NO150192B - Reguleringsanordning for drivverk for en krans dreie- eller loeftebevegelser - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en reguleringsanordning for et driv-

verk til dreining eller løfting av en kran, særlig på skip,

i samsvar med hovedkravets innledning.

Slike reguleringsanordninger er tidligere kjent, spesielt

fra fransk patentskrift 2065598. Dette patentskrift formidler den lære for fastleggelse av vinkel-ønskeverdier for de enkelte leddarmer å anvende en løsningsmetode for simultane ligninger som bare tillater tilnærmelsesløsninger for ønskevinkeldannel-

sen. Den måleverdi av skulderleddets vinkel som oppstår ved en svingning av overarmen, tjener i en signalprosessor til å

skaffe vinkel-ønskeverdiene mellom overarm og underarm og mellom underarm og håndledd. Ved at der i stillverksdrift levnes et avvik mellom ønskestilling og målestilling, er den kjente ønske-verdidannelse beheftet med en feil, så det blir tvilsomt om der kan oppnås noen eksakt påstyring av målet.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å skaffe

en reguleringsanordning for en kran, hvormed der sikres nøyaktig påstyring av et mål langs en på forhånd gitt bane og f.eks.

nøyaktig nedstilling av containere som skal stables. Denne opp-

gave blir løst ved de trekk som er angitt i hovedkravets karak-teristikk .

Da ønskeverdiene for vinkelen mellom inner- og ytterbom

og for dreieskivens vinkel ved den foreliggende oppfinnelse blir dannet direkte ut fra den med styrespaken bestemte ønske-

verdi via funksjonsgeneratoren, inngår transmisjonsfeil i dreie-

verket for innerleddet ikke i beregningen av følgevinkelen.

Videre blir ønskeverdiene for følgevinklene og ved oppfinnelsen

dannet uten den forsinkelse som skulderdreieverket betinger ved den kjente utførelse. Det blir dermed mulig å oppnå en ek-

sakt rettlinjet vei med nøyaktig påstyring av målet uten særlig mekanisk og reguleringsteknisk påkostning.

Fig. 1 er et skjematisk sideriss av en skipskran med dreie-

ledd for svingning i horisontalplanet.

Fig. 2 er et grunnriss til fig. 1.

Fig. 3 viser skjematisk en reguleringsanordning for vinkel-

innstillingen av dreieleddene hos kranen på fig. 1 og 2 .

Fig. 4 er et prinsipp-koblingsskjerna for en funksjonsgenerator som forekommer på fig. 2, og

fig. 5 er et diagram over inner- og ytterbommens dreie-vinkler som funksjon av transportveien s.

På fig. 1 ses en søyle 2 som sitter på et fundament 1 og bærer en fast, loddrett dreietapp 3 hos et dreieledd til dreibar lagring av den nedre ende av innerbommen 4. Til dreining av innerbommen 4 tjener et drivverk bestående av en motor 5 og en utveksling med drev 6 og tannkrans 7. En vinkelgiver 8 tjener til å detektere den dreievinkel y som innerbommen 4 inntar i forhold til en referanselinje 9 (fig. 2). Ved den annen ende av innerbommen 4 er der anordnet et ytterligere dreieledd 10 for en ytterbom 11 med en ytterligere vinkelgiver 12 som detekterer vinkelen e mellom innerbommen 4 og ytterbommen 11. Til å dreie ytterbommen 11 i forhold til innerbommen 4 tjener et ytterligere drivverk bestående av en motor 13 med en utveksling med drev 14 og tannkrans 15. I ytterbommen 11 sitter en motordreven vinsj 16 hvis line 17 via en trinse 18 ved den frie ende av ytterbommen 11 bærer et laste-

redskap 19 til å oppta en last 20.

