EP1224145B1 - System for controlling movements of a load lifting device - Google Patents
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- EP1224145B1 EP1224145B1 EP00969555A EP00969555A EP1224145B1 EP 1224145 B1 EP1224145 B1 EP 1224145B1 EP 00969555 A EP00969555 A EP 00969555A EP 00969555 A EP00969555 A EP 00969555A EP 1224145 B1 EP1224145 B1 EP 1224145B1
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- lifting device
- load lifting
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- load
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
- B66D3/00—Portable or mobile lifting or hauling appliances
- B66D3/18—Power-operated hoists
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
- B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
- B66C23/005—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes with balanced jib, e.g. pantograph arrangement, the jib being moved manually
Definitions
- the present invention relates to a load lifting device with a control system in particular with respect to a crane trolley guided on a rail construction their movements in a horizontal defined by coordinate axes Level, with the load love device being a - at least in the rest position due to gravity - Has vertically aligned support element, and the load lifting device for execution assigned at least one motor drive device to the movements is, each depending on one of the support element in substantially in the horizontal direction, in particular to be applied manually, force that can be detected by means of a sensor device.
- the invention relates to such a system in which the load lifting device has a flexible, windable, pendulum supporting element, which in Rest position is vertically aligned due to gravity.
- the load lifting device or trolley has in many cases a flexible, windable support element, for example a support rope or a chain, which, in the idle state, is vertically aligned due to gravity often rigid, rod-like support elements are used. With the load lifting device a load can be raised or lowered in the vertical direction, by winding or unwinding the support element or moving it vertically as a whole.
- the trolley can move freely over the corresponding ones Freewheel bearing, for example rollers, guided
- the horizontal movements the trolley is caused manually by the operator via the support element be by the trolley with the support element or the hanging Load is pulled or pushed in the appropriate direction.
- a Flexible support element can large deflections of the support element depending on the height of the load be required before the trolley moves.
- At the end of undesired overshoot often occurs during the respective movement, i.e. to an unwanted further movement of the trolley over the desired position and possibly even relatively hard against an end stop the respective mounting rail. It is therefore often necessary that the trolley also braked via the support element and possibly even pulled back a little must become. Then there is a relatively wide reverse deflection of the support element required. All of this results in a bad, cumbersome, time and effort-consuming handling.
- Crane tracks with motorized trolleys are also known.
- the trolley drive from a cab or a manual keyboard from corresponding, e.g. controlled electrical switching means.
- the load lifting device to perform the movements at least one motor Assign drive device, each depending on one of the support element is controllable in a substantially horizontal direction acting force.
- This force which has to be applied manually, is used in the known system detected by means of a sensor device, the operator therefore only needs a slight manipulation force directly on the load or in the area of the load suspension device to apply, which makes the lifting device with the load moves automatically in the appropriate direction by motor without force the load stops immediately.
- the load can therefore be manipulated very sensitively and precisely and be placed.
- DMS strain gauges
- Strain gauges are also found in a known control system according to GB-A-2 110 428 and in a known lifting system according to WO 98/43911 application.
- the first-mentioned document discloses a control system for a load lifting device, in which a support element by manual inputs in a master control in X and Y axis directions can be controlled.
- the second document describes a manually operated pneumatic lifting system, which acts as a force transducer
- piezoelectric sensors are also disclosed.
- a sensor device is provided with which the deflections of the Support element are detected relative to the vertical, and then depending on the direction and preferably also the degree of deflection control signals generated for driving the drive device of the load lifting device.
- the Sensor device of the known system has a measuring unit, on the one hand a deflector connected to the support element and on the other hand comprises at least one distance sensor The distance sensor is horizontal in one determined distance that can be changed by means of the manipulation force next to Deflection body held.
- the present invention has for its object a control system of the above Type, in particular by the type of design of the force detection by the sensor device, in a simple and inexpensive manner in terms of its ease of use to improve, especially in such a way that with high positioning accuracy and rapid positioning speed a load-independent control can take place.
- the sensor device is designed in this way and is arranged in relation to the support element that the force is detected without travel is, wherein the sensor device is a measuring unit with a housing and with a with the supporting element connected measuring body and with at least one assigned to the respective coordinate axis or the associated drive device Has force transducer that is in contact with the measuring body.
- force-free is understood to mean that the parts of the sensor device are relative do not travel to each other in a macroscopically recordable way.
- force transducers can advantageously be known strain gauge force transducers, magnetoelastic, piezoelectric or fiber optic force transducers come into use.
- the sensor device can be used to generate the control signals be designed such that movement of the load lifting device in a certain coordinate direction by an approximately rectified, the desired direction of movement essentially corresponding force of Carrying element is effected.
- the sensor device can be designed in such a sensitive manner be that a very low force, such as that of a very small one little deflection of a flexible support element in a maximum angular range occurs from only about 0 to 3 ° to the vertical, a motor drive in the triggers corresponding direction.
- the drive speed of the The amount of force can be controlled dependent (lower speed with lower Strength and higher speed with stronger strength).
- the present invention is suitable for uniaxial, but preferably for biaxial Execution of crane runways.
- the two-axis version can be achieved according to the invention that two of the two coordinate directions in drives assigned to a level (X, Y) can be controlled individually or simultaneously, so that by superimposing the drives also any movements in to Coordinate axes oblique directions are possible by the support element also applied force exactly in the respective desired direction of movement or is deflected.
- one can also move in an angular range around a vertical axis pivotally mounted boom can be provided, which is also a motor Drive device can be assigned, each depending on the one Supporting element in a substantially horizontal direction, in particular to be applied manually and can be detected by means of a sensor device Force can be controlled.
- this system is particularly suitable for use in combination with so-calledISsbalancem.
- the load lifting device is designed such that the hanging, practically “floating" load due to low, manually in forces applied in the vertical direction can be raised or lowered.
- Combination with the present invention can thus provide the suspended load regardless of their weight due to very low forces anywhere in the room manipulated, i.e. be moved vertically and / or horizontally.
- Such a combined Embodiment can therefore be used as a "three-coordinate balancer” or as a “spatial balancer” be designated.
- a crane runway 1 is first exemplary in an embodiment as Monorail shown.
- a track construction 2 with one horizontally and in particular rectilinearly extending track 4 provided which a load lifting device 6, in particular a so-called trolley 8, in Direction of a horizontal coordinate axis X-X is guided back and forth.
- the running rail construction 2 is via holding elements 10 on a not shown Building ceiling and / or separate stationary support 12 (see. Fig. 2) attached.
- the load lifting device 6 has in the illustrated and described below first exemplary embodiments a flexible and therefore rollable as a result
- Pendulum-capable support element 14 which is used here, for example, as a support cable (steel cable) is shown, but also e.g. can be formed by a chain.
- the support element 14 On his one lower end, the support element 14 has a load-bearing device 16, in simplest case, for example a hook or the like, on; it can also act on vacuum cleaners, grippers, pallet forks and the like.
- a motorized winding and unwinding device with the support element 14 18 connected (see FIG. 4). So that the support member 14 Load suspension device 16 with a load 20 (FIG. 3) in the vertical spatial direction Z-Z moved, i.e. be raised or lowered.
- the crane runway 1 is an example in a second embodiment as a traveling crane shown.
- the rail construction 2 consists on the one hand of the Load lifting device 6 in the coordinate direction X-X leading track 4 and on the other hand from further rails 22, these further rails 22 being stationary are attached via the holding elements 10, and wherein the running rail 4 in a second horizontal coordinate direction Y-Y back and forth on the rails 22 is led.
- the two coordinate directions X-X and Y-Y are perpendicular to each other arranged and form a plane X-Y.
- the load lifting device 6 is arbitrary Movable over the entire area covered by the running rail construction 2.
- the load lifting device 6 is for its movements in the direction X-X and / or Y-Y assigned at least one motor drive device 23a (FIG. 1).
- the two directions of movement X-X and Y-Y each have a corresponding drive device 23a and 23b, however, each in the drawing figures - including the corresponding Active connections (in the form of unmarked arrows) - only schematically (in Block diagram) is shown.
- a special control system is provided in these exemplary embodiments, the or each drive device 23a, 23b depending on one - starting from the vertical which is automatically adjusted in the rest position due to gravity Alignment - forced deflection of the support element 14 can be controlled.
- the system has a special sensor device 24, for which purpose in particular 4 and 5 is pointed out.
- This sensor device 24 can Deflections of the support element 14 relative to the vertical 26 detected very sensitively become.
- the sensor device 24 then generates depending on the direction and preferably also control signals from the degree (angular dimension) of the deflection for controlling the respective drive device 23a, 23b of the load lifting device 6.
- the sensor device 24 is preferably related to the generation of the control signals designed such that a movement of the load lifting device 6 in a certain Coordinate direction, e.g. ⁇ X and / or ⁇ Y, by an approximately rectified, of the desired Direction of movement essentially corresponding deflection of the support element 14 is effected.
- FIG. 3 This is illustrated in FIG. 3 by the arrows shown.
- an operator 28 manually carries the support element 14 by means of the load 20 and / or the load suspension device 16 in the direction of the arrow 30 a manipulation force F and thereby corresponding to the Direction of movement -Y by an angle ⁇ from the vertical 26 in a slight oblique orientation 32 deflected, so cause by the sensor device 24 generated control signals drive the load lifting device 6 exactly in the Direction of movement -Y, i.e. in the direction of arrow 34.
- a reverse would accordingly Force F or deflection in arrow direction 36 drives in arrow direction 38, i.e. in Cause direction of movement + Y.
- the sensor device 24 has a measuring unit 40 with a Housing 41 on.
- the measuring unit 40 has one connected to the support element 14 Deflection body 42 and on the other hand at least one of the respective coordinate axis X-X or Y-Y - and thus the associated drive device 23a, 23b - assigned distance sensor 44a, 44b.
- the deflecting body 42 sits in this way longitudinally displaceable on the support element 14, that on the one hand the support element 14 in Direction of the vertical axis Z-Z relative to that in this axis direction in essentially stationary deflection body 42 for the purpose of lifting or lowering the Load or the load bearing device 16 is movable, and on the other hand, the Deflection body 42 when the support element 14 is deflected relative to the distance sensors 44a, 44b for changing the for generating the control signals detectable distance is taken. Each distance sensor 44a, 44b is for this held horizontally at a certain distance next to the deflecting body 42.
- the measuring unit 40 has two coordinate directions X and Y the two coordinate axes at an angle of 90 ° to each other arranged distance sensors 44a, 44b.
- the deflecting body 42 Expediently designed as a circular cylindrical body and in a hollow cylindrical Receiving housing 41 arranged, the sensors 44a, 44b in the Wall of this housing 41 are supported.
- the deflecting body 42 is hereby in its rest position (exactly vertically aligned support element 14) surrounded by a uniform annular gap 46.
- the clear width of this annular gap 46 is detected by sensors 44a, 44b in each case by measuring technology and then into the Control signals implemented.
- the distance sensors 44a, 44b are only one schematically illustrated, in particular electronic evaluation unit 47 connected, which in turn the control signals for the drive devices 23a, 23b generated from the respective sensor output signals.
- the measuring unit 40 has in the upper region of the receiving housing 41 a stationary guide 48 for the support element 14 so as to support the support element 14 support laterally against deflections.
- the guide 48 can be of a Feed-through opening are formed, the one on the cross section of the Support element 14 adapted opening cross-section that the support element 14th vertically movable, but is guided horizontally in this fixed point. This fixed point thus forms pivot axes for the deflections below lying (hanging) section of the support element 14.
- Each drive device 23a, 23b is preferably a speed-controlled motor, in particular with a travel drive acting on the mounting rail construction 2, educated. It can be advantageous e.g. are a friction wheel drive. Of course can alternatively, for example, also gear drives or toothed belts be provided.
- the manipulation force F is preferred or the resulting deflection of the support element according to a progressive characteristic curve 50 implemented in the drive speed v.
- this will by appropriate design or programming of the electronic Evaluation unit 47 reached that an adjustment of the characteristic and thus the System response to different lifting tasks.
- the advantages of this progressive characteristic curve 50 with a flat initial increase exist all in a gentle, largely jerk-free start and stop of the load lifting device 6 and the avoidance of vibrations when starting and braking, but high speeds are still possible.
- would Implementation on the basis of a linear characteristic curve 52, indicated by dashed lines in FIG. 6 would take place, a jerky, oscillating oscillation would result Start-up / braking result.
- a correspondingly flatter rise in a linear Above all, curve would have the disadvantage that even with a high force F only one relative low speed could be caused, which can lead to that System does not respond to minor (short) excursions.
- the system can preferably be used in combination with a so-called weight balancer be used.
- the support element 14 is preferred for its vertical Movements in the Z-Z axis direction (not shown in the drawing) Torque-controlled drive assigned, which is a constant depending on the load Torque generated such that the load 20 in the vertical direction in any Position is kept static, i.e. practically hovers.
- Torque-controlled drive assigned, which is a constant depending on the load Torque generated such that the load 20 in the vertical direction in any Position is kept static, i.e. practically hovers.
- small, in particular, manually applied forces acting vertically upwards or downwards ( Load changes) due to the constant torque automatically a lifting or Lowering the load 20. This results in a very simple and comfortable Manipulation of a supposedly suspended load in the room by very low forces also in vertical directions.
- FIGS. 7 and 8 An embodiment of a system for controlling a load lifting device according to the invention 6 is initially shown as an example in FIGS. 7 and 8.
- a sensor device 25 is provided, which is designed and with respect to the Support element 14 is arranged that the force F, which is used to control the system is applied, in particular one in the region of the free, lower end of the Carrying element 14 arranged load receiving device 16 acting force F, is recorded without path.
- the sensor device 25 again has a measuring unit, which is designated here by reference numeral 39.
