EP2563709B1 - Verfahren und system zum ausgleichen von kräften bzw. momenten in einer punktzuganlage oder prospektzuganlage - Google Patents

Verfahren und system zum ausgleichen von kräften bzw. momenten in einer punktzuganlage oder prospektzuganlage Download PDF

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EP2563709B1
EP2563709B1 EP11730867.6A EP11730867A EP2563709B1 EP 2563709 B1 EP2563709 B1 EP 2563709B1 EP 11730867 A EP11730867 A EP 11730867A EP 2563709 B1 EP2563709 B1 EP 2563709B1
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EP
European Patent Office
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actuators
transported
actuator
load
moment
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP11730867.6A
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English (en)
French (fr)
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EP2563709A1 (de
Inventor
Markus Schoisswohl
Hans-Friedrich MÄDER
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WAAGNER-BIRO AUSTRIA STAGE SYSTEMS AG
Original Assignee
WAAGNER BIRO AUSTRIA STAGE SYSTEMS AG
Waagner-Biro Austria Stage Systems AG
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Publication date
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Not-in-force legal-status Critical Current
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D1/00—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
    • B66D1/28—Other constructional details
    • B66D1/40—Control devices
    • B66D1/48—Control devices automatic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D1/00—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
    • B66D1/26—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans having several drums or barrels

Definitions

  • the present invention relates to a method of balancing forces in a point-to-point or prospector train or coupled train and prospector train having a plurality of actuators that are electrically or hydraulically operated to move a ropes-hanging article, comprising determining of values for the force or torque of each actuator during the movement of the object to be transported.
  • the invention further relates to a system for balancing forces or moments in a ceremonizugstrom or Prospektzugstrom or coupled Vietnamesezug- and Prospektzugstrom with a plurality of actuators for moving an article hanging on ropes, comprising a sensor associated with each actuator for determining the force or of the moment of each actuator during the movement of the object to be transported.
  • a control system for winches and other machines, in particular to partially reduce overloads or misalignments is for example the WO 03/026998 A2 can be seen, wherein in addition to individual motors associated computer units in an overlying control level group computer for each of a plurality of drives are provided, which in particular synchronous group trips of several drives for winches.
  • an error occurs, in particular an overload, all drives are shut down and thus an interruption of the movement takes place, which is recorded again after making corrections and / or readjustments.
  • the present invention aims to avoid, based on a method and system of the type mentioned above, the problems of the above-mentioned prior art and, in particular, an automated control of a plurality of actuators for moving an article hanging on ropes with as much compensation as possible To provide load of individual actuators during the continued movement of the object to be transported.
  • values for the force or the moment of each actuator during the movement of the object to be transported are determined or measured and in addition at least two actuators are defined whose specific values are defined as a reference, succeeds by the According to the invention, additional rules or control of the force or of the moment or, in general, of certain parameters of the individual actuators in the vicinity of one of the reference variables make it possible to provide a load of the individual actuators that is particularly uniform or to be adapted to one another.
  • an additional regulation or control is essentially automated by comparison and approximation to a defined reference quantity, so that reference can be made to technically sound or ascertainable measured variables or parameters and, in contrast to the known prior art, to optionally inaccurate and can be dispensed only on experience based assessments or estimates.
  • such actuators can also be used correspondingly gently, and it is possible, for example, to dispense with a deliberate oversizing of such actuators in order to cope with any peak loads that might occur.
  • a time constant for controlling the approximation of the value of the at least one additional actuator to be controlled to one of the reference magnitudes greater than a time constant for controlling the position of each actuator upon moving the object to be transported is selected.
  • an extent of a change in a value of the force or the moment of the actuator to be controlled or controlled in approximation to one of the reference variables is determined directly proportional to the difference between the value determined for the actuator to be controlled additionally and the reference value.
  • the values of actuators used at outer or peripheral regions of the transportable object are used to determine the reference variables Attacking the object or clearly defining the geometry.
  • actuators which act on outer or peripheral areas or clearly define the geometry of the same it can be ensured, in particular, that actuators which act on intermediate partial areas and are usually exposed to a lower load during tilting movements Loading be brought in accordance with the lying by the lying on the edge or outside of actuators, which can also be relieved of these used to determine the reference actuators accordingly.
  • a device for comparing a predetermined and in particular adjustable desired value be used at least with the values of those used for the determination of the reference variables Actuators is provided.
  • a device for determining the position of subregions of the object to be transported connected to individual actuators is additionally provided, as corresponds to a further preferred embodiment of the system according to the invention.
  • the object to be transported is provided in a manner known per se by a load which extends in particular one-dimensionally, for example a rod, or a two-dimensionally extending or planar load.
  • a ceiling plate is formed with areally distributed suspensions or attack points of the actuators.
  • a sensor for determining the force or the moment of each actuator is formed by a force pin or a sensor for determining the load of the actuator to an inverter or based on a hydraulic pressure difference.
  • Fig. 1 shows a variant with point trains 1, which are connected via a cable 2, which runs over deflection rollers 3, with the hanger 5 of the load or of the object 6 to be transported.
  • the point trains 1 and pulleys 2 are mounted on a lace bottom 7.
  • the load to be suspended or the object 6 to be transported has an arbitrary load distribution.
  • the dinghies 1 are used in this configuration for raising and lowering the load or object 6 and for pivoting the same, wherein individual actuators or motors are designated 30.
  • Fig. 2 shows that each Cincinnatizug 1 or each actuator 30 via a drive cabinet, which is equipped with a converter 8, is supplied.
  • Each point train 1 is equipped with a device 9 for position measurement and a device or a sensor 10 for load measurement.
  • the drive cabinet 8 is controlled by a central controller 11.
