NO790481L - Hastighetsregulering for drivverk for dreie- og/eller loeftebevegelsen av en kran - Google Patents

Abstract

"Hastighetsregulering for drivverk for dreie- og/eller løftebevegelsen av en kran"

Description

I DE-patentsøknad P 27 54 698.1 (jfr. norsk patentsøknad

78 4114) er der beskrevet en regulering for drivverk for dreie-og/eller løftebevegelsen av en kran, særlig for skip, hvor der ved enden av en innerbom som kan svinges om et dreieledd, er anordnet en ytterbom som kan svinges om et dreieledd og er forsynt med et lasteredskap. For å gjøre det mulig å bevege en last fra et opptaks-punkt til et nedstillingspunkt langs én fastlagt linje, fortrinnsvis en rett linje, er drivverkene for innerbommens og ytterbommens svingebevegelser ifølge den nevnte søknads hovedkrav utrustet med en dreievinkel-reguleringsinnretning som til å foreskrive innerbommens dreievinkel i forhold til en referanselinje har en ønskeverdigiver som er forsynt med en styrespak, og hvis utgangssignal dels for innstilling av innerbommens dreievinkel tilføres en regulator for innerbommens dreining og dels for innstilling av ytterbommens dreievinkel tilføres en funksjonsgenerator for dannelse av en ønskevinkelverdi som avhenger av dreievinkelen og lastveiens forløp, og som for å foreskrive vinkelen mellom innerbom og ytterbom tilføres en ytterligere regulator for drivverket til dreining av ytterbommen.

Ifølge den nevnte søknads krav 4 er der underlagret dreievinkelreguleringen en hastighetsregulering slik at der overholdes en foreskrivbar transporthastighet, særlig en transporthastighet som i det minste er tilnærmelsesvis konstant utenfor start- og bremseområdet. For innstilling av hastigheten skal der i tillegg til styrespaken for dreievinkelreguleringen anordnes en styrespak for hastigheten.

Oppfinnelsens oppgave er å utvikle reguleringen videre på

en slik måte at en last kan styres med en fastlagt hastighet uten at der behøves noen.ekstra styrespak.

Ved en regulering av den innledningsvis nevnte art blir denne oppgave løst ved at der mellom den med styrespaken forsynte ønske verdigiver og funksjonsgeneratoren er anordnet en komponent som i avhengighet av tiden danner et utgangssignal som varierer i henhold til en fastlagt funksjon, og en kalkulator til å beregne forløpet av ønskeverdien av dreievinkelen mellom innerbommen og en referanselinje, nemlig i avhengighet av lengden av inner- og ytterbommen mellom deres svingepunkter, lastveiens avstand fra innerbommens indre svingepunkt og lastens avstand fra referanselinjen ved begynnelsen av hver transportprosess samt avhengig av styrespakens stilling, som bestemmer transporthastigheten.

På.denne måte er det mulig å endre transporthastigheten i samsvar med størrelsen av styrespakens utsving. En motor med potensiometer eller et urverk er etterkobletønskeverdigiveren, eller der er tilordnet denne en forsterker på en slik måte at der oppstår en integrator.

To skjematiske utførelseseksempler på oppfinnelsen er anskueliggjort på tegningen. Fig. 1-4 gjengir gjenstanden for den omtalte eldre patent-søknad . Fig. 5 viser en koblingsanordning utført i samsvar med oppfinnelsen, til å skaffe en transporthastighet som kan foreskrives ved hjelp av styrespakens stilling, og

fig. 6 viser en annen variant.

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 i 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 lasteredskap 19 til å oppta en last 20.

De to dreiedriwerk 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 enønskeverdi-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 ét signal som tilføres ønskeverdi-måleverdi-sammenligneren 26 som måleverdi Ym.

Videre blir utgangssignaletYøfra ønskeverdigiveren 24

til innstilling av ytterbommens vinkel e i forhold til innerbommen tilført én funksjonsgenerator 30 til å danne en vinkel-ønskeverdi e ø 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 enønskeverdi-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 somønskeverdi. 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

yQutgjør 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. Vérdien yQkan for hver ønsket transportvei innføres i funksjonsgeneratoren 30 via en innføringsanordning med en innstillingsspak 36 ved begynnelsen av lasteoperasjonen. Denne verdi yQbetegner 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^i samsvar med det angitte uttrykk (2), flere kalkulatorkomponenter. Den ønskeverdiYøsom foreligger ved funksjonsgeneratorens inngang, blir tilført en kosinus-danner 37, og dens utgangssignal cos Yø 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 y

w "~~ COS i

~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 yø_.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 esom inverteres i en komponent 54, dvs. der dannes are cos til cos og dermed verdienEø.

