EP3293141A1 - Operating method for a crane installation, especially for a container crane - Google Patents

Operating method for a crane installation, especially for a container crane Download PDF

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EP3293141A1
EP3293141A1 EP16187545.5A EP16187545A EP3293141A1 EP 3293141 A1 EP3293141 A1 EP 3293141A1 EP 16187545 A EP16187545 A EP 16187545A EP 3293141 A1 EP3293141 A1 EP 3293141A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cat
load
maximum
movement
operating method
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16187545.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Uwe Ladra
Alois Recktenwald
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Priority to EP17754153.9A priority patent/EP3487803A1/en
Priority to US16/331,048 priority patent/US20190193998A1/en
Priority to PCT/EP2017/070771 priority patent/WO2018046267A1/en
Priority to SG11201901976TA priority patent/SG11201901976TA/en
Priority to KR1020197009484A priority patent/KR20190041015A/en
Priority to CN201780054328.3A priority patent/CN109689559A/en
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00Other constructional features or details
    • B66C13/18Control systems or devices
    • B66C13/22Control systems or devices for electric drives
    • B66C13/30Circuits for braking, traversing, or slewing motors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00Other constructional features or details
    • B66C13/04Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack
    • B66C13/06Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for minimising or preventing longitudinal or transverse swinging of loads
    • B66C13/063Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for minimising or preventing longitudinal or transverse swinging of loads electrical
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C19/00Cranes comprising trolleys or crabs running on fixed or movable bridges or gantries
    • B66C19/002Container cranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C19/00Cranes comprising trolleys or crabs running on fixed or movable bridges or gantries
    • B66C19/007Cranes comprising trolleys or crabs running on fixed or movable bridges or gantries for containers

Definitions

  • the present invention relates to an operating method for a crane installation, in particular for a container crane, with a cat for transporting a load, wherein the load to be transported determines a loading of the cat, a travel drive connected to the cat and a carriage control connected to the travel drive for controlling Traversing motions of the cat.
  • the present invention further relates to a computer program comprising machine code executable by a cat controller, wherein the processing of the machine code by the cat controller causes the cat controller to control traversing movement of the cat.
  • Crane systems are known to serve the handling of goods, in particular container crane systems are used to move or transport large containers, which are for example between 20 feet and 48 feet long. Typical sizes are 20 feet, 40 feet and 48 feet. One foot corresponds to 12 inches and thus 30.48 cm.
  • Container crane systems are used, for example, for loading and unloading ships or railway wagons, etc.
  • Such a crane system generally has a horizontally movable cat on which a load handling device, so for example, a container harness or a container spreader hangs, via which the load to be moved is gripped.
  • Container handling mainly takes place via the cat movement.
  • the travel drive of the cat is designed for a defined acceleration (for example 0.6 m / s 2 ) at a maximum load or maximum load to be transported.
  • maximum load means a total mass in the range of 110 t, which must be moved. This total mass is composed, for example, as follows: Mass of the cat: about 25-30 t Mass of the headblock: about 5-10 t Mass of the spreader: about 10-15 t Max.
  • Accelerations and braking during the movements of the cat thus take place with the once defined acceleration of, for example, 0.6 m / s 2 . This also applies if a lower than the maximum load is to be handled.
  • New gantry cranes are being equipped more and more without a crane cab and are being operated automatically.
  • the container bridges are usually controlled via a remote control desk. This allows automatic operation of the container bridge.
  • the target positions for loading and unloading to be approached are communicated to the crane control via loading orders.
  • the object of the present invention is to provide an operating method for a crane system, which in particular in the automatic crane operation in comparison to previously known operating method faster cargo handling is possible.
  • the cat control controls acceleration and braking during the movement of the cat as a function of the loading of the cat and the maximum available driving force. This leads to time optimal driving curves, because during all acceleration and braking in the driving curves always the maximum driving force of the travel drive can be used.
  • This operating method leads to a time-optimized transport of goods, especially in the case of automatic operation of the crane system.
  • the invention is based on the recognition that the masses to be moved can change considerably in the individual traversing processes. For example, one container may have a mass of 25 tons, another container a mass of 10 tons. In addition, there are still so-called empty trips, so trips without a container on the load-carrying means. Thus, other conditions for a time-optimized container handling apply to the automatic operation than for the semi-automatic operation with a traveling crane operator, where the resulting high acceleration values would not be possible under reduced load due to the limited physical capacity of the crane operator.
  • the masses that remain constant are the mass of the cat itself and the mass of the headblock. Everything else can vary.
  • An example is intended to illustrate the time savings made possible by the invention.
  • a container ship e.g. a double container brought from the ship ashore.
  • the mass of headblock plus spreader to be moved is, for example, 20 t.
  • the total mass is then for example 50 t, which represents about half of the maximum load of 110 t.
  • a particularly advantageous embodiment of the operating method is given by the features of claim 6.
  • the cat control controls the movement such that oscillations of the load when reaching a target position are compensated.
  • the time required for the goods handling is further reduced because waiting times due to Ausurgielungen omitted.
  • a pendulum control for damping the pendulum motion must therefore only disturb disturbances, such as the wind pressure. This allows a much faster positioning compared to conventional operation.
  • the sway control operates throughout the travel. In conventional operation, there is no separation of guiding and disturbing behavior, so that it can compensate for oscillations even when the crane driver makes manual intervention on the travel speed (changes in the reference variable).
  • the travel drive comprises at least one electric motor, and the at least one electric motor is operated during the movement in at least two different operating points.
  • the travel drive comprises at least one electric motor, and the at least one electric motor is operated during the movement in at least two different operating points. This is possible with the goal of the highest possible speed cascading of several different time-optimized driving curves, especially for long travels.
  • the engine is operated at its first operating point until a first maximum speed is reached.
  • the engine is operated at a second operating point characterized by a second maximum speed.
  • the second maximum speed is higher than the first maximum speed.
  • This increased maximum speed is then used in the constant speed range.
  • a multiple cascading of several operating points is possible, whereby the operating points through each distinguish higher speeds at lower torque.
  • a computer program having the features of claim 11.
  • a computer program is designed in such a way that the processing of the machine code by the cat control causes the cat control to accept a loading of a cat controlled by the cat control and acceleration and braking during the movement of the cat as a function of the loading of the cat and the maximum Available driving force of the traversing drive controls.
  • FIG. 1 shows a section of a container crane system, as used, for example, for loading and unloading a ship lying on a quay, with a horizontally oriented boom 2.
  • a trolley 4 - hereinafter only cat 4 - led to turn a load
  • the load may be in the form of one or two containers 6, for example.
  • the cat 4 is connected to a travel drive 8. This is preferably a cable-guided travel drive 8 with two electric motors 10.
  • the two electric motors 10 are mechanically connected, for example, via a respective cable drive 12 in the direction of movement opposite the cat 4.
  • the cat 4 runs on the boom 2 on rollers or wheels 14. Cable-guided travel drives 8 allow high acceleration values, which are not limited by a static friction value between the rollers 14 and a rail guide of the boom 2.
  • a hoist (not shown here) for raising and lowering the load to be transported 6 is arranged.
  • the hoist comprises hoisting ropes 16, which are fastened by their ends to a head block 18.
  • the head block 18 connects a spreader 20 with the hoist.
  • the spreader 20 takes the load 6 for transport.
  • the cat 4 thus allows about the hoist vertical movements of the load 6 in the direction of the double arrow 22 and on the electric motors 10 horizontal movements of the load 6 in the Katzcardi (double arrow 24).
  • the hoist of the cat 4 comprises at least one load measuring device 26, according to FIG. 1 two load-measuring devices 26.
  • the load-measuring devices 26 can be realized with various technologies, such as, for example, as ring force transducers, load measuring axes, pressure force transducers or also load measuring pins.
  • the load measuring devices 26 are designed as ring force transducers, which are arranged at the rope end points of the hoisting ropes 16.
  • the currently transported load 6 on the trolley 4 is detected by the load measuring devices 26 and given to a cat control 28.
  • the cat control 28 determines control signals for the travel drive 8 from the current load values, as will be described in detail below.
  • the cat controller 28 is usually designed as a software programmable device. Its operation is determined in this case by a computer program with which the cat control 28 is programmed.
  • the computer program comprises machine code that can be processed by the cat control 28. The processing of the machine code by the cat control causes the operation of the crane system explained in more detail below.
  • the crane system is equipped for automatic operation, which allows a target for the cat movements. It is therefore not necessary that the cat 4 has a crane cab. Instead, the cat has 4 sensors for detecting the position of the load to be transported 6, the measurement signals of the cat control 28 for automatic control of the travel paths of the cat 4 are supplied. The picking up and setting down of the load is carried out via a remote control desk 30 which allows the remote control of the cat movement.
  • the cat control 28 determines from the current value of the load m load_akt a loading factor K load of the crane.
  • the value of the loading factor K Last is always less than or equal to "One".
  • a maximum acceleration value a_max_nominal determined by the nominal drive force of the travel drive 8 shall be used with the speed changes within the travel of the cat 4.
  • the inventive concept realized in the cat control 28 is now to increase the acceleration a max_nom to the value a max_adapt at a lower load of the crane than the nominal load m Load_max (K load ⁇ 1), as permitted by the rated drive force of the travel drive 8.
  • FIG. 2 shows the relationship described above between the size of the moving mass and the load-dependent acceleration a max_akt .
  • the load-dependent acceleration a max_akt is plotted on the abscissa axis and the size of the moved mass is plotted on the ordinate axis.
  • the moving mass results from the sum of fixed mass of cat 4, head block 18 with hoisting ropes 16 and spreader 20 plus the variable mass, for example in the form of the container to be transported 6.
  • At maximum moving mass of the drive 8 can cause the maximum acceleration a max_nom .
  • This operating state BP1 is indicated in the diagram by the upper beginning of a working line 34.
  • the maximum possible acceleration during an empty travel a max_leer_ is indicated by the operating point BP 2 at the lower end point.
  • a higher acceleration a max_adapt can be driven in accordance with the magnitude of the reduced load in relation to the maximum load.
  • the higher acceleration a max_adapt lies between the maximum acceleration a max_nom with full load and the maximum acceleration with an empty drive a max_leer , see in the diagram the operating range 38 on the abscissa axis.
  • FIG. 3 In comparison, simplified shows three typical speed profiles 40, 42, 44 of the cat 4 at a given trajectory, resulting in the automatic operation of the crane at different load conditions.
  • the speed profile 40 is obtained when loading the crane with maximum load
  • the speed profile 42 results with a partial load of the crane
  • the speed profile 44 results in an empty run of the cat. 4
  • the speed profile 40 is also adjusted in conventional cranes when only a partial load is present or even a run is performed.
  • the acceleration is increased so much that the maximum motor drive force is used for acceleration.
  • FIG. 4 shows the typical course of a motor characteristic M (n), which shows the generated torque M as a function of the rotational speed n, with a first operating point AP1 in normal field operation and a second operating point AP2 in the field weakening operation.
  • a moment M 1 is generated at a speed n 1
  • a moment M 2 is generated at the operating point AP 2 at a speed n 2 .
  • the generated torque is reduced at the operating point AP2, the speed is simultaneously increased.
  • the acceleration profiles associated with the velocity profiles 50 and 52 are shown FIG. 6 , Due to the higher available drive torque M 1 in normal operation, an acceleration value of a 1 can be achieved. The achievable acceleration value a 2 in the field weakening operation is lower than in normal operation.
  • the present invention has many advantages. In particular, there is a higher turnover.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control And Safety Of Cranes (AREA)