  • the control is realized via a position controller 12 and a setpoint specification 13, which also carries out safety-related tasks, such as, for example, control of holding brakes of the point train.
  • the position set points for lifting and lowering the ropes 2 as well as pivoting are performed by simply applying the jet set. That is, when lifting and lowering all ropes are 2 up to the same length on the point trains 1 or unwound.
  • the individual ropes 2 are wound up or unwound, based on the desired angle, so that their rope end positions correspond to the set of rays.
  • the device for load balancing 14 receives from the outside current data from sensors 18, such as current position, current loads and maximum loads and status information 17, which point trains 1 are operated together via a bar or a transportable object 6, which mode is selected as well as whether the function is to be switched on.
  • the setpoint generating device 15 calculates, based on the obtained data 17 and 18, the target values for the additional control device 16 and the controller 16 for compensation, respectively.
  • the resulting additional setpoint is added to the position setpoint of the setpoint input 13.
  • the device 14 generates status and alarm information 20, which are used for information as well as for the shutdown of the function as well as the punctuation.
  • Fig. 3 the detail of the setpoint generation 15 is shown. Therein it is shown that the setpoint for the load balancer 16 may be formed by simple selection in various ways.
  • FIGS. 5 and 6 show the difference between off ( Fig. 5 ) and switched on ( Fig. 6 ) Load balancing or switched off and switched on additional control of the force or the moment.
  • a DC load which hangs on 5 point trains or motors (motor M1 to motor M5) was used, as in Fig. 4 is indicated.
  • the load or the object to be transported 6 was arbitrarily attached to the ropes 2, which leads to different loads at the individual suspension points (see FIGS. 5 and 6 from 0 to 3 s).
  • the movement sequence of the load positions is in Fig. 4 shown in half.
  • the load is not moved for the first 9 seconds and then driven down and simultaneously pivoted. At 15 seconds the movement is stopped. Thereafter, the movement is repeated in reverse order.
  • Fig. 5 shows the course of the individual cable forces 23 of the point trains (motor M1 to motor M5) during the entire movement with unused load balance or not switched additional control or control.
  • the different load, especially the load of the point trains (motor M1 and motor M5) in the tilted case is recognizable. This can lead to shutdown of the drives at high loads or forces or moments, although the Total capacity of the point trains is sufficient to lift the load.
  • Fig. 6 shows the course of the individual cable forces 23 when using the load balance or the additional control or control.
  • the outermost drives ie motor M1 and motor M5 were used for the definition of the geometric position as well as the specification of the nominal torque or the reference quantity.
  • the remaining drives were controlled so that they follow the setpoint specification.
  • the load balancing was switched on at 3 seconds, and you can see clearly how the unequal suspension is corrected at the individual point trains.
  • second 10 to 15 there are small differences in the cable forces 23, which are eliminated at standstill (second 17 to 20).
  • small deviations of the cable forces 23 occur again. These deviations result from the control or regulating dynamics of the additional control or control device or the controller 16 for load balancing.
  • the peaks at each second 9, 15, 21 and 26 result from the acceleration or braking of the load or of the article 6 to be transported.
  • an overshoot or an abrupt change in the load of individual motors M1 to M5 can be prevented, in particular when switching on and off by setting a transitional time.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control And Safety Of Cranes (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ausgleichen von Kräften bzw. Momenten in einer Punktzuganlage oder Prospektzuganlage oder gekoppelten Punktzug-und Prospektzuganlage mit einer Mehrzahl von Aktuatoren, welche elektrisch oder hydraulisch betrieben werden, zum Bewegen eines an Seilen hängenden Gegenstands, umfassend ein Bestimmen von Werten für die Kraft bzw. das Moment jedes Aktuators während der Bewegung des zu transportierenden Gegenstands. Die Erfindung bezieht sich weiters auf ein System zum Ausgleichen von Kräften bzw. Momenten in einer Punktzuganlage oder Prospektzuganlage oder gekoppelten Punktzug- und Prospektzuganlage mit einer Mehrzahl von Aktuatoren zum Bewegen eines an Seilen hängenden Gegenstands, umfassend einen jedem Aktuator zugeordneten Sensor zur Feststellung der Kraft bzw. des Moments jedes Aktuators während der Bewegung des zu transportierenden Gegenstands.
  • Auf Bühnen, beispielsweise für Theater oder Opernhäuser oder Veranstaltungshallen, dienen Punktzuganlagen bzw. Prospektzuganlagen einer Bewegung von Gegenständen, wie beispielsweise Dekorationen, Prospekten, Behängen und dgl. in im wesentlichen vertikaler Richtung. Hiebei sind über der Bühne auf einem sogenannten Schnür- oder Rollenboden insbesondere in mehreren Reihen Seilrollen angeordnet, über welche einzelne Tragseile laufen, wobei bei einer Punktzuganlage an diese Tragseile entweder Einzellasten angehängt oder im Zusammenhang mit einer Prospektzuganlage jeweils mehrere Tragseile mit einer Laststange oder einem flächigen Gegenstand verbunden werden, wobei für ein Anheben und Absenken der zu transportierenden Gegenstände die Tragseile über Aktuatoren, wie beispielsweise Elektromotore, Hydraulikzylinder, Hydraulikmotore oder dgl. betätigt werden. Die an den einzelnen Seilen hängenden Gegenstände, wie beispielsweise Laststangen oder Platten, müssen hierbei nicht nur entsprechend genau auf der Bühne und relativ zueinander positioniert werden, sondern es ist insbesondere unter Berücksichtigung des gegebenenfalls großen Gewichts derartiger, zu transportierender Gegenstände bzw. Bühnendekorationen auch erforderlich, dass insbesondere bei gleichzeitigem Einsatz einer Mehrzahl von Aktuatoren bzw. Motoren zur Bewegung des an einer Mehrzahl von Seilen hängenden Gegenstands keine Überlastung einzelner Motoren bzw. Aktuatoren auftritt. Eine derartige Überbelastung kann nicht nur zu einer Beschädigung einzelner Aktuatoren sondern gegebenenfalls auch zu einer Fehljustierung des zu transportierenden Gegenstands und/oder zu einem Erfordernis eines gegebenenfalls mehrfachen, insbesondere manuellen Nachjustierens führen. Bisher werden insbesondere bei ungleicher Lastverteilung eines größere Abmessungen aufweisenden Gegenstands die einzelnen Aktuatoren der Tragseile entsprechend unterschiedlich betätigt, wobei hiefür im wesentlichen die Erfahrung des Bedienungspersonals ausschlaggebend ist, um eine Überbelastung einzelner Aktuatoren und/oder daraus resultierende Fehljustierungen oder gegebenenfalls unkontrollierte Bewegungen zu vermeiden.
