FI114980B - Menetelmä nosturin ohjaamiseksi - Google Patents

Description

114980

Menetelmä nosturin ohjaamiseksi

Keksinnön tausta

Keksintö koskee menetelmää nosturin ohjaamiseksi, jossa menetelmässä nosturin ohjausjärjestelmästä annetaan nosturin käyttölaitteille nope-5 uspyyntöjä ohjaussekvensseinä ja nopeuspyynnöt luetaan ja talletetaan ohjausjärjestelmään, jolloin kutakin nopeuspyyntöä verrataan edelliseen nopeus-pyyntöön ja nopeuspyynnön ollessa muuttunut muodostetaan ja talletetaan kiihdytyssekvenssi vastaavalle nopeuden muutokselle, minkä jälkeen nopeus-pyynnön muuttumisesta riippumatta summataan talletettujen kiihdytyssekvens-10 sien kyseisellä ajanhetkellä määräämät nopeudenmuutokset ja lisätään saatu summa aikaisempaan nopeuspyyntöön uuden nopeuspyynnön aikaansaamiseksi, joka asetetaan nosturin käyttölaitteille uudeksi ohjaukseksi ja nopeus-pyynnöksi, ja jolloin summattujen kiihdytyssekvenssien määräämistä nopeu-denmuutoksista suoritetaan osa kunkin sekvenssin määrityshetkellä ja loput 15 osat viivästettynä.

Edellä kuvattu menetelmä tunnetaan Fl-patentista 89155. Tällä menetelmällä estetään tehokkaasti nosturiin kiinnitetyn taakan epätoivottu, nosturin käyttöä ja toimivuutta häiritsevä heilunta nosturia ohjattaessa ja taakkaa siirrettäessä. Siinä nosturin ohjausjärjestelmän ominaisuuksia parannetaan 20 summaamalla tietyllä tavalla yhteen erilaisia taakan kiihdytyksen jälkeisen hei- : lunnan poistavia ohjaussekvenssejä. Tätä menetelmää käytettäessä voidaan •»· kiihdytyksen tavoitteena olevia loppunopeuksia muuttaa satunnaisesti milloin • · .···. tahansa, myös varsinaisten nopeudenmuutossekvenssien aikana, jolloin uusi haluttu loppunopeus saavutetaan ilman epätoivottua taakan heiluntaa.

• · .. . 25 Tyypillisesti tunnetussa tekniikassa taakan heilunnan estävä ohjaus muodostuu kahdesta kiihdytyssekvenssistä, joiden välinen aikaero on puolet · ·“ taakan heilahdusajasta. Toinen helposti määriteltävä ohjaus on käyttää kolmea samansuuruista, mutta suunnaltaan vaihtelevaa kiihdytyssekvenssiä, joista ensimmäinen on positiivinen, toinen negatiivinen ja kolmas taas positiivinen, 30 siten että sekvenssien suorituksen välinen aika on kuudesosa taakan heilah-. ! : dusajasta. Fl-patentin 89155 mukaisessa menetelmässä nämä itsessään taa- , , i kan heilunnan estävät ohjaussekvenssit voivat olla erilaisia ja niitä voidaan määrittää rajaton määrä. Oleellista on, että kun niiden määräämät kiihdytykset summataan yhteen, saadaan tuloksena ohjaus, joka estää heilunnan synnyn.

: 35 Kun kiihdytysten summa valitaan niin, että se toteuttaa halutun nopeudenmuu- 2 114980 toksen, saadaan tuloksena ohjaus, joka tuottaa nosturin halutun loppunopeuden ilman taakan heiluntaa.

US-patentissa 5 526 946 esitetään samasta aiheesta sovellus, jossa aina nopeuden ohjearvon muuttuessa suoritetaan siitä puolet, ja toinen puoli 5 talletetaan taulukkoon, jossa sen suoritusta viivästetään puolet taakan heilah-dusajasta. Tämä Fl-patentin 89155 mukaisen menetelmän eräs tietokonelas-kennassa edullinen sovellutusmuoto.

Menetelmät, jotka estävät nosturin taakan loppuheilunnan muokkaamalla kiihdytys- ja hidastusramppeja, aiheuttavat ongelmia nosturin pysäh-10 tymismatkan arvioinnissa. Kun nosturia kiihdytetään, on vaikea arvioida, minne se tulee pysähtymään kunakin ajanhetkenä, mikäli nopeusohje asetetaan nollaksi. Tämä vaikeuttaa toiminnan ohjelmointia taakan automaattisessa paikoituksessa sekä toimittaessa lähellä nosturin sallitun liikealueen rajoja.

