NO831156L - Hastighetsstyresystem for en fjernstyrbar transportinnretning - Google Patents

Description

Hastighetsstyresystem for en fjernstyrbar transportinnretning

Oppfinnelsen angår et hastighetsstyresystem for en fjernstyrbar transportinnretning, særlig en leddet skipskran, av en utførelse som angitt i hovedkravets innledning.

Fra US-PS 3.589.134 er der kjent en reguleringsinnretning som styrer bevegelsen av et verktøy anbragt på enden av en leddet innstillingsinnretning. Leddarmene kan stilles inn ved hjelp av drivorganer utrustet med hver sin dreievinkel-reguleringsinnretning. En ønsket rettlinjet .bevegelse av verktøyet blir utregnet på grunnlag av.vinkelønskeverdier for de enkelte leddarmer. Ved beordring av vinkelønskeverdien for indre leddarm ved hjelp av en spak blir vinkel-verdiene for de andre leddarmer beregnet avhengig av disses lengde, verdiene av vinklene ved begynnelsen av hver bevegel-sesprosess samt den loddrette avstand fra første leddarms svingepunkt til verktøyet. Med den kjente innretning er det mulig å stille inn innerbommens dreievinkel svarende til spakens utsving. Imidlertid fås da for like store utsving av spaken forskjellige bevegelseshastigheter langs verk-

tøyets vei. Det er derfor meget vanskelig å styre verktøyet med en på forhånd gitt hastighet over hele den rettlinjede vei.