Abstract

Eine Krananlage, insbesondere ein Containerkran, umfasst eine Katze (4) zum Transport einer Last (6). Die zu transportierende Last (6) bestimmt eine Beladung der Katze (4). Die Krananlage weist einen mit der Katze (4) verbundenen Verfahrantrieb (8) und eine mit dem Verfahrantrieb (8) verbundene Katzsteuerung (28) zur Steuerung von Verfahrbewegungen der Katze (4) auf. Die Katzsteuerung (28) steuert Beschleunigungs- und Bremsvorgänge bei der Verfahrbewegung der Katze (4) in Abhängigkeit der Beladung der Katze (4) und der maximal zur Verfügung stehenden Antriebskraft des Verfahrantriebs (8).A crane system, in particular a container crane, comprises a cat (4) for transporting a load (6). The load to be transported (6) determines a loading of the cat (4). The crane system has a travel drive (8) connected to the cat (4) and a cat control (28) connected to the travel drive (8) for controlling movement movements of the cat (4). The cat control (28) controls acceleration and braking during the movement of movement of the cat (4) as a function of the loading of the cat (4) and the maximum available driving force of the travel drive (8).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für eine Krananlage, insbesondere für einen Containerkran, mit einer Katze zum Transport einer Last, wobei die zu transportierende Last eine Beladung der Katze bestimmt, einen mit der Katze verbundenen Verfahrantrieb und eine mit dem Verfahrantrieb verbundene Katzsteuerung zur Steuerung von Verfahrbewegungen der Katze.The present invention relates to an operating method for a crane installation, in particular for a container crane, with a cat for transporting a load, wherein the load to be transported determines a loading of the cat, a travel drive connected to the cat and a carriage control connected to the travel drive for controlling Traversing motions of the cat.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm, das Maschinencode umfasst, der von einer Katzsteuerung abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Katzsteuerung bewirkt, dass die Katzsteuerung Verfahrbewegung der Katze steuert.The present invention further relates to a computer program comprising machine code executable by a cat controller, wherein the processing of the machine code by the cat controller causes the cat controller to control traversing movement of the cat.

Krananlagen dienen bekanntermaßen zum Umschlagen von Gütern, wobei insbesondere Containerkrananlagen zum Bewegen oder Transportieren großer Container dienen, die beispielsweise zwischen 20 Fuß und 48 Fuß lang sind. Typische Größen sind 20 Fuß, 40 Fuß und 48 Fuß. Ein Fuß entspricht 12 Zoll und somit 30,48 cm. Containerkrananlagen kommen beispielsweise zum Be- und Entladen von Schiffen oder Eisenbahnwagons etc. zum Einsatz. Eine solche Krananlage weist in der Regel eine horizontal verfahrbare Katze auf, an der ein Lastaufnahmemittel, also beispielsweise ein Containergeschirr oder ein Container-Spreader, hängt, über welches die zu bewegende Last gegriffen wird. Der Containerumschlag erfolgt hauptsächlich über die Katzbewegung.Crane systems are known to serve the handling of goods, in particular container crane systems are used to move or transport large containers, which are for example between 20 feet and 48 feet long. Typical sizes are 20 feet, 40 feet and 48 feet. One foot corresponds to 12 inches and thus 30.48 cm. Container crane systems are used, for example, for loading and unloading ships or railway wagons, etc. Such a crane system generally has a horizontally movable cat on which a load handling device, so for example, a container harness or a container spreader hangs, via which the load to be moved is gripped. Container handling mainly takes place via the cat movement.

