FI125656B - Förfarande för att styra en lyftkran - Google Patents

Description

Förfarande för att styra en lyftkran

Tekniskt område

Den föreliggande uppfinningen gäller ett förfarande enligt ingressen av patentkrav 1. Enligt ett dylikt förfarande strävar man till att minimera pendlingen hos en last som tranporteras av en lyftkran.

Uppfinningen gäller även en anordning enligt ingressen av patentkrav 7, med vilken denna minimering av lastens pendling kan erhållas.

Det är vanligt att använda lyftkranar av olika storlek och effekt i industri- och verkstadslokaler för att förflytta särskilt tunga föremål mellan produktions- eller arbetspunker. En traverskran, eller travers, är en typ av lyftkran som uppvisar en bärande konstruktion beståenda av en huvudbom som fördelaktigt vilar på fasta parallella stödbalkar längs vilka huvudbommen kan förskjutas. Dessa balkar är vanligtvis placerade i varsin ände av huvudbommen, men det finns även traverskranar där balkarna ligger ovanom varandra, varvid huvudbommen skjuter ut mellan balkarna. En lyftkran uppvisar en löpvagn som kan förflyttas längs dess huvudbom. Ett exempel på en dylik löpvagn är en tel-fer, som kan förflyttas på räls eller direkt på underflänsarna av en traverskrans huvudbom. Löpvagnen omfattar bland annat en körmotor för att driva den längs huvudbommen samt ett maskindrivet line-, vajer- eller kedjeförsett lyftblock.

Ofta bestäms arbetets effektivitet av hur snabbt en förflyttning av ett lass kan företas med en lyftkran. På grund av trögheten i de föremål som skall förflyttas med lyftkranen kommer lasset i allmänhet i en mer eller mindre stark pendelrörelse. Är lasset inte alltför tungt kan pendlingarna dämpas för hand, men ofta krävs ändå en särskild manövrering av löpvagnens och huvudbommens rörelser för att upprätthålla en trygg och stabil transport av lasset. Manövreringen kräver stor skicklighet och erfarenhet av kranföraren, egenskaper som inte alltid är tillgängliga i en stressfylld arbetssituation.

För att underlätta användandet av kranarna har man under årens lopp därför utvecklat olika mera eller mindre automatiska styrsystem med vilka man försökt minska den pendling som uppstår hos föremålet eller lasset när det transporteras i en riktning parallell med golvet i industri- eller verkstadslokalen. Många av dessa lösningar har dock visat sig vara såväl ineffektiva som kostsamma vid användning och i underhåll. Få av dessa kända lösningar kan heller utnyttjas för att med enkla och snabba medel kunna uppgradera äldre lyftkranar.

Man kan hitta exempel på dylika styrsystem i exempelvis patentskriften GB 1 183 126. Här kan man läsa att pendlingsdämpningen sker genom att lastens flytthastighet ändras i med två lika långa och symmetriska ac-celerationsperioder som ligger med en halv svängningsperiods fasförskjutning från varandra. På så sätt uppnår man en flyttrörelse där kranens last är i ett icke-pendlande tillstånd före ett nytt hastighetsställvärde ges. Lösningen som beskrivs gäller en elektromekanisk anordning som baserar sig på ett flertal mätningar för att klargöra till exempel lastens transporttider och förskjutning relativt kranen. Mätningarna är svåra att utför tillräckligt snabbt och tillförlitligt för att kunna reglera lastens pendling även under korta transportintervall.

I en lösning enligt publikation US 5 219 420 strävar man å andra sidan att reglera lastens pendling vid vilken slumpmässig tidpunkt som helst under lastens transport. Även i denna lösning beskrivs en anordning som baserar sig på ett flertal mätningar för att kontinuerligt klargöra till exempel lastens transporttider och förskjutning relativt kranen. Liksom i den äldre lösningen är mätningarna svåra att utför tillräckligt snabbt och tillförlitligt för att kunna reglera lastens pendling även under korta transportintervall. Likartade lösningar kan även hittas i publikationerna US 3,850,308 och WO 03/95352.

Slutligen kan en lösning enligt WO 103/041770 omnämnas som även den lär oss att förutom ett flertal mätningar för att kontinuerligt klargöra till exempel lastens transporttider och förskjutning relativt kranen använda mätningar för at klargöra lyftlyftlinans orientering. Tanken med denna lösning är att kunna minimera pendlingen hos lasten även sträva till att en transportsekvens alltid startar med en så veritkal lyftlyftlina som möjligt.

