FI100594B - Järjestelmä kiskoja pitkin pyörillä kulkevan laitteen, kuten nosturin sillan ohjaamiseksi - Google Patents

Description

100594 Järjestelmä kiskoja pitkin pyörillä kulkevan laitteen, kuten nosturin sillan ohjaamiseksi

Keksintö koskee järjestelmää kiskoja pitkin pyöril-5 lä kulkevan laitteen, kuten nosturin sillan ohjaamiseksi, joka laite käsittää kiskojen määrittelemän ajoradan kummallakin puolella oman käyttölaitejärjestelyn, ja joka järjestelmä käsittää ainakin ajoradan yhdellä puolella laitteessa vähintään kaksi kiskon suunnassa peräkkäistä 10 anturia mittaamaan ajettavan laitteen reunan tietyn osan sivusuuntaista etäisyyttä kiskosta, ja käyttölaitejärjes-telyitä ohjaavan säätösilmukan, jonka säätäjä kykenee ohjaamaan antureiden etäisyysmittaukset haluttuihin arvoihin, niin että ajettava laite saadaan kulkemaan suoraan.

15 Tilanteessa, jossa toisistaan etäällä olevia kis koja pitkin ajetaan laitteita, jotka ovat pitkänomaisia kiskojen suhteen poikittaisessa suunnassa, kuten nosturin siltoja ajettaessa, ajettavan laitteen pyörät pidetään keskellä kiskoja mekaanisten ohjausrullien avulla. Ohjaus-20 rullat antavat hieman liikkumavaraa, jotta ajettavan laitteen mekaaniset joustot ja taipumat pystytään hallitsemaan. Kuitenkin erityisesti nostureissa, joiden sillan jänneväli on pitkä ja ajonopeus suuri, mekaanisten ohjaus-rullien tms. rakenteiden kuluminen on merkittävä ongelma.

25 Kun sillan ajo toteutetaan kahdella tai useammalla nopeussäädöltään tarkalla moottorikäytöllä, on käyttökoh-taisten nopeuksien kompensointi usein tarpeen, koska käyttöjen nopeusohjeissa ja toteutuvassa nopeudessa on yleensä niin paljon eroja, että nosturin silta pyrkii ajautumaan 30 vinoon. Sillan päiden väliset nopeuserot johtuvat sekä mekaanisista tekijöistä (esim. pyörien mittojen erot mm. kulumisen seurauksena) että sähköisistä tekijöistä (no-peusohjeiden pienet erot esimerkiksi komponenttien toleransseista ja signaalireiteistä johtuen).

2 100594 Näitä ongelmia on yritetty ratkaista esimerkiksi julkaisuista GB-A- 2 112 548, DE-A- 25 28 293 ja DE-A- 28 35 688 tunnetuilla nosturin sillan tasanajon ohjausjärjestelmillä, joilla mitataan sillan päädyn etäisyyttä kiskos-5 ta kahdella erillisellä anturilla. Säätäjä ohjaa antureiden etäisyysmittausten erotuksen haluttuun arvoon siten, että nosturin silta kulkee suoraan.

Mainittujen tunnetun tekniikan mukaisten ohjausjärjestelmien säätäjät eivät kuitenkaan pysty ajamaan esimer-10 kiksi nosturin sillan päätyjä toivottua rataa pitkin, vaan päädyt edelleen tyypillisesti ajautuvat ohjausrullille, joko sillan sisä- tai ulkopuolelle.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on edellä mainitun epäkohdan poistaminen ja siten kiskoja pitkin 15 ajettavan laitteen mekaanisten kulumisten eliminoiminen. Tähän päästään keksinnön mukaisella ohjausjärjestelmällä, jolle on tunnusomaista, että järjestelmä käsittää lisäksi toisen, ulomman säätösilmukan, jonka säätäjä kykenee ohjaamaan ensiksi mainitun, sisemmän säätösilmukan säätäjän 20 ohjearvoa siten, että antureiden antamien etäisyysmittausten keskiarvo saavuttaa halutun asetusarvon, niin että ajettavan laitteen pyörät saadaan kulkemaan keskellä kiskoja.