Das Be- und Entladen der Containerschiffe erfolgt bei bemannten Containerbrücken durch einen Kranfahrer, der in einer Kabine sitzt, die in der Regel an der Katze angebracht ist. Bei bemannten Containerbrücken werden Beschleunigungen und auch Änderungen der Beschleunigung (d.h. der Ruck) während des Containerumschlags begrenzt, damit der mitfahrende Kranfahrer durch dabei auftretende Beschleunigungskräfte physisch nicht unzulässig beansprucht und in seinem Wohlbefinden nicht beeinträchtigt wird.The loading and unloading of container ships takes place in manned container bridges by a crane driver who sits in a cabin, which is usually attached to the cat. In manned gantry cranes accelerations and also changes in acceleration (ie the jerk) during the Container handling limited, so that the traveling crane operator physically not unduly stressed by occurring acceleration forces and is not impaired in his well-being.

So ist bei bemannten Containerbrücken der Verfahrantrieb der Katze für eine definierte Beschleunigung (beispielsweise 0,6 m/s2) bei einer maximalen Beladung oder maximal zu transportierenden Last ausgelegt. Maximale Beladung heißt beispielsweise eine Gesamtmasse im Bereich von 110 t, die bewegt werden muss. Dabei setzt sich diese Gesamtmasse beispielsweise wie folgt zusammen: Masse der Katze: ca. 25-30 t Masse des Headblocks: ca. 5-10 t Masse des Spreaders: ca. 10-15 t max. Containermasse, zwei 20-Fuß-Container, voll beladen: ca. 60 t Thus, in the case of manned container bridges, the travel drive of the cat is designed for a defined acceleration (for example 0.6 m / s 2 ) at a maximum load or maximum load to be transported. For example, maximum load means a total mass in the range of 110 t, which must be moved. This total mass is composed, for example, as follows: Mass of the cat: about 25-30 t Mass of the headblock: about 5-10 t Mass of the spreader: about 10-15 t Max. Container mass, two 20ft containers, fully loaded: about 60 t

Beschleunigungen und Bremsvorgänge bei den Verfahrbewegungen der Katze erfolgen somit mit der einmal definierten Beschleunigung von beispielsweise 0,6 m/s2. Dies gilt auch dann, wenn eine geringere als die maximale Beladung umgeschlagen werden soll.Accelerations and braking during the movements of the cat thus take place with the once defined acceleration of, for example, 0.6 m / s 2 . This also applies if a lower than the maximum load is to be handled.

Neue Containerbrücken werden mehr und mehr ohne eine Kranfahrerkabine ausgestattet und werden automatisch betrieben. Zum Aufnehmen und Absetzen der Last in der Zielposition werden die Containerbrücken in der Regel über einen Remote-Control-Desk gesteuert. Das ermöglicht einen automatischen Betrieb der Containerbrücke. Die anzufahrenden Zielpositionen zum Beladen und Entladen werden der Kransteuerung über Verladeaufträge mitgeteilt.New gantry cranes are being equipped more and more without a crane cab and are being operated automatically. For picking up and setting down the load in the destination position, the container bridges are usually controlled via a remote control desk. This allows automatic operation of the container bridge. The target positions for loading and unloading to be approached are communicated to the crane control via loading orders.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Betriebsverfahren für eine Krananlage anzugeben, womit insbesondere im automatischen Kranbetrieb ein im Vergleich zu bisher bekannten Betriebsverfahren schnellerer Güterumschlag möglich ist.The object of the present invention is to provide an operating method for a crane system, which in particular in the automatic crane operation in comparison to previously known operating method faster cargo handling is possible.

Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Betriebsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 10.The object is achieved by an operating method having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments of the operating method are the subject of the dependent claims 2 to 10.

Erfindungsgemäß wird das eingangs angegebene Betriebsverfahren dadurch ausgestaltet, dass die Katzsteuerung Beschleunigungs- und Bremsvorgänge bei der Verfahrbewegung der Katze in Abhängigkeit der Beladung der Katze und der maximal zur Verfügung stehenden Antriebskraft steuert. Dies führt zu zeitlich optimalen Fahrkurven, weil bei allen Beschleunigungs- und Bremsvorgängen in den Fahrkurven stets die maximale Antriebskraft des Verfahrantriebs genutzt werden kann.According to the operating method specified above is configured in that the cat control controls acceleration and braking during the movement of the cat as a function of the loading of the cat and the maximum available driving force. This leads to time optimal driving curves, because during all acceleration and braking in the driving curves always the maximum driving force of the travel drive can be used.

Dieses Betriebsverfahren führt insbesondere bei einem automatischen Betrieb der Krananlage zu einem zeitoptimierten Güterumschlag. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass sich die zu bewegenden Massen bei den einzelnen Verfahrvorgängen beträchtlich ändern können. Beispielsweise kann ein Container eine Masse von 25 t aufweisen, ein anderer Container eine Masse von 10 t. Zudem gibt es noch sogenannte Leerfahrten, also Fahrten ohne Container am Lastaufnahmemittel. Damit gelten für den automatischen Betrieb andere Voraussetzungen für einen zeitoptimierten Containerumschlag als für den halbautomatischen Betrieb mit einem mitfahrenden Kranführer, wo die sich ergebenden hohen Beschleunigungswerte bei verminderter Last aufgrund der begrenzten physischen Belastbarkeit des Kranfahrer nicht möglich wären.This operating method leads to a time-optimized transport of goods, especially in the case of automatic operation of the crane system. The invention is based on the recognition that the masses to be moved can change considerably in the individual traversing processes. For example, one container may have a mass of 25 tons, another container a mass of 10 tons. In addition, there are still so-called empty trips, so trips without a container on the load-carrying means. Thus, other conditions for a time-optimized container handling apply to the automatic operation than for the semi-automatic operation with a traveling crane operator, where the resulting high acceleration values would not be possible under reduced load due to the limited physical capacity of the crane operator.

Die auftretenden Masseunterschiede ergeben sich einerseits durch die Variation der Fracht in den Containern, andererseits auch durch unterschiedliche Containerarten und -größen, so dass sich auch die Leermasse alleine schon von Container zu Container ändern kann.The occurring differences in mass arise on the one hand by the variation of the freight in the containers, on the other hand also by different container types and sizes, so that the empty mass alone can change from container to container.

Außerdem können mit unterschiedlichen Spreader-Typen, die auch mit ihrer Spreader-Masse variieren, eine unterschiedliche Anzahl von Containern mit unterschiedlicher Bauart und Größe transportiert werden. Es ist also eine große Vielfalt beim Containertransport möglich, womit auch immer eine andere Masse transportiert wird.In addition, with different spreader types, which also vary with their spreader mass, a different number of containers with different design and size can be transported. So it is a great variety of container transport possible, which is always a different mass transported.

Die Massen, die konstant bleiben, sind die Masse der Katze selber und die Masse des Headblocks. Alles andere kann variieren.The masses that remain constant are the mass of the cat itself and the mass of the headblock. Everything else can vary.