For å oppnå en hastighetsstyring som gjør det mulig

å påstyre et lastopptak^resp. lastnedstillingspunkt med innstillbar hastighet med hensyn til retning og størrelse har der allerede vært foreslått en styreanordning for leddede skipskraner hvor et spissledeorgan via et dreieledd er dreibart forbundet med et grunnledeorgan som kan dreies .om et stasjonært dreieledd. Til dannelse av et styresignal n^ for spissledeorganets omdreiningstallregulator og av et styresignal ng for grunnledeorganets omdreiningstallregulator tjener en komputer som, fra.en ønskeverdiinnstiller som kan stilles inn med ehspak,får tilført styresignaler som er av-hengige av måleverdien av dreievinkelen g mellom spissledeorgan og grunnledeorgany samt styresignaler , V^*Ønske- ;verdiinnstillereri har potensiometre som er forskutt 90° i rommet, til å danne styresignalene V^, V^, som er proporsjonale med størrelse og utsving i x- og y-retningen i et koordinatsystem. Utgangen fra det ene potensiometer er forbundet med ;Vi ;en komputerkomponent til løsning av uttrykket n A = si. n R p ' K, og utgangen fra det. annet, potensiometer med .komputerkomponenter til løsning av.uttrykket nB = -2nA sin2(e/2)+ V2• K. Her betyr nA grunnledeorganets omdreiningstall, ng spissledeorganets omdreiningstall., V, lasthastighetens komponent i retningen for spissledeorganet, V2lasthastighetens komponent i rett vinkel til; spissledeorganet, 3 vinkelen mellom grunn-og spissledeorgan på den måte at der sett ovenfra fås en økning av vinkelen 3 i tilfellet av en dreining av spissledeorganet med urviseren, samt K en konstant. ;Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å gi an-visning på et hastighetsstyresystem for en transportinnretning av den ovennevnte art,.hvormed der kan oppnås større enkelhet og samtidig større nøyaktighet. ;Denne oppgave:blir:ifølge oppfinnelsen løst ved de for-holdsregler som er angitt i hovedkravets karakteristikk. ;På tegningen er utførelseseksempler på oppfinnelsesgjenstanden vist,skjematisk. ;Fig. 1 er et grunnriss av en leddet skipskran.;Fig. 2 viser en hastighetsstyreinnretning for skips-kranen på fig. 1, og ;fig. 3 viser en annen utførelse av hastighetsstyre-innretningen. ;I utførelsen på fig. 1 tjener en hastighetsstyreinn-retningl til å styre lasthastigheten for en transportinnretning utformet som todelt leddet kran 2. Denne kran 2 er anbragt på et skip S og har et grunnledeorgan 4 som er lagret i et fast dreieledd 3 og kan svinges i et horisontalt plan. ;På grunnledeorganet.4 er der.via et dreieledd:5 dreibart lagret.et spissledeorgan 6 som likeledes kan. svinges i et horisontalt plan. Grunnledeorganet 4 kan i sitt faste dreieledd 3 være høydestillbart med en ikke vist løfteinnretning. ;På enden 7 av spissledeorganet 6 festes en container 8.;Enden av spissledeorganet 6 kan nå beveges med en på forhånd gitt hastighet langs en på forhånd gitt transportvei 16, ;f.eks. en rett linje. Til formålet er der. for grunnledeorganet 4 og spissledeorganet 6 anordnet ett og ett dreieverk forsynt med elektromotor 3a resp. 5a. For detektering av dreievinkelen £ mellom innerbom og ytterbom er der på dreie-verket anordnet en vinkelgiver 5b. ;Til styring av elektromotoren 3a tjener - som vist på fig. 2B - en omdreiningstall-reguleringsinnretning 10, som får et ønskeverdisignal n^ og måleverdisignal n^ for omdreiningstallet tilført. På analog, måte er der tilordnet elektromotoren 5a en omdreiningstall-reguleringsinnretning 11 som får . et ønskeverdisignal'n_, og et måleverdisignal nBmfor omdreiningstallet tilført. Utgangene fra omdreiningstall-reguleringsinnretningen 10 resp. 11 er forbundet med elektriske innstillingsanordninger 3b resp. 5c for dreieverk-drivorganene. : Ønskeverdisignalene nA og ng for omdreiningstallene blir dannet i en komputer 12 som får tilført dels et styresignal som avhenger av.dreievinkelen (3 mellom spissledeorgan og. grunnledeorgan, og dels styresignaler -VI, -V2, som med en spak 13.a Jean stilles inn på enønskeverdiinnstiller 13. Sett ovenfra gir en dreining av spissledeorganet 6 med urviseren en minskning av vinkelen £5. Ønskeverdiinnstilleren 13 er sammen med spaken 13a anordnet i en kabin 9 anbragt på spissledeorganet 6. ;Spissledeorganet er forsynt med to potensiometre 13b, 13c.som er anordnet 90° forskjøvet i forhold til hverandre i rommet og mates via en begrensningsregulator"15. Til be-grensningsinngangen: er koblet spenningen på et potensiometer 14a hvis uttak er forbundet med en pedal 14. Begrensningsregulatoren 15 er via en minimums-utvalgskobling 17 tilkoblet de to utganger fra komputeren 12. ;Uttakene på potensiometeret 13b, ..13c kan innstilles med spaken 13a og er ført til hver sin inngang til komputeren 12. ;Vingelgiveren 5b til å avføle verdien av dreievinkelen 3 mellom spissledeorgan 6 og grunnledeorgan 4 er på gunstig måte utformet, som dreiemelder som har en inngangsvikling 18 matet av en vekselstrømkilde 21 med 400 Hz og to utgangs-viklinger 19, 20 som er forskjøvet 90° i forhold til hverandre, og som i komputeren etterfølges av hver sin demodulator 22, 23. I de 90° forskutte viklinger 19, 20 blir der indu-sert 90° forskjøvne spenninger. Over de to demodulatorer får man dermed -en av vinkelen 3 avhengig sinusspenning og en cosinusspenning. Den utgang fra demodulatoren 22 hvor signalet sin .6 opptrer, er forbundet med inngangen til et divisjonsledd 25 hvis annen inngang mates av den med en konstant K multipliserte signalverdi -V, over en innstillbar ;1 ;motstand 24.. Konstanten K = -^-^ i som avhenger av grunnledeorganets lengde L, blir der tatt hensyn til ved tilsvarende innstilling av potensiometeret 24. Ved utgangen fra divisjonsleddet 25 opptrer et signal som tilsvarer grunnledeorganets omdreiningstall n^ og oppfyller betingelsen ; ; hvor a betegner vinkelen mellom grunnledeorganet og en re-feranselinje. ;For dannelse av et styresignal svarende til omdreiningstallet n_, for spissledeorganet 6, er den utgang fra demodulatoren 23 hvor signalet cos 3 opptrer, -forbundet med en summeringsforsterker 26, på hvis utgang der står en signalverdi 1-cos 3. Denne signalverdi blir.ført til inngangen til et multiplikasjonsledd 27 hvis annen inngang mates med signalverdien n^. Det signal nA (1-cos 3).som dannes på denne måte, blir tilført den ene.inngang til summeringsforsterkeren 28. ;Den annen inngang mates med signalet -(V2*K), som dannes ut fra styresignalet -V2 fra. potensiometeret 13c ved.at dette føres over.den innstillbare motstand ,28a og multipliseres med konstanten K = -s^r . Ved utgangen fra summeringsforsterkeren 28 opptrer da et styresignal som oppfyller betingelsen

Her er K = , og L er spissledeorganets lengde, som

i det foreliggende tilfelle er lik grunnledeorganets.