- the measuring unit 39 comprises a housing 41, in which, however, there is no deflecting body 42 here with the support member 14 connected measuring body 43 and at least one, in the illustrated Execution of two, the respective coordinate axis X-X, Y-Y and the associated force device 45a, 23b associated force transducer 45a, 45b, 45c, 45d are (t) / (n).
- Each of the force transducers 45a, 45b, 45c, 45d stands in permanent contact with the measuring body 43.
- the support element 14 acts it is in turn a flexible, windable support element, such as a rope, which over three guide rollers 43a, 43b, 43c of the measuring body 43 runs.
- the measuring body 43 is in Direction of the vertical axis Z-Z and the support member 14 is stationary for lifting or lowering a load 20 by one of each other 120 ° offset guide rollers 43a, 43b, 43c formed in the central opening Measuring body 43 longitudinally displaceable in the direction of the vertical axis Z-Z relative to that Measuring body 43 movable.
- the further details of the mode of operation of the sensor device 25 (for example Response of the sensor device 25 when the support element 14 is deflected with respect to the vertical 26, size and direction of the in the control device 47 for the drive devices 23a, 23b generated signals, type of used Drive devices 23a, 23b, possibility of designing the load lifting device 6 as weight balancer, non-linear characteristic, etc.) agree with those described above Executions of the control system match. That's why in one block 1 the measuring device 40 and the measuring device 39 as Alternatives specified.
- the force transducers 45a, 45b, 45c, 45d Measuring device 39 according to the invention essentially free of gaps on the measuring body 43 are on the one hand no load-dependent manipulation force for generating a Control signal necessary, on the other hand, the system can also operate under harsh environmental conditions ensure a consistently high level of functional reliability.
- the Path-free force detection also ensures increased reliability of the System, in that the sensor device 25 has a lower risk of contamination - and thus the possibility of long-term negative influence on the sensitivity - exists than in the case that the force transducer (s) 44a, 44b in a certain Distance (annular gap 46) is / are held next to a deflecting body 42.
- the sensor device 25 can also be used as a pathless force transducer 45a, 45b, 45c, 45d Advantage have at least one strain gauge force transducer.
- strain gauge (DMS) force transducers are the most important representatives of the electrical Force transducer. In the simplest case, the manufacture of such a strain gauge transducer four strain gauges (DMS) on an elastic hollow cylinder glued. If the cylinder is compressed by a load, the change Resistance of the DMS. The four strain gauges are in a Wheatstone bridge connected together. Instead of tubular (hollow cylindrical) deformation body rod-shaped deformation bodies can also be used. It is advantageous in particular that strain gauge force transducers are suitable for static and dynamic ones Measurements and for nominal forces in the range from 5 N to 20 MN are suitable.
- the sensor device 25 can act as a force transducer 45a, 45b, 45c, 45d have at least one magnetoelastic force transducer.
- the mode of action Such a magnetoelastic force transducer is based on the magnetoelastic Effect of ferromagnetic materials, according to which their permeability changes under force. The resulting change in inductance of a Coil with a core made of the ferromagnetic material on which the When force is applied, it directly changes a current that flows through the coil. Because the current is direct can be measured, no measuring amplifiers are required, such Force transducers, in particular for use under robust operating conditions predestined.
- piezoelectric force transducers can also be used with advantage.
- basis for this piezoelectric force transducer is the piezoelectric effect, according to the charges occur in certain crystals when they are mechanically stressed become. Quartz crystals have the highest constancy of their properties and that best insulation, which is why they are best suited for measurement purposes. In one Piezoelectric force transducer (load cell) affects the force on two piezo crystals mechanically one behind the other, electrically but parallel.
- the output (signal) size of a piezoelectric force transducer is a charge from a charge amplifier into a corresponding one Voltage is converted.
- the advantage of using this force transducer shows mainly in the case of fast dynamic measurements where small measurements are required Size and insensitivity to temperature fluctuations are important. Piezoelectric force transducers also have a very good resolution and low measurement uncertainty.
- the sensor device 25 as Force transducers 45a, 45b, 45c, 45d at least one fiber optic force transducer having. With such a transducer, either the detection or the Transmission of the measured value using an optical fiber.
- the fiber In an intrinsic fiber optic pickup, the fiber itself serves as the sensitive Element in which the measurement variable (force F) is converted into an optical signal. For example, if you apply lateral force to one with a thin wire wrapped optical fiber is a loss of transmitted light flux that over Photo detectors can be detected by evaluation electronics.
- an extrinsic fiber optic sensor In an extrinsic fiber optic sensor is the primary purpose of the most trouble-free Transfer of the measured value from the measuring location to an evaluation location.
- the change of Measured variable in an optical signal takes place at the measuring location outside the fiber, e.g. by means of integrated-optical or micro-optical components. So it can too measuring force control the opening width of an aperture for a luminous flux, while another part of the luminous flux remains unchanged as a reference signal.
- the evaluation electronics compares the two luminous fluxes and uses them to generate neutral lines a force gauge.
- the use of fiber optic pickups is particularly then appropriate when the measuring conditions are "difficult", such as strong electrical or magnetic interference fields, high temperatures, explosive or corrosive atmospheres.
- FIGS. 9 and 10 and 11 and 12 Two advantageous embodiments of the invention are also in FIGS. 9 and 10 and 11 and 12 are shown. It is characteristic of both versions that the system according to the invention for controlling the lifting device by one Angle ⁇ (Fig. 10 and 12) pivotable about a vertical axis W-W (Fig. 9 and 11) mounted boom 54.
- Angle ⁇ Fig. 10 and 12
- W-W Fig. 9 and 11
- the boom 54 can, as indicated schematically in each of FIGS. 10 and 12 - what but is not necessarily required - a motor drive device 23c can be assigned, each depending on the support element 14 in substantially horizontal direction, in particular manually applied, force F which can be detected by the sensor device 25 can be controlled. Also this drive device 23c can - like the other drive devices 23a, 23b - advantageously as a servo motor, especially with a friction wheel, gear wheel or toothed belt drive be trained.
- the sensor device 25 can also advantageously be designed such that a movement of the load lifting device 6 in the direction of a deflection around the Angle ⁇ (arrow with reference numeral 56) through an approximately the same desired Force F applied in the direction of movement is effected.
- the Drive speed v of the drive device 23c can in turn - as above shown - controlled depending on the size of the force F applied in each case are, preferably based on a progressive curve 50 with a flat initial rise, as shown in Fig. 6
- the measuring unit 39 has four corresponding to the two coordinate axes X-X, Y-Y path-free sensors 45a, 45b arranged at an angle of 90 ° to one another, 45c, 45d, can in the electronic evaluation unit 47 using the respective sensor output signals simultaneously - depending on the direction of action of the attacking force F in the four formed by the coordinate axes X-X, Y-Y Quadrant control signals for both the linear drive devices 23a, 23b and also generated for the drive device 23c for pivoting the boom 54 become.
- the housing 41 of the measuring device 39 is rotatable relative to the measuring body 43 and the measuring body 43 and the housing 41 are attached to the boom 54 in such a way that when the boom is pivoted 54 around the angle ⁇ around the vertical axis W-W around the housing 41 Angle is rotated so that the housing 41 with the pathless force transducers 45a, 45b, 45c, 45d its angular orientation relative to the running rail construction 2 maintains.
- a toothed belt drive 60 is also the other 7 enlarged view. It runs parallel to the boom 54 above the sensor device 25, the housing 41 in the direction of the Cantilever 54 has an axial tubular extension 62 which of the Toothed belt 60 is gripped and roller bearings 64 on a likewise tubular Extension 66 is held at the free end of the boom 54. Through the inside of the Attachment 66, the support element 14 is guided over a deflection roller 68.
- a Systems for controlling a load lifting device 6 is in contrast to that Designs described above, the holding element 14 not as a rope but rigid - as a rod - otherwise the basic structure of the measuring unit 39 essentially the same as that of the embodiment described above. In this respect refer to the above explanations. Differences to the above Execution still exist in the storage of the rigid holding element 14 and in a special design of an operating handle 70.
- the holding element 14 is not guided over guide rollers 43a, 43b, 43c, but instead preferably has - as shown - two spherical thickenings 14a, 14b, which to serve its storage in the measuring body 43 and in the arm 54.
- the tubular control handle 70 engages around the holding element 14 and has two sleeve-like metal parts 70a, 70b insulated from one another, as also shown in FIGS 14 and 16 and 17 clearly appear.
- the metal parts 70a, 70b are made by Manual override of the operator 28 electrically bridges, creating a circuit is closed, the one switched on in the idle state of the system Safety blocking switches off.
- the control handle 70 is also particularly for controlling vertical Movements of hanging from the support member 14 loads 20 are formed.
- a load 20 be raised or lowered.
- the force is measured using a sensor 72, through which a change in distance caused by a vertical operating force a sliding sleeve 74 is detected and a corresponding signal to the electronic Control unit 47 is issued.
- This signal can be there in an analogous manner like this happens with the signals of the path-free sensors 45a, 45b, 45c, 45d in one Control signal for a drive device for vertical movement of the load 20 implemented become.
- Such drive devices are in Fig.
- the sensor device 25 for detecting the control forces F for the To arrange horizontal movement also directly in the control handle 70.
- four path-free sensors 45a, 45b, 45c, 45d can be quadrant-accurate Detection of the forces F can be formed by strain gauges.
- the second arm 54b is at an angle ⁇ 1 pivotable between arm 54b and arm 54a about a vertical axis W1-W1.
- the two cantilever arms 54a, 54b are pivoted as in the first two A mechanical tracking of the sensor device 25 in such a way that the pathless force transducers 45a, 45b, 45c, 45d relative to the rail construction 2 or maintain their angular alignment with the axes of the X-Y plane.
- a toothed belt drive 60 for mechanical tracking - as in the second version of the boom 54 - provided, here two timing belts 60a, 60b - one for each arm 54a, 54b of the arm 54 for use come.
- the arm 54 is connected to a rod 76 connected to the trolley 8 so that it cannot rotate guided vertically, with a special one for movement in the Z-Z direction Drive 23d can be provided, which, as already mentioned, is controllable and, for example - Similar to Fig. 4 for the flexible support member 14 shown there - with a Motorized winding and unwinding device 18 can be connected to a rope 78.
- All existing drive devices 23a, 23b and 23d are shown in Figs. 14 and 15, as well also in the other figures not only schematically, but figuratively shown. Special drives 23c for the angle adjustment of the arm 54 or of its arms 54a, 54b are not provided since this is done manually.
- the boom 54 in a fourth embodiment also from two arms 54a, 54b educated.
- the vertical mobility of the load 20 is achieved here, however, in that the first arm 54a not only around the vertical axis W-W in the horizontal direction, but is also pivotable in the vertical direction.
- the arm 54a exists to this Purpose from two mutually parallel pivot levers 80a, 80b at one end to a holding part 82 connected to the trolley 8 and at the other end a holding part 84 connected to the second arm 54b is rotatably articulated are.
- Systems in this embodiment is not a mechanical one, but one electrical tracking following the movement of the boom 54 in the X-Y plane the measuring device 39 or sensor device 25, which is implemented as “tracking via an electrical wave "can be designated Generation of signals for the angles ⁇ , ⁇ 1 about which the cantilever arms 54a, 54b pivoted incremental rotation angle measuring disks in the respective articulation points (Encoder) 86, 88 provided that are coaxial to the vertical Pivot axes W-W, W1-W1 of the cantilever arms 54a, 54b are arranged.
- the the Signals corresponding to pivot angles ⁇ , ⁇ 1 of the arms 54a, 54b are the supplied to electronic evaluation unit 47, where by addition or subtraction resulting angle value for an actuator 23e for tracking the pathless ones Sensors 45a, 45b, 45c, 45d is calculated.
- This actuator 23e can preferably a stepper motor.
- the tracking can be an advantage e.g. via a toothed belt drive 60 acting on the measuring unit 39, but also directly acting on actuator 39 from actuator 23e.
- the pivots of the arms 54a, 54b on the vertical axes W-W, W1-W1 and the Swivel levers 80a, 80b on the horizontal axes can preferably be braked when controlling the travel drives 23a, 23b, so that in the process not due to the inertia of the parts mentioned unwanted spontaneous movement occurs.
- the activation of parking brakes located on the swivel joints the one can cause rigid relative position of the arms 54a, 54b or 80a, 80b to each other with Advantage can also be realized via the control handle 70, in particular, by the operator 28 by hand overlapping the two described above sleeve-like metal parts 70a, 70b which are insulated from one another and thereby electrically bridged a corresponding activation circuit is closed.
- this is at all embodiments possible in which rotary joints are provided.
- FIG. 14 Another embodiment of a control system according to the invention with one by one vertical axis W-W rotatable boom 54 is shown in FIG.
- This Execution has several similarities with that shown in FIGS. 14 and 15 Execution, however, the boom 54 is rotatable directly on the axis W-W the trolley 8 is articulated and not rotatable on the vertical rod 76. It is although there is also a vertical rod 76, the Load suspension device 16 - in this case a fork - is guided vertically.
- the vertical Management and control of the load suspension device 16 is carried out on the same way as in the embodiment shown in FIGS. 14 and 15 an unwinder 18 for a cable 78 acting vertical drive 23d, the in turn can be controlled by the electronic evaluation device 47.
- This receives its control signals from the measuring device 39 with the pathless working sensors 45a, 45b, 45c, 45d and from the control handle 70, in which one Sensor 72 for vertical control is located.
- the control handle 70 and the Measuring device 39 also form here - as in the case of those described above Versions - a unit, which in this case, but on the rotating on the Trolley 8 hinged vertical rod 76 is also attached to this version can be a mechanical tracking of the sensors 45a, 45b, 45c, 45d or a Tracking in the manner of an electrical shaft can be provided.
- the invention is not limited to the exemplary embodiments shown, but rather also includes all embodiments having the same effect in the sense of the invention. This concerns in particular the sensor device 25; here is every other embodiment suitable with the forces on the support element 14 can be detected without a path and in control signals are feasible.