Ein Beispiel soll den durch die Erfindung ermöglichten Zeitgewinn veranschaulichen. Beim Entladen eines Containerschiffes wird z.B. ein Doppelcontainer vom Schiff an Land gebracht. Auf dem Rückweg zum Schiff wird dann aus Logistik-Gründen meistens kein Container transportiert. Bei dieser sogenannten Leerfahrt beträgt die zu bewegende Masse von Headblock plus Spreader beispielsweise 20 t. Mit der Katze zusammen beträgt die Gesamtmasse dann beispielsweise 50 t, was ungefähr die Hälfte der Maximalbeladung von 110 t darstellt. Demzufolge könnte man unter Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Antriebskraft bei diesen Leerfahrten mit etwas mehr als doppelter Beschleunigung fahren. Beim Transport nur eines 20 Fuß-Containers vom Schiff an Land würde man ca. 25 % weniger Gesamtmasse haben, so dass in diesem Fall mit 25 % mehr Beschleunigung gefahren werden könnte als mit Maximalbeladung.An example is intended to illustrate the time savings made possible by the invention. When unloading a container ship, e.g. a double container brought from the ship ashore. On the way back to the ship then usually no container is transported for logistics reasons. In this so-called empty drive, the mass of headblock plus spreader to be moved is, for example, 20 t. Together with the cat, the total mass is then for example 50 t, which represents about half of the maximum load of 110 t. As a result, by taking advantage of the available driving force, it would be possible to drive at slightly more than twice the acceleration on these empty runs. When transporting only a 20-foot container from the ship on land, you would have about 25% less total mass, so in this case could be driven with 25% more acceleration than with maximum load.

Da der Trend immer mehr zu seilgezogenen Katzen hingeht, steht einer Erhöhung der Katzbeschleunigung auch nichts im Wege, denn bei einem derartigen Verfahrantrieb ist grundsätzlich keine Begrenzung der Beschleunigung durch den Rad-Schiene-Reibschluss gegeben.Since the trend is increasingly towards cable-drawn cats, there is nothing to prevent an increase in the cat acceleration, because with such a travel drive there is basically no limit to the acceleration due to the wheel-rail friction.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Betriebsverfahrens ist durch die Merkmale des Anspruchs 2 gegeben. Danach wird die Beladung der Katze mit einer mit der Katze und der Last verbundenen Lastmesseinrichtung erfasst. Damit steht der Katzsteuerung unmittelbar und jederzeit die aktuelle Beladung zur Vorgabe und Steuerung der Verfahrbewegung zur Verfügung.An advantageous embodiment of the operating method is given by the features of claim 2. After that, the load of the cat is detected with a load measuring device connected to the cat and the load. This is the cat control Immediately and at any time the current load for the specification and control of the movement available.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Betriebsverfahrens ist durch die Merkmale des Anspruchs 6 gegeben. Danach steuert die Katzsteuerung die Verfahrbewegung derart, dass Pendelungen der Last beim Erreichen einer Zielposition kompensiert sind. Damit ist die für den Güterumschlag benötigte Zeit weiter verkürzt, da Wartezeiten aufgrund von Auspendelungen entfallen. Eine Pendelregelung zum Dämpfen der Pendelbewegung muss damit nur noch Störgrößen, wie beispielsweise den Winddruck, ausregeln. Damit ist ein deutlich schnelleres Positionieren gegenüber dem herkömmlichen Betrieb möglich. Im herkömmlichen Betrieb wirkt die Pendelregelung während des gesamten Verfahrwegs. Es gibt im herkömmlichen Betrieb keine Trennung von Führungs- und Störverhalten, damit sie auch bei manuellen Eingriffen des Kranfahrers auf die Verfahrgeschwindigkeit (Änderungen der Führungsgröße) Pendelbewegungen kompensieren kann.A particularly advantageous embodiment of the operating method is given by the features of claim 6. Thereafter, the cat control controls the movement such that oscillations of the load when reaching a target position are compensated. Thus, the time required for the goods handling is further reduced because waiting times due to Ausstoßelungen omitted. A pendulum control for damping the pendulum motion must therefore only disturb disturbances, such as the wind pressure. This allows a much faster positioning compared to conventional operation. In conventional operation, the sway control operates throughout the travel. In conventional operation, there is no separation of guiding and disturbing behavior, so that it can compensate for oscillations even when the crane driver makes manual intervention on the travel speed (changes in the reference variable).

Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Betriebsverfahrens ist durch die Merkmale des Anspruchs 8 gegeben. Danach umfasst der Verfahrantrieb mindestens einen Elektromotor, und der mindestens eine Elektromotor wird während der Verfahrbewegung in mindestens zwei verschiedenen Arbeitspunkten betrieben. Damit ist mit dem Ziel einer möglichst hohen Verfahrgeschwindigkeit eine Kaskadierung von mehreren verschiedenen zeitoptimierten Fahrkurven insbesondere bei langen Verfahrwegen möglich. Beim Beschleunigen wird der Motor bis zum Erreichen einer ersten maximalen Geschwindigkeit in seinem ersten Arbeitspunkt betrieben. Dann wird der Motor in einem zweiten Arbeitspunkt betrieben, der durch eine zweite maximale Geschwindigkeit charakterisiert ist. Die zweite maximale Geschwindigkeit ist höher als die erste maximale Geschwindigkeit. Diese erhöhte maximale Geschwindigkeit wird dann im Konstantfahrbereich genutzt. Bei sehr langen Verfahrwegen ist eine mehrfache Kaskadierung von mehreren Arbeitspunkten möglich, wobei sich die Arbeitspunkte durch jeweils höhere Drehzahlen bei niedrigerem Drehmoment unterscheiden.A further, particularly advantageous embodiment of the operating method is given by the features of claim 8. Thereafter, the travel drive comprises at least one electric motor, and the at least one electric motor is operated during the movement in at least two different operating points. This is possible with the goal of the highest possible speed cascading of several different time-optimized driving curves, especially for long travels. During acceleration, the engine is operated at its first operating point until a first maximum speed is reached. Then the engine is operated at a second operating point characterized by a second maximum speed. The second maximum speed is higher than the first maximum speed. This increased maximum speed is then used in the constant speed range. For very long travels, a multiple cascading of several operating points is possible, whereby the operating points through each distinguish higher speeds at lower torque.

Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Erfindungsgemäß ist ein Computerprogramm derart ausgestaltet, dass die Abarbeitung von dessen Maschinencode durch die Katzsteuerung bewirkt, dass die Katzsteuerung eine Beladung einer von der Katzsteuerung gesteuerten Katze entgegennimmt und Beschleunigungs- und Bremsvorgänge bei der Verfahrbewegung der Katze in Abhängigkeit der Beladung der Katze und der maximal zur Verfügung stehenden Antriebskraft des Verfahrantriebs steuert.The object is further achieved by a computer program having the features of claim 11. According to the invention, a computer program is designed in such a way that the processing of the machine code by the cat control causes the cat control to accept a loading of a cat controlled by the cat control and acceleration and braking during the movement of the cat as a function of the loading of the cat and the maximum Available driving force of the traversing drive controls.

