PT1611045E - Processo de controlo de espalhador de guindaste - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "PROCESSO DE CONTROLO DE ESPALHADOR DE GUINDASTE"

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO A invenção refere-se a um processo para controlar a oscilação e o balanço de um espalhador num guindaste e da carga nele fixada, em gue o guindaste compreende: um carro, engrenagens de guincho dotadas de tambores de guincho colocados no carro, cabos de elevação dispostos nos tambores de guincho, nos quais o espalhador é suspenso do carro e que são redireccionados para o carro através de roldanas dispostas no espalhador, por meio do que a oscilação e o balanço são controlados por equipamento de controlo que compreende: quatro engrenagens auxiliares dotadas de tambores de cabo que compreendem motores e equipamento de controlo de motor colocados no carro, cabos auxiliares dispostos nos tambores de cabo das engrenagens auxiliares, roldanas para os cabos auxiliares colocadas no espalhador, roldanas através das quais os cabos auxiliares que passam obliquamente dos tambores de cabo das engrenagens auxiliares são dirigidos para espaços dispostos nos tambores de guincho para os cabos auxiliares, e em cujo processo as forças dos cabos auxiliares exercidas no espalhador são controladas deslocando os cabos auxiliares que usam as engrenagens auxiliares por meio de instruções de torque obtidas na base das forças de cabo dos cabos auxiliares e dos dados de velocidade de rotação das engrenagens auxiliares usando um controlo lógico que permite fornecer e manter as forças de cabo pretendidas, controla a rotação e a resistência do balanço dos motores nas engrenagens auxiliares. 2 A disposição acima mencionada é conhecida através do documento WO-22/22488. Esta disposição permite que os ângulos dos cabos auxiliares em relação aos tambores de guincho permaneçam substancialmente os mesmos independentemente da altura em que o elemento de elevação com a sua carga se encontra em qualquer momento dado. 0 processo da invenção é conhecido através da patente FI 101466, na qual o processo é apresentado em relação a um guindaste que se desloca por meio de pneus de borracha e cujas alturas de elevação e velocidades de guincho são moderadas. 0 processo de acordo com a patente FI 101466 reduz adequadamente os movimentos indesejados da carga nas suas aplicações originais. Então, mais uma vez, por exemplo em guindastes de cais que se deslocam em carris apresentados na patente FI 108788, cujas alturas de elevação e velocidades de deslocação são significativamente mais elevadas, a geometria diagonal dos cabos auxiliares, e especialmente em situações em que os cabos auxiliares se enrolam especificamente em tambores de guincho desloca-se de uma camada para outra, requerem mudanças de velocidade muito rápidas nas engrenagens auxiliares. O circuito de controlo lógico apresentado na patente FI 101466 não é suficientemente rápido para essa finalidade.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

Um objecto da presente invenção consiste em resolver o problema acima apresentado. Este objecto é conseguido com o processo de acordo com a invenção, o qual é caracterizado principalmente por a instrução de torque do equipamento de controlo de motor em cada engrenagem auxiliar ser formada 3 especificamente para a engrenagem como uma soma de um termo estático e de um termo dinâmico.

De preferência, isto é realizado de modo que a instrução de torque estática é calculada na base do valor de referência da força de cabo na engrenagem auxiliar, nos dados de medição da força do cabo e na velocidade de rotação da engrenagem auxiliar, e a instrução de torque dinâmica, isto é, a marcha directa dinâmica, é calculada a partir da mudança que ocorre na velocidade de rotação calculada da engrenagem auxiliar. 0 processo de acordo com a invenção permite remover os movimentos de correcção bruscos e os solavancos do espalhador e da carga dos guindastes construídos para altas velocidades e alturas de elevação, que têm tornado o uso do processo conhecido através da patente FI 101466 impossível como tal.

Os pormenores da invenção e as suas vantagens serão descritos na descrição pormenorizada que se segue da invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

No que segue, o processo de acordo com a invenção será explicado com mais pormenor por meio de uma disposição de guindaste, em que o processo pode ser aplicado com sucesso com referência aos desenhos anexos, nos quais:

Figura 1 mostra uma vista esquemática simplificada de uma disposição de guindaste visto a partir da direcção de trajecto de um carro; 4

Figura 2 é uma vista lateral da disposição mostrada na figura 1;

Figura 3 é uma vista de topo da disposição mostrada na figura 1;

Figura 4 mostra espaços de cabo auxiliares ampliados;

Figura 5 mostra um diagrama para proporcionar o circuito de controlo lógico previamente conhecido como uma marcha directa de acordo com a invenção; e

Figura 6 é um diagrama que mostra como calcular a força de cabo baseada no torque implementado pela engrenagem auxiliar.