Problemställning

Med den föreliggande uppfinningen kan de problem som kända lösningar är befattade med väsentligen undviks. Uppfinningen har härvid till uppgift att tillhandahålla ett lätthanterligt förfarande och dito anordning för att styra en lyftkran med stor driftsäkerhet. Denna uppgift löses i enlighet med uppfinningen genom att förfarandet för att styra en lyftkran enligt uppfinningen ges de i patentkravet 1 angivna kännetecknen, medan anordningen för att styra en lyftkran ges de i patentkravet 7 angivna kännetecknen. De efterföljande osjälvständiga patentkraven anger lämpliga vidareutvecklingar respektive varianter på uppfinningen som ytterligare förbättrar dess funktion.

Uppfinningen baserar sig på tanken, att kunna erbjuda en till sin konstruktion och användning så enkel lösning som möjligt. Denna lösning skall gå att applicera både till nya lyftkranar som till lyftkranar som varit i användning en kortare eller längre tid.

Den föreliggande uppfinningen beskrivs i det följande genom att illustrera en lyftkran med en så kallad traverskran. Detta är dock inte tänkt att begränsa uppfinningen endast till detta användningsområde, utan förfarandet och anordningen för att styra en lyftkran kan lika väl användas i andra former av kranar såsom byggkranar - så kallade tornkranar - som olika typer av containerkranar, portalkranar, bockkranar och så vidare.

I den föreliggande uppfinningen avses vidare med "lyftlina” det verktyg med vilket löpvagnens lyftblock reglerar lastens höjdläge. Det kan röra sig om en vajer, en kedja eller något annat lämpligt hjälpmedel som är känt att utnyttjas till detta ändamål.

I den följande beskrivningen avses vidare med termerna "upp", "ned", "ovanför", "under" och så vidare riktningar i relation till en anordning för att styra en lyftkran eller dess konstruktionsdetaljer såsom de visas i bifogade figurer.

Med den i föreliggande uppfinning beskrivna anordningen och förfarandet uppnås flera betydande fördelar framom den kända tekniken. Sålunda kan en transport av last i en kran styras med enkla medel som tillräckligt väl förhindrar en besvärlig eller till och med farlig pendling hos lasten. Anordningen kan utan större besvär och till en rimlig kostnad installeras såväl i nya som i redan i bruk varande kranar. Användningen av kranen medför inte heller några nya styrkommandon, utan kranen kan fortsättas att användas på det redan inlärda sättet.

Ytterligare fördelar och detaljer hos uppfinningen framgår närmare av den nedanstående beskrivningen.

Sammanställning över ritningsfigurer I det följande beskrivs uppfinningen närmare med hänvisning till ritningen, där figur 1 visar en lyftkran rörlig längs gejder och försedd med en tvärgående löpvagn med lyftkrok, figur 2 visar i en grafisk avbildning löpvagnens och den därav hanterade lastens respektive rörelser, figur 3 illustrerar lyftkranens styrning, figur 4 visar styrningens påverkan av lyftkranens löpvagn, figur 5 visar ett flödesschema över lyftkranens styrrutin, och figur 6 visar ett flödesschema över en lyftkrans alternativa styrrutin.

Föredragen utföringsform

De ovan nämnda figurerna visar inte en anordning för att styra en lyftkran eller dess användning i skala utan har endast som uppgift att illustrera den föredragna utföringsformens konstruktiva lösningar och utföringsformens funktion. Härvid motsvarar de i figurerna visade och med hänvisningssiffror utmärkta respektive konstruktiva delarna de konstruktionslösningar som presenteras i denna nedan återgivna beskrivning och härvid samtidigt anges med en hänvisningssiffra.

En lyftkran 1 illustreras således i föreliggande beskrivning och figurer av en så kallad traverskran, vars konstruktion visas särskilt i figurerna 1 och 4. De lösningar som härefter beskrivs går dock även att tillämpa på andra typer av lyftkranar och lyftanordningar i vilka man önskar begränsa den pendling som uppstår i en last när den förflyttas med lyftkranen.