Die vorstehend beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:

FIG 1
in einer Übersichtsdarstellung einen Ausschnitt einer Containerkrananlage mit einer Laufkatze und einer dazugehörigen Katzsteuerung,
FIG 2
in einem Diagramm die Abhängigkeit der lastabhängigen maximalen Beschleunigung der bewegten Masse,
FIG 3
in einem Zeitdiagramm verschiedene Geschwindigkeitsprofile bei unterschiedlicher Beladung,
FIG 4
in einem Diagramm eine Motorkennlinie eines Elektromotors mit zwei verschiedenen Arbeitspunkten,
FIG 5
ein Geschwindigkeitsprofil einer Verfahrbewegung mit einem Elektromotor, der während der Verfahrbewegung in zwei verschiedenen Arbeitspunkten betrieben wird, und
FIG 6
die zu dem Geschwindigkeitsprofil nach FIG 5 gehörenden Beschleunigungswerte.
The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the exemplary embodiments, which will be described in more detail in conjunction with the drawings. Here are shown in a schematic representation:
FIG. 1
an overview of a section of a container crane system with a trolley and an associated cat control,
FIG. 2
in a diagram the dependence of the load-dependent maximum acceleration of the moving mass,
FIG. 3
in a time diagram different speed profiles at different loading,
FIG. 4
in a diagram a motor characteristic of an electric motor with two different operating points,
FIG. 5
a speed profile of a movement with an electric motor, which is operated during the movement movement in two different operating points, and
FIG. 6
to the speed profile FIG. 5 belonging acceleration values.

FIG 1 zeigt einen Ausschnitt einer Containerkrananlage, wie sie beispielsweise zum Be- und Entladen eines an einem Kai liegenden Schiffs zum Einsatz kommt, mit einem horizontal ausgerichteten Ausleger 2. Auf dem Ausleger 2 ist eine Laufkatze 4 - nachfolgend nur Katze 4 - zum Umschlagen einer Last geführt. Die Last kann beispielsweise in Form eines oder auch zweier Container 6 vorliegen. Die Katze 4 ist mit einem Verfahrantrieb 8 verbunden. Es handelt sich hier vorzugsweise um einen seilgeführten Verfahrantrieb 8 mit zwei Elektromotoren 10. Die beiden Elektromotoren 10 sind beispielsweise über jeweils einen Seiltrieb 12 in Bewegungsrichtung gegenüberliegend mit der Katze 4 mechanisch verbunden. Die Katze 4 läuft auf dem Ausleger 2 auf Rollen oder Rädern 14. Seilgeführte Verfahrantriebe 8 lassen hohe Beschleunigungswerte zu, die nicht durch einen Haftreibungswert zwischen den Rollen 14 und einer Schienenführung des Auslegers 2 begrenzt sind. FIG. 1 shows a section of a container crane system, as used, for example, for loading and unloading a ship lying on a quay, with a horizontally oriented boom 2. On the boom 2 is a trolley 4 - hereinafter only cat 4 - led to turn a load , The load may be in the form of one or two containers 6, for example. The cat 4 is connected to a travel drive 8. This is preferably a cable-guided travel drive 8 with two electric motors 10. The two electric motors 10 are mechanically connected, for example, via a respective cable drive 12 in the direction of movement opposite the cat 4. The cat 4 runs on the boom 2 on rollers or wheels 14. Cable-guided travel drives 8 allow high acceleration values, which are not limited by a static friction value between the rollers 14 and a rail guide of the boom 2.

In der Katze 4 ist ein Hubwerk (hier nicht dargestellt) zum Anheben und Absenken der zu transportierenden Last 6 angeordnet. Das Hubwerk umfasst Hubseile 16, die mit ihren Enden an einem Headblock 18 befestigt sind. Der Headblock 18 verbindet einen Spreader 20 mit dem Hubwerk. Der Spreader 20 ergreift die Last 6 zum Transport.In the cat 4 a hoist (not shown here) for raising and lowering the load to be transported 6 is arranged. The hoist comprises hoisting ropes 16, which are fastened by their ends to a head block 18. The head block 18 connects a spreader 20 with the hoist. The spreader 20 takes the load 6 for transport.

Die Katze 4 ermöglicht somit über das Hubwerk vertikale Bewegungen der Last 6 in Richtung des Doppelpfeils 22 sowie über die Elektromotoren 10 horizontale Verfahrbewegungen der Last 6 in Katzrichtung (Doppelpfeil 24).The cat 4 thus allows about the hoist vertical movements of the load 6 in the direction of the double arrow 22 and on the electric motors 10 horizontal movements of the load 6 in the Katzrichtung (double arrow 24).

Das Hubwerk der Katze 4 umfasst mindestens eine Lastmesseinrichtung 26, gemäß FIG 1 zwei Lastmesseinrichtungen 26. Die Lastmesseinrichtungen 26 können mit verschiedenen Technologien realisiert werden, wie beispielsweise als Ringkraftaufnehmer, Lastmessachsen, Druckkraftaufnehmer oder auch Lastmessbolzen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Lastmesseinrichtungen 26 als Ringkraftaufnehmer ausgebildet, die an den Seilendpunkten der Hubseile 16 angeordnet sind.The hoist of the cat 4 comprises at least one load measuring device 26, according to FIG. 1 two load-measuring devices 26. The load-measuring devices 26 can be realized with various technologies, such as, for example, as ring force transducers, load measuring axes, pressure force transducers or also load measuring pins. In the present embodiment, the load measuring devices 26 are designed as ring force transducers, which are arranged at the rope end points of the hoisting ropes 16.

Als "messende Unterlegscheibe" dienen sie gleichzeitig der Lasterfassung und zur Überlastsicherung.As a "measuring washer" they simultaneously serve for load detection and overload protection.

Die aktuell zu transportierende Last 6 an der Laufkatze 4 wird über die Lastmesseinrichtungen 26 erfasst und an eine Katzsteuerung 28 gegeben. Die Katzsteuerung 28 bestimmt aus den aktuellen Lastwerten Steuersignale für den Verfahrantrieb 8, wie weiter unten noch ausführlich beschrieben ist. Die Katzsteuerung 28 ist in der Regel als softwareprogrammierbare Einrichtung ausgebildet. Ihre Wirkungsweise wird in diesem Fall durch ein Computerprogramm bestimmt, mit dem die Katzsteuerung 28 programmiert ist. Das Computerprogramm umfasst Maschinencode, der von der Katzsteuerung 28 abarbeitbar ist. Die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Katzsteuerung bewirkt den nachstehend näher erläuterten Betrieb der Krananlage.The currently transported load 6 on the trolley 4 is detected by the load measuring devices 26 and given to a cat control 28. The cat control 28 determines control signals for the travel drive 8 from the current load values, as will be described in detail below. The cat controller 28 is usually designed as a software programmable device. Its operation is determined in this case by a computer program with which the cat control 28 is programmed. The computer program comprises machine code that can be processed by the cat control 28. The processing of the machine code by the cat control causes the operation of the crane system explained in more detail below.