Lisäksi kun nosturin taakan nostokorkeutta muutetaan, muuttuu sa-15 maila taakan heilahdusaika ja myös matka, jonka nosturi liikkuu ennen pysäh-tymistään. Kun nosturia ollaan kiihdyttämässä ja suuri osa nosturin nopeuden ohjauksesta on talletettuna taulukoihin ja tulee suoritettavaksi viivästettynä, nosturin pysähtymismatkaa on vaikea arvioida. Erityisen ongelmallista tämä on silloin, kun taakan heilurivarsi on pitkä, esimerkiksi useita kymmeniä metrejä, 20 ja taakkaa siirrellään kapeassa ja syvässä tilassa.

Keksinnön yhteenveto :Y: Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on näiden epäkohtien pois- taminen aikaansaamalla menetelmä, jolla nosturin vaatima pysähtymismatka ....: saadaan lasketuksi mahdollisimman tarkasti.

25 Asetettuun tavoitteeseen päästään keksinnön mukaisella menetel- mällä, jolle on tunnusomaista, että kullakin hetkellä nosturin liikkuma matka ennen sen pysähtymistä ja ilman siihen kiinnitetyn taakan heiluntaa saadaan laskemalla yhteen seuraavat laskentatulokset: a) pysäytysmatka laskettuna sisäisestä tavoitenopeudesta eli siitä 30 nopeudesta, johon tämän toteuttavan algoritmin ohjaus päätyy, kun talletetut ; nopeusmuutokset on kokonaan toteutettu, käyttäen valittua hidastusramppia . b) kohdan a) tavoitenopeudesta hidastettaessa, taakan heilunnan estosta aiheutuvasta ja hidastusrampista poikkeavasta nopeusohjauksen osasta laskettu matka, jonka nosturi kulkee vaimennettaessa tällä poikkeavalla 35 nopeusohjauksella varsinaisen hidastusrampin aiheuttama taakan heilunta 3 114980 c) matka, joka lasketaan ennen pysähtymispäätöstä suoritettavaksi talletetuista nopeudenmuutoksista ja jäljellä olevista suoritusajoista.

Edullisesti talletukset suoritetaan kaksialkioiseen taulukkoon, jossa ensimmäiseen alkioon talletetaan kulloinkin se nopeudenmuutos, joka tulee 5 tietyn heilahdusajan kuluttua suoritettavaksi, ja toiseen alkioon talletetaan se aikamäärä, jonka kuluttua ensimmäisen alkion nopeudenmuutos tai -muutokset suoritetaan.

Hidastusramppina voi olla mikä tahansa ennalta määrätty ramppi, esimerkiksi lineaarinen tai S-käyrän mukainen ramppi.

10 Keksintö perustuu siihen, että kuljettu matka on nopeus integroituna aikaan. Piirrettäessä nopeuskuvaaja voidaan kokonaisnopeuden laskentaan käytetyt osat määrittää erikseen ja laskea niiden integraali ajan suhteen.

Keksinnön mukaisen menetelmän huomattavana etuna on se, että nosturin sallitut liikerajat voidaan käyttää nyt täysin hyväksi ja kiihdyttää tai jar-15 ruttaa aina toivotulla tavalla ilman että tarvitsee pelätä taakan osumista heilahduksen seurauksena esimerkiksi bunkkerimaisen tilan seinämiin, sillä keksintö antaa mahdollisuuden laskea kulloisellakin ajanhetkellä nosturin vaatiman py-sähtymismatkan ilman taakan heiluntaa hyvin suurella tarkkuudella.

Kuvioluettelo 20 Keksintöä selostetaan nyt lähemmin viitaten oheisiin piirroksiin, jois- sa : V: kuvio 1 esittää erästä nosturia kaavamaisesti; » · kuvio 2 esittää ohjaussekvenssinä toimivaa nopeussekvenssiä; kuvio 3 esittää nosturin ohjauksen vuokaaviota; ja 25 kuvio 4 esittää keksinnön mukaista nosturin pysähtymismatkan las- kentaa graafisesti.

• ·

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Keksinnön mukaista menetelmää havainnollistetaan tässä kuvion 1 esittämän yksinkertaisen siltanosturin 1 yhteydessä, vaikka kyseessä voi olla , \ : 30 mikä tahansa muu nosturi, jossa nostettava taakka pääsee heilahtelemaan.