Keksintö perustuu siis ajatukseen lisätä ohjausjär-25 jestelmään ennestään tunnetun sisäsilmukan lisäksi ulompi säätösilmukka, jonka säätäjä pyrkii ohjaamaan ja kääntämään ajettavaa laitetta siten, että sen päädyt ts. pyörät kulkevat aina keskellä kiskoja, minkä johdosta edellä mainittu täysin tarpeeton mutta huomattava mekaaninen kulumi-30 nen saadaan kokonaan estetyksi.

! Seuraavassa keksintöä selitetään lähemmin nosturin sillan ajon yhteydessä viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää nosturin sillan perusrakennetta ja 35 sen ajossa käytettäviä komponentteja, 3 100594 kuvio 2 esittää nosturin sillan tasanajon perusperiaatetta lohkokaaviona, ja kuvio 3 esittää keksinnön mukaista ohjausjärjestelmää lohkokaaviona.

5 Kuviossa 1 on esitetty yläkuvantona nosturin silta 1, joka on liikuteltavissa pyörien 2 varassa kahta yhdensuuntaista välimatkan päässä toisistaan sijaitsevaa kiskoa 3 pitkin. Siltaa 1 pitkin poikittaissuunnassa liikuteltavaa nostovaunua on merkitty viitenumerolla 4. Tässä esi-10 merkissä sillan 1 päädyissä e3 ja e2 on kulloinkin kaksi pyörää (tai kaksi teliä) 2, joille kullekin on järjestetty oma moottori mlf m2, m3 ja m4 eli sillan 1 kummassakin päädyssä e3 ja e2 on kaksi moottoria. Kummankin päädyn e3 ja e2 moottoreita mlf m2 ja m3, m4 varten on puolestaan järjestet-15 ty oma nopeusohjattu moottorikäyttö k3 ja k2. Moottorit mlf m2, m3 ja m4 ja moottorikäytöt k3 ja k2 muodostavat näin kiskojen 3 määrittelemän ajoradan molemmille puolille omat käyttölaitejärjestelyt. Koska sillan 1 jänneväli on tämäntyyppisissä nostureissa yleensä huomattavan suuri eli kis-20 kot 3 sijaitsevat etäällä toisistaan ja näin sillan "raideleveys" on huomattavasti suurempi kuin "akseliväli", pyrkii silta ajautumaan helposti vinoon, ellei moottori-käyttöjen k3 ja k, nopeusohjeita sopivasti korjata. Tätä varten on järjestetty korjausyksikkö 5, tyypillisesti PLC, 25 joka tässä esimerkissä sillan 1 yhden päädyn etu- ja takapuolelle järjestettyjen antureiden dL ja d2 mittaustulosten perusteella ohjaa moottorikäyttöjä kx ja k2. Mainitut mittaustulokset edustavat sillan 1 päädyn tietyn osan (eli anturin sijoituspaikan) sivusuuntaista etäisyyttä kiskosta 30 3 ja ne voivat esimerkiksi suoraan ilmoittaa sen, kuinka • paljon pyörän 2 keskilinja on sivussa kiskon 3 keskilin jasta. Viitenumerolla 6 on merkitty sillan 1 päädyn etuja takapuolella olevia ohjausrullapareja, jotka varmistavat sillan 1 pysymisen kiskoilla. Näitä ohjausrullia 6 35 kuten antureita dx ja d2 ei välttämättä tarvita kuin sillan yhdessä päädyssä, kuten tässä esimerkissä on kuvattu.