  • Ein Steuerungssystem für Seilwinden und andere Maschinen, um insbesondere teilweise überbelastungen oder Fehljustierungen zu reduzieren, ist beispielsweise der WO 03/026998 A2 zu entnehmen, wobei neben einzelnen Motoren zugeordnete Rechnereinheiten in einer darüber liegenden Steuerungsebene Gruppenrechner für jeweils eine Mehrzahl von Antrieben vorgesehen sind, welche insbesondere synchrone Gruppenfahrten von mehreren Antrieben für Seilwinden ermöglichen sollen. Bei dieser Ausbildung ist ebenso wie bei anderen bekannten Ausführungen vorgesehen, dass bei Auftreten eines Fehlers, insbesondere einer überlast, alle Antriebe stillgelegt werden und somit eine Unterbrechung der Bewegung erfolgt, welche erst nach Vornahme von Korrekturen und/oder Nachjustierungen wiederum aufgenommen wird.
  • Darüber hinaus ist der EP 0 504 867 A1 ein rechnergesteuertes Hubzugsystem zu entnehmen, bei welchem wiederum bei Überschreiten der Last an einem Aufhängepunkt die gesamte Anlage stillgelegt wird.
  • Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ausgehend von einem Verfahren und System der eingangs genannten Art die Probleme des oben genannten Standes der Technik zu vermeiden und insbesondere eine automatisierte Regelung bzw. Steuerung einer Mehrzahl von Aktuatoren zum Bewegen eines an Seilen hängenden Gegenstands unter weitestgehendem Ausgleich der Last bzw. Belastung einzelner Aktuatoren während der fortgesetzten Bewegung des zu transportierenden Gegenstands zur Verfügung zu stellen.
  • Zur Lösung dieser Aufgaben umfasst ein Verfahren der eingangs genannten Art im wesentlichen die weiteren Schritte:
    • Festlegen von wenigstens zwei Aktuatoren, deren bestimmte Werte der Kraft bzw. des Moments als Bezugsgrößen definiert werden, und
    • zusätzliches Regeln bzw. Steuern der Kraft bzw. des Moments wenigstens eines von den zur Definition der Bezugsgrößen verwendeten Aktuatoren verschiedenen Aktuators in Annäherung an eine der Bezugsgrößen während der fortgesetzten Bewegung des zu transportierenden Gegenstands.
  • Dadurch, dass erfindungsgemäß Werte für die Kraft bzw. das Moment jedes Aktuators während der Bewegung des zu transportierenden Gegenstands bestimmt bzw. gemessen werden und zusätzlich wenigstens zwei Aktuatoren festgelegt werden, deren bestimmte Werte als Bezugsgröße definiert werden, gelingt es in weiterer Folge, durch das erfindungsgemäß vorgesehene zusätzliche Regeln bzw. Steuern der Kraft bzw. des Moments bzw. allgemein von bestimmten Parametern der einzelnen Aktuatoren in Annäherung an eine der Bezugsgrößen eine insbesondere gleichmäßige bzw. aneinander anzugleichende Belastung der einzelnen Aktuatoren zur Verfügung zu stellen. Derart kann nicht nur eine Überbelastung einzelner Aktuatoren insbesondere bei einer ungleichmäßigen Last- bzw. Gewichtsverteilung des gegebenenfalls große Abmessungen und großes Gewicht aufweisenden, zu transportierenden Gegenstands vermieden werden, sondern es kann insbesondere rascher und automatisiert eine ordnungsgemäße Positionierung des jeweils zu transportierenden Gegenstands bei Vermeidung einer Überbelastung von wenigstens einem der Aktuatoren unter Vermeidung eines gegebenenfalls erforderlichen Nachjustierens nach einem Abschalten der Aktuatoren zur Verfügung gestellt werden. Erfindungsgemäß erfolgt ein zusätzliches Regeln bzw. Steuern im wesentlichen automatisiert durch einen Vergleich und eine Annäherung an eine definierte Bezugsgröße, so dass auf technisch einwandfrei bzw. feststellbare Messgrößen bzw. Parameter Bezug genommen werden kann und im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik auf gegebenenfalls ungenaue und lediglich auf Erfahrungswerten beruhenden Beurteilungen bzw. Abschätzungen verzichtet werden kann. Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren eines Ausgleichs für die Kraft bzw. das Moment jedes Aktuators während der fortgesetzten Bewegung des zu transportierenden Gegenstands können derartige Aktuatoren auch entsprechend schonend eingesetzt werden und es kann beispielsweise auf eine bewusste Überdimensionierung derartiger Aktuatoren zur Bewältigung von gegebenenfalls auftretenden Spitzenbelastungen verzichtet werden.