Ved hjelp av dreiemelderen 5b blir.der uten anvendelse av potensiometre som er. utsatt for slitasje, oppnådd en enkel dannelse av de ønskede vinkelfunksjoner sin 3, cos 3

i forbindelse med større nøyaktighet enn ved anvendelse av funksjonsgivere.

For at der skal oppnås en foreskreven bevegelsesretning som følger retningen av lasthastigheten VL(fig. 1), må styresignalene nA og nB alltid oppfylle betingelsene (1) og (2). Da de igangkjøringsgivere 29, 30 som foreligger ved like-strømdrift av grunn- og spiss-ledeorganets dreieverk med likestrøm, har like store igangkjøringshastigheter, ville de leverte signaler n^, ng for slutthastighetene bli oppnådd på forskjellige tidspunkter. Derved ville der bli foreskrevet en ikke ønsket bevegelsesretning, da forholdet mellom de to omdreiningstall nA, ng ikke ville tilsvare den utregnede foreskrevne verdi før slutthastighetene nås. Dette blir unngått ved at der er tilordnet igangkjøringsgiverne 29, 30 en innretning 31 som endrer igangkjøringshastighetene for de to igangkjøringsgivere slik at de av komputeren 12 for-håndsleverte styresignaler nA, nfi for de endelige omdreiningstall blir nådd på samme tidspunkt.. Til formålet blir signalspenningene foran og bak igangkjøringsgiveren 29 resp. 30 tilført, en og en referanseforsterker 32 resp. 33,

og utgangsspenningen likerettet i absoluttverdi-dannere 34, 35. Deretter blir der i komputerkomponenter.36, 37 dannet kvotientene

Over en og en grenseverdimelder 38 resp. 3 9 fastslås den større absolutte verdi An^og Anfi. I stasjonær tilstand

ligger igangkjøringsgiverne 29, 30 via hvert sitt relé 40,

41 til en fast spenning som foreskriver en maksimal, igang-kjøringshastighet. Ved forskjellige signalverdier.ved utgangene fra absoluttverdidannerne 34, 35 kobler grenseverdi-melderen igangkjøringsgiveren med den lavere igangkjørings-hastighet til utgangen.fra.komputerkomponenten med den lavere signalverdi.

Hvis drivorganene i tilfellet av en forstyrrelse skal stoppes straks, blir igangkjøringsgiverne sperret.av et nullpotensial påtrykt ved slutning av bryteren N.

For å kjøre drivorganene langsomt mot null er der inn-lagt et styreinngrep via forsterkerne. , R2-

Kranføreren har i kabinen 9 under spissledeorganet 6

to muligheter for å styre bevegelsen av grunnledeorganet

4 og spissledeorganet 6.

Ved manuell drift (også nødsdrift) blir omdreiningstall-ønskeverdien nA til nfi via en ønskeverdiinnstiller 4 2 med spak 42a og krysskulisse tilført hver omdreiningstallregulator separat, nemlig direkte av to påbyggede potensiometre 42b, 42c.

I automatisk drift blir der med pedalen 14 foreskrevet en variabel eller konstant horisontalhastighet av lasten. Foreskreven retning blir oppnådd med den i en.krysskulisse anordnede spak 13a via de to påstyrte potensiometre 13b, 13c. Disse potensiometre 13b, 13c foreskriver de koordinat-hastigheter V1og V2 hvis resulterende VL forblir konstant ved maksimalt.utsving. Da kranførerens stilling i forhold til kjøreretningen endrer seg med bevegelsen av spissledeorganet 6,må spaken 13a under fart etterstilles tilsvarende.

For å oppnå .den foreskrevne retning og hastighet beregnes i komputeren .12. omdreiningstall. nA . ,- rx^ Bfor .dreie-verkene A og B i henhold til uttrykkene 1 og 2, og leveres automatisk som.ønskeverdier.til omdreiningstallregulerings-innretningene 10,11.