Lyftkranen 1 uppvisar härvid en huvudbom 2 med fördel är arrangerad att vara förskjutbar i relation till sin omgivning. Sålunda är traverskranen enligt bifogade figurer arrangerad på stödorgan 3, såsom balkar, vilka enligt figur 1 är arrangerade exempelvis längs parallella väggar i en industrilokal. Dylika stödorgan kan även vara arrangerade ovanom varandra på i och för sig känt sätt. I andra kända lösningar kan stödorganen omfatta en vridskiva vilken gör huvudbommen hos en tornkran vridbar relativt dess vertikaltorn. Vidare kan stödorganen omfatta exempelvis en hjulförsedd portal som kan drivas längs horisontala spår eller fritt längs ett väsentligen plant underlag.

Lyftkranen 1 uppvisar vidare åtminstone en löpvagn 4 arrangerad till huvudbommen 2 där den kan förflyttas längs huvudbommen med hjälp av åtminstone en körmotor 5 som med fördel omfattar en inverterstyrd steglöst fungerande elmotor. Denna löpvagn uppvisar i sin tur ett maskindrivet lyftblock 6 med vilken man manövrerar en lyftlina 7 och därtill arrangerad lyftkrok 8 i en väsentligen vertikal riktning. Om huvudbommen är förskjutbar relativt sin omgivning uppvisar den dessutom drivorgan 9 för att förflytta huvudbommen längs dess stödorgan 3.

För att kunna styra såväl löpvagnens 4 rörelser längs huvudbommen 2 som huvudbommens rörelser längs sina stödorgan 3 behövs ett antal mätorgan såsom åtminstone en hastighetsmätare att mäta lyftblockets 6 hastighet relativt sin omgivning. Lyftblockets hastighet kan härvid omfatta endast löpvagnens rörelse längs huvudbommen, en huvudbommens rörelser längs stödorganen eller en kombination av huvudbommens rörelser längs stödorganen och löpvagnens rörelse längs huvudbommen, varvid det sistnämnda alternativet visas i figur 1 och illustreras av pilarna B-F och L-R i figuren. Dessa mätorgan är av allmänt känt slag och är inte en del av den föreliggande lösningen varför de inte visas närmare i figurerna.

Förutom sagda hastighetsmätare uppvisar lyftkranens 1 löpvagn 6 en vinkelmätare 10 som är anordnad att bedöma lyftlinans 7 position relativt sitt vertikala viloläge visad med vertikallinjen 11, jämför figur 4. Vinkelmätaren mäter med fördel lyftlinans och vertikallinjens vinkel α i en mera eller mindre kontinuerlig process. Dessa mätdata levereras till en reglageenhet 12 som kan bearbeta sagda data och från denna bedöma lyftlinans vinkelhastighet ω relativt sitt vertikala viloläge och lyftlinans rörelseriktning. Vinkelmätaren fungerar med fördel i en tredimensionell mätrymd, men vinkelmätaren kan även omfatta en eller flera mätdon, för att avläsa avvikelser i olika geometriska riktningar.

Reglageenheten 12 samverkar med åtminstone en styrenhet 13 som är anordnad att manövrera drivorganen 9 respektive körmotorn 5 enligt information den erhåller från reglageenheten. Härvid kan samma styrenhet vara arrangerad att manövrera endera drivorganen eller körmotorn, eller både drivorganen och körmotorn.

Den av lyftkranen 1 uppvisade reglageenheten 12 med den därtill anslutna vinkelmätaren 10 gör det möjlig att på ett enkelt och tillförlitligt sätt kunna minimera den pendling som oftast uppstår i en last 14 när den skall transporteras i en riktning som avviker från det vertikala. Förfarandet som utnyttja för denna styrning fungerar på följande sätt. Jämför även figur 5.