De to dreiedrivverk 5, 6, 7 og 13, 14, 15 er, som fig. 3 viser, utrustet med en dreievinkel-reguleringsinnretning 22 som til å foreskrive dreievinkelen y mellom innerbom 4 og referanselinje 9

har en ønskeverdigiver 24 som er forsynt med en styrespak 23, og hvis utgangssignal y^ til innstilling av innerbommens dreievinkel Y tilføres en regulator 25 for innerbommens dreiedrivverk 5, 6, 7. Denne regulator 25 har en ønskeverdi-måleverdi-sammenligner 26,

en reguleringsforsterker 27 og en styreenhet 28 for et elektronisk innstillingsledd 29 anordnet i ankerkretsen for motoren 5. Den med motoren 5 forbundne vinkelgiver 8 leverer et signal som tilføres ønskeverdi-måleverdi-sammenligneren 26 som måleverdi Ym.

Videre blir utgangssignalet y^ fra ønskeverdigiveren 24

til innstilling av ytterbommens vinkel c i forhold til innerbommen tilført en funksjonsgenerator 30 til å danne en vinkel-ønskeverdi c0 som avhenger av dreievinkelen y og forløpet av transportveien s, og som for å foreskrive vinkelen e mellom innerbom 4 og ytterbom 11 tilføres en regulator 31 for ytterbommens dreiedrivverk 13, 14,

15. Regulatoren 31 har likeledes en ønskeverdi-måleverdi-sammenligner 32, en reguleringsforsterker 33 og en styreenhet 34 for et elektronisk innstillingsledd 35 anordnet i ankerkretsen for motoren 13. En

ytterligere vinkelgiver 12 som er forbundet med motoren 13, leverer den måleverdi em som tilføres ønskeverdi-måleverdi-sammenligneren 32. Med ønskeverdigiveren 24 leverer kranføreren innerbommens dreievinkel som ønskeverdi. Avhengig av denne dreievinkel y blir der i funksjonsgeneratoren 30 for dreiedrivverket for ytterbommen 11 dannet en ønskevinkel e^ av slik størrelse at lasteredskapet 19 med lasten 20 beveges langs en gitt transportvei. Til dette formål er funksjonsgeneratoren 30 utført slik at dens utgangssignal avhenger av inngangssignalet yø_ i samsvar med den matematiske sammenheng

yQ utgjør en parameter for transportveien fra den indre dreieakse for innerbommen 4.

For en rettlinjet transportvei gjelder:

Her betegner R lengden av innerbommen 4, som i det foreliggende tilfelle har samme lengde som ytterbommen 11. For en gitt kran er størrelsen R konstant. Verdien yQ kan for hver ønsket transportvei innføres i funksjonsgeneratoren 30 via en innføringsanordning med en innstillingsspak 36 ved begynnelsen av lasteoperasjonen. Denne verdi yQ betegner her den loddrette avstand mellom transportveien s og den indre dreieakse for innerbommen 4.

Som fig. 4 viser, inneholder funksjonsgeneratoren 30 for beregning av ønskeverdien e a i samsvar med det angitte uttrykk (2), flere kalkulatorkomponenter. Den ønskeverdi y^ som foreligger ved funksjonsgeneratorens inngang, blir tilført en kosinus-danner 37, og dens utgangssignal cos y^ blir i et subtraksjonsledd 38 subtrahert fra den signalverdi yQ som dannes i kalkulatorkomponenten

~ R

39. I enkleste tilfelle er kalkulatorkomponenten 39 et potensiometer 40 forsynt med uttak 41 og tilkoblet et batteri 42. Uttaket er forbundet med innstillingsspaken 36. Utgangssignalet yQ _ cqs

"~R

fra subtraksjonsleddet 38 kvadreres i et multiplikasjonsledd 43.

I en konstant-verdidanner 44, som i enkleste tilfelle likeledes dannes av et potensiometer 45 forsynt med uttak 46 og tilkoblet et batteri 47, dannes verdien 1, samtidig som det maksimale utgangssignal fra kosinusdanneren 37 blir identisk innstilt med utgangsverdien fra konstantverdidanneren 44. I subtraksjonsleddet 48 blir den konstante verdi 1 fra konstantverdidanneren 44 trukket fra utgangsverdien fra multiplikasjonsleddet 43. Utgangssignalet fra subtraksjonsleddet 48 tilføres en rottutrekker 49 hvis utgangssignal i et multiplikasjonsledd 41 blir multiplisert med utgangssignalet fra en sinusdanner 50 for verdien y ø Den således dannede verdi blir tilført en inngang til et subtraksjonsledd 42. Dettes annen inngang er forbundet med utgangen fra et ytterligere multiplikasjonsledd 43 hvis innganger er tilsluttet henholdsvis utgangen fra kosinusdanneren 37 og utgangen fra subtraksjonsleddet 38. Utgangen fra subtraksjonsleddet 52 leverer signalet cos e som inverteres i en komponent 54, dvs. der dannes are cos til cos z. og dermed verdien e ^.

