bogens R ist, wird die folgende Gleichung (9) aus dem Dreieck ADC erhalten: R2 = L2 + LA 2 (9)
Ebenso wird die folgende Formel (10) basierend auf der Gleichung eines Bogens erhalten: R2 = (x – xD)2 + (y – yD)2 (10)
Darüber hinaus kann L_p als die folgende Formel (11) aus 3 ausgedrückt werden: Lp = x2 + y2 (11)
Hier wird, wie dies in 3 gezeigt ist, die Position des Punkts P, bei dem L_p minimal wird, ein Punkt, an dem die den Punkt D und O verbindende gerade Linie den Bogen trifft. Dementsprechend gilt dann unter der Annahme, dass der minimale Wert von L_p L_pmin ist Lpmin = R – √(xD 2 + yD 2) (12)
Da L_pmin gleich r₀ sein muss, um den minimalen Drehkreis zu berühren, wenn die die Punkte D und O verbindende gerade Linie auf den Bogen trifft, kann L_pmin als folgende Formel (13) ausgedrückt werden:
Durch Anordnung der Formel (13) und durch Quadrierung und Neuanordnung des erhaltenen Ergebnisses wird die folgende Formel (14) erhalten: 2r0√(L2 – LA 2) = αL + β (14) wobei α und β die gleiche Formel wie die oben bereits erwähnten α und β ausdrücken und als numerischer Wert durch Substitution mit einem bekannten Wert erhalten werden. Anschließend wird durch Quadrierung des rechten Terms und des linken Terms und durch eine Neuanordnung der Gleichung (13) die folgende Gleichung (15) erhalten. γL2 + δL + ε = 0 (15)wobei γ, δ und ε die gleiche Formel wie die oben bereits erwähnten γ, δ und ε ausdrücken und als numerischer Wert durch Substitution mit einem bekannten Wert erhalten werden können. Dementsprechend kann die Distanz L zwischen dem Punkt OD als Lösung für eine Sekundärgleichung abgeleitet werden. Somit kann L als folgende Formel (16) unter Berücksichtigung der Tatsache, dass L ein positiver Wert ist, ausgedrückt werden:
Unter Verwendung der Distanz L zwischen den Punkten O und D, die durch die oben angegebene Formel (16) erhalten wurde, wird die Koordinate des Punkts D bestimmt. Da die Koordinate des Punkts D wie in der folgenden Gleichung (17) aus 3: (xD, yD) = (xC – Lcosϕ, xC – Lsinϕ) (17)ist, kann die Koordinate des Punkts D, die die zentrale Koordinate des Bogen ist, durch Substitution von L mit der Formel (17) erhalten werden. Wie oben bereits erwähnt, wird jede der oben erläuterten Formeln durch Bestimmung des Punkts C, der der Mittelpunkt zwischen der Ursprungsposition A und der Zielposition B, sowie bei Vorliegen des Punkts D, der das Zentrum des zu erhaltenden Bogens ist, auf einer Senkrechten in Bezug auf die die Punkte A und B verbindende und durch den Punkt C verlaufende gerade Linie erhalten. Gemäß dem oben angegebenen Verfahren ist es möglich, die Koordinate des Punkts D und den Radius R des Bogens usw. durch Bestimmung der Distanz zwischen dem Mittelpunkt C in Bezug auf die Ursprungsposition A und die Zielposition B, sowie den Punkt D, der das Zentrum des Bogens ist, richtig zu erhalten. Dementsprechend wird es möglich, die bogenförmige Laufbahn deutlich zu definieren und den Auslegerpunkt entlang der Laufbahn zu bewegen. Die vorliegende Erfindung stellt ebenso ein Verfahren zum Betreiben eines Krans zur Verfügung, der mit einem Ausleger versehen ist, der einen Auslegerpunkt aufweist, von dem eine Fracht über ein Seilelement herabhängt, wobei die Fracht von einer Ursprungsposition zu einer Zielposition bewegt wird, um einen Fracht-Handhabebetrieb auszuführen, umfassend die folgenden Schritte: Betätigen einer linearen Laufbahn, die die Ursprungsposition und die Zielposition für die Fracht verbindet, Ausführen eines Verfahrens zum Betreiben eines Krans gemäß Anspruch 2, wenn bestimmt wurde, dass die betriebene lineare Laufbahn nicht mit dem minimalen Drehkreis in Wechselwirkung tritt, und Ausführen eines Verfahrens zum Betreiben eines Krans gemäß Anspruch 4, wenn bestimmt wird, dass die betriebene lineare Laufbahn mit dem minimalen Drehkreis in Wechselwirkung tritt. Gemäß dem oben beschriebenen Verfahren zum Betreiben eines Krans wird durch den Betrieb eine lineare Laufbahn, die die Ursprungsposition und die Zielposition miteinander verbindet, berechnet. Dann wird bestimmt, ob die durch den Betrieb erhaltene lineare Laufbahn mit dem minimalen Drehkreis in Wechselwirkung tritt. Wenn bestimmt wurde, dass die lineare Laufbahn nicht mit dem minimalen Drehkreis in Wechselwirkung tritt, d.h. dass die lineare Laufbahn nicht durch den minimalen Drehkreis hindurch verläuft, wird die lineare Laufbahn als geeignete Laufbahn zur Transferierung der Fracht anerkannt und der Auslegerpunkt wird entlang der linearen Laufbahn bewegt, so dass die angehobene Fracht von der Ursprungsposition zur Zielposition transferiert wird. Ebenso wird dann, wenn der Auslegerpunkt entlang der linearen Laufbahn bewegt wurde, der Kran unter einer Schwingungs-Stoppsteuerung für die angehobene Fracht betrieben, um das Schwingen der Fracht in der Bewegungsrichtung zu eliminieren, während die aktuelle Veränderung der Länge des Seilelements erhalten wird. Auf der anderen Seite wird dann, wenn bestimmt wird, dass die lineare Laufbahn mit dem minimalen Drehkreis in Wechselwirkung tritt, d.h. dass die lineare Laufbahn durch den minimalen Drehkreis hindurch verläuft, die lineare Laufbahn entlang der bogenförmigen Laufbahn, die oben in Bezug auf die vierten bis sechsten Aspekte der Erfindung erläutert wurde, bewegt. Dementsprechend wird die angehoben Fracht von der Ursprungsposition zur Zielposition entlang der bogenförmigen Laufbahn