* · I

j Kuvion 1 mukaisen siltanosturin 1 nostovaunu 2 on sovitettu liikutel tavaksi siltapalkkia 3 pitkin, joka puolestaan on siirrettävissä siltapalkin 3 pää-: tyihin järjestettyjä päätypalkkeja 4 ja 5 pitkin kohtisuorasti nostovaunun 2 liik- : keen suhteen. Nostovaunuun 2 on ripustettu nostoköysi 6, jonka päässä sijait- 35 see nostoelin 7, tässä tapauksessa nostokoukku. Nostokoukkuun 7 on sitten 4 114980 nostoliinojen 7a avulla kiinnitetty nostettava taakka 8. Jokaista taakan 8 vaihte-levaa nostokorkeutta h (i = 1,2, ...) vastaa kullekin nostokorkeudelle lj ominainen heilahdusaika T, jolloin taakan 8 heilahdusaika saadaan kaavasta: 5 T = 2π (lj/g)1/2, missä g = maan vetovoiman kiihtyvyys.

Nosturia 1 ohjataan nosturin ohjausjärjestelmästä 9 erilaisilla ohja-ussekvensseillä 10, joista eräs yksinkertainen esimerkki on esitetty kuviossa 2. Kuviossa 2 esiintyvä ohjaussekvenssi 10 on nopeusvektori v(t), joka on esitetty 10 ajan t funktiona. Ohjaussekvenssi 10 kohdistetaan ohjaamaan nostovaunun 2 käyttölaitetta 11 tai nostovaunua 2 kannattavan siltapalkin 3 käyttölaitetta 12. Käyttölaitteina ovat tyypillisesti sähkömoottorikäytöt taajuusmuuttajineen.

Kuviossa 3 on esitetty vuokaavio, joka kuvaa keksinnön lähtökohtana olevaa menetelmää nosturin ohjaamiseksi. Nosturin 1 käyttäjä antaa ohja-15 usjärjestelmästä 9 nosturin 1 käyttölaitteille 11, 12 nopeuspyyntöjä Vref ohjaus-sekvensseinä 10. Nopeuspyynnöt Vref luetaan ja talletetaan ohjausjärjestelmään 9, minkä jälkeen kutakin nopeuspyyntöä Vref verrataan edelliseen nope-uspyyntöön ja nopeuspyynnön Vref ollessa muuttunut muodostetaan ja talletetaan kiihdytyssekvenssi (joko + tai -merkkinen) vastaavalle nopeuden muutok-20 selle, minkä jälkeen nopeuspyynnön Vref muuttumisesta riippumatta summataan talletettujen kiihdytyssekvenssien kyseisellä ajanhetkellä määräämät no-peudenmuutokset ja lisätään saatu summa dV aikaisempaan nopeuspyyntöön v.; Vref uuden nopeuspyynnön Vref2 aikaansaamiseksi, joka asetetaan nosturin käyttölaitteille uudeksi ohjaukseksi ja nopeuspyynnöksi Vref2· Summattujen ·:··· 25 kiihdytyssekvenssien määräämistä nopeudenmuutoksista suoritetaan osa kun- :v. kin sekvenssin määrityshetkellä ja loput osat viivästettynä. Tätä edellä kuvat- ,···, tua menetelmää on selostettu tarkemmin Fl-patentissa 89155, joten sen yksi tyiskohtia, kuten sinänsä tunnettua nopeus- tai kiihdytyssekvenssien summaamista ei ryhdytä sen tarkemmin selostamaan, vaan viitataan mm. edellä ' * * 30 mainittuun patenttiin.

* ·

Keksinnön mukaisen, nosturin 1 pysähtymismatkan laskentaan käy-: tettävän menetelmän kuvaamiseen käytetään nyt esimerkkinä tapausta, jossa ;··| nosturin 1 ohjaus muodostetaan siten, että kullakin nosturin 1 ohjauksen sää- tövälillä (kuvion 3 mukainen jakso) muodostetaan nopeussekvenssi v(t), joka ’ 35 itsenäisenä toteuttaa sarjan nopeudenmuutoksia, joista kukin voidaan suorittaa yhden säätövälin aikana, ja käytetty sekvenssi muodostuu kahdesta kiihdytys- 114980 5 pulssista, joiden välinen aika on puolet taakan 8 heilahdusajasta T. Tällainen sekvenssi on yleisesti tunnettu. Sekvenssistä suoritetaan sen muodostamisen hetkellä ensimmäinen osa, ja toinen osa talletetaan suoritustaulukkoon (ei esitetty piirustuksissa) esimerkiksi kahtena lukuna, joista ensimmäinen kuvaa ai-5 kaa, jonka kuluttua viivästetty sekvenssi suoritetaan, ja toinen kuvaa viivästetyn sekvenssin osan suuruutta.