- the proposed drives 23a, 23b, 23c can be used as electrical, pneumatic and / or hydraulic motors can be formed.
- the in the Examples only shown schematically electronic evaluation unit 47 can preferably in a mobile part of the system, such as trolley 8, be integrated.
- the invention is not based on the combination of features defined in claim 1 restricted, but can also be by any other combination of certain features of all of the individual features disclosed are defined. This means that basically every single feature of claim 1 omitted or by at least one disclosed elsewhere in the application Single feature can be replaced. In this respect, claim 1 is only a first To understand formulation attempt for an invention.
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lasthebevorrichtung, mit einem Steuersystem insbesondere einer an einer Laufschienenkonstruktion geführten Kran-Laufkatze, bezüglich ihrer Bewegungen in einer durch Koordinatenachsen definierten horizontalen Ebene, wobei die Lastliebevorrichtung ein - zumindest in Ruhelage schwerkraftbedingt - vertikal ausgerichtetes Tragelement aufweist, und der Lasthebevorrichtung zur Ausführung der Bewegungen mindestens eine motorische Antriebsvorrichtung zugeordnet ist, die jeweils in Abhängigkeit von einer das Tragelement in im wesentlichen horizontaler Richtung beaufschlagenden, insbesondere manuell aufzubringenden, mittels einer Sensoreinrichtung erfaßbaren Kraft ansteuerbar ist.The present invention relates to a load lifting device with a control system in particular with respect to a crane trolley guided on a rail construction their movements in a horizontal defined by coordinate axes Level, with the load love device being a - at least in the rest position due to gravity - Has vertically aligned support element, and the load lifting device for execution assigned at least one motor drive device to the movements is, each depending on one of the support element in substantially in the horizontal direction, in particular to be applied manually, force that can be detected by means of a sensor device.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein solches System, bei dem die Lasthebevorrichtung ein flexibles, aufwickelbares, pendelfähiges Tragelement aufweist, das in Ruhelage schwerkraftbedingt vertikal ausgerichtet ist.In particular, the invention relates to such a system in which the load lifting device has a flexible, windable, pendulum supporting element, which in Rest position is vertically aligned due to gravity.
Es sind Kranbahnen mit einer in nur einer Koordinatenrichtung hin- und herbeweglichen Laufkatze (Einschienenbahn) sowie auch mit einer über eine Fläche hinweg in zwei Koordinatenrichtungen beweglichen Laufkatze (Laufkran) bekannt Dabei ist die Laufkatze selbst an einer Schiene geführt, und diese Schiene ist dann gegebenenfalls an weiteren Schienen mit zu ihrer Längserstreckung senkrechter Bewegungsrichtung geführt. Die Lasthebevorrichtung bzw. Laufkatze weist in vielen Fällen ein flexibles, aufwickelbaren Tragelement, beispielsweise ein Tragseil oder eine Kette, auf, welches im Ruhezustand schwerkraftbedingt vertikal ausgerichtet ist Es werden oftmals auch starre, stangenartige Tragelemente verwendet. Mit der Lasthebevorrichtung kann eine Last in vertikaler Raumrichtung gehoben oder gesenkt werden, indem das Tragelement auf- oder abgewickelt bzw. insgesamt vertikal bewegt wird.They are crane runways with one in only one coordinate direction Movable trolley (monorail) as well as with a surface known trolley movable in two coordinate directions (overhead crane) The trolley itself is guided on a rail, and this rail is then optionally on further rails with a direction of movement perpendicular to their longitudinal extent guided. The load lifting device or trolley has in many cases a flexible, windable support element, for example a support rope or a chain, which, in the idle state, is vertically aligned due to gravity often rigid, rod-like support elements are used. With the load lifting device a load can be raised or lowered in the vertical direction, by winding or unwinding the support element or moving it vertically as a whole.
Bei vielen solchen Kranbahnen ist die Laufkatze freibeweglich über entsprechende Freilauflager, beispielsweise Rollen, geführt Hierbei müssen die horizontalen Bewegungen der Laufkatze von der Bedienungsperson manuell über das Tragelement veranlaßt werden, indem die Laufkatze mit dem Tragelement bzw. der daran hängenden Last in die entsprechende Richtung gezogen oder geschoben wird. Im Falle eines flexiblen Tragelementes können je nach Höhe der Last große Auslenkungen des Tragelementes erforderlich sein, bevor sich die Laufkatze überhaupt bewegt. Zum Ende der jeweiligen Bewegung kommt es oft auch zu einem unerwünschten Überschwingen, d.h. zu einer ungewollten Weiterbewegungen der Laufkatze über die jeweils gewünschte Position hinaus und gegebenenfalls sogar relativ hart gegen einen Endanschlag der jeweiligen Tragschiene. Es ist daher oft erforderlich, daß die Laufkatze über das Tragelement auch abgebremst und gegebenenfalls sogar wieder etwas zurückgezogen werden muß. Hierzu ist dann eine relativ weite umgekehrte Auslenkung des Tragelementes erforderlich. Aus alledem resultiert eine schlechte, umständliche, zeit- und müheaufwendige Handhabung.In many such crane tracks, the trolley can move freely over the corresponding ones Freewheel bearing, for example rollers, guided Here, the horizontal movements the trolley is caused manually by the operator via the support element be by the trolley with the support element or the hanging Load is pulled or pushed in the appropriate direction. in case of a Flexible support element can large deflections of the support element depending on the height of the load be required before the trolley moves. At the end of undesired overshoot often occurs during the respective movement, i.e. to an unwanted further movement of the trolley over the desired position and possibly even relatively hard against an end stop the respective mounting rail. It is therefore often necessary that the trolley also braked via the support element and possibly even pulled back a little must become. Then there is a relatively wide reverse deflection of the support element required. All of this results in a bad, cumbersome, time and effort-consuming handling.
Es sind auch Kranbahnen mit motorisch angetriebenen Laufkatzen bekannt. Dabei wird üblicherweise der Laufkatzenantrieb von einem Führerstand bzw. einer Handtastatur aus über entsprechende, z.B. elektrische Schaltmittel gesteuert. Auch hierbei treten Probleme auf. Vor allem resultieren aus jeder Geschwindigkeitsänderung, d.h. aus jedem Beschleunigungs- und Bremsvorgang, Pendelbewegungen der an dem Tragelement hängenden Last. In ungünstigen Fällen können solche Bewegungen so stark werden, daß z.B. ein freistehender Kran sogar wegkippen kann.Crane tracks with motorized trolleys are also known. there is usually the trolley drive from a cab or a manual keyboard from corresponding, e.g. controlled electrical switching means. Here too problems arise. Above all, result from every speed change, i.e. from every acceleration and braking process, pendulum movements on the Supporting element hanging load. In unfavorable cases, such movements can become strong that e.g. a free-standing crane can even tip away.
Um ein System zum Steuern einer Lasthebevorrichtung, insbesondere ein System zum Steuern der Bewegung einer an einer Laufschienenkonstruktion geführten Kran-Laufkatze mit einem vertikal ausgerichteten Tragelement, zu schaffen, das auf steuertechnisch einfache Weise eine besonders komfortable Bedienung bei gleichzeitig hoher Sicherheit gewährleistet, ist es aus der DE-A-198 25 312 bekannt, der Lasthebevorrichtung zur Ausführung der Bewegungen mindestens eine motorische Antriebsvorrichtung zuzuordnen, die jeweils in Abhängigkeit von einer das Tragelement in im wesentlichen horizontaler Richtung beaufschlagenden Kraft ansteuerbar ist. Diese insbesondere manuell aufzubringende Kraft wird in dem bekannten System mittels einer Sensoreinrichtung erfaßt Die Bedienungsperson braucht somit nur noch eine geringfügige Manipulationskraft direkt an der Last oder im Bereich der Lastaufnahmeeinrichtung aufzubringen, wodurch sich die Hebevorrichtung mit der Last selbstätig motorisch in die entsprechende Richtung bewegt Ohne Krafteinwirkung bleibt die Last sofort stehen. Die Last kann daher sehr feinfühlig und genau manipuliert und plaziert werden. To a system for controlling a load lifting device, in particular a system for Controlling the movement of a crane trolley guided on a rail construction with a vertically aligned support element, to create that on control simple way a particularly comfortable operation at the same time Guaranteed high security, it is known from DE-A-198 25 312, the load lifting device to perform the movements at least one motor Assign drive device, each depending on one of the support element is controllable in a substantially horizontal direction acting force. This force, which has to be applied manually, is used in the known system detected by means of a sensor device, the operator therefore only needs a slight manipulation force directly on the load or in the area of the load suspension device to apply, which makes the lifting device with the load moves automatically in the appropriate direction by motor without force the load stops immediately. The load can therefore be manipulated very sensitively and precisely and be placed.
Die jeweilige Kraft kann in dem bekannten System unmittelbar, z.B. mittels DMS-Technik (DMS = Dehnungsmeßstreifen), erfaßt werden, was sich vor allem bei Verwendung eines starren Tragelementes anbietet, wo die jeweilige Manipulationskraft über das starre Tragelement nahezu ohne Auslenkungen auf eine im Bereich der Lasthebevorrichtung angeordnete Sensoreinrichtung übertragen werden kann.The respective force can be used directly in the known system, e.g. using strain gauge technology (DMS = strain gauges), what is particularly important when used offers a rigid support element, where the respective manipulation force via the rigid support element with almost no deflections in the area of Load lifting device arranged sensor device can be transmitted.
Dehnungsmeßstreifen finden auch in einem bekannten Steuersystem gemäß der GB-A-2 110 428 und in einem bekannten Hebesystem gemäß der WO 98/43911 Anwendung. Das erstgenannte Dokument offenbart dabei ein Steuersytem für eine Lasthebevorrichtung, in dem ein Tragelement durch manuelle Eingaben in eine Leitsteuerung in X- und Y-Achsrichtungen gesteuert werden kann. Das zweitgenannte Dokument beschreibt ein manuell betätigtes pneumatisches Hebesystem, in dem als Kraftaufnehmer neben Dehnungsmeßstreifen auch piezoelektrische Sensoren offenbart sind.Strain gauges are also found in a known control system according to GB-A-2 110 428 and in a known lifting system according to WO 98/43911 application. The first-mentioned document discloses a control system for a load lifting device, in which a support element by manual inputs in a master control in X and Y axis directions can be controlled. The second document describes a manually operated pneumatic lifting system, which acts as a force transducer In addition to strain gauges, piezoelectric sensors are also disclosed.
Alternativ zu derartigen technischen Lösungen ist bekanntermaßen vor allem bei Verwendung eines flexiblen und daher pendelfähigen Tragelementes eine indirekte Krafterfasssung vorgesehen, indem von der jeweiligen Manipulationskraft abhängige, gegenüber der Vertikalen aufgezwungene Auslenkungen des Tragelementes erfaßt werden. Hierzu ist eine Sensoreinrichtung vorgesehen, mit der Auslenkungen des Tragelementes relativ zur Vertikalen erfaßt werden, und die dann in Abhängigkeit von der Richtung und vorzugsweise auch von dem Grad der Auslenkung Steuersignale zum Ansteuern der Antriebseinrichtung der Lasthebevorrichtung erzeugt. Die Sensoreinrichtung des bekannten Systems weist eine Meßeinheit auf, die einerseits einen mit dem Tragelement verbundenen Auslenkkörper sowie andererseits mindestens einen Abstandssensor umfaßt Der Abstandssensor ist horizontal in einem bestimmten, mittels der Manipulationskraft veränderbaren Abstand neben dem Auslenkkörper gehaltert. Es liegt somit eine wegabhängige Krafterfasssung vor. Ein Nachteil dieses bekannten Systems besteht aber darin, daß die Bedienkräfte lastabhängig sind, d.h. bei größeren Lasten, z.B. bei Lasten über 100 kg, muß eine höhere Manipulationskraft aufgebracht werden als bei kleineren Lasten, um das Tragelement gegenüber der Vertikalen um ein- und denselben Betrag auszulenken.As is known, an alternative to such technical solutions is above all in Use of a flexible and therefore pendulum-capable support element is an indirect one Force detection provided by the manipulation force dependent, deflections of the support element imposed on the vertical are detected become. For this purpose, a sensor device is provided with which the deflections of the Support element are detected relative to the vertical, and then depending on the direction and preferably also the degree of deflection control signals generated for driving the drive device of the load lifting device. The Sensor device of the known system has a measuring unit, on the one hand a deflector connected to the support element and on the other hand comprises at least one distance sensor The distance sensor is horizontal in one determined distance that can be changed by means of the manipulation force next to Deflection body held. There is therefore a path-dependent force detection. On The disadvantage of this known system is that the operating personnel are load-dependent, i.e. with larger loads, e.g. for loads over 100 kg, one must higher manipulation force are applied than with smaller loads, so that Deflect the support element in relation to the vertical by one and the same amount.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuersystem der genannten Art, insbesondere durch die Art der Gestaltung der Krafterfassung durch die Sensoreinrichtung, in einfacher und preiswerter Weise hinsichtlich seines Bedienkomforts zu verbessern, insbesondere derart, daß damit bei hoher Positioniergenauigkeit und rascher Positioniergeschwindigkeit eine lastunabhängige Steuerung, erfolgen kann.The present invention has for its object a control system of the above Type, in particular by the type of design of the force detection by the sensor device, in a simple and inexpensive manner in terms of its ease of use to improve, especially in such a way that with high positioning accuracy and rapid positioning speed a load-independent control can take place.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Sensoreinrichtung derart ausgebildet und in bezug auf das Tragelement angeordnet ist, daß die Kraft wegfrei erfaßt wird, wobei die Sensoreinrichtung eine Meßeinheit mit einem Gehäuse und mit einem mit dem Tragetement in Verbindung stehenden Meßkörper und mit mindestens einem der jeweiligen Koordinatenachse bzw. der zugehörigen Antriebseinrichtung zugeordneten Kraftaufnehmer aufweist, der in Berührung mit dem Meßkörper steht.According to the invention, this is achieved in that the sensor device is designed in this way and is arranged in relation to the support element that the force is detected without travel is, wherein the sensor device is a measuring unit with a housing and with a with the supporting element connected measuring body and with at least one assigned to the respective coordinate axis or the associated drive device Has force transducer that is in contact with the measuring body.