bewegt. Da die lineare Laufbahn, die die Ursprungsposition und die Zielposition für die Fracht verbindet, betrieben wird und ein Verfahren zum Betreiben eines Krans gemäß einem der oben erwähnten ersten bis dritten Aspekte der Erfindung ausgeführt wird, wenn bestimmt wurde, dass die betriebene lineare Laufbahn nicht mit dem minimalen Drehkreis in Wechselwirkung tritt, und ein Verfahren zum Betreiben eines Krans gemäß einem der oben erwähnten vierten bis sechsten Aspekte der Erfindung ausgeführt wird, wenn bestimmt wurde, dass die betriebene lineare Laufbahn mit dem minimalen Drehkreis in Wechselwirkung tritt, wird es möglich, die angehobene Fracht unter Verwendung der für die Situation am meisten geeigneten Transfer-Laufbahn zu transferieren. Wenn die angehobene Fracht linear bewegt wird, wird das Schwingen der angehobenen Fracht eliminiert und dann, wenn die Fracht entlang der bogenförmigen Laufbahn bewegt wird, wird die auf die Fracht einwirkende Zentrifugalkraft so unterbunden, dass die Bewegungsrate des Auslegerpunkts angehoben wird, um eine hohe Arbeitsfähigkeit für den Ladebetrieb der Fracht zu realisieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Einige der Merkmale und Vorteile der Erfindung wurden bereits beschrieben, andere werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und aus den anhängenden Zeichnungen ersichtlich, in denen:
1 ein schematisches Diagramm ist, das einen mobilen Hafenkran gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2A ein Diagramm ist, das eine lineare Laufbahn eines Auslegerpunkts des mobilen Hafenkrans gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Relation zu dem minimalen Drehkreis des Krans zeigt;
2B ein Graph ist, der die Beziehung zwischen der Bewegungsrate des Auslegerpunkts während dessen linearer Bewegung in Bezug zur Zeit zeigt;
3 ein Diagramm zur Erläuterung einer bogenförmigen Laufbahn und eines Verfahrens zum Erhalten der Laufbahn des Auslegerpunkts des mobilen Hafenkrans gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
4 ein Flussdiagramm ist, das den Verlauf der Befehlssignale in einer Steuerungseinheit des mobilen Hafenkrans gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
5A ein Diagramm ist, das eine konventionelle polygonale Bewegung oder lineare Bewegung eines Auslegerpunkts eines Krans zeigt;
5B ein Diagramm ist, das die Laufbahn eines Auslegerpunkts unter Verwendung einer Tangente des minimalen Drehkreises zeigt;
6A ein Graph ist, der die Beziehung zwischen der Bewegungsrate eines Auslegerpunkts und der Zeit sowie zwischen einem Schwingungswinkel der angehobenen Fracht in Bezug auf die vertikale Richtung und der Zeit zur Erläuterung eines Schwingungs-Stoppmusters für eine angehobene Fracht in einem konventionellen Kran zeigt; und
6B ein schematisches Diagramm ist, das ein Modell eines Schwingpendels zur Erläuterung eines Schwingungs-Stoppmusters für angehobene Fracht in einem konventionellen Kran zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die oben zusammengefasste und durch die anhängenden Ansprüche definierte Erfindung kann unter Bezugnahme auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung, die im Zusammenhang mit den anhängenden Zeichnungen gelesen werden sollte, verständlich. Diese detaillierte Beschreibung besonders bevorzugter Ausführungsformen, wie sie im Folgenden angegeben ist, um den Fachmann den Nachbau und die Verwendung einer besondere Implementierung der Erfindung zu ermöglichen, ist nicht dazu gedacht, die anhängenden Ansprüche zu beschränken, sondern als spezielle Beispiele hierzu zu dienen. 1 ist ein Diagramm, das einen schematischen Aufbau eines mobilen Hafenkrans 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Ebenso sind die 2A und 2B sowie 3 Diagramme, die Laufbahnen eines Auslegerpunkts A des mobilen Krans zeigen. 2A ist eine Draufsicht, die eine lineare Bewegung des Auslegerpunkts H anzeigt. 2B ist ein Musterdiagramm, das die Geschwindigkeit des Krans während dessen Betrieb zeigt. 3 ist eine Draufsicht, die eine bogenförmige Laufbahn des Auslegerpunkts H sowie eine Weise zum Bestimmen der Laufbahn zeigt. Ebenso ist 4 ein Flussdiagramm, das den Verlauf der Befehlssignale von einer Steuerungseinheit 10 zeigt, wenn das Schwingen einer Fracht gestoppt wird. Das Bezugszeichen 1, das in 1 gezeigt ist, kennzeichnet einen mobilen Hafenkran (im Anschluss der Einfachheit halber als "Körper" bezeichnet), der geeigneter Weise in einer Hafenanlage als Hafen-Einrichtung verwendet wird. Der Körper 1 des mobilen Hafenkrans beinhaltet hauptsächlich einen Tragrahmen 11, der mit einer Vielzahl von Auslegern 12, einem sich drehenden Rahmen 13 sowie einem Hauptrahmen 14 versehen ist, von denen jeder am Tragrahmen 11 befestigt ist, sowie einen Ausleger 2, der am Hauptrahmen 14 angebracht ist. Der Tragrahmen 11 sichert die Stabilität des Körpers 1 mittels der Vielzahl von Auslegern 12 ab, von denen jeder von beiden Seiten des Tragrahmens 11 in vertikaler Richtung in Bezug auf dessen Längsrichtung hervorsteht. Wenn die Ausleger 12 im Tragrahmen 11 aufgenommen sind, kann sich der Kran um das Gebiet des Hafens mittels der (in der Figur nicht gezeigten) Räder bewegen. Lenklager mit einer kreisförmigen Form (in der Figur nicht gezeigt) sind im Wesentlichen am zentralen Abschnitt des Tragrahmens 11 vorgesehen und der sich drehende Rahmen 13 ist am Tragrahmen 11 über die Schwenklager befestigt.