4 100594

Sillan 1 tasanajon periaatteena on tässä, että mainitulla kahdella anturilla dx ja d2, jotka voivat olla esimerkiksi induktiivisia antureita, mitataan sillan 1 oh-jausrullilla 6 varustetun päädyn etäisyyttä kiskosta 3 ja 5 saatujen mittaustietojen perusteella sillan 1 moottori-käytöille kx ja k2 annetaan nopeusohjeen korjaus eli korjataan moottorien mx, m2, m3 ja m4 nopeuksia siten, että antureilla dx ja d2 varustettu pääty e1 ja siten koko silta 1 saadaan kulkemaan suoraan ja keskellä kiskoja 3. Tämä talo sanajon periaate nähdään kuvion 2 lohkokaaviosta. Siinä vref = käyttäjän antama sillan ajonopeuden ohjearvo 11 = anturin dx antama etäisyysmittaustieto 12 = anturin d2 antama etäisyysmittaustieto vx = ensimmäisen päädyn e: toteutuva nopeus 15 v2 = toisen päädyn e2 toteutuva nopeus fref = käytöille k1 ja k2 menevä nopeusohje (taa-juusohje periaatteessa suoraan korjausyksikön 5 läpi) fi = käytön k3 korjaussignaalit 20 f2 = käytön k2 kor jaussignaalit

Kuviossa 3 on sitten esitetty itse ohjausjärjestelmä ja sen toiminta lohkokaaviona. Tämä ohjausjärjestelmä muodostuu pääasiallisesti mainitusta korjausyksiköstä 5, jossa on ulompi säätösilmukka CU ulkosäätäjineen Cu ja si-25 sempi säätösilmukka CS sisäsäätäjineen Cs. Sisäsilmukan säätäjä Cs ohjaa antureiden dx ja d2 etäisyysmittaustietojen lj ja 12 erotuksen haluttuun arvoon. Jos käytetään pelkästään sisäsilmukan säätäjää Cs, niin tämä tarkoittaa sitä, että säätäjä Cs pyrkii ajamaan kummankin etäisyysmittaus-30 tiedon 12 ja 12 samaan arvoon. Toisin sanoen silta 1 pyr-; kii kulkemaan suoraan mittausten perusteella katsottuna.

Sisäsilmukan säätäjälle Cs lasketaan etäisyysmit-taustietojen 13 ja 12 erotus lohkossa Fs. Laskentaan on edullista lisätä skaalaukerroin testausta ja käyttöönottoa 35 helpottamaan, jolloin sisäsilmukan säätäjälle Cs menevä takaisinkytkentä on r: * (lj - 12) .

5 100594

Sisäsilmukan säätäjä Cs ei yksin pysty ajamaan sillan 1 päätyä elf e2 keskelle kiskoa 3, vaan pääty elf e2 tyypillisesti ajautuu ohjausrullille 6. Jotta pääty elr e2 pysyisi keskellä kiskoa 3, on järjestelmään lisätty ulko-5 silmukka CU, jonka säätäjä Cu ohjaa sisäsilmukan säätäjän Cs asetusarvoa pyrkien kääntämään siltaa 1 siten, että antureiden d2 ja d2 antamien etäisyysmittaustietojen li ja 12 keskiarvo saavuttaa halutun asetusarvon lref.

Ulkosilmukan säätäjälle Cu lasketaan takaisinkytken-10 täsignaaliksi etäisyysmittautietojen 12 ja 12 keskiarvo lohkossa Fu, jolloin takaisinkytkentä ulkosilmukan säätäjälle Cu on 0,5 * (li + 12) . Ulkosilmukan säätäjä Cu pyrkii siis pitämään etäisyysmittautietojen lx ja 12 keskiarvon asetusarvossa lre£.

15 Sisäsilmukassa CS on syytä käyttää nopeaa säätäjää

Cs. Hyvä valinta on P-säätäjä, jonka vahvistus on mahdollisimman suuri, mutta kuitenkin niin pieni, että säätäjä ei värähtele. Ulkosilmukassa CU kannattaa käyttää hitaampaa säätäjää Cu ja jos halutaan, että tasapainotilassa säätäjä 20 Cu pyrkii poistamaan pysyvän säätövirheen, kannattaa käyttää P-säätäjän lisäksi integrointitermiä eli PI-säätäjää.