  • Für eine insbesondere rasche und zuverlässige Positionierung unter Ausnutzung bzw. Berücksichtigung der jeweils von den einzelnen Aktuatoren bzw. Motoren bereitgestellten Leistung wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass ein Regeln bzw. Steuern der Kraft bzw. des Moments des wenigstens einen von den zur Definition der Bezugsgrößen verwendeten Aktuatoren verschiedenen Aktuators bei unterschiedlich großen Bezugsgrößen in Annäherung an die einen größeren Wert aufweisende Bezugsgröße vorgenommen wird. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Annäherung an eine jeweils einen größeren Wert aufweisende Bezugsgröße kann eine entsprechend rasche und zuverlässige Positionierung eines zu transportierenden Gegenstands bei gleichzeitiger Vermeidung einer Überbelastung wenigstens einen Aktuators zur Verfügung gestellt werden. In diesem Zusammenhang wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass eine gegebenenfalls unterschiedliche Leistungsfähigkeit einzelner Aktuatoren berücksichtigt wird. Derart können bei insbesondere unterschiedlicher Leistungsfähigkeit Überbelastungen einzelner Aktuatoren vermieden werden. Dadurch wird es auch möglich, die zusätzliche Regelung bzw. Steuerung auf relativen Änderungen zu basieren, wodurch sich der Vorteil ergibt, dass unterschiedlich belastbare Elemente bzw. Züge gekoppelt werden können und die zusätzliche Regelung bzw. Steuerung alle Aktuatoren im wesentlichen proportional ausregelt bzw. ausgleicht.
  • Insbesondere zur Vermeidung von sprungartigen Änderungen im Zusammenhang mit dem zusätzlichen Regeln bzw. Steuern der Kraft bzw. des Moments in Annäherung an eine der Bezugsgrößen und zur Vermeidung eines Überschwingens einzelner Regel- bzw. Steuergrößen wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, dass eine Zeitkonstante für eine Regelung bzw. Steuerung der Annäherung des Werts des wenigstens einen zusätzlich zu regelnden bzw. steuernden Aktuators an eine der Bezugsgrößen größer als eine Zeitkonstante für eine Regelung der Position jedes Aktuators bei einem Bewegen des zu transportierenden Gegenstands gewählt wird. Durch entsprechende Wahl einer Zeitkonstante kann somit ein im wesentlichen sanfter Übergang von einem aktuellen Wert eines zusätzlich zu regelnden bzw. zu steuernden Aktuators in Annäherung an die bestimmte Bezugsgröße zur Verfügung gestellt werden.
  • Zur Vermeidung von gegebenenfalls nicht eindeutig definierten Hebevorgängen und/oder stark unterschiedlichen Belastungen einzelner Aktuatoren, welche gegebenenfalls durch eine stark unterschiedliche Belastung des zu transportierenden Gegenstands hervorgerufen werden, wird insbesondere aus Sicherheitsgründen vorgeschlagen, dass bei Unterschreiten der Mindestlast bei wenigstens einem der Aktuatoren eine weitere Bewegung der Aktuatoren unterbrochen wird, wie dies einer weiters bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht.
  • Da eine vollständige Angleichung bzw. Annäherung der Werte für die Kraft bzw. des Moments einzelner Aktuatoren an eine vorgegebene Bezugsgröße zumeist nicht realisierbar und auch nicht unbedingt erforderlich ist, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass die zusätzliche Regelung bzw. Steuerung des Werts des wenigstens einen zu regelnden bzw. zu steuernden Aktuators in Annäherung an eine der Bezugsgrößen bei Unterschreiten einer vorgegebenen Differenz zu der wenigstens einen Bezugsgröße unterbrochen wird. Derart wird erfindungsgemäß sichergestellt, dass bei Unterschreiten einer vorgegebenen Differenz auf den zusätzlichen Aufwand für die zusätzliche Regelung bzw. Steuerung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren verzichtet werden kann, da der erfindungsgemäß angestrebte Zweck einer Vergleichmäßigung einzelner Belastungsparameter der jeweiligen Aktuatoren durch eine ausreichende Annäherung erzielt wurde.
  • Zur Erzielung einer möglichst raschen Anpassung bzw. Annäherung an eine zu erreichende Bezugsgröße sowie zur gleichzeitigen Bereitstellung einer im wesentlichen sanften bzw. glatten Annäherung an die Bezugsgröße wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass ein Ausmaß einer Änderung eines Werts der Kraft bzw. des Moments des in Annäherung an eine der Bezugsgrößen zu regelnden bzw. zu steuernden Aktuators direkt proportional zur Differenz zwischen dem für den zusätzlich zu regelnden bzw. zu steuernden Aktuator bestimmten Wert und der Bezugsgröße bestimmt wird. Eine Annäherung an die Bezugsgröße durch Bereitstellung einer Änderung direkt proportional zur Differenz der festgestellten Abweichung stellt somit sicher, dass bei Auftreten einer großen Differenz entsprechend rasch eine Angleichung bzw. Heranführung an die Bezugsgröße vorgenommen wird, während bei kleinen Differenzen eine entsprechend geringfügigere Änderung erfindungsgemäß durchgeführt wird, welche, wie oben erwähnt, bei Unterschreiten einer Mindestdifferenz nicht weitergeführt wird.