Getriebezahnstangen sind um die Schwenklager und Ritzel herum (in den Figuren nicht gezeigt) ausgebildet, die an der sich drehenden Antriebseinheit (in den Figuren nicht gezeigt) angebracht sind und mit den Ritzeln in Eingriff stehen. Die sich drehende Antriebseinheit ist an der Seite des sich drehenden Rahmens 13 angebracht. Dementsprechend ist der sich drehende Rahmen 13 um das Zentrum der Schwenklager aufgrund der Drehung der Ritzel um 360° drehbar. Dabei ist anzumerken, dass der Begriff "Zentrum der Schwenklager" das Drehzentrum O bedeutet und das Zentrum des Betriebsradius des Krans kennzeichnet, der den Handhabungsbetrieb für die Fracht ausführt. Ebenso ist eine Drehwinkel-Detektionsvorrichtung 5a, die die Drehrichtung des sich drehenden Rahmens 13 in Bezug auf den Tragrahmen 11 detektiert, in der Nähe des Drehzentrums O des sich drehenden Rahmens 13 angeordnet. Die Drehwinkel-Detektionsvorrichtung 5a ist mit der Steuerungseinheit 10, die später beschrieben werden wird, über ein Kabel verbunden, das durch die gepunkteten Linien angezeigt ist. An dem sich drehenden Rahmen 13 sind hauptsächlich der Hauptrahmen 14, eine Winch 4, ein Zylinder 6 sowie ein Betriebsraum (in der Figur nicht gezeigt) vorgesehen. Der Hauptrahmen 14 stützt einen Basisendabschnitt des Auslegers 2 drehbar ab. Die Winch 4 wickelt ein Seil 3 (auch als "Draht" bezeichnet), der mit einer angehobenen Fracht G verbunden ist, auf. Der Zylinder 6 hebt den Ausleger 2 an und ein Betätiger nimmt den Betriebsraum ein, um die Kranbetriebe auszuführen. Die Winch 4 ist mit einem Codierer 4a (Mittel zum Erhalten einer Veränderung der Seillänge) versehen, der den Zustand der Länge des Seils 3 detektiert. Der Codierer 4a ist mit der Steuerungseinheit 10, die später beschrieben werden wird, über ein Kabel, das durch die gepunkteten Linien angezeigt ist, verbunden. Der Hauptrahmen 14 weist einen Balkenaufbau auf, in dem eine Vielzahl von stangenartigen Elementen miteinander kombiniert sind. Der Basisendabschnitt des Auslegers 2 (die linke Seite in der Figur) ist im Wesentlichen an der mittleren Position des Hauptrahmens 14 über Ausleger-Fußstifte (in den Figuren (nicht gezeigt) angebracht. Eine Hebewinkel-Detektionsvorrichtung 2a, die den Hebewinkel des Auslegers 2 detektiert, ist an der Seite des Ausleger-Fußstifts oder dem Ausleger 2 angeordnet. Die Hebewinkel-Detektionsvorrichtung 2a ist mit der Steuerungseinrichtung 10, die später beschrieben werden wird, mittels des durch die gepunkteten Linien angezeigten Kabels verbunden. Der Ausleger 2 weist eine lange Form mit einem Balkenaufbau auf und der Basisendabschnitt des Auslegers 2 ist drehbar durch den Hauptrahmen 14 wie oben erläutert abgestützt. Ebenso ist ein Endabschnitt des Zylinders 6 an der Stangenseite drehbar an einer Unterseiten-Position des Basisendabschnitts des Auslegers 2 leicht auf die Seite des Auslegerpunkts über Stifte (in den Figuren nicht gezeigt) versetzt drehbar angeordnet. Auf diese Weise wird der Ausleger 2 abgestützt. Ein anderer Endabschnitt des Zylinders 6 ist an der Bodenseite drehbar an dem Vorderabschnitt des sich drehenden Rahmens 13 über Stifte (in den Figuren nicht gezeigt) angebracht. Der Ausleger 2 wird in Bezug auf den Ausleger-Fußstift, der als Zentrum agiert, durch Verlängerungs- und Rückzugsoperationen des Zylinders 6 angehoben und der Ausleger-Operationsradius wird basierend auf dem Auslegerpunkt H bestimmt. Ein Ende des Seils 3 ist mit einem (in den Figuren nicht gezeigten) Haken zum Anheben einer Fracht G verbunden und das Seil hängt vom Auslegerpunkt H auf die Fracht G hin herab. Ebenso wird das andere Ende des Seils 3 von der Winch 4, die an dem sich drehenden Rahmen 13 vorgesehen ist, aufgewickelt. Die Fracht G kann durch den Aufwickelbetrieb des Seils 3 unter Verwendung des Drehbetriebs der Winch 4 nach oben bewegt werden. Ebenso kann die angehobene Fracht G durch Drehung der Winch 4 in einer entgegengesetzten Richtung nach unten bewegt werden. Ebenso beinhaltet eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern des Betriebs des Körpers 1 zusätzlich zur Steuerungseinheit 10 zumindest die oben erwähnte Drehwinkel-Detektionsvorrichtung 5a, die Hebewinkel-Detektionsvorrichtung 2a und den Codierer 4a. Nachfolgend werden die Lade- und Entladeoperationen für die Fracht G unter Verwendung der 2 und 3 und unter Bezugnahme auf 1 erläutert. Der Bediener zum Betreiben des Krans gibt Positionsinformationen der ursprünglichen Position A, an der die Fracht G platziert ist, und der Zielposition B, zu der die Fracht G zu bewegen ist, vor dem Beginn des Betriebs des Krans ein. Der Betrieb zum Eingeben jeder Position kann unter Verwendung einer X-Y-Ebene inklusive des Drehzentrums O des Körpers 1 als Bezugspunkt durchgeführt werden und der Bediener gibt jede Position unter Verwendung eines Betriebspaneels, das mit der X-Y-Ebene übereinstimmt, ein. Bei diesem Betrieb wird die Positionsinformation der ursprünglichen Position A und der Zielposition B zur Steuerungseinheit 10 des