Unter "wegfrei" wird dabei verstanden, daß die Teile der Sensoreinrichtung relativ zueinander keine makroskopisch registrierbaren Wege zurücklegen. Als wegfreie Kraftaufnehmer können erfindungsgemäß mit Vorteil an sich bekannte Dehnungsmeßstreifen-Kraftaufnehmer, magnetoelastische, piezoelektrische oder faseroptische Kraftaufnehmer zur Anwendung kommen."Path-free" is understood to mean that the parts of the sensor device are relative do not travel to each other in a macroscopically recordable way. As pathless According to the invention, force transducers can advantageously be known strain gauge force transducers, magnetoelastic, piezoelectric or fiber optic force transducers come into use.
Für eine vorteilhafte Handhabung kann die Sensoreinrichtung bezüglich der Erzeugung der Steuersignale derart ausgelegt sein, daß eine Bewegung der Lasthebevorrichtung in eine bestimmte Koordinatenrichtung durch eine etwa gleichgerichtete, der gewünschten Bewegungsrichtung im wesentlichen entsprechende Kraft des Tragelementes bewirkt wird. Die Sensoreinrichtung kann derart feinfühlig ausgelegt sein, daß bereits eine sehr geringe Kraft, wie sie beispielsweise bei einer nur sehr geringen Auslenkung eines flexiblen Tragelementes in einem maximalen Winkelbereich von nur etwa 0 bis 3° zur Vertikalen auftritt, einen motorischen Antrieb in die entsprechende Richtung auslöst. Dabei kann die Antriebsgeschwindigkeit von der Höhe der Kraft abhängig gesteuert werden (geringere Geschwindigkeit bei geringerer Kraft und größere Geschwindigkeit bei stärkerer Kraft).For advantageous handling, the sensor device can be used to generate the control signals be designed such that movement of the load lifting device in a certain coordinate direction by an approximately rectified, the desired direction of movement essentially corresponding force of Carrying element is effected. The sensor device can be designed in such a sensitive manner be that a very low force, such as that of a very small one little deflection of a flexible support element in a maximum angular range occurs from only about 0 to 3 ° to the vertical, a motor drive in the triggers corresponding direction. The drive speed of the The amount of force can be controlled dependent (lower speed with lower Strength and higher speed with stronger strength).
Bei Verwendung eines flexiblen Tragelementes, wie eines Seiles, erhöht sich mit zunehmender Last die Spannung des Tragelementes (Seilspannung) was sich vorteilhaft auf die Wirkung des Tragelementes auf die wegfreien Kraftaufnehmer auswirkt, an denen es anliegt. Damit das System anspricht, sind somit keine großen Austenkungswinkel des Tragelementes gegenüber der Vertikalen notwendig. When using a flexible support element, such as a rope, increases with increasing Load the tension of the support element (rope tension) which is advantageous affects the effect of the support element on the path-free force transducers on which it concerns. So that the system responds, there are no large deflection angles of the support element relative to the vertical.
Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Manipulationskraft nicht nach einer linearen, sondern vielmehr nach einer progressiven Kurve in die Geschwindigkeit umgesetzt wird. Hierdurch werden ein langsames Anfahren und sanftes Abbremsen erreicht sowie Schwingungen beim Anfahren und Abbremsen vermieden.It is particularly advantageous here if the manipulation force does not occur after one linear but rather following a progressive curve in speed is implemented. This makes slow starting and gentle braking reached and vibrations when starting and braking are avoided.
Vorteilhafterweise genügt auch bei relativ großer Last eine relativ geringe, im wesentlichen horizontal wirkende Manipulationskraft, die somit sehr einfach und ohne besondere Kraftanstrengung manuell von einer Bedienungsperson aufgebracht werden kann. Auch ein positionsexaktes Anhalten ist leicht möglich, da bei Erreichen der gewünschten Position durch bloßes Loslassen der motorische Antrieb sofort stehenbleibt, weil die Manipulationskraft zu Null wird.Advantageously, even with a relatively large load, a relatively low im substantial horizontal manipulation force, which is therefore very simple and without special effort manually applied by an operator can be. Stopping exactly at the position is also easily possible, since when it is reached the desired position by simply releasing the motor drive immediately stops because the manipulation force becomes zero.
Die vorliegende Erfindung eignet sich für einachsige, bevorzugt aber für zweiachsige Ausführungen von Kranbahnen. Bei der zweiachsigen Ausführung kann erfindungsgemäß erreicht werden, daß zwei den beiden Koordinatenrichtungen in einer Ebene (X, Y) zugeordnete Antriebe einzeln oder gleichzeitig angesteuert werden, so daß durch Überlagerung der Antriebe auch alle beliebigen Bewegungen in zu den Koordinatenachsen schrägen Richtungen möglich sind, indem das Tragelement ebenfalls genau in die jeweilige gewünschte Bewegungsrichtung mit Kraft beaufschlagt bzw. ausgelenkt wird.The present invention is suitable for uniaxial, but preferably for biaxial Execution of crane runways. The two-axis version can can be achieved according to the invention that two of the two coordinate directions in drives assigned to a level (X, Y) can be controlled individually or simultaneously, so that by superimposing the drives also any movements in to Coordinate axes oblique directions are possible by the support element also applied force exactly in the respective desired direction of movement or is deflected.
Des weiteren kann auch ein in einem Winkelbereich um eine vertikale Achse schwenkbar gelagerter Ausleger vorgesehen sein, dem ebenfalls eine motorische Antriebsvorrichtung zugeordnet sein kann, die jeweils in Abhängigkeit von einer das Tragelement in im wesentlichen horizontaler Richtung beaufschlagenden, insbesondere manuell aufzubringenden, mittels einer Sensoreinrichtung erfaßbaren Kraft ansteuerbar ist.Furthermore, one can also move in an angular range around a vertical axis pivotally mounted boom can be provided, which is also a motor Drive device can be assigned, each depending on the one Supporting element in a substantially horizontal direction, in particular to be applied manually and can be detected by means of a sensor device Force can be controlled.
Aufgrund der durch die Erfindung erreichten, sehr komfortablen Bedienungsart eignet sich dieses System insbesondere zur Verwendung in Kombination mit sogenannten Gewichtsbalancem. Dabei ist die Lasthebevorrichtung derart ausgebildet, daß die an dem Tragelement hängende, praktisch "schwebende" Last durch geringe, manuell in vertikaler Richtung aufgebrachte Kräfte gehoben oder gesenkt werden kann. Durch Kombination mit der vorliegenden Erfindung kann somit die schwebende Last unabhängig von deren Gewicht durch sehr geringe Kräfte beliebig im Raum manipuliert, d.h. vertikal und/oder horizontal bewegt werden. Eine solche kombinierte Ausführungsform kann daher als "Drei-Koordinatenbalancer" oder als "Raumbalancer" bezeichnet werden.Suitable due to the very comfortable type of operation achieved by the invention this system is particularly suitable for use in combination with so-called Gewichtsbalancem. The load lifting device is designed such that the hanging, practically "floating" load due to low, manually in forces applied in the vertical direction can be raised or lowered. By Combination with the present invention can thus provide the suspended load regardless of their weight due to very low forces anywhere in the room manipulated, i.e. be moved vertically and / or horizontally. Such a combined Embodiment can therefore be used as a "three-coordinate balancer" or as a "spatial balancer" be designated.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung enthalten. Further advantageous design features of the invention are in the Subclaims and the following description included.
Anhand von bevorzugten, in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispielen soll die Erfindung nun genauer erläutert werden. Dabei zeigen:
- Fig. 1
- eine vereinfachte Perspektivdarstellung einer Kranbahn mit einer längs einer horizontalen Bewegungsachse X-X beweglichen Lasthebevorrichtung (Laufkatze),
- Fig. 2
- eine Kranbahn in einer Ausführung mit in Richtung von zwei Koordinatenachsen X-X und Y-Y über eine horizontale Fläche hinweg beweglicher Lasthebevorrichtung,
- Fig. 3
- eine vergrößerte Seitenansicht in Pfeilrichtung III gemäß Fig. 2 mit zusätzlicher Darstellung einer Last und einer Bedienungsperson,
- Fig. 4
- einen Vertikalschnitt durch eine Hauptkomponente einer Sensoreinrichtung des Steuersystems,
- Fig. 5
- einen Horizontalschnitt in der Ebene V-V gemäß Fig. 4,
- Fig. 6
- ein Kraft-/Geschwindigkeitsdiagramm für eine bevorzugte Ausführung mit progressiver Umsetzung von Kraft in Geschwindigkeit,
- Fig. 7
- in Analogie zu Fig. 4, einen Vertikalschnitt durch eine Hauptkomponente einer ersten Ausführung einer Sensoreinrichtung eines erfindungs-gemäßen Steuersystems,
- Fig. 8
- in Analogie zu Fig. 5, einen Horizontalschnitt in der Ebene VIII-VIII gemäß Fig. 7,
- Fig. 9
- einen seitlichen Schnitt durch eine erste Ausführung eines um mindestens eine vertikale Achse drehbaren Auslegers eines erfindungsgemäßen Steuersystems,
- Fig. 10
- eine Draufsicht auf den in Fig. 9 dargestellten Ausleger,
- Fig. 11
- einen seitlichen Schnitt durch eine zweite Ausführung eines um mindestens eine vertikale Achse drehbaren Auslegers eines erfindungsgemäßen Steuersystems,
- Fig. 12
- eine Draufsicht auf den in Fig. 11 dargestellten Ausleger,
- Fig. 13
- in Analogie zu Fig. 7, einen Vertikalschnitt durch eine Hauptkomponente einer zweiten Ausführung einer Sensoreinrichtung eines erfindungs-gemäßen Steuersystems,
- Fig. 14
- einen seitlichen Schnitt durch eine dritte Ausführung eines um mindestens eine vertikale Achse drehbaren Auslegers eines erfindungsgemäßen Steuersystems,
- Fig. 15
- eine Draufsicht auf den in Fig. 14 dargestellten Ausleger,
- Fig. 16
- einen seitlichen Schnitt durch eine vierte Ausführung eines um mindestens eine vertikale Achse drehbaren Auslegers eines erfindungsgemäßen Steuersystems,
- Fig. 17
- einen seitlichen Schnitt durch eine fünfte Ausführung eines um mindestens eine vertikale Achse drehbaren Auslegers eines erfindungsgemäßen Steuersystems.
- Fig. 1
- a simplified perspective view of a crane runway with a load lifting device (trolley) movable along a horizontal movement axis XX,
- Fig. 2
- a crane runway in an embodiment with a lifting device that can move in the direction of two coordinate axes XX and YY over a horizontal surface,
- Fig. 3
- 2 shows an enlarged side view in the direction of arrow III according to FIG. 2 with an additional illustration of a load and an operator,
- Fig. 4
- 3 shows a vertical section through a main component of a sensor device of the control system,
- Fig. 5
- 4 shows a horizontal section in the plane VV according to FIG. 4,
- Fig. 6
- a force / speed diagram for a preferred embodiment with progressive conversion of force into speed,
- Fig. 7
- 4, a vertical section through a main component of a first embodiment of a sensor device of a control system according to the invention,
- Fig. 8
- 5, a horizontal section in the plane VIII-VIII according to FIG. 7,
- Fig. 9
- 3 shows a lateral section through a first embodiment of a boom of a control system according to the invention which can be rotated about at least one vertical axis,
- Fig. 10
- 9 shows a plan view of the boom shown in FIG. 9,
- Fig. 11
- 3 shows a lateral section through a second embodiment of a boom of a control system according to the invention which can be rotated about at least one vertical axis,
- Fig. 12
- 11 shows a plan view of the boom shown in FIG. 11,
- Fig. 13
- 7, a vertical section through a main component of a second embodiment of a sensor device of a control system according to the invention,
- Fig. 14
- 3 shows a lateral section through a third embodiment of a boom of a control system according to the invention which can be rotated about at least one vertical axis,
- Fig. 15
- 14 shows a plan view of the boom shown in FIG. 14,
- Fig. 16
- 3 shows a lateral section through a fourth embodiment of a boom of a control system according to the invention which can be rotated about at least one vertical axis,
- Fig. 17
- a lateral section through a fifth embodiment of a boom of a control system according to the invention rotatable about at least one vertical axis.
In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind dieselben Teile auch stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß sie in der Regel auch jeweils nur einmal beschrieben werden.The same parts are always included in the various figures of the drawing provided the same reference numerals, so that they usually only once to be discribed.
In Fig. 1 ist zunächst beispielhaft eine Kranbahn 1 in einer Ausführung als
Einschienenbahn dargestellt. Hierbei ist eine Laufschienenkonstruktion 2 mit einer sich
horizontal und insbesondere geradlinig erstreckenden Laufschiene 4 vorgesehen, an
der eine Lasthebevorrichtung 6, insbesondere eine sogenannte Laufkatze 8, in
Richtung einer horizontalen Koordinatenachse X-X hin- und herbeweglich geführt ist.