  • Ebenfalls zur Vermeidung von sprungartigen Belastungen bzw. Änderungen einzelner Aktuatoren und eines sanften Übergangs in Annäherung an die vorgegebene bzw. ermittelte Bezugsgröße wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass bei einem Einschalten oder Ausschalten des zusätzlichen Regelns bzw. Steuerns die zu verwendende Regel- bzw. Steuergröße über eine Übergangszeit vom aktuellen Wert auf die ermittelte Steuer- bzw. Regelgröße kontinuierlich angehoben wird, wie dies einer weiters bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht.
  • Zur Bereitstellung aussagekräftiger Bezugsgrößen bei einem Bewegen eines große Abmessungen aufweisenden und/oder gegebenenfalls stark unterschiedlichen Belastungen unterliegenden Gegenstands wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass zur Ermittlung der Bezugsgrößen die Werte von Aktuatoren herangezogen werden, welche an Außen- bzw. Randbereichen des zu transportierenden Gegenstands angreifen bzw. die Geometrie eindeutig definieren. Bei Heranziehung von Parametern bzw. Werten von Aktuatoren, welche an Außen- bzw. Randbereichen angreifen oder die Geometrie desselben eindeutig definieren, kann insbesondere sichergestellt werden, dass Aktuatoren, welche an zwischenliegenden Teilbereichen angreifen und bei Kippbewegungen üblicherweise einer geringeren Belastung ausgesetzt sind, in ihrer Belastung entsprechend an die durch die an den Rand- bzw. Außenbereichen liegenden Aktuatoren herangeführt werden, wodurch diese zur Ermittlung der Bezugsgrößen herangezogenen Aktuatoren auch entsprechend entlastet werden können.
  • Zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben umfasst darüber hinaus ein erfindungsgemäßes System der oben genannten Art im wesentlichen folgende zusätzliche Elemente:
    • eine Festlegungseinrichtung zum Festlegen von wenigstens zwei Aktuatoren, deren jeweils bestimmte Werte der Kraft bzw. des Moments als Bezugsgrößen definiert sind,
    • eine zusätzliche Regel- bzw. Steuereinrichtung zum Regeln bzw. Steuern der Kraft bzw. des Moments wenigstens eines von den zur Definition der Bezugsgrößen verwendeten Aktuatoren verschiedenen Aktuators in Annäherung an eine der Bezugsgrößen während der fortgesetzten Bewegung des zu transportierenden Gegenstands.
  • Dadurch wird es erfindungsgemäß möglich, durch Bereitstellung bzw. Heranziehung von einfachen zusätzlichen Elementen, welche gegebenenfalls bereits in einer Punktzuganlage oder Prospektzuganlage für die jeweiligen Aktuatoren insbesondere zu deren Überwachung zur Verfügung gestellt werden, in einfacher und zuverlässiger Weise einen Ausgleich von Betriebsparametern der einzelnen Aktuatoren während der fortgesetzten Bewegung des zu transportierenden Gegenstands zu ermöglichen.
  • Für eine besonders einfache Ermöglichung der erfindungsgemäß vorgesehenen zusätzlichen Regelung bzw. Steuerung in Annäherung an eine der durch die Festlegungseinrichtung festgelegten Bezugsgrößen wird erfindungsgemäß bevorzugt vorgeschlagen, dass eine Vorrichtung zum Vergleichen eines vorgegebenen und insbesondere einstellbaren Sollwerts zumindest mit den Werten der für die Bestimmung der Bezugsgrößen herangezogenen Aktuatoren vorgesehen ist.
  • Wie oben bereits erwähnt, kann in Ausnahmefällen ein Abschalten des Betriebs sämtlicher Aktuatoren vorgesehen sein, wobei in diesem Zusammenhang für eine ordnungsgemäße Alarmierung erfindungsgemäß vorgeschlagen wird, dass eine Alarmeinrichtung vorgesehen ist; welche mit der Vorrichtung für den Sollwert gekoppelt ist.
  • Für eine zusätzliche Überwachung der tatsächlichen Lage des zu transportierenden Gegenstands wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass zusätzlich eine Einrichtung zum Bestimmen der Position von mit einzelnen Aktuatoren verbundenen Teilbereichen des zu transportierenden Gegenstands vorgesehen ist, wie dies einer weiters bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems entspricht.
  • Im Zusammenhang mit in einer Punktzuganlage oder Prospektzuganlage zu transportierenden Gegenstands ist darüber hinaus erfindungsgemäß bevorzugt vorgesehen, dass der zu transportierende Gegenstand in an sich bekannter Weise von einer sich insbesondere eindimensional erstreckenden Last, beispielsweise einer Stange, oder einer sich zweidimensional erstreckenden bzw. flächigen Last, beispielsweise einer Deckenplatte mit flächig verteilten Aufhängungen bzw. Angriffspunkten der Aktuatoren gebildet ist.
  • Für eine zuverlässige Bestimmung des festzustellenden Werts bzw. Parameters, welcher einerseits als Bezugsgröße und andererseits als zusätzlich zu regelnde bzw. zu steuernde Größe eingesetzt wird, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass ein Sensor zum Bestimmen der Kraft bzw. des Moments jedes Aktuators von einem Kraftmessbolzen oder einem Sensor zum Bestimmen der Last des Aktuators an einem Umrichter oder auf Basis eines hydraulischen Druckunterschieds gebildet ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigen:
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Punktzuganlage unter Verwendung des erfindungsgemäßen Systems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
    • Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Systems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
    • Fig. 3 in vergrößertem Maßstab ein Detail der Darstellung gemäß Fig. 2 im Hinblick auf die Erzeugung der zusätzlichen Regel- bzw. Steuergrößen;
    • Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Bewegung eines zu transportierenden Gegenstands in Form einer Laststange, an welcher an einer Mehrzahl von Positionen jeweils ein Motor angreift; und
    • Fig. 5 und 6 im Vergleich die Belastungen der einzelnen Motoren bei der in Fig. 4 dargestellten Bewegung, wobei in der Darstellung gemäß Fig. 5 die erfindungsgemäß vorgesehene zusätzliche Regelung bzw. Steuerung der einzelnen Motoren bzw. Aktuatoren in Annäherung an eine der Bezugsgrößen ausgeschaltet ist, während bei der Darstellung gemäß
    • Fig. 6 die erfindungsgemäß vorgesehene zusätzliche Steuerung bzw. Regelung durchgeführt wird bzw. aktiviert ist.