Krans ausgegeben. Wenn die ursprüngliche Position A und die Zielposition B eingegeben sind, werden sämtliche Koordinaten-Daten zur Steuerungseinheit 10 ausgegeben, um eine lineare Linie zu erhalten, die die Positionen A und B verbindet. Dann wird basierend auf arithmetischen Ausdrücken bestimmt, ob die lineare Linie über den minimalen Drehkreis verläuft. Um zu bestimmen, ob die lineare Linie über den minimalen Drehkreis verläuft, wird beispielsweise eine Senkrechte von dem Drehezentrum O in Bezug auf die gerade Linie, die die Ursprungsposition A und die Zielposition B miteinander verbindet, gezogen und es wird bestimmt, dass die Distanz zwischen dem Schnittpunkt der linearen Linie und der geraden Linie und dem Drehzentrum O länger als der Radius r₀ des minimalen Drehkreises ist. Dabei ist anzumerken, dass die Bestimmung durch eine Koordinaten-Transformationseinheit 50 (Laufbahn-Bestimmungselement) ausgeführt wird, die in der in 4 gezeigten Steuerungseinheit 10 vorgesehen ist, welche später beschrieben werden wird. Ebenso bedeutet der Begriff "minimaler Drehkreis" einen Kreis mit einem Radius r₀, der anzeigt, dass der Handhabungsbetrieb für die Fracht nicht aufgrund der mechanischen Beschränkungen des Krans innerhalb des Kreises möglich ist, und der ebenso einen beweglichen Bereich des Auslegerpunkts H anzeigt, wenn der Ausleger 2 bis zu einem maximalen Grad angehoben wurde. Dann wird, wenn bestimmt wurde, dass die lineare Linie, die die ursprüngliche Position A und die Zielposition B verbindet, nicht durch den minimalen Drehkreis hindurch verläuft, der Auslegerpunkt H linear bewegt, um die Fracht G entlang der linearen Linie, die wie oben erwähnt erhalten wurde und wie in 2A gezeigt, zu transferieren. Ebenso wird dann, wenn bestimmt wurde, dass die lineare Linie, die die ursprüngliche Position A und die Zielposition B miteinander verbindet, durch den minimalen Drehkreis hindurch verläuft, eine bogenförmige Transferlaufbahn, wie sie in 3 gezeigt ist, als Laufbahn für den Auslegerpunkt H ausgewählt. Dieses Betriebsverfahren wird später detailliert beschrieben. Die lineare Bewegung des Auslegerpunkts H kann durch Verkuppeln der Hebebewegung des Auslegers 2 mit der Drehung des sich drehenden Rahmens 13 ausgeführt werden. In einem solchen Fall betreibt der Bediener, da der Bediener keine extreme Veränderung der Höhe der Fracht G durch den Hebebetrieb des Auslegers 2 wünscht, die Winch 4, um so eine konstante Höhe der Fracht G beizubehalten. Darüber hinaus kann der Bediener zusätzlich Anhebe- und Absenk-Operationen der Fracht G ausführen, um Hindernisse im Transferweg zu vermeiden oder eine bestimmte Distanz der Fracht G vom Boden beizubehalten. Gemäß dem Verfahren zur linearen Bewegung der Fracht G der vorliegenden Erfindung, wie sie im Folgenden erläutert wird, wird jedoch keine Zentrifugalkraft oder Schwingung in der Bewegungsrichtung auf die Fracht G aufgebracht, wenn ein Drehbetrieb des Krans ausgeführt wird, und es wird ebenso möglich, die Fracht G unter Verwendung der kürzesten Laufbahn zu bewegen. In Bezug auf das Schwingen der Fracht G in Bewegungsrichtung wird die Bewegungsrate des Auslegerpunkts H so gesteuert, dass die Fracht G nicht in Übereinstimmung mit der Länge des Seils 3 schwingt. Im Folgenden wird die Steuerung zum Stoppen des Schwingens der angehobenen Fracht G in Bewegungsrichtung des Auslegerpunkts H unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm aus 4 erläutert. Zuerst werden die Koordinaten der ursprünglichen Position A und der Zielposition B in Koordinaten für die Praxis mittels der Koordinaten-Transformationseinheit 50 transformiert. Dann wird eine Standard-Seillänge λ₀ (eine virtuelle Seillänge), die die Basis für ein virtuelles Pendel wird, bei einer Standardseillängen-Einstellelinheit 51 unter Bezug der Beschleunigungsgrenze und der Geschwindigkeitsgrenze, die von dem mechanischen Aufbau des Körpers 1 abgeleitet werden, sowie der tatsächlichen Seillänge λ erhalten. Das hier erhaltene Ergebnis wird zu einer Standardseillängen-Schwingungsstopp-Musterbildereinheit 52 ausgegeben. Dabei ist anzumerken, dass die tatsächliche Seillänge λ ebenso direkt zu einer Berechnungseinheit 54 für die tatsächlichen Seillängen-Beschleunigungsbefehle (ein Auslegerpunkt-Beschleunigungsmuster-Berechnungselement) ausgegeben wird, welches später erläutert werden wird. Ebenso wird die erhaltene Standardseillänge λ₀ direkt zu der Berechnungseinheit 54 für den tatsächlichen Seillängen-Beschleunigungsbefehl ausgegeben. In der Standardseillängen-Schwingungsstopp-Musterbildereinheit 52, in die die Koordinaten für die Berechnung und die Standardseillänge λ₀ eingegeben werden, führt ein Schwingungsstoppmuster (virtuelles Beschleunigungsmuster), durch das die Fracht D von der Ursprungsposition A zur Zielposition B während der Periode, in der das virtuelle Pendel bei Standardseillänge λ₀ vom Nullpunkt zum Nullpunkt zurückkehrt, bewegt. Hier wird die Beschleunigung a_k0 des virtuellen Pendels bei Standardseillänge λ₀ erhalten und dieses Ergebnis wird direkt zu der Berechnungseinheit 54 für den tatsächlichen Seillängen-Beschleunigungsbefehl ausgegeben und wird zur Standardseillängen-Schwingungswinkel-Berechnungseinheit 53 ausgegeben. Verfahren zur Erzielung der Beschleunigung a_k0 und der Standardseillänge λ₀ werden später im Abschnitt über die Berechnungsprozesse erläutert. Die Beschleunigung a_k0 des virtuellen Pendels bei Standardseillänge λ₀, die in die Seillängen-Schwingungswinkel-Berechnungseinheit 52 eingegeben wurde, wird dazu verwendet, den Schwingungswinkel θ des virtuellen Pendels bei Standardseillänge λ₀ zu erhalten und dieses wird zur Berechnungseinheit 54 für den tatsächlichen Seillängen-Beschleunigungsbefehl ausgegeben. Darüber hinaus werden die Geschwindigkeit ν und die Beschleunigung κ der tatsächlichen Länge des Seils mittels der Zeitmessung des Codierers 4a, der die tatsächliche Seillänge misst, erhalten und das Ergebnis wird zu der Berechnungseinheit 54 für den tatsächlichen Seillängen-Beschleunigungsbefehl ausgegeben. Ebenso kann die Schwingungswinkel-Geschwindigkeit ω der Fracht G aus der Periode T der Fracht G erhalten werden. Das bedeutet, da die Periode T aus der folgenden Gleichung (18) erhalten werden kann: Periode T = 2π√(λ/g) (18),kann die Schwingungswinkel-Geschwindigkeit Δ aus der folgenden Gleichung (19) erhalten werden: Schwingungswinkel-Geschwindigkeit ω = 2π/T (19)
Wie oben bereits erwähnt, kann, da die Standardseillänge λ₀, die Beschleunigung κ, der Schwingungswinkel θ und die tatsächliche Seillänge λ sowie die Geschwindigkeit ν und die Beschleunigung κ an der tatsächlichen Seillänge sowie die Schwingungswinkel-Geschwindigkeit ω der Fracht in die Berechnungseinheit 54 für den tatsächlichen Seillängen-Beschleunigungsbefehl eingegeben wird, die Auslegerpunkt-Beschleunigung a_k unter Verwendung der folgenden Gleichung (20), die die gleiche wie die Gleichung (1) ist, erhalten werden:
Dabei ist anzumerken, dass die Beschleunigung a_k0 des virtuellen Pendels aus der Beschleunigungsgrenze aufgrund des mechanischen Aufbaus des Krans und der tatsächlichen Seillänge λ erhalten werden kann und die oben angegebene Gleichung (20) als nachfolgend angegebene Gleichung (21) unter Verwendung von a_max als Beschleunigungsgrenze aufgrund des mechanischen Aufbaus, und von sf als Sicherheitskoeffizient ausgedrückt werden kann:
Dementsprechend wird die Beschleunigung a_k0 des virtuellen Pendels in der oben angegebenen Gleichung (21) definiert und durch diese Definition der Beschleunigung a_k0 und der Standardseillänge λ₀ des virtuellen Pendels kann basierend auf der Beschleunigungsgrenze aufgrund mechanischen Aufbaus a_max erhalten werden. Obwohl die Seillänge nicht wie oben begrenzt ist, weist dies den Vorteil der Verwendung des Betriebsverhaltens des Krans bis zu dessen Maximum auf. Wie oben erläutert, wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Beschleunigungsbefehl für den Auslegerpunkt H von Zeit zu Zeit unter Berücksichtigung der tatsächlichen Länge des Seils λ, die in Übereinstimmung mit der oben angegebenen Gleichung (20) variiert, erhalten. Dementsprechend kann der Geschwindigkeitsbefehl für den Auslegerpunkt H durch Integration des Beschleunigungsbefehls erhalten werden. Ebenso kann der Positionsbefehl für die Bewegung des Auslegerpunkts H durch weiteres Ausführen eines Integrationsprozesses erhalten werden. Basierend auf dem erhaltenen Positionsbefehl wird wiederum die Koordinatentransformation auf der X-Y-Ebene, die die Situation des Körpers anzeigt, unter Verwendung einer Koordinates-Transformationseinheit 55 ausgeführt, um einen Drehwinkel-Befehl und einen Hebewinkel-Befehl auszugeben. Der Drehwinkel-Befehl und der Hebewinkel-Befehl sind selbstverständlich Steuerungsbefehle, die in Relation zueinander erhalten werden. Der Drehwinkel-Befehl wird zu einer Dreh-Antriebsvorrichtung unter Bezugnahme auf den Ausgabewert der Drehwinkel-Detektionsvorrichtung 5a ausgegeben, um so den Drehbetrieb des sich drehenden Rahmens 13, der den Ausleger 2 beinhaltet, der am Hauptrahmen 14 angebracht ist, zu veranlassen. Ebenso wird der Hebewinkel-Befehl in eine Koordinaten-Transformationseinheit 56 für die Länge des Zylinders 6 eingegeben und in einen Längenbefehl für den Zylinder 6 übertragen, um den Expansionsbetrieb des Zylinders 6 zu veranlassen. Nachfolgend wird das Geschwindigkeitsmuster des Auslegerpunkts H unter Verwendung eines Beispiels erläutert. Wie in 2B gezeigt, wird die Schwingungsperiode der Fracht als eine Einheit während der Beschleunigung betrachtet und der Kran wird in Übereinstimmung mit dem Beschleunigungsmuster, durch das das Schwingen der Fracht gestoppt wird, wenn die Geschwindigkeit konstant wird, betrieben. Wenn ein hypothetischer Fall betrachtet wird, bei dem ein unerwarteter Absenkbetrieb während der Periode der konstanten Geschwindigkeit ausgeführt wird, da die tatsächliche Länge des Seils 3 verglichen mit dessen erwarteter Länge variiert, wird das Geschwindigkeitsmuster des Auslegerpunkts