For det foreliggende tilfelle at divisjonsleddet 25'

for nA bare kan dividere med negative verdier, er, det nød-vendig å danne den negative verdi av sin 8 (ved 8=0- 180°) og ompolarisere den ved utgangen fra divisjonsleddet 25. Til

formålet tjener reléer 45, 46 som via en grenseverdimelder 4 7' ved = 180° kobles til spenningen, på reversjonsfor-sterkerne 49, 50. For ikke å dividere med 0 ved 180° blir der via en MIN-utvalgskohling 48 foreskrevet en negativ minimumsspenning i dette.område.

Den horisontale hastighetsgivning for lasten skjer

ved innmatning fra begrensningsregulatoren 15 til potensiometrene 13b, 13c for retningsbestemmelsen. Et potensiometer 14b foreskriver minimumshastigheten når uttaket på det pedalpåvirkede potensiometer 14a står på null. Ved manøvrering av pedalen 14 er det mulig å øke hastigheten til den maksimale .

I grenseområder (f.eks. 3 ca. 180 o) kan et av omdreiningstallene n^, ng anta høyere beregnede verdier enn det maksimale omdreiningstall. For i disse tilfeller allikevel å beholde et korrekt omdreiningstallforhold blir en over-styring forhindret med begrensningsregulatoren 15. Denne setter spenningen V^, V2ved utgangen fra potensiometerene 13b, 13c tilbake såpass at det utregnede høyere omdreinings-

tall n, eller n_, aldri overskrider den maksimale omdreinings-A B ^

tallverdi.

Ved en annen utforming av oppfinnelsesgjenstanden er igangkjøringsgiverne 29, 30 anordnet i ledningsveien mellom potensiometrene 13b, 13c hos ønskeverdiinnstilleren 13 og inngangene 64, 65 til komputeren 12 (fig. 3). På denne måte er det mulig å oppnå en konstant akselerasjon resp. retardasjon av lasten. Igangkjøringsgiverne foreskriver lasthastighetskomponenten V^i spissledeorganets retning og lasthastighetskomponenten V2 på tvers av spissledeorganet på den måte at resultanten VTav hastighetskomponentene under igangkjøringen alltid har den retning som foreskrives med spaken 13a. Der er i dette tilfelle tilordnet igangkjørings-giverne 29, 30 en komputer 51 som gir variasjonen i last-hastighetskomponentene som funksjon av tiden i henhold til følgende uttrykk:

Her betyr:

^vinkelen mellom lasthastighetskomponenten V, i spissledeorganets retning og resultanten VTav de to lasthastighets-komponenter og V2i henhold til fig. 1 og CLden konstant foreskrevne akselerasjon resp. retardasjon (CLnegativ) på den rettlinjede.lastvei, hvor Utgangssignalene fra igangkjøringsgiverne V, og V- til-føres komputeren 51, og i et divis jonsledd 52 dannes kvotienten V-^/V^. I kompute^rkomponenten 53 utregnes vinkelen f ut fra uttrykket arctg rj^- . I ytterligere komputerkomponenter 54 , 55, 1j>

56 utregnes sinus, cosinus og tidsderivatet av ' .

I multiplikasjonsleddene 57, 58, 59, 60 dannes produktene CLsin CL • cos f, g-^f resp. -r£ • Utgangene fra multiplikasjonsleddene 57 og 59 er ført til inngangene til en summeringsforsterker 61 hvor differansen mellom de to inngangs-signaler blir dannet, og ved hvis utgang der opptrer et signal dVl som styrer igangkjøringsgiveren 29. Signalverdiene fra multiplikasjonsleddene 58, 60 tilføres en summeringsfor-

dv0

sterker 62 fra hvis utgang signalet —é. blir avgitt til

dt

igangkjøringsgiveren 30. Dermed blir det oppnådd at lasthastigheten V Li varierer lineært, med tiden t i samsvar med uttrykket

fra en begynnelseshastighet Vq.