Ohjausjärjestelmän ulostulo u voidaan sellaisenaan viedä sillan 1 moottorikäytöille k2 ja k2 korjaustermiksi siten, että sillan 1 toisen päädyn e2 tai e2 nopeusohjeesta 25 vähennetään ko. korjaustermi ja vastaavasti toiseen no-peusohjeeseen lisätään sama termi. Toisin sanoen sillan 1 toista päätyä nopeutetaan samalla kun toista päätyä hidastetaan. Luonnollisesti ajosuunta vaikuttaa siihen, kumman päädyn nopeutta kasvatetaan ja kumman hidastetaan.

30 Sen sijaan, että korjaustermi viedään sellaisenaan suoraan moottorikäytöille k2 ja k2, on usein edullista skaalata korjaustermi päädyn e2 ja e2 toteutuvan ajonopeuden v2 ja v2 mukaan. Lisäksi käytännössä on hyödyllistä suodattaa korjaustermiä momentti-iskujen välttämiseksi.

35 Nämä operaatiot toteutetaan lohkossa G. Skaalaus tapahtuu 6 100594 siten, että pienillä ajonopeuksilla päätyjen ex ja e2 no-peuskorjaukset ovat pieniä ja ajonopeuden kasvaessa vastaavasti myös nopeuskorjaukset tarvittaessa kasvavat. Helppo tapa on skaalata korjaustermi lineaarisesti toteu-5 tuvan ajonopeuden funktiona. Toinen yksinkertainen tapa on taulukoida skaalaus ajonopeuden mukaisesti.

Lisäksi on huomattava, että korjaustermi ei saa mennä moottorikäytön kj ja k2 ramppigeneraattorin kautta vaan korjaustermi tulee yhdistää siihen nopeusohjeeseen, 10 joka menee moottorikäytön k1 ja k2 nopeussäätäjälle. Jos korjaus lisätään ennen ramppigeneraattoria, ei säätäjä Cs tai Cu vaikuta lainkaan kiihdytyksen ja hidastuksen aikana.

Moottorikäytöille kx ja k2 menevän korjaustermin etumerkki riippuu ajosuunnasta. Sillan 1 ajosuunnan muut-15 tuessa myös korjaustermin etumerkki muuttuu. Samoin ulko-silmukan CU ulostulon etumerkki riippuu sillan 1 ajosuunnasta. Ulkosilmukan CU ulostulon eli korjauksen asetusarvo muuttuu sillan 1 ajosuunnan vaihtuessa siten, että säätäjä Cu pyrkii ajamaan siltaa 1 eri tavalla vinoon ajosuunnan 20 vaihtuessa, jotta pääty e: ja e2 saataisiin keskelle kiskoa 3.

Koska sisäsilmukan säätäjältä Cs vaaditaan kohtuullista nopeutta, ei mittauksia voi suodattaa liian nopeasti. Liian voimakas suodatus johtaa helposti säätäjän Cs 25 värähtelyyn. Toisaalta ulkosilmukan säätäjä Cu hitaammaksi viritettynä sietää enemmän mittausten suodatusta. Usein saattaa olla järkevää suodattaa ulkosilmukan säätäjän Cu mittauksia voimakkaammin kuin sisäsilmukan säätäjän Cs mittauksia, jolloin ulkosilmukka CU käyttäytyy rauhallisem-30 min.