När ett transportkommando 15 ges av en krananvändare 16 via ett styrdosa 17 medför detta att den av löpvagnen 4 uppvisade vinkelmätaren 10 först bedömer positionen av den lyftlina 7 som löper ut från löpvagnen och som via den därtill arrangerade lyftkroken 8 kan hantera laster 14 av olika slag. Vinkelmätarens mätdata 18 gällande lyftlinans verkliga läge relativt dess vertikala viloläge, jämför med vertikallinjen 11, förmedlas till reglageenheten 12 som ytterligare bedömer lyftlinans vinkelhastighet ω och rörelseriktning relativt sitt vertikala viloläge. Om reglageenheten bedömer att lyftlinan upptar det väsentligt vertikala viloläget ges en första manöversignal 19 till åtminstone en styrenhet 13 som vidarebefordrar manöversignalen för att reglera endast löpvagnens 4 rörelse längs huvudbommen 2, huvudbommens 2 rörelser längs stödorganen 3 eller en kombination av huvudbommens rörelser längs stödorganen och löpvagnens rörelse längs huvudbommen. Manöversignalen medför en väsentligen steglös accelerationscykel hos drivorganen respektive körmotorn där lyftblocket erhåller en hastighet som motsvarar halva max-hastigheten, vilket illustreras av fas I i figur 2.

Samtidigt fortgår observationer av lyftlinans 7 rörelseriktning och vinkelposition som kontinuerligt vidarebefordras till reglageenheten 12. När lyftblockets 8 halva max-hastigheten väl har uppnåtts registreras mätvärdena för detta ögonblick. Reglageenheten ger nu order om att accelerationen skall upphöra och den uppnådda hastigheten bibehållas, vilket i sin tur illustreras av fas II i figur 2. Härefter fortsätter den kontinuerliga observationen av lyftlinans rörelseriktning och vinkelposition. När lyftlinan åter upptar samma vinkelposition men uppvisar en motsatt rörelseriktning, jämfört med de ovan registrerade mätvärdena, tillåts styrenheten 13 förmedla en andra manöversignal till drivorganen respektive körmotorn. Manöversignalen medför en andra väsentligen steglös accelerationscykel till en hastighet som motsvarar lyftblockets hela max-hastighet, vilket illustreras av fas III i figur 2. När denna max-hastighet är uppnådd ger reglageenheten åter order om att accelerationen skall upphöra och den uppnådda hastigheten bibehållas till nytt transportkommando mottas, jämför fas IV i figur 2.

Beroende på rörelsens och transportkommandots 15 karaktär manövrerar styrenheten 13 endera drivorganen 9 eller körmotorn 5, eller både drivorganen och körmotorn.

Den typ av manövrering av ett lyftblock 8 som beskrivs ovan sker alltså när en last 14 vid påbörjandet av förflyttningen är stationär. Ofta uppvisar lasten dock redan en pendling när transportkommandot 15 når reglageenheten 12. Alternativt kan lasten nog vara stationär, men sålunda förskjuten att lyftlinan 7 uppvisar en vinkel relativt sitt vertikalläge. För att förekomma problem som kan uppstå i dylika situationer kan manövreringsförfarandet modifieras något. Denna modifikation kan ses i figur 6 och fungerar på följande sätt.

När transportkommandot 15 ges av en krananvändare 16 bedömer vinkelmätaren 10 först positionen av lyftlinan 7 i relation till vertikallinjen 11.

Om lyftlinan redan uppvisar en vinkel α visavi sitt vertikalläge tillåts styrenheten 13 förmedla den första transportmanöversignalen till drivorganen 9 respektive körmotorn 5 först när lasten 14 (lyftlinan) uppvisar en rörelseriktning som väsentligen sammanfaller med en rörelseriktning uppgiven i transportkommandot.

Denna första manöversignal medför liksom tidigare en väsentligen steglös accelerationscykel som manövrerar löpvagnens 4 rörelse längs huvudbommen 2, huvudbommens rörelser längs stödorganen 3 eller en kombination av huvudbommens rörelser längs stödorganen och löpvagnens rörelse längs huvudbommen, där lyftblocket 6 erhåller en hastighet som motsvarar halva dess max-hastighet (fas I). Samtidigt fortgår reglageenhetens 12 observationer av lyftlinans rörelseriktning och vinkelposition för att mäta den tid T det tar för lasten att efter förmedlad första manöversignal uppta en rörelseriktning som är motsatt rörelseriktning uppgiven i transportkommandot 15.

När lyftblocket 6 når sin halva max-hastighet registreras åter mätvärdena för lyftlinans 7 rörelseriktning ω och vinkelposition a. Reglageenheten 12 ger nu order om att accelerationen skall upphöra och den uppnådda hastigheten bibehållas (fas II). Härefter fortsätter en kontinuerlig observation av lyftlinans rörelseriktning och vinkelposition så, att när lyftlinan upptar en motsatt rörelseriktning gentemot rörelseriktning vid uppgivandet av transportkommandot 15, inväntar reglageenheten ett läge hos lyftlinan som motsvarar vinkeln när halva max-hastigheten uppnåtts minskat med tiden (T) multiplicerat med lyftlinans vinkelhastighet.