DESCRIÇÃO PORMENORIZADA DA INVENÇÃO A disposição do guindaste mostrado nos desenhos, conhecido, por exemplo, através da patente FI 108788, compreende duas engrenagens de guincho 2 com tambores de guincho 3 colocados num carro 1 de guindaste. Estes elementos são dispostos no carro 1 de modo que os seus eixos longitudinais estão na mesma linha A. Dois cabos de elevação 4 são dispostos em paralelo no tambor de guincho 3 de ambas as engrenagens de guincho 2 de modo que as ranhuras 5 e 6 reservadas aos cabos na superfície do tambor de guincho 3 sejam de direcção oposta. Um espalhador 7 para prender uma carga a ser elevada (não mostrada) é suspenso nos cabos de elevação 4. O espalhador é dotado de roldanas 8 para os cabos de elevação 4, através das quais os cabos de elevação 4 são redireccionados para o carro 1. As roldanas 8 são colocadas no espalhador 7 substancialmente de modo directo abaixo dos pontos médios longitudinais dos 5 tambores de guincho 3, pelo que a posição dos cabos de elevação guincho permanece substancialmente simétrica na direcção vertical apesar das diferentes alturas de elevação. Os cabos de elevação 4 são dirigidos para o carro I através de roldanas adicionais 9 e fixadas ao guindaste através de protecções de possível sobrecarga (não mostradas). A disposição compreende também quatro engrenagens auxiliares 10 colocadas no carro 1 para controlar a oscilação e o balanço do espalhador 7 e da sua carga. De preferência, as engrenagens auxiliares 10 são dispostas num rectângulo (embora uma disposição assimétrica também seja possível) de modo que uma engrenagem auxiliar 10 seja posicionada em cada canto do rectângulo. Um tambor de cabo II de cada engrenagem auxiliar 10 é dotado de um cabo auxiliar 12 que passa obliquamente nas roldanas 13 situadas no espalhador 7 e através delas de volta para os tambores de guincho 3 e para espaços 14 que, de preferência, são desenhados e reservados para os mesmos nos tambores de guincho 3. De preferência, as roldanas 13 também são dispostas num rectângulo de modo que uma roldana 13 fica situada em cada canto do rectângulo. É necessário dispor obliquamente os cabos auxiliares 12 para que as forças verticais necessárias para impedir ou reduzir a oscilação ou o balanço possam ser exercidas no espalhador 7 e na carga por meio das engrenagens auxiliares 12 e dos cabos auxiliares. Consequentemente, os cabos de elevação 4 podem também ser posicionados completamente na vertical. O controlo dessa oscilação e balanço será descrito abaixo.

De preferência, os cabos auxiliares 12 são dotados de pelo menos um jogo de roldanas adicionais 15 dispostas no carro 6 1, roldanas através das quais os cabos auxiliares 12 que vêm do espalhador 7 e do primeiro jogo de roldanas 13 são dirigidos para espaços de cabo auxiliares 14 dos tambores de guincho 3. Assim, cada cabo auxiliar 12 é dotado de um ponto estacionário no carro 1 em relação ao mesmo, independentemente da altura de elevação, pelo que se evita o movimento dos cabos auxiliares 12 em relação ao tambor no lado do carro 1. Além disso, são formados espaços 14 para os cabos auxiliares nas extremidades dos tambores de guincho 3 numa área consideravelmente estreita, por exemplo por meio de flanges 16, de modo que os cabos auxiliares 12 possam ser enrolados numa pluralidade de camadas, caso em que o ângulo dos cabos auxiliares 12 em relação ao tambor de guincho 3 permanece quase constante em qualquer altura de elevação, e o tambor de guincho 3 é feito consideravelmente mais pequeno do que anteriormente.

Entre as roldanas adicionais 15 e os tambores de guincho 3 são ainda dispostas as roldanas 17, através das quais passam os cabos auxiliares 12, mas estas são principalmente dispostas para assegurar uma passagem desobstruída para os cabos auxiliares 12.

De acordo com a patente FI 101466, as engrenagens auxiliares 10 podem ser, por exemplo, sistemas idênticos, mecanicamente independentes, cujo controlo é executado totalmente de modo eléctrico e determinado na base de dados de pesagem do cabo auxiliar 12, da velocidade de rotação do tambor de cabo 11, isto é, da engrenagem auxiliar 10, e de variáveis semelhantes. Uma quantidade suficiente de cabo auxiliar 12 é sempre armazenada no tambor de cabo 11 e, desse modo, a compensação criada pelas diferentes geometrias dos cabos auxiliares 12 e dos cabos de guincho 4 7 será resolvida automaticamente. Por meio de controlo lógico especifico que controla cada engrenagem auxiliar 10, as forças exercidas em cada cabo auxiliar 12 são controladas na base das variáveis acima mencionadas de maneira que o espalhador 7 e a carga nele suspensa não possam oscilar ou balançar. Não é necessário colocar as engrenagens auxiliares 10 de modo totalmente simétrico, uma vez que o controlo lógico acima mencionado é capaz de ter em conta a assimetria, se for previamente conhecida.