For en rettlinjet transportvei og givne verdier yQog R

fås sammenhørende forløp av verdiene y ø°9e ø 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-lin jen 9 (strekpunktert inntegnet stilling på fig. 2). Alt etter<«>størrelsen av den startvlnkel yosom derved fås, er da transportveiens loddrette avstand yQfra aksen for innerbommens faste dreieledd 3 fastlagt. Denne verdi yQkan innføres i funksjonsgeneratoren 30 enten manuelt med innstillingsspaken 36 (fig. 4) eller automatisk

via en elektrisk etterløpskobling i avhengighet av startvinkelenYDi 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 k0_ blir dannet i et addisjonsledd 64 og et subtraksjonsledd 65. I samsvar med uttrykket (4) blir addisjonsleddet 64 matet med ønskeverdiene yø ^ °<3 ø og subtraksjonsleddet 65 fra et potensiometer 66 hvori den konstante signalverdi ^■j blir dannet.

I utførelsen på fig. 5 er der tilønskeverdigiveren 24, som

er forsynt med en styrespak 23, koblet en komponent 100 hvis utgangssignal tilføres en kalkulator 70 til å beregne et gitt forløp av dreievinkel-ønskeverdien Yø mellom innerbommen 4 og en referanselinje 9. Komponenten 100 består av en motor 98 som mates av ønskeverdigiveren 24 og forskyver et uttak på et potensiometer 99 slik at der dannes et utgangssignal som varierer som en fastlagt funksjon av tiden t. Beregningen av dreievinkel-ønskeverdienYøskjer i avhengighet av tiden t for en rettlinjet transportvei s under hensyntagen til lengdene R av inner- og ytterbom mellom dreiepunktene, avstanden yQtil transportveien s fra det indre svingepunkt for innerbommen 4 og til den loddrette avstand xCa l til lasten 20 fra referanselinjen 9 ved begynnelsen av enhver transportprosess samt avhengig av den for transporthastigheten v bestemmende stilling av styrespaken 23 i henhold til den matematiske sammenheng

på den måte at transportveien s er fastlagt ved uttrykket og x(t) betegner lastens tidsavhengige stillingskoordinat. I den forbindelse gjelder for konstant transporthastighet v langs en rett linje sammenhengen

For oppnåelse av en ønsket transporthastighet blir styre-

spaken 23 svunget ut tilsvarende. Med utgangen fra komponenten 100

er der i kalkulatoren 70 forbundét et addisjonsledd 76 som får tilført en signalverdi v.t svarende til posisjonen av styrespaken 23. Den annen inngang til addisjonsleddet 76 er tilkoblet en ytterligere kalkulator 69, hvori verdien x dannes.Differanse-signalet x(t) = x_ - v.t blir ført til en inngang til et divisjonsledd 77 hvis annen inngang mates med signalverdien yQ. Denne verdi yodannes ved hjelp av funksjonsgeneratoren 30, som har to innganger 67 og 68, hvor henholdsvis signalverdien ^o og en konstant ett

R

foreligger. På et potensiometer 71 uttas signalverdien R, som blir

sammenknyttet med signalverdien i multiplikatoren 75. For en annen

R

regneoperasjon mates et divisjonsledd 72 med signalverdiene ett og<y>O/så den resiproke verdi R fremkommer ved dets utgang. Denne R<y>o

utgangsverdi tilføres de to innganger til addisjonsleddet 73, og ved dettes utgang dannes signalet 2R. Et etterfølgende multiplikasjons-

yo

ledd kvadrerer denne verdi.

Utgangen fra divisjonsleddet 77 leverer signalverdien

a~v. t. Ved avgreningspunktet 78 blir dette signal tilført et multiplikasjonsledd 79 som leverer kvadratet av dette uttrykk ved sin utgang. Etter addisjon med den konstante verdi ett i addisjonsleddet 80 blir det således dannede signal tilført et ytterligere divisjonsledd 81 som danner kvotienten av utgangssignalene fra komponentene 74 og 80. Hvis man i addisjonsleddet 82 nok en gang adderer en konstant ett til signalet, oppstår der ved utgangen fra addisjonsleddet 82 et signal som etter å ha passert et rotuttrekker 83 gir argumentet av vinkelfunksjonen arctg. Blir dette signal tilført arctg-danneren 84, så leverer dennes utgang den tilsvarende arctg-funksjon. Parallelt med denne funksjonskjede blir utgangssignalet fra divisjonsleddet 27 ved forgreningspunktet 78 levert til en ytterligere ar<tg-danner 85, og dennes utgangssignal leverer arctg av argumentet fra divisjonsleddet 77. Utgangene fra kalkulatorkomponentene 84 og 85 er forbundet med inngangene til addisjonsleddet 86. Ved dettes utgang foreligger ønskeverdienYø, som tilføres dels funksjonsgeneratoren 30 og dels regulatoren 25.