  • Fig. 1 zeigt eine Ausführungsvariante mit Punktzügen 1, welche über ein Seil 2, das über Umlenkrollen 3 läuft, mit der Hängeeinrichtung 5 der Last bzw. des zu transportierenden Gegenstands 6 verbunden sind. Die Punktzüge 1 und Umlenkrollen 2 sind auf einem Schnürboden 7 angebracht. Die zu hängende Last bzw. der zu transportierende Gegenstand 6 hat eine beliebige Lastverteilung.
  • Die Punktzüge 1 werden in dieser Konfiguration zum Heben und Senken der Last bzw. des Gegenstands 6 sowie zum Schwenken derselben bzw. desselben verwendet, wobei einzelne Aktuatoren bzw. Motoren mit 30 bezeichnet sind.
  • Fig. 2 zeigt, dass jeder Punktzug 1 bzw. jeder Aktuator 30 über einen Antriebsschrank, welcher mit einem Umrichter 8 ausgestattet ist, versorgt wird. Jeder Punktzug 1 ist mit einer Vorrichtung 9 zur Positionsmessung sowie einer Vorrichtung bzw. einem Sensor 10 zur Lastmessung ausgestattet. Der Antriebsschrank 8 wird von einer zentralen Steuerung 11 gesteuert. In der dargestellten Ausführungsform wird die Steuerung über einen Positionsregler 12 sowie eine Sollwertvorgabe 13 realisiert, welche auch sicherheitstechnische Aufgaben, wie beispielsweise eine Steuerung von Haltebremsen des Punktzugs ausführt.
  • In dem dargestellten Beispiel werden die Positionssollwerte für das Heben und Senken der Seile 2 wie auch das Schwenken durch einfache Anwendung des Strahlensatzes durchgeführt. Das heißt beim Heben und Senken werden alle Seile 2 um die gleiche Länge an den Punktzügen 1 auf- bzw. abgewickelt. Beim Schwenken werden basierend auf dem gewünschten Winkel die einzelnen Seile 2 soweit auf- bzw. abgewickelt, dass deren Seilendenpositionen dem Strahlensatz entsprechen.
  • Zu dieser Steuerung wird nun eine neue zusätzliche Sollwerterzeugung hinzugefügt, welche dazu dient:
    • ungleiche Lastverteilungen durch die Last 6 möglichst gleichmäßig auf alle Antriebe 30 zu verteilen, um Überlasten zu vermeiden;
    • Überlasten, welche aufgrund der tatsächlichen geometrischen Änderung und der idealisierten Berechnung aus dem Strahlensatz entstehen, durch Umverteilung der Lasten zu vermeiden.
  • Dazu erhält die Vorrichtung für einen Lastausgleich 14 von außen aktuelle Daten von Sensoren 18, wie aktuelle Position, aktuelle Lasten und maximale Lasten sowie Status-Informationen 17, welche Punktzüge 1 gemeinsam über eine Läststange bzw. einen zu transportierenden Gegenstand 6 betrieben werden, welcher Modus gewählt wird sowie ob die Funktion eingeschaltet werden soll.
  • Die Vorrichtung 15 zur Erzeugung eines Setpoints bzw. einer Stellgröße berechnet basierend auf den erhaltenen Daten 17 und 18 die Sollwerte für die zusätzliche Regel- bzw. Steuervorrichtung bzw. den Controller 16 für einen Ausgleich. Der resultierende Zusatzsollwert wird zu dem Positionssollwert der Sollwertvorgabe 13 addiert. Zusätzlich generiert die Vorrichtung 14 Status- und Alarminformationen 20, welche zur Information wie auch zur Abschaltung der Funktion sowie der Punktzüge verwendet werden.
  • In Fig. 3 ist das Detail der Sollwertgenerierung 15 dargestellt. Darin wird gezeigt, dass der Sollwert für die Steuer- bzw. Regelvorrichtung 16 für den Lastausgleich durch einfache Selektion auf verschiedene Weise gebildet werden kann.
  • Fig. 5 und 6 zeigen den Unterschied zwischen ausgeschaltetem (Fig. 5) und eingeschaltetem (Fig. 6) Lastausgleich bzw. ausgeschalteter und eingeschalteter zusätzlicher Regelung der Kraft bzw. des Moments.
  • Bei diesem Beispiel wurde eine Gleichlast, welche an 5 Punktzügen bzw. Motoren (Motor M1 bis Motor M5) hängt, verwendet, wie dies in Fig. 4 angedeutet ist. Die Last bzw. der zu transportierende Gegenstand 6 wurde beliebig an den Seilen 2 angebracht, was zu unterschiedlichen Lasten an den einzelnen Hängepunkten führt (siehe Fig. 5 und 6 von 0 bis 3 s).
  • Der Bewegungsablauf der Lastpositionen ist in Fig. 4 bis zur Hälfte dargestellt. Die Last wird die ersten 9 s nicht bewegt und dann nach unten gefahren und gleichzeitig geschwenkt. Bei 15 s wird die Bewegung gestoppt. Danach wird die Bewegung in umgekehrter Reihenfolge wiederholt.