Ved den utførelse som er vist på fig. 3, ligger ønske-verdiinnstillerens potensiometre 13b, 13c til en konstant spenning fra et batteri 73. Det pedalpåvirkede uttak 14 på potensiometeret 14a som er tilkoblet spenningen fra batteriet 74, er via en minimumsutvalgskobling 68 forbundet med den respektive ene inngang til et multiplikasjonsledd 66, 67 hvis annen inngang mates med signalene V resp. V2«Derved blir de signaler V^, V2som tilføres inngangene .64 , 65 til komputeren 12, i multiplikasjonsleddene 66, 67 multiplisert med en faktor £ 1 for å redusere ønskeverdien dels svarende til den horisontale hastighetsbestemmelse .med pedalen 14 og dels når et grenseomdreiningstall nås, resp., et avvik mellom ønske- og måleomdreiningstall er større, enn tillatelig. Til formålet får minimums-utvalgskoblingen 68 et signal tilført fra en omdreiningstallsammenligner 69, 70 som til enhver tid fastslår om ønske-måleverdidifferansen er større enn tillatelig. Videre er der anordnet sammenlignere 71, 72 som fastslår om omdreiningstall-måleverdiene n, , n„ ligger

3 Am Bm

under tillatelige grenseverdier. Omdreiningstall-måleverdien nBmdannes i en vinkelgiver 63a med etterkoblet differensi-eringsledd 63b.

Claims (4)

1. Hastighetsstyreinnretning for en fjernstyrbar transportinnretning, særlig en leddet skipskran, hvor et spissledeorgan via.et dreieledd er.forbundet med et grunnledeorgan som kan svinges om et faststående dreieledd, der for grunnledeorgan og spissledeorgan er anordnet særskilte drivorganer med.hver sin omdreiningsregulering, og der til å foreskrive et styresignal (n ) for spiss-ledeorganets omdreiningstallregulator og et styresignal (nn ) for grunnledeorganets omdreiningstallregulator.er anordnet en komputer.som får tilført.styresignaler som avhenger av dreievinkel-måleverdien (8) mellom spissledeorgan og grunnledeorgan, såvel som styresignaler (V^ , V^ ) fra en ønskeverdi-bestemmer som.kan innstilles med en spak og som har i rommet forskutte potensiometre for dannelse av styresignalene (V^ , V^),. som er proporsjonale med størrelse og utsving i x- og y-retningen i et koordinatsystem, samtidig som de to potensiometre med sikte på hastighetsstyring ligger til spenning via et potensiometer som kan innstilles med en pedal, karakterisert ved at det ene potensiometers v(13b) utgang er forbundet med komputerkomponenter (22, 24, 25; 45-50) til løsning av relasjonen

og det annet potensiometers (13c) utgang er forbundet med komputerkomponenter (23-29) til løsning av relasjonen

hvor n betegner grunnledeorganets vinkelhastighet, nfi spissledeorganets vinkelhastighet, V, lastens hastighets-komponent i spissledeorganets retning, V2 lastens hastighets-komponent i rett vinkel til. spissledeorganet, g vinkelen mellom grunn- og spissledeorgan og K en konstant.

2. Hastighetsstyreinnretning som angitt i krav 1, karakterisert ved at der til dannelse av de styresignaler som avhenger av vinkelen (3)'mellom spissledeorgan og grunnledeorgan, tjener en dreiemelder (5b) med en med vekselstrøm matet, inngangsvikling (18) og to ut-gangsviklinger (19, 20) som er innbyrdes forskutt 90° og etterfølges av hver sin demodulator (22, 23).

3. Hastighetsstyreinnretning som angitt i krav 1 med igangkjø ringsgivere innkoblet foran omdreiningstall-regulatorene, karakterisert ved at der er tilordnet igangkjøringsgiverne (29, 30) en innretning (31) som endrer de to igangkjøringsgiveres igangkjørings-hastigheter.slik at de av komputeren (12) foreskrevne signalverdier (nA, nB) for omdreiningstallene blir oppnådd på samme tidspunkt.

4. Hastighetsstyreinnretning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at der i ledningsfor-bindelsen mellom de to 90° forskutte potensiometre (13b, 13c) og de tilsvarende innganger (64, 65) til komputeren (12) er anordnet en og en igangkjøringsgiver (29 resp. 30) og der er tilordnet igangkjøringsgiverne (29, 30) en komputer (51) på den måte at der oppnås en konstant akselerasjon resp. retardasjon av lasten, og resultanten ~(V. -T Li) av de ved igangkjørings-. givernes (29, 30) utganger utleverte signaler for hastighetskomponentene (V-^ , V2 ) under igangkjøringen alltid har den av:spaken .(13a) foreskrevne retning.