Die Krananlage ist für einen automatischen Betrieb ausgerüstet, welcher eine Zielvorgabe für die Katzbewegungen erlaubt. Es ist daher nicht erforderlich, dass die Katze 4 eine Kranführerkabine aufweist. Stattdessen weist die Katze 4 Sensoren zur Erfassung der Position der zu transportierenden Last 6 auf, deren Messsignale der Katzsteuerung 28 zur automatischen Steuerung der Verfahrwege der Katze 4 zugeführt werden. Das Aufnehmen und Absetzen der Last wird über einen Remote-Control-Desk 30 ausgeführt, der die Fernsteuerung der Katzbewegung erlaubt.The crane system is equipped for automatic operation, which allows a target for the cat movements. It is therefore not necessary that the cat 4 has a crane cab. Instead, the cat has 4 sensors for detecting the position of the load to be transported 6, the measurement signals of the cat control 28 for automatic control of the travel paths of the cat 4 are supplied. The picking up and setting down of the load is carried out via a remote control desk 30 which allows the remote control of the cat movement.

Die Katzsteuerung 28 bestimmt aus dem aktuellen Wert der Beladung mLast_akt einen Beladungsfaktor KLast des Krans. Der Beladungsfaktor KLast ist durch das Verhältnis der aktuellen Beladung mLast_akt zur maximal möglichen Beladung mLast_max des Krans anhand der Antriebsauslegung, also der Nennbeladung oder Nennlast, definiert. Als Formel ausgedrückt gilt also K Last = m Last_akt / m Last_max

Figure imgb0001
The cat control 28 determines from the current value of the load m load_akt a loading factor K load of the crane. The load factor K load is defined by the ratio of the current load m_last_akt to the maximum possible load m_max of the crane on the basis of the drive design, ie the rated load or rated load. So expressed as a formula K load = m Last_akt / m LAST_MAX
Figure imgb0001

Der Wert des Beladungsfaktors KLast ist immer kleiner oder gleich "Eins".The value of the loading factor K Last is always less than or equal to "One".

Zur Nennlast oder Nennbeladung des Krans, die auf die maximale Beladung mLast_max ausgelegt ist, gehört ein maximaler Beschleunigungswert amax_nenn, der durch die Nennantriebskraft des Verfahrantriebs 8 bestimmt ist, mit der Geschwindigkeitsänderungen innerhalb des Verfahrwegs der Katze 4 erfolgen.For the rated load or rated load of the crane, which is designed for the maximum load m_max , a maximum acceleration value a_max_nominal determined by the nominal drive force of the travel drive 8 shall be used with the speed changes within the travel of the cat 4.

Die in der Katzsteuerung 28 verwirklichte erfinderische Idee ist nun, bei einer geringeren Beladung des Krans als der Nennbeladung mLast_max (KLast < 1) die Beschleunigung amax_nenn auf den Wert amax_adapt zu erhöhen, wie es die Nennantriebskraft des Verfahrantriebs 8 zulässt. Der Faktor zur Beschleunigungserhöhung ist das Reziproke des Beladungsfaktors: K Besch 1 = 1 / K Last

Figure imgb0002
The inventive concept realized in the cat control 28 is now to increase the acceleration a max_nom to the value a max_adapt at a lower load of the crane than the nominal load m Load_max (K load <1), as permitted by the rated drive force of the travel drive 8. The factor for increasing the acceleration is the reciprocal of the loading factor: K Besch 1 = 1 / K load
Figure imgb0002

Damit ist die aktuelle maximal mögliche Beschleunigung bei einer Beladung des Krans, die kleiner als die Nennbeladung ist, entsprechend erhöht: a max_adapt = a max_nenn * K Beschl = a max_nenn / K Last

Figure imgb0003
Thus, the current maximum possible acceleration at a loading of the crane, which is smaller than the nominal load, increased accordingly: a max_adapt = a max_nenn * K Accel = a max_nenn / K load
Figure imgb0003

Mit der Modifikation der maximalen Beschleunigung amax_nenn durch den Beladungsfaktor KLast bzw. Beschleunigungsfaktor KBeschl wird erreicht, dass für jeden Verfahrvorgang unabhängig von der zu transportierenden Last stets die maximal mögliche Beschleunigung amax_adapt gefahren wird.With the modification of the maximum acceleration a max_nom by the loading factor K load or the acceleration factor K detk , it is achieved that the maximum possible acceleration a max_adapt is always traveled for each traversing process independently of the load to be transported.

FIG 2 zeigt den vorstehend beschriebenen Zusammenhang zwischen der Größe der bewegten Masse und der lastabhängigen Beschleunigung amax_akt. Dabei ist die lastabhängige Beschleunigung amax_akt auf der Abszissenachse und die Größe der bewegten Masse auf der Ordinatenachse aufgetragen. Die bewegte Masse ergibt sich durch die Summe von fixer Masse von Katze 4, Headblock 18 mit Hubseilen 16 und Spreader 20 zuzüglich der variablen Masse beispielsweise in Form des zu transportierenden Containers 6. Bei maximaler bewegter Massekann der Verfahrantrieb 8 die maximale Beschleunigung amax_nenn bewirken. Dieser Betriebszustand BP1 ist in dem Diagramm durch den oberen Anfang einer Arbeitsgerade 34 gekennzeichnet. Die maximal mögliche Beschleunigung bei einer Leerfahrt amax_leer_, also nur die fixe bewegte Masse ohne eine zu transportierende Last, wird durch den Betriebspunkt BP2 am unteren Endpunkt angegeben. Zwischen diesen beiden Betriebspunkten BP1 und BP2 kann entsprechend der Größe der verminderten Last in Bezug zur Maximallast eine höhere Beschleunigung amax_adapt gefahren werden. Die höhere Beschleunigung amax_adapt liegt zwischen der maximalen Beschleunigung amax_nenn bei voller Beladung und der maximalen Beschleunigung bei einer Leerfahrt amax_leer, siehe im Diagramm den Betriebsbereich 38 auf der Abszissenachse. FIG. 2 shows the relationship described above between the size of the moving mass and the load-dependent acceleration a max_akt . In this case, the load-dependent acceleration a max_akt is plotted on the abscissa axis and the size of the moved mass is plotted on the ordinate axis. The moving mass results from the sum of fixed mass of cat 4, head block 18 with hoisting ropes 16 and spreader 20 plus the variable mass, for example in the form of the container to be transported 6. At maximum moving mass of the drive 8 can cause the maximum acceleration a max_nom . This operating state BP1 is indicated in the diagram by the upper beginning of a working line 34. The maximum possible acceleration during an empty travel a max_leer_ , ie only the fixed moving mass without a load to be transported, is indicated by the operating point BP 2 at the lower end point. Between these two operating points BP1 and BP2, a higher acceleration a max_adapt can be driven in accordance with the magnitude of the reduced load in relation to the maximum load. The higher acceleration a max_adapt lies between the maximum acceleration a max_nom with full load and the maximum acceleration with an empty drive a max_leer , see in the diagram the operating range 38 on the abscissa axis.