For en rettlinjet transportvei og givne verdier yQ og R

fås sammenhørende forløp av verdiene Yø og £ som vist på

fig. 5.

Ved begynnelsen av en transportoperasjon innstiller kran-føreren ved forskyvning av spaken 23 (fig. 3) kranen slik at ytterbommens frie ende som skal beveges langs den transportvei som skal overholdes, blir liggende i skjæringspunktet med referanse-linjen 9 (strekpunktert inntegnet stilling på fig. 2). Alt etter størrelsen av den startvinkel yq som derved fås, er da transportveiens loddrette avstand -y 1 o fra aksen for innerbommens faste dreieledd 3 fastlagt. Denne verdi yQ kan innføres i funksjonsgeneratoren 30 enten manuelt med innstillingsspaken 36 (fig. 4) eller automatisk via en elektrisk etterløpskobling i avhengighet av startvinkelen YQ i henhold til uttrykket

Til dette behøver bare den signalverdi som foreligger ved utgangen fra vinkelgiveren 8 i startposisjonen, å tas til hjelp via en kalkulasjonskobling og en etterløpskobling med servomotor til innstilling av potensiometerets uttak 41. Alt etter innstillingen av uttaket 41 på potensiometeret 40 forblir den på potensiometeret innstilte verdi opprettholdt for gjentatte transportoperasjoner.

Ved manøvrering av styrespaken 23 (fig. 3) kjører kranføreren nu lasten fra opptakspunktet til nedstillingspunktet langs en rett linje.

Er der for lasteredskapet 19 anordnet en dreieskive 55 med

dreiedrivverk 56, 57, 58 ved enden av ytterbommen 11 (fig. 2),

er det gunstig å styre vinkelen k for den med dreieledd 21 forsynte dreieskive 55 i forhold til linjen s i avhengighet av dreievinkelen Y og av vinkelen e mellom innerbom og ytterbom i samsvar med uttrykket

på en slik måte at lasten 20 blir forskjøvet langs transportveien s parallelt med sin akse. Derved kan en stableoperasjon gjennomføres

på tids- og personalbesparende måte. Dette er særlig gunstig ved automatisk transportdrift, spesielt ved lasting gjennom en skipsluke, da f.eks. containere bibeholder sin stilling parallelt med skipets lengdeakse i enhver posisjon av transportveien.

Dreiedrivverket for dreieskiven 55, bestående av motor 56, utveksling 57 og vinkelgiver 58 (fig. 1 og 3) er utrustet med en regulator 59 inneholdende en ønskeverdi-måleverdi-sammenligner 60,

en reguleringsforsterker 61 og en styreenhet 62 som pådrar et elektronisk innstillingsledd 63 for ankerstrømmen i drivverkets motor 56.

Ønskeverdien k blir dannet i et addisjonsledd 64 og et subtraksjonsledd 65. I samsvar med uttrykket (4) blir addisjons-leddet 64 matet med ønskeverdiene y^ og e og subtraksions-leddet 65 fra et potensiometer 66 hvori den konstante signalverdi blir dannet.

Det er hensiktsmessig å underlagre dreievinkelreguleringen

en hastighetsregulering slik at der overholdes en ønsket transporthastighet, særlig en hastighet som i det minste er tilnærmelsesvis konstant utenfor start- og bremseområdet.