Die Laufschienenkonstruktion 2 ist über Halteelemente 10 an einer nicht dargestellten
Gebäudedecke und/oder gesonderten stationären Trägem 12 (vgl. Fig. 2) befestigt. In Fig. 1, a crane runway 1 is first exemplary in an embodiment as
Monorail shown. Here is a
Die Lasthebevorrichtung 6 weist in den dargestellten und im folgenden beschriebenen
ersten Ausführungsbeispielen ein flexibles und daher aufrollbares sowie demzufolge
pendelfähiges Tragelement 14 auf, welches hier beispielhaft als Tragseil (Stahlseil)
dargestellt ist, jedoch auch z.B. von einer Kette gebildet sein kann. An seinem einen,
unteren Ende weist das Tragelement 14 eine Lastaufnahmeeinrichtung 16, im
einfachsten Fall beispielsweise einen Haken oder dergleichen, auf; es kann sich
hierbei auch um Unterdrucksauger, Greifer, Palettengabeln und dergleichen handeln.
Anderendig ist mit dem Tragelement 14 eine motorische Auf- und Abwickeleinrichtung
18 verbunden (vgl. Fig. 4). Damit kann über das Tragelement 14 die
Lastaufnahmeeinrichtung 16 mit einer Last 20 (Fig. 3) in vertikaler Raumrichtung Z-Z
bewegt, d.h. angehoben oder abgesenkt werden.The
In Fig. 2 ist die Kranbahn 1 beispielhaft in einer zweiten Ausführung als Laufkran
dargestellt. Dabei besteht die Laufschienenkonstruktion 2 einerseits aus der die
Lasthebevorrichtung 6 in Koordinatenrichtung X-X führenden Laufschiene 4 sowie
andererseits aus weiteren Schienen 22, wobei diese weiteren Schienen 22 ortsfest
über die Halteelemente 10 befestigt sind, und wobei die Laufschiene 4 in einer zweiten
horizontalen Koordinatenrichtung Y-Y an den Schienen 22 hin- und herbeweglich
geführt ist. Die beiden Koordinatenrichtungen X-X und Y-Y sind senkrecht zueinander
angeordnet und bilden eine Ebene X-Y. Somit ist die Lasthebevorrichtung 6 beliebig
über die gesamte von der Laufschienenkonstruktion 2 überdeckte Fläche bewegbar.In Fig. 2 the crane runway 1 is an example in a second embodiment as a traveling crane
shown. The
Der Lasthebevorrichtung 6 ist für ihre Bewegungen in Richtung X-X und/oder Y-Y
mindestens eine motorische Antriebseinrichtung 23a (Fig. 1) zugeordnet. In der bevorzugten
Ausführungsform nach Fig. 2 ist für die beiden Bewegungsrichtungen X-X
sowie Y-Y jeweils eine entsprechende Antriebseinrichtung 23a und 23b vorgesehen,
die jedoch jeweils in den Zeichnungsfiguren - einschließlich der entsprechenden
Wirkverbindungen (in Form unbezeichneter Pfeile) - nur schematisch (in
Blockdarstellung) dargestellt ist. Zur Ansteuerung der bzw. jeder Antriebseinrichtung
23a, 23b ist in diesen Ausführungsbeispielen ein spezielles Steuersystem vorgesehen,
wobei die bzw. jede Antriebseinrichtung 23a, 23b in Abhängigkeit von einer - ausgehend
von der sich schwerkraftbedingt in Ruhelage selbstätig einstellenden vertikalen
Ausrichtung - aufgezwungenen Auslenkung des Tragelementes 14 ansteuerbar ist.
Hierzu weist das System eine spezielle Sensoreinrichtung 24 auf, wozu insbesondere
auf die Fig. 4 und 5 hingewiesen wird. Mit dieser Sensoreinrichtung 24 können
Auslenkungen des Tragelementes 14 relativ zur Vertikalen 26 sehr feinfühlig erfaßt
werden. Die Sensoreinrichtung 24 erzeugt dann in Abhängigkeit von der Richtung
sowie vorzugsweise auch von dem Grad (Winkelmaß) der Auslenkung Steuersignale
zum Ansteuem der jeweiligen Antriebseinrichtung 23a, 23b der Lasthebevorrichtung 6.
Die Sensoreinrichtung 24 ist vorzugsweise bezüglich der Erzeugung der Steuersignale
derart ausgelegt, daß eine Bewegung der Lasthebevorrichtung 6 in eine bestimmte
Koordinatenrichtung, z.B. ± X und/oder ± Y, durch eine etwa gleichgerichtete, der gewünschten
Bewegungsrichtung im wesentlichen entsprechende Auslenkung des Tragelementes
14 bewirkt wird.The
Dies ist in Fig. 3 beispieihaft anhand von eingezeichneten Pfeilen veranschaulicht.
Wird beispielsweise von einer Bedienungsperson 28 manuell das Tragelement 14
mittels der Last 20 und/oder der Lastaufnahmeeinrichtung 16 in Pfeilrichtung 30 mit
einer Manipulationskraft F beaufschlagt und dadurch entsprechend der
Bewegungsrichtung -Y um einen Winkel α aus der Vertikalen 26 in eine geringfügig
schräge Ausrichtung 32 ausgelenkt, so bewirken die von der Sensoreinrichtung 24
erzeugten Ansteuersignale einen Antrieb der Lasthebevorrichtung 6 genau in der
Bewegungsrichtung -Y, d.h. in Pfeilrichtung 34. Entsprechend würde eine umgekehrte
Kraft F bzw. Auslenkung in Pfeilrichtung 36 einen Antrieb in Pfeilrichtung 38, d.h. in
Bewegungsrichtung +Y bewirken. Entsprechendes gilt auch für die Bewegungsachse
X-X sowie auch für Bewegungen in beiden Achsen, d.h. für überlagerte Bewegungen
schräg zu den Koordinatenachsen.This is illustrated in FIG. 3 by the arrows shown.
For example, if an
Gemäß Fig. 4 und 5 weist die Sensoreinrichtung 24 eine Meßeinheit 40 mit einem
Gehäuse 41 auf. Im dargestellten (Vergleichs-)Beispiel, bei dem eine indirekte Krafterfassung
über eine kraftproportionale Auslenkung des Tragelementes 14 vorgesehen
ist, besitzt die Meßeinheit 40 einerseits einen mit dem Tragelement 14 verbundenen
Auslenkkörper 42 sowie andererseits mindestens einen der jeweiligen Koordinatenachse
X-X bzw. Y-Y - und damit der zugehörigen Antriebseinrichtung 23a, 23b -
zugeordneten Abstandssensor 44a, 44b. Der Auslenkkörper 42 sitzt derart
längsverschiebbar auf dem Tragelement 14, daß einerseits das Tragelement 14 in
Richtung der vertikalen Achse Z-Z relativ zu dem in dieser Achsrichtung im
wesentlichen ortsfest gehaltenen Auslenkkörper 42 zwecks Heben oder Senken der
Last bzw. der Lastaufnahmeeinrichtung 16 beweglich ist, sowie andererseits der
Auslenkkörper 42 bei Auslenkungen des Tragelementes 14 relativ zu den Abstandsensoren
44a, 44b zur Veränderung des zur Erzeugung der Ansteuersignale
erfaßbaren Abstandes mitgenommen wird. Jeder Abstandssensor 44a, 44b ist hierzu
horizontal in einem bestimmten Abstand neben dem Auslenkkörper 42 gehaltert.4 and 5, the
Für die Ausführung mit Bewegungsmöglichkeit der Lasthebevorrichtung 6 in zwei
Koordinatenrichtungen X und Y weist die Meßeinheit 40 - wie dargestellt - zwei entsprechend
den beiden Koordinatenachsen in einem Winkel von 90° zueinander
angeordnete Abstandssensoren 44a, 44b auf. Dabei ist der Auslenkkörper 42
zweckmäßigerweise als kreiszylindrischer Körper ausgebildet und in einem hohlzylindrischen
Aufnahmegehäuse 41 angeordnet, wobei die Sensoren 44a, 44b in der
Wandung dieses Aufnahmegehäuses 41 gehaltert sind. Der Auslenkkörper 42 ist
hierdurch in seiner Ruhelage (genau vertikal ausgerichtetes Tragelement 14) von
einem gleichmäßigen Ringspalt 46 umgeben. Die lichte Weite dieses Ringspaltes 46
wird von den Sensoren 44a, 44b jeweils meßtechnisch erfaßt und dann in die
Ansteuersignale umgesetzt. Hierzu sind die Abstandssensoren 44a, 44b mit einer nur
schematisch dargestellten, insbesondere elektronischen Auswerteeinheit 47
verbunden, die ihrerseits die Steuersignale für die Antriebseinrichtungen 23a, 23b
anhand der jeweiligen Sensor-Ausgangssignale erzeugt.For the version with the possibility of moving the
Gemäß Fig. 4 weist die Meßeinheit 40 im oberen Bereich des Aufnahmegehäuses 41
eine ortsfeste Führung 48 für das Tragelement 14 auf, um so das Tragelement 14
seitlich gegen Auslenkungen abzustützen. Die Führung 48 kann von einer
Durchführöffnung gebildet sein, die einen derart an den Querschnitt des
Tragelementes 14 angepaßten Öffnungsquerschnitt aufweist, daß das Tragelement 14
zwar vertikal relativbeweglich, aber horizontal in diesem Fixpunkt ortsfest geführt ist.
Dieser Fixpunkt bildet somit Schwenkachsen für die Auslenkungen des unterhalb
liegenden (hängenden) Abschnitts des Tragelementes 14.4, the measuring
Jede Antriebseinrichtung 23a, 23b ist bevorzugt als drehzahlgesteuerter Motor,
insbesondere mit einem auf die Tragschienenkonstruktion 2 wirkenden Fahrantrieb,
ausgebildet. Mit Vorteil kann es sich z.B. um einen Reibradantrieb handeln. Selbstverständlich
können alternativ dazu beispielsweise auch Zahnradtriebe oder Zahnriemen
vorgesehen sein. Each
Wie sich aus dem Diagramm in Fig. 6 ergibt, wird bevorzugt die Manipulationskraft F
bzw. die daraus resultierende Auslenkung des Tragelementes entsprechend einer
progressiven Kennlinie 50 in die Antriebsgesschwindigkeit v umgesetzt. Dies wird
durch entsprechende Auslegung bzw. Programmierung der elektronischen
Auswerteeinheit 47 erreicht, die eine Anpassung der Kennlinie und damit des
Ansprechverhaltens des Systems an unterschiedliche Lasthebe-Aufgaben ermöglicht.