H, d.h. das Beschleunigungsmuster, entsprechend verändert. Die in der Figur gezeigte gepunktete Linie kennzeichnet einen Fall, bei dem die Veränderung der Länge des Seils 3 vorab in Übereinstimmung mit dem Heben des Auslegers 2 bekannt ist. Das bedeutet, dass das Geschwindigkeitsmuster nahezu das gleiche ist wie das zu Beginn der Beschleunigung. Wenn jedoch ein unerwarteter Betrieb während der Zeitdauer der konstanten Geschwindigkeit auftritt, werden das Beschleunigungsmuster und das Geschwindigkeitsmuster des Auslegerpunkts H wie dies in der durchgezogenen Linie, die in 2 gezeigt ist, verändert. Dementsprechend wird das Schwingen der Fracht unterdrückt und die Fracht wird zum Zielpunkt B transferiert. Ebenso wird, da die Länge des Seils 3 aufgrund des unerwarteten Absenkbetriebs vergrößert wird, der Schwingungsgrad der angehobenen Fracht innerhalb einer Periode erhöht. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedoch der Kran in Übereinstimmung mit dem Schwingungswinkel der Fracht gesteuert und der Schwingungswinkel der Fracht wird nicht verändert, wie dies in der Figur gezeigt ist. Im Folgenden wird eine Transfer-Laufbahn des Auslegerpunkts H für den Fall erläutert, bei dem sie basierend auf dem Betrieb bestimmt wird, dass die gerade Linie, die die ursprüngliche Position A und die Zielposition B miteinander verbindet, durch den minimalen Drehkreis mit dem Radius Radius r₀ unter Verweis auf 3 verläuft. In 3 zeigt der Punkt O (0,0) das Drehzentrum an, der Kreis mit dem Punkt O kennzeichnet den minimalen Drehkreis mit dem Radius r₀, die Koordinate der ursprünglichen Position A ist (x_A, y_A), die Koordinate der Zielposition B ist (x_B, y_B) und die Koordinate des Mittelpunkts C zwischen dem Punkt A und dem Punkt B ist (x_C, y_C), die Distanz zwischen dem Punkt A und dem Punkt C ist L_A, der Radius des Bogens ist A, die Koordinate eines willkürlichen Punkts P auf dem Bogen ist (x, y) und ϕ kennzeichnet einen Winkel zwischen einer senkrechten zur geraden Linie, die den Punkt A und den Punkt B verbindet und durch den Punkt C verläuft, sowie der x-Achse. Ebenso wird die Distanz zwischen dem Punkt C und dem Punkt D als L angenommen und die Distanz zwischen dem Punkt O und dem Punkt B wird als L_p angenommen. Wenn durch den oben erwähnten Betrieb bestimmt wurde, dass die gerade Linie AB, die die ursprüngliche Position A und die Zielposition B miteinander verbindet, durch den minimalen Drehkreis verläuft, beginnt die Steuerungseinheit 10 (siehe 1) den Betrieb, um eine bogenförmige Laufbahn zu erhalten, die den Punkt A und den Punkt B miteinander verbindet, ohne durch den minimalen Drehkreis zu verlaufen. Prozesse zum Bewegen des Auslegerpunkts H entlang der bogenförmigen Laufbahn werden erläutert werden. Wie in Anspruch 5 und den relevanten Teilen der Beschreibung beschrieben, kann dann, wenn die bekannten Koordinaten und die durch φ ausgedrückte Gleichung durch die folgenden Gleichungen (22)–(27) substituiert wird: 2(xCcosϕ + yCsinϕ) = α (22) LA 2 + r0 2 – xC 2 – yC 2 = β (23) 4r0 2 – α2 = γ (24) –2αβ = δ (26) 4r0 2LA 2 – β2 = ε (27)
Die Distanz L zwischen dem Punkt C und dem oben erwähnten Punkt D unter Verwendung der folgenden Gleichung (28) erhalten werden:
Auf der anderen Seite kann die Koordinate des Punkts D, die erhalten werden soll, durch die folgende Gleichung (29) ausgedrückt werden: (xD, yD) = (xC – Lcosϕ, xC – Lsinϕ) (29)
Dementsprechend kann die Koordinate von D durch Substituieren von L, welches durch die oben angegebene Formel (28) erhalten wurde, mit der Gleichung (29) erhalten werden. Ebenso kann der Radius R des Bogens, der erhalten werden soll, unter Verwendung der folgenden Gleichung (30) basierend auf 3 ausgedrückt werden:
Dementsprechend kann in der oben erläuterten Weise der Radius R des Bogens und die zentrale Koordinate D des Bogens in Bezug auf das Drehzentrum O erhalten werden. Der oben erläuterte Betrieb (d.h. die Berechnung) wird von einer Bogen-Betriebsbefehl-Einheit 60 (ein Bogen-Betriebsbefehl-Element) ausgeführt und die Ergebnisse dieser Operation werden in die Koordinaten-Transformationseinheit 55 eingegeben, um den Drehbetrieb des sich drehenden Rahmens 13 und zur gleichen Zeit den Hebebetrieb des Auslegers 2 zu steuern. Selbstverständlich wird der sich auf den Hebebetrieb des Auslegers 2 beziehende Befehl dadurch ausgegeben, dass er in einen Längenbefehl für den Zylinder 6 über die Koordinaten-Transformationseinheit 56 für den Zylinder übertragen wird. Der Auslegerpunkt H wird entlang des in 3 gezeigten Bogens als Transfer-Laufbahn so bewegt, dass der Handhabungs-Betrieb der Fracht von der ursprünglichen Position H zur Zielposition B ausgeführt wird. In dieser Ausführungsform berührt die bogenförmige Laufbahn für die Fracht G den minimalen Drehkreis nur an einem Punkt und folgt nicht dem minimalen Drehkreis. Das bedeutet, dass die bogenförmige Laufbahn einen Radius R aufweist, der deutlich größer als der Radius r₀ ist. Es ist nicht notwendig zu erwähnen, dass die auf die Fracht G