Aika, jonka kuluttua umpeen muutokset suoritetaan, kuvataan lukuna, määritellään siten, että esimerkiksi Tsp kuvaa taakan 8 täyttä heilahdusjak-soa. Aina kun taulukon alkiota käsitellään, lasketaan kulunutta aikaa kuvaava 10 luku Tstep, joka saadaan kaavasta:

Tstep = D/T * Tsp, missä D = säätöväli (näyteväli), ja 15 T = edellä esitetty taakan 8 heilahdusaika

Kun uusi sekvenssi talletetaan taulukkoon, nollataan kulunutta aikaa Tstep kuvaava taulukon osa. Aina taulukoiden läpikäynnin yhteydessä kulunutta aikaa Tstep kuvaavan taulukon riviin lisätään edellä olevalla kaavalla laskettu 20 luku, joka kuvaa säätövälin D aikana kulunutta osaa kokonaisesta taakan 8 heilahdusajasta T. Kun alkion arvo kasvaa lukuun, joka on se osa kokonaises-ta heilahdusjaksosta TSp, jolla talletettua nopeuden muutosta on haluttu viiväs- • * tää, suoritetaan tämä nopeuden ohjaus ja nollataan nämä taulukon alkiot.

Näin edellä kuvatuissa taulukoissa on tiedossa talletettujen nopeu-·:··· 25 den muutosten suuruus ja kesto. Kesto saadaan skaalattua kullekin taakan 8 nostokorkeudelle (eli heilahdusajalle T) jakamalla ennen suoritusaikaa jäljellä . *·. oleva aika luvulla Tsp ja kertomalla nykyisellä heilahdusajalla. Sisäisestä tavoi- tenopeudesta voidaan laskea matka Si, jonka nosturi 1 kulkisi ennen pysähty-. mistään. Jos käytössä on lineaarinen hidastusramppi, tämä matka saadaan ;; 30 kaavasta: t ; ·' S! = v * tdec/2, missä v = nopeus ja tdec = hidastusaika -.·· Jos käytetään kahden pulssin ohjausta, on heilahduksen vaimen nuksen aiheuttama lisämatka S2 laskettavissa kaavalla: s2 = v * 2 * T/2, \ 35 6 114980 koska ohjaus suoritetaan kahdessa osassa, joista jälkimmäistä viivästetään puolet heilahdusajasta T.

Taulukkoihin talletetuista nopeuden muutoksista saadaan lisäksi 5 matka S3 = Z(jäljellä oleva aika ennen suoritusta 1 suoritettava nopeuden- muutos).

Kokonaismatka s, jonka kuluttua nosturi 1 pysähtyy, saadaan las-10 kemalla yhteen kaikki edellä lasketut matkat eli: S = Si + S2 + S3.

Nosturin 1 kulkemaa, ennen pysähtymistään kulkemaa matkaa on 15 esitetty graafisesti kuviossa 4.

Edellä kiihtyvyydestä puhuttaessa tulee kiihtyvyys ymmärtää sekä positiivisen että negatiivisen etumerkin sisältävänä, toisin sanoen sekä sananmukaisena kiihtyvyytenä ja sille vastakkaissuuntaisena jarrutusvaikutukse-na.

20 Vaikka edellä kuvattu menetelmä kuvaakin hyvin nosturin ennen py sähtymistään kulkemaa matkaa, on sen tulosta usein käytännössä koijattava, ;, J koska nosturin siirtomoottoreiden nopeus ei täysin seuraa ideaalista nopeus- ohjausta, laskennassa aiheutuu viiveitä, ja nosturin paikan laskennassa, jonka perusteella paikoitus yleensä tehdään, esiintyy myös viivettä. Lisäksi taakkaa • »· . 25 saatetaan nostaa tai laskea hidastuksen aikana. Näitä tekijöitä on käytännön ·.1. sovelluksissa kompensoitava erilaisin nosturin nopeudesta, taakan nopeudesta ja heilahdusajasta laskettavin korjauksin.

φ I « « 1 ·

Claims (2)

114980