! Sisäsilmukan säätäjänä Cs voidaan P-säätäjän sijasta käyttää myös muita säätäjiä, esimerkiksi PI-säätäjää. Vastaavasti ulkosilmukan säätäjä Cu voi olla muu kuin Pl-sää-täjä. Lisäksi ohjausjärjestelmän parametrejä muuttamalla 35 voidaan aktiiviseksi valita vain sisäsilmukan säätäjä Cs, 7 100594 jolloin järjestelmä pyrkii ajamaan mittausten välisen erotuksen nollaan kuten edellä kerrottiin. Aivan samalla tavalla voidaan parametrien valinnalla saattaa ainoastaan ulkosilmukan säätäjä Cu aktiiviseksi, jolloin ohjausjärjes-5 telmä pyrkii ajamaan mittausten keskiarvon asetusarvoon välittämättä siitä, kulkeeko silta 1 suoraan. Sovelluksesta riippuu, mikä näistä kolmesta vaihtoehdosta tuottaa käytännössä parhaan tuloksen.

Edellä esitetty keksinnön selitys on ainoastaan 10 tarkoitettu havainnollistamaan keksintöä. Yksityiskohdil taan keksintö voi vaihdella huomattavastikin oheisten patenttivaatimusten puitteissa. Lisäksi on huomattava, että keksintöä voidaan soveltaa ei pelkästään nosturin siltojen yhteydessä vaan muidenkin kiskoja pitkin ajettavien lait-15 teiden yhteydessä.

Claims (6)

8 100594

1. Järjestelmä kiskoja pitkin pyörillä kulkevan laitteen, kuten nosturin sillan (1) ohjaamiseksi, joka 5 laite käsittää kiskojen (3) määrittelemän ajoradan kummallakin puolella oman käyttölaitejärjestelyn (mlr m2, m3, m4; k2, k2) , ja joka järjestelmä käsittää ainakin ajoradan yhdellä puolella laitteessa vähintään kaksi kiskon (3) suunnassa peräkkäistä anturia (dx, 10 d2) mittaamaan ajettavan laitteen reunan (e:, e2) tietyn osan sivusuuntaista etäisyyttä (12, 12) kiskosta, ja käyttölaitejärjestelyitä ohjaavan säätösilmukan (CS), jonka säätäjä (Cs) kykenee ohjaamaan antureiden (d3, d2) etäisyysmittaukset [llf 12) haluttuihin arvoihin, niin 15 että ajettava laite saadaan kulkemaan suoraan, tunnettu siitä, että järjestelmä käsittää lisäksi toisen, ulomman säätösilmukan (CU), jonka säätäjä (Cu) kykenee ohjaamaan ensiksi mainitun, sisemmän säätösilmukan (CS) säätäjän (Cs) ohjearvoa siten, että antureiden 20 (άχ, d2) antamien etäisyysmittausten (117 12) keskiarvo saavuttaa halutun asetusarvon, niin että ajettavan laitteen pyörät (2) saadaan kulkemaan keskellä kiskoja (3).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että kumpikin säätösilmukka (CS,

25 CU) on aktiivinen.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että jompikumpi säätösilmukoista (CS, CU) on valittavissa passiiviseksi sopivalla järjestelmän parametrien muuttamisella, jolloin sisemmän silmu- 30 kan (CS) ollessa aktiivinen järjestelmä pyrkii ajamaan • mittausten (12, 12) välisen erotuksen nollaan ja ulomman silmukan (CU) ollessa aktiivinen järjestelmä pyrkii ajamaan mittausten keskiarvon asetusarvoon.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen 35 järjestelmä, tunnettu siitä, että sisäsilmukan säätäjä (Cs) on nopeampi kuin ulkosilmukan säätäjä (CJ . 9 100594

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että säätäjät (Cs, CJ ovat P- ja/tai PI-säätäjiä.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen 5 järjestelmä, tunnettu siitä, että se käsittää skaalauslohkon (G) käyttölaitejär jestelyille (kx, k2) annettavan nopeuden kor jaustermin (fx, f2) skaalaamiseksi toteutuvan ajonopeuden (vlf v2) mukaan, jolloin pienillä ajonopeuksilla korjaukset ovat pieniä ja suuremmilla ajo-10 nopeuksilla suurempia. 10 100594