aufgebrachte Zentrifugalkraft mit größerem Bewegungsradius für die Fracht G kleiner wird. Auch ist, obwohl die bogenförmige Bewegung des Auslegerpunkts H durch Erhalten eines Bogens erläutert wurde, der den minimalen Drehkreis berührt, das Verfahren zum Erhalten der bogenförmigen Laufbahn nicht hierauf beschränkt und kann wie im Folgenden beschrieben werden wird, erhalten werden. Es wurde bisher erläutert, dass der minimale Drehkreis mit dem Radius r₀ durch das Anheben des Auslegers 2 bis zu einem maximalen Grad definiert werden kann. Das bedeutet, dass, da der minimale Drehkreis aufgrund des mechanischen Aufbaus eine Näherungsgrenze für den Bewegungsbereich des Auslegers 2 vorgibt, eine Möglichkeit besteht, dass ein genauer Betrieb des Auslegers 2 abhängig von der Situation aufgrund beispielsweise einem Festliegen des Zylinders 6 schwierig wird. Auch besteht dann, wenn die Fracht G nahe dem Boden bewegt wird, die Möglichkeit, dass der Ausleger 12 (siehe 1) mit der Transferlaufbahn der Fracht G in Wechselwirkung treten. Um diese Probleme zu vermeiden ist es möglich, einen hypothetischen Kreis mit einem Radius anzunehmen, der größer als r₀ ist und außerhalb des minimalen Drehkreises liegt, und eine bogenförmige Laufbahn zu erhalten, die den hypothetischen Kreis berührt. Auf diese Weise können praktikabel geeignete und genaue Lade- und Entladeoperationen für die Fracht G durch Substitution des Radius r₀ des minimalen Drehkreises mit dem Radius des oben erwähnten hypothetischen Kreises ausgeführt werden. Gemäß dem Verfahren zum Betreiben des Krans zur Bewegung des Auslegerpunkts H nach dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine bestens geeignete Transfer-Laufbahn der Fracht G aus der ursprünglichen Position A und der Zielposition B erhalten werden und die Arbeitsfähigkeit bei den Lade- und Entlade-Operationen kann verbessert werden. Auch kann bei der linearen Bewegung des Auslegerpunkts H die Erzeugung von Schwingungen der angehobenen Fracht G im Wesentlichen und unabhängig von der Veränderung der Länge des Seils 3 aufgrund der Veränderung der Beschleunigung im Wesentlichen auf Null unterdrückt werden. Dementsprechend kann die zum Stoppen des Schwingens der Fracht erforderliche Zeit verkürzt werden und die Arbeitsfähigkeit des Krans kann verbessert werden. Darüber hinaus kann, da der Kran aufgrund seines mechanischen Aufbaus immer in der Nähe des Beschleunigungslimits betrieben werden kann, die Fracht G in einer kurzen Zeitdauer transferiert werden, während die Höhe der Fracht G frei eingestellt werden kann. Darüber hinaus muss der Bediener des Krans gemäß der vorliegenden Erfindung nicht einen Betrieb zum Stoppen des Schwingens der Fracht ausführen oder die für einen solchen Betrieb notwendige Arbeit wird signifikant reduziert. Zusätzlich kann, da der Bediener des Krans selbsttätig Anhebe- und Absenk-Operationen der Fracht G während des Betriebs ausführen kann, ein geeigneterer Handhabungsbetrieb für die Fracht realisiert werden. Ebenso wird es wie bei der Bogen-Laufbahn des Auslegerpunkts H, da die angehobene Fracht G entlang einer kontinuierlichen bogenförmigen Laufbahn mit einem großen Radius R bewegt werden kann, möglich, die auf die Fracht G einwirkende Zentrifugalkraft zu minimieren, und ebenso kann die Drehgeschwindigkeit ohne Aufbringen von komplizierten und schnellen Massenträgheiten auf die Fracht G erhöht werden. Dementsprechend kann die Arbeitsfähigkeit des Handhabungsbetriebs der Fracht G verbessert werden. Dabei ist anzumerken, dass obwohl eine Ausführungsform, auf die die vorliegende Erfindung angewandt wurde, in Bezug auf einen mobilen Hafenkran 1 erläutert wurde, es möglich ist, die vorliegende Erfindung auf sämtliche Kräne anzuwenden, die mit einem Ausleger mit einer Drehfunktion versehen sind. Ebenso ist es, obwohl die Transfer-Laufbahn für den Fall erläutert wurde, dass die Fracht G von dem Auslegerpunkt H herabhängt, selbstverständlich möglich, die vorliegende Erfindung auf einen Führungsbetrieb für einen Ausleger anzuwenden, der keine Fracht trägt. Dies ist darin begründet, dass dann, wenn ein Hängeelement des Auslegers zum Tragen einer Fracht schwingt, dies mit dem Handhabungsbetrieb in Wechselwirkung tritt und es notwendig wird, das Schwingen des Hängeelements zu stoppen. Gemäß dem oben erwähnten Fall wird die beim wiederholten Betrieb des Entladens der Fracht G am Zielpunkt B und beim Zurückbewegen des Auslegers zur ursprünglichen Position A, um eine andere Fracht aufzunehmen, erforderliche Zeit reduziert. Somit wurden verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben und es wird ersichtlich, dass verschiedene Abänderungen, Modifikationen und Verbesserungen dem Fachmann leicht zugänglich sind. Derartige Abänderungen, Modifikationen und Verbesserungen sollen, obwohl sie nicht explizit oben beschrieben wurden, dennoch innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung liegen. Dementsprechend wird die Erfindung ausschließlich durch die folgenden Ansprüche beschränkt und definiert.