  • Fig. 5 zeigt den Verlauf der einzelnen Seilkräfte 23 der Punktzüge (Motor M1 bis Motor M5) während des gesamten Bewegungsablaufs bei nicht verwendetem Lastausgleich bzw. nicht eingeschalteter zusätzlicher Regelung bzw. Steuerung. Die unterschiedliche Belastung, vor allem die Belastung der Punktzüge (Motor M1 und Motor M5) im geschwenkten Fall ist erkennbar. Dies kann bei hohen Lasten bzw. Kräften bzw. Momenten zum Abschalten der Antriebe führen, obwohl die Gesamtkapazität der Punktzüge ausreichend ist, um die Last zu heben.
  • Fig. 6 zeigt den Verlauf der einzelnen Seilkräfte 23 bei Anwendung des Lastausgleichs bzw. der zusätzlichen Regelung bzw. Steuerung. Bei dieser Konfiguration wurden die äußersten Antriebe, also Motor M1 und Motor M5 für die Definition der geometrischen Position wie auch die Vorgabe des Sollmoments bzw. der Bezugsgröße verwendet. Die restlichen Antriebe wurden so geregelt, dass sie der Sollwertvorgabe folgen. Der Lastausgleich wurde bei Sekunde 3 eingeschaltet, und man sieht deutlich, wie die ungleiche Aufhängung an den einzelnen Punktzügen korrigiert wird. Beim Senken und Schwenken (Sekunde 10 bis 15) kommt es zu kleinen Unterschieden in den Seilkräften 23, welche bei Stillstand (Sekunde 17 bis 20) eliminiert sind. Ebenso kommt es beim Hochfahren und Rückschwenken wiederum zu kleinen Abweichungen der Seilkräfte 23. Diese Abweichungen ergeben sich aus der Steuer- bzw. Regeldynamik der zusätzlichen Regel- bzw. Steuereinrichtung bzw. des Controllers 16 für den Lastausgleich.
  • Die Peaks bei jeweils Sekunde 9, 15, 21 und 26 ergeben sich aus dem Beschleunigen bzw. Bremsen der Last bzw. des zu transportierenden Gegenstands 6.
  • Aus einem Vergleich der Darstellung gemäß Fig. 5 und 6 ist darüber hinaus ersichtlich, dass die zusätzliche Regelung bzw. Steuerung der Motoren bzw. Aktuatoren M2, M3 und M4 in Annäherung an die einen größeren Wert aufweisende Bezugsgröße des Motors M1 vorgenommen wird.
  • Durch die Verwendung relativer Regelgrößen kann darüber hinaus eine entsprechende Berücksichtigung von gegebenenfalls unterschiedlichen Leistungsfähigkeiten einzelner Motoren bzw. Aktuatoren 30 bzw. M1 bis M5 berücksichtigt werden.
  • Aus der Darstellung gemäß Fig. 6 ist darüber hinaus ersichtlich, dass ein Überschwingen im Bereich eines Einschaltens sowie Ausschaltens der zusätzlichen Regelung bzw. Steuerung vermieden werden kann und bestehende ungleichmäßige Belastungen weitestgehend ausgeglichen werden, wobei dies insbesondere durch Wahl einer entsprechenden Zeitkonstante für die zusätzliche Regelung bzw. Steuerung der Motoren M2, M3 und M4 erzielt wird.
  • Weiters wird insbesondere aus Sicherheitsgründen bei Unterschreiten der Mindestlast wenigstens eines Motors M1 bis M5 eine weitere Bewegung sämtlicher Motoren M1 bis M5 unterbunden, wobei ergänzend über die Alarmeinrichtung 20 ein Alarm ausgegeben wird.
  • Durch eine Annäherung an eine der Bezugsgrößen im wesentlichen direkt proportional zur Differenz zu dieser lässt sich auch eine entsprechende rasche Angleichung erzielen, wie dies beispielsweise am Beginn der Bewegung gemäß dem Diagramm von Fig. 6 durch die unterschiedlichen Steigungen im Bereich der Angleichung an den Wert des Motors M1 ersichtlich ist.
  • Ebenso lässt sich insbesondere beim Ein- und Ausschalten durch die Einstellung einer Übergangszeit ein Überschwingen bzw. eine abrupte Änderung der Belastung einzelner Motoren M1 bis M5 unterbinden.
  • Abweichend von der in den obigen Darstellungen gezeigten Ausführungsform kann insbesondere anstelle der Bewegung einer im wesentlichen eine Erstreckung in einer bevorzugten Richtung aufweisenden Laststange auch ein flächiger bzw. plattenartiger Gegenstand 6 bewegt werden, wobei insbesondere bei einem derartigen flächigen bzw. plattenartigen Gegenstand zur Definition bzw. Feststellung der Bezugsgrößen neben an Rand- bzw. Kantenbereich angreifenden Motoren bzw. Aktuatoren 30 insbesondere Motore 30 herangezogen werden können, welche bei unregelmäßigen Abmessungen bzw. Erstreckungen des zu transportierenden Gegenstands 6 die geometrische Form desselben definieren.