Die Vorteile dieser progressiven Kennlinie 50 mit flachem Anfangsanstieg bestehen vor
allem in einem sanften, weitgehend ruckfreien Anlaufen und Anhalten der Lasthebevorrichtung
6 und der Vermeidung von Schwingungen beim Anlaufen und Abbremsen,
wobei dennoch auch hohe Geschwindigkeiten möglich sind. Würde demgegenüber die
Umsetzung anhand einer - in Fig. 6 gestrichelt angedeuteten - linearen Kennlinie 52
erfolgen, so würde daraus ein ruckartiges, Pendelschwingungen erzeugendes
Anlaufen/Abbremsen resultieren. Ein entsprechend flacherer Anstieg einer linearen
Kurve hätte vor allem den Nachteil, daß auch mit einer hohen Kraft F nur eine relativ
geringe Geschwindigkeit bewirkt werden könnte, was dazu führen kann, daß das
System bei geringfügigen (kurzen) Auslenkungen nicht reagiert.As can be seen from the diagram in FIG. 6, the manipulation force F is preferred
or the resulting deflection of the support element according to a
progressive
Das System kann bevorzugt in Kombination mit einem sogenannten Gewichtsbalancer
eingesetzt werden. Dabei ist bevorzugt dem Tragelement 14 für dessen vertikale
Bewegungen in Achsrichtung Z-Z ein (nicht zeichnerisch dargestellter)
drehmomentengesteuerter Antrieb zugeordnet, der jeweils lastabhängig ein konstantes
Drehmoment derart erzeugt, daß die Last 20 in vertikaler Richtung in jeder beliebigen
Lage statisch gehalten wird, d.h. praktisch schwebt. Hierbei bewirken dann geringe,
insbesondere manuell aufgebrachte, vertikal nach oben oder unten wirkende Kräfte (=
Laständerungen) wegen des konstanten Drehmomentes automatisch ein Heben oder
Senken der Last 20. Hieraus resultiert eine sehr einfache und komfortable
Manipulation einer vermeintlich schwebenden Last im Raum durch sehr geringe Kräfte
auch in vertikalen Richtungen.The system can preferably be used in combination with a so-called weight balancer
be used. The
Eine erfindungsgemäße Ausführung eines Systems zum Steuern einer Lasthebevorrichtung
6 ist beispielhaft zunächst in den Fig. 7 und 8 dargestellt. Anstelle der oben
beschriebenen Sensoreinrichtung 24, die auf der Messung eines Abstands beruht, ist
eine Sensoreinrichtung 25 vorgesehen, die derart ausgebildet und in bezug auf das
Tragelement 14 angeordnet ist, daß die Kraft F, die zur Steuerung des Systems
aufgebracht wird, insbesondere eine im Bereich einer am freien, unteren Ende des
Tragelementes 14 angeordneten Lastaufnahmeeinrichtung 16 angreifende Kraft F,
wegfrei erfaßt wird.An embodiment of a system for controlling a load lifting device according to the
Die Sensoreinrichtung 25 weist wie beim vorstehend dargestellten Beispiel wiederum
eine Meßeinheit auf, die hier mit dem Bezugszeichen 39 bezeichnet ist. Die Meßeinheit
39 umfaßt ein Gehäuse 41, in dem sich jedoch hier kein Auslenkkörper 42, sondern ein
mit dem Tragelement 14 verbundener Meßkörper 43 und mindestens ein, in der dargestellten
Ausführung jeweils zwei, der jeweiligen Koordinatenachse X-X, Y-Y bzw. der
zugehörigen Antriebseinrichtung 23a, 23b zugeordnete(r) Kraftaufnehmer 45a, 45b,
45c, 45d befinde(t)/(n). Jeder der Kraftaufnehmer 45a, 45b, 45c, 45d steht dabei in
permanenter Berührung mit dem Meßkörper 43. Bei dem Tragelement 14 handelt
es sich wiederum um ein flexibles, aufwickelbares Tragelement, wie ein Seil, das über
drei Führungsrollen 43a, 43b, 43c des Meßkörpers 43 läuft. Der Meßkörper 43 ist in
Richtung der vertikalen Achse Z-Z ortsfest angeordnet und das Tragelement 14 ist
zwecks Heben oder Senken einer Last 20 durch eine von den gegeneinander jeweils
um 120° versetzen Führungsrollen 43a, 43b, 43c gebildete zentrische Öffnung in dem
Meßkörper 43 längsverschiebbar in Richtung der vertikalen Achse Z-Z relativ zu dem
Meßkörper 43 beweglich.As in the example shown above, the
Die weiteren Details der Wirkungsweise der Sensoreinrichtung 25 (beispielsweise
Ansprechen der Sensoreinrichtung 25 bei Auslenkung des Tragelements 14
gegenüber der Vertikalen 26, Größe und Richtung der in der Steuereinrichtung 47 für
die Antriebseinrichtungen 23a, 23b erzeugten Signale, Art der verwendeten
Antriebseinrichtungen 23a, 23b, Möglichkeit der Ausbildung der Lasthebevorrichtung 6
als Gewichtsbalancer, nichtlineare Kennlinie usw.) stimmen mit den vorstehend beschriebenen
Ausführungen des Steuersystems überein. Deswegen sind in einem Block
der Blockdarstellung von Fig. 1 die Meßeinrichtung 40 und die Meßeinrichtung 39 als
Altemativen angegeben. Dadurch, daß aber die Kraftaufnehmer 45a, 45b, 45c, 45d der
erfindungsgemäßen Meßeinrichtung 39 im wesentlichen spaltfrei an dem Meßkörper
43 anliegen, ist einerseits keine lastabhängige Manipulationskraft zur Erzeugung eines
Steuersignals notwendig, andererseits kann das System auch unter härteren Umweltbedingungen
eine gleichbleibend hohe Funktionssicherheit gewährleisten. Die
wegfreie Krafterfassung gewährleistet somit auch eine erhöhte Zuverlässigkeit des
Systems, indem für die Sensoreinrichtung 25 eine geringere Verschmutzungsgefahr -
und damit Möglichkeit zur langzeitlich negativen Beeinflussung der Empfindlichkeit -
besteht, als in dem Fall, daß der/die Kraftaufnehmer 44a, 44b in einem bestimmten
Abstand (Ringspalt 46) neben einem Auslenkkörper 42 gehaltert ist/sind.The further details of the mode of operation of the sensor device 25 (for example
Response of the
Als weglosen Kraftaufnehmer 45a, 45b, 45c, 45d kann die Sensoreinrichtung 25 mit
Vorteil mindestens einen Dehnungsmeßstreifen-Kraftaufnehmer aufweisen. Dehnungsmeßstreifen-
(DMS-)Kraftaufnehmer sind die wichtigsten Vertreter der elektrischen
Kraftaufnehmer. Im einfachsten Fall werden zur Herstellung eines solchen DMS-Aufnehmers
auf einen elastischen Hohlzylinder vier Dehnungsmeßstreifen (DMS)
geklebt. Wird der Zylinder durch eine Belastung gestaucht, verändern sich die
Widerstände der DMS. Die vier DMS werden in einer Wheatstone-Brücke
zusammengeschaltet. Anstelle rohrförmiger (hohlzylindrischer) Verformungskörper
können auch stabförmige Verformungskörper eingesetzt werden. Vorteilhaft ist dabei
insbesondere, daß sich DMS-Kraftaufnehmer für statische und für dynamische
Messungen sowie für Nennkräfte im Bereich von 5 N bis 20 MN eignen.The
Des weiteren kann die Sensoreinrichtung 25 als Kraftaufnehmer 45a, 45b, 45c, 45d
mindestens einen magnetoelastischen Kraftaufnehmer aufweisen. Die Wirkungsweise
eines solchen magnetoelastischen Kraftaufnehmers beruht auf dem magnetoelastischen
Effekt von ferromagnetischen Materialien, wonach sich deren Permeabilität
unter Krafteinwirkung ändert. Die sich daraus ergebende Induktivitätsänderung einer
Spule mit einem aus dem ferromagnetischen Material bestehenden Kern, auf den die
Kraft einwirkt, ändert direkt einen Strom, der durch die Spule fließt. Da der Strom direkt
gemessen werden kann, sind keine Meßverstärker erforderlich, was derartige
Kraftaufnehmer insbesondere für einen Einsatz unter robusten Betriebsbedingungen
prädestiniert.Furthermore, the
In der Sensoreinrichtung 25 können als weglose Kraftaufnehmer 45a, 45b, 45c, 45d
mit Vorteil auch piezoelektrische Kraftaufnehmer eingesetzt werden. Grundlage für
diese piezoelektrischen Kraftaufnehmer ist der piezoelektrische Effekt, nach dem auf
bestimmten Kristallen Ladungen auftreten, wenn diese mechanisch beansprucht
werden. Quarzkristalle haben dabei die höchste Konstanz ihrer Eigenschaften und die
beste Isolation, weshalb sie für Meßzwecke am besten geeignet sind. In einem
piezoelektrischen Kraftaufnehmer (Meßdose) wirkt die Kraft auf zwei Piezokristalle, die
mechanisch hintereinander, elektrisch aber parallel liegen. Auf diese Weise kann eine
erforderliche Isolierung einer zwischen den beiden Piezokristallen angeordneten
mittleren metallischen Elektrode gegenüber einem als zweite Elektrode dienenden
metallischen Gehäuse ohne weiteren Aufwand nur mittels der beiden Piezokristalle
erreicht werden. Die Ausgangs-(Signal-)größe eines piezoelektrischen Kraftaufnehmers
ist eine Ladung, die von einem Ladungsverstärker in eine entsprechende
Spannung umgewandelt wird. Der Vorteil der Verwendung dieser Kraftaufnehmer zeigt
sich hauptsächlich bei schnellen dynamische Messungen, bei denen es auf kleine
Baugröße und Unempfindlichkeit gegenüber Temperaturschwankungen ankommt.
Piezoelektrische Kraftaufnehmer besitzen außerdem eine sehr gute Auflösung und
geringe Meßunsicherheit.In the
Schließlich besteht auch die Möglichkeit, daß die Sensoreinrichtung 25 als
Kraftaufnehmer 45a, 45b, 45c, 45d mindestens einen faseroptischen Kraftaufnehmer
aufweist. Bei einem solchen Aufnehmer erfolgt entweder die Erfassung oder die
Übertragung des Meßwerts mittels einer Lichtleitfaser. Je nach Funktion der Faser
unterscheidet man intrinsische und extrinsische faseroptische Aufnehmer. In einem intrinsischen
faseroptischen Aufnehmer dient die Faser selbst als das empfindliche
Element, in dem die Wandlung der Meßgröße (Kraft F) in ein optisches Signal erfolgt.
Beispielsweise entsteht bei seitlicher Krafteinwirkung auf eine mit einem dünnen Draht
umwickelte optische Faser ein Verlust des durchgeleiteten Lichtstroms, der über
Photodetektoren durch eine Auswerteelektronik erfaßt werden kann. In einem extrinsischen
faseroptischen Sensor ist der primäre Zweck die möglichst störungsfreie
Übertragung des Meßwertes vom Meßort zu einem Auswerteort. Die Wandlung der
Meßgröße in ein optisches Signal erfolgt dabei am Meßort außerhalb der Faser, z.B.
mittels integriert-optischer oder mikro-optischer Komponenten. So kann die zu
messende Kraft die Öffnungsweite einer Blende für einen Lichtstrom steuern, während
ein anderer Teil des Lichtstromes als Referenzsignal unverändert bleibt. Die Auswerteelektronik
vergleicht dann die beiden Lichtströme und erzeugt daraus strekenneutral
eine Kraftanzeige. Der Einsatz von faseroptischen Aufnehmem ist besonders dann
angebracht, wenn meßtechnisch "schwierige" Umgebungsbedingungen herrschen,
etwa starke elektrische oder magnetische Störfelder, hohe Temperaturen, explosive
oder korrosive Atmosphären.Finally, there is also the possibility that the
Zwei vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind auch in den Fig. 9 und 10
sowie 11 und 12 dargestellt. Für beide Ausführungen ist dabei charakteristisch, daß
das erfindungsgemäße System zum Steuem der Lasthebevorrichtung einen um einen
Winkel ϕ (Fig. 10 und 12) um eine vertikale Achse W-W (Fig. 9 und 11) schwenkbar
gelagerten Ausleger 54 aufweist.Two advantageous embodiments of the invention are also in FIGS. 9 and 10
and 11 and 12 are shown. It is characteristic of both versions that
the system according to the invention for controlling the lifting device by one
Angle ϕ (Fig. 10 and 12) pivotable about a vertical axis W-W (Fig. 9 and 11)
mounted
Dem Ausleger 54 kann, wie in Fig. 10 und 12 jeweils schematisch angedeutet - was
allerdings nicht notwendigerweise erforderlich ist - eine motorische Antriebseinrichtung
23c zugeordnet sein, die jeweils in Abhängigkeit von einer das Tragelement 14 in im
wesentlichen horizontaler Richtung beaufschlagenden, insbesondere manuell aufzubringenden,
mittels der Sensoreinrichtung 25 erfaßbaren Kraft F ansteuerbar ist. Auch
diese Antriebseinrichtung 23c kann - wie die anderen Antriebseinrichtungen 23a, 23b -
mit Vorteil als Servomotor, insbesondere mit Reibrad-, Zahnrad- oder Zahnriemenantrieb
ausgebildet sein.The
Die Sensoreinrichtung 25 kann dabei mit Vorteil außerdem derart ausgelegt sein, daß
eine Bewegung der Lasthebevorrichtung 6 in Richtung einer Auslenkung um den
Winkel ϕ (Pfeil mit dem Bezugszeichen 56) durch eine etwa in der gleichen gewünschten
Bewegungsrichtung aufgebrachte Kraft F bewirkt wird. Auch die
Antriebsgeschwindigkeit v der Antriebsvorrichtung 23c kann wiederum - wie oben
dargestellt - in Abhängigkeit von der Größe der jeweils aufgebrachten Kraft F gesteuert
werden, und zwar vorzugsweise anhand einer progressiven Kurve 50 mit einem
flachen Anfangsanstieg, wie sie Fig. 6 zeigtThe
Dadurch, daß die Meßeinheit 39 vier entsprechend den beiden Koordinatenachsen X-X,
Y-Y in einem Winkel von 90° zueinander angeordnete wegfreie Sensoren 45a, 45b,
45c, 45d aufweist, können in der elektronischen Auswerteeinheit 47 anhand der
jeweiligen Sensor-Ausgangssignale gleichzeitig - je nach der Wirkungsrichtung der
angreifenden Kraft F in den vier durch die Koordinatenachsen X-X, Y-Y gebildeten
Quadranten - Steuersignale sowohl für die linearen Antriebseinrichtungen 23a, 23b als
auch für die Antriebseinrichtung 23c zum Verschwenken des Auslegers 54 erzeugt
werden.Because the measuring
Hierbei ist es von besonderem Vorteil, wenn das Gehäuse 41 der Meßeinrichtung 39
gegenüber dem Meßkörper 43 verdrehbar ist und der Meßkörper 43 und das Gehäuse
41 derart an dem Ausleger 54 befestigt sind, daß beim Verschwenken des Auslegers
54 um den Winkel ϕ um die vertikale Achse W-W das Gehäuse 41 um denselben
Winkel derart verdreht wird, daß das Gehäuse 41 mit den weglosen Kraftaufnehmem
45a, 45b, 45c, 45d relativ zur Laufschienenkonstruktion 2 seine Winkelausrichtung
beibehält.It is particularly advantageous here if the
Diese winkelgetreue Mitführung des Gehäuses 41 bewirkt, daß bei jedem Winkel ϕ, um
den der Ausleger 54 verschwenkt wird, eine einfache Signalauswertung durch die
elektronische Auswerteeinheit 47 möglich ist, da die Paare der Kraftaufnehmer 45a,
45b und 45c, 45d jeweils immer im selben Winkel zu den horizontalen Hauptachsen X-X,
Y-Y des Raumes - beispielsweise, wie aus Fig. 10 und 12 besonders deutlich wird -
einerseits achsparallel und andererseits rechtwinklig zu den Achsen X-X, Y-Y ausgerichtet
sind.This true-to-angle entrainment of the
Zur Mitführung des Gehäuses 41 kann dabei je nach Ausführungsart mit Vorteil
entweder eine einendig am Ausleger 54 und anderendig am Gehäuse 41