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Krans, der mit einem Ausleger (2), der einen Auslegerpunkt (H) aufweist, versehen ist, von dem eine Fracht (G) über ein Seilelement (3) herabhängt, wobei die Fracht (G) von einer Ursprungsposition (A) zu einer Zielposition (B) transferiert wird und wobei das Schwingen der Fracht (G) ebenfalls in dem Fall unterdrückt wird, dass die tatsächliche Länge (λ) des Seils (3) während des Transfers der Fracht so verändert wird, dass sie von einer Standardlänge (λ₀) abweicht, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Auswählen einer Laufbahn, entlang der die Fracht (G) von der Ursprungsposition (A) zu der Zielposition (B) zu bewegen ist; Herleiten eines Standard-Beschleunigungsmusters (a_k0) zur Bewegung des Auslegerpunkts (H), um die Fracht (G) entlang der ausgewählten Laufbahn von der Ursprungsposition (A) zu der Zielposition (B) während einer Schwingperiode der Fracht (G) an der Standard-Seillänge (λ₀) zu transferieren, so dass das Schwingen der Fracht (G) an der Zielposition (B) gestoppt wird, vorausgesetzt, dass das Seil (3) in der Standardlänge (λ₀) beibehalten wird; Berechnen eines Standard-Schwingwinkels (θ) der Fracht (G), wobei der Standard-Schwingwinkel dann auftritt, wenn die Fracht (G) bei der Standard-Seillänge (λ₀) mittels des erhaltenen Standard-Beschleunigungsmusters (a_k0) transferiert wurde; und Bewegen des Auslegerpunkts (H) gemäß des Standard-Beschleunigungsmusters (a_k0), um die Fracht (G) von der Ursprungsposition (A) zur Zielposition (B) zu transferieren; dadurch gekennzeichnet, dass die tatsächliche Seillänge (λ) detektiert wird, während die Fracht (G) transferiert wird, ein tatsächliches Beschleunigungsmuster (a_k) auf der Basis einer detektierten Veränderung der tatsächlichen Seillänge (λ) berechnet wird, so dass der tatsächliche Schwingwinkel der Fracht (G) der gleiche ist wie der Standard-Schwingwinkel (θ) der Fracht (G) bei Standard-Seillänge (λ₀), und der Auslegerpunkt (H) gemäß des tatsächlichen Beschleunigungsmusters (a_k) bewegt wird.
Verfahren zum Betreiben eines Krans gemäß Anspruch 1, wobei die tatsächliche Lagerpunkt-Beschleunigung a_k durch die folgende Formel ausgedrückt wird:
, wobei λ₀ die Standard-Seillänge, λ die tatsächliche Seillänge, v eine Geschwindigkeit des Seilelements (3), κ eine Beschleunigung des Seilelements (3), a_k0 die Auslegerpunkt-Standardbeschleunigung, θ der Schwingwinkel der Fracht (G), ϖ eine Schwing-Winkelgeschwindigkeit der Fracht (G) und g die Gravitationsbeschleunigung ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Fracht (G) entlang einer geraden Linie transferiert wird, die die Ursprungsposition (A) mit der Zielposition (B) verbindet.
Verfahren zum Betreiben eines Krans gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Fracht (G) entlang einer bogenförmigen Kurve transferiert wird, die die Ursprungsposition (A) und die Zielposition (B) verbindet, und wobei die bogenförmige Kurve einen minimalen Drehkreis des Krans an einem Punkt berührt.
Verfahren zum Betreiben eines Krans gemäß Anspruch 4, wobei eine Transfer-Laufbahn der Fracht (G) auf eine XY-Ebene unter der Annahme projiziert wird, dass eine Koordinate eines Drehzentrums des Krans (0, 0) ist, eine Koordinate der Ursprungsposition (A) (xA, yA) ist, eine Koordinate der Zielposition (B) (xB, yB) ist, eine Koordinate eines Mittelpunkts C zwischen dem Punkt A und dem Punkt B (xc, yc) ist, eine Distanz zwischen dem Punkt A und dem Punkt C LA ist, ein Winkel zwischen einer Senkrechten in Bezug auf eine gerade Linie, die den Punkt A und den Punkt B miteinander verbindet und die durch den Punkt C verläuft, und eine X-Achse f ist, ein Radius des minimalen Drehkreises des Krans r₀ ist, eine Koordinate eines Punkts D, der das Zentrum der bogenförmigen Kurve ist (xD, yD) ist, und die Distanz zwischen dem Punkt C und dem Punkt D L ist, und anschließend a, b, g, d und e basierend auf den folgenden Gleichungen definiert werden: 2(xCcosϕ + yCsinϕ) = α LA 2 + r0 2 – xC 2 – yC 2 = β 4r0 2 – α2 = γ –2αβ = δ 4r0 2LA 2 – β2 = εund die Distanz L durch die folgende Formel ausgedrückt wird:
, um die Koordinate (xD, yD) des Punkts D unter Verwendung der folgenden Gleichung zu erhalten: (xD, yD) = (xC – Lcosϕ, xC – Lsinϕ).
Verfahren zum Betreiben eines Krans gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Auswählens einer Laufbahn beinhaltet: Bestimmen, ob eine gerade Laufbahn, die die Ursprungsposition (A) und die Zielposition (B) für die Fracht (G) verbindet, in einen minimalen Drehkreis des Krans störend einwirkt, Auswählen der linearen Laufbahn zum Transferieren der Fracht (G), wenn bestimmt wurde, dass die durchgeführte lineare Laufbahn nicht störend in den minimalen Drehkreis einwirkt, und Auswählen einer bogenförmigen Laufbahn, die die ursprüngliche Position (A) mit der Zielposition (B) verbindet und den minimalen Drehkreis an einem Punkt berührt, wenn bestimmt wurde, dass die lineare Laufbahn störend in den minimalen Drehkreis eingreift.