  • Weiters ist verständlich, dass abweichend von der in Fig. 4 bis 6 dargestellten Anzahl von Motoren bzw. Aktuatoren selbstverständlich eine unterschiedliche Anzahl entsprechend dem zu transportierenden Gegenstand 6 gewählt werden kann.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Ausgleichen von Kräften bzw. Momenten in einer Punktzuganlage oder Prospektzuganlage oder gekoppelten Punktzug- und Prospektzuganlage mit einer Mehrzahl von Aktuatoren (30), welche elektrisch oder hydraulisch betrieben werden, zum Bewegen eines an Seilen (2) hängenden Gegenstands (6), umfassend ein Bestimmen von Werten für die Kraft bzw. das Moment jedes Aktuators (30, M1-M5) während der Bewegung des zu transportierenden Gegenstands (6), gekennzeichnet durch die weiteren Schritte:
    - Festlegen von wenigstens zwei Aktuatoren (M1, M5), deren bestimmte Werte der Kraft bzw. des Moments als Bezugsgrößen definiert werden, und
    - zusätzliches Regeln bzw. Steuern der Kraft bzw. des Moments wenigstens eines von den zur Definition der Bezugsgrößen verwendeten Aktuatoren (M1, M5) verschiedenen Aktuators (M2, M3, M4) in Annäherung an eine der Bezugsgrößen während der fortgesetzten Bewegung des zu transportierenden Gegenstands.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Regeln bzw. Steuern der Kraft bzw. des Moments des wenigstens einen von den zur Definition der Bezugsgrößen verwendeten Aktuatoren (M1, M5) verschiedenen Aktuators (M2, M3, M4) bei unterschiedlich großen Bezugsgrößen in Annäherung an die einen größeren Wert aufweisende Bezugsgröße vorgenommen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine gegebenenfalls unterschiedliche Leistungsfähigkeit einzelner Aktuatoren (30, M1-M5) berücksichtigt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zeitkonstante für eine Regelung bzw. Steuerung der Annäherung des Werts des wenigstens einen zusätzlich zu regelnden bzw. steuernden Aktuators (M2-M4) an eine der Bezugsgrößen größer als eine Zeitkonstante für eine Regelung der Position jedes Aktuators (30, M1-M5) bei einem Bewegen des zu transportierenden Gegenstands (6) gewählt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreiten der Mindestlast bei wenigstens einem der Aktuatoren (30, M1-M5) eine weitere Bewegung der Aktuatoren (30, M1-M5) unterbrochen wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Regelung bzw. Steuerung des Werts des wenigstens einen zu regelnden zu steuernden Aktuators (M2, M3, M4) in Annäherung an eine der Bezugsgrößen bei Unterschreiten einer vorgegebenen Differenz zu der wenigstens einen Bezugsgröße unterbrochen wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausmaß einer Änderung eines Werts der Kraft bzw. des Moments des in Annäherung an eine der Bezugsgrößen zu regelnden bzw. zu steuernden Aktuators (M2, M3, M4) direkt proportional zur Differenz zwischen dem für den zusätzlich zu regelnden bzw. zu steuernden Aktuator (M2, M3, M4) bestimmten Wert und der Bezugsgröße bestimmt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Einschalten oder Ausschalten des zusätzlichen Regelns bzw. Steuerns die zu verwendende Regel- bzw. Steuergröße über eine Übergangszeit vom aktuellen Wert auf die ermittelte Steuer- bzw. Regelgröße kontinuierlich angehoben wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Bezugsgrößen die Werte von Aktuatoren (M1, M5) herangezogen werden, welche an Außen- bzw. Randbereichen des zu transportierenden Gegenstands (6) angreifen bzw. die Geometrie eindeutig definieren.
  10. System zum Ausgleichen von Kräften bzw. Momenten in einer Punktzuganlage oder Prospektzuganlage oder gekoppelten Punktzug- und Prospektzuganlage mit einer Mehrzahl von Aktuatoren (30) zum Bewegen eines an Seilen (2) hängenden Gegenstands (6) nach Anspruch 1, umfassend einen jedem Aktuator (30, M1-M5) zugeordneten Sensor (18) zur Feststellung der Kraft bzw. des Moments jedes Aktuators (30, M1-M5) während der Bewegung des zu transportierenden Gegenstands (6),
    gekennzeichnet durch die folgenden zusätzlichen Elemente:
    - eine Festlegungseinrichtung zum Festlegen von wenigstens zwei Aktuatoren (M1, M5), deren jeweils bestimmte Werte der Kraft bzw. des Moments als Bezugsgrößen definiert sind,
    - eine zusätzliche Regel- bzw. Steuereinrichtung (16) zum Regeln bzw. Steuern der Kraft bzw. des Moments wenigstens eines von den zur Definition der Bezugsgrößen verwendeten Aktuatoren (M1, M5) verschiedenen Aktuators (M2, M3, M4) in Annäherung an eine der Bezugsgrößen während der fortgesetzten Bewegung des zu transportierenden Gegenstands.
  11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (15) zum Vergleichen eines vorgegebenen und insbesondere einstellbaren Sollwerts zumindest mit den Werten der für die Bestimmung der Bezugsgrößen herangezogenen Aktuatoren (M1, M5) vorgesehen ist.
  12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Alarmeinrichtung (20) vorgesehen ist, welche mit der Vorrichtung für den Sollwert gekoppelt ist.
  13. System nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Einrichtung zum Bestimmen der Position von mit einzelnen Aktuatoren (30, M1-M5) verbundenen Teilbereichen des zu transportierenden Gegenstands (6) vorgesehen ist.
  14. System nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zu transportierende Gegenstand (6) in an sich bekannter Weise von einer sich insbesondere eindimensional erstreckenden Last, beispielsweise einer Stange, oder einer sich zweidimensional erstreckenden bzw. flächigen Last, beispielsweise einer Deckenplatte mit flächig verteilten Aufhängungen bzw. Angriffspunkten der Aktuatoren gebildet ist.
  15. System nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (18) zum Bestimmen der Kraft bzw. des Moments jedes Aktuators (30, M1-M5) von einem Kraftmessbolzen oder einem Sensor zum Bestimmen der Last des Aktuators an einem Umrichter oder auf Basis eines hydraulischen Druckunterschieds gebildet ist.
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