drehbeweglich angelenkte Koppelstange 58 (Fig. 9 und 10) bzw. auch ein
entsprechender Zahnriementrieb 60 (Fig. 11 und 12), ein Kettentrieb oder dergleichen
Verwendung finden. Ein solcher Zahnriementrieb 60 ist im übrigen auch der
vergrößerten Darstellung in Fig. 7 zu entnehmen. Er verläuft parallel zu dem Ausleger
54 oberhalb der Sensoreinrichtung 25, deren Gehäuse 41 in Richtung auf den
Ausleger 54 hin eine axiale rohrförmige Verlängerung 62 aufweist, die von dem
Zahnriemen 60 umgriffen wird und über Wälzlager 64 an einem ebenfalls rohrförmigen
Ansatzstück 66 am freien Ende des Auslegers 54 gehalten ist. Durch das Innere des
Ansatzstücks 66 ist das Tragelement 14 über eine Umlenkrolle 68 geführt.Depending on the design, it can be advantageous to carry the
Bei den in Fig. 13 bis 17 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungen eines
Systems zum Steuern einer Lasthebevorrichtung 6 ist im Gegensatz zu den
vorstehend beschriebenen Ausführungen das Halteelement 14 nicht als Seil sondern
starr - als Stange - ausgebildet Im übrigen ist der Grundaufbau der Meßeinheit 39
im wesentlichen der gleiche wie der der oben beschriebenen Ausführung. Insofern wird
auf die obigen diesbezüglichen Erläuterungen verwiesen. Unterschiede zur obigen
Ausführung bestehen aber noch in der Lagerung des starren Halteelementes 14 und in
einer speziellen Gestaltung eines Bediengriffes 70.In the embodiments according to the invention shown in FIGS. 13 to 17, a
Systems for controlling a
Das Halteelement 14 ist nicht über Führungsrollen 43a, 43b, 43c geführt, sondern
besitzt vorzugsweise - wie dargestellt - zwei kugelartige Verdickungen 14a, 14b, die zu
seiner Lagerung im Meßkörper 43 und im Ausleger 54 dienen. The holding
Der rohrförmig ausgebildete Bediengriff 70 umgreift das Halteelement 14 und weist
zwei voneinander isolierte hülsenartige Metallteile 70a, 70b auf, wie dies auch aus den
Fig. 14 sowie 16 und 17 deutlich hervorgeht. Die Metallteile 70a, 70b werden durch
Handübergriff der Bedienperson 28 elektrisch überbrückt, wodurch ein Stromkreis
geschlossen wird, der eine im Ruhezustand des Systems eingeschaltete
Sicherheitsblockierung abschaltet.The tubular control handle 70 engages around the holding
Der Bediengriff 70 ist des weiteren auch insbesondere zur Steuerung von vertikalen
Bewegungen von an dem Tragelement 14 hängenden Lasten 20 ausgebildet. Durch
geringe, manuell in vertikaler Richtung 26 aufgebrachte Kräfte kann eine Last 20
gehoben oder gesenkt werden. Die Krafterfassung erfolgt dabei mittels eines Sensors
72, durch den eine durch eine vertikale Bedienkraft bewirkte Abstandsveränderung
einer Schiebehülse 74 detektiert und ein entsprechendes Signal an die elektronische
Steuereinheit 47 abgegeben wird. Dieses Signal kann dort in analoger Weise wie dies
mit den Signalen der wegfreien Sensoren 45a, 45b, 45c, 45d geschieht, in ein
Steuersignal für eine Antriebsvorrichtung zur Vertikalbewegung der Last 20 umgesetzt
werden. Derartige Antriebsvorrichtungen sind in Fig. 14, 15 und 17 mit dem
Bezugszeichen 23d dargestellt Fig. 13, 16 und 17 enthalten exemplarisch in Form von
Wirkungspfeilen eine Veranschaulichung des beschriebenen Signalflusses aus dem
Griff 70, insbesondere von dessen Sensor 72 ausgehend, zur elektronischen Steuereinheit
47, wobei Fig. 17 exemplarisch in Form eines Wirkungspfeiles zusätzlich auch
die Veranschaulichung des Signalflusses von der elektronischen Steuereinheit 47 zum
Vertikalantrieb 23d enthält. Wie bereits erwähnt, kann durch eine solche Kombination
mit der vorliegenden Erfindung somit die schwebende Last 20 unabhängig von deren
Gewicht durch sehr geringe Kräfte beliebig im Raum manipuliert, d.h. vertikal und/oder
horizontal bewegt werden. In der gezeigten Darstellung in Fig. 13 (des weiteren auch in
Fig. 14 und 16) ist als Lastaufnahmevorrichtung 16 ein Haken vorgesehen, der sich
unmittelbar unter dem Bediengriff 70 befindet.The control handle 70 is also particularly for controlling vertical
Movements of hanging from the
Eine weitere, nicht dargestellte Ausführungsmöglichkeit der Meßeinrichtung 39 besteht
darin, die Sensoreinrichtung 25 zur Erfassung der Steuerkräfte F für die
Horizontalbewegung ebenfalls direkt im Bediengriff 70 anzuordnen. Vorzugsweise
können dabei vier wegfreie Sensoren 45a, 45b, 45c, 45d zur quadrantengenauen
Erfassung der Kräfte F durch Dehnungsmeßstreifen gebildet sein. Another possible embodiment of the measuring
Fig. 14 und 15 zeigen in zwei verschiedenen Ansichten wiederum ein
erfindungsgemäßes Steuersystem, und zwar mit einer dritten Ausführung des drehbaren
Auslegers 54 und mit der zweiten Ausführung der Meßeinheit 39. Die
Darstellungen in der Zeichnung sind analog zu denen der ersten Ausführung (Fig. 9
und 10) und der zweiten Ausführung (Fig. 11 und 12) gewählt. Der wesentlichste
Unterschied der dritten Ausführung gegenüber den vorstehend beschriebenen
Varianten besteht dabei darin, daß der Ausleger 54 aus zwei gelenkig miteinander verbundenen
Armen 54a, 54b besteht. Der erste Arm 54a ist - wie in Fig. 10 und 12 für
den Ausleger 54 dargestellt - um einen Winkel ϕ zwischen Arm 54a und X-X-Achse um
die vertikale Achse W-W verschwenkbar, der zweite Arm 54b ist um einen Winkel ϕ1
zwischen Arm 54b und Arm 54a um eine vertikale Achse W1-W1 verschwenkbar. Beim
Verschwenken der beiden Auslegerarme 54a, 54b erfolgt wie bei den ersten beiden
Ausführungen eine mechanische Nachführung der Sensoreinrichtung 25 derart, daß
die weglosen Kraftaufnehmer 45a, 45b, 45c, 45d relativ zur Laufschienenkonstruktion
2 bzw. zur den Achsen der X-Y-Ebene ihre Winkelausrichtung beibehalten. Insbesondere
ist zur mechanischen Nachführung dabei ein Zahnriementrieb 60 - wie bei
der zweiten Ausführung des Auslegers 54 - vorgesehen, wobei hier zwei Zahnriemen
60a, 60b - jeweils einer für jeden Arm 54a, 54b des Auslegers 54 zur Anwendung
kommen.14 and 15 again show two different views
control system according to the invention, with a third embodiment of the
Der Ausleger 54 ist an einer drehfest mit der Laufkatze 8 verbundenen Stange 76
vertikalbeweglich geführt, wobei zur Bewegung in der Z-Z-Richtung ein spezieller
Antrieb 23d vorgesehen sein kann, der wie bereits erwähnt steuerbar und beispielsweise
- ähnlich wie in Fig. 4 für das dort flexible Tragelement 14 dargestellt - mit einer
motorischen Auf- und Abwickeleinrichtung 18 für ein Seil 78 verbunden sein kann. (Alle
vorhandenen Antriebsvorrichtungen 23a, 23b und 23d sind in Fig. 14 und 15, sowie
auch in den weiteren Figuren nicht nur schematisch, sondern gegenständlich
dargestellt. Spezielle Antriebe 23c für die Winkelverstellung des Auslegers 54 bzw. von
dessen Armen 54a, 54b sind nicht vorgesehen, da diese manuell erfolgt.)The
Bei der in Fig. 16 dargestellten Ausführung eines erfindungsgemäßen Steuersystems
ist der Ausleger 54 (in einer vierten Ausführung) ebenfalls aus zwei Armen 54a, 54b
gebildet. Die Vertikalbeweglichkeit der Last 20 wird hier jedoch dadurch erreicht, daß
der erste Arm 54a nicht nur um die vertikale Achse W-W in horizontaler Richtung,
sondern auch in vertikaler Richtung verschwenkbar ist. Der Arm 54a besteht zu diesem
Zweck aus zwei parallel zueinander angeordneten Schwenkhebeln 80a, 80b die
einendig an einem mit der Laufkatze 8 verbundenen Halteteil 82 und anderendig an
einem mit dem zweiten Arm 54b verbundenen Halteteil 84 drehbeweglich angelenkt
sind.In the embodiment of a control system according to the invention shown in FIG. 16
is the boom 54 (in a fourth embodiment) also from two
Im Unterschied zu den bisher dargestellten Ausführungen des erfindungsgemäßen
Systems ist bei diesem Ausführungsbeispiel keine mechanische, sondern eine
elektrische, der Bewegung des Auslegers 54 in der X-Y-Ebene folgende Nachführung
der Meßeinrichtung 39 bzw. Sensoreinrichtung 25 realisiert, die als "Nachführung über
eine elektrische Welle" bezeichnet werden kann. Dabei sind als Einrichtungen zur
Erzeugung von Signalen für die Winkel ϕ, ϕ1, um die die Auslegerarme 54a, 54b verschwenkt
werden, in den jeweiligen Gelenkpunkten inkrementale Drehwinkelmeßscheiben
(Encoder) 86, 88 vorgesehen, die koaxial zu den vertikal verlaufenden
Schwenkachsen W-W, W1-W1 der Auslegerarme 54a, 54b angeordnet sind. Die den
Schwenkwinkeln ϕ, ϕ1 der Arme 54a, 54b entsprechenden Signale werden der
elektronischen Auswerteeinheit 47 zugeleitet, wo durch Addition bzw. Subtraktion ein
resultierender Winkeiwert für einen Stellantrieb 23e zur Nachführung der weglosen
Sensoren 45a, 45b, 45c, 45d berechnet wird. Bei diesem Stellantrieb 23e kann es sich
vorzugsweise um einen Schrittmotor handeln. Die Nachführung kann dabei mit Vorteil
z.B. über einen auf die Meßeinheit 39 wirkenden Zahnriementrieb 60, aber auch direkt
vom Stellantrieb 23e auf die Meßeinheit 39 wirkend, geschehen.In contrast to the previously described versions of the invention
Systems in this embodiment is not a mechanical one, but one
electrical tracking following the movement of the
Die Drehgelenke der Arme 54a, 54b an den vertikalen Achsen W-W, W1-W1 bzw. der
Schwenkhebel 80a, 80b an den horizontalen (nicht näher bezeichneten) Achsen
können mit Vorzug bei der Ansteuerung der Fahrantriebe 23a, 23b gebremst sein,
damit beim Verfahren nicht durch die Massenträgheit der genannten Teile eine
ungewollte Spontanbewegung auftritt.The pivots of the
Die Aktivierung von an den Drehgelenken befindlichen Feststellbremsen, die eine
starre Relativlage der Arme 54a, 54b bzw. 80a, 80b zueinander bewirken, kann mit
Vorteil ebenfalls über den Bediengriff 70 realisiert werden, und zwar insbesondere,
indem die Bedienperson 28 durch Handübergriff die beiden, oben beschriebenen
voneinander isolierten hülsenartige Metallteile 70a, 70b elektrisch überbrückt wodurch
ein entsprechender Aktivierungs-Stromkreis geschlossen wird. Dies ist im übrigen bei
allen Ausführungsbeispielen möglich, bei denen Drehgelenke vorgesehen sind.The activation of parking brakes located on the swivel joints, the one
can cause rigid relative position of the
Eine weitere Ausführung eines erfindungsgemäßen Steuersystems mit einem um eine
vertikale Achse W-W drehbaren Ausleger 54 ist in Fig. 17 dargestellt. Diese
Ausführung besitzt mehrere Gemeinsamkeiten mit der in Fig. 14 und 15 dargestellten
Ausführung, jedoch ist der Ausleger 54 drehbeweglich über die Achse W-W direkt an
der Laufkatze 8 angelenkt und nicht drehbeweglich an der vertikalen Stange 76. Es ist
zwar ebenfalls eine vertikale Stange 76 vorhanden, an der jedoch die
Lastaufnahmeeinrichtung 16 - in diesem Fall eine Gabel - vertikal geführt ist. Die vertikale
Führung und Steuerung der Lastaufnahmevorrichtung 16 erfolgt dabei auf die
gleiche Weise wie bei der in Fig. 14 und 15 dargestellten Ausführung über einen auf
eine Abwickelvorrichtung 18 für ein Seil 78 wirkenden Vertikalantrieb 23d, der
wiederum durch die elektronische Auswerteeinrichtung 47 ansteuerbar ist. Diese
empfängt ihre Steuersignale wiederum aus der Meßeinrichtung 39 mit den weglos
arbeitenden Sensoren 45a, 45b, 45c, 45d und aus dem Bediengriff 70, in dem sich ein
Sensor 72 für die Vertikalsteuerung befindet. Der Bediengriff 70 und die
Meßeinrichtung 39 bilden auch hier - wie bei den vorstehend beschriebenen
Ausführungen - eine Einheit, die in diesem Fall aber an der drehbeweglich an der
Laufkatze 8 angelenkten vertikalen Stange 76 befestigt ist Auch für diese Ausführung
kann eine mechanische Nachführung der Sensoren 45a, 45b, 45c, 45d oder eine
Nachführung nach der Art einer elektrischen Welle vorgesehen sein.Another embodiment of a control system according to the invention with one by one
vertical axis W-W
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern
umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Dies betrifft
insbesondere die Sensoreinrichtung 25; hier ist auch jede andere Ausführungsform
geeignet, mit der Kräfte auf das Tragelementes 14 weglos erfaßbar und in Ansteuersignale
umsetzbar sind. Die vorgesehenen Antriebe 23a, 23b, 23c können als
elektrische, pneumatische und/oder hydraulische Motore ausgebildet sein. Die in den
Beispielen nur schematisch dargestellte elektronische Auswerteeinheit 47 kann
vorzugsweise in einen fahrbaren Teil des Systems, wie beispielsweise die Laufkatze 8,
integriert sein.The invention is not limited to the exemplary embodiments shown, but rather
also includes all embodiments having the same effect in the sense of the invention. this concerns
in particular the
Der Fachmann kann des weiteren das erfindungsgemäße Steuersystem durch geeignete
technische Maßnahmen ergänzen. Hinsichtlich derartiger Möglichkeiten zur
Steuerung von vertikalen Bewegungen der Last 20 wird dabei zusätzlich zu den
vorstehenden Ausführungen in vollem Umfang insbesondere auf den Gegenstand der
deutschen Gebrauchsmusteranmeldung DE 299 02 364.8 verwiesen.The person skilled in the art can also use suitable control systems according to the invention
complement technical measures. With regard to such possibilities for
Control of vertical movements of the
Ferner ist die Erfindung nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, daß grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern ist der Anspruch 1 lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen. Furthermore, the invention is not based on the combination of features defined in claim 1 restricted, but can also be by any other combination of certain features of all of the individual features disclosed are defined. This means that basically every single feature of claim 1 omitted or by at least one disclosed elsewhere in the application Single feature can be replaced. In this respect, claim 1 is only a first To understand formulation attempt for an invention.