Til dette formål er der, som vist på fig. 6, mellom ønskeverdi-måleverdi-sammenligneren 26 og reguleringsforsterkeren 27 i regulatoren 25 for dreiedrivverket 5, 6, 7 for innerbommen 4

anordnet en forsterker 110 med etterfølgende differensieringsledd 111, såvel som en ytterligere ønskeverdi-måleverdi-sammenligner 112. I differensieringsleddet 111 blir vinkel-ønskeverdien y differensiert og som vinkelhastighets-ønskeverdi dy 0 /dt sammenlignet med den i differensieringsinnretningen 113 dannede vinkelhastighets-måleverdi dy m /dt i ønskeverdi-måleverdi-sammenligneren 112. Differanseverdien tilføres reguleringsforsterkeren 27.

Videre blir der i ønskeverdi-måleverdi-sammenligneren 32

og reguleringsforsterkeren 33 i regulatoren 31 for dreiedrivverket 13, 14, 15 for ytterbommen 11 anordnet en forsterker 114 med etter-følgende differensieringsledd 115, såvel som en ytterligere ønskeverdi-måleverdi-sammenligner 116. Vinkel-ønskeverdien e 0 differensieres i differensieringsleddet 115 og blir som vinkelhastighets-ønskeverdi de ø/dt sammenlignet med den i differensieringsinnretningen 117 dannede vinkelhastighets-måleverdi dy m/dt i ønskeverdi-måleverdi-sammenligneren 116.

Differanseverdien tilføres reguleringsforsterkeren 33.

Med den i det minste tilnærmet konstante transporthastighet

som oppnås i den forbindelse, er det mulig ved en fritt velgbart transportvei å oppnå en optimal omlastningsytelse.

Claims (3)

1. Reguleringsanordning for drivverk til dreining eller løfting av en kran, særlig på skip, hvor der ved enden av en innerbom (4) som kan svinges om et dreieledd (3), er anordnet en ytterbom (11) som kan svinges om et dreieledd (10) og er forsynt med et lasteredskap (19), samtidig som drivver-kene (5,13) for innerbom (4) og ytterbom (11) er utstyrt med hver sin dreievinkel-reguleringsinnretning (25,31) som til å foreskrive innerbommens (4) dreievinkel ( y) i forhold til en referanselinje (9) og til å foreskrive ytterbommens (11) dreievinkel (6) i forhold til innerbommen (4) har en ønske-verdigiver (24) som er forsynt med en styrespak (23), og hvis utgangssignaler tilføres regulatoren (25) for dreiedrivverket (5) for innstilling av innerbommens (4) dreievinkel (T) i forhold til en referanselinje (9), mens der som ønskeverdi-former for ytterbommens (11) dreievinkel (£ ø) i forhold til innerbommen (4) tjener en funksjonsgenerator (30), karakterisert ved at ønskeverdigiverens (24) utgangssignal (r0) tilføres funksjonsgeneratoren (30), og at funksjonsgeneratoren (30) er utrustet med en regnekomponent (39) som er forsynt med en innstillingsspak (36) eller en elektrisk etterløpskobling, og som tjener til innstilling av defi-nerte parameterverdier definert ved transportveiens (s) avstand fra innerbommens (4) indre dreieledd (3) og ved lengden av inner- og ytterbom.

2. Reguleringsanordning som angitt i krav 1, for en kran hvor der ved enden av ytterbommen er lagret en dreieskive med dreiedrivverk, karakterisert ved at dreieskivens (55) dreiedrivverk (56,57,58) styres slik som funksjon av innerbommens dreievinkel (v) og vinkelen (6) mellom innerbom og ytterbom, at lasten (20) blir forskjøvet parallelt med sin egen akse langs transportveien.

3. Reguleringsanordning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at der er underlagret dreievinkelreguleringen en hastighetsregulering hvor der for innerbommens (4) dreiedrivverk (5,6,7) og for ytterbommens (11) dreiedrivverk (13,14,15) mellom ønske-måle-verdisammenlig-neren (26 resp. 32) og reguleringsforsterkeren (27 resp. 33) er anordnet en forsterker (110-114) med etterfølgende differensieringsledd (111 resp. 115) samt en ytterligere ønske-må-le-verdisammenligner (112 resp. 113), og at vinkelmåleverdien (T resp. £m) via en differensieringsinnretning (113 resp. 117) tilføres denne ønske-måle-verdisammenligner (112 resp. 116) .