FIG 3 zeigt im Vergleich vereinfacht drei typische Geschwindigkeitsprofile 40, 42, 44 der Katze 4 bei einer gegebenen Verfahrstrecke, die sich im Automatikbetrieb des Krans bei verschiedenen Lastzuständen ergeben. Das bedeutet einerseits, dass die vorstehend schon erläuterte lastabhängige, maximal mögliche Beschleunigung amax_adapt zum Geschwindigkeitsaufbau und zum Abbremsen verwendet wird und andererseits die Lastschwingung bzw. Lastpendelung in der Fahrkurve mit berücksichtigt ist. Das Geschwindigkeitsprofil 40 ergibt sich bei einer Beladung des Krans mit Maximalbeladung, das Geschwindigkeitsprofil 42 ergibt sich mit einer Teilbeladung des Krans, und das Geschwindigkeitsprofil 44 ergibt sich bei einer Leerfahrt der Katze 4. FIG. 3 In comparison, simplified shows three typical speed profiles 40, 42, 44 of the cat 4 at a given trajectory, resulting in the automatic operation of the crane at different load conditions. On the one hand, this means that the load-dependent, maximum possible acceleration a max_adapt already explained above is used to build up the speed and to decelerate, and on the other hand, the load oscillation or load oscillation in the travel curve is taken into account. The speed profile 40 is obtained when loading the crane with maximum load, the speed profile 42 results with a partial load of the crane, and the speed profile 44 results in an empty run of the cat. 4

Typisch für alle drei Geschwindigkeitsprofile 40, 42, 44 ist, dass nach einem Geschwindigkeitsanstieg bis zu einer ersten Maximalgeschwindigkeit 46 (lokales Maximum), die jedoch niedriger ist als die überhaupt mögliche Maximalgeschwindigkeit vmax, eine Geschwindigkeitsreduktion bis zu einem lokalen Minimum 48 folgt, dem sich wieder ein maximal möglicher Geschwindigkeitsanstieg mit amax bis zur maximal möglichen Geschwindigkeit vmax anschließt. Symmetrisch dazu verläuft das Geschwindigkeitsprofil in der Bremsphase oder im gebremsten Abschnitt der Verfahrbewegung bis zur Zielposition. Die Geschwindigkeitsänderungen sind so ausgelegt, dass das Pendeln der Last zumindest in der Zielposition und vorzugsweise auch beim Erreichen der maximalen Geschwindigkeit vmax beruhigt ist.It is typical for all three velocity profiles 40, 42, 44 that after a velocity increase up to a first maximum velocity 46 (local maximum) but lower than the maximum possible velocity v max at all, a velocity reduction to a local minimum 48 follows again a maximum possible increase in speed with a max followed by the maximum possible speed v max . This is symmetrical Speed profile in the braking phase or in the braked section of the travel movement to the target position. The speed changes are designed so that the oscillation of the load is calmed down at least in the target position and preferably also when the maximum speed v max is reached.

Das Geschwindigkeitsprofil 40 wird bei herkömmlichen Krananlagen auch eingestellt, wenn nur eine Teilbeladung vorliegt oder sogar eine Leerfahrt durchgeführt wird. Dagegen wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung bei einer geringeren Beladung die Beschleunigung soweit erhöht, dass die maximale Motorantriebskraft zur Beschleunigung benutzt wird. Es ergibt sich also durch Anwendung der vorliegenden Erfindung gegenüber einer herkömmlichen Katzsteuerung bei einer Teilbeladung ein Zeitgewinn, der bei einer Leerfahrt maximal die Größe Δtamax annimmt.The speed profile 40 is also adjusted in conventional cranes when only a partial load is present or even a run is performed. In contrast, in the present invention at a lower load, the acceleration is increased so much that the maximum motor drive force is used for acceleration. Thus, by applying the present invention to a conventional cat control in the case of a partial loading, there is a gain in time which, in the case of empty travel, is at most equal to the quantity Δt amax .

Bekanntermaßen lässt sich bei verschiedenen Elektromotoren, wie beispielsweise Synchronmotoren, Asynchronmotoren, Gleichstrommotoren, usw. durch eine Verringerung des magnetischen Flusses der Erregerwicklung eine Erhöhung der Nenndrehzahl erreichen. Dieser Arbeitsbereich wird auch als Feldschwächbereich bezeichnet. FIG 4 zeigt den typischen Verlauf einer Motorkennlinie M(n), die das erzeugte Drehmoment M in Abhängigkeit der Drehzahl n zeigt, mit einem ersten Arbeitspunkt AP1 im Normalfeldbetrieb und einen zweiten Arbeitspunkt AP2 im Feldschwächbetrieb. Im Arbeitspunkt AP1 wird bei einer Drehzahl n1 ein Moment M1 und im Arbeitspunkt AP2 bei einer Drehzahl n2 ein Moment M2 erzeugt. Im Arbeitspunkt AP2 ist zwar das erzeugte Drehmoment reduziert, gleichzeitig wird aber die Drehzahl erhöht.As is known, in various electric motors, such as synchronous motors, asynchronous motors, direct current motors, etc. can achieve an increase in the rated speed by reducing the magnetic flux of the field winding. This workspace is also referred to as field weakening area. FIG. 4 shows the typical course of a motor characteristic M (n), which shows the generated torque M as a function of the rotational speed n, with a first operating point AP1 in normal field operation and a second operating point AP2 in the field weakening operation. At the operating point AP1, a moment M 1 is generated at a speed n 1 and a moment M 2 is generated at the operating point AP 2 at a speed n 2 . Although the generated torque is reduced at the operating point AP2, the speed is simultaneously increased.

Durch Einsatz von Elektromotoren und dessen Betrieb im Feldschwächbereich lässt sich insbesondere bei langen Verfahrstrecken der Katze 4 der Zeitgewinn beim Güterumschlag noch weiter erhöhen. Dies ist in FIG 5 typisch dargestellt. Längere Verfahrstrecken können dann mit einer konstanten, erhöhten Geschwindigkeit befahren werden. Mit einem elektromotorischen Fahrantrieb ohne Feldschwächbetrieb bzw. ohne Nutzung des Feldschwächbetriebs lässt sich beispielsweise ein Geschwindigkeitsprofil 50 realisieren, bei dem mit dem Antriebsmoment M1 eine maximale Verfahrgeschwindigkeit v1 erreicht werden kann. Ein weiterer Zeitgewinn beim Güterumschlag lässt sich nun erzielen, wenn beim Anfahren beim Erreichen der Nenndrehzahl n1 im Arbeitspunkt AP1 in den Arbeitspunkt AP2 des Feldschwächbetriebs gewechselt wird. Dann ist zwar das Antriebsmoment M2 reduziert, die maximale Verfahrgeschwindigkeit v2 ist jedoch weiter erhöht. Analog wird beim Abbremsen beim Erreichen der Verfahrgeschwindigkeit v1 in den Arbeitspunkt AP1 zurück gewechselt. Dieser Zusammenhang ist mit dem Geschwindigkeitsprofil 52 veranschaulicht. In FIG 5 ist auch der durch den Feldschwächbetrieb erzielbare Zeitgewinn Δtvmax dargestellt.The use of electric motors and their operation in the field weakening area makes it possible to further increase the time savings in the handling of goods, in particular with long travel distances of the cat 4. This is in FIG. 5 typically shown. Longer travel distances can then with a constant, increased Be driven speed. With an electromotive traction drive without field weakening operation or without the use of the field weakening operation, for example, a speed profile 50 can be realized in which a maximum traversing speed v 1 can be achieved with the drive torque M 1 . Another time gain in goods handling can now be achieved if, when approaching the nominal speed n 1 at the operating point AP 1, the operating point AP 2 of the field weakening operation is changed. Then, although the drive torque M 2 is reduced, the maximum travel speed v 2 is further increased. Similarly, during braking when the travel speed v 1 is reached , it is changed back to the operating point AP1. This relationship is illustrated with the velocity profile 52. In FIG. 5 also the time gain Δt vmax achievable by the field weakening operation is shown.