Samtidig blir verdienYøogså ledet til den ekstra - kalkulator 69, og det alltid ved slutten av en bevegelsesoperasjon, dvs. når kranen har nådd en av endestillingene. For da står farts-innstillingsspaken 23 på null, og bryterne 87 og 88 sluttes, så de respektive sluttverdier YøE og<e>^E<t>ilføres komponenter av kalkulatoren 69.

I kalkulatoren 69 summerer addisjonsleddet 89 verdieneYøE

og EøE« Denne kalkulator 69 tjener til å beregne det matematiske uttrykk

Her betyr indeks E den respektive sluttverdi ved en bevegelses- prosess. Fra signalverdienYøE+£øE utledes samtidig i sinus-danneren 92 og cosinusdanneren 93 de tilsvarende trigonometriske funksjonsverdier.Utgangene fra komponentene 90 og 92 resp. 91 og 93 tilføres subtraksjonsledd 94 og 95 hvis utgangssignaler leveres til divisjonsleddet 96. Utgangen fra divisjonsleddet 96 leverer et signal som tilsvarer brøken ifølge ligning (8) , og som multiplisert med signalverdien yQfra kalkulatoren 70 i komponenten 97 gir utgangsverdien x CL, som lagres i minnet 105 så lenge til der ved ankomst av inner- og ytterbom i en ny sluttstilling blir innført en ny signalverdi x .

cl

For å oppnå en konstant tr æsporthastighet som bare er avhengig av posisjonen av styrespaken 23, er der ifølge fig. 6 tilordnet ønskeverdigiveren 24 en forsterker 106 på en slik måte at denne sammen med ønskeverdigiveren 24 danner en integrator som i samvirkning med koblingsorganene 101, 103 kan levere positive og negative utgangsverdier. Forsterkeren 106 er til dette formål via en krysningsbryter 101 tilkoblet en forsyningsspenning fra et batteri 102. Blir styrespaken 23 ført i den ene retning fra sin nullstilling, blir bryteren 101 via spolen 104 bragt i en slik stilling at der dannes et positivt utgangssignal ved integratoren, mens spolen 104 i tilfellet av svingning av styrespaken 23 til den motsatte side reagerer og kobler batteriet 102 slik til forsterkeren 106 at der oppstår et negativt utgangssignal. Etter avslutning av en bevegelsesoperasjon av kranen blir integratoren automatisk stilt på null. Ønskeverdigiveren 24 er anordnet i tilbakeføringen for forsterkeren 106 og danner sammen med denne en integrator slik at der i samsvar med utførelsen av styrespaken 23 kan innstilles en større steilhet av forsterkeren 106 og dermed en høyere hastighet v for transportoperasjonen.

Claims (3)

1. Regulering for drivverk for dreie- og/eller løftebevegelsen av en kran, særlig på skip, hvor der ved enden av en innerbom som kan svinges om et dreieledd, er anordnet en ytterbom som kan svinges om et dreieledd og er forsynt med et lasteredskap, samtidig som drivverkene for innerbom og ytterbom er utrustet med en dreievinkel-reguleringsinnretning som til å foreskrive innerbommens dreievinkel i forhold til en referanselinje har en ønskeverdigiver som er forsynt med en styrespak, og hvis utgangssignal dels for innstilling av innerbommens dreievinkel tilføres en regulator for innerbommens dreiedrivverk og dels for innstilling av ytterbommens vinkel i forhold til innerbommen tilføres en funksjonsgenerator til å danne en vinkel-ønskeverdi som avhenger av dreievinkelen og forløpet av transportveien, og som for å foreskrive vinkelen mellom innerbom og ytterbom tilføres en ytterligere regulator for ytterbommens dreiedrivverk, karakterisert ved at der mellom den med styrespaken (23) forsynteø nskeverdigiver (24) og funksjonsgeneratoren (30) er anordnet en komponent (100) som danner et utgangssignal som varierer som en fastlagt funksjon at tiden (t), samt en kalkulator (70) til å beregne forløpet av ønskeverdien (Yø ) av dreievinkelen mellom innerbommen (4) og en referanselinje (9), nemlig i avhengighet av lengden (R) av inner- og ytterbom mellom deres dreiepunkter, lastveiens (s) avstand (y ) fra innerbommens (4) indre dreiepunkt, lastens (20) loddrette avstand (x CL) fra referanselinjen (9) ved begynnelsen av hver transportprosess samt styrespakens (23) stilling, som bestemmer transporthastigheten (v) .

2. Regulering som angitt i krav 1, karakterisert ved at den nevnte komponent (100) er et potensiometer som kan innstilles av en drivmotor (98) eller et urverk.

3. Regulering som angitt i krav 1, karakterisert ved at komponenten (100) er en integrator, særlig en integrator oppbygget av elektroniske komponenter.