- 11
- Kranbahncrane runway
- 22
- LaufschienenkonstruktionRunning rail construction
- 44
- Laufschienerunner
- 66
- LasthebevorrichtungLoad lifting device
- 88th
- Laufkatzetrolley
- 1010
- Halteelementeretaining elements
- 1212
- Trägercarrier
- 1414
- Tragelementsupporting member
- 14a14a
- Verdickung an 14Thickening on 14
- 14b14b
- Verdickung an 14Thickening on 14
- 1616
- LastaufnahmeeinrichtungLifting accessory
- 1818
- Abwickeleinrichtungunwinding
- 2020
- Lastload
- 2222
- Schienerail
- 23a23a
- Antriebseinrichtung (X-X)Drive device (X-X)
- 23b23b
- Antriebseinrichtung (Y-Y)Drive device (Y-Y)
- 23c23c
- Antriebseinrichtung für 54 (Rotation in X-Y-Ebene)Drive device for 54 (rotation in the X-Y plane)
- 23d23d
- Antriebseinrichtung (Z-Z)Drive device (Z-Z)
- 23e23e
- Antriebseinrichtung für 25 bzw. 39Drive device for 25 or 39
- 2424
- Sensoreinrichtungsensor device
- 2525
- Sensoreinrichtungsensor device
- 2626
- Vertikalevertical
- 2828
- Bedienpersonoperator
- 3030
- KraftwirkungsrichtungForce action direction
- 3232
- Ausrichtung von 14 (ausgelenkt)Alignment of 14 (deflected)
- 3434
- Bewegungsrichtung von 14 bei 30Direction of movement from 14 to 30
- 3636
- KraftwirkungsrichtungForce action direction
- 3838
- Bewegungsrichtung von 14 bei 36Direction of movement from 14 to 36
- 3939
- Meßeinheit von 24Measuring unit from 24
- 4040
- Meßeinheit von 24Measuring unit from 24
- 4141
- Gehäuse von 39, 40 Housing of 39, 40
- 4242
- Auslenkkörper von 40Deflection body of 40
- 4343
- Meßkörper von 39Measuring body of 39
- 43a43a
- Führungsrolle in 43 für 14Leadership in 43 for 14
- 43b43b
- Führungsrolle in 43 für 14Leadership in 43 for 14
- 43c43c
- Führungsrolle in 43 für 14Leadership in 43 for 14
- 44a44a
- Abstandssensor in 40Distance sensor in 40
- 44b44b
- Abstandssensor in 40Distance sensor in 40
- 45a45a
- wegfreier Sensor in 39displacement-free sensor in 39
- 45b45b
- wegfreier Sensor in 39displacement-free sensor in 39
- 45c45c
- wegfreier Sensor in 39displacement-free sensor in 39
- 45d45d
- wegfreier Sensor in 39displacement-free sensor in 39
- 4646
- Ringspalt um 42Annular gap around 42
- 4747
- elektronische Auswerteeinheitelectronic evaluation unit
- 4848
- Führung von 40Leadership of 40
- 5050
- Kennlinie v von FCharacteristic curve v of F
- 5252
- Kennlinie v von FCharacteristic curve v of F
- 5454
- Auslegerboom
- 54a54a
- erster Auslegerarmfirst boom arm
- 54b54b
- zweiter Auslegerarmsecond extension arm
- 5656
- Bewegungsrichtung von 54Direction of movement from 54
- 5858
- Koppelstangecoupling rod
- 6060
- Zahnriementriebtoothed belt drive
- 60a60a
- erster Zahnriemen von 60first toothed belt from 60
- 60b60b
- zweiter Zahnriemen von 60second toothed belt from 60
- 6262
- Verlängerung von 41Extension of 41
- 6464
- Wälzlagerroller bearing
- 6666
- Ansatzstück an 54Attachment to 54
- 6868
- Umlenkrolle für 14Pulley for 14
- 7070
- Bediengriffoperating handle
- 70a70a
- erstes Metallteil von 70first metal part of 70
- 70b70b
- zweites Metallteil von 70second metal part of 70
- 7272
- Sensor in 70Sensor in 70th
- 7474
- Schiebehülsesliding sleeve
- 7676
- Stangepole
- 7878
- Seil rope
- 80a80a
- Schwenkhebel von 54aSwivel lever from 54a
- 80b80b
- Schwenkhebel von 54aSwivel lever from 54a
- 8282
- Halteteil für 80a, 80b an 8Holding part for 80a, 80b on 8
- 8484
- Halteteil für 80a, 80b an 54bHolding part for 80a, 80b to 54b
- 8686
- Encoder (Achse W-W)Encoder (axis W-W)
- 8888
- Encoder (Achse W1-W1)Encoder (axis W1-W1)
- FF
- Kraftforce
- vv
- Geschwindigkeitspeed
- W-WW-W
- Schwenkachse von 54 bzw. 54aSwivel axis of 54 or 54a
- W1-W1W1-W1
- Schwenkachse von 54b54b swivel axis
- XX
- Raumkoordinatespatial coordinate
- X-XX X
- Raumrichtung (horizontal)Spatial direction (horizontal)
- X-YX-Y
- Raumebene (horizontal)Room level (horizontal)
- YY
- Raumkoordinatespatial coordinate
- Y-YY-Y
- Raumrichtung (horizontal)Spatial direction (horizontal)
- ZZ
- Raumkoordinatespatial coordinate
- Z-ZZ-Z
- Raumrichtung (vertikal)Spatial direction (vertical)
- αα
- Auslenkungswinkel von 14Deflection angle of 14
- ϕφ
- Schwenkwinkel von 54 bzw. 54aSwivel angle of 54 or 54a
- ϕ1φ1
- Schwenkwinkel von 54b54b swivel angle
Claims (26)
- Load lifting device (6) with a control system, in particular a crane crab (8) guided on a running rail structure (2), in respect of its movements in a horizontal plane (X-Y) defined by coordinate axes (X-X, Y-Y), wherein the load lifting device (6) has a vertically (Z-Z) aligned carrying element (14) - conditional on gravitational force at least in the resting position - and allocated to the load lifting device (6) for carrying out the movements is at least one motor drive device (23a, 23b, 23c), which can be triggered in each case as a function of a force (F) impacting the carrying element (14) in a substantially horizontal direction, in particular to be applied manually and detectable by means of a sensor device (25), characterised in that the sensor device (25) is constructed and arranged in relation to the carrying element (14) in such a way that the force is detected path-free, wherein the sensor device (25) has a measuring unit (39) with a housing (41) and with a measuring body (43) connected to the carrying element (14) and with at least one force transducer (45a, 45b, 45c, 45d) allocated to the respective coordinate axis (X-X; Y-Y) or the associated drive device (23a, 23b) and in contact with the measuring body (43).
- Load lifting device according to claim 1, characterised in that the load lifting device (6) has a flexible carrying element (14) which can be wound up and is capable of oscillating and in the resting position is vertically (Z-Z) aligned conditional on gravitational force.
- Load lifting device according to claim 1 or 2,
characterised by a boom (54) held as swivellable by an angle (ϕ) about at least one vertical axis (W-W). - Load lifting device according to claim 3, characterised in that the boom (54) consists of a first arm (54a) which is swivellable by an angle (ϕ) about a first vertical axis (W-W) and of a second arm (54b) which is swivellable by an angle (ϕ1) about a second vertical axis (W-W).
- Load lifting device according to claim 3 or 4,
characterised in that allocated to the boom (54) is a motor drive device (23c) which can be triggered in each case as a function of a force (F) impacting the carrying element (14) in a substantially horizontal direction, in particular to be applied manually and detectable by means of the sensor device (25). - Load lifting device according to one of claims 1 to 5, characterised in that the sensor device (25) detects a force (F) impacting the carrying element (14) in the area of a load receiving device (16) arranged at the open, lower end of the carrying element (14).
- Load lifting device according to one of claims 1 to 6, characterised in that the sensor device (25) generates signals, detectable in an electronic evaluating unit (47), as a function of the direction and preferably also the size of this force (F), which signals generate control signals for triggering drive device(s) (23a, 23b, 23c) of the load lifting device (6).
- Load lifting device according to one of claims 1 to 7, characterised in that the sensor device (25) is configured in such a way that a movement of the load lifting device (6) in a specific coordinate direction (X and/or Y and/or ϕ) is effected by a force (F) applied approximately in the same desired direction of movement.
- Load lifting device according to one of claims 1 to 8, characterised in that the drive speed of the drive device (23a, 23b, 23c) is controlled as a function of the size of the force (F) applied in each case, this preferably being with the aid of a progressive curve (50) with a flat initial rise.
- Load lifting device according to one of claims 1 to 9, characterised in that the load lifting device (6) is guided as movable beyond a face in the direction of two coordinate axes (X-X and Y-Y) perpendicular to one another, wherein to each axis (X-X; Y-Y) is allocated a separate motor drive device (23a, 23b) and both drive devices (23a, 23b) are triggerable by means of the sensor device (25).
- Load lifting device according to one of claims 1 to 10, characterised in that the force (F) is detected by direct force transmission on to the sensor device (25) in manually effected, force-dependent excursions of the carrying element (14) forced up against the vertical (26).
- Load lifting device according to one of claims 1 to 11, characterised in that the measuring body (43) is connected to the carrying element (14) via guide rollers (43a, 43b, 43c).
- Load lifting device according to claim 12, characterised in that the measuring body (43) is arranged as stationary in the direction of a vertical axis (Z-Z) and for the purpose of lifting or lowering a load (20) the carrying element (14) is movable as longitudinally displaceable in the measuring body in the direction of the vertical axis (Z-Z) relative to the measuring body (43) through a central opening via the guide rollers (43a, 43b, 43c).
- Load lifting device according to one of claims 1 to 13, characterised in that the sensor device (25) as force transducer (45a, 45b, 45c, 45d) has at least one strain gauge force transducer, one magnetoelastic, one piezoelectric or one fibre-optic force transducer.
- Load lifting device according to one of claims 12 to 14, characterised in that the measuring unit (39) has four force transducers (45a, 45b, 45c, 45d) arranged at an angle of 90° to one another corresponding to the two coordinate axes (X-X; Y-Y).
- Load lifting device according to one of claims 1 to 15, characterised in that the/each drive device (23a, 23b, 23c) is constructed as a motor, in particular as a motor controlled by the rotational speed, preferably with frictional wheel and/or toothed wheel and/or toothed belt drive (60).
- Load lifting device according to one of claims 1 to 16, characterised in that the load lifting device (6) is constructed as a weight balancer.
- Load lifting device according to one of claims 1 to 17, characterised in that allocated to the carrying element (14) for its vertical movements (Z-Z) is a drive (23d), controlled by the torque, which generates in each case dependent on load a constant torque in such a way that the load (20) is held statically in the vertical direction (Z-Z) in any chosen position and small, in particular manually applied forces substantially acting vertically effect lifting or lowering of the load (20).
- Load lifting device according to one of claims 12 to 18, characterised in that the housing (41) of the measuring device (39) is rotatable in respect of the measuring body (43) and the measuring body (43) and the housing (41) are fastened to a/the boom (54) or a boom arm (54b) in such a way that on swivelling of the boom (54) or of several boom arms (54a, 54b) by a/the angle (α) or several partial angles (α, α1) about a/the vertical axis (W-W) or about several vertical axes (W-W, W1-W1) the housing (41) is rotated by the same angle (α) or by a summary angle (α ± α1) in such a way that the housing (41) with the force transducers (45a, 45b, 45c, 45d) retains its angle alignment relative to the running rail structure (2).
- Load lifting device according to claim 19, characterised in that for rotating the housing (41) a coupling rod (58) is provided, linked as rotationally movable to the boom (54) at one end and to the housing (41) at the other end.
- Load lifting device according to claim 19, characterised in that for rotating the housing (41) a belt drive, such as a toothed belt drive (60), a chain drive or similar is provided.
- Load lifting device according to claim 19, characterised in that for rotating the housing (41) a separate motor drive (23e) such as a step motor is provided.
- Load lifting device according to claim 22, characterised in that the drive (23e) for rotating the housing (41) can be triggered via a/the electronic evaluation unit (47).
- Load lifting device according to claim 23, characterised in that as device(s) for generating signals for the angle(s) (ϕ, ϕ1) about which the boom (54) or the boom arms (54a, 54b) are swivelled, (an) incremental angle of rotation measuring disc(s) (encoder 86, 88) is/are provided, arranged coaxially to the vertically running swivel axis/axes (W-W, W1-W1) of the boom arms 54a, 54b, wherein the signal(s) corresponding to the swivel angle(s) (ϕ, ϕ1) is/are fed to the electronic evaluation unit (47), where an angle (ϕ, ϕ ± ϕ1) for the drive (23e) for tracking the force transducers (45a, 45b, 45c, 45d) is calculated.
- Load lifting device according to one of claims 7 to 24, characterised in that the electronic evaluation unit (47) is integrated into a movable part of the system, such as, for example, the crane crab (8).
- Load lifting device according to one of claims 1 to 25, characterised in that the sensor device (25) forms a structural unit with an operating handle (70), in particular in that the sensor device (25) is integrated into an operating handle (70).
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