Fazendo agora referência à figura 5, os movimentos do espalhador 7 e da sua carga são controlados de acordo com a invenção como segue.

Uma instrução de torque estático Tstat é calculada de modo especifico para cada engrenagem auxiliar 10 por meio de um circuito lógico de controlo C de informação disposto separadamente que pode, por exemplo, referir-se a um circuito conhecido através da patente FI 101466 que compreende um controlador de força e um controlador de velocidade, em que a instrução de torque estático Tstat é calculada na base do valor de referência Fref da força de cabo em cada engrenagem auxiliar 10, dos dados de medição da força de cabo Fcabo e da velocidade de rotação n da engrenagem auxiliar 10. A força de cabo Fcab0 pode representar uma parte de informação medida por meio de um sensor de pesagem apropriado ou a força do cabo pode ser calculada a partir do valor real do torque determinado pelo equipamento de controlo de motor (por exemplo um conversor de frequência) na engrenagem auxiliar 10 como será mostrado abaixo. A velocidade de rotação n mostra, por sua vez, como a carga oscila da sua posição de equilíbrio. O ajuste do valor de referência Fref da força de cabo é descrito em 8 pormenor na patente acima mencionada e, consequentemente, não será descrito mais pormenorizadamente neste contexto. A esta instrução de torque estático Tstat obtida de uma maneira previamente conhecida vai-se acrescentar a instrução de torque dinâmico especifico de engrenagem Tdín, cai de acordo com a invenção, isto é, um termo de marcha directa dinâmica, que é calculado usando um circuito D de marcha directa dinâmica da mudança na velocidade de rotação calculada ncaic de cada engrenagem auxiliar 10. A instrução de torque especifico de engrenagem TCOntroio, através da qual 0 controlo do espalhador 7 e da sua carga pode ser executado, dada para o equipamento de controlo do motor em cada engrenagem auxiliar 10, é a soma da instrução de torque estático Tstat e da instrução de torque dinâmico 1 dinr calc · O termo marcha directa dinâmica TdirifCal é calculado de preferência de acordo com a seguinte fórmula:

Tdin, calc — lo x <7 x d/dt (ricaic) , em que b = a um factor de escala das unidades J = a um parâmetro de massa de inércia da engrenagem auxiliar 10, e d/dt(ncaic) = à mudança na velocidade calculada da engrenagem auxiliar 10 (ao mesmo tempo a mudança de velocidade pretendida, particularmente quando uma camada é alterada) . 9 0 efeito positivo da marcha directa para controlar o espalhador 7 e a carga é, além de mudar as camadas dos cabos auxiliares 12 também mostrado quando o movimento de elevação é acelerado ou retardado e quando o espalhador 7 e a carga se encontram numa posição elevada (estando todos os cabos curtos), pelo que as engrenagens auxiliares 10 têm também de mudar rapidamente a sua velocidade. A força que eleva a carga de cada cabo auxiliar 10 é necessária para pesar a carga. Dado que o torque adicional dinâmico Tdin( caic fornecido pela marcha directa dinâmica é às vezes alto para acelerar as massas de inércia da engrenagem auxiliar 10, a conversão estática dos dados de torque Tact fornecidos pelo equipamento de controlo do motor à força de cabo Fcabo fornece informações incorrecta sobre a força do cabo.

Este problema pode ser resolvido de acordo com a fórmula mostrada em figura 6 de tal maneira que quando a força de cabo Fcabo do cabo auxiliar 10 é calculada, o torque dinâmico implementado Tdin, act necessário para acelerar os volantes é reduzido do torque do motor Tact calculado pelo equipamento de controlo do motor, pelo que se mantém o torque estático implementado Tstat, act que representa a força Fcabo. A força de cabo Fcabo pode assim ser calculada de acordo com a seguinte fórmula:

Fcabo = k x (tact - b x J x d/dt (nact) , em que b = a um factor de escala das unidades 10 nact = à velocidade de rotação medida da engrenagem auxiliar 10 (ou d/dt(nact) = à aceleração medida a partir da engrenagem auxiliar). J = a um parâmetro de massa de inércia da engrenagem auxiliar 10 [k] = a um factor de conversão constante T act = aos dados de torque implementados pela engrenagem auxiliar 10. A força de cabo Fcabo obtida deve também ser dividida numa componente de força vertical e horizontal, de modo a ter em conta a componente vertical que afecta a determinação da carga. A descrição da invenção acima destina-se meramente a ilustrar o processo de acordo com a invenção por meio de uma forma de realização preferida. No entanto, um perito no ramo é capaz de aplicar o processo num sentido mais amplo dentro do escopo das reivindicações anexas. Consequentemente, o mesmo processo pode ser usado com o guindaste mostrado na patente FI 101466, mesmo que a sua carga seja adequadamente controlada por meio do processo previamente conhecido. Existem numerosas alternativas práticas para implementar os pormenores do processo que são incorporados no escopo da invenção definida nas reivindicações.

Lisboa, 30 de Janeiro de 2007

Claims (5)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Processo para controlar a oscilação e o balanço de um espalhador de guindaste e da sua carga, em que o guindaste compreende: um carro (1), engrenagens de guincho (2) dotadas de tambores de guincho (3) colocados no carro (1), cabos de elevação (4) dispostos nos tambores de guincho (3), em que o espalhador (7) é suspenso do carro (1) e que são redireccionados para o carro através de roldanas (8) dispostas no espalhador, por meio do que a oscilação e o balanço são controlados por equipamento de controlo que compreende: quatro engrenagens auxiliares (10) dotadas de tambores de cabo (11) e compreendem motores e equipamento de controlo de motor colocados no carro (1), cabos auxiliares (12) dispostos nos tambores de cabo (11) das engrenagens auxiliares (10), roldanas (13) para os cabos auxiliares, colocadas no espalhador (7), através das quais os cabos auxiliares (12) que passam obliquamente dos tambores de cabo (11) das engrenagens auxiliares (10) são dirigidos para espaços (14) dispostos nos tambores de guincho (2) para os cabos auxiliares, 2 e em cujo processo as forças dos cabos auxiliares (12) exercidas no espalhador (7) são controladas deslocando os cabos auxiliares usando as engrenagens auxiliares (10) por meio de instruções de torque (TCOntroio) obtidas na base de forças de cabo (Fcabo) dos cabos auxiliares e dos dados de velocidade de rotação (n) das engrenagens auxiliares usando o controlo lógico (C) que permite fornecer e manter as forças de cabo pretendidas, e controlar a rotação e a resistência à oscilação e ao balanço dos motores nas engrenagens auxiliares, caracterizado por a instrução de torque (TC0ntr0i0) do equipamento de controlo de motor em cada engrenagem auxiliar (10) ser formada especificamente para a engrenagem como uma soma de um termo estático (Tstat) e de um termo dinâmico (Tdin, caic) da força de cabo.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a instrução de torque estático (Tstat) ser calculada na base de um valor de referência (Fref) da força de cabo na engrenagem auxiliar (10), dos dados de medição da força de cabo (Fcabo) e da velocidade de rotação (n) da engrenagem auxiliar (10), e a instrução de torque dinâmico (Tdin, caic) que representa o termo de marcha directa dinâmica ser calculada a partir da mudança que ocorre na velocidade de rotação calculada (ncaic) de cada engrenagem auxiliar.

3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o termo marcha directa dinâmica (Tdin, caic) ser calculado de acordo com a seguinte fórmula: Tdin, calc - b X J X d/dt (ncaic) 3 em que b = a um factor de escala das unidades J = a um parâmetro de massa de inércia da engrenagem auxiliar (10), e d/dt(ncaic) = à mudança na velocidade calculada da engrenagem auxiliar (10) que representa a mudança de velocidade pretendida.

4. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por, quando a força de cabo de cada cabo auxiliar (12) é calculada, o torque dinâmico (Tdin, act) necessário para acelerar a massa do volante ser reduzido em relação ao torque de motor (Tcontroio) calculado pelo equipamento de controlo do motor, caso em que se mantém o torque estático (Tstat, act) que representa a força dO CabO ( FCabo ) ·

5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizada por a força de cabo (Fcabo) ser calculada de acordo com a seguinte fórmula: Fcabo k X (tact b X J X d/dt (ilact) , em que b = a um factor de escala das unidades nact = à velocidade de rotação medida da engrenagem auxiliar 10 e d/dt(nact) = à aceleração medida da engrenagem auxiliar. 4 J = a um parâmetro de massa de inércia da engrenagem auxiliar (10) [k] = a um factor de conversão constante Tact = aos dados de torque implementados pela engrenagem auxiliar (10). Lisboa, 30 de Janeiro de 2007