Nu kan en andra manöversignal förmedlas till drivorganen 9 respektive körmotorn 5, som medför en andra väsentligen steglös accelerationscykel till en hastighet som motsvarar lyftblockets 6 hela max-hastigheten (fas III). När denna max-hastighet är uppnådd ger reglageenheten åter order om att accelerationen skall upphöra och den uppnådda hastigheten bibehållas till nytt transportkommando mottas (fas IV).

Beskrivningen ovan samt däri anförda figurer är endast ämnade att åskådliggöra föreliggande lösning till konstruktion av en anordning för att styra en lyftkran eller dess användning. Sålunda är lösningen ej begränsad endast till den ovan eller i de bifogade patentkraven beskrivna utföringsformen, utan ett flertal variationer eller alternativa utföringsformer är möjliga inom den idé som beskrivs i de bifogade patentkraven.

Claims (5)

1. Förfarande för att styra en lyftkran (1) vilken uppvisar en huvudbom (2), åtminstone en löpvagn (4) arrangerad till huvudbommen, vilken löpvagn omfattar en körmotor (5) som driver löpvagnen längs huvudbommen, varvid löpvagnen uppvisar ett maskindrivet lyftblock (6) att manövrera en lyftlina (7) och därtill arrangerad lyftkrok (8) i en vertikal riktning, och åtminstone en hastighetsmätare mäter lyftblockets hastighet relativt sin omgivning, en vinkelmätare (10) som bedömer lyftlinans (7) position relativt sitt vertikala viloläge (11) sålunda, att vinkelmätarens mätdata förmedlas till en reglageenhet (12) som bedömer lyftlinans vinkelhastighet (ω) och rörelseriktning relativt sitt vertikala viloläge, åtminstone en styrenhet (13) manövrerar körmotorn (5) enligt information som den erhåller från reglageenheten, varvid vid mottagandet av ett givet transportkommando (15) bedömer reglageenheten (12) lyftlinans (7) rörelseriktning för, att om lyftlinan uppvisar ett läge som avviker från dess vertikalläge vid vertikallinjen (11) låta styrenheten (13) förmedla en första manöversignal till körmotorn (5) först när lasten (14) uppvisar en rörelseriktning som väsentligen sammanfaller med en rörelseriktning uppgiven i transportkommandot, vilken första manöversignal medför en väsentligen steglös accelera-tionscykel som manövrerar lyftblocket (6) till en hastighet som motsvarar halva dess max-hastighet, kännetecknat av att reglageenheten (12) mäter tiden (T) det tar för lasten (14) att efter förmedlad första manöversignal uppta en rörelseriktning som är motsatt rörelseriktning uppgiven i transportkommandot (15) sålunda, att när lyftlinan (7) åter upptar en motsatt rörelseriktning gentemot rörelseriktning vid uppgivandet av transportkommandot (15), inväntar reglageenheten ett läge hos lyftlinan (7) som motsvarar vinkeln när halva max-hastigheten uppnåtts minskat med tiden (T) multiplicerat med lyftlinans vinkelhastighet (ω), varefter en andra manöversignal förmedlas till körmotorn (5) som medför en andra väsentligen steglös accelerationscykel till en hastighet som motsvarar hela lyftblockets (6) max-hastighet.

2. Förfarande för att styra en lyftkran (1) enligt patentkrav 1, kännetecknat av att huvudbommen (2) är arrangerad att med drivorgan (9) vara rörlig relativt stödorgan (3), varvid styrenheten (13) manövrerar drivorganen (9) respektive körmotorn (5) enligt information som den erhåller från reglageenheten (12).

3. Förfarande för att styra en lyftkran (1) enligt patentkrav 2, kännetecknat av att styrenheten (13) manövrerar endera drivorganen (9) eller körmotorn (5).

4.

Förfarande för att styra en lyftkran (1) enligt patentkrav 2, kännetecknat av att styrenheten (13) manövrerar både drivorganen (9) och körmotorn (5).