Die zu den Geschwindigkeitsprofilen 50 und 52 gehöhrenden Beschleunigungsprofile zeigt FIG 6. Aufgrund des höheren zur Verfügung stehenden Antriebsmoments M1 im Normalbetrieb lässt sich ein Beschleunigungswert von a1 erreichen. Der erzielbare Beschleunigungswert a2 im Feldschwächbetrieb ist niedriger als im Normalbetrieb.The acceleration profiles associated with the velocity profiles 50 and 52 are shown FIG. 6 , Due to the higher available drive torque M 1 in normal operation, an acceleration value of a 1 can be achieved. The achievable acceleration value a 2 in the field weakening operation is lower than in normal operation.

Bei sehr langen Verfahrstrecken lässt sich durch weitere Kaskadierung von Arbeitspunkten im Feldschwächbetrieb eine weiter erhöhte Endgeschwindigkeit und somit ein weiterer Zeitgewinn beim Gütertransport erreichen.For very long travel distances can be achieved by further cascading of operating points in field weakening a further increased final speed and thus a further time gain in freight transport.

Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere ergibt sich ein höherer Umschlag.The present invention has many advantages. In particular, there is a higher turnover.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims (12)

Betriebsverfahren für eine Krananlage, insbesondere für einen Containerkran, mit einer Katze (4) zum Transport einer Last (6), wobei die zu transportierende Last (6) eine Beladung der Katze (4) bestimmt, einen mit der Katze (4) verbundenen Verfahrantrieb (8) und eine mit dem Verfahrantrieb (8) verbundene Katzsteuerung (28) zur Steuerung von Verfahrbewegungen der Katze (4),
dadurch gekennzeichnet, dass die Katzsteuerung (28) Beschleunigungs- und Bremsvorgänge bei der Verfahrbewegung der Katze (4) in Abhängigkeit der Beladung der Katze (4) und der maximal zur Verfügung stehenden Antriebskraft des Verfahrantriebs (8) steuert.
Operating method for a crane installation, in particular for a container crane, with a cat (4) for transporting a load (6), wherein the load (6) to be transported determines a loading of the cat (4), a travel drive connected to the cat (4) (8) and a carriage control (28) connected to the travel drive (8) for controlling travel movements of the cat (4),
characterized in that the cat control (28) controls acceleration and braking during the movement of movement of the cat (4) as a function of the loading of the cat (4) and the maximum available driving force of the travel drive (8).
Betriebsverfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Beladung der Katze (4) von einer mit der Katze (4) verbundenen Lastmesseinrichtung (26) erfasst wird.
Operating method according to claim 1,
characterized in that the loading of the cat (4) is detected by a load measuring device (26) connected to the cat (4).
Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrbewegung der Katze (4) mindestens einen beschleunigten und einen gebremsten Abschnitt umfasst und dass die positive und/oder negative Beschleunigung der Verfahrbewegung in Abhängigkeit der Beladung erfolgt.
Operating method according to claim 1 or 2,
characterized in that the movement of movement of the cat (4) comprises at least one accelerated and a braked section and that the positive and / or negative acceleration of the movement takes place as a function of the load.
Betriebsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet , dass eine maximal mögliche Beschleunigung der Verfahrbewegung durch die maximale Antriebskraft des mit der Katze (4) verbundenen Verfahrantriebs (8) und eine minimale Beladung der Katze (4) bestimmt wird.
Operating method according to one of the preceding claims,
characterized in that a maximum possible acceleration of the movement is determined by the maximum driving force associated with the cat (4) traverse drive (8) and a minimum loading of the cat (4).
Betriebsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet , dass eine maximale Beschleunigung (amax_nenn) der Verfahrbewegung durch die maximale Antriebskraft des mit der Katze (4) verbundenen Verfahrantriebs (8) und einer maximalen Beladung mLast_max bestimmt ist und dass bei einer aktuellen Beladung mLast_akt die maximale Beschleunigung amax_adapt gegenüber der maximalen Beschleunigung bei maximaler Beladung amax_nenn um einen Faktor KBeschl erhöht ist, wobei KBeschl = mLast_max/mLast_akt und MLast_akt < mLast_max ist.
Operating method according to one of the preceding claims,
characterized in that a maximum acceleration (a max_nom ) of the movement of movement by the maximum driving force of the cat (4) connected Verfahrantriebs (8) and a maximum load m LAST_MAX is determined and that m at a current load Last_akt the maximum acceleration a max_adapt from the maximum acceleration at maximum load a max_nenn by a factor K Acc is increased, where K Accel = m LAST_MAX / m Last_akt and M Last_akt <m Last_max .
Betriebsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass Pendelungen der Last (6) beim Erreichen einer Zielposition kompensiert sind.
Operating method according to one of the preceding claims,
characterized in that oscillations of the load (6) are compensated when reaching a target position.
Betriebsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass Pendelungen der Last (6) beim Erreichen einer maximalen Verfahrgeschwindigkeit kompensiert sind.
Operating method according to one of the preceding claims,
characterized in that oscillations of the load (6) are compensated when reaching a maximum travel speed.
Betriebsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrantrieb (8) mindestens einen Elektromotor (10) umfasst und dass der mindestens eine Elektromotor (10) während der Verfahrbewegung in mindestens zwei verschiedenen Arbeitspunkten (AP1, AP2) betrieben wird.
Operating method according to one of the preceding claims,
characterized in that the travel drive (8) comprises at least one electric motor (10) and that the at least one electric motor (10) during the movement in at least two different operating points (AP1, AP2) is operated.
Betriebsverfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Arbeitspunkte (AP2) im Feldschwächbereich des mindestens einen Elektromotors (10) liegt.
Operating method according to claim 8,
characterized in that at least one of the operating points (AP2) is in the field weakening range of the at least one electric motor (10).
Betriebsverfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Elektromotor (10) nach Erreichen einer Nenndrehzahl (n1) zur Erhöhung der Geschwindigkeit der Verfahrbewegung im Feldschwächbereich betrieben wird.
Operating method according to claim 9,
characterized in that the at least one electric motor (10) is operated after reaching a rated speed (n 1 ) to increase the speed of the movement in the field weakening range.
Computerprogramm, das Maschinencode umfasst, der von einer Katzsteuerung (28) abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Katzsteuerung (28) bewirkt, dass die Katzsteuerung (28) eine Beladung einer von der Katzsteuerung (28) gesteuerten Katze (4) entgegennimmt und dass die Katzsteuerung (28) Beschleunigungs- und Bremsvorgänge bei der Verfahrbewegung der Katze (4) in Abhängigkeit der Beladung der Katze (4) und der maximal zur Verfügung stehenden Antriebskraft des Verfahrantriebs (8) steuert.A computer program comprising machine code executable by a cat controller (28), wherein the processing of the machine code by the cat controller (28) causes the cat control (28) receives a load of a cat (4) controlled by the cat control (28) and that the cat control (28) accelerates and decelerates the movement of the cat (4) in dependence on the load of the cat (4) and the cat maximum available driving force of the travel drive (8) controls. Computerprogramm nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Katzsteuerung (28) bewirkt, dass die Katzsteuerung (28) die Merkmale eines der Ansprüche 2 bis 10 implementiert.
Computer program according to claim 11,
characterized in that the processing of the machine code by the cat controller (28) causes the cat controller (28) to implement the features